Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Nghiên cứu sự lún mặt đất do khai thác nước ngầm bằng mô hình toán : Áp dụng vào một khu vực của Đồng bằng Sông cửu Long

Đặ t v ấ n đề

Nước là nguồn tài nguyên không thể thiếu, cần thiết cho mọi hoạt động sống Đối với con người, nước được dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, môi trường, giải trí và hơn hết là duy trì sự sống Nước bao phủ 71% diện tích Trái Đất, trong đó có 97% là nước mặn, còn lại là nước ngọt Nước ngầm là một dạng nước dưới đất, là nước ngọt được chứa trong các lỗ rỗng của đất hoặc đá Nó cũng có thể là nước chứa trong các tầng ngậm nước bên dưới mực nước ngầm Đôi khi người ta còn phân biệt nước ngầm nông, nước ngầm sâu và nước chôn vùi Hiện nay, với sự tiến bộ của công nghệ khai thác (công nghệ khoan, bơm, …) cũng như nhu cầu dùng nước ngày càng tăng của con người, nước ngầm đang bị khai thác quá mức, vượt quá giới hạn nguồn tự nhiên Điều này dẫn đến nhiều hệ lụy khác nhau, như: ô nhiễm nguồn nước, xâm nhập mặn, giảm về lượng và chất nguồn nước ngầm, … trong đó sự sụt, lún đất do khái thác nước ngầm quá mức là vấn đề cần quan tâm, nhất là ở các thành phố lớn, vùng châu thổđông dân cư trên thế giới

Hiện tượng sụt, lún đất do khai thác quá mức nước ngầm diễn ra tại nhiều nơi trên thế giới Các sự cố về sụt, lún được ghi nhận tại New Orleans, Arizona, Nevada, Texas, California – Hoa Kỳ (Hình 1.1và Hình 1.2); Bangkok – Thái Lan; Suzhou – Trung Quốc; Osaka – Nhật Bản; Jakarta – Indonesia (Hình 1.3),… đều liên quan đến khai thác quá mức nước ngầm Điều này kéo theo lũ lụt cục bộ, ngập úng đô thị, làm biến dạng hư hỏng các công trình xây dựng

Hình 1.1 Khai thác nước ngầm khu vực gần hồ Lucerne Lake, trong mùa khô tại San Bernardino County, Mojave Desert, California làm sụt nền đất, gây nứt lòng hồ.

Nguồn: https://www.usgs.gov/

Hình 1.2 Sụt lún đất tại San Joaquin Valley, California (Nguồn: https://phys.org/news/)

Hình 1.3 Gần 40% thành phố Jakarta, Indonesia chìm dưới mực nước biển, hậu quả của việc khai thác nước ngầm, gây ngập lụt nghiêm trọng (The New York Times, 2017)

Nguồn: https://storymaps.arcgis.com/

Tại TP Hồ Chí Minh, hiện nay có khoảng 100.000 giếng khoan khai thác nước ngầm có đường kính và độ sâu khác nhau, phân bố không đều trên các khu vực với tổng lượng khai thác nước ngầm là 710.000 m 3 /ngày, trong đó 355.000 m 3 /ngày do các hộ khai thác đơn lẻ, các đơn vị, doanh nghiệp khai thác 225.000 m 3 /ngày, còn lại là Tổng công ty Cấp nước Sài Gòn (SAWACO) [1] Khối lượng khai thác này đã gần tiệm cận với trữ lượng khai thác an toàn và có nguy cơ thiếu an toàn Hiện tượng lún xảy ra nghiêm trọng, cụ thể: tại phường An Lạc, quận Bình Tân (TPHCM) trong 12 năm lún tới 81,4 cm Đây cũng là nơi có tốc độ lún lớn nhất, lên tới 6,78 cm/năm [2], tại Quận 6 là từ 10÷15 cm, Quận 1 là từ 15÷20 cm, thậm chí tại Quận 2 và 7 là hơn

20 cm tại thời điểm ghi nhận một số vị trí trong năm 2003 và 2004 [3]

Trang 3 Đối với khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), hoạt động khai thác nước ngầm diễn ra phức tạp gây sụt lún đất nghiêm trọng, đặc biệt ở những vùng hoạt động sản xuất, sinh hoạt phụ thuộc nhiều vào tài nguyên nước dưới đất Theo nghiên cứu về tình trạng lún do khai thác nước ngầm vừa được thực hiện, nếu tình trạng khai thác nước ngầm vẫn tiếp tục tăng cao như hiện nay, cho đến năm 2100, ĐBSCL có thể lún trung bình 68 cm đến 100 cm phụ thuộc vào mức khai thác nước ngầm [4]

Sự biến động của mực nước ngầm dẫn đến sụt lún nền và công trình xây dựng đã và đang tiếp diễn tại các thành phố lớn Vì vậy, nghiên cứu thiết lập mối tương quan giữa hạ thấp cao độ mực nước ngầm và sụt lún nền sẽ giúp đưa ra những qui hoạch và phương thức quản lý hợp lý, nhất là trong bối cảnh của sựđô thị hóa như hiện nay

Cùng với sự phát triển của công nghệ, các mô hình toán số dùng để giải quyết bài toán sụt lún đất đã ra đời, một trong những mô hình đó là bộ phần mềm GeoStudio, mà cụ thể là phần mềm con SIGMA/W, do công ty GEOSLOPE International Ltd (Canada) phát triển.

M ụ c đ ích nghiên c ứ u

Nghiên cứu sự lún mặt đất khi khai thác nước ngầm bằng mô hình toán (giải tích và toán số) Áp dụng vào một khu vực cụ thể thuộc ĐBSCL.

Đố i t ượ ng và ph ạ m vi nghiên c ứ u

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu độ sụt lún mặt đất khi khai thác nước ngầm bằng mô hình toán (giải tích và toán số)

- Phạm vi nghiên cứu: Vùng Đồng bằng sông Cửu Long.

N ộ i dung nghiên c ứ u

- Cơ sở lý thuyết về nước dưới đất, giếng khai thác nước ngầm và biến dạng lún

- Cơ sở lý thuyết của phần mềm SIGMA/W

- Nghiên cứu đề xuất một biểu thức giải tích cho phép ước tính độ lún mặt đất do khai thác nước ngầm

- Ứng dụng phần mềm SIGMA/W vào nghiên cứu một số bài toán cơ bản khi khai thác nước ngầm và lún mặt đất

- Ứng dụng phần mềm SIGMA/W vào nghiên cứu độ lún mặt đất do khai thác nước ngầm tại một khu vực cụ thể thuộc ĐBSCL.

Ph ươ ng pháp nghiên c ứ u

Các phương pháp nghiên cứu chính được sử dụng trong đề tài này bao gồm:

- Phương pháp kế thừa: kế thừa kết quả nghiên cứu của các đề tài, dự án trên thế giới cũng như tại Việt Nam liên quan đến dòng thấm nước dưới đất cũng như vấn đề sụt lún đất do khai thác nước ngầm

- Phương pháp thu thập, tổng hợp thống kê tài liệu nghiên cứu trước đây

- Phương pháp mô hình toán giải tích và toán số

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MÔ HÌNH TOÁN GIẢI TÍCH VÀ TOÁN SỐ

Th ủ y l ự c gi ế ng khai thác n ướ c ng ầ m [5], [6]

Tr ườ ng h ợ p gi ế ng đơ n hoàn ch ỉ nh

2.1.1.1 Tầng thấm nước có áp

Xét giếng hoàn chỉnh bán kính r0 được khoan tới tận tầng không thấm của một tầng thấm nước có áp đồng chất, đẳng hướng có chiều dày B và độ dẫn suất thuỷ lực

Q - l ư u l ượ ng b ơ m t ừ gi ế ng r - bán kính tính t ừ tâm gi ế ng đế n v ị trí đ o áp

R 1 - bán kính ả nh h ưở ng r 0 - bán kính gi ế ng

H 0 - c ộ t n ướ c đ o áp trong gi ế ng H - c ộ t n ướ c đ o áp t ạ i v ị trí cách tâm gi ế ng m ộ t kho ả ng cách r

H 1 - c ộ t n ướ c đ o áp ban đầ u B - b ề dày t ầ ng th ấ m n ướ c

S 0 - độ h ạ th ấ p m ự c n ướ c trong gi ế ng S - độ h ạ th ấ p m ự c n ướ c t ạ i v ị trí cách tâm gi ế ng m ộ t kho ả ng cách r

Hình 2.1 Sơ đồ tính trường hợp giếng đơn hoàn chỉnh – tầng thấm nước có áp

Theo [5], sử dụng các giả thiết của Dupuit, phương trình tổng quát xác định lưu lượng bơm Q (hệ toạđộ cực, lỗ khoan là gốc) tại một khoảng cách r bất kỳ như sau:

Tại vị trí thành giếng  r  r H 0 ,  H S 0 ,  S 0  , ta có:

Q (m³/s) là lưu lượng bơm từ giếng; r (m) là bán kính tính từ tâm giếng đến vị trí đo áp;

H (m) là cột nước đo áp tại vị trí cách tâm giếng một khoảng cách r;

H1 (m) là cột nước đo áp ban đầu;

H0 (m) là cột nước đo áp trong giếng;

K (m/s) là độ dẫn suất thủy lực;

B (m) là bề dày tầng thấm nước;

R1 (m) là bán kính ảnh hưởng;

S0 (m) là độ hạ thấp mực nước trong giếng; r0 (m) là bán kính giếng;

Theo [7], một vài biểu thức kinh nghiệm xác định bán kính ảnh hưởng R1:

Với K (m/ngày) là độ dẫn suất thủy lực

2.1.1.2 Tầng thấm nước không áp

Xét giếng hoàn chỉnh bán kính ro được khoan tới tận tầng không thấm của một TTN không áp đồng chất, đẳng hướng có chiều dày B và ĐDSTL K (Hình 2.2).

R 1 - bán kính ả nh h ưở ng d - kho ả ng cách tính t ừ M Đ TN đế n đườ ng m ự c n ướ c ban đầ u

H 0 - cột nước đo áp trong giếng H - cột nước đo áp tại vị trí cách tâm giếng một khoảng cách r

H 1 - c ộ t n ướ c đ o áp ban đầ u B - b ề dày t ầ ng th ấ m n ướ c; r 0 - bán kính gi ế ng

Hình 2.2 Sơđồ tính trường hợp giếng đơn hoàn chỉnh – tầng thấm nước không áp

Theo [5], sử dụng các giả thiết của Dupuit, phương trình tổng quát xác định lưu lượng bơm Q (hệ toạđộ cực, lỗ khoan là gốc) tại một khoảng cách r bất kỳ như sau:

Tại vị trí thành giếng  r  r H 0 ,  H S 0 ,  S 0 

Q (m³/s) là lưu lượng bơm từ giếng;

Trang 7 r (m) là bán kính tính từ tâm giếng đến vị trí đo áp;

H (m) là cột nước đo áp tại vị trí cách tâm giếng một khoảng cách r;

H1 (m) là cột nước đo áp ban đầu;

H0 (m) là cột nước đo áp trong giếng;

Theo [7], một vài biểu thức kinh nghiệm xác định bán kính ảnh hưởng R1:

Với K (m/ngày) là độ dẫn suất thủy lực.

Tr ườ ng h ợ p gi ế ng đơ n không hoàn ch ỉ nh

Xét giếng đơn không hoàn chỉnh bán kính r0ở tầng thấm nước có áp đồng chất, đẳng hướng (Hình 2.3)

Theo [6], đối với giếng đơn không hoàn chỉnh, tầng thấm nước có áp, phương pháp Girinski để xác định lưu lượng bơm từ giếng Q như sau:

 Khi chiều dài phần tác dụng của ống lọc: l < 0,3B

 Khi chiều dài phần tác dụng của ống lọc: l > 0,3B

K (m/s) là độ dẫn suất thủy lực; l (m) là chiều dài phần tác dụng của ống lọc;

R1 (m) là bán kính ảnh hưởng; l B

  và A = f(α) được xác định bằng đồ thị ở Hình 2.4

R 1 - bán kính ả nh h ưở ng r 0 - bán kính gi ế ng

H 1 - c ộ t n ướ c đ o áp ban đầ u B - b ề dày t ầ ng th ấ m n ướ c l - chi ề u dài ph ầ n tác d ụ ng c ủ a ố ng l ọ c d - kho ả ng cách tính t ừ M Đ TN đế n đườ ng m ự c n ướ c ban đầ u

Hình 2.3 Sơđồ tính trường hợp giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng thấm nước có áp

Hình 2.4 Đồ thị xác định A=f(α)

Xét giếng đơn không hoàn chỉnh bán kính r0 ở tầng thấm nước không áp đồng chất, đẳng hướng (Hình 2.5)

R 1 - bán kính ảnh hưởng d - khoảng cách tính từ MĐTN đến đường mực nước ban đầu

H 1 - c ộ t n ướ c đ o áp ban đầ u B - b ề dày t ầ ng th ấ m n ướ c; r 0 - bán kính gi ế ng l - chi ề u dài ph ầ n tác d ụ ng c ủ a ố ng l ọ c M - kho ả ng cách t ừ đ áy TCN đế n đ i ể m gi ữ a đ o ạ n ố ng l ọ c có tác d ụ ng

Hình 2.5 Sơ đồ tính trường hợp giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng thấm nước không áp

Theo [6], đối với giếng đơn không hoàn chỉnh, tầng thấm nước không áp, phương pháp B.Đ Babuskin để xác định lưu lượng bơm từ giếng Q như sau:

 Khi chiều dài ống lọc đặt từ mực nước tĩnh ban đầu nhưng chỉ có l < 0,3H1 của ống lọc có tác dụng:

 Khi chiều dài phần tác dụng của ống lọc l > 0,3H1 :

K (m/s) là độ dẫn suất thủy lực; l (m) là chiều dài phần tác dụng của ống lọc;

M (m) là khoảng cách từđáy tầng chứa nước đến điểm giữa đoạn ống lọc có tác dụng; l M

  và A = f(α) được xác định bằng đồ thịở Hình 2.4.

Tr ườ ng h ợ p nhi ề u gi ế ng khai thác ho ạ t độ ng đồ ng th ờ i

Xét trường hợp nhiều giếng hoạt động đồng thời (Hình 2.6), thông số như sau:

 n giếng hoàn chỉnh có bán kính roi và lưu lượng Qpi khác nhau

 Khoảng cách ri từ mỗi giếng đến điểm M (giếng quan trắc)

H 01 , H 02 ,…, H 0n - c ộ t n ướ c đ o áp trong gi ế ng 1, 2, …, n H - c ộ t n ướ c đ o áp t ạ i v ị trí M

Hình 2.6 Mô hình nhiều giếng khai thác hoạt động đồng thời

Theo [5], công thức tính cột nước đo áp H và lưu lượng Q của các giếng được trình bày ở Mục 2.1.3.1 và 2.1.3.2

 n giếng có lưu lượng bằng nhau: 1 2 1 p p pi pn o

 n giếng có lưu lượng bằng nhau và khoảng các ri bằng nhau:

(tương đương 1 giếng duy nhất có bán kính r và lưu lượng Q0 trong TTN có áp) Trong đó:

Q Q  Q (m³/s) là lưu lượng bơm từ giếng thứ 1, 2,…, n;

1, ,2 , n r r  r (m) là khoảng cách tính từ tâm giếng đến vị trí điểm đo áp M;

1 ln 1 ln ln 1 ln ln

HM (m) là cột nước đo áp tại vị trí M;

H1 (m) cột nước đo áp ban đầu;

Tương tự nhưđối với tầng thấm nước có áp, các công thức tính độ hạ thấp mực nước cho tầng thấm nước không áp, nhiều giếng hoạt động đồng thời, như sau:

(tương đương 1 giếng duy nhất có bán kính r và lưu lượng Q0 trong TTN không áp) Trong đó:

Q Q  Q (m³/s) là lưu lượng bơm từ giếng thứ 1, 2,…, n;

1, ,2 , n r r  r (m) là khoảng cách tính từ tâm giếng đến vị trí điểm đo áp M;

HM (m) là cột nước đo áp tại vị trí M;

H1 (m) cột nước đo áp ban đầu;

Mô hình toán gi ả i tích

Lý thuy ế t c ố k ế t m ộ t chi ề u c ủ a l ớ p sét

Theo [8], lý thuyết về cố kết một chiều của một lớp đất sét được đưa ra bởi Terzaghi (1925) là cơ sởđể giải quyết nhiều bài toán cơ học đất thực tế và các vấn đề lún Lý thuyết này thường được sử dụng để ước tính mức độ và tốc độ lún sẽ xảy ra trong các lớp sét (đất hạt mịn) dưới mỗi sự thay đổi trạng thái ứng suất Theo lý thuyết, kết quả nén chặt từ thoát nước chậm trong lỗ rỗng chuyển dần sang ứng suất từ các nước lỗ rỗng đến cấu trúc hạt trầm tích (Hình 2.7) Trong việc phát triển lý thuyết cố kết của ông vào năm 1925, Terzaghi cũng giới thiệu các nguyên tắc ứng suất hữu hiệu được đưa ra dưới đây:

(2-16) trong đó: ' là ứng suất hữu hiệu (T/m 2 );

 là tổng ứng suất (T/m 2 ); u là áp lực nước lỗ rỗng (T/m 2 )

Hình 2.7 Mối quan hệ giữa ứng suất tổng, ứng suất có hiệu và áp lực nước lỗ rỗng

Các tầng cách nước có độ dẫn thủy lực thấp, thoát nước dọc, điều chỉnh áp lực lỗ rỗng thấp và phụ thuộc thời gian Năm 1925, Terzaghi có phương trình cố kết một chiều được mô tả như sau:

   (2-17) trong đó: Cv là hệ số cố kết đứng (m 2 /năm ); k là hệ số thấm theo phương đứng của lớp sét (m/ngày); mv là hệ số nén của đất (m 2 /T);

w là trọng lượng riêng của nước (T/m 3 ); u là áp lực lỗ rỗng trong sét (T/m 2 ).

Công th ứ c tính toán lún do khai thác n ướ c d ướ i đấ t

Lún mặt đất xảy ra khi bơm hút nước ngầm nói chung bao gồm lún của lớp cát và lún lớp sét Lớp sét đóng góp một phần lớn trong tổng số lún của chỉ tiêu cơ lí đất và tính toán dựa trên lý thuyết cố kết một chiều của Terzaghi Để tính toán nén của lớp đất, những thay đổi cột nước đo áp phải được tính toán từ mô hình nước dưới đất và dữ liệu đầu vào là điều kiện biên để giải phương trình (2-17) để tìm sự phân bố áp lực lỗ rỗng trong lớp đất sét giáp với tầng chứa nước bị khai thác ( [8])

2.2.2.1 Lún của các lớp sét (tầng cách nước)

- Độ lún ổn định S Độ lún ổn định S tại một điểm sẽ gồm các thành phần như sau: S   S c S i S s , trong đó: Sc là độ lún cố kết sơ cấp cuối cùng, Si là độ lún tức thời, Ss là độ lún cố kết thứ cấp (theo [9])

 Lún cố kết sơ cấp Sc

Theo [9], lún cố kết sơ cấp của các lớp sét trong điều kiện nén lún một chiều,

Soed, có thểđược theo tính theo lý thuyết cố kết Terzaghi như sau: Đối với đất cố kết thường

     (2-18) Đối với đất cố kết trước nặng

     (2-19) Đối với đất cố kết trước nặng

       (2-20) trong đó: hi là chiều dày lớp đất tính lún thứ i (m), hi < 2m;

Cc là chỉ số nén của đất;

Cr là chỉ số nén lại của đất Theo kinh nghiệm có thể lấy C r   0,1 0, 2   C c

[10]; là ứng suất bản thân hữu hiệu (kN/m²); là ứng suất tiền cố kết (kN/m 2 ) Tham khảo kết quả khảo sát địa chất nhiều công trình trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long, thì có thể lấy

     ; là ứng suất hữu hiệu cuối cùng của phân lớp tính toán (kN/m 2 )

Giá trị của  vf ' trong các phương trình trên được xác định như sau:

        trong đó:  v là gia tăng của ứng suất tổng do tĩnh tải gây ra bởi trọng lượng của đất Trong trường hợp tính toán không xét đến tải trọng ngoài nên   v 0, u0 là áp lực nước lỗ rỗng ở thời điểm ban đầu, uf là áp lực nước lỗ rỗng ở thời điểm cuối cùng

Có thể thấy rằng u f u 0 đối với nền tự nhiên có áp lực nước dưới đất phân bố theo thủy tĩnh và u f u 0 trong trường hợp mực nước dưới đất bị hạ thấp do khai thác nước dưới đất quá mức Độ lún sơ cấp cuối cùng được Scđược tính toán từ Soed như sau: c c oed

Trang 15 trong đó:  c là hệ số có thể lấy từ 1,0 đến 0,8 Đối với trường hợp gia tải thì lấy 0,8 và đối với trường hợp cố kết một chiều chỉ do bơm hút nước dưới đất thì lấy bằng 1,0 [8].

Lún tức thời do sét yếu bão hòa có thể tính toán theo lý thuyết dẽo với giá trị không thoát nước của mô đun biến dạng (E) và hệ số Poisson () Lún tức thời của nền có thểước tính theo độ lún một chiều như sau: S i    1  c  S oed [8]

 Lún cố kết thứ cấp Ss Độ lún thứ cấp Ss là do biến dạng thứ cấp của đất dưới một ứng suất hữu hiệu không đổi, xảy ra sau quá trình phân tán nước lỗ rỗng thặng dư (cố kết sơ cấp) Đối với trường hợp lún do khai thác nước ngầm, trong quá trình xảy ra lún cố kết thì lún thứ cấp là không đáng kể có thể bỏ qua, Ss ~ 0 [8]

- Độ lún theo thời gian S t

Theo [9], lún cố kết theo thời gian có thể tính toán từđộ lún ổn định S, tương ứng với mức độ cố kết theo phương đứng Uv (xem như bài toán lún cố kết 1 chiều theo phương đứng) như sau: S t U v S Độ lún cố kết theo phương thẳng đứng là hàm của nhân tố thời gian U v = f(T v ) [11] và được tính theo các công thức sau:

 Khi độ cố kết Uv từ 0% đến 60% thì

 Khi độ cố kết Uv lớn hơn 60% thì T v 1, 781 0,933log 100  U v 

 Nhân tố thời gian theo công thức sau: v C v 2

 H [12], trong đó: Cv là hệ số cố kết đứng

Lún của các lớp đất sét do hạ thấp mực nước dưới đất có thể xem như nén lún một chiều, do đó Si = 0 và Sc = Soed

2.2.2.2 Lún của lớp cát (tầng chứa nước)

Theo định nghĩa, hệ số tích chứa Ss chỉ thể tích nước lấy ra (hay thêm vào) khi có sự giảm (hay tăng) một đơn vị cột nước thấm trên một đơn vị bề mặt của TTN: Δ e s

 A H (2-22) Đối với tầng thấm nước có áp có chiều dày trung bình B, theo [5] ta có:

Từ phương trình (2-22) và (2-23), ta có:

 A (đối với TTN có áp) (2-24)

Với giả thiết thể tích nước khai thác được Ve tỉ lệ thuận với độ lún mặt đất B và sự lún xảy ra đồng đều trên toàn diện tích khai thác A: Δ

A  B (2-25) từ (2-24) và (2-25) suy ra độ lún mặt đất B: Δ

  (2-26) với: Sso (m -1 ) là hệ sốđàn hồi;

B (m) là chiều dày trung bình của tầng thấm nước có áp;

(m) là độ giảm cột nước thấm;

(2-26) là biểu thức giải tích đơn giản cho phép ước tính nhanh độ lún mặt đất khi biết lượng nước ngầm khai thác Ve thông qua các giếng giống nhau để gây ra độ hạ thấp cột nước H

Trong trường hợp của TTN không áp có cột nước đo áp ban đầu H1, có thểước tính độ lún mặt đất B bằng biểu thức:

Trong đó ta đã giảđịnh rằng nước chứa trong toàn bộ cột nước đo áp H1 được khai thác hết

2.2.2.3 Tổng độ lún của đất khi khai thác nước ngầm

Lún mặt đất tại một điểm trên mặt đất là tổng nén lún của tầng chứa nước và lớp sét bên trên tại mọi thời điểm là:

    (2-28) trong đó: n là số lớp đất xem xét; i là lớp đất thứ i;

S là độ lún ổn của lớp bùn sét (m); Sa là độ lún của lớp cát (m).

Mô hình toán s ố

Gi ớ i thi ệ u m ộ t s ố mô hình toán s ố tính lún m ặ t đấ t

2.3.1.1 Phần mềm SIGMA/W (bộ phần mềm GeoStudio)

Phần mềm tính ứng suất biến dạng SIGMA/W là một trong những phần mềm con thuộc bộ phần mềm GeoStudio của công ty GEOSLOPE International Ltd – Canada GeoStudio gồm có các môđun chính như sau:

 SLOPE/W – phần mềm tính toán ổn định mái dốc;

 SIGMA/W – phần mềm tính ứng suất biến dạng;

 SEEP/W – phần mềm tính thấm;

 CTRAN/W – phần mềm phân tích quá trình vận chuyển ô nhiễm;

 TEMP/W – phần mềm phân tích địa nhiệt;

 QUAKE/W – phần mềm phân tích ảnh hưởng động đất

Trong đó, phần mềm con (môđun) SIGMA/W được dùng để phân tích ứng suất – biến dạng trong môi trường đất đá theo phương pháp Phần tử hữu hạn Các tính năng nổi trội của SIGMA/W có thể kểđến như sau:

 Phân tích được các bài toán biến dạng phẳng, đối xứng trục theo lý thuyết chuyển vị - biến dạng nhỏ về nền móng, khối đắp, hố móng, tunen

 Đánh giá quá trình gia tăng áp lực nước lỗ rỗng khi chất tải và quá trình tiêu tán của nó theo thời gian

 Tích hợp với SEEP/W để giải bài toán cố kết thấm, với SLOPE/W đểđánh giá ổn định tổng thể và cục bộ của mái dốc theo ứng suất phân tố, với CTRAN/W để phân tích ô nhiễm nước dưới đất Đây chính là khả năng tích hợp giữa SIGMA/W với các môđun khác nhau để mở rộng khả năng giải quyết các loại bài toán khác nhau có thể gặp trong thực tế, là điểm mạnh lớn nhất của SIGMA/W nói riêng và bộ phần mềm GeoStudio nói chung

Phần mềm Plaxis được phát triển từ năm 1987 tại Đại học công nghệ Delff - Hà Lan Phiên bản Plaxis V.1 ban đầu được thành lập nhằm mục đích phân tích các bài toán ổn định đê biển và đê sông tại các vùng bờ biển thấp tại Hà Lan Đến năm 1993 Công ty Plaxis BV được thành lập và từ năm 1998, các phần mềm Plaxis đều được xây dựng theo phần tử hữu hạn

Phần mềm Plaxis được trang bị các tính năng đặc biệt để giải quyết một số khía cạnh của các kết cấu địa kỹ thuật phức tạp Chương trình này dùng để tính toán các bài toán về mái dốc, hốđào, hầm (tunnel), đường hầm giao thông, đường hào kỹ thuật (collector), đường tàu điện ngầm và các dạng công trình ngầm khác

Hiện nay bộ Plaxis gồm các môđun sau:

 Plaxis 2D: dùng phân tích lún của móng, phân tích quá trình thi công hố đào, phân tích biến dạng chuyển vị của đê sông Plaxis 2D kết hợp môđun Dynamics dùng phân tích động của móng máy trên nền đàn hồi, phân tích đóng cọc, phân tích bài toán địa kỹ thuật có xét ảnh hưởng của động đất

 Plaxis PlaxFlow: dùng phân tích bài toán thấm ổn định, không ổn định trong môi trường bão hòa, không bão hòa và điều kiện biên thay đổi theo thời gian PlaxFlow có thể tích hợp với Plaxis 2D để phân tích bài toán về biến dạng và ổn định có xét ảnh hưởng của áp lực nước lỗ rỗng và dòng thấm

 Plaxis 3D Tunnel: dùng phân tích quá trình thi công hầm theo công nghệ NATM, đánh giá ổn định của đường hầm chịu áp đào trong khiên, đánh giá ổn định của hốđào chống đỡ bằng tường cừ

 Plaxis 3D Foundation: dùng phân tích bài toán móng bè, phân tích sức chịu tải của cọc khoan nhồi

Abaqus là phần mềm có nhiều tính năng đặc biệt, được lập trình trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn Abaqus giải quyết được nhiều vấn đề về ứng suất - biến dạng, chuyển vị trong kết cấu, sự làm việc của đất nền dưới tác dụng khác nhau của tải trọng

Abaqus có hai mô đun chính Abaqus/Standard và Abaqus/Explicit; hai môđun phụ dùng phân tích cho trường hợp đặc biệt Abaqus/Aqua và Abauqs/Design Abaqus/CAE (Complete Abaqus Enviroment) là khối giao tiếp với người dùng, làm công tác tiền xử lý như thiết lập mô hình, gán đặc tính, điều kiện biên, phân chia mạng lưới Abaqus /Viewer dùng để tiến hành phân tích và xử lý kết quả

Bộ phần mềm GEO5 của hãng Fine.Ltd – Cộng hòa Séc bao gồm hơn 20 các chương trình con, riêng biệt song có liên hệ chặt chẽ với nhau, được thiết kếđể giải quyết một loạt các bài toán vềđịa kỹ thuật phổ biến nhưổn định mái dốc, mố cầu, rọ đá, tường chắn đất dạng bản, móng nông, móng cọc, độ lún, … Ngoài ra, Bộ phần mềm này cũng có thể dùng cho các ứng dụng có mức độ phức tạp cao như phân tích đường hầm, đánh giá mức độ nguy hiểm của công trình do thi công đường hầm, ổn định của mái dốc đá…

Bộ phần mềm GEO5 gồm có rất nhiều module (chương trình con) phục vụ các công tác như: (1) Phân tích Địa kỹ thuật bằng phương pháp Phần tử hữu hạn, (2) Thiết kế móng, (3) Thiết kế Tường vây, cọc cừ (dạng tường tấm), (4) Thiết kế tường chắn đất (dạng Tường trọng lực), (5) Phân tích ổn định của mái đất, đá, (6) Các kết cấu công trình ngầm Trong đó, module Settlement được dùng để tính toán độ lún của nền đất.

L ự a ch ọ n mô hình toán s ố

Nhưđã đề cập ở Chương 1, vấn đề lún do khai thác nước ngầm nhận được sự quan tâm rất lớn từ cộng đồng các nhà khoa học cũng như các tổ chức chính phủ, phi chính phủ Có nhiều đề tài, báo cáo nghiên cứu về lún do khai thác nước ngầm trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, đặc biệt là khu vực ĐBSCL (Bảng 2.1)

Bảng 2.1 Một số đề tài nghiên cứu về hạ thấp mực nước ngầm và sụt lún do khai thác nước ngầm tại Việt Nam và thế giới

TT Tên đề tài nghiên cứu, báo cáo Tác giả Khu vực nghiên cứu

Numerical evaluation of land subsidence induced by groundwater pumping in Shanghai

Shui-Long Shen and Ye-Shuang Xu

Mô hình toán số (FEM) của tác giả

Interpretation of increased deformation rate in aquifer IV due to groundwater pumping in

Shuilong Shen, Lei Ma, Yeshuang

Thuỷ lực: MH toán số của tác giả Lún: phần mềm Plaxis

Hanoi land subsidence with reference to groundwater development

Pham Huy Giao and E Ovaskainen

Mô hình toán số (2D và 1D) của tác giả phát triển

Release of arsenic to deep groundwater in the

Mekong Delta, Vietnam, linked to pumping- induced land subsidence

Laura E Erban, Steven M Gorelick, Howard A Zebker, and Scott Fendorf (USA)

Tính toán độ lún bằng số liệu quan trắc bằng phương pháp InSAR

Groundwater modeling for the Mekong Delta using iMOD

Peter Vermeulen, Nguyen Hong Quan, Nguyen Dinh Giang Nam, Pham Van Hung, Nguyen Tien Tung, Tong Viet Thanh, Rien Dam

Thuỷ lực: iMOD (dựa trên

Impacts of 25 years of groundwater extraction on subsidence in the

T Bui, L Erban, H Kooi and E Stouthamer

Thuỷ lực: iMOD (dựa trên MODFLOW) Lún: module SUB-

CR tích hợp vào iMOD

TT Tên đề tài nghiên cứu, báo cáo Tác giả Khu vực nghiên cứu

Groundwater extraction may drown mega-delta: projections of extraction- induced subsidence and elevation of the Mekong delta for the 21st century

H Middelkoop, G Erkens và E Stouthamer (Hà Lan)

Thuỷ lực: iMOD (dựa trên

MODFLOW) Lún: module SUB-CR tích hợp vào iMOD

Hiện trạng khai thác nước dưới đất và mối tương quan giữa hạ thấp cao độ mực nước và sụt lún đất: nghiên cứu tại Trà Vinh và Thành phố Cần Thơ

Các dự án Điều tra, xác định vùng hạn chế khai thác nước dưới đất của các tỉnh, thành phố Điều tra thực tế, kết hợp số liệu quan trắc và tính toán theo mô hình giải tích

Từ Bảng 2.1, nhận thấy các đề tài nghiên cứu, báo cáo trước đây chưa (hoặc rất ít) sử dụng bộ phần mềm GeoStudio để tính toán, trong khi đây là một bộ phần mềm mạnh, có thể kết hợp nhiều module lại trong 01 bài toán (cụ thể là module SEEP/W và SIGMA/W để tính lún do khai thác nước ngầm)

Với mong muốn đem đến một cách tiếp cận vấn đề khác bổ sung cho các công trình nghiên cứu trước đây, cũng như có thêm một kết quảđể kiểm định (lại) các kết quả đã được tính toán, lựa chọn mô hình toán số là bộ phần mềm GeoStudio mà cụ thể là 02 module SIGMA/W và SEEP/W.

C ơ s ở lý thuy ế t mô hình GEO SIGMA/W [13], [14]

SIGMA/W giải phần tử hữu hạn bằng phương pháp thế năng, số dư trọng số, tham biến của: Bathe (1982), Smith and Griffiths (1988), Segerlind (1984) và Zienkiewicz and Taylor (1989)

2.3.3.1 Các phương trình chủ đạo sử dụng trong SIGMA/W

 Hệ phương trình cân bằng tĩnh:

0 0 0 x xy xz x y xy yz y xz yz z z x y z K y x z K z x y K

 Các điều kiện biên: x xy xz y xy xz z xy xz

   - các thành phần ứng suất; j j

U u - các thành phần chuyển vị tại các đầu mút;

X, Y, Z – các thành phần ngoại lực; l, m, n – các cosin chỉ phương của pháp tuyến ngoài

Hình 2.8 Mô tả sự cân bằng tĩnh cùng các điều kiện biên

 Quan hệ chuyển vị – biến dạng:

Hình 2.9 Mô tả mối quan hệ chuyển vị - biến dạng

 Quan hệứng suất – biến dạng:

2(1 ) xy x x y z xy xz z z x y xz yz y y x z yz

Trang 23 Để giải các phương trình trên, SIGMA/W sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn

2.3.3.2 Thiết kế mạng lưới trong SIGMA/W

Chia miền tính toán ra thành các phần tử tam giác, tứ giác nối với nhau tại các điểm nút Với từng phân tử, sử dụng hệ tọa độđịa phương đặt trong phần tư thứ nhất trong hệ tọa độ chung Cartesian xy

2.3.3.3 Cách giải phương trình chủđạo

SIGMA/W sử dụng cách giải phát triển lặp Bi-Conjugate Gradient (BiCG) trong việc giải các phương trình cân bằng Cách giải BiCG có hiệu qủa với sự sắp xếp có trật tự theo hàng và phù hợp với cả hệ phương trình đối xứng và không đối xứng Cách giải phương trình cân bằng có thể điều chỉnh các phần tử khuyết trong mảng Điểm đặc trưng này làm nó có thể cộng và xóa các phân tử từ một vùng phân từ hữu hạn mà không đánh số nút và phần tử Khác với cách giải loại trừ của Gauss: dùng trong các phiên bản cũ của SIGMA/W (trước version 5) là sắp xếp lại số nút theo phương thẳng đứng và nằm ngang, sẽ không hiệu quảđến thời gian tính toán và độ chính xác so với cách giải phát triển lặp (BiCG)

Dựa vào kết quả của việc giải lặp, nghiệm của hệ thống các phương trình cân bằng tương đương sẽở mức độ lớn, phụ thuộc vào độ hội tụ và số các bước lặp Trong hầu hết các trường hợp, mặc định độ hội tụ và số bước lặp sẽđều cho một lời giải Trong SIGMA/W vẫn còn phương pháp giải trực tiếp loại trừ của Gauss Tốc độ giải của phương pháp này phụ thuộc vào số lượng phần tử hữu hạn Cách giải này nhanh cho các bài toán đơn giản, nhưng lại chậm hơn phương pháp giải lặp đối với những bài toán phức tạp có số lượng phần tử lớn.

C ơ s ở lý thuy ế t mô hình GEO SEEP/W [15]

GEO SEEP/W là một module trong bộ phần mềm GeoStudio, nó có thể phân tích các dạng bài toán: (1) Dòng thấm có áp, không áp; (2) Ngấm do mưa; (3) Thấm từ bồn chứa; (4) Áp lực nước lỗ rỗng dư; (5) Thấm ổn định, không ổn định

GEO SEEP/W được mô phỏng dựa trên cơ sở là dòng chảy qua đất bão hòa và không bão hòa tuân theo định luật Darcy

2.3.4.1 Phương trình vi phân riêng của dòng thấm sử dụng trong GEO SEEP/W

 Phương trình vi phân tổng quát trong trường hợp thấm hai chiều có thể mô tả như sau: x y

 Hàm lượng nước thể tích chỉ phụ thuộc vào sự biến đổi của trạng thái ứng suất (ua-uw), và với ua không đổi thì sự biến đổi hàm lượng nước thể tích là một hàm chỉ phụ thuộc vào sự biến đổi của áp lực nước lỗ rỗng Do đó, sự thay đổi hàm lượng nước thể tích có thể hên hệ với sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng bởi phương trình sau: m w u w , trong đó mw là độ dốc của đường cong trữ nước

 Tổng cột nước thủy lực H, được định nghĩa như sau: w w

Với uw (kPa) là áp lực nước lỗ rỗng,  w (kPa) là dung trọng riêng của nước, y (m) là cao độ

 Do cao độ là một hằng số, đạo hàm của y theo thời gian sẽ bị triệt tiêu, còn lại phương trình vi phân sử dụng trong SEEP/W: x y w w

H là cột nước đo áp;

 w là dung trọng riêng của nước; mw là độ dốc của đường cong trữ nước; kx là hệ số thấm theo phương x; ky là hệ số thấm theo phương x; t là thời gian Để giải một vấn đề trong dòng chảy không bão hòa, SEEPAV sử dụng hai hàm:

- Hàm đặc trưng đất - nước

2.3.4.2 Giải bài toán thẩm bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Trong hình thức viết tóm tắt, phương trình phần tử hữu hạn thấm có thể được viết như sau:

[K] - ma trận đặc trưng của phần tử (hay còn gọi là ma trận độ cứng)

[M] - ma trận khối lượng của phần tử

{Q} - Vector chỉ lưu lượng của phần tử

Phương trình trên là phương trình phần tử hữu hạn tổng quát viết gọn cho phân tích thấm không ổn định Đối với trường họp thấm ổn định, thì cột nước không phải là hàm của thời gian và do đó {H},t sẽ bị triệt tiêu, phương trình phần tử hữu hạn lúc này giảm đi còn lại: [K]{H} {Q}

CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG SIGMA/W CHO MỘT SỐ BÀI TOÁN CƠ BẢN

Thi ế t l ậ p mô hình tính toán

Xây d ự ng mô hình

Như ta đã biết, đất được cấu tạo từ 02 thành phần chính: hạt đất và nước trong lỗ rỗng Vì thế, ứng suất tác dụng lên một điểm trong đất ( ) sẽ bao gồm 02 thành phần:

 Ứng suất truyền lên nước trong lỗ rỗng, gọi là áp lực nước lỗ rỗng (u) Áp lực nước lỗ rỗng tại 1 điểm bất kỳ cách mặt đất một độ sâu :

 Ứng suất truyền lên kết cấu hạt đất, gọi là ứng suất có hiệu ( ) Đó là ứng suất truyền cho kết cấu đất thông qua vị trí tiếp xúc giữa các hạt Chính thành phần ứng suất này đã gây nên các biến dạng thay đổi thể tích (gây lún) và sức chống cắt của đất

Khi khai thác nước ngầm, mực nước ngầm hạ thấp dẫn đến sự giảm áp lực nước lỗ rỗng Trong khi đó, ứng suất tổng tác dụng ( ) không thay đổi, từđó làm gia tăng ứng suất có hiệu gây lún mặt đất

Mô hình toán số được xây dựng dưới dạng phần tử hữu hạn 2D, trong đó sử dụng hai phần mềm con của bộ phần mềm GeoSLOPE, bao gồm: (i) SEEP/W phục vụ cho việc phân tích dòng chảy nước dưới đất và (ii) SIGMA/W dùng để phân tích sự thay đổi thể tích của tầng chứa nước (gây ra lún mặt đất)

Phần mềm SIGMA/W có khả năng tính toán sự thay đổi thể tích (hay sự biến dạng, lún của đất) phát sinh từ sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng Khởi đầu, sử dụng phân tích SIGMA/W Insitu nhằm tính toán áp lực nước lỗ rỗng ban đầu trong tầng chứa nước Sau đó, kết quả này sẽ được sử dụng trong phần mềm SEEP/W ở phân tích Pumping phase nhằm phân tích sự thay đổi áp lực nước lỗ rỗng Cuối cùng, kết quả tính toán từ SEEP/W sẽ được đưa vào mô hình SIGMA/W trong phân tích Settlement dưới dạng điều kiện biên để tính toán sự biến dạng của đất Trong bộ phần mềm GeoSLOPE, đây là mô hình dạng phân tích không đồng thời (uncoupled analysis) Ứng với mỗi trường hợp tính toán, sẽ có các thông sốđầu vào (kích thước, đặc tính đất nền, điều kiện ban đầu, điều kiện biên, …) khác nhau Các thông sốđầu vào

Trang 27 này sẽđược sử dụng trong mô hình trên cả hai phần mềm con SIGMA/W và SEEP/W để mô phỏng bài toán.

Các tr ườ ng h ợ p tính toán

Đối với bài toán giếng đơn, có thể chia ra thành 04 dạng bài toán như sau:

 Bài toán 1: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp (Hình 3.1);

 Bài toán 2: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước không áp (Hình 3.2);

 Bài toán 3: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp (Hình 3.3);

 Bài toán 4: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước không áp (Hình 3.4)

H 1 - c ộ t n ướ c đ o áp ban đầ u r 0 - bán kính gi ế ng

B 1 - b ề dày t ầ ng cách n ướ c B 2 - b ề dày t ầ ng th ấ m n ướ c

S 0 - độ h ạ th ấ p m ự c n ướ c trong gi ế ng S - độ h ạ th ấ p m ự c n ướ c t ạ i v ị trí cách tâm gi ế ng m ộ t kho ả ng cách r Δ B - độ lún m ặ t đấ t l ớ n nh ấ t (ngay t ạ i v ị trí gi ế ng)

Hình 3.1 Thông số bài toán 1: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp

H 1 - cột nước đo áp ban đầu r 0 - bán kính giếng

B - b ề dày t ầ ng th ấ m n ướ c Δ B - độ lún m ặ t đấ t l ớ n nh ấ t (ngay t ạ i v ị trí gi ế ng)

Hình 3.2 Thông số bài toán 2: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước không áp

H g - kho ả ng cách đ áy gi ế ng đế n đ áy t ầ ng ch ứ a n ướ c Δ B - độ lún m ặ t đấ t l ớ n nh ấ t (ngay t ạ i v ị trí gi ế ng)

Hình 3.3 Thông số bài toán 3: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp

H g - kho ả ng cách đ áy gi ế ng đế n đ áy t ầ ng ch ứ a n ướ c Δ B - độ lún m ặ t đấ t l ớ n nh ấ t (ngay t ạ i v ị trí gi ế ng)

Hình 3.4 Thông số bài toán 4: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước không áp

3.1.2.1 Xác định các thông số thay đổi Ứng với mỗi bài toán, ta sẽ tiến hành thay đổi các thông sốđầu vào và tính toán độ lún mặt đất lớn nhất ΔB (ngay tại vị trí giếng) tương ứng bằng mô hình giải tích và mô hình toán số Kết quả tính toán bằng mô hình giải tích và mô hình toán sốđược dùng để phân tích độ nhạy của các thông số, so sánh sự chênh lệch giữa 02 mô hình và vẽ các đồ thị tương quan với độ lún mặt đất.

Dựa vào lý thuyết xác định độ lún mặt đất, độ hạ thấp mực nước khi khai thác nước ngầm, đề xuất các thông số thay đổi trong mô hình tính toán như Bảng 3.1

Bảng 3.1 Các thông số thay đổi trong mô hình tính toán

TT Đặc trưng của thông số Thông số

1 Đặc tính của giếng khai thác nước ngầm

3 Khoảng cách đáy giếng đến đáy tầng chứa nước

Hg (đối với giếng đơn không hoàn chỉnh)

TT Đặc trưng của thông số Thông số

4 Đặc tính đất nền Độ dẫn suất thuỷ lực K

Chiều dày tầng thấm nước:

 B2đối với tầng thấm nước có áp

 B đối với tầng thấm nước không áp

3.1.2.2 Tổ hợp các thông số mô hình tính toán cụ thể

Dựa vào các thông số thay đổi đã trình bày ở Bảng 3.1, xác định các tổ hợp mô hình tính toán cụ thể như Bảng 3.2, Bảng 3.3

Bảng 3.2 Các tổ hợp thông số mô hình tính toán bài toán 1: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp

Bán kính gi ế ng r 0 Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c

Bán kính ả nh h ưở ng

Chi ề u cao MN ng ầ m ban đầ u

Chi ề u dày TTN Độ sâu

MN ng ầ m ban đầ u d Độ h ạ th ấ p m ự c n ướ c

Chi ề u cao MN ng ầ m h ạ th ấ p

B ài t o án 1 : G i ế n g đơ n h o àn c h ỉ n h – T C N c ó á p B án k ín h g i ế n g r 0

Bán kính gi ế ng r 0 Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c

Chi ề u cao MN ng ầ m ban đầ u

Chi ề u dày TTN Độ sâu

MN ng ầ m ban đầ u d Độ h ạ th ấ p m ự c n ướ c

Chi ề u cao MN ng ầ m h ạ th ấ p

C hi ề u dà y tầ ng th ầ m n ướ c B 2

Bảng 3.3 Các tổ hợp thông số mô hình tính toán bài toán 3: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp

B ài t o án 3 : G iế n g đơ n k h ô n g h o àn c h ỉ n h – t ầ n g c h ứ a n ướ c có á p B án k ín h g iế n g r 0

Các tổ hợp thông số mô hình tính toán của Bài toán 2 và Bài toán 4, xem Phụ lục 1

Đ i ề u ki ệ n ban đầ u và đ i ề u ki ệ n biên

Hình 3.5 Kích thước và lưới hình học mô hình toán số

Mô hình toán số được xây dựng dưới dạng phần tử hữu hạn 2D, trong đó sử dụng hai phần mềm con của bộ phần mềm GeoStudio, bao gồm: (i) SEEP/W phục vụ cho việc phân tích dòng chảy nước dưới đất và (ii) SIGMA/W dùng để phân tích sự thay đổi thể tích của tầng chứa nước (gây ra lún mặt đất) Ứng với mỗi trường hợp, mô hình tính toán sẽ có kích thước khác nhau và được sử dụng chung trên hai phần mềm con SIGMA/W và SEEP/W để mô phỏng bài toán Kích thước mô hình và lưới hình học được thể hiện trong Hình 3.5 Tất cả các phần tử trong lưới là dạng tứ giác có bốn nút và tam giác có ba nút Điều kiện ban đầu của mô hình như sau:

 Thời gian chạy mô hình (0 – 576) giờ, tương ứng (0 – 24) ngày

 Dạng phân tích mô hình: Steady-state (ổn định)

 Mực nước ngầm ban đầu: lấy bằng H1 (xem Bảng 3.2, Bảng 3.3 và Phụ lục 1)

 Trọng lượng riêng của nước: 9,807 kN/m³

Thiết lập điều kiện biên trong mô hình như sau:

Hình 3.6 Điều kiện biên mô hình SEEP/W

- Mực nước ở hai bên mô hình (trái và phải): lấy bằng mực nước ban đầu (bằng H1)

- Mực nước tại giếng bơm (ở điều kiện ổn định): xem như khi bơm với lưu lượng Q, mực nước tại giếng khi ổn định sẽ không thay đổi và bằng H0

(xem Bảng 3.2, Bảng 3.3 và Phụ lục 1), với H0 được tính toán dựa vào công thức đã được trình bày ở Mục 2.1

- Dọc bên dưới mô hình (đáy mô hình): khống chế không có chuyển vị theo phương X lẫn phương Y

- Dọc theo 02 cạnh bên mô hình (trái và phải): khống chế không có chuyển vị theo phương X, trong khi phương Y vẫn cho phép chuyển vị

- Dọc theo bề mặt mô hình: cho phép chuyển vị theo cả phương X và phương Y

Hình 3.7 Điều kiện biên mô hình SIGMA/W

Thông s ố đị a ch ấ t ( đặ c tính v ậ t li ệ u)

Thông số địa chất của mô hình và các chỉ tiêu cơ lý của đất cần thiết làm đầu vào cho mô hình SIGMA/W như Bảng 3.4

Bảng 3.4 Chỉ tiêu cơ lý của đất phục vụ tính toán [16]

Dung tr ọ ng ướ t (kN/m 3 )

H ệ s ố r ỗ ng e 0 Độ r ỗ ng n (%) Độ bão hòa

Dung tr ọ ng đẩ y n ổ i (kN/m 3 )

Các k ế t qu ả tính toán

Bài toán 1: Gi ế ng đơ n hoàn ch ỉ nh – t ầ ng ch ứ a n ướ c có áp

Các kết quả tính toán ứng với sự thay đổi của các thông sốđược trình bày từ Bảng 3.5 đến Bảng 3.9 và Hình 3.8 đến Hình 3.12

Bảng 3.5 Kết quả tính toán Bài toán 1, khi thay đổi thông số r 0

(cm) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Mô hình giải tích Mô hình toán số

Hình 3.8 Đồ thị tương quan giữa bán kính giếng và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông số r0, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch rất ít (từ 0,86% đến 1,07%) Giữa bán kính giếng r0 và độ lún ΔB có mối quan hệ nghịch biến (r0 càng tăng, ΔB càng giảm).

Bảng 3.6 Kết quả tính toán Bài toán 1, khi thay đổi thông số Q

Q (m³/h) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Tương quan giữa bán kính giếng và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Hình 3.9 Đồ thị tương quan giữa lưu lượng bơm và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông số lưu lượng bơm Q, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch ở mức chấp nhận được (từ 0,22% đến 5,02%) Giữa lưu lượng bơm Q và độ lún ΔB có mối quan hệđồng biến (Q càng lớn, ΔB càng tăng).

Tương quan giữa lưu lượng bơm và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Bảng 3.7 Kết quả tính toán Bài toán 1, khi thay đổi thông số K

K (10 -4 m/s) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

1 Độ dẫn suất thuỷ lực K

Hình 3.10 Đồ thị tương quan giữa độ dẫn suất thuỷ lực và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông sốđộ dẫn suất thuỷ lực K, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch ít (từ 0,08% đến 2,11%) Giữa

Tương quan giữa độ dẫn suất thủy lực và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Trang 40 độ dẫn suất thuỷ lực K và độ lún ΔB có mối quan hệ nghịch biến (K càng lớn, ΔB càng giảm).

Bảng 3.8 Kết quả tính toán Bài toán 1, khi thay đổi thông số R 1

Mã mô hình R 1 (m) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Hình 3.11 Đồ thị tương quan giữa bán kính ảnh hưởng và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông số bán kính ảnh hưởng R1, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch rất lớn (từ 4,28% đến 42,66%)

Lý do là vì trong mô hình toán số SIGMA/W là dạng mô hình 2D, kích thước theo phương ngang của mô hình (lấy bằng bán kính ảnh hưởng R1) có tác động lớn đối với

Tương quan giữa bán kính ảnh hưởng và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Trang 41 độ lún mặt đất; trong khi mô hình giải tích chỉ là mô hình dạng lún 1D, nên không xét đến sựảnh hưởng theo phương ngang của bài toán Giữa bán kính ảnh hưởng R1 và độ lún ΔB có mối quan hệđồng biến (R1 càng lớn, ΔB càng tăng), mặc dù mối tương quan đồng biến này không thể hiện rõ ràng (khi R1 thay đổi rất lớn thì ΔB thay đổi khá ít).

Bảng 3.9 Kết quả tính toán Bài toán 1, khi thay đổi thông số B 2

Mã mô hình B 2 (m) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm)

Chênh lệch giữa 2 mô hình

Mô hình giải tích Mô hình toán số (%)

Hình 3.12 Đồ thị tương quan giữa bề dày tầng thấm nước (B 2 ) và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông số bề dày tầng thấm nước B2, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch tương đối lớn (từ 1,33%

Tương quan giữa bề dày tầng thấm nước và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Trang 42 đến 29,07%) Giữa bề dày tầng thấm nước B2 và độ lún ΔB có mối quan hệ nghịch biến (B2 càng lớn, ΔB càng tăng), mặc dù mối tương quan nghịch biến này không thể hiện rõ ràng (khi B2 thay đổi rất lớn thì ΔB thay đổi khá ít).

Bài toán 2: Gi ế ng đơ n hoàn ch ỉ nh – t ầ ng ch ứ a n ướ c không áp

Xem chi tiết ở Phụ lục 1.

Bài toán 3: Gi ế ng đơ n không hoàn ch ỉ nh – t ầ ng ch ứ a n ướ c có áp

Các kết quả tính toán ứng với sự thay đổi của các thông sốđược trình bày từ

Bảng 3.10 đến Bảng 3.15 và Hình 3.13 đến Hình 3.18

Bảng 3.10 Kết quả tính toán Bài toán 3, khi thay đổi thông số r 0

Mã mô hình r 0 (cm) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Hình 3.13 Đồ thị tương quan giữa bán kính giếng và độ lún mặt đất

Tương quan giữa bán kính giếng và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Nhận xét: Khi thay đổi thông số r0, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch ở mức chấp nhận được (từ 1,70% đến 10,11%)

Giữa bán kính giếng r0 và độ lún ΔB có mối quan hệ nghịch biến (r0 càng tăng, ΔB càng giảm).

Bảng 3.11 Kết quả tính toán Bài toán 3, khi thay đổi thông số Q

Hình 3.14 Đồ thị tương quan giữa lưu lượng bơm và độ lún mặt đất

Tương quan giữa lưu lượng bơm và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Nhận xét: Khi thay đổi thông số lưu lượng bơm Q, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch ở mức chấp nhận được (từ 2,03% đến 10,01%) Giữa lưu lượng bơm Q và độ lún ΔB có mối quan hệđồng biến (Q càng lớn, ΔB càng tăng).

Bảng 3.12 Kết quả tính toán Bài toán 3, khi thay đổi thông số K

K (10 -4 m/s) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

1 Độ dẫn suất thuỷ lực K

Hình 3.15 Đồ thị tương quan giữa độ dẫn suất thuỷ lực và độ lún mặt đất

Tương quan giữa độ dẫn suất thủy lực và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Nhận xét: Khi thay đổi thông sốđộ dẫn suất thuỷ lực K, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch khá ít (từ 1,77% đến 13,55%)

Giữa độ dẫn suất thuỷ lực K và độ lún ΔB có mối quan hệ nghịch biến (K càng lớn, ΔB càng giảm).

Bảng 3.13 Kết quả tính toán Bài toán 3, khi thay đổi thông số R 1

Mã mô hình R 1 (m) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Hình 3.16 Đồ thị tương quan giữa bán kính ảnh hưởng và độ lún mặt đất

Tương quan giữa bán kính ảnh hưởng và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Nhận xét: Khi thay đổi thông số bán kính ảnh hưởng R1, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch rất lớn (từ 12,53% đến 57,14%)

Lý do là vì trong mô hình toán số SIGMA/W là dạng mô hình 2D, kích thước theo phương ngang của mô hình (lấy bằng bán kính ảnh hưởng R1) có tác động lớn đối với độ lún mặt đất; trong khi mô hình giải tích chỉ là mô hình dạng lún 1D, nên không xét đến sựảnh hưởng theo phương ngang của bài toán Giữa bán kính ảnh hưởng R1 và độ lún ΔB có mối quan hệđồng biến (R1 càng lớn, ΔB càng tăng), mối tương quan đồng biến này thể hiện rõ ràng hơn ở mô hình toán số.

Bảng 3.14 Kết quả tính toán Bài toán 3, khi thay đổi thông số B 2

Mã mô hình B 2 (m) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Hình 3.17 Đồ thị tương quan giữa bề dày tầng thấm nước (B 2 ) và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông số bề dày tầng thấm nước B2, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch tương đối lớn (từ 7,45% đến 31,68%) Giữa bề dày tầng thấm nước B2 và độ lún ΔB có mối quan hệ nghịch biến (B2 càng lớn, ΔB càng tăng), mặc dù mối tương quan nghịch biến này không thể hiện rõ ràng (khi B2 thay đổi rất lớn thì ΔB thay đổi khá ít).

Bảng 3.15 Kết quả tính toán Bài toán 3, khi thay đổi thông số H g

Mã mô hình H g (m) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Tương quan giữa bề dày tầng thấm nước và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Mã mô hình H g (m) Độ lún mặt đất lớn nhất tại thành giếng (r=r 0 ) (cm) Chênh lệch giữa 2 mô hình (%)

Hình 3.18 Đồ thị tương quan giữa khoảng cách đáy giếng đến đáy tầng chứa nước (H g ) và độ lún mặt đất

Nhận xét: Khi thay đổi thông số khoảng cách đáy giếng đến đáy tầng chứa nước

Hg, kết quả tính toán giữa mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch ở mức chấp nhận được (từ 0,39% đến 11,88%) Giữa khoảng cách đáy giếng đến đáy tầng chứa nước Hg và độ lún ΔB có mối quan hệ đồng biến (Hg càng lớn, ΔB càng tăng).

Bài toán 4: Gi ế ng đơ n không hoàn ch ỉ nh – t ầ ng ch ứ a n ướ c không áp

Phân tích độ nh ạ y các thông s ố

Ph ươ ng pháp đ ánh giá độ nh ạ y thông s ố [17]

Phân tích độ nhạy là phân tích những ảnh hưởng của các yếu tố bất định đầu vào (trong trường hợp này là: bán kính giếng r0; lưu lượng bơm Q; khoảng cách đáy giếng đến đáy tầng chứa nước Hg (đối với giếng đơn không hoàn chỉnh); độ dẫn suất thuỷ lực K; bán kính ảnh hưởng R1; chiều dày tầng thấm nước) đến đầu ra (độ lún mặt đất ΔB) Nói một cách khác, phân tích độ nhạy là xem xét mức độ nhạy cảm của kết quả khi có sự thay đổi của một giá trị đầu vào Dựa trên phạm vi, khả năng ứng

Tương quan giữa khoảng cách H g và độ lún mặt đất Độ lún (mô hình gi ả i tích) Độ lún (mô hình toán s ố )

Trang 49 dụng và đặc điểm của từng phương pháp phân tích độ nhạy mà có thể chia làm hai loại phương pháp chính gồm phương pháp phân tích cục bộ và phương pháp phân tích toàn diện Trong phạm vi luận văn này, chỉ xét đến phương pháp phân tích độ nhạy cục bộ

Phương pháp phân tích độ nhạy cục bộ đánh giá độ nhạy của một thông số tại một giá trị cốđịnh trong toàn miền giá trị của thông sốđó Điểm giá trị để đánh giá độ nhạy thông số có thể là giá trị mặc định của thông số đó trong mô hình hoặc lựa chọn một giá trị bất kì nào đó trong miền giá trị Theo đó, có nhiều cách lựa chọn sự thay đổi của thông số (Δ) xung quanh giá trị đã chọn, có thể là ± 20% hoặc ± 50%, hoặc cũng có thể ± 1% của toàn miền xác định của thông sốđó Đối với phương pháp này, khi đánh giá độ nhạy cho một thông số cụ thể thì các thông số khác sẽđược cố định giá trị hay nói cách khác là chỉ thay đổi giá trị của một thông số cho mỗi lần tính trong khi các thông số còn lại giữ nguyên giá trị ban đầu Độ nhạy của thông số (SI) được lượng hóa thông quá chỉ sốđộ nhạy, chỉ số này được xác định thông qua mức biển đổi tương đối của thông số và kết quảđầu ra của mô hình Nếu gọi y0 là kết quả đầu ra của mô hình theo giá trị thông số ban đầu x0, khi đó giá trị x0 sẽđược tính toán biến đổi theo hệ số ±Δx sẽ là x1 = x0 - Δx và x2 = x0 + Δx, tương ứng với x1 và x2 sẽ xác định được y1 và y2 Sự phụ thuộc của biến y và biến x sẽđược xác định thông qua đạo hàm riêng như sau y/x Công th ứ c trên đượ c vi ế t l ạ i g ầ n đ úng d ướ i d ạ ng vi phân để xác định được công thức chỉ sốđộ nhạy như sau:

Công thức (3-1) còn chứa thứ nguyên do y và x có thứ nguyên khác nhau Do đó để loại bỏ thứ nguyên thì công thức (3-1) được biến đổi thành như dưới đây

Theo Lenhart [11] thì chỉ số độ nhạy được phân thành các cấp khác nhau dựa trên mức độ nhạy gồm Không nhạy, Trung bình, Cao và Rất cao như Bảng 3.16

Bảng 3.16 Bảng phân cấp độ nhạy của thông số

Cấp độ Chỉ số SI Mức độ nhạy

K ế t qu ả đ ánh giá độ nh ạ y thông s ố

3.3.2.1 Bài toán 1: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp

Kết quả phân tích độ nhạy các thông số, ở Bài toán 1 (Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp) được trình bày ở Bảng 3.17 và tổng hợp ở Bảng 3.18 cũng như Hình 3.19

Bảng 3.17 Kết quả phân tích độ nhạy thông số (Bài toán 1)

K ế t qu ả mô hình gi ả i tích Δ B gt (cm) Độ nh ạ y (mô hình gi ả i tích)

K ế t qu ả mô hình toán s ố Δ B SIGMA/W (cm) Độ nh ạ y (mô hình toán s ố )

Bán kính gi ế ng r 0 (cm)

Giá tr ị độ nh ạ y trung bình -0,16 -0,16

Giá tr ị độ nh ạ y trung bình 1,06 1,06 Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c K

Giá tr ị độ nh ạ y trung bình 0,15 0,35

Chi ề u dày t ầ ng th ấ m n ướ c

Bảng 3.18 Tổng hợp kết quả phân tích độ nhạy thông số (Bài toán 1)

TT Thông số Độ nhạy trung bình (mô hình giải tích)

|SI gt | Độ nhạy trung bình (mô hình toán số)

Mức độ nhạy Cấp độ nhạy

1 Bán kính giếng r0 0,16 0,16 Trung bình II

2 Lưu lượng bơm Q 1,06 1,06 Rất cao IV

3 Độ dẫn suất thuỷ lực K 1,00 1,02 Rất cao IV

 Mô hình giải tích: Trung bình

 Mô hình toán số: Cao

5 Chiều dày tầng thấm nước B2 0,05 0,28

Hình 3.19 Đồ thị thể hiện độ nhạy của các thông sốđối với độ lún mặt đất (Bài toán 1) 3.3.2.2 Bài toán 2: Giếng đơn hoàn chỉnh – tầng chứa nước không áp

Xem chi tiết ở Phụ lục 2

3.3.2.3 Bài toán 3: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp

Kết quả phân tích độ nhạy các thông số, ở Bài toán 3 (Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước có áp) được trình bày ở Bảng 3.19 và tổng hợp ở Bảng 3.20 cũng như Hình 3.20

Bảng 3.19 Kết quả phân tích độ nhạy thông số (Bài toán 3)

L ư u l ượ ng b ơ m Q Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c K

Bán kính ả nh h ưở ng R1

Chi ề u dày t ầ ng th ấ m n ướ c B2 Độ nhạy của các thông sốđối với độ lún mặt đất (Bài toán 1) Độ nh ạ y trung bình (mô hình toán s ố ) Độ nh ạ y trung bình (mô hình gi ả i tích)

Giá tr ị độ nh ạ y trung bình 1,12 1,03 Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c K

Chi ề u dày t ầ ng th ấ m n ướ c B

SI SIGMA/W đ áy gi ế ng đế n đ áy t ầ ng ch ứ a n ướ c

Bảng 3.20 Tổng hợp kết quả phân tích độ nhạy thông số (Bài toán 3)

TT Thông số Độ nhạy trung bình (mô hình giải tích)

|SI gt | Độ nhạy trung bình (mô hình toán số)

Mức độ nhạy Cấp độ nhạy

1 Bán kính giếng r0 0,27 0,20 Cao III

2 Lưu lượng bơm Q 1,12 1,03 Rất cao IV

3 Độ dẫn suất thuỷ lực K 1,12 1,02 Rất cao IV

 Mô hình giải tích: Trung bình

5 Chiều dày tầng thấm nước B 0,05 0,29

Khoảng cách đáy giếng đến đáy tầng chứa nước

Hình 3.20 Đồ thị thể hiện độ nhạy của các thông sốđối với độ lún mặt đất (Bài toán 3) 3.3.2.4 Bài toán 4: Giếng đơn không hoàn chỉnh – tầng chứa nước không áp

Nh ậ n xét v ề độ nh ạ y thông s ố

Dựa vào kết quảđã phân tích ở Mục 3.3.2 vẽ đồ thị thể hiện độ nhạy của các thông sốở từng dạng bài toán (Hình 3.21)

Từ kết quả phân tích và đồ thịở Hình 3.21, có thể nhận thấy đối với hiện tượng lún mặt đất xảy ra khi khai thác nước ngầm, khi tính toán bằng mô hình giải tích lẫn mô hình toán số, các thông số (i) lưu lượng bơm Q, (ii) độđẫn suất thủy lực K có ảnh hưởng lớn đến độ lún mặt đất Trong khi đó, bán kính giếng r0 có ảnh hưởng rất ít đến kết quả tính toán của độ lún mặt đất khi khai thác nước ngầm Riêng đối với trường hợp thông số Bán kính ảnh hưởng R1 và Chiều dày tầng thấm nước B, độ nhạy khi tính bằng mô hình giải tích và mô hình toán số có sự chênh lệch tương đối lớn

Lý do là vì trong mô hình toán số SIGMA/W là dạng mô hình 2D, kích thước theo phương ngang của mô hình (lấy bằng bán kính ảnh hưởng R1) có tác động lớn đối với độ lún mặt đất; trong khi mô hình giải tích chỉ là mô hình dạng lún 1D, nên không xét đến sựảnh hưởng theo phương ngang của bài toán Khoảng cách từđáy giếng đến đáy tầng chứa nước Hg (đối với giếng không hoàn chỉnh) cũng có sựảnh hưởng khá lớn đến độ lún mặt đất

Có thể nói ưu điểm của phương pháp phân tích độ nhạy cục bộ là đơn giản, dễ thực hiện cho người dụng mô hình Tuy nhiên, phương pháp này còn tồn tại một số

L ư u l ượ ng b ơ m Q Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c K Bán kính ả nh h ưở ng R1 Chi ề u dày t ầ ng th ấ m n ướ c B Kho ả ng cách đ áy gi ế ng đế n đ áy t ầ ng ch ứ a n ướ c Hg Độ nhạy của các thông sốđối với độ lún mặt đất (Bài toán 3) Độ nh ạ y trung bình (mô hình toán s ố ) Độ nh ạ y trung bình (mô hình gi ả i tích)

Trang 56 hạn chế như chỉ đánh giá độ nhạy thông số tại những giá trị nhất định mà chưa xem xét trên toàn miền giá trị có thể có của thông số, do đó tính bất định của phương pháp là khá cao

Hình 3.21 Độ nhạy thông sốở các dạng bài toán

L ư u l ượ ng b ơ m Q Độ d ẫ n su ấ t thu ỷ l ự c K Bán kính ả nh h ưở ng R1 Chi ề u dày t ầ ng th ấ m n ướ c

Kho ả ng cách đ áy gi ế ng đế n đ áy t ầ ng ch ứ a n ướ c Hg Độ nhạy các thông sốở các dạng bài toán

BT4 - Mô hình toán s ố BT4 - Mô hình gi ả i tích BT3 - Mô hình toán s ố

BT3 - Mô hình gi ả i tích BT2 - Mô hình toán s ố BT2 - Mô hình gi ả i tích

BT1 - Mô hình toán s ố BT1 - Mô hình gi ả i tích

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG SIGMA/W TÍNH TOÁN LÚN KHI KHAI THÁC NƯỚC NGẦM TẠI HUYỆN CHÂU THÀNH, TỈNH TRÀ VINH

Đặ c đ i ể m t ự nhiên vùng nghiên c ứ u

V ị trí đị a lý

Tỉnh Trà Vinh nằm ở phía Đông Nam Đồng bằng sông Cửu Long, giữa 2 con sông lớn là sông Cổ Chiên và sông Hậu Phía Bắc Trà Vinh là tỉnh Bến Tre được ngăn cách bởi sông Cổ Chiên (một nhánh của sông Tiền), phía Tây Nam giáp với tỉnh Sóc Trăng và thành phố Cần Thơ qua ranh giới sông Hậu, phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Long, phía Đông là biển Đông Tổng diện tích tự nhiên của tỉnh là 222.567 ha, với 8 đơn vị hành chính, gồm thành phố Trà Vinh và các huyện Càng Long, Cầu Kè, Tiểu

Cần, Châu Thành, Trà Cú, Cầu Ngang và Duyên Hải (Hình 4.1) [8]

Hình 4.1 Vị trí ranh giới địa chính tỉnh Trà Vinh Địa hình Trà Vinh mang tính chất của địa hình đồng bằng châu thổ ven biển, chịu ảnh hưởng bởi tác động giao thoa giữa sông và biển Kết quả tác động này đã hình thành nên các vùng trũng xen với các giồng cát ven biển Độ cao trung bình (1÷3)m, trong đó đại bộ phận có độ cao từ (0,4÷1,0)m (chiếm 60% diện tích toàn tỉnh) Nhìn chung trong toàn tỉnh, các huyện phía Bắc có địa hình bằng phẳng hơn so với các huyện phía Nam Dọc theo hai bờ sông thường có địa hình cao và thấp dần về phía nội đồng Vùng nội đồng tương đối bằng phẳng, nhưng bị chia cắt bởi hệ thống sông ngòi, kênh rạch chằng chịt, trong đó có những ô trũng cục bộ Khu vực ven biển có địa hình dạng sóng với nhiều giồng cát hình cánh cung, độ cao từ 3m đến 5m Khu vực có địa hình cao nhất (hơn 4m) gồm các giồng cát phân bốở Nhị Trường, Long Sơn (huyện Cầu Ngang), Ngọc Biên (Trà Cú), Long Hữu (Duyên Hải) Khu vực có địa hình thấp dần (0,4m) tập trung tại các cánh đồng trũng thuộc các xã Tập

Sơn, Ngãi Xuyên, Ngọc Biên (Trà Cú), Thanh Mĩ (Châu Thành), Mĩ Hòa, Mĩ Long,

Hiệp Mĩ (Cầu Ngang), Long Vĩnh (Duyên Hải) [8]

Hi ệ n tr ạ ng khai thác n ướ c d ướ i đấ t

4.1.2.1 Tổng lượng khai thác nước dưới đất

Tổng lượng khai thác nước dưới đất trong vùng nghiên cứu là 224.773 m 3 /ngày, trong đó: khai thác nước dưới đất từ các giếng khoan lưu lượng ≥200m 3 /ngày là

26.290m 3 /ngày; khai thác nước dưới đất từ các giếng khoan lưu lượng

Tiêu đề	Nghiên cứu sự lún mặt đất do khai thác nước ngầm bằng mô hình toán
Tác giả	Nguyễn Quốc Thái
Người hướng dẫn	PGS. TS. Huỳnh Thanh Sơn
Trường học	Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật Xây dựng Công trình thủy
Thể loại	Luận văn Thạc sĩ
Năm xuất bản	2022
Thành phố	TP. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	209
Dung lượng	10,54 MB