Nước dưới đất (THUYET TRINH Mon DIA CHAT CONG TRINH)

Bối cảnh. Để các thành viên trong nhóm hiểu được vì sao họ có mặt trong nhóm. Vạch rõ cho họ thấy được kế hoạch làm việc nhóm sẽ giúp cho tổ chức đạt được những mục tiêu đề ra, và tầm quan trọng của việc làm nhóm để hoàn thành những mục tiêu chung. Làm cho họ hiểu được đâu là việc làm thích hợp trong mọi mục tiêu, nguyên tắc, tầm nhìn và giá trị của tổ chức?

Trang 1

Chương 3:

NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Thủy quyển

Thủy quyển là một vòng nước của qủa đất, bao gồm tất cả các

hình thái tích tụ của nước như nước đại dương và biển, nước ao hồ và

đầm lầy, nước sông và suối, nước thổ nhưỡng và nước dưới đất, nước

tồn tại trong các khoáng vật

Có thể chia thủy quyển ra làm 2 phần: thủy quyển trên mặt đất

và thủy quyển ngầm

Trang 2

CHƯƠNG 3: NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Thủy quyển

Thuỷ quyển trên mặt đất: Sự hình thành thủy quyển trên mặt

đất liên quan chặt chẽ với nguồn gốc quả đất và lịch sử phát triển địa

chất của nó

Thủy quyển ngầm: Giới hạn trên là mặt đất; Giới hạn dưới:

chiều sâu phân bố nhiệt độ tới hạn của nước (374-400oC) ở đó sự tích

tụ của nước ở trạng thái lỏng không có khả năng (12-16km,

70-100km)

Trang 3

Sơ đồ các địa quyển (theo A.M Ovtsinnicov)

- 1 Lớp nhiệt độ dao độnghàng năm (20m)

- 2 Lớp nhiệt độ dao độngnhiều năm (1000m)

- 3 Chiều sâu nhiệt độ tớihạn của nước 400oC (12km)

Thủy quyển

Nước hồ, sông, suối, không khí,

độ ẩm đất Nước đại

dương

đất

Trang 4

CHƯƠNG 3: NƯỚC DƯỚI ĐẤT

Nước hồ, hồ chứa3.64%

Nước bốc hơi 0.33%

Nước sông0.03%

Nước ngọt trên Trái đất

Nước dưới đất

3.1 Khái niệm cơ bản về nước dưới đất

Nước dưới đất là nước tự do chứa tronglỗ rỗng và khe nứt của

đất đá Khi chuyển động trong các lỗ rỗng, nước dưới đất sẽ gây trở

ngại cho việc thi công và điều kiện làm việc công trình: gây ngập hố

móng, xói ngầm, cáy chảy,

Mực nướcdưới đất Nước trong lỗ rỗng,

khe nứt

Trang 5

Tầng chứa nước là tầng đất đá chứa nước, thấm nước và giữ

được nước: đá nứt nẻ, đất cuội sỏi, đất cát

Tầng cách nướclà tầng đất đá không hoặc ít thấm nước: đá liền

khối, đất sét, đất sét pha

Tầng nước không ápnằm gần mặt đất, có mặt thoáng tự do và có

đáy là tầng cách nước

Tầng nước áp lựcnằm giữa 2 tầng cách nước

3.1 Khái niệm cơ bản về nước dưới đất

Tầng cách nước

Trang 6

3.2 Nguồn gốc nước dưới đất

Có 3 nguồn gốc chính:

- Do khí quyển (thấm): Đây là nguồn gốc chủ yếu Mưa (hàm

lượng khoáng hóa thấp) → nước mặt (sông, hồ ) → hòa tan (khoáng

vật), phản ứng hóa học, phân hủy sinh vật → thành phần hóa học

đa dạng

- Do trầm tích (biển, vịnh ): Biển, vịnh (nhiều nước) →

tích đọng (theo đất đá) → thành phần chứa nhiều Na+, Cl-, Mg2+, SO4

2-và các nguyên tố khác

- Chôn vùi:

+Do macma (nguyên sinh) : thứ yếu

Macma nguội lanh → nhả nước, cung cấp cho NDĐ

+ Do biến chất (thứ sinh) :

Đất đá có trước (giàu nước) → nhiệt độ cao, áp lực lớn (quá

trình biến chất) → nhả nước, cung cấp cho NDĐ

3.3.1 Đới thông khí

Bao gồm các lớp trên cùng của thạch quyển và được tính từ

mặt đất đến mực nước ngầm Ở đới thông khí các lỗ rỗng được lấp đầy

không khí và hơi nước, nước liên kết chặt, nước liên kết yếu và nước

mao dẫn; trong mùa mưa, nước tự do (nước trọng lực) được thành tạo

trong đất đá của đới thông khí

Chiều dày của đới thông khí (1m-100m và hơn nữa) phụ thuộc

vào đặc điểm của đất đá, chiều sâu thế nằm của lớp không thấm nước,

địa hình địa phương, mức độ chia cắt của mặt đất và điều kiện khí hậu

(lượng mưa, trị số ngấm) Chiều dày đới thông khí dao động theo mùa

Thông qua đới thông khí, nước mưa ngấm xuống sâu và bổ sung cho

trữ lượng nước dưới đất

Trang 7

3.3.2 Nước thượng tầng

Bao gồm:

- Nước thấu kính, nước đọng trên các thấu kính sét hay lớp đá

phân bố trên diện nhỏ không thấm nước Bề dày nước 0,5-1m hiếm khi

dày đến 2-3m, thay đổi rõ rệt theo thời tiết rõ rệt

-Trong một số đụn cát ven biển cũng phân bố nước thượng tầng

thường là nước ngọt gọi là nước dụn cát, nằn cao hơn mặt nước biển,

lượn hình theo dạng đụn cát

Trang 8

3.3 Các tầng chứa nước dưới đất

3.3.3 Nước ngầm

- Khái niệm: là loại nước trọng lực dưới đất phân bố ở tầng

chứa nước thừ nhất từ trên mặt đất xuống

- Đặc điểm: phía trên tầng nước ngầm thường không có lớp

cách nước che phủ và nước trọng lực chiếm toàn bộ chiều dày đất đá

thấm nước, nên mặt nước ngầm là một mặt thoáng tự do

- Diện phân bố của nước ngầm khá rộng,nó có thể nằm trong

lớp đệ tứ hoặc trước đệ tứ

- Chiều dày tầng nước ngầm là chiều dày của đới bão hòa nước

tính từ mặt nước đến tầng đá không thấm nước Biến đổi theo địa hình,

địa mạo địa chất trong khu vực

- Mực nước ngầm bằng phẳng ở đồng bằng và không bằng

phẳng ở vùng núi cao

Trang 9

3.3.4 Nước gian tầng

- Khái niệm: là nước trọng lực nằm trong tầng chứa nước kẹp

giữa 2 tầng cách nước ổn định

Phân loại:

+ Nước gian tầng không áp: nước thấm từ nơi này sang nơi

khác không do áp lực nén do trọng lực trong tầng chứa nằm nghiêng

Do đó nước xuất lộ thành nguồn mạch nước, lượng nước nhiều hay ít

là tùy thuộc vào lượng nước cung cấp ở miền cấp nước

+ Nước gian tầng có áp (nước Actezi): nằm sâu hơn mực nước

ngầm phân bố giữa 2 lớp cách nước liên tục càng xuống sâu nhiệt độ

càng lớn ít có khả năng nhiễm bẩn bởi các nhân tố trên mặt cao hơn

nước ngầm

Trang 10

Trang 11

3.3.4 Nước khe nứt

- Khái niệm: là nước phân bố trong khe nứt, trong mạng phá

hủy nứt nẻ đá

- Phân loại: chia thành 3 nhóm

+ Khe nứt nguyên sinh: phát sinh cùng thời gian thành tạo đá,

thường chứa nước khoáng nước nóng

+ Khe nứt kiến tạo: do hoạt động kiến tạo

+ Khe nứt phong hóa do hiện tượng phong hóa tạo ra

- Đặc điểm: khi chiều rộng khe nứt nhỏ tốc độ nước trong khe

nứt nhỏ nước chảy tầng, chiêu rộng lớn thi nước chảy mạnh, nước

chảy rối Lượng nước dao động khi mưa hay tuyết tan, gây khó khăn

cho khai thác mỏ và thi công công trình

3.3.5 Nước karst

- Khái niệm là loại nước dưới đất chứa trong khe nứt ,mương,

rảnh,hang động được thành tạo chủ yếu do kết quả tác dụng ăn mòn

của nước lên đá hòa tan

- Đặc điểm:

+ Thường chứa trong hang động hồ ngầm sông ngầm hố giếng,

phễu karst

+ Chứa nhiều Ca2+Mg2+

+ Nước hút ẩm mạnh mực nước dao động lớn

+ Gây khó khăn trong xây dựng

Trang 12

phễu karst Suối

hố sụt

mực nước ngầm

3.4.1 Các dạng tồn tại của nước dưới đất

Nước trong đất đá có thể ở cả 3 trạng thái : rắn, lỏng và hơi

Nước có thể được liên kết với các hạt đất đá ở dưới các dạng:

liên kết trong mạng tinh thể các khoáng vật (mặt trong) với số lượng

tùy thuộc vào loại khoáng vật

Nước liên kết trên bề mặt của các hạt keo (d<0.002mm) (nước

liên kết vật lý- do lực hút tĩnh điện)

Nước mao dẫn, nước tự do (vận động theo thế năng của trọng

lực

Trang 13

Nước liên kết mặt trong : Nước này không tính trong độ ẩm

của nền đất đá ( CaSO4.2H2O; Fe2O3.nH2O)

Nước liên kết mặt ngoài : Chủ yếu do sự phân cực bề mặt của

hạt keo tạo nên lực hút tĩnh điện

+ ++

+

- -

Nước liên kết mặt ngoài : được chia thành 2 loại : liên kết

mạnh (nước hấp phụ) và liên kết yếu (nước màng mỏng)

Nước liên kết mạnh được hấp phụ ngay sát bề mặt của các

hạt keo, với bề dày từ 11 đến 23 phân tử

Đối với đất sét chiếm vào khoảng (10-20)%,

đất sét pha (5-7)%, cát khoảng 0.5%

Nước này được tính vào độ ẩm của đất

Hạt keo Mạnh

Trang 14

3.4 Một số đặc tính của nước dưới đất

Nước liên kết mặt ngoài : được chia thành 2 loại : liên kết

mạnh (nước hấp phụ) và liên kết yếu (nước màng mỏng)

Nước liên kết yếu được hấp phụ ngay sát bề mặt ngoài của

lớp nước hấp phụ, khi các hạt có bề dày màng mỏng khác nhau mà

chúng tiếp xúc nhau thì các phân tử nước có khả năng dịch chuyển

sang màng mỏng hơn (truyền màng)

Hạt keo Mạnh

Sự có mặt của loại nước liên kết vật lý (mặt ngoài) là cho đất

(đất dính) có các tính chất đặc biệt : trương nở, dính, dẻo, khả năng

thấm kém

Trương nở

Giảm kích thướchiệu quả của lổhổng nên làmgiảm khả năngthấm của đất

Trang 15

3.4.2 Tính chất vật lý:

* Trọng lượng riêng: Thông thường có trọng lượng riêng n>

1 (g/cm3), giá trị này thường thể hiện mức độ khoáng hóa của nước

dưới đất

* Độ trong suốt: Phụ thuộc vào lượng khoáng vật bị hòa tan,

hợp chất hóa học, chất hữu cơ và các chất keo có trong nước Nước

nguyên chất trong suốt

* Màu : Thể hiện sự có mặt của các ion hòa tan có chỉ thị màu,

các tạp chất

+ Nước có độ cứng cao → màu xanh da trời+ Nước giàu Fe2+, Fe3+→ màu xanh lục

+ Nước chứa nhiều hữu cơ (tạp chất) → phớt vàng

3.4.2 Tính chất vật lý:

* Mùi: Thể hiện các chất khí hòa tan có chỉ thị mùi

Khí H2S → mùi đặc trưng (hơi thối)

* Vị : Do các ion có chỉ thị vị:

Fe2+, Fe3+→ tanh

* Nhiệt độ : Thường thể hiện độ sâu tồn tại của tầng chứa nước.

Ngoài ra, còn có một số tính chất khác: Dẫn điện, phóng xạ… Dựa vào

nhiệt độ nước chia ra:

Trang 16

Sơ đồ tương quan giữa các loại muối trong nước và các tính chất của nước

(H2O)nKhí VCHC

Sơ đồ nước thiên nhiên

(Theo A.M Ovshinicov)

3.4.3 Tính chất hóa học:

* Độ cứng của nước: Là đơn vị đo độ chứa ion Ca2+,Mg2+.Mỗi

nước có quy đinh riêng về độ cứng

110 20

Trang 17

Tổng độ cứng: tổng hàm lượng ion Ca2+và Mg2+có trong nước

Độ cứng tạm thời: hàm lượng ion tham gia phản ứng bi

cacbonat (khi đun sôi nước lượng ion Ca2+, Mg2+bị kết tủa thành muối

cacbonat)

Độ cứng vĩnh cữu: lượng ion Ca2+, Mg2+ còn lại không bị kết

tủa trong nước

Độ cứng vĩnh cữu bằng tổng độ cứng trừ đi độ cứng tạm thời

Tên nước Độ cứng(mgđl/l) (mgeq/l)

Trang 18

Độ khoáng hóa:Là tổng số các ion, các phân tử và các hợp chất

khác chứa trong nước

Độ khoáng hóa có thể xác đinh bằng lượng cặng khô sau khi

cho bay hơi Nước còn được phân loại theo độ khoáng hóa

Loại nước Độ khoáng hóa (g/l)

3.4.4 Các khí hòa tan trong nước:

Những vấn đề liên quan tới tương quan giữa khí với NDĐ:

- Tất cả đất đá, kênh mao dẫn, khe nứt của thạch quyển dưới

mực nước ngầm cho tới độ sâu có nhiệt độ tới hạn của nước đều được

nước lấp đầy

- Khí tự nhiên không chứa trong hạt khoáng hay lỗ rỗng kín,

chúng luôn có trong NDĐ, do đó luôn tồn tại 1 cân bằng động: Khí hòa

tan trong nước  khí tự do

- Khí có thể tạo thành tích tụ khí tự do hay dòng khí chỉ trong

trường hợp nếu lượng khí vượt quá lượng khí có khả năng hòa tan

Trang 19

3.4.4 Các khí hòa tan trong nước:

Có những kiểu nguồn gốc khí tự nhiên sau:

- Khí sinh hóa – tạo thành trong quá trình phân hủy VCHC và

muối khoáng bởi vi khuẩn: CH4, CO2, hydrocacbon nặng, N2, H2S, H2,

3.4.5 Các chất hữu cơ và vi sinh vật trong NDĐ: Có 5 nhóm: axit

humic; bitum, fenon, axit béo, naftenat và một số thành phần như

cacbon hữu cơ, nitơ hữu cơ:

- Mùn: Vật chất màu nâu đen được nước lấy ra từ thổ nhưỡng

và trầm tích Chúng là những hợp chất cao phân tử giàu oxi và thường

chứa nitơ

- Bitum: chứa trong đá trầm tích và bùn hiện đại, hòa tan trong

dung dịch hữu cơ (cloroform, benzol…)

Fenol C6H5OH – chúng là những đại diện đơn giản của hợp chất hữu

cơ, chứa nhóm OH Hàm lượng của chúng không lớn Sự có mặt của

chúng là dấu hiệu chứa dầu

- Axit béo là HCHC với chuỗi mở, trong phân tử có gốc COOH

- Naftenat – CnH2n-2O2 là sản phẩm oxi hóa các hợp phần của

dầu Hàm lượng cao nhất – trong nước bicacbonat natri (nước kiềm), ít

hơn nhiều trong nước cứng

Trang 20

3.4.5 Các chất hữu cơ và vi sinh vật trong NDĐ:

a Vi sinh vật trong nước có thể là đơn bào hoặc đa bào, có thể

là háo khí hoặc yếm khí

Sản phẩm phân hủy xác VSV không độc hại, sản phẩm sống

của VSV thường gây hại cho cơ thể

Độ sâu phân bố của VSV: ứng với chiều sâu có nhiệt độ khoảng

100oC ~ Ứng với 4 – 5 km

C ác vi khuẩn tham gia tích cực vào sự hình thành thành phần hóa

học nước: quá trình khử sulfat, khử nitrat…

Một số vi khuẩn gây hại cho con người, bởi vậy vi sinh cũng là

một tiêu chuẩn rất được chú trọng

b Hợp chất nitơ gặp trong nước dưới dạng NH4+, NO2, NO3

NH4+- thành tạo do các quá trình hóa học và sinh hóa với sự tham gia

của vi khuẩn khử nitrat Trong nước uống chỉ cho phép có mặt vết

amôn

3.4.5 Các chất hữu cơ và vi sinh vật trong NDĐ:

NO2-- phân bố rộng trong nước mặt và nước ngầm song chỉ một lượng

nhỏ do oxi hóa NH4+(có mặt vi khuẩn nitrit), phân hủy các hợp chất

hữu cơ hoặc khử nitrat Lượng NO2- cao chứng tỏ trong nước có vi

khuẩn gây bệnh

NO3- - chứng tỏ đã oxi hóa hoàn toàn VCHC chứa nitơ Chúng không

hại đến cơ thể Trong nước uống, lượng NO3-<1mg/l

NH4+ NO2- NO3-

NH4+- chứng tỏ nước mới nhiễm bẩn

NO2-- chứng tỏ nước đang nhiễm bẩn

NO3-- chứng tỏ nhiễm bẩn cổ

Tùy theo tỉ lệ tương quan giữa các hợp chất nitơ, chúng ta có thể suy

xét về quá trình nhiễm bẩn ở một điểm nào đó

Trang 21

3.4.6 Biểu diễn kết quả phân tích nước

Biểu diễn dưới dạng ion: ion là dạng cơ bản biểu diễn các kết

quả phân tích nước Đơn vị (mg/l, nước khoáng hóa cao hay nước mặn

dùng đơn vị (g/l)

Biểu diễn dưới dạng mg/l; mgđl/l (mgeq/l); % đl (%eq)

Công thức M.G.kurlov

Trong đó:

K: là chất khí hoặc các nguyên tố đặc biệt chứa trong nước (g/l)

M: độ khoáng hóa của nước (g/l)

A: các anion chủ yếu xếp giảm dần theo % đl và ít nhất >10% đl

C: các cation chủ yếu xếp giảm dần theo % đl và ít nhất >10% đl

T: nhiệt độ nước

pH : nồng độ pH nước

A ,

K M T pH C

Ion mg/l mgeq/l % đương lượng

2 4,5 7

14,81 33,33 51,86 13,5 100 Anion

Cl

-SO4

2-HCO3

-70 216 427

2 4,5 7

14,81 33,33 51,86 13,5 100

) 8 , 6 ( 25 ) 8 , 14 ( ) 3 , 33 ( ) 9 , 51 ( )

933 , 0 ( )

Gọi tên nước với tên chất khí hay các nguyên tố đặc biệt chứa

trong nước, các ion âm có hàm lượng > 25%

Trang 22

60 80

20 40 60 80

20

40 60

3.5.1 Đánh giá chất lượng nước dùng trong sinh hoạt

Chất lượng nước dưới đất dùng ăn uống, sinh hoạt được đánh

giá theo tính chất vật lý, thành phần hóa học và tính chất nhiễm bẩn của

nó Chất lượng nước được xác định theo chỉ tiêu QCVN 09 :

2008/BTNMT;

- Nước dưới đất dùng ăn uống, sinh hoạt phải trong suốt, không

màu, không mùi, không vị

- Tính chất nhiễm bẩn nước dựa trên dấu hiệu sau: “Sự có mặt

vi khuẩn trực trùng đại tràng (E.coli)” Chính vi khuẩn này không gây

bệnh, nhưng sự có mặt của nó chứng tỏ có mặt các vi khuẩn có gây

bệnh (bệnh thương hàn, dịch tả, kiết lỵ,…)

Trang 23

- Vi khuẩn coliforms chịu nhiệt là những coliforms có khả năng

lên men đường lactose ở 44 - 450C; nhóm này bao gồm Escherichia và

loài Kiebsiella, Enterobacter, Citrobacter Khác với E.Coli, coliforms

chịu nhiệt có thể xuất xứ từ nguồn nước giàu chất hữu cơ như nước thải

công nghiệp từ xác thực vật thối rữa hoặc đất

3.5.1 Đánh giá chất lượng nước dùng trong sinh hoạt

Trang 24

3.5 Đánh giá chất lượng nước dưới đất

Giá trị giới hạn các thông số chất lượng nước dùng sinh hoạt

Nơi chứa nước lộ thiên hoặc đất thấm nước trung bình và mạnh (K0,1m/ngày đêm)

Đất thấm nước yếu

(K<0,1m/ngày đêm)

Nước bao quanh bê tông trong điều kiện bất kỳ

1 Độ kiềm bicacbonat (tính ăn

a[Ca 2+ ] + b a[Ca 2+ ] + b + 40 a[Ca 2+ ] + b

4 Lượng chứa muối Mg (tính ăn

mòn manhê) được đổi ra ion

6000 – [SO42- ] 2000

4000 – [SO42- ] 1000

Trang 25

mòn sunfat) được tính đổi

ra ion SO42- đo bằng mg/l –

khi lượng chứa ion Cl - nhỏ

hơn 1000mg/l - lớn hơn.

Lượng chứa sunfat khi lượng

chứa ion Cl - lớn hơn

1000mg/l - lớn hơn

Lượng chứa ion SO42- trong mọi

trường hợp không lớn hơn

150 + 0,15[Cl - ] 1000

100 + 0,15[Cl - ] 1000

6 Lượng chứa muối amoniac

(tính ăn mòn amoniac) tính

theo mg/l – lớn hơn

7 Lượng chứa kiềm ăn da (tính

ăn mòn kiềm) tính theo

3.5.1 Đánh giá chất lượng nước dùng trong xây dựng

0.01 0.04 0.06 0.08 0.11 0.14 0.17 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36

17 18 19 20 21 22 23 24 26 27 29 30

0.01 0.03 0.05 0.07 0.09 0.11 0.14 0.16 0.19 0.22 0.25 0.29

17 17 18 19 19 20 21 22 23 24 26 27

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.15 0.17 0.20 0.23 0.26

17 18 18 18 18 19 19 20 21 22 23 24

0.00 0.02 0.04 0.06 0.07 0.09 0.11 0.13 0.16 0.19 0.22 0.24

17 18 18 18 18 18 18 19 20 21 22 23

0.00 0.02 0.04 0.05 0.07 0.08 0.10 0.12 0.14 0.17 0.19 0.22

17 18 18 18 18 18 18 19 20 21 22 23

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	1,45 MB