ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ NƯỚC NGẦM

59 Chơng 4 Điều tra đánh giá nớc ngầm Mục đích của việc điều tra đánh giá nớc ngầm là xác định cấu trúc địa chất, địa tầng, độ dày của các tầng chứa nớc, xác định trữ lợng, sự phân bố, độ dày, trạng thái chảy của nớc ngầm, quan hệ giữa nớc mặt và nớc ngầm, xác định điều kiện khai thác nớc ngầm, tính chất vật lý, hoá học của nớc ngầm, ảnh hởng quá trình biến động về địa tầng, địa chất của nớc ngầm. 4.1. Phơng pháp đánh giá chất lợng nớc ngầm 4.1.1. Các phơng pháp đơn giản đánh giá chất lợng nớc Trờng hợp không có đủ điều kiện phân tích bằng các thiết bị hiện đại thì có thể dùng các phơng pháp giản đơn sau: 1. Phơng pháp đun cạn Để xác định tổng lợng muối tan trong nớc ngời ta lấy mẫu nớc, sau đó đem chng cất cho đến khi cạn, rồi xác định lợng cặn đọng lại và xác định tỷ lệ của chúng trên một đơn vị thể tích nớc. 2. Phơng pháp nếm Trong trờng hợp nớc ngầm trong, sạch, ngời ta có thể nếm nếu thấy có vị ngọt là chất lợng nớc tốt. Ngợc lại có vị mặn đắng là nớc có muối hoặc kiềm, có vị chua và tanh là phèn sắt . phơng pháp này sơ bộ nhận định về độ khoáng hoá của nớc ngầm. 3. Phơng pháp cân so sánh Đem cân cùng thể tích nớc ngầm và nớc đối chứng với mẫu tiêu chuẩn. Nếu bên nớc ngầm càng nhẹ thì chất lợng nớc ngầm càng tốt, trờng hợp ngợc lại cho ta biết chất lợng nớc ngầm xấu. 4. Phơng pháp tìm vết trên giấy lọc Đem nớc ngầm để nhúng giấy lọc hoặc lụa vào đó để thấm nớc, sau khi hong khô nếu không để lại dấu vết gì thì chất lợng nớc tốt. Nếu trên giấy lọc có vết bẩn vàng nâu chứng tỏ hàm lợng sắt và mangan trong nớc tơng đối lớn, nếu xuất hiện những đốm trắng óng ánh là những nớc ngầm chứa nhiều hợp chất muối. 4.1.2. Các phơng pháp hiện đại Lấy mẫu nớc rồi dùng các thiết bị hiện đại máy móc để xác định liều lợng các chất đó có trong nớc ngầm, sau đó so sánh với chỉ tiêu cho phép. Với các mục đích sử dụng khác nhau thì chúng ta có thể kết luận một cách chính xác về chất lợng nớc tốt, xấu: Ví dụ dùng máy đo trực tiếp tại hiện trờng các chỉ tiêu độ pH , độ dẫn điện, độ mặn, độ đục, nhiệt độ. - Màu nớc thì dùng phơng pháp so màu - Hàm lợng Fe, Mn, CO thì đo trực tiếp Ví dụ: 60 Các chỉ tiêu để đánh giá chất lợng nớc đợc phân tích theo các phơng pháp sau: - Chỉ tiêu pH và nhiệt độ đo bằng máy HI 8314 do hãng Hanna (Mỹ) chế tạo - Chỉ tiêu độ dẫn điện (EC): Tổng lợng chất rắn hoà tan (TDS), độ mặn So/oo đo bằng máy CO 150 do hãng Hach (Mỹ) chế tạo - Chỉ tiêu chất rắn lơ lửng (SS) đo bằng máy DR 2000 (quang phổ hấp phụ) của hãng Hach (Mỹ) chế tạo - Chỉ tiêu DO đo bằng máy HI 19143 do hãng Hanna (Mỹ) chế tạo - Chỉ tiêu BOD 5 đo bằng phơng pháp pha loãng - Chỉ tiêu vi sinh (total coliform) đo bằng phơng pháp MEL - MF với thiết bị do hãng Hach (Mỹ) chế tạo. Dùng loại màng lọc đặc dụng lọc Coliform của nớc. Giữ khuẩn Coliform trên màng lọc và nuôi cấy trong môi trờng endo ở 35 0 C rồi đếm số Coliform trên màng lọc trong một đơn vị thể tích nớc dùng để phân tích. Các chỉ tiêu khác đo bằng máy Palin - test 7000 và các phơng pháp phổ biến hiện nay. 4.2. Phơng pháp điều tra và phát hiện nớc ngầm 4.2.1. Phơng pháp quan sát thực địa 1. Quan sát độ ẩm - ở những nơi dốc núi, chân núi thờng xuyên bị ẩm ớt, đến mùa khô vẫn còn ẩm chứng tỏ nơi đó có chứa nớc ngầm tầng nông. - Những vùng vào buổi sáng và buổi tối thờng xuất hiện những giải mây mỏng ở sát mặt đất thờng có nớc ngầm tầng nông. 2. Quan sát nhiệt độ Vùng nào mùa đông ấm áp, mùa hè mát mẻ hơn các vùng xung quanh chứng tỏ có nớc ngầm tầng trên. - Quan sát sự biến đổi nhiệt độ từ ban ngày sang ban đêm hoặc ngợc lại: Nếu nhiệt độ mặt đất ban ngày tăng lên từ từ, chậm hơn những nơi khác, về ban đêm nhiệt độ hạ xuống chậm, đồng thời xuất hiện những hạt sơng trắng ở trên cây cỏ chứng tỏ có nớc ngầm tầng trên. 3. Quan sát địa hình, địa mạo - Những vùng nhiều ao, hồ, đầm lầy, sông, suối bao giờ cũng có nớc ngầm gần mặt đất. - ở những thung lũng núi, có diện tích lu vực lớn xung quanh có núi bao bọc nớc ngầm thờng nằm nông và phong phú. - ở những khe núi, những thềm suối cạn thờng có nớc ngầm. - Những đoạn sông có lu lợng giảm dần hoặc giảm một cách đột ngột thì phía hạ lu sẽ có nớc ngầm hoặc xuất hiện những dòng sông ngầm. - Những đoạn sông lu lợng tăng dần đặc biệt về mùa cạn chắc chắn phía thợng lu nớc ngầm phong phú thậm chí nớc ngầm còn lộ ra ngoài mặt đất ở tại các bờ sông. 61 - Những khu vực có hồ ao tự nhiên có nớc quanh năm chắc chắn nớc ngầm tầng nông rất phong phú. - Những khe núi đá có vết đứt gẫy sâu thờng có nớc mạch 4. Quan sát thực vật, động vật trong vùng Quan sát thực vật - Những khu vực có cây lá to thờng có nớc ngầm. - Những vùng mùa khô cây cối vẫn xanh tơi trong khi cây cùng loại vùng lân cận bị rụng lá chứng tỏ nơi đó có nớc ngầm. Quan sát động vật - Có nhiều hang mối, tổ kiến nối liền nhau chứng tỏ có nớc ngầm. - Gần tối muỗi tụ tập thành bầy sát mặt đất chứng tỏ nớc ngầm nằm khá nông. - Trên tuyến bay của các loài chim ăn xa nh quạ, chim ng thờng có nớc mạch lộ ra ngoài mặt đất hoặc hồ ao có nớc quanh năm thông thờng nớc ngầm phong phú và nằm nông. 4.2.2. Phơng pháp dân gian thăm dò mạch nớc ngầm 1. Phơng pháp đào hố Tại vùng thăm dò đào các hố và quan sát độ ẩm trong hố nếu có hơi nớc bốc lên hoặc thành hố ẩm ớt chứng tỏ có nớc ngầm. 2. Phơng pháp úp chậu vào hố thăm dò Đào hố dùng chậu sành rửa sạch bằng dầu thực vật úp vào đáy hố phủ rơm kín. Sau một đêm mở chậu ra nếu thấy có nớc đọng trên chậu chứng tỏ có nớc ngầm, những giọt nớc đọng thành chậu càng nhiều trữ lợng nớc ngầm càng lớn. 3. Phơng pháp đốt lửa Chọn thời điểm trời không có gió, dùng rơm rạ đốt trong hố nếu thấy sinh nhiều khói bốc lên có hình xoáy cuộn trôn ốc, chứng tỏ có nhiều hơi nớc và tại khu vực đó có nớc ngầm nằm gần mặt đất. Nếu khói lên thẳng khu vực ít nớc ngầm hoặc nớc ngầm nằm rất sâu. 4.3. Phơng pháp phân tích vệt khe nứt Một kỹ thuật đã đợc các nhà địa chất thuỷ văn chấp nhận là phân tích vệt khe nứt. Nh đã đề cập, nớc dới đất thờng tập trung trong các đới nứt nẻ của nhiều loại đá khác nhau. Vị trí các vệt khe nứt đợc xác định bằng việc nghiên cứu các đặc điểm có dạng tuyến trên ảnh hàng không hoặc ảnh vệ tinh. Trên ảnh hàng không, các đặc trng dạng tuyến tự nhiên gồm có sự thay đổi sắc độ màu của đất đá, sự sắp xếp thẳng hàng của các kiểu thực vật, các đoạn sông hoặc thung lũng đặc điểm khác thể hiện sự định hớng dạng tuyến (Lattman 1958). Một số đặc trng dạng tuyến có thể thấy đợc trên mặt đất, vị dụ sự lún võng mặt đất hoặc các đoạn sông chảy thẳng. Số khác, nh sự thay đổi sắc độ màu đất đá, hoặc sự sắp xếp thẳng hàng, hoặc chiều cao của một loại thực vật nào đó thì có thể không nhận thấy đợc trừ trên ảnh hàng không (Lattman 1958). Nhiều đặc trng dạng tuyến tự nhiên có các phân đoạn ngắt quãng, và có thể gồm các loại khác nhau. Ví dụ, một đoạn 62 sông thẳng trên vùng đồng bằng có thể sắp thẳng hàng với các hàng cây của các khu rừng lân cận. Những đặc trng dạng tuyến tự nhiên có chiều dài 1000 ft (300m) đến khoảng 4300ft (1300m) thờng gọi là vệt khe nứt. Nếu dài hơn 4300ft thì gọi là tuyến khe nứt (Lattman 1958). Một số tuyến dài đến 90 dặm (150km) (Parizek 1976). Vệt khe nứt là sự biểu hiện trên bề mặt của các khe nứt, các đới khe nứt tập trung hoặc các đứt gãy (Lattman & Matzke 1961). Nói chung, ngời ta cho rằng hệ thống khe nứt có khuynh hớng gần nh thẳng đứng (Parizek 1976). Những đới nứt nẻ này có sức kháng xói kém hơn với đá ít nứt nẻ. Vì vậy, thung lũng và các đoạn sông suối có xu hớng chảy dọc theo chúng. Chúng có thể là những đới tiêu thoát nớc dới đất, vì thế đất nằm trên chúng có mực nớc dới đất sâu hơn hoặc có độ ẩm thấp hơn so với các vùng xung quanh. Màu của đất hoặc thực vật có thể khác với vùng xung quanh. Nếu chúng là đới tập trung tiêu thoát nớc dới đất, thì có thể có một dải mạch nớc hoặc dải thấm rỉ ra. Các vệt khe nứt trong đá Cacbonat thờng là những vùng bị hoà tan mạnh, các hố sụt hoặc các chỗ trũng mặt đất thẳng hàng là biểu hiện bề mặt điển hình. Các vệt khe nứt có thể có quan hệ với hoạt động kiến tạo khu vực. Chúng thờng hợp thành một góc cố định đối với phơng cấu trúc khu vực. Tuy nhiên, sự định hớng đó hình nh độc lập với các nếp uốn cục bộ (Lattman & Matzke 1961). Các tuyến khe nứt đã phát hiện thờng cắt qua nhiều đá tuổi khác nhau, cắt qua các nếp uốn và đứt gây (Parizek 1976). Chúng song song với hệ thống khe nứt chính trong các địa tầng nằm ngang hoặc hơi nghiêng, nhng không phải nh vậy đối với các địa tầng dốc đứng. Nếu các vùng mặt đất đợc phân cách bởi các đứt gãy chính thì từng khối đứt gãy riêng biệt có thể có các vệt khe nứt có hớng khác nhau (Parizeke 1976). Phần lớn các vệt khe nứt xuất hiện trong một vùng có thể tập hợp gần song song thành hai hệ thống, hai hệ thống này gần vuông góc với nhau. Những sông suối phát triển trong các đá rõ ràng là theo các vệt nứt thì thờng có dạng bậc (Setzer 1966). Nghiên cứu thống kê của các giếng trong bối cảnh đá Cacbonat cho thấy rằng những giếng bố trí trong các vệt khe nứt, có chủ ý hoặc ngẫu nhiên, đều có l u lợng lớn hơn những giếng đặt ngoài vệt khe nứt (Siđiqui & Parizek 1971). Hình 4.1 chứng tỏ rằng năng suất của các giếng nằm trong vệt khe nứt lớn hơn rõ rệt so với các giếng không nằm trong vệt khe nứt. Năng suất lớn nhất thu đợc từ các giếng đặt ở chỗ giao nhau của hai vệt khe nứt. Năng suất lớn nhất thu đợc từ các giếng đặt ở chỗ giao nhau của hai vệt khe nứt. Nhiều nhà địa chất thuỷ văn đã sử dụng thành công kết quả phân tích vệt khe nứt để bố trí các giếng lu lợng lớn. Kỹ thuật này đã đợc áp dụng cho đá cacbonat (Lattman & Parizek 1964) nhng cũng có thể áp dụng cho hầu hết các loại đá khác (Parizek 1976). Nó cũng có thể gián tiếp sử dụng ngay cả khi đá gốc bị che phủ bởi trầm tích băng nớc dày đến 170ft (50m) (Wobber 1967). Phân tích vệt khe nứt đồng thời cũng đợc sử dụng rộng rãi trong việc chọn vị trí chôn lấp rác thải. Đơng nhiên, vị trí chôn lấp rác thải thích hợp nhất là ở những vùng giữa các khe nứt. Những ứng dụng khác gồm có phân tích nền móng và vị trí xây dựng đập, đánh giá áp lực nớc trong mỏ và đờng hầm và kiểm soát sự tiêu thoát nớc ở mỏ (Parizek 1976). Phân tích vệt khe nứt cũng rất hữu ích trong việc xác định vị trí giếng quan trắc nớc dới đất. Bởi vì dòng thấm của nớc dới đất thờng hay theo đờng dễ thấm nhất, nên các 63 giếng quan trắc phải đợc bố trí các vệt khe nứt. Ví dụ, nếu một chỗ chôn chất phế thải nguy hiểm đợc bố trí trong một vùng đá gốc nứt nẻ, thì theo luật Bảo vệ và Khôi phục tài nguyên, đòi hỏi ít nhất phải có một giếng quan trắc bố trí trong vệt khe nứt ở phía hạ lu (theo chiều gradien áp lực). Hình 4.1 - Biểu đồ tần số năng suất của các nhóm giếng trên vệt khe nứt hoặc nằm ngoài vệt khe nứt Để nhận biết vệt khe nứt trên ảnh hàng không, thờng sử dụng một kính lập thể có độ phóng đại không lớn (Lattman 1958). Các vệ khe nứt có thể có đợc vẽ trực tiếp lên ảnh. Một khó khăn trong việc nhận biết là sự lẫn lộn của các đặc trng dạng tuyến có nguồn gốc nhân tạo (hàng rào, lối trâu bò đi, đờng đi, các đờng dây điện, luống đất cày và các hình dạng luống gặt lúa) với các đặc trng dạng tuyến tự nhiên. Cũng có xu hớng vẽ bản đồ vệt khe nứt xoay một góc so với hệ các đờng lới thông thờng trên ảnh. Vì những tuyến cắt hầu nh xuất hiện thờng xuyên trên ảnh hàng không theo hớng Tây Bắc - Đông Nam và Đông Bắc - Tây Nam, đặc biệt rong những vùng có trồng trọt, nên có xu hớng thiên về 10 4 5 2 10 3 7 5 3 2 10 2 7 5 3 2 10 1 7 5 3 2 10 0 7 5 3 2 10 -1 Các giếng đúng vệt khe nứt Các giếng ngoài vệt khe nứt Các giếng có chủ định Các giếng định vị ngẫu nhiên 1 2 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99% Tỷ lệ các giếng có năng suất bằng hoặc lớn hơn giá trị đã nêu Năng suất, gallon/phút/ft hạ thấp mực nớc, trên 1 ft Chiều dà y lớp bão hòa tĩnh định 64 vẽ bản đồ vệt khe nứt theo các hớng này. Tiếp sau việc vẽ bản đồ bằng kính lập thể, các ảnh cần đợc kiểm tra không dùng kính lập thể xem còn có các đặc trng nào khác không. Tỷ lệ ảnh hàng không điển hình để phân tích vệt khe nứt là 1 : 20.000. Nếu các đặc trng dạng tuyến gặp không chỉ một lần và chúng lại cắt qua các con đờng hoặc cánh đồng thì rất có thể là biểu hiện của các vệt khe nứt. Ngoài việc vẽ bản đồ các đặc trng dạng tuyến trên ảnh hàng không, còn cần phải tiến hành kiểm tra thực địa. Một số đặc trng nhân tạo đã vẽ lên bản đồ sẽ phải tẩy đi. Nhà địa chất càng ít kinh nghiệm, điều đó càng dễ xảy ra. Nếu một vệt khe nứt còn nghi ngờ mà có biểu hiện trên mặt đất, thì nó sẽ dễ dàng đợc xác định trên thực địa. Những vệt khe nứt không có những biểu hiện rõ ràng trên mặt đất thì cần phải định vị theo quan hệ không gian của chúng với hàng cây riêng biệt hoặc công trình nào có thể thấy đợc trên ảnh và có thể nhận diện đợc trên mặt đất, Trong những vùng đô thị, có thể phải sử dụng những ảnh cũ chụp trớc khi phát triển đô thị để lập bản đồ vệt khe nứt. Điều đó khối làm cho việc xác định vị trí các vệt khe nứt trên thực địa càng khó khăn hơn. Yin và Brook (1992) đã chỉ ra rằng trong những vùng đá kết tinh, những giếng cho lu lợng cao nói chung đều liên quan với các vệt khe nứt, nhng vệt khe nứt có thể không nhất thiết trùng với những chỗ thấp của địa hình. Họ khuyến cáo rằng các giếng cần bố trí trên cơ sở phơng pháp phân tích vệt khe nứt chứ không đơn giản là khoan vào vùng địa hình thấp. 4.4. Các phơng pháp thăm dò địa vật lý trên mặt Thăm dò địa vật lý trên mặt đợc sử dụng trong công nghiệp mỏ và dầu khí đã hàng chục năm này. Các nhà địa chất thủy văn đã sớm khám phá sự tiện dụng của phơng pháp này trong việc thăm dò vùng đất nông dới mặt đất (trong phạm vi vài trăm mét), nơi thờng tìm kiếm nớc dới đất cho cung cấp nớc (Mcdonald & Wantland 1961, Heigold và các cộng sự 1979, Bays 1950). Một số các kỹ thuật khác nhau đã đợc phơng pháp sóng khúc xạ địa chấn, phơng pháp trọng lực và phơng pháp từ. Phơng pháp sóng phản xạ địa chấn ít đợc sử dụng rộng rãi, tuy rằng đó là phơng pháp a dùng trong thăm dò dầu khí. Các phơng pháp địa vật lý có thể đợc sử dụng để gián tiếp xác định diện phân bố và bản chất của các vật liệu địa chất dới mặt đất. Chiều dày của lớp vật liệu hạt rời trên bề mặt, độ sâu mực nớc ngầm, vị trí của các đứt gãy dới mặt đất và độ sâu đến lớp đất nền, tất thảy đều có đều có thể xác định đợc. Trong một số trờng hợp cá biệt, vị trí, chiều dày và diện phân bố của các thể địa chất dới mặt đất nh các trầm tích cuội sỏi hoặc các lớp sét cũng có thể đợc đánh giá. Sự tơng hợp giữa tài liệu địa vật lý với các lát cắt ở giếng khoan hoặc tài liệu khoan hoặc tài liệu khoan kiểm tra nói chung đáng tin cậy hơn khi sử dụng độc lập các tài liệu này. Đối với việc thăm dò địa chất thuỷ văn, phải định rõ vấn đề và xác định loại thông tin tốt nhất để giải quyết vấn đề đó trớc khi tiến hành thăm dò địa vật lý, sau đó cần lập kế hoạch thăm dò địa vật lý để thu đợc lợng thông tin hữu ích lớn nhất với kinh phí đã cho. 4.4.1. Phơng pháp đo điện trở suất dòng điện một chiều Trong số các phơng pháp thăm dò địa vật lý điện, phơng pháp đo điện trở suất dòng một chiều có ứng dụng rộng rãi nhất trong địa chất thuỷ văn (Zohdy, Eaton & Mabey 1974). Dòng điện một chiều hay dòng điện xoay chiều tần số rất thấp (ít hơn một chu kỳ trong một giây) hoặc dòng điện ắc quy đợc phát trực tiếp vào trong đất. Nó đợc đa vào đất bằng 65 hai điện cực kim loại. Nếu đất khô, cần phải tới nớc xung quanh các điện cực để tạo sự tiếp xúc tốt. Điện thế trong đất đợc đo giữa hai điện cực kim loại khác cũng đóng vào trong đất. Do đã biết dòng điện chay qua đất và hiệu điện thế giữa hai điện cực, có thể tính đợc điện trở suất của vật liệu đất giữa hai điện cực. Điện trở suất của vật liệu đất biến đổi rất rộng, từ 10 -6 .m đối với than chì, đến 10 12 .m đối với quăczit. Vật liệu khô có điện trở suất lớn hơn vật liệu ẩm cùng loại, do độ ẩm làm tăng khả năng truyền điện. Cuội sỏi có điện trở suất cao hơn so với đất bụi hoặc đất sét với cùng điều kiện độ ẩm nh nhau, do bề mặt tích điện của các hạt mịn dẫn điện tốt hơn. Điện trở suất đợc biểu diễn bằng: I V . L A R = (4.1) Trong đó: A: Điện tích tiết diện ngang của dòng điện L: Chiều dài của đờng tuyến V: Hiệu điện thế I: Cờng độ dòng điện Điện trở suất đợc đo bằng đơn vị m hoặc ft. Bốn điện cực đợc sử dụng có thể đợc thiết kế nh sau (hình 4.2): A là điện cực dơng B là điện cực âm N M là các điện cực đo hiệu điện thế Nếu XY chỉ khoảng cách giữa các điện cực X và Y, thì phơng trình (4.1) có thể đợc biểu diễn nh sau (Zohdy, Eaton & Mabey 1974): I V BN 1 AN 1 BM 1 AM 1 2 R = = (4.2) Bởi vì vật liệu không bao giờ đồng nhất và truyền điện đẳng hớng nên điện trở suất tìm đợc bằng phơng trình, (4.2) chỉ là điện trở suất biểu kiến R . Thông thờng trong sử dụng có một vài kiểu bố trí các điện cực. Kiểu dãy cách điều Wenner, gồm có bốn điện cực đặt cách đều nhau về một phía thành một tuyến đờng thẳng AM = MN = NB = a, các điện cực truyền điện nằm ở hai đầu (hình 4.2a). Khi sử dụng kiểu bố trí các đều Wenner, điện trở suất biểu diễn kiến R có thể tìm đợc theo biểu thức: I V a2R = (4.3) Biểu thức này đợc giải từ phơng trình (4.2) 66 Hình 4.2 (a) Kiểu bố trí cách đề Wenner (b) Kiểu bố trí Schlimberger (c) Kiểu bố trí theo cặp Kiểu bố trí thứ hai là kiểu Schlimberger. Đây cũng là kiểu bố trí theo tuyến nhng các điện cực để đo hiệu điện thế nằm gần nhau hơn (hình 4.2b). Thông thờng, AB đợc bố trí bằng hoặc lớn hơn năm lần giá trị MN . Điện trở suất biểu kiến đợc cho bởi: I V MN 2 MN 2 AB R 22 = (4.4) Kiểu bố trí theo cặp đặc biệt tiện lợi để tiến hành đo sâu điện, do sự thay đổi các đặc tính truyền điện theo độ sâu. Kiểu sắp xếp theo cặp có cặp điện cực tuyền điện nằm cách xa cặp điện cực đo hiệu điện thế. Khoảng cách giữa hai điện cực truyền điện và giữa hai điện cực đo hiệu điện thế đều là a còn khoảng cách giữa hai cặp điện cực này là na, lớn gấp nhiều lần khoảng cách giữa các điện cực (hình 4.2c). Điện trở suất biểu kiến đối với kiểu sắp xếp theo cặp đợc cho bởi: I V A M N B (a) I V A M N B (b) (c) Z V a na a 67 ()() I V a2n1nnR ++= (4.5) Các thiết bị địa vật lý có thể đo đợc giá trị V đối với I đã biết, rồi sử dụng các công thức thích hợp với kiểu sắp xếp điện cực để tính điện trở suất biểu kiến. Thăm dò bằng đo điện trở suất đợc tiến hành theo hai phơng pháp. Phơng pháp đo sâu điện (electrical sounding) phát hiện sự thay đổi điện trở suất biểu kiến theo độ sâu. Phơng pháp đo điện mặt cắt (horizontal Profiling) đợc sử dụng để xác định sự thay đổi điện trở suất theo phơng ngang, trong phơng pháp đo sâu điện, khi khoảng cách giữa các điện cực giãn xa ra thì khoảng cách giữa các điện cực truyền điện và giữa các điện cực đo hiệu điện thế đều cùng tăng. Điều đó có nghĩa rằng dòng điện truyền xuống sâu hơn và sẽ đo đợc điện trở suất biểu kiến ở độ sâu lớn hơn. Có thể sử dụng cách sắp xếp đều Wenner hoặc cách sắp xếp Schlumberger để đo độ sâu điện, tuy nhiên cách sắp xếp sau tiện lợi hơn. Đó là vì cứ mỗi lần tăng độ sâu đo chỉ cần di chuyển 2 điện cực truyền điện nằm ngoài. Hai điện cực trong thỉnh thoảng mới phải giãn ra. Trong cách sắp xếp đều Wenner, mỗi lần tăng độ sâu đo, cả bốn điện cực đều phải di chuyển. Đo sâu điện đợc bắt đầu với với các điện cực đặt gần nhau. Sau mỗi lần đọc, các điện cực đợc giãn xa ra một khoảng cách bằng a, hoặc 2 AB , rồi lại đọc số đo. Điện trở suất biểu kiến đợc vẽ trên giấy bán logarit là hàm của đo sâu điện theo cách sắp xếp Schlumberger u việt hơn cách sắp xếp cách đều Wenner. Tuy nhiên, hiện có một hệ các đờng cong lý thuyết của điện trở suất biểu kiến theo Wenner cho mô hình hai, ba và bốn lớp đất (Mooney & Wetzel 1956). Điều này có thể giúp cho việc giải thích kết quả đo sâu điện theo cách sắp xếp Wenner. Radstake và các cộng sự (1991) đã phát triển một mô hình số đơn giản có thể dự báo sự phản ứng dự kiến khi đo sâu điện trở suất theo Wenner hoặc theo Schlumberger đối với một mặt cắt đất đã biết. Nếu có một số kiến thức địa chất tổng quát của vùng cần vẽ mặt cắt, thì phơng pháp này có thể đợc sử dụng để chọn khoảng cách tối u giữa các điện cực. Goyal, Niwas và Gupta (1991) đã biến tấu cách sắp xếp của Wenner. Phiên bản sửa đổi bắt đầu bằng những điện cực đo hiệu điện thế bên trong rất gần nhau giống nh trong cách sắp xếp Schlumberger. Các điện cực truyền điện nằm ngoài giữ nguyên vị trí và các điện cực nằm trong giãn rộng dần. Chúng sẽ đi qua sắp xếp chuẩn Wenner khi khoảng cách giữa tất cả bốn điện cực bằng nhau và cuối cùng sẽ đi đến một cấu hình mà trong đó các điện cực đo hiệu điện thế gần với các điện cực truyền điện. Goyal và các cộng sự nhận thấy rằng các sắp xếp này cho kết quả tốt đối với phơng pháp đo điện trở suất nông, đặc biệt trong đới thông khí. Đối với đất đồng nhất, có một quan hệ xác định giữa khoảng cách giữa các điện cực và cờng độ dòng điện xâm nhập đến một độ sâu đã cho (Zohdy 1965). Đối với đất không đồng nhất và đất phân lớp, không dễ xác định chính xác quan hệ đó. Chỉ biết chắc chắn là khoảng cách giữa các điện cực càng tăng, địa tầng ảnh hởng đến đờng cong điện trở suất biểu kiến càng sâu. Có một số mô hình đất khả dĩ để dựng đờng cong đã cho. Trên hình 4.3 có ba cách diễn giải lý thuyết khả dĩ theo điện trở suất và một lát cắt hố khoan kiểm tra. Sự tăng điện trở suất biểu kiến chỉ ra một đới nông điện trở suất cao. Hố khoan kiểm tra cho thấy rằng đó là lớp cuội sỏi và đá hộc lẫn bụi từ 5 ữ 23ft. Cần nhận xét rằng đờng cong 68 điện trở suất biểu kiến đạt điểm cao nhất ở độ sâu 30ft. Nh vậy cách diễn giải cho rằng lớp có điện trở suất cực đại nằm ở 30ft là sai. Hình 4.3 - Đờng cong điện trở suất biểu kiến của phơng pháp đo sâu điện Wenner (Es) là hàm số của khoảng cách giữa các điện cực, ba cách diễn giải và một hố khoan kiểm tra Trong phơng pháp điện mặt cắt theo phơng ngang, khoảng cách giữa các điện cực đợc giữ không đổi. Các điện cực đợc di chuyển theo mạng lới ô vuông mặt đất. Điện trở suất biểu kiến của mỗi điểm trong mạng lới đợc đánh dấu trên bản đồ và vẽ các đờng đẳng trị điện trở suất. Các phơng pháp thăm dò điện đợc sử dụng hữu hiệu trong nghiên cứu nớc dới đất với những mục đích nh xác định các lòng sông bị chôn vùi và những vùng nớc dới đất mặn tiếp giáp với nớc ngọt. Nớc mặn có điện trở suất thấp hơn nhiều vì nó có độ dẫn điện tốt hơn. Việc giải thích đối với những trờng hợp nh vậy tơng đối đơn giản và có thể bảo đảm tin cậy. Những lớp có điện trở suất rất thấp, nh sét chẳng hạn, cũng có thể phân biệt đợc trên đờng cong đo sâu điện. Thông thờng không thể phân biệt mực nớc ngầm trên một điểm đo sâu điện (Zohdy, Eaton & Mabey 1974), mặc dầu ngời ta thờng xuyên cố thử làm. Phơng pháp đo điện trở suất đã đợc áp dụng cho nhiều tình huống nớc ngầm, nơi có điện trở suất của chất lỏng trong đất thay đổi. Ví dụ, nh ở vùng có nhiễm nớc muối dới đất. Một vùng nh vậy có thể là kết quả của sự xâm nhập mặn, do nớc mặn thấm rỉ từ hồ nớc muối hoặc thấm rỉ từ đất đắp. Chất rắn hoà tan trong nớc ngầm có thể dẫn điện dễ dàng hơn và vì vậy sẽ có điện trở suất biểu kiến thấp hơn. Một bản đồ điện trở suất đợc lập từ kết quả đo điện mặt cắt th ờng có thể cho thấy diện tích nhiễm bẩn của nớc dới đất (Gilkeson & Cartwright 1983, Yaicigil 1981). 47 42 42 47 42 42 141 470 420 126 420 14 Diễn giải E.S.1 Giến g ở điểm E.S.1 Lớp đất trên cùng Cuội sỏi lẫn bụi và đá hộc Sét lẫn sỏi 300 200 100 80 60 40 20 10 8 6 4 Điện trở suất (m) [...]... dò nớc ngầm Dùng những hố khoan thăm dò, sau đó phân tích các mẫu để đánh giá tính chất của các tầng địa chất về độ sâu, độ ngậm nớc, các tính chất vật lý của tầng trữ nớc từ đó đánh giá trữ lợng nớc ngầm Một số trờng hợp ngời ta còn sử dụng các hố khoan nh giếng thử để đo đạc độ sụt của nớc ngầm từ đó đánh giá đợc bề dầy tầng trữ nớc, hệ số ngấm của tầng trữ nớc từ đó suy ra trữ lợng nớc ngầm 89... thời Chiều dày Z1 của lớp 1 đợc xác định từ các giá trị của V1 và V2 và một trong hai giá trị Til hoặc X1 dùng phơng trình (4.7) hoặc (4.8) Chiều dày của lớp thứ hai Z2 đợc tìm thấy bằng phơng trình (Dobrin 1976): 1 Z 2 = Ti 2 2 Z 1 2 V 23 V12 V2 V3 V3 V1 V 2 V 2 3 2 (4.9) Giá trị Z1 phải đợc tính trớc khi tính giá trị Z2 Vận tốc tính đợc từ giá trị nghịch đảo của độ dốc đợc gọi là vận... một nửa biên độ cực đại Phơng 86 pháp này sẽ đánh giá hơi lớn chiều dày của các lớp mỏng Theo quy ớc trong đo hạt nhân, bức xạ về bên phải Khi đo ngợc lại, nó tăng về bên trái Đo bức xạ Nơtron - Gamma 200 300 Đo lên Đo xuống Đo lên 400 Hằng số thời gian: 3 sec Tốc độ đo: 40ft/phút Hằng số thời gian: 10 sec Tốc độ đo: 40ft/phút Sự thăng giáng thống kê Sự thăng giáng thống kê 100 Số đo trong 1 giây Nguồn... hoà Lớp tiếp theo nằm dới mực nớc ngầm, là trầm tích 74 hạt rời bão hoà nớc, có tốc độ truyền sóng địa chấn cao hơn Lớp thứ ba là đá gốc Dới những điều kiện nh vậy, phơng pháp địa chấn có thể đợc sử dụng để tìm mặt nớc ngầm Tuy nhiên, vận tốc lan truyền trong cát bão hoà hoặc trong đất băng tích không bão hoà có thể bằng nhau Các dạng khúc xạ địa chấn thu đợc từ mặt nớc ngầm trong trầm tích cát đồng nhất... đoạn thẳng đầu là V1 Để tìm giá trị V2 và độ sâu đến lớp đá gốc tại đầu ngợc dốc của đờng, Zd, cũng nh tại đầu xuôi dốc, Zu, phải tiến hành một loạt tính toán phức tạp (Dobrin 1976) Độ dốc của đoạn thẳng thứ hai của đờng xuôi dốc là md và độ dốc của đoạn đờng thứ hai của đờng ngợc dốc là mn Giá trị góc khúc xạ ic tìm đợc từ phơng trình: ( 1 sin 1 V1 m d + sin 1 V1 m u 2 Giá trị V2 đợc cho bởi: ic =... biệt đợc trầm tích hạt mịn với trầm tích hạt thô, đá gốc và các tảng lăn Mực nớc ngầm trong trầm tích hạt thô đợc nhận biết rất dễ dàng 79 Mặt đất Mặt ranh giới Bauxit Đá vôi Hình 4.11 - ảnh rađa xuyên đất mô tả trầm tích quặng nhôm (Bauxit) trên đá vô ( Không rõ tỷ lệ đứng và tỷ lệ ngang) Mực nớc ngầm rất nông và mực nớc ngầm trong trầm tích hạt mịn, nơi có sự mao dâng đáng kể, thì không dễ phân biệt... phía trong ống chống, đo bức xạ nơtron hoặc gamma gamma trong hố khoan hở hoặc phía ngoài ống chống Lợng chứa ẩm Độ ngấm nớc Đo bức xạ nơtron Đo bức xạ nơtron cách quãng thời gian dới những điều kiện đặc biệt hoặc chất đánh dấu phóng xạ Hớng, lu tốc, và đờng thấm của Các kỹ thuật phát hiện bằng giếng đơn dòng nớc dới đất - làm loãng điểm và xung giếng đơn, các kỹ thuật phát hiện bằng nhóm giếng Sự phân... đoạn đầu tiên là 10 miligiây trên 10 mét, và nh vậy nghịch đảo của nó là 10 mét trên 10 miligiây, hay 1000 m/s Kéo dài đoạn thẳng thứ hai ngợc về trục thời gian (X = 0) cho ta một giá trị gọi là thời gian chặn, ký hiệu là Ti Giá trị này có thể đợc xác định bằng đồ giải, nh đã thể hiện trên hình 4.7, Ti bằng 39 miligiây và X bằng 52m Độ sâu Z đến lớp đất dới đợc xác định theo phơng trình (Dobrin 1976):... thể là những tầng chứa nớc quan trọng Thăm dò từ rất hữu ích trong việc vạch ra các dòng bazan trong vùng đá không có từ tính Khối đá nằm dới mặt đất sẽ có ảnh hởng đến giá trị gia tốc trọng trờng cục bộ tại điểm đó Để dùng đợc, những giá trị đo phải đợc quy chiếu về một mốc chung - thông thờng là mực nớc biển trung bình Một hiệu chỉnh cho lớp không khí đợc tiến hành để bù trừ sự khác nhau về độ cao... với nền đồng nhất, một nhà địa lý có kinh nghiệm phải giải thích đợc các dữ liệu thực địa ứng dụng chủ yếu của địa chấn khúc xạ trong địa chất thuỷ văn là để nhận biết vật khúc xạ bị chôn vùi nh mặt nớc ngầm, tức là phần đất đã bão hoà, có vận tốc truyền sóng địa chấn lớn hơn so với lớp đất tơng tự không bão hoà và bề mặt đá gốc (Sverdrup 1986) Nó rất hữu ích trong việc phác hoạ các thung lũng đá gốc . 59 Chơng 4 Điều tra đánh giá nớc ngầm Mục đích của việc điều tra đánh giá nớc ngầm là xác định cấu trúc địa chất, địa tầng,. chất của nớc ngầm. 4.1. Phơng pháp đánh giá chất lợng nớc ngầm 4.1.1. Các phơng pháp đơn giản đánh giá chất lợng nớc Trờng hợp không có đủ điều kiện phân