Tài nguyên và trữ lượng nước đất

Nội dung của bài viết gồm: các phương pháp đánh giá dự báo tài nguyên và tính toán trữ lượng nước dưới đất; phương pháp tính toán trữ lượng nước dưới đất, phương pháp thủy động lực, điều kiện biên, phương pháp thủy lực, phương pháp cân bằng, các phương pháp phối hợp...

460 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHAT Tầng chứa nước lỗ hồng Tầng chứa nước khe nứt Tầng chứa nước khe nửt-karst Hình Ba dạng tầng chứa nước chủ yếu: a) Tầng chứa nước lổ hồng; b) Tầng chứa nước khe nửt; c) Đới chứa nước karst N goài ra, A tlas Q uốc gia vê' địa chất thủy văn tỳ lệ nhỏ M ỹ m ột số nước Châu Âu, thường thể dạng tầng chứa nước theo d ạng tổn nước địa chất điển hình Đ ó 1) tầng chứa nước tích bở rời cuội, sỏi, cát; 2) tầng chứa nước đá carbonat; 3) tầng chứa nước đá cát kết, bột kết; 4) tầng chứa nước đá m agma biêh chất; 5) tầng chứa nước đá cát kết đá carbonat; 6) tầng chứa nước đá Hình Các dạng tầng chứa nước atlas quốc gia địa chất thủy văn tỷ lệ nhỏ nước Âu Mỹ khác [H.2] Tài liệu đọc thêm H ydrogeological Maps 1995 A Guide and a Standard Legend IAH, U N ESCO , Volume 17 Juan Antonio López-Geta/ Juan María Fom és Azcoiti/ Gerardo Ramos González, Fermín Villarroya Gil 2006 Groundwter A natural underground resource Legal deposit: M-8122-2006 NIPO: 657-06-011-4, ISBN: 84-7840-618-2 CnpaB04HMK m aporecM ora, 1979 T.1,2 M., Hedpa MocBa IIlT eH re ^O B KoHcneKT p c 2007 rioMCKM M pa3B eA K a noA eM H b ix AeKiỊMìi H eoýuụuaA bH biù cepeep B04- ze0Ả02UHecK020 ộaKyẢbtttema M r y \ ĨM4 poreo/ioroiJỉ M http://students.web.ru Tài nguyên trữ lượng nước đất Đoàn Văn Cánh Trường Đại học M ỏ-Đ ịa chất Giới thiệu Khi thăm dò, khai thác sử d ụn g n guồn nước đất có hai đại lượng cần xác định đánh giá đ ó tài n gu yên d ự báo trữ lượng nước đất tốn thủy đ ộn g lực có thê p h n g pháp tương tự địa châ't thủy văn Tài nguyên d ự báo nước đất lư ợn g nư ớc có chất lư ợn g giá trị xác đ ịnh có th ể nhận đư ợc giới hạn m ột câu trúc địa châ't th ủ y văn, m ột lưu vự c sô n g hay m ột v ù n g có tiềm n ăng khai thác sử d ụ n g sau Tài n gu yên d ự báo nư ớc dư ới đất th ể khối lư ợng (m 3, km 3) lưu lư ợng (km 3/năm , m 3/ngày) có thê nhận từ tầng chứa nư ớc th ể tích nước trữ đó, cơng trình khai thác quy ước giới hạn m ột cấu trúc chứa nước, hay m ột thung lũng sơng, m ột địa giới hành xác định Đ ối tượng đánh giá tài nguyên dự báo nước đất tầng chứa nước giới hạn m ột cấu trúc địa chất thủy văn hay m ột thung lũ ng sô n g theo kết m hình hóa điểu kiện địa chất thủy văn khu vực, phương pháp tính tốn cân bằng, tính Trử lư ợng khai thác nư ớc dư ới đất k h ôn g phải khối lượng, trọng lượng đư ợc đo đếm n h khoáng sán rắn, mà lưu lượng, nghĩa lượng nước lấy theo thời gian b ằng công trình khai thác Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 461 Theo định nghĩa cô điển, trừ lượng khai thác nước d ới đất lun lượng cơng trình khai thác hợp lý v ề m ặt kinh t ế kỹ thuật tuân thủ đ iều kiện khai thác theo đặt hàng Trong nhừ ng diện tích cục bộ, trữ lượng khai thác đánh giá sở cơng tác thăm d ò địa chất thủy văn, kết khai thác cơng trình lấy nước hoạt động Định nghĩa đẩy đủ trữ lư ợng nước đất (trừ lượng khai thác nước đất) lượng n óc có thê nhận từ m ỏ nước hay m ột phẩn m ỏ nước cơng trình khai thác nước hợp Tính tốn trử lư ợn g khai thác nước đất phục vụ cho tưới, cũ n g trường hợp lun lư ợng khai thác không năm, tiến hành với c h ế đ ộ khai thác định trước Trử lượng khai thác đư ợc trình H ội đ p chuẩn tư ơng ứ ng với lu n lượng cơng trình khai thác cheo c h ế độ liên tục, tức tương ứ ng với lun lượng trung bình hàng năm N gồi ra, cần xác định lượng nước lây hàng ngày lớn thòi gian kéo dài, c h ế độ khai thác tối đa thời kì sinh trường trổng lý v ể mặt địa chất, kinh t ế kỹ thuật đ iều kiện c h ế độ khai thác cho với chất lư ợng nước thỏa mãn yêu cẩu sử d ụn g suốt thời gian khai thác, không gây tác đ ộn g m trường Trừ lượng nước đất tính tốn theo kết cơng tác thăm dò địa chất thủy văn theo tài liệu khai thác nước đất diện tích m ỏ nước Đ ối tượng tính tốn trừ lượng nước dư ới đâ't m ỏ nước đất d ù n g cho ăn u ốn g sinh hoạt, kỹ thuật m ỏ nước khống N hằm phục vụ cho việc tính tốn trừ lư ợng khai thác, tìm kiếm thăm dò nước đất y ếu tố sau cần xác định - s ố lượng lỗ khoan, sơ đổ v ị trí phân b ố cơng trình, cấu trúc cơng trình, kích thước đới p g h ộ vệ sinh C ơng trình cần phải thực đ ú n g n hư nhừng yếu t ố đâ xác định, đ ổn g thời q trình cơng tác phải ổn định suốt thời gian tính tốn Trong điều kiện đó, m ực nước không hạ thấp giới hạn cho phép, chất lượng phải đảm bảo theo u cẩu, khơng có tác động xấu đến môi trường Các phương pháp đánh giá dự báo tài ngun tính tốn trữ lượng nước đất Các phương pháp tính tốn trữ lượng nước đắt Tính tốn trữ lượng nước đất gồm xác định lưu lượng khai thác cơng trình lấy nước với đ ộ hạ thấp m ực nước thiết kế, d ự báo đ ộ hạ thấp m ự c nước cơng trình lấy nước với lưu lượng cho phạm vi diện tích (khu) đánh giá Trong đ ó phải chứng m inh khả khai thác hệ thống cơng trình lấy nước hợp lí với lượng nước tính tốn lây khoảng thời gian định, khai thác với thời gian không hạn định (vô hạn) với điểu kiện chất lượng nước phải thỏa mãn m ụ c đích sử dụng suốt thời gian tính tốn Trong điểu kiện thê' m ực nước không hạ thấp giới hạn cho phép, chất lượng phải đảm bảo theo u cầu, khơng có tác động xâu đến m trường V iệc tính tốn trữ lượng khai thác nước đât đư ợc tiến hành: 1) Trên n hững d iện tích cục với m ụ c đích cung câp nước cho n hữ n g đối tượng riêng lẻ, n hư đ ê tưới ruộng; 2) Trong phạm vi v ù n g địa chất thủy văn rộng lớn đ ế lập quy hoạch n g tác tìm kiếm thăm d ò luận chứng tống sơ đổ sử d ụ n g tống hợp bảo vệ tài n gu yên nước N ếu lấy nước cách khai dẫn trực tiếp từ m ạch lộ trữ lượng khai thác xác định theo lưu lượng cực tiếu ngày năm m ạch nước với đ ộ đảm bảo 85 - 95%, theo lưu lượng trung bình năm mạch nước với độ đảm bảo trên, dự kiến c h ế độ khai thác tương ứng với đ ộn g thái mạch nước theo m ùa năm Trữ lư ợn g khai thác nước đất tính tốn phù hợp với bối cảnh tự nhiên kinh t ế Trong trường hợp dự kiến đư ợc p hư ơn g án thay đổi bối cảnh tự nhiên kinh t ế (ví dụ xây d ự n g kênh dẫn hổ chứa, bố su n g nhân tạo nư ớc dư ới đất) đánh giá trữ lư ợng câp thấp phải ý đến n n g thay đổi N ếu việc khai thác nước d ới đất đư ợc thiết k ế có kèm theo n hữ n g giải pháp bố su n g nhân tạo, v iệc đánh giá trử lư ợng khai thác nước dư ới đ ấ t cần đ ợc thực phù hợp với sơ đ ổ b ố trí cơng trình thấm c h ế độ làm v iệc dự kiến chúng Khi đánh giá trữ lượng khai thác nư ớc đâ't n ên ý đ ến ảnh hư ởng khai thác nước đât thay đối d òng chảy mặt, ảnh hư ởng đ ến m ạch lộ kênh thoát gần Trường hợp d iện tích đ ánh giá trữ lư ợn g có g trình lấy n ớc đơn n hóm g trình lấy nư ớc đ an g hoạt đ ộn g, đ ó đ ánh giá ảnh h n g g trình thiết k ế m ới đ ối với ch ú ng Đ n g thời cẩn đưa n h ữ n g đ ể n ghị v ề cách tổ chức v iệc cu n g cấp nư ớc cho n h n g hộ tiêu thụ n ớc n g trình đ an g khai thác n ếu chúng n g n g hoạt đ ộng Trong trường hợp nguồn hình thành chủ yếu trừ lư ợng khai thác nước đâ't trữ lượng tĩnh tự nhiên (kể trữ lượng đàn hổi) tầng chứa nước việc khai thác tiến hành theo c h ế độ k hơng ổn định, cẩn phải dự tính thòi hạn khai thác N ếu thòi hạn đ ó khơng dự kiến được, thòi gian tính tốn hoạt đ ộn g cơng trình quy ước lấy 25 - 27 năm (tuồi thọ cơng trình khai thác) Đ ến hết thời hạn tính tốn, theo tài liệu khai thác nhiều năm có th ể tiến hành đánh giá lại trữ lượng 462 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT tìm nguồn cung cấp bơ sung cho đối tư ợng sử dụng nước Trừ lượng khai thác nước đất đ ợ c xem đảm bảo m ực nước hạ thấp tính tốn cơng trình khai thác nước nhỏ b ằng m ự c nước hạ thâp cho phép (ngư ởng giới hạn m ự c nư ớc đ ộng cho phép) M ực nước hạ thấp cho p h ép có th ể xác định thông qua m ực nước đ ộn g tính từ m ặt đất trị s ố hạ thấp m ực nước tính từ m ự c nước tĩnh tới m ực nước động Trị s ố m ự c n ớc hạ thâp cho phép xác định phụ thuộc v o yếu tố địa chất thủy văn yếu tố kinh tế - kĩ thuật Trong m ọi trường hợp, b ể sâu m ực nước đ ộ n g giến g khai thác không vượt đ ộ cao n âng nước có thê thiết bị bơm, cột n c lại giến g khoan phải đủ đ ể m áy bơm làm v iệc m ột cách bình thường Đ ối với tầng chứa n ớc có áp nằm sâu có cột nước áp lực lớn, việc chọn trị s ố hạ thấp m ực nước cho phép cẩn tính đến đ iều kiện kinh t ế - kĩ thuật (gổm m áy bơm thiết bị n ân g nước kèm theo) Trong tầng chứa nước không áp, trị s ố hạ thấp m ực nước cho p hép thường lấy 50 - 70% chiều dày tầng chứa nước Còn tầng chứa nước áp lực nơng trị s ổ hạ thấp m ự c n ớc cho phép lây chiểu cao cột nước áp lực so với mái tầng chứa nước cộng với 50-70% chiểu d ày tầng chứa nước Giới hạn cho phép nhận đ ợ c d ự trừ cẩn thiết v ề m ực nước bảo đàm an toàn ch o m áy bơm hoạt động Đ iểu đặc biệt quan trọng điểu kiện địa chất thuỷ văn phức tạp mà tính tốn địa chât thuỷ văn hồn tồn khơng ý đ ợ c tâ't yếu tố tự nhiên Khi chọn trị s ố hạ thấp m ực nước cho p h ép tầng chứa nước k hông áp (cũng n h tầng chứa nước có áp có tháo khô m ột phần lớp chứa nước) cẩn xác định quy luật thay đ ổi tính thâm mặt cắt thẳng đ ứ n g phải ch ứ n g m inh thực nghiệm khả nhận lư u lư ợn g tính tốn từ phần lớp chưa bị tháo khơ Tính tốn trữ lượng khai thác nước d i đất có thê tiến hành p hư ơn g pháp thủy đ ộ n g lực, thủy lực, cân bằng, củng p h n g pháp tương tự địa chât thuý văn, áp d ụ n g đ ổ n g thời phương pháp kê Việc lựa chọn m ột số p hư ơn g pháp n đ ó điều kiện địa chất thủy văn m ứ c đ ộ n ghiên cứu định Phương pháp thủy động lực Tính tốn trừ lượng khai thác nước d ới đất phương pháp thủy đ ộn g lực tính tốn g trình khai thác nước điểu kiện ban đẩu điều kiện biên nhât định với thông s ố tầng chứa nước phạm vi m iền thâm đ ợc nghiên cứu Phương pháp thuý đ ộng lực có th ế đ ợc chia làm p hư ơng pháp giải tích p h n g pháp m hình Phương pháp m hình bao g m p hư ơn g pháp m hình m áy tương tự (tư ơn g tự đ iện tương tự thuỷ lực), m áy tính (m hình sơ) V iệc tính tốn trữ lư ợn g khai thác n c dư ới đất p hư ơng pháp thuỷ đ ộng lực đ ợ c thực theo trình tự sau: - Xác định đ iều kiện địa chất thủy văn n gu ồn chủ yếu hình thành trữ lư ợng khai thác nước đâ't từ đ ó thành lập sơ đổ địa châ't th ủ y văn tự nhiên, thê điểu kiện biên, phân vù n g diện tích n ghiên cứu theo giá trị thông số: chiều dày, m ực nước, hệ s ố thấm, hệ s ố chứa, cư ờng độ bổ câ'p, cường độ bốc hơi, v.v ; - Thành lập sơ đ ổ tính tốn trừ lư ợn g khai thác: thiết lập m ạng lưới tính tốn, sơ đổ b ố trí cơng trình khai thác, điểu kiện biên, v v ; - Chọn phư ơng pháp tính cơng thức tính; - Chọn giá trị thơng số tính tốn tiến hành tính toán trừ lượng khai thác nước d i đất, tức dự báo hạ thấp m ực nước cơng trình khai thác hoạt đ ộn g với lưu lưựng c h ế độ khai thác cho trước nhiều p hư ơng án khác nhau, sau chọn phưưng án khai thác hợp lý nhâ't; - Tiến hành d ự tính thời gian dịch ch u y ên loại nư ớc k g đạt tiêu chuẩn đ ến g trình lấ y nước D ựa o kết đ iểu tra nư ớc d i đâ't đ ợc tiến hành đ ể xác đ ịn h cấu tạo đ ịa châ't d iện tích n g h iên cứu, đ iều kiện th ế nằm phân b ố tầng chứa nước, lớp thâm n ớc y ế u cách nước, n g u ổ n chủ yếu hình thành trữ lư ợ n g khai thác nư ớc d i đất, thôn g s ố địa chât thủy văn q uy luật thay đ ổi ch ú n g bình đ m ặt cắt, q u y luật thay đ ổi chất lư ợ n g n ớc d ới đâ't Câu trúc m iền thâm mặt cắt thẳng đ ứ n g đư ợc xác định có mặt cùa m ột h ay m ột số tầng chứa nước, đặc trưng lớp ngăn cách, hình dạng ranh giới m iền thâm bình đ ổ có liên quan với thay đ ối thành phần thạch học, vát nhọn tầng chứa nước, đới phá huỷ kiến tạo, tiếp xúc tầng chứa nước với khối nư ớc mặt, v v Tất n n g đặc điểm phải đư ợc th ế sơ đổ địa châ't thuỳ văn Tiến hành phân đới tầng chứa n c theo tính thâm tính chứa nước Xác định điểu kiện biên tầng chứa nước (biên k hông thâm nước, biên cỏ áp lực không đổi; biên với áp lực lưu lư ợng thay đổi) C ũng cẩn lun ý m ột biên giới khu khác hình thành điểu kiện biên khác (ví dụ, xuât lộ tập trung mạch nước) Sơ đổ tính tốn đư ợc thành lập sở phân tích sơ đ địa chất thủy văn tự nhiên có ý đến Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N nhử n g nhân tố chù yếu định quy luật hình thành trừ lượng khai thác nước đâ't m ức độ tin cậy chúng sơ đô' tài liệu thực tế Đ thời, đ ế tính tốn trừ lượng khai thác m ột m ỏ đó, thành lặp m ột s ố sơ đ ổ tính toán đặc trưng cho nhận định khác v ề nguồn hình thành trừ lượng Khi chuyên từ điểu kiện tự nhiên sang sơ đổ tính tốn cấn sơ đ ổ hóa yếu tố sau đây: - D ạng hình học hệ thống chứa nước bình đ ổ mặt cắt, mặt cắt nhiều lóp hay lớp; - Câu trúc d òn g thấm, d òn g khơng gian đưa v ề d òn g m ột chiểu hai chiểu, bỏ qua thành phần thắng đứ ng tốc đ ộ thấm; - Đ iểu kiện biên giới tầng chứa nước (điều kiện cung cấp thoát nước); - Lập sơ đổ phân vù n g theo giá trị thông s ố thấm , chứa, ngấm thoát V iệc lựa chọn p hư ơn g pháp tính (giải tích m hình) p hư ơn g trình tính tốn (khi dùng p h n g pháp giải tích) dựa sở sơ đổ tính tốn d ự kiến Tính tốn trừ lượng khai thác nước đâ't phư ơng pháp giải tích áp d ụng điểu kiện địa châ't thủy văn tương đối đơn giản (tính chứa thấm tương đối nhất, biên giới tầng chứa nước đ ờng thẳng, điểu kiện biên giới không đối) Trong trường hợp phương pháp giải tích hồn tồn đảm bảo đ ộ xác đ ể giải toán thực tế N h ữ n g điểu kiện th ế thường đặc trưng cho tầng chứa nước có áp nằm sâu, trầm tích bờ rời thuộc bổn artesi kiểu m iền nền, thung lũng sông mà nước mặt nước đất có quan hệ thủy lực chặt chẽ với Trong nhừng đ iểu kiện địa chất thuỷ văn phức tạp d o khơng đ ồn g v ể tính thấm, hình d án g phức tạp biên giới, d o thay đổi theo thời gian n guồn hình thành trữ lượng nước đâ't, điểu kiện m ặt cắt phân lớp áp d ụng p h n g pháp m hình s ố hợp lí Sử d ụ n g p hư ơng pháp m hình s ố T ấ t có hiệu tính tốn khu vự c trữ lư ợn g khai thác nước d i đất nhừng vù n g có nhiều cơng trình khai thác nước đ ang hoạt đ ộn g cho p hép xem xét n h iều phương án b ố trí cơng trình thay đối cơng su ất khai thác C ũng cho phép làm xác thêm điểu kiện biên giới thông s ố địa chất thuỷ văn tầng chứa nước cách giải toán ngược N g o i ra, phương pháp m hình tốn tính tốn định lượng n guồn riêng biệt hình thành trữ lư ợn g khai thác nước đất SỐ lượng lỗ khoan khai thác nước, hệ thống b ố trí lỗ khoan khoảng cách chúng có ý đến b iên giới tầng chứa nước xác định 463 o cô n g su ât u cầu cùa cơng trình khai thác lư u lư ợ n g có thê đạt Thời hạn tính tốn khai thác trị s ố hạ thấp m ực nư ớc cho phép xác đ ịn h theo nhừ ng điểu kiện trình bày V iệc tính tốn trị s ố hạ thấp m ực nước tiến h ành p hù h ợ p với sơ đ ổ chọn so sánh với trị số hạ thâp m ự c nước cho phép N ếu trị s ố hạ thấp m ực nư ớc tính tốn khơng vượt q trị s ố cho phép trừ lư ợ n g khai thác đư ợc xem đảm bảo Trong trường h ợ p nên tiến hành tính tốn b ổ su ng đ ể xác đ ịn h lư u lư ợng cực đại có thê lấy với trị số hạ thấp m ự c nước cho phép định Khi tính tốn có th ể d ự a theo vị trí thực t ế lỗ khoan sổ lư ợ n g chúng, có nhiều lỗ khoan khai thác xem chúng m ột "giếng lớn" N ếu diện tích nghiên cứu tổn loại n ớc d i đất có thành phẩn k hơng đạt tiêu chuẩn (hoặc n ớc m ặn) phải tiến hành dự đoán thời gian d ịch ch u yển ranh giới chúng bình đ ổ m ặt cắt, đ ổn g thời xác định n ồng độ n g u y ê n t ố nước theo tiêu chuẩn quy định Khi hàm lư ợng m ột n gu yên tố đ ó vượt tiêu chuẩn cho phép trử lư ợng khai thác đ ợ c xác đ ịn h chưa ý đến khả thay đổi chất lư ợ n g n ớc phải giảm đ ến trị s ố đảm bảo chất lư ợ n g nước giới hạn đòi hỏi N h trình bày trên, áp d ụn g p hư ơng pháp th u ỷ đ ộ n g lự c không đơn việc giải p h n g trình tốn học C ơng việc quan trọng k h i p d ụ n g p h n g p h p t h u ỷ đ ộ n g lự c sơ đ hóa đ iều kiện tự nhiên Cẩn lu n ý, sơ đổ tính tốn đ ợ c d ù n g đ ể tính tốn trữ lư ợng khai thác n c d i đâ't m ọi trường hợp có nhừng giả thiết n hất đ ịnh có liên quan trước hết với n hận thứ c k g đầy đủ v ề hồn cảnh tự nhiên D o đ ó đ ộ xác cao tính tốn thuỷ đ ộn g lực k h ô n g th ế q u yết định độ tin cậy việc tính tốn trữ lư ợ n g khai thác nước dư ới đất theo n hữ n g cơng thứ c Vì vậy, lu ận chứng n guồn chủ y ếu hình thành trữ lư ợ n g khai thác nước đât n n g quy luật thay đ ố i thông s ố địa chất thuỷ văn râ't q uan trọng N h ữ n g luận chứng khác phải thê h iện nhữ ng p hư ơng án tính tốn khác n hau việc phân cấp trữ lư ợng khai thác n c d i đất Khi tính tốn phương pháp th đ ộng lực trường hợp sơ đ ổ tính tốn phát thấy có n g u n hình thành trữ lượng m ói (sự thu hút nư ớc từ lớp phủ, thấm xuyên từ tầng chứa nước khác, giảm lượng thất tự nhiên (tháo khơ m ạch lộ, lơi kéo d òng nước mặt, thấm nước tư i ) đ ổ n g thời với việc tính tốn cơng trình khai thác cần tiến hành tính tốn độ đảm bảo trữ lượng khai thác theo thòi gian tổng trừ lượng đ ộn g tự nhiên Sự tính tốn cho phép luận chứng 464 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT bảo tổn (hoặc thay đổi) điểu kiện biên giới chọn tồn thời hạn tính tốn khai thác Vì cơng trình khai thác thường gồm nhiều lỗ khoan, nên sau chi đưa côn g thức đê xác định trị s ố hạ thấp m ực nước trường h ọp "giếng lớn" mà hệ thống lỗ khoan thực t ế quy đổi N goài ra, trữ lượng khai thác đư ợc tính tốn cho thời gian dài nên sè xem xét công thức áp dụng cho thời gian dài k ể từ thời điểm bắt đẩu khai thác Các cơng thức tính tốn đả trình bày cụ thể, chi tiết nhiểu sách chuyên m ôn Trong m ọi trường hợp; cẩn trọng phương pháp chiếu cộng dòng, từ đ iều kiện biên phức tạp hồn tồn có th ể đưa v ể trường hợp tầng chứa nước phân b ố vô hạn đ ể tính tốn H ơn nữa, n hữ n g cơng thức đơn giản, phù hợp với tầng chứa nước có áp, nhiên hồn tồn có th ế áp d ụn g đ ối với tầng chứa nước không áp, có áp - k hơng áp, cơng thức tính tốn chi cần có hiệu chinh cách thay th ế sau: Đối với tầng chứa nước khơng áp: thay 2mS = H2+ /ì2; Đ ối với tầng chứa nước có áp - khơng áp thay 2m S = (2He- m ) - h Ở đây: m - chiểu dày tầng chứa nước có áp; s - trị SỐ hạ thấp mực nước tầng chứa nước có áp; H - chiểu dày tầng chứa nước không áp; h - trị SỐ cột nước lại tầng chứa nước có áp có áp - khơng áp; He - áp lực ban đẩu (áp lực trước khai thác) tính từ đáy tầng chứa nước có áp Điều kiện biên N gư i ta phân biệt loại điều kiện biên (gần SỐ tác giả đưa biên loại thực trường hợp biên loại II trình bày đây) Biên loại ì (biên Dirichle) Biên loại I biên mà m ực nước đất xác định Trong tự nhiên biên loại thường gặp nhừng trường hợp nước đất có quan hệ trực tiếp với nước mặt Mực nước biên có thê khơng biến đối theo thời gian (H=const) có thê biến đổi theo thời gian theo m ột hàm s ố biết trước H = H(t) Biên loại // (biên N eum an) Biên loại II biên mà giá trị cung cấp cho tầng chứa nước xác định Trong thực t ế loại biên thường ranh giới tiếp xúc tầng chứa nước với đất đá không thấm nước ranh giới tiếp xúc tẩng chứa nước với đất đá có tính thâm khác biệt so với đâ't đá tầng chứa nước Lưu lượng cung cấp tử biên cho tầng chứa nước khơng (Q = 0), s ổ (Q = const) có thê iượng cung cấp biến đổi theo thời gian theo m ột hàm s ố xác định Q = Q(t) N n g điểu kiện biên nhu nêu người ta thường gọi "biên cứng" Thực tế tính tốn số trường họp người ta sử dụng biên loại II đ ể m ô cho đ ờng phân thuỷ nước n gẩm (Q = 0), d òng bên sườn (Q = const) Các biên loại n ày g ọ i "biên mểm" [H l] Hình Mô biên mực nước ban đầu biên Q = Biên loại IU (biên Cauchy) Biên loại III tô hợp biên loại I biên loại II: lượng cu n g cấp cho tầng chứa nước từ biên phụ thuộc o chênh lệch m ực nước tầng chứa nước với m ực nư ớc biên Trong thực tế, biên loại thường sô n g suối, n gu ồn nước mặt có quan hệ "khơng chặt" với tầng chứa nước, sơn g chí cắt qua m ột phẩn tầng chứa nư ớc lòng sơn g tồn lớp trầm tích đ áy lòng sơn g gây sức cản thuỷ lực [H.2] Trên mặt cắt, biên loại III đư ợc m ô p hỏn g cho trư òng hợp tầng chứa nư ớc nằm cung cấp cho tầng chứa nước nằm thông qua lớp thâm nước Trong tính tốn biên loại III có thê chuyển đổi v ề biên loại I biên loại II sau đ ó đư ợc m ô p hỏn g n hư biên loại I II Ví dụ với sơn g tổn lóp trầm tích đ áy lòng m p hỏng biên loại m chuyến v ề biên loại I cách dịch chuyên biên m ột đoạn AL tương ứng với sức cản trầm tích đáy lòng sơng Đ y c ách nutýc Hình MƠ biên sơng Điều kiện ban đầu Đ iểu kiện ban đẩu hàm phân b ố m ực nước dư ới đất toàn m iền tính tốn thời điếm ban đẩu Giá trị m ực nước ban đẩu đư ợc sử d ụ n g đ ể tính tốn xác định phân b ố m ực nư ớc bước thời gian Trong q trình tính tốn Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N giá trị mực nước thời điếm t sè sử d ụng làm số liệu đẩu vào đê xác định hàm phân b ố m ực nước thời điểm (t+1) Phương pháp thuỷ lực Tính tốn trừ lư ợn g khai thác nước đât p hư ơng pháp thu ỷ lực xác định lưu lượng tính tốn g trình khai thác nước, xác định m ực nước hạ thấp lỗ khoan theo tài liệu thực nghiệm nhận đ ợc trực tiếp q trình thí nghiệm ngồi trời, có xét đến m ột cách tống hợp ảnh h ởng n h ữ n g nhân tơ' khác có tính chất đ ịnh c h ế độ làm việc cơng trình khai thác nước Khi tính tốn trừ lượng khai thác nước đâ't, phương pháp thuỷ lực áp d ụng trường hợp sau - Đ ê xác định trị s ố hạ thấp m ực nước lỗ khoan tương ứng với lưu lượng thiết kế V iệc có thê dựa vào đ ường cong lưu lượng xác lập theo tài liệu thí nghiệm hút nước ốn định; - Đê xác định đ ộ hao hụt m ực nước tính tốn lô khoan can nhiễu (củng c h ế đ ộ vận đ ộn g ôn định); Khác với phương pháp thuỷ đ ộn g lực (các phư ơng trình tính tốn thơng s ố địa chât thuý văn chủ yếu xác định tử điều kiện biên giới tầng chứa nước sơ đổ hóa cho gần giố n g với lý thuyết thủy đ ộn g lực) phương pháp thuỷ lực từ dạng p hư ơng trình đến hệ s ố phương trình đểu xác định theo tài liệu thực nghiệm , ảnh hư ởng nhân tố khác (tính k hơng đ ổn g tầng chứa nước Ánh hường đ iều kiện biên đến cơng trình khai thác, sức cản đới gần lỗ khoan, phá huỷ quy luật thâm đ ờng th ẳ n g ) thê m ột cách tổng hợp nhât kết quà bơm hút nước Vì phương pháp thuỷ lực nên áp d ụ n g rộng rãi n hữ n g điều kiện địa châ't thuý văn phức tạp bới câu tạo râ't k hông đ ổn g nhâ't m trường thâm khó xác định n gu ồn hình thành trử lượng khai thác Phương pháp thuý lực không thê xác định độ đảm bảo bố su ng trữ lượng khai thác nước đất, cơng thức thực nghiệm khơng đưa vào đại lượng đặc trưng cho cân d òng chảy Bời th ế phương pháp chi có thê áp d ụn g kết hợp với phương pháp thuỷ đ ộng lực phương pháp cân Sử d ụn g độc lập phương pháp thuỷ lực ch ế độ vận đ ộn g không ổn định (xác định quy luật thực nghiệm trị số hạ thấp m ực nước theo thời gian) m ột ngoại lệ, điểu kiện râ't phức tạp đ ó khơng áp dụng phương pháp thuỷ động lực phương pháp cân Khi việc xác định khoảng thời gian thí nghiệm hợp lý có ý nghĩa đặc biệt, phải chọn đ ể quan hệ thực nghiệm nhận trình thí nghiệm thê ảnh hường tất biên giới tầng chứa nước Song, thực nghiệm khơng cần tính hết nhừng ảnh hường diền q trình khai thác Anh hưởng làm thay đổi dạng quan hệ trị số hạ thấp m ực nước theo thời gian Điều cẩn ý đến phân cấp trừ lượng khai thác nước đât D ụ đoán trị s ố hạ thâp m ực nước lỗ khoan sở lưu lượng thiết k ế lập đ ổ thị quan hệ ngoại su y theo đổ thị Phương pháp tiến hành sau Q uan hệ Q s có thê tuyến tính phi tuyến, nghĩa đổ thị Q = f(S) có th ể thăng cong [Bảng 1] Bảng Tập hợp xử lý kết hút nước để xác định phương trình đường cong lưu lượng Số lần hút nước Lưu lượng hút nước Q, l/s Qi Trị số hạ thap mực nước tương ứng s, m II - Đ ế xác định trị s ố hạ thấp m ực nước lỗ khơan khai thác vào cuối thời hạn tính tốn lưu lượng k hông đối thực nghiệm dựa vào quy luật hạ thâp m ự c nước theo thời gian xác định cơn^ trình khai thác nước 465 S1 Qĩ s2 s 03 s3 01 Qì 02 & -* L 03 igQ Igs igQi /gS, igŨ2 Igs2 igŨ3 Igs3 Ổ3 N ếu đ ổ thị Q = f(S) đường thẳng, phương trình đường cong lun lượng phương trình tuyến tính, viết phương trình Duypuy: Q = qS Đ ó trường hợp xảy hút nước tầng chứa nước có áp, vận động nước chảy tầng, đâ't đá bở rời N gư ợc lại hút nước tầng chứa nước không áp, tầng chứa nước áp lực nơng, tầng chứa nước khe nứt-karst đ ổ thị Q = f(S) thường có dạng đường cong, nghĩa quan hệ Q =f(S) phi tuyến Đ ờng cong phi tuyến đ ó có th ể biểu diễn d ạng p hư ơng trình: Phương trình hàm bậc hai (phư ơng trình Keller): S = aQ + bQ2; (2) Phương trình hàm mũ (phư ơng trình Smoreker): s = j hayQ = qy[S;l