Bài giảng thủy văn nước dưới đất chương 1 và 2

TH Ủ Y VĂN N ƯỚ C D ƯỚ I Đ Ấ T TH Ủ Y  VĂN  N ƯỚ C  D ƯỚ I  Đ Ấ T  (NƯỚCNGẦM) TS.NguyễnMaiĐăng Bộ mônThủyvăn&Tàinguyênnước Vi ệ Th ủ ă Môi t ờ & Bi ế đ ổ i khí h ậ Vi ệ n Th ủ yv ă n, Môi  t rư ờ ng &  Bi ế n đ ổ i  khí  h ậ u dang@wru.edu.vn CH ƯƠ NG 1: Gi Ớ I THI Ệ U CHUNG CH ƯƠ NG  1:  Gi Ớ I  THI Ệ U  CHUNG • Gi ớ i thi ệ u môn h ọ c Gi ớ i  thi ệ u  môn  h ọ c • Nướcngầmvàcáctầngngậmnước – Thu ậ t ng ữ Thu ậ t  ng ữ – Lịchsử • Tài nguyên n ướ c toàn c ầ u Tài  nguyên  n ướ c  toàn  c ầ u – Chutrìnhnướctoàncầu • Các t ầ ng ng ậ m n ướ c • Các  t ầ ng  ng ậ m  n ướ c – Edwards – Ogallala Ogallala M ụ c đích môn h ọ c M ụ c  đích  môn  h ọ c • Giớithiệuvề thủyvăn,thủylựcdòngchảysátmặt,dòng ả ầ ữ ứ ỹ ậ ủ ch ả yng ầ mvành ữ ng ứ ngdụngk ỹ thu ậ tc ủ achúng,bao gồm: – Nướcngầmtrongchutrìnhthủyvăn ỗ ỗ ấ – Cácđặctínhtrongmôitrườngl ỗ r ỗ ng(môitrườngđ ấ t) – LuậtDarcycủadòngchảychấtlỏngtrongmôitrườnglỗ rỗng – Cácnguyênlýliêntục – Thủylựcgiếng;tầngngậmnước,lỗ khoan – Cácứngdụngkỹ thuậtcủathủylựcnướcngầm – Cácđặctínhcủanướctrongvùngbãohòa;dòngchảykhông bãohòa – Thấm,phânbố lại,bốchơi,vàcânbằngnước 7 7 • Số tínchỉ :Tổng:3(3‐0‐0) ố ế ổ • S ố ti ế t :t ổ ng:45;LT:45;BT:0;TN ;ĐA: ;BTL: ;TQ,TT • Chươngtrìnhđàotạongànhbắtbuộcchongành:V,G • Đánhgiá:Điểmquátrình: 30% Tham gia h ọ c trên l ớ p – Tham  gia  h ọ c  trên  l ớ p – Đónggópxâydựngbài – Bàitập – Kiểmtra • Điểmthikếtthúc: 70% • Hìnhthứcthi:Viết Thờigianthi:90phút • Tàiliệuthamkhảo [] ùi ô ũ ih á iá ìh h ủ ă ớ d ớ i đ ấ • [ 1 ] B ùi C ô ngQuang,V ũ M i n h C á t‐ G iá otr ì n h T h ủ yv ă nnư ớ c d ư ớ i  đ ấ t, NXBXâydựng,Năm2002 • [2]DavidKeithTodd,GroundWaterHydrology, NewYork. N ƯỚ C NG Ầ M & CÁC T Ầ NG NG Ậ M N ƯỚ C  NG Ầ M  &  CÁC  T Ầ NG  NG Ậ M  NƯỚC CÁC THU Ậ T NG Ữ CÁC  THU Ậ T  NG Ữ • H y drolo gy ( η δ ρ ολο γ ια ) ygy ( ηρ γ ) – ηδρο ‐ “water”;λογια ‐ “studyof” – N g hiêncứuvề nước vàcácđặctính, p hânbố, g p ảnhhưởngcủanướctrênbề mặttráiđất,trong đất,vàkhíquyển Q ả lý ớ • Q u ả n lý nư ớ c – Sử dụngbềnvữngtàinguyênnước. Th á ớ i h ìhh ủ ă – Th aot á cv ớ i c h utr ì n h t h ủ yv ă n • Cáccôngtrìnhthủylợi,cấpnước,xử lýnướcsinhhoạt,xử lý nướcthảivàxả thải,tưới,phátđiện,kiểmsoátlũ,v.v. L ị chsử khaithácnư ớ cn g ầm ị g • Giếng cổ Qanats – Là đường hầm dưới lòng đất được sử dụng để khai thác và vận chuyển nước ngầm – Bắt nguồntừ Persia Bắt nguồn từ Persia – Dài hàng km – Tới 3000 năm tuổi – Nhiều giếng vẫn hoạt động Giếng cổ (Qnanat) Ba Tư • Giếng Trung quốc cổ đại – 1000 năm trước: Các giếng khoan – Sâu hơn 300 mét – Dùng các óng tre để nhận nước – Đến năm 1858: sâu 1000 meters Ngày nay gọilàgiếng khoan – Ngày nay gọi là giếng khoan Giếng Trung Quốc cổ đại CÁC LÝ THUYẾT TRUYỀN THÔNG y Homer (~1000 BC): y “tất cả các con sông và toàn bộ biển cả tấtcả các suối(mạch phun) và các cả , tất cả các suối (mạch phun) và các giếng sâu đều có nước ngầm” y Seneca (3 BC -65 AD) y “Có thể khẳng định rằng không chỉ có nướcmưachảy vào các con sông lớn nước mưa chảy vào các con sông lớn mà có cả đóng góp của nước ngầm.” y DaVinci (1452-1519) y Cósự môtả chínhxácchutrìnhthủyvăn y Descartes (1596-1650) and Becker (1635-1682): y Hơi nước dược bắt nguồn từ trái đất và ngưng tụ lại… y Kircher(1615-1680): y Nước từ đại dương được bốc hơi do hâm nóng củatráiđấtrồi bay lên và hâm nóng của trái đất , rồi bay lên , và ngưng tụ trên các sườn núi LÝ THUYẾT TRUYỀN THỐNG (Cont.) ế ấ • Lý thuy ế t th ấ m – Vitruvius (~80-20 BC) Xuất bản cuốn sách lần thứ 8 về nước và cống dẫn nước: Mưa và tuyết trên đất thấm xuống và bổ sung cho các mạch phun và con sông mạch phun và con sông – Palissy (1509-1590) là nhà khoa học và cũng là thợ gốm của Pháp có trình bày chính xác về chu trình thủy văn – Perrault (1670): Có trình bày về cân bằng nước trên sông Seine Dòng chảy trong sông nước trên sông Seine . Dòng chảy trong sông bắt nguồn từ mưa. – Mariotte(1620-1684). Là nhà vật lý người Pháp. Có đánh giá về bổ cập nước ngầm đầu tiên: Tương tự như mái nhà bị rò rỉ. Ở ấ – V allisnieri(1723): Ở độ cao th ấ p trong dãy núi Alps, giếng phun được phổ biến. Độ cao cao hơn trong dãy núi Alps, suối giảmlượng nước ngầm có nguồn gốc từ mưa. CÁC LÝ THUYẾT HiỆN ĐẠI • Lý thuyết hiện đại – Henri Darcy (1856): Phát triển quan hệ của dòng chảy trong môi trường cát Sự giữ nước trong các trường cát . Sự giữ nước trong các tầng ngậm nước. Giải bài toán dòng không ổn định. – Hazen, Slichter, O. E. Meinzer (1900s ): ứng dụng thực Meinzer (1900s ): ứng dụng thực tiễn, trên cơ sở nguyên lý lý thuyết của đại chất thủy văn Pháp – King (1899): Đưa ra các bản đồ nước n g ầm , dòn g chả y nước Henri Darcy g ,gy ngầm, mặt cắt – C.V. Theis(1930s): Lý thuyết về thủy lực giếng – Hubbert ( 1940 ) “…thôn g q ua thí ( )gq nghiệm để viết lý thuyết dòng chảy nước ngầm bằng các thuật ngữ vật lý ” – C. E. Jacob (1940) Phương trình ầ ố vi phân từng ph ầ n đ ố i với dòng chảy ngầm C.V. Theis [...]... Aquifer Water Level Change up to 19 80 Water Level Change 19 80 - 19 94 Tóm tắt Tóm tắt • Giới thiệu môn học và Giới thiệu môn học và • Các tầng chứa nước ngầm – Thuật ngữ Thuật ngữ – Lịch sử • Tài nguyên nước toàn cầu Tài nguyên nước toàn cầu – Chu trình nước toàn cầu • Ví dụ về các tầng nước ngầm của bang Texas Ví dụ các tầng nước ngầm của bang Texas – Edwards – Ogallala CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA CÁC TẦNG ... Ủ Á Ầ CHỨA NƯỚC (Physical Properties of Aquifers) TS. Nguyễn Mai Đăng Bộ môn Thủy văn & Tài nguyên nước Viện Thủy văn,  Môi trường & Biến đổi khí hậu ệ hủ ă ô ờ ế đổ khí hậ dang@wru.vn Tóm tắt các đề mục của chương 2 Tóm tắt các đề mục của chương 2 • Sự xuất hiện nước ngầm – Phân bố nước trong tầng sát mặt ố ầ • Môi trường lỗ rỗng (Porous Medium) – – – – – – Độ rỗng (Porosity) Hàm lượng ẩm đất (Moisture Content)... Đường cong đặc tính độ ẩm đất (Soil Moisture Characteristic Curves) Đường cong đặc tính độ ẩm đất (Soil Moisture Characteristic Curves) Hệ số thoát nước (nhả nước) và giữ nước đơn vị (Specific Yield and  Retention) • Các loại tầng chứa nước (Aquifer Types) Các loại tầng chứa nước (Aquifer Types) – Lượng trữ trong các tầng ngậm nước (Aqufier Storage) • Mực nước thủy áp (Piezometric head) Sự xuất hiện nước ngầm ự... Groundwater • Nước ngầm xuất hiện khi nước xâm nhập vào tầng át ặt thông tầ sát mặt thô qua các khe nứt và lỗ hổng trong đất và đá • Mực nước ngầm tầng nông (Shallow water level is called the water table) 3 Phân bố nước trong tầng sát mặt • Phân chia thành các vùng  Phâ hi hà h á ù khác nhau – • Nước chuyển động xuống  trong khi thấm và lên  trong khi bốc hơi trong khi bốc hơi Capillary fringe – – • Nước được lưu giữ... Shale (đá phiến sét) ế 1- 10 Limestone 1- 10 9 Độ ẩm đất (Moisture Content) ẩm đất (Moisture Content) Soil volume V (Unsaturated) Độ ẩm đất:  = tỷ lệ phần dung  tích nước trên tổng dung tích  ổ khối đất đá xem xét: V θ= Pore with air W V V = Tổng dung tích khối đất đá Vw = Dung tích nước Dung tích nước Vi = Dung tích lỗ rỗng Vs = Dung tích phần chất rắn Độ bão hòa của đất (Saturation, % water content):...TÀI NGUYÊN NƯỚC TOÀN CẦU CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CẦU CHU TRÌNH NƯỚC TOÀN CẦU Thời gian lưu giữ trong một tiểu hệ ể thống: = Thời gian di  chuyển trung bình  chuyển trung bình của nước qua  một tiểu hệ thống  của chu trình thủy văn: ă Tr = S / Q = Storage/flowrate Nguồn nước ngọt  chính cho các hoạt  chính cho các hoạt động con người (44,800 km3/yr) Chu trình thủy văn (Local view) Độ ẩm không... Chu trình thủy văn (Local view) Độ ẩm không khí Mưa Tuyết Bốc hơi Đọng trên lá cây Rơi xuống đất và Chảy trên thân và cành cây Băng tuyết ngưng tụ Tuyết tan Môn học này tập trung vào các vấn đề ấ ề này Thấm Bề mặt Thấm bề mặt Độ ẩm đất Thấm tầng sâu Biên lưu vực Không thấm Bốc thoát hơi Chảy tràn trên bề mặt y ặ Nước ngầm Dòng chảy ngầm Sông suối nhỏ và ao hồ Bốc hơi Dòng chảy trong sông kênh lớn Dòng chảy cửa ra lưu vực... các lượng nước bên  dưới bề mặt đất (All waters found  beneath the ground surface) – Xâm chiếm các lỗ rỗng (Occupies  pores) ) Porous media  – Vô số các lỗ rỗng có kích thước  nhỏ (Numerous pores of small size) – Các lỗ rỗng chứa chất lỏng như Các lỗ rỗng chứa chất lỏng như nước và không khí (Pores contain  fluids e.g., water and air)  – Các lỗ rỗng đóng vai trò như một  đường ống để dẫn nước (Pores ... (Void Ratio): Vs 1 − φ Pore with water solid Các giá trị tiêu biểu của độ xốp Typical Values of Porosity Typical Values of Porosity Material Porosity (%) Peat Soil (đất pha than bùn) 60-80 Soils 50-60 Clay 45-55 Silt (phù sa) 40-50 Med to Coarse Sand (TB đến thô) 35-40 Uniform Sand (cát đều) 30-40 Fine to Med Sand 30-35 Gravel 30-40 Gravel and Sand 30-35 Sandstone (sa thạch) 10 -20 Shale (đá phiến sét) ế 1- 10 Limestone... that confine and pressurize the  system • Underlies  21 0 0 square miles of  land The Edwards Group p Flowpaths of the Edwards Aquifer The O ll l A if Th Ogallala Aquifer •Approximately 17 0,000 wells draw  water from the aquifer water from the aquifer •Water level declines of 2 3 feet  •Water level declines of 2 3 feet per year in some regions  •Only 10 % is restored by rainfall Example Ogallala Well Hydrograph . Descartes (15 96 -16 50) and Becker (16 35 -16 82) : y Hơi nước dược bắt nguồn từ trái đất và ngưng tụ lại… y Kircher (16 15 -16 80): y Nước từ đại dương được bốc hơi do hâm nóng củatráiđấtrồi bay lên và hâm . chỉ có nướcmưachảy vào các con sông lớn nước mưa chảy vào các con sông lớn mà có cả đóng góp của nước ngầm.” y DaVinci (14 52 -15 19) y Cósự môtả chínhxácchutrình thủy văn y. nước và cống dẫn nước: Mưa và tuyết trên đất thấm xuống và bổ sung cho các mạch phun và con sông mạch phun và con sông – Palissy (15 09 -15 90) là nhà khoa học và cũng là thợ gốm của Pháp