Kỹ thuật khai thác nước ngầm

Hµm l − îng c¸c nguyªn tè kim lo¹i trong n − íc ngÇm phô thuéc vµo tÝnh chÊt ®Þa chÊt cña tõng khu vùc.. Tuy nhiªn, ®é.[r]

TS Phạm Ngọc Hải TS Phạm Việt Hòa

Kỹ Thuật

Khai thác nớc ngầm

TS Phạm Ngọc Hải TS Phạm Việt Hòa

Kỹ Thuật

Khai thác nớc ngầm

3 Chơng

Khái quát nớc ngÇm

1.1 Vai trị n−ớc ngầm đời sống phát triển kinh tế

N−ớc ln ln giữ vai trị mang tính sống cịn lịch sử phát triển loài ng−ời phát triển kinh tế xã hội quốc gia Trong thời đại bùng nổ dân số, ngành kinh tế n−ớc giới thi phát triển nh− vũ bão, chất l−ợng sống ng−ời ngày nâng cao yêu cầu n−ớc ngày lớn, nguồn n−ớc đ−ợc khai thác sử dụng ngày nhiều Nhìn chung trái đất có nguồn n−ớc chính: N−ớc m−a, n−ớc mặt, n−ớc ngầm

ở nơi trái đất l−ợng n−ớc m−a cung cấp hàng năm có hạn, mặt khác m−a lại phân phối khơng theo không gian lẫn thời gian Những vùng m−a nhiều l−ợng m−a năm bình quân đạt 2000 ữ 2500mm, vùng m−a đạt 400 ữ

500mm, có vùng khơng có m−a nơi có m−a l−ợng m−a phân phối khơng năm, nhiều thời gian kéo dài khơng có m−a vùng có n−ớc cơng nghiệp phát triển, chí n−ớc m−a bị nhiễm cách nặng nề, xuất trận m−a acid m−a bùn Chính vậy, nguồn n−ớc m−a từ lâu đáp ứng đầy đủ yêu cầu n−ớc ng−ời

Nguồn n−ớc mặt trái đất đ−ợc khai thác sử dụng cách mức nên ngày bị hao hụt khối l−ợng, suy giảm chất l−ợng, có nhiều nơi giới nguồn n−ớc mặt khơng có khan khơng đủ để sử dụng, nhiều nơi l−ợng m−a hàng năm nhỏ l−ợng bốc nên n−ớc mặt hầu nh− khơng có nh− vùng sa mạc n−ớc Trung Phi, Nam

Với lý trên, nguồn n−ớc ngầm tr−ớc mắt nh− lâu dài đóng vai trò quan trọng để bổ sung nguồn n−ớc cho nhân loại, việc khai thác sử dụng n−ớc ngầm yêu cầu tất yếu ngày lớn

số n−ớc giới từ lâu yêu cầu khai thác sử dụng n−ớc ngầm lớn đặc biệt sử dụng n−ớc ngầm vào mục đích sinh hoạt chăn ni

Đan mạch n−ớc sử dụng hoàn toàn n−ớc ngầm để đáp ứng yêu cầu sinh hoạt, số n−ớc khác tỷ lệ sử dụng n−ớc ngầm để đáp ứng yêu cầu sinh hoạt cao lấy số n−ớc điển hình:

4

Trên toàn giới n−ớc ngầm đ−ợc khai thác để đáp ứng 50% yêu cầu n−ớc cho sinh hoạt nhân loại

Ngồi mục đích khai thác n−ớc ngầm cho sinh hoạt, n−ớc ngầm đ−ợc khai thác phục vụ cho công nghiệp, trồng trọt, chăn nuôi ngành kinh tế khác

Nông nghiệp: nhiều n−ớc giới sử dụng n−ớc ngầm để t−ới cho diện tích trồng trọt: Diện tích canh tác đ−ợc t−ới n−ớc ngầm số n−ớc nh− sau:

- Brazin cã 22.000 - Angiªri cã 80.000 - Hy L¹p cã 30.000

- Nga, Trung Quốc, Mỹ có 15% lợng nớc tới n−íc ngÇm

N−ớc ngầm đ−ợc khai thác dể đáp ứng cho yêu cầu cho công nghiệp chăn nuôi hầu hết n−ớc giới Các n−ớc lớn nh− Nga, Mỹ, Trung Quốc, ấn Độ, Australia, Ai Cập, Nam Phi khai thác sử dụng n−ớc ngầm với qui mơ lớn cịn tiếp tục đ−ợc mở rộng t−ơng lai để đáp ứng yêu cầu ngày cao kinh tế dân sinh

ở Việt Nam, n−ớc nhiệt đới m−a nhiều, nguồn n−ớc mặt t−ơng đối phong phú nh−ng yêu cầu khai thác n−ớc ngầm lớn Từ đầu kỷ 20, bắt đầu khai thác n−ớc ngầm để phục vụ cho sinh hoạt công nghiệp thành phố lớn nh−: Hà Nội, Hải Phòng, Nam định, Vinh, Huế, Thành phố Hồ Chí Minh nơng thơn, hộ gia đình từ lâu sử dụng giếng khoan, giếng đào để khai thác n−ớc ngầm dùng cho sinh hoạt

Những năm gần đây, n−ớc ta tốc độ phát triển kinh tế thị hố cao, hàng loạt thành phố lớn, thị xã, thị trấn đ−ợc mọc lên, hàng loạt khu dân c−, khu chế xuất hình thành vào hoạt động, vùng kinh tế miền núi phía Bắc, cao nguyên ven biển đ−ợc thiết lập Diện tích trồng trọt nơng nghiệp tăng nhanh, trồng đ−ợc đa dạng hố u cầu cấp n−ớc nói chung lớn, yêu cầu khai thác sử dụng n−ớc ngầm đặc biệt khu vực khan n−ớc mặt lại lớn cấp thiết

Riêng Hà Nội: năm 80 kỷ tr−ớc có nhà máy n−ớc, nh−ng tới cuối năm 90 có tới 15 nhà máy n−ớc cỡ lớn, ngày khai thác 385.244 m3 n−ớc cấp cho nội thành Theo kế hoạch đến năm 2010 phải khai thác đ−ợc 700.000m3 ngày đêm, −ớc tính đến năm 2010 có 1,2 ữ1,5 tỷ m3 n−ớc ngầm đ−ợc khai thác năm để cung cấp cho yêu cầu nội thành

Hiện nh− t−ơng lai, việc khai thác n−ớc ngầm để đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội Việt Nam lớn Tuy nhiên để khai thác sử dụng n−ớc ngầm cách bền vững, cần nắm vững số đặc điểm sau vấn đề khai thác sử dụng n−ớc ngầm:

−u ®iĨm

- N−ớc ngầm phân bố khắp nơi, nguồn n−ớc t−ơng đối ổn định

- N−íc ngÇm th−êng đợc khai thác sử dụng chỗ, đờng dẫn nớc ngắn tổn thất nớc trình dẫn nớc Ýt

5 - ChÊt l−ỵng n−íc ngầm tốt nớc mặt nên xử lý phức t¹p

- vùng trũng lầy thụt, khai thác n−ớc ngầm dễ dàng, tốn ngồi cịn hạ thấp mực n−ớc ngầm ci to t

Nhợc điểm:

- Lu lợng nhỏ, khả cấp nớc nhỏ nên công trình nằm phân tán

- Nc ngầm có độ khống hố cao, nhiệt độ n−ớc ngầm th−ờng không phù hợp với yêu cầu dùng n−ớc nên phải xử lý n−ớc tr−ớc sử dụng

- Đòi hỏi l−ợng để bơm hút để khai thác n−ớc ngầm

- Nếu n−ớc ngầm nằm sâu cơng trình khai thác phức tạp dẫn đến giá thành khai thác n−ớc cao

- Việc khai thác n−ớc ngầm không hợp lý dẫn đến ô nhiễm môi tr−ờng, làm cân sinh thái tự nhiên vùng duyên hải khai thác n−ớc ngầm mức, mực n−ớc ngầm hạ thấp, n−ớc mặn từ biển xâm nhập làm ô nhiễm nguồn n−ớc ngầm.

Tóm lại: Vai trị n−ớc ngầm ngày quan trọng phát triển Kinh tế - Xã hội quốc gia, cần có kế hoạch khai thác, sử dụng n−ớc ngầm cách hợp lý để phát triển nguồn n−ớc nói chung phát triển nguồn n−ớc ngầm nói riêng cỏch bn vng

1.2 Sự hình thành n−íc ngÇm

Có nhiều giả thuyết hình thành n−ớc ngầm từ xa x−a Giả thuyết cho là: N−ớc m−a thẩm lậu xuống tầng đất đá tạo thành khu vực chứa n−ớc lòng đất, Giả thiết đ−ợc đ−a vào kỷ I tr−ớc cơng ngun Sau giả thuyết ban đầu d−ờng nh− bị lãng quên tận kỷ thứ XVII giả thuyết lại đ−ợc nhắc tới nh−

một giả thuyết hợp lý hồi Mãi đến 1877 nhà địa chất học ng−ời Đức tên O.Phôn - Gherơ bác bỏ luận đề đ−a giả thuyết “ng−ng tụ” n−ớc đất ơng khẳng hình thành n−ớc ngầm đất không thẩm lậu n−ớc m−a mà cịn q trình xun sâu khơng khí n−ớc vào kẽ rỗng lớp vỏ trái đất n−ớc bị ng−ng tụ hấp thu lạnh tạo thành vùng chứa n−ớc ngầm lòng đất Sự bàn cãi giả thuyết diễn sôi nổi, nhiều ý kiến phản đối luận điểm khơng cơng nhận ch−a lý giải đ−ợc chọn vẹn toàn diện vấn đề, đ−ơng nhiên luận điểm ban đầu lại đ−ợc bảo vệ, thân ch−a giải thích rõ nguồn gốc phát sinh n−ớc ngầm Mãi sau này, vào đầu kỷ XX nhà bác học ng−ời Nga A.Φ.Rebegeb

6

biển, sơng ngịi, hồ ao, kênh m−ơng bốc n−ớc lên bầu khí chúng tụ lại thành lớp mây dày đặc ng−ng tụ lại rơi xuống mặt đất d−ới dạng m−a Một phận n−ớc m−a chảy sơng biển, phận khác bốc lên bầu khí quyển, phận thẩm lậu sâu vào đất đá d−ới dạng dòng thấm n−ớc xuyên sâu bổ sung cho n−ớc ngầm

L−ỵng n−íc khÝ qun kho¶ng 13.000 km3

Phân bố n−ớc lục địa

Các sông: 40.000 km3 Hồ n−ớc ngọt: 90.000 km3 Tổng cộng n−ớc mặt: 235.000 km3 Độ ẩm đất: 65.000 km3

N−ớc ngầm độ sâu d−ới 800m: 4.000.000 km3 N−ớc ngầm độ sâu 800m: 4.300.000 km3 Tng cng: 8.600.000 km3

Băng cùc: 29.000.000 km3

Tổng cộng n−ớc trái đất khoảng 1.390.000.000 km3

Trong đó: 97,2% Đại d−ơng 2,2% cực 0,8% lục địa

Các đại d−ơng chiếm

70% diện tích trái đất, chứa 1.350.000.000 km3

n−íc

Bốc vμo lục địa 40.000 Km3

/năm

Ma ri xung cỏc i dng 410.000 Km3

/năm

Bc hi t cỏc i d−ơng 450.000 Km3/năm

Bốc từ lục địa 70.000 Km3

/năm

Nớc thấm 12.000 Km3/năm

Ma ri xung cỏc lc a 110.000 Km3/năm

7 Nh− vậy, n−ớc m−a nhân tố hình thành n−ớc ngầm phải kể đến n−ớc chuyển vị phía có đàn hồi thấp có nghĩa nơi có nhiệt độ thấp Nh− biết mùa hè d−ới mặt đất lạnh mặt đất khơng khí đem theo n−ớc bão hoà thấm sâu vào lớp vỏ trái đất

Tại n−ớc có khơng khí d−ới đất bị ng−ng tụ thành n−ớc cung cấp vào tầng trữ n−ớc Bởi vậy, ta tới kết luận: Sự hình thành n−ớc ngầm chủ yếu n−ớc m−a ngấm xuống đất n−ớc khơng khí thấm vào đất đ−ợc ng−ng tụ lịng đất Vùng hình thành n−ớc ngầm vùng di chuyển chậm n−ớc kẽ rỗng đất, vết rạn nứt nham thạch hang, động đ−ợc tạo tầng nham thạch rắn chắc, tạo thành dòng chảy ngầm lòng đất

1.3 Chế độ n−ớc ngầm phân bố n−ớc ngầm theo chiều sâu

1.3.1 Chế độ n−ớc ngầm

N−ớc ngầm thành phần chu trình tuần hồn n−ớc tự nhiên: N−ớc khí tồn d−ới dạng n−ớc hay giọt m−a m−a rơi xuống đất phần tạo thành dòng chảy mặt phần bốc trở lại bầu khí cịn lại thấm vào lòng đất để bổ sung cho n−ớc ngầm Bên cạnh n−ớc từ khí đ−ợc thấm sâu vào lịng đất t−ợng chênh lệch nhiệt độ áp lực đàn hồi với l−ợng n−ớc từ sông, biển, hồ, ao ngấm xuống cung cấp cho nguồn n−ớc ngầm Trong mùa khơ hạn m−a, n−ớc ngầm phần cung cấp cho tầng đất đ−ợc bốc qua mặt đất lên tầng khí quyển, phần lại cung cấp n−ớc cho ao, hồ, sông, biển đ−ợc bốc lên bầu khí thơng qua t−ợng bốc mặt n−ớc Sự tuần hoàn n−ớc tự nhiên chu trình khép kín

Phân loại tầng địa chất thuỷ văn

Dựa vào tính chứa n−ớc tính n−ớc tầng địa chất chia thành loại tầng a cht thu vn:

1 Tầng ngậm nớc vËn chun n−íc

Tầng ngậm n−ớc vận chuyển n−ớc hệ đất đá có khả trữ n−ớc tốt cho phép n−ớc vận chuyển đ−ợc hệ đất đá , nh− tầng cát, cát si

2 Tầng ngậm nớc vận chuyển n−íc kÐm

Tầng ngậm n−ớc vận chuyển n−ớc hệ đất đá có khả chứa n−ớc nh−ng vận chuyển n−ớc nh− đất sét pha cát, đất sét pha cuội sỏi

3 TÇng ngËm n−íc nh−ng kh«ng vËn chun n−íc

8

Tầng không ngậm nớc không vận chuyển nớc

L cỏc tng địa chất rắn không chứa n−ớc nh− tầng đá gốc liền khối

Nếu dựa theo xếp t−ơng đối tầng địa chất không thấm tầng trữ n−ớc đồng thời dựa vào cao độ đ−ờng áp lực n−ớc ngầm so với tầng khơng thấm n−ớc chia tầng trữ n−ớc làm loi:

Tầng trữ nớc có áp Tầng trữ nớc không áp

Hỡnh 1.2 - Cỏc tng a cht thu

- Tầng trữ nớc có áp biến thành tầng trữ nớc không áp đờng áp lực hạ thấp tầng không thấm phía tầng trữ nớc

- Nc ngm treo (túi n−ớc ngầm) loại n−ớc ngầm tồn dạng túi n−ớc nằm tầng địa chất đ−ợc bao bọc tầng địa chất không thấm nc

Hình 1.3 - Nớc ngầm treo

Dòn g ch

ảy có áp

Giếng phun (Artesian)

Tầng không thấm n−ớc Mặt đất tự nhiên

Vïng cung cÊp n−íc ngÇm

Mùc n−íc ngÇm không áp Đờng thủy áp

Túi nớc ngầm

Bề mặt đất

9 Trên quan điểm n−ớc d−ới đất ng−ời ta phân tầng địa chất thuỷ văn theo l−ợng n−ớc chứa đất:

1 Tầng rễ

Hỡnh 1.4 - Cỏc tầng chứa n−ớc đất

Tầng rễ tầng hoạt động tập trung rễ hút n−ớc cung cấp cho trồng Nguồn n−ớc cung cấp chủ yếu m−a ngấm xuống lợi dụng đ−ợc phần n−ớc ngầm cung cấp n−ớc ngầm nằm cao n−ớc ngầm mao quản leo lên Tuy nhiên tầng tiếp xúc với mặt đất l−ợng bốc n−ớc t−ơng đối lớn Trong l−ợng bốc phụ thuộc chủ yếu vào nhân tố khí hậu vị trí mực n−ớc ngầm

2 TÇng trung gian

Tầng trung gian tầng nối tiếp tầng rễ tầng n−ớc mao quản Khi n−ớc ngầm nằm nơng tầng có khả cấp n−ớc cho tầng rễ có l−ợng bốc đáng kể Nếu n−ớc ngầm nằm sâu tầng có khả cấp n−ớc khơng đáng kể Vì l−ợng bốc n−ớc gần nh− 0, l−ợng n−ớc tồn tầng nhỏ d−ới dạng n−ớc ng−ng tụ

3 TÇng mao dÉn

Tầng mao dẫn tầng chuyển hoá n−ớc ngầm thành n−ớc mao quản treo mao quản leo cấp n−ớc cho tầng trung gian tầng rễ Đây tầng có ý nghĩa quan trọng cân sinh thái đất, n−ớc trồng

Tuỳ theo tính chất đất, đ−ờng kính hạt phân bố cấp hạt tầng đất mà chiều cao dâng n−ớc mao quản khác tính theo cơng thức:

Mùc n−íc ngÇm

TÇng b·o hßa

Tầng khơng thấm Tầng mao dẫn Tầng trung gian (tầng đệm) Tầng hoạt động rễ cõy

B mt t

Tầng thoáng khí ch

a bÃo hòa

Tầng

mao dẫn

Tầng

canh tác

Tầng

bÃo hßa

1

2

3

4

10

λ γ τ

= cos

r hc Trong đó:

hc: Độ leo cao mao quản tỷ lệ với sức căng mặt chất lỏng tỉ lệ nghịch với bán kính kẽ rỗng hạt đất ống mao dẫn dung trọng chất lỏng

τ: Søc căng mặt chất lỏng r: Bán kính kẽ rỗng

: Góc nghiêng bề mặt chất lỏng thành ống mao dẫn (góc nghiêng tiếp tuyến mỈt cong èng mao dÉn)

γ: Dung träng cña chÊt láng

Theo Lohmen A.Φ.Rebegeb độ leo mao quản mẫu đất đá nh− sau:

Bảng 1.2 - Độ dâng cao n−ớc mao quản số loại đất đá

Loại đất đá Kích th−ớc hạt d (mm) Độ leo hc (cm) hc giới hạn (cm)

(1) (2) (3) (4)

Cuội sỏi hạt mịn Cát thô Cát thô

Cát trung bình Cát mịn Hạt sét Thịt pha sét Than bùn

5,00 ữ 2,00 2,00 ÷ 1,00 1,00 ÷ 0,50 0,50 ÷ 0,20 0,20 ÷ 0,10 0,10 ÷ 0,05

2,5 6,5 13,5 24,6 42,8 105,5

5 ÷ 10 10 ÷ 15 15 ÷ 26 25 ÷ 35 35 ÷ 100 400 ÷ 500 150 ữ 400 60 ữ 70 Tầng bÃo hoà n−íc

Tầng bão hồ tầng đất, đá có n−ớc chứa đầy khe kẽ rỗng đất đá Chiều sâu tầng bão hoà n−ớc phụ thuộc vào l−ợng n−ớc chứa tầng trữ n−ớc, phụ thuộc vào nguồn n−ớc cung cấp cho nức ngầm nh− mực n−ớc sơng, hồ, dịng chảy ngầm, nói cách khác phụ thuộc đặc tính nguồn n−ớc khác cung cấp cho n−ớc ngầm Vùng đất bão hoà n−ớc th−ờng chịu tác dụng áp lực cột nc cha t

5 Tầng không thấm nớc

Tầng không thấm n−ớc tầng địa tầng không cho n−ớc ngầm di chuyển qua Tuỳ vào vị trí t−ơng đối tầng không thấm với đ−ờng áp lực số l−ợng, độ dày tầng không thấm mà trạng thái n−ớc ngầm khơng áp có áp Thơng th−ờng, tầng khơng thấm đơn lớp nằm phía d−ới tầng trữ n−ớc xuất n−ớc ngầm không áp Tầng không thấm đa lớp xuất n−ớc ngầm có áp

2γ hc

11 Ch−¬ng

Phân loại vμ biến động n−ớc ngầm

2.1 Ph©n loại nớc ngầm

Tiêu chuẩn phân loại nớc ngầm quy tụ hai loại hình bản: - Phân loại nớc ngầm theo thành phần hoá häc vµ lý häc

- Phân loại n−ớc ngầm theo phân bố n−ớc ngầm tầng địa chất 2.1.1 Phân loại n−ớc ngầm theo thành phần hố học

Có nhiều ph−ơng pháp phân loại n−ớc ngầm theo thành phần hóa học chất chứa n−ớc ngầm, nh−ng xin giới thiệu ph−ơng pháp phân loại n−ớc ngầm theo thành phần hoá học C.A.Sukarev Ph−ơng pháp phân loại n−ớc ngầm đ−ợc d− luận rộng rãi thừa nhận ph−ơng pháp có sở khoa học có nhiều thuận lợi sử dụng thực tế

Nhiều tác giả có quan điểm dựa vào khác tỷ số anion cation chủ yếu chứa n−ớc ngầm để phân loại

Theo quan điểm C.A.Sukarev để phân loại n−ớc ngầm dựa vào hàm l−ợng anion cation chủ yếu chứa n−ớc ngầm sau đây:

Nhãm anion: Cl-, SO4 2-, HCO3 Nhãm cation: Na+, Mg+, Ca2+

Theo tỷ lệ thành phần phân chia nớc ngầm thành 49 loại, thuận tiện cho việc so sánh tính chất loại nớc ngầm từ thành phần hoá học

Cng trờn quan im chung đó, O.A.Alekin phân chia n−ớc thiên nhiên thành: Ba loại n−ớc theo anion: N−ớc Cacbonat, n−ớc Sunphat, n−ớc Clo

Ba loại nớc theo cation: Nớc canxi, nớc Magiê, nớc Natri

Trong loại lại đợc chia cách phân loại theo tỷ lệ ion chøa n−íc ngÇm

Ngồi ra, quan điểm hố học ng−ời ta cịn dựa vào hàm l−ợng chất khoáng n−ớc ngầm để phân loại:

- N−íc nhĐ - N−íc trung b×nh - Nớc nặng

2.1.2 Phân loại nớc ngầm theo tính chÊt lý häc

Cách phân loại chủ yếu dựa vào tiêu nhiệt độ n−ớc ngầm để phân loại chia thành loại n−ớc ngầm chủ yếu sau:

12

Ngoài dựa vào điều kiện áp lực n−ớc ngm phõn loi:

- Nớc ngầm không áp loại nớc ngầm có áp suất điểm mặt nớc ngầm áp suất khí trời

- N−ớc ngầm có áp loại n−ớc ngầm có áp suất tất điểm tầng trữ n−ớc cao áp suất khí trời Cũng nói theo cách khác đ−ờng áp lực n−ớc ngầm nằm cao tầng không thấm nằm phía tầng trữ n−ớc

- Nếu n−ớc ngầm có áp lực cao có khả phun n−ớc lên cao khỏi mặt đất đ−ợc gọi n−ớc ngm Artesian

Hình 2.1 - Nớc ngầm không áp

Hình 2.2 - Nớc ngầm có áp

Mùc n−íc ngÇm

N−ớc ngầm khơng áp Mặt t

Tầng không thấm

Tầng không thấm

N−ớc ngầm có áp Mặt đất

13 2.1.3 Phân loại theo phân bố n−ớc ngầm tầng địa chất

Trên quan điểm này, nhà nghiên cứu đề xuất nhiều cách phân loại khác nhau, nh−ng có điểm chung lấy cấu tạo điều kiện xếp địa tầng làm sở chính, sau kết hợp với số yếu tố khác nh− đặc tính thuỷ lực để nhận biết loại n−ớc ngầm Tuy nhiên vấn đề vô phức tạp, nay, ch−a có ph−ơng pháp phân loại theo quan điểm đ−ợc thừa nhận −u việt Mặc dù vậy, với cách chia n−ớc ngầm đ−ợc nhận biết với đặc tính riêng loại

VÝ dô:

- N−ớc ngầm lỗ hổng đất đá - N−ớc ngầm khe nứt đất đá - N−ớc ngầm hang động

- N−íc ngÇm tầng nông - Nớc ngầm tầng sâu

cú thể hình dung phân loại n−ớc ngầm theo phân bố n−ớc ngầm tầng địa chất điều kiện xếp địa tầng, ta tạm phân loại làm loại chính:

N−íc ngÇm tầng nông Nớc ngầm tầng sâu Nớc ngầm khe nøt

4 N−ớc ngầm hang động

Hình 2.3 –Sơ đồ xếp tầng trữ n−ớc loại giếng khai thác n−ớc ngầm

Nền đá Tầng khụng thm

Tầng nớc ngầm có áp Tầng nớc ngầm không áp

Tầng không thấm Sông

Suối Giếng Artesian

(giếng phun) Giếng khai thác nớc ngầm không áp

Giếng khai thác nớc ngầm có áp

Nơi bổ sung nớc vào tầng có áp Mặt ¸p lùc

14

1 N−íc ngầm tầng nông

Nc ngm tng nụng nm tầng khơng thấm thứ (khơng có tầng khơng thấm phủ kín bên trên) Đây loại n−ớc ngầm không áp Mặt n−ớc ngầm mặt n−ớc tự do, áp lực mực n−ớc ngầm áp lực khí trời (P = Pa) N−ớc ngầm tầng nơng phân bố rộng khắp hầu hết nơi, trừ số vung cá biệt N−ớc ngầm tầng nông th−ờng thay đổi trữ l−ợng nh− mực n−ớc theo thời kỳ năm, chịu ảnh h−ởng trực tiếp điều kiện khí hậu, thuỷ văn nh− l−ợng m−a, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ bốc mặt đất mực n−ớc sơng ngịi, hồ ao, đầm khu vực Nguồn cung cấp chủ yếu n−ớc m−a ngấm vào đất Mặt khác n−ớc m−a tập trung vào sơng ngịi, hồ, ao l−ợng n−ớc mặt từ sơng, ngịi, ao, hồ lại theo dịng thấm bổ sung trực tiếp cho n−ớc ngầm tầng nông

Mùa m−a mực n−ớc ngầm tầng nông đ−ợc dâng cao đ−ợc bổ sung n−ớc từ nguồn n−ớc m−a nguồn n−ớc mặt ao hồ sông suối Đặc biệt sông vùng đồng phù sa bồi đắp, lịng sơng ngày cao, mực n−ớc sông th−ờng xuyên cao mực n−ớc ngầm hai bên bờ Vì vậy, sơng th−ờng xun cung cấp n−ớc cho n−ớc ngầm tầng nông vùng trồng lúa n−ớc mực n−ớc ngầm tầng nông đ−ợc dâng cao n−ớc ngầm đ−ợc bổ sung n−ớc từ ruộng trồng lúa

Ng−ợc lại, mùa khô bị bốc mặt đất, mặt khác mực n−ớc hồ, ao sông suối hạ thấp, số tr−ờng hợp hạ thấp mực n−ớc ngầm tầng nông, n−ớc ngầm lại theo dòng thấm bổ sung cho dòng chảy sơng suối Vì vậy, mực n−ớc ngầm trữ l−ợng n−ớc ngầm tầng nông gim

Trữ lợng nớc ngầm tầng nông phụ thuộc vào bề dày tầng trữ nớc, thành phần cấp phối hạt tầng trữ nớc

Nớc ngầm tầng sâu

Nc ngm tng sâu nằm phía d−ới tầng khơng thấm thứ nhất, tầng trữ n−ớc th−ờng nằm kẹp hai tầng không thấm n−ớc ngầm tầng sâu nằm d−ới mặt đất từ vài chục mét tới hàng trăm hàng nghìn

Do nằm phía dới tầng không thấm ngăn cách nên nớc ngầm tầng sâu không đợc cung cấp trùc tiÕp cđa n−íc m−a hc n−íc mỈt vïng Tuy nhiên nớc ma nớc từ dòng chảy mặt gián tiếp liên quan tới tầng nớc thông qua dòng chảy ngầm từ nơi khác tới Nớc ngầm tầng sâu có áp ¸p

- NÕu nguån n−íc cung cÊp cho n−íc ngầm tầng sâu khu vực đợc xuất phát từ nơi có cao trình cao có áp lực cột nớc lớn nớc ngầm tầng sâu thờng có áp

- Ngợc lại, nớc không chứa đầy tầng trữ nớc, mực nớc ngầm tầng trữ nớc thấp tầng không thấm phía ta có nớc ngầm tầng sâu không áp

N−íc ngÇm khe nøt

15 N−ớc ngầm hang động

Các hang động xuất xâm thực n−ớc vào nham thạch tạo thành hang động N−ớc từ nguồn n−ớc mặt, n−ớc mạch n−ớc ngầm từ nơi khác tập trung hang động thành dòng chảy ngầm hồ chứa n−ớc ngầm hang động nằm sâu lòng đất N−ớc hang động th−ờng xuất vùng núi đá vôi, bạch vân, thạch cao, muối mỏ Trữ l−ợng n−ớc ngầm hang động tuỳ thuộc vào khả tập trung n−ớc, kích th−ớc hang động phụ thuộc vào nguồn n−ớc cung cấp vào hang động, l−u thông nguồn n−ớc hang động N−ớc ngầm hang động có dạng có áp khơng áp, thơng th−ờng n−ớc ngầm hang động có độ khống cao

2.2 Sự thay đổi n−ớc ngầm yếu tố ảnh h−ởng

2.2.1 Sự thay đổi n−ớc ngầm

- Nếu xét thời gian dài, trình thay đổi n−ớc ngầm t−ơng tự nh− n−ớc mặt Trong mùa khơ l−ợng m−a ít, mực n−ớc ao hồ thấp, dịng chảy sơng suối nhỏ, l−ợng bốc lớn mực n−ớc ngầm th−ờng hạ xuống thấp , ng−ợc lại mùa m−a M−a nhiều, n−ớc mặt nhiều mực n−ớc ngầm dâng cao trữ l−ợng n−ớc ngầm phong phú Tuy nhiên, thay đổi n−ớc ngầm phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nh−

tính thấm đất khả trữ n−ớc tầng trữ n−ớc

- Trong chu kỳ năm, mùa khô mực n−ớc n−ớc mặt hạ thấp, nhiều tr−ờng hợp thấp mực n−ớc ngầm, n−ớc ngầm thông qua mạch n−ớc cung cấp n−ớc cho n−ớc mặt Mùa m−a mực n−ớc ngầm th−ờng thấp mực n−ớc mặt, n−ớc mặt n−ớc m−a lại ngấm xuống đất để bổ sung cho n−ớc ngầm T−ơng quan n−ớc mặt n−ớc ngầm thay đổi theo mùa, có thời kỳ n−ớc mặt cung cấp cho n−ớc ngầm ng−ợc lại có thời kỳ n−ớc ngầm cung cấp cho n−ớc mặt

2.2.2 Các yếu tố ảnh h−ởng đến n−ớc ngầm

Tuy nằm sâu d−ới đất nh−ng trữ l−ợng nh− chất l−ợng n−ớc ngầm chịu ảnh h−ởng nhiều yếu tố bao gồm: Yếu tố khí hậu thuỷ văn mặt đất, yếu tố địa hình, địa mạo, thổ nh−ỡng, địa chất, hoạt động phát triển ng−ời

1 YÕu tè khÝ hËu

L−ợng m−a nguồn cung cấp chủ yếu cho n−ớc ngầm l−ợng m−a hàng năm, phân phối l−ợng m−a năm có ảnh h−ởng gần nh− trực tiếp đến trữ l−ợng n−ớc ngầm đặc biệt n−ớc ngầm tầng nơng Bên cạnh c−ờng độ m−a có ảnh h−ởng trực tiếp đến hệ số dịng chảy có nghĩa ảnh h−ởng tới l−ợng n−ớc thấm xuống đất cung cp cho nc ngm

ã Đối với nớc ngầm tầng nông không áp có lợng nớc ma bổ sung vào nớc ngầm làm mực nớc ngầm tăng lªn mét líp Δh

h P h

μ =

Δ (2.1)

Trong đó:

Δh: Độ gia tăng mực nớc ngầm

16

μh: Độ rỗng hiệu đất đá

- L−ợng bốc thoát n−ớc: Bốc thoát n−ớc từ mặt đất thành phần l−ợng n−ớc n−ớc ngầm, làm giảm l−ợng n−ớc ngầm Các yếu tố khí hậu nh− nhiệt độ, độ ẩm, gió có ảnh h−ởng trực tiếp đến l−ợng n−ớc bốc mặt đất Vì thế, yếu tố khí hậu có ảnh h−ởng trực tiếp đến thay i ca nc ngm

2 Yếu tố thuỷ văn

Dịng chảy mặt sơng suối, l−ợng n−ớc mực n−ớc ao hồ, t−ơng quan mực n−ớc ao hồ mực n−ớc ngầm có ảnh h−ởng trực tiếp đến n−ớc ngầm; chất l−ợng n−ớc mặt ảnh h−ởng đến chất l−ợng n−ớc ngầm Ngồi chế độ thuỷ triều, tình hình hạn hán lũ lụt có ảnh h−ởng tới n−ớc ngầm

3 Điều kiện địa hình, địa mạo, thảm phủ mặt đất

Độ dốc địa hình, độ gồ ghề mặt đất, mật độ sông suối ao hồ mặt đất có ảnh h−ởng đến hệ số dịng chảy có nghĩa ảnh h−ởng trực tiếp đến l−ợng n−ớc thấm vào đất để bổ sung cho n−ớc ngầm

4 Yếu tố địa chất, thổ nh−ỡng

Cách xếp địa tầng, cấu tạo tầng địa chất, độ rỗng lớp đất đá, hệ số thấm ảnh h−ởng tới tốc độ l−ợng n−ớc thấm vào đất

5 Các hoạt động phát triển ng−ời

Đó khai thác n−ớc ngầm để phục vụ mục đích phát triển khác nhau, tác động ng−ời vào chất l−ợng khối l−ợng n−ớc mặt nguồn n−ớc bổ sung cho n−ớc ngầm Mặt khác cơng trình giữ n−ớc nh− hồ chứa n−ớc, hệ thống cấp n−ớc có ảnh h−ởng đến thay đổi n−ớc ngầm

Q trình thị hóa th−ờng gây thay đổi mực n−ớc ngầm kết việc làm giảm l−ợng bổ sung n−ớc ngầm tăng c−ờng việc khai thác n−ớc ngầm vùng nông thôn n−ớc dùng th−ờng đ−ợc lấy từ giếng nơng, hầu hết n−ớc thải đô thị lại trở lại đất thông qua hồ chứa n−ớc bẩn Do vậy, nhiễm bẩn n−ớc giếng tăng lên Nhiều giếng hộ dùng riêng phải bỏ Sau này, ng−ời ta phải đặt hệ thống sử lý n−ớc cống, n−ớc thải, n−ớc m−a khu vực

Ba điều kiện làm cho nớc ngầm giảm là:

- Làm giảm lợng bổ sung nớc ngầm lát bề mặt - Bơm hút tăng

- Giảm lợng bổ sung n−íc ngÇm hƯ thèng cèng ngÇm thu nhËn nớc ngầm từ xuống

Ngoi cũn cú ảnh h−ởng khác động đất, ảnh h−ởng tải trọng bên ngồi

¸p st khÝ quyÓn

17 cột n−ớc, tỷ lệ thay đổi mực thủy áp với thay đổi áp suất đ−ợc gọi hiệu ứng áp suất tầng chứa n−ớc

a P

h B

Δ Δ γ

= (2.2)

Trong đó:

B: HiƯu øng ¸p st (Barometric efficiency) Nếu B có nớc ngầm không áp Nếu B có nớc ngầm có áp

: Trọng lợng riêng nớc

Δh: Sự thay đổi mực thuỷ áp ΔPa: Sự thay i ỏp sut khớ quyn

Hầu hết giá trị quan trắc cho giá trị B nằm khoảng từ 20 ữ 70%

Hỡnh 2.4 - Phân bố lý t−ởng lực biên tầng chứa n−ớc có áp chịu ảnh h−ởng thay đổi khí áp

Để giải thích t−ợng coi tầng chứa n−ớc nh− vật thể đàn hồi Nếu ΔPa thay đổi áp suất ΔPω kết thay đổi áp suất thủy tĩnh

ở đỉnh tầng chứa n−ớc có áp thì:

ΔPa = ΔPω + ΔSc (2.3) Trong đó: ΔSc: ứng suất nén đ−ợc tăng lên tầng cha nc

Tại giếng hút nớc từ tầng chứa n−íc cã ¸p:

Pω = Pa + γh (2.4)

Cho áp suất khí tăng thêm Pa thì:

Pω + ΔPa = Pa + ΔPa + γh (2.5) Thay P từ phơng trình (2.4) ta có:

ΔPω = ΔPa + γ(h’ + h) (2.6) Từ ph−ơng trình (2.3) rõ ràng ΔPω < ΔPa h’ < h

Các phần tử rắn t

Biên tầng chứa nớc có áp

P Sc

Tầng có áp

18

Hình 2.5 - ảnh h−ởng khí áp đến mực thủy áp

Nãi chung mùc nớc giếng hạ thấp xuống áp suất khí tăng lên ảnh hởng thủy triều

Trong tầng đất chứa n−ớc tiếp giáp với biển, dao động thủy triều dẫn đến biến động n−ớc ngầm

Xét tr−ờng hợp đơn giản, dòng chảy chiều tầng chứa n−ớc có áp Ph−ơng trình mơ tả chuyển động n−ớc ngầm có dạng:

t h T S x

h 2

∂ ∂ = ∂

Giả thiết điều kiện biên: x = 0, h = h0sint h = x = (lấy mặt chuẩn mực nớc biển trung b×nh)

Trong đó: ω: Vận tốc góc,

0 t 2π = ω

t0: Chu kú thñy triỊu

Hình 2.6 – Dao động mực n−ớc thủy áp ảnh h−ởng thủy triều

NghiÖm toán là:

⎜ ⎝

⎛ π

− π =

π −

0

Tt S x

Tt S x t

t sin e

h

h

TÇng chøa n−íc cã ¸p Mùc thđy ¸p

Mặt đất

Pa + Pa Pa

Tầng không thấm

Độ lớn thủy triều = 2h0 Tầng chứa nớc có ¸p

Mực n−ớc biển trung bình Mặt đất

19 Nh− biên độ dao động mặt cắt x kể từ bờ biển là:

0

Tt S x

0e

h h

π − = Thêi gian truyÒn sãng:

T

S t x

tL

π =

Tốc độ truyền sóng:

S t

T t

x v

0 L

π = =

ChiỊu dµi sãng:

S T t vt

L

0

π = =

Lợng dòng chảy vào tầng chøa n−íc nưa chu kú:

π =h 2t ST

W

0

Lời giải giải tích áp dụng gần với tầng chứa n−ớc không áp dao động mực n−ớc nhỏ không đáng kể so với độ dầy tầng bão hịa

ở nói thay đổi áp suất khơng khí dẫn đến biến đổi mực thủy áp Sự dao động thủy triều dẫn đến thay đổi mực thủy áp trong tầng chứa n−ớc có áp

Mức độ ảnh h−ởng thủy triều đ−ợc biểu thị qua hệ số thủy triều C: C = - B

2.3 Các hình thức tồn nớc ngầm

2.3.1 Cỏc s c trng

Hình 2.7 Nớc ngầm tầng nông túi nớc ngầm

Tầng không thÊm

Mùc n−íc ngÇm

TÇng ngËm n−íc (dÉn n−íc) ThÊu kÝnh thÞt pha sÐt

20

21 2.3.2 Hình thái nớc ngÇm

- N−ớc ngầm tồn đất d−ới hình thức chứa đầy lỗ rỗng đất đá nham thạch với trạng thái tĩnh, mực n−ớc ngầm th−ờng nằm ngang

- N−ớc ngầm tồn đất d−ới hình thức nh− dịng chảy ngầm đất với trạng thái động, mặt n−ớc ngầm th−ờng có độ dốc

1 - S«ng - Khe dốc

Hình 2.9 Tơng quan dòng chảy với mực nớc ngầm

Để làm rõ đặc tính mực n−ớc ngầm cần phải lập đồ đẳng áp n−ớc ngầm mực n−ớc ngầm nằm ngang Bản đồ đẳng áp có ý nghĩa thực tế to lớn Từ đồ đ−ờng đẳng áp n−ớc ngầm xác định h−ớng độ dốc dòng ngầm độ sâu mực n−ớc ngầm điểm Nếu có gắn với đ−ờng đồng mức cao độ mặt đất tự nhiên đánh giá đ−ợc sơ trữ l−ợng n−ớc ngầm điều kiện khai thác

Hình 2.10 – Khu b∙i sông với đ−ờng đẳng áp n−ớc ngầm

2.3.3 Điều kiện cung cấp chế độ n−ớc ngầm

Điều kiện cung cấp: Mực n−ớc ngầm, trữ l−ợng n−ớc ngầm, thành phần hoá học đặc tính vật lý n−ớc ngầm thay đổi theo thời gian Sự biến đổi đặc tr−ng n−ớc ngầm đ−ợc gọi thay đổi chế độ n−ớc ngầm Tập hợp biến đổi cho ta hình ảnh chế độ n−ớc ngầm

S«ng

22

Trong thực tiễn th−ờng phát sinh nhu cầu thay đổi chế độ n−ớc ngầm, vùng n−ớc ngầm phong phú, mực n−ớc ngầm nằm cao đòi hỏi phải hạ thấp mực n−ớc ngầm, vùng thiếu n−ớc địi hỏi phải trì nâng cao mực n−ớc ngầm

Chế độ n−ớc ngầm phần lớn phụ thuộc vào điều kiện nguồn n−ớc cung cấp cho n−ớc ngầm, tác động t−ơng hỗ n−ớc mặt n−ớc ngầm, yếu tố khí hậu, thuỷ lực, thuỷ văn sơng ngịi, ao hồ hoạt động ng−ời

Điều kiện cung cấp n−ớc ngầm có ảnh h−ởng đến chế độ n−ớc ngầm, gây biến đổi động thái n−ớc ngầm biến đổi mực n−ớc ngầm, làm thay đổi thành phần hoá học n−ớc ngầm Nguồn n−ớc cung cấp cho n−ớc ngầm n−ớc m−a, n−ớc mặt, n−ớc chứa địa tầng n−ớc ng−ng tụ từ n−ớc đất

- Nguồn cung cấp cho n−ớc ngầm n−ớc m−a: Tr−ớc hết phụ thuộc vào thời gian m−a, l−ợng m−a c−ờng độ m−a, sau điều kiện địa hình, địa mạo, độ thấm n−ớc đất đá, độ che phủ mặt đất nh− việc trồng gây rừng làm tăng c−ờng độ thấm thời gian thấm n−ớc vào đất

- Ngn cung cÊp n−íc ngÇm nớc mặt: Về mùa ma lũ, mực nớc sông, hå, ao lªn cao sÏ cung cÊp n−íc cho n−íc ngầm dọc theo ven bờ sông, hồ Ngợc lại mùa kiệt mực nớc sông, hồ ao thấp mực nớc ngầm, nớc ngầm lại cung cấp dòng chảy mặt cho ao, hồ, sông, suối

Hình 2.11 - Tơng quan nớc mặt nớc ngầm

Mối quan hệ ổn định dễ thấy qua đồ đẳng áp n−ớc ngầm, quan hệ khơng có đ−ờng đẳng áp n−ớc ngầm vng góc với dịng chảy mặt (hình 2.11a) Nếu n−ớc ngầm đ−ợc cung cấp từ dòng chảy mặt đ−ờng đẳng áp nghiêng theo chiều dịng chảy g−ơng n−ớc ngầm tr−ờng hợp nghiêng từ phía sơng (hình 2.11b) Nếu n−ớc ngầm cung cấp cho n−ớc mặt đ−ờng đẳng áp nghiêng ng−ợc chiều dịng chảy mặt (hình 2.11c) Có thể gặp thực tế tr−ờng hợp hỗn hợp hai loại n−ớc mặt n−ớc ngầm cấp n−ớc cho (hình 2.11d)

- ë vïng m−a lín h¬n nhiỊu so với bốc vùng thừa ẩm, phần lớn nớc ngầm cung cấp cho sông, hồ

- vùng khô cằn ma bốc nớc sông, hå sÏ cÊp cho n−íc ngÇm q2

q1

q0

48

47

46

64

63

62

39 38

37 36

23 2.3.4 Động thái nớc ngầm trữ lợng nớc ngầm

1 Động thái nớc ngÇm

Khi quan sát n−ớc ngầm cho thấy mực n−ớc ngầm biến đổi lên xuống theo thời gian năm tuỳ thuộc vào tình hình thuỷ văn n−ớc mặt và điều kiện khí hậu Nhìn chung mực n−ớc ngầm trữ l−ợng n−ớc ngầm mùa m−a th−ờng cao mùa khơ th−ờng thấp Khi có biến đổi khối l−ợng chất l−ợng n−ớc ngầm biến đổi theo Ngoài ra, tác động trình hoạt động phát triển ng−ời làm thay đổi khối l−ợng chất l−ợng n−ớc ngầm

ở n−ớc nhiệt đới gió mùa nh− n−ớc ta, mùa m−a, l−ợng m−a lớn, dịng chảy sơng suối lớn, nguồn n−ớc bổ sung cho n−ớc ngầm phong phú mực n−ớc ngầm dâng cao Về mùa khô l−ợng m−a khơng đáng kể, khí hậu khơ hanh l−ợng bốc lớn, l−u l−ợng nh− mực n−ớc sông suối nhỏ, mặt khác n−ớc ngầm cũngđ−ợc khai thác nhiều mực n−ớc ngầm hạ thấp trữ l−ợng n−ớc ngầm bị suy giảm Vì biên độ giao động mực n−ớc ngầm n−ớc ta t−ơng đối lớn Ngoài hoạt động phát triển ng−ời có ảnh h−ởng lớn đến tài nguyên n−ớc nói chung nguồn n−ớc ngầm nói riêng nh− việc xây dựng hệ thống thuỷ lợi nh− hồ chứa n−ớc, đập ngăn sông, cơng tình phịng lũ, hệ thống t−ới tiêu nhằm điều hồ nguồn n−ớc mặt Những cơng trình khai thác n−ớc ngầm để phục vụ cho mục đích khác Tất nh−ng hoạt động cố ảnh h−ởng lớn tới trữ l−ợng động thái n−ớc ngầm

Về chất l−ợng n−ớc ngầm tuỳ thuộc vào tính chất tầng trữ n−ớc tính chất tầng điạ chất mà n−ớc ngầm qua Chất l−ợng n−ớc ngầm đ−ợc thể qua tính chất lý học tính chất hố học n−ớc ngầm nh− độ khoáng hoá, thành phần hoá học chất chứa n−ớc ngầm, nhiệt độ n−ớc ngầm Ngoài yếu tố khác nh− điều kiện khí hậu, chất l−ợng n−ớc mặt có quan hệ với nguồn n−ớc ngầm, hoạt động ng−ời có ảnh h−ởng lớn đến chất l−ợng n−ớc ngầm Thí dụ vùng nắng nóng khơ hạn, l−ợng bốc lớn nồng độ khoáng chất n−ớc ngầm lớn, độ khoáng hoá tăng theo tốc độ bốc thoát n−ớc t nc ngm

2 Trữ lợng nớc ngầm

Trữ l−ợng n−ớc ngầm th−ờng đ−ợc thể hin theo ba c trng sau:

a) Trữ lợng tÜnh

Trữ l−ợng tĩnh khối l−ợng n−ớc nằm sâu địa tầng khỏi tầng trữ n−ớc phụ thuộc vào thể tích tầng trữ n−ớc đ−ợc bão hoà khả cấp n−ớc tầng trữ n−ớc Khả cấp n−ớc tầng trữ n−ớc đ−ợc đặc tr−ng hệ số thoát n−ớc Hệ số cấp n−ớc phụ thuộc vào tính chất tầng trữ n−ớc nh− cấp phối hạt, khả giữ n−ớc tối đa đất đá, độ rỗng tầng đất đá

Bảng 2.1 - Hệ số cấp n−ớc số loại đất đá

Loại đất đá Hệ số cấp n−ớc δ Cát mn

Sét hạt cát nhỏ Cát thô trung bình Cát thô sỏi sạn

24

Ví dụ muốn tìm trữ l−ợng tĩnh tầng trữ n−ớc ngầm với thể tích tầng đ−ợc bão hồ n−ớc V = 200m3 Vậy để tìm trữ l−ợng tĩnh tầng n−ớc ngầm ta việc lấy dung tích bão hồ nhân với hệ số cấp n−ớc:

W = δ.V Trong đó:

W: Trữ lợng tĩnh m3

: Hệ số cấp n−íc

V: ThĨ tÝch tÇng dÉn n−íc

b) Trữ l−ợng động n−ớc ngầm

Trữ l−ợng động n−ớc ngầm phụ thuộc vào l−u l−ợng dòng chảy ngầm bổ sung cho n−ớc ngầm Trữ l−ợng động l−u l−ợng dòng ngầm chảy qua tầng trữ n−ớc

Qđ = V.F = K.J.F Trong đó:

Qđ: L−u l−ợng dòng ngầm ứng với trữ l−ợng động V: Vận tốc dịng chảy ngầm

F: TiÕt diƯn dòng chảy ngầm J: Độ dốc dòng chảy ngầm K: HÖ sè thÊm

Trữ l−ợng động n−ớc ngầm đ−ợc xác định nhiều ph−ơng pháp: Theo đại l−ợng cung cấp n−ớc m−a, hay mođuyn dòng chảy ngầm, theo kích th−ớc tiết diện theo vận tốc dịng chảy ngm

c) Trữ lợng khai thác nớc ngầm

Trữ l−ợng n−ớc ngầm l−u l−ợng n−ớc ngầm khai thác đ−ợc từ tầng trữ n−ớc ngầm sở khai thác cách hợp lý không gây ảnh h−ởng xấu đến chất l−ợng n−ớc mơi tr−ờng sinh thái nói chung khu vực

2.4 Nớc ngầm Việt Nam khả khai th¸c, sư dơng

Các kết điều tra địa chất thuỷ văn khu vực tìm kiếm thăm dị nêu cho phép phân chia tồn lãnh thổ phân vị địa chất thuỷ văn nh− sau:

- Các tầng chứa nớc lỗ hổng thành tạo Đệ tứ

- Các tầng chứa nớc khe nứt thành tạo bazan Pliocen - Đệ tứ - Các tầng chứa nớc khe nứt thành tạo lục nguyên

- Cỏc tng cha n−ớc khe nứt – Karst thành tạo Cacbonat - Các thành tạo địa chất nghèo n−ớc không chứa n−ớc 2.4.1 Các tầng chứa n−ớc lỗ hổng

25 1 đồng Bắc Bộ

Có tầng chứa n−ớc chủ yếu tầng chứa n−ớc Holocen (qh) tầng chứa n−ớc Pleistocen (qp) Tổng trữ l−ợng (khai thác tiềm NDĐ khoảng 7,5 triệu m3/ng, theo đề tài 44.04.01.01)

Tầng qh: Phân bố hầu khắc đồng bằng, th−ờng gặp chiều sâu 20 ữ 40m Đất đá chứa

n−ớc chủ yếu cát, sạn Độ giàu n−ớc biến đổi mạnh, l−u l−ợng lỗ khoan 0,5 ữ 10 l/s

Vùng ven biển n−ớc bị nhiễm mặn N−ớc tầng có quan hệ trực tiếp với n−ớc mặt Tầng chứa n−ớc đáp ứng yêu cầu cấp n−ớc quy mơ trung bình nhỏ Phần lớn lỗ khoan ch−ơng trình n−ớc nơng thơn nhân dân khai thác n−ớc tầng

Tầng qp: Nằm d−ới tầng qh ngăn cách với tầng lớp sét mầu loang lổ dày ữ 20m, th−ờng gặp độ sâu 50 ữ 60m Đất đá chứa n−ớc cát cuội sỏi hạt thô Đây tầng chứa n−ớc có áp, giàu n−ớc đáp ứng yêu cầu khai thác lớn L−u l−ợng lỗ khoan th−ờng lớn 10 l/s hầu hết nhà máy n−ớc đồng Bác Bộ khai thác n−ớc từ tầng N−ớc có quan hệ với tầng qh n−ớc mặt qua cửa sổ ĐCTV Vùng ven biển hai rìa đồng bị nhiễm mặn

2 đồng Nam Bộ

Có tầng chứa n−ớc lỗ hổng kể từ xuống tầng Holocen (qh), Pleistocen trung - th−ợng (qp2-3); Pleistocen hạ (qp1); Pliocen (m4); Miocen (m3) Trữ l−ợng khai thác tiềm đạt khoảng 27,5 triệu m3/ng (theo Trần Văn Lã, 1996)

Tầng qh: Có diện tích phân bố khoảng 43.000km2 bề dày 20 ữ 70m Đất đá chứa n−ớc cát hạt nhỏ, cát bột Nhìn chung, tầng nghèo n−ớc, chất l−ợng n−ớc xấu th−ờng bị nhiễm mặn, nhiễm phèn

Tầng qp2-3: Phân bố hầu hết đồng diện tích khoảng 50.000km2 Tầng nằm sâu 40 ữ 80m, bề dày 25 ữ135m, trung bình 50 ữ 70m đất đá chứa n−ớc cát sỏi Đây tầng chứa n−ớc phong phú, miền Đông Nam chất l−ợng n−ớc tốt, vùng Tây Nam nhiều vùng bị nhiễm mặn

Tầng qp1: Đ−ợc phân cách tầng qp2-3 lớp sét dày 20 ữ 25m, đôi chỗ tới 50m Diện phân bố khoảng 49.000km2 Chiều sâu nằm 150 ữ 200m Bề dày tầng 50 ữ 60m, tới 130m Đất đá chứa n−ớc cát, lẫn sạn sỏi Đây tầng chứa n−ớc phong phú Chất l−ợng n−ớc biến đổi nhiều theo diện miền Đơng Nam Bộ chúng có quan hệ với n−ớc mặt có chất l−ợng tốt miền Tây Nam Bộ có nhiều vùng bị nhiễm mặn

Tầng m4: Có diện tích phân bố khoảng 49.000km2, chiều sâu nằm 150 ữ 350m, bề dày 50 ữ 140m, th−ờng gặp 90 ữ 100m Đất đá chứa n−ớc cát nhiều cỡ hạt lẫn sạn sỏi Đây tầng chứa n−ớc phong phú, chất l−ợng n−ớc tầng biến đổi theo diện Vùng trung trung tâm ven biển bị nhiễm mặn

26

3 Các đồng ven biển Miền Trung

Các tầng chứa nớc có diện phân bố hẹp, kéo dài không liên tục, thờng gặp hai tầng chứa nớc qh qp nhng chiều dày nhỏ Tầng chứa nớc qh gồm chủ yếu cát, tầng qp chủ yếu cát - cuội sỏi Hiện tợng nhiễm mặn gặp phổ biến, tầng qp

2.4.2 Các tầng chứa nớc khe nứt thành tạo Bazan Pliocen - Đệ tứ

Phõn b rng vùng Tây Ngun Đơng Nam Bộ Ngồi cịn gặp số vùng với diện tích khơng lớn Quỳ Hợp, Điện Biên, Đất đá chủ yếu đá Bazan, Olivin, Bazan kiềm Độ phong phú n−ớc thay đổi lớn theo diện phụ thuộc vào độ nứt nẻ, bề dày diện phân bố khối Bazan Chiều sâu lỗ khoan khai thác n−ớc th−ờng khơng q 100m Có nơi khối Bazan dày tới 200 ữ 300m nh− vùng Pleiku N−ớc thành tạo Bazan có chất l−ợng tốt phổ biến dạng n−ớc Bicacbonat - Clorua có độ tổng khống hố 0,2 ữ 0,3 g/l

Nguồn cung cấp chủ yếu n−ớc m−a Động thái biến đổi mạnh theo mùa Về mùa khô, mực n−ớc hạ thấp làm nhiều giếng bị cạn kiệt N−ớc thành tạo Bazan đáp ứng yếu cầu khai thác để cung cấp n−ớc với quy mô vừa đến lớn

2.4.3 Các tầng chứa n−ớc khe nứt thành tạo lục nguyên Mesozoi (ms) Phân bố rộng rãi vùng Đơng Bắc Bắc Bộ, bắc Trung Bộ Ngồi cịn gặp vùng Tây Nguyên Nam Trung Bộ Chúng gồm trầm tích lục nguyên hệ Trias, Jura, Creta, Neogen Đất đá chứa n−ớc chủ yếu cát kết, cuội kết, sạn kết, bột kết, sét kết nứt nẻ

Nhìn chung, tầng chứa n−ớc nghèo n−ớc Tuy nhiên, số nơi gặp số tầng cát kết, cuội kết nứt nẻ giàu n−ớc, l−u l−ợng lỗ khoan đạt từ ữ

10l/s Trong tầng l−u l−ợng lỗ khoan th−ờng đạt 0,5 ữ 2l/s nhỏ hơn; nên

chỉ thích hợp với yêu cầu cung cấp n−ớc nhỏ cục Chất l−ợng n−ớc tốt, độ tổng khoáng hoá th−ờng 0,01 ữ 0,2g/l

2.4.4 Các tầng chứa nớc khe nứt Karst thành tạo Cacbonat

Cỏc thnh to Cacbonat Việt Nam có tuổi từ Ordovic - Silur đến Trias

- Các tầng chứa n−ớc hệ Trias phân bố thành dải lớn kéo dài theo h−ớng Tây Bắc - Đông Nam, vùng Tây Bắc Bắc Bộ, chiếm diện tích khoảng 1.200km2, thuộc tỉnh Lai Châu, Sơn La, Thanh Hố, Ninh Bình Các tầng chứa n−ớc khe nứt – Karst paleozoi phân bố rộng nhiều vùng thuộc Bắc Bộ nh− Quảng Ninh, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Sơn La, Lai Châu, Thanh Hoá Đất đá chứa n−ớc đá vôi phân lớp dày, nứt nẻ, hay hang hốc Karst phát triển Nhìn chung, tầng chứa n−ớc phong phú Lỗ khoan khai thác n−ớc tầng th−ờng sâu 80 ữ 150m đạt l−u l−ợng ữ

15l/s lớn Chất l−ợng n−ớc tốt, n−ớc th−ờng có dạng Bicacbonat - Clorua Bicacbonat - Sulfat, độ tổng khoáng hoá 0,3 ữ 0,7 g/l Các tầng chứa n−ớc đáp ứng yêu cầu khai thác để cung cấp n−ớc với quy mô vừa đến lớn

27 2.4.5 Các thành tạo địa chất nghèo n−ớc không chứa n−ớc

Bao gồm thành tạo lục nguyên, lục nguyên - phun trào hệ Paleogen – Neogen (P - N), hệ Jura - Creta (J3 - K1) hệ Trias Thành phần thạch học chủ yếu sét kết, bột kết, phiến sét, phun trào Ryolit, Spilit, Dacit Các thành tạo biến chát Cambri – Ordovic (∈ - O) Proterozoi (PR) Arkeozoi (AR) Đất đá chủ yếu đá phiến thạch anh - mica, đá phiến Amphibolit, Quarzit, Gneis

C¸c thành tạo phân bố rộng vùng Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ Tây Nguyên

Nhìn chung, thành tạo địa chất nghèo n−ớc Các lỗ khoan th−ờng khơng có n−ớc có l−u l−ợng v−ợt q l/s nhiên, đứt gẫy kiến tạo hình thành đới phá huỷ phong phú n−ớc, chúng đối t−ợng tìm kiếm n−ớc có triển vọng thành tạo nghèo n−ớc N−ớc thành tạo có chất l−ợng tốt, độ tổng khống hố th−ờng nhỏ 0,3 g/l, n−ớc th−ờng có dạng Bicacbonat – Clorua

28

Ch−¬ng

Chất lợng nớc ngầm

3.1 TÝnh chÊt cđa n−íc ngÇm

3.1.1 TÝnh chÊt chung

N−ớc ngầm đ−ợc tạo nên n−ớc m−a n−ớc thấm vào lòng đất đ−ợc giữ lại tầng trữ n−ớc nằm xen kẽ với tầng không thấm n−ớc Do n−ớc thấm qua tầng đất đá cát sỏi giống nh− trình lọc qua vật liệu lọc n−ớc nên n−ớc ngầm có hàm l−ợng chất lơ lửng nhỏ Tồn tầng trữ n−ớc khống chất, n−ớc ngầm th−ờng có hàm l−ợng nguyên tố kim loại đặc biệt sắt mangan Hàm l−ợng nguyên tố kim loại n−ớc ngầm phụ thuộc vào tính chất địa chất khu vực Có nơi n−ớc ngầm sạch, bảo đảm yêu cầu n−ớc sinh hoạt ăn uống phải xử lý đơn giản nh− khử trùng đ−a vào mạng l−ới tiêu dùng Ng−ợc lại có nơi hàm l−ợng sắt mangan cao, chí n−ớc ngầm cịn có hàm l−ợng kim loại nặng khác nh− đồng, thuỷ ngân, chì, crơm, hợp chất Nitơ amơn cần phải qua xử lý phức tạp sử dụng đ−ợc Trong khu vực chất l−ợng n−ớc ngầm khác nhau, ví dụ khu vực phía bắc Thành phố Hà Nội chất l−ợng n−ớc ngầm tốt nhiều so với phía nam Hà Nội Thậm chí nhà máy n−ớc chất l−ợng n−ớc giếng khai thác khác Tuy nhiên, nhìn chung chất l−ợng n−ớc ngầm th−ờng tốt so với chất l−ợng n−ớc mặt Vì thế, n−ớc ngầm th−ờng đ−ợc sử dụng làm nguồn n−ớc cho sinh hoạt công nghiệp vừa bảo đảm vệ sinh vừa giảm đ−ợc giá thành xử lý Để đánh giá đ−ợc chất l−ợng cụ thể n−ớc ngầm sâu tìm hiểu sâu số tính chất n−ớc ngầm

3.1.2 TÝnh chÊt lý häc

- Độ đục n−ớc ngầm nhìn chung nhỏ, cơng trình khai thác n−ớc ngầm hồn thiện chất cặn thơ khơng có n−ớc ngầm

- Nhiệt độ n−ớc ngầm th−ờng t−ơng đối thấp, đặc biệt n−ớc ngầm tầng sâu nhiệt độ n−ớc ngầm xuống tới ữ 120C Bên cạnh có tr−ờng hợp n−ớc ngầm có nhiệt độ cao tới 70 ữ 800

C (n−ớc khống) thích hợp sử dụng cho mục đích đặc biệt Nhìn chung nhiệt độ n−ớc ngầm khơng thích hợp với mục đích cấp n−ớc sinh hoạt cung cấp cho trồng Nếu nhiệt độ n−ớc ngầm thấp 300C cao 350C sử dụng cần phải thông qua xử lý Để xử lý tăng nhiệt độ, n−ớc ngầm từ giếng bơm lên đ−ợc trữ lại bể để hâm nóng d−ới ánh mặt trời

3.1.3 TÝnh chÊt ho¸ häc

Tính chất hố học n−ớc ngầm th−ờng đ−ợc thể độ khoáng hoá n−ớc ngầm N−ớc ngầm nhìn chung có độ khống hố cao so với yêu cầu cho phép sử dụng để sinh hoạt, ăn uống mục đích khác Trong nơng nghiệp nồng độ tổng số chất khoáng chứa n−ớc μ < 1,7 g/lit dùng để t−ới cho loại trồng Nếu từ μ = 1,7 ữ g/lit sử dụng phải thông qua xử lý cách pha loãng Tuy nhiên, độ

29 Trong số loại muối khoáng chứa nớc ngầm muối có chứa Na+, Cl-, CO3

2-là muối độc sau đến loại muối chứa gốc Sunfat Mức độ độc hại số loại muối đ−ợc thể qua nồng độ cho phép n−ớc ngầm để t−ới vùng đất dễ thấm n−ớc nh− sau:

NaHCO3 : μ < 1000  mg/l 

NaCl : μ < 2000 mg/l

Na2SO4 : μ < 5000 mg/l

Nếu hàm l−ợng loại muối n−ớc ngầm nằm phạm vi cho phép có nhiều loại muối chứa n−ớc, độ độc hại giảm chúng tự trung hồ lẫn Ví dụ thạch cao CaSO4 có tác dụng tốt loại muối Na+, K+, Mg2+ muối MgSO4 làm giảm độ độc muối Na2SO4 thân Na2SO4 lại làm dịu tính độc hại MgCl2 NaCl

Để nâng cao chất l−ợng n−ớc ngầm có hàm l−ợng Na+ cao ng−ời ta pha n−ớc ngầm với bột thạch cao có tác dụng biến muối NaHCO3 thành Na2SO4 CaCO3 lắng đọng dễ dàng tách khỏi n−ớc ngầm

Thùc tÕ cho thÊy n−íc ngÇm hÇu nh xuất tất loại muối tự nhiên nh−: Na2CO3, MgCO3, Na2SO4, Fe2(SO4), Al2(SO4)3, NaHCO3 NaCl, NaBr

ở vùng sa mạc n−ớc ngầm chứa muối NaNO3, KNO3 Đối với n−ớc ngầm có hàm l−ợng đạm lân cao sử dụng làm n−ớc t−ới lại có ích với trồng nguồn phân thiên nhiên quý giá

Độ độc hại loại muối trồng xếp nh− sau: Na2CO3, NaHCO3, NaCl, Na2SO4, MgCl2, MgSO4

Bảng 3.1 - Một số kết phân tích nớc ngầm miền Duyên hải phía Bắc Việt Nam

Địa điểm Thời gian pH

Cl -g/l

SO4 2-g/l

Ca2+ mg/l

Mg2+ mg/l

Al3+ mg/l

Fe3+ mg/l

H+ mg/l

Σ

g/l Quỳnh Côi

(Thái Bình)

1980 4,8 0,35 1,2 158 543 13,8 2,5

An Thuỵ (Hải Phòng)

1986 6,8 2,6 0,9 39,0 2,6

N/T Rạng Đông (Ninh Bình)

1984 7,2 0,85 0,34 3,1

Nam Sơn (Hải Hng)

1987 3,2 0,58 49 63,67 199,07 72,64 10,95

- Ngoài hợp chất muối chứa n−ớc ngầm ng−ời ta dựa vào số tiêu khác để đánh giá chất l−ợng n−ớc ngầm

30

n−ớc, trình hình thành n−ớc ngầm, nhìn chung hàm l−ợng nguyên tố kim loại n−ớc ngầm t−ơng đối cao cần đ−ợc quan tâm cách thích đáng

- Hàm l−ợng hợp chất hữu nh−: Cyanur, Phenol, Sunfua chứa n−ớc ngầm đặc biệt vùng tập trung dân c− nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp t−ơng đối cao Ngồi mặt an toàn vệ sinh hàm l−ợng chất độc hại nh− thuốc trừ sâu, vi khuẩn gây bệnh nh− Coliform dễ xuất n−ớc ngầm

3.2 Các khả nguyên nhân Ô nhiễm nớc ngầm 3.2.1 Các khả ô nhiễm nớc ngầm

1 Ô nhiễm hoá học

Bao gồm thay đổi theo chiều h−ớng xấu hố tính n−ớc ngầm số muối có độc tính cao, nguyên tố kim loại nặng xuất n−ớc ngầm nh−: Chì, Đồng, Thuỷ ngân, Asen, Crơm chất có nguồn gốc từ chất thải, n−ớc thải công nghiệp, sinh hoạt việc dùng phân hố học, thuốc trừ sâu q nhiều nơng nghiệp

2 Ô nhiễm hoá sinh

Loi ô nhiễm khó thấy nh−ng vô tai hại, xảy q trình hố - sinh tổng hợp Đó q trình xẩy thể sinh vật chất độc khơng độc kết hợp với q trình biến đổi hố - sinh tạo chất có độc tố cao Ví dụ theo J.Wood, Scott - Kennedy (1985) melty Camanlamin chất không độc dùng để chăn nuôi nh−ng thể sinh vật gốc melty kết hợp với gốc kim loại nặng (Pb, Hg) có nguồn gốc từ n−ớc thải công nghiệp chúng kết hợp với tạo chất độc tích tụ mơ sinh vật, chất từ xác thể động thực vật phân huỷ lại ngấm xuống đất ô nhiễm vào ngun nc ngm

3 Ô nhiễm sinh thái học

Ô nhiễm sinh thái học mối hiểm hoạ lớn ngày gia tăng, đặc biệt n−ớc phát triển Do hoạt động phát triển mức ng−ời trình phát triển kinh tế xã hội, làm đảo lộn môi tr−ờng sinh thái tự nhiên theo chiều h−ớng xấu Ví dụ nh− nạn phá rừng bừa bãi, huỷ hoại thảm phủ thực vật làm xói mịn đất, dẫn đến tăng hệ số dòng chảy mặt, giảm l−ợng n−ớc thấm xuống đất bổ sung vào n−ớc ngầm Mặt khác số nơi l−ợng n−ớc ngầm bị khai thác mức trữ l−ợng n−ớc ngầm suy giảm, mực n−ớc ngầm hạ thấp nguồn n−ớc khác có chất l−ợng Ví dụ nh− n−ớc biển tràn vào làm nhiễm nguồn n−ớc ngầm Nh− tạo bối cảnh môi tr−ờng xấu bền vững Tại khu tập trung dân c−, trung tâm công nghiệp, n−ớc mặt th−ờng bị ô nhiễm nặng nề chất thải n−ớc thải, nguồn n−ớc mặt lại nguồn n−ớc bổ sung cho n−ớc ngầm n−ớc ngầm bị nhiễm

4 NhiƠm bÈn n−íc ngÇm

31 5 Nhiễm mặn nớc ngầm

Quá trình nhiễm mặn

ở vùng ven biển, độ dốc đ−ờng mặt n−ớc th−ờng có h−ớng dốc biển nh−ng th−ờng nhỏ sát bờ biển h−ớng đ−ờng mặt n−ớc thay đổi lên xuống thuỷ triều Trong điều kiện tự nhiên, n−ớc biển có mật độ lớn nên th−ờng nằm d−ới lớp n−ớc có mật độ nhỏ Mặt cắt điển hình tiếp xúc hai khối n−ớc có mật độ khác d−ợc biểu diễn hình 3.1 Khi khai thác n−ớc ngầm cho mục đích kinh tế sinh hoạt, mặt tiếp xúc bị biến dạng

Trong thực tế, n−ớc n−ớc biển trọn lẫn vào hình thành vùng tiếp giáp khơng phải mặn Vùng có mật độ rộng đáng kể gọi vùng n−ớc hỗn hợp Xét mặt cắt thẳng đứng vùng n−ớc hỗn hợp thấy mật độ tăng dần từ vùng n−ớc sang vùng n−ớc mặn Tuy nhiên điều kiện cụ thể toán kỹ thuật, độ rộng vùng n−ớc hỗn hợp th−ờng đ−ợc xem nhỏ so với khối l−ợng n−ớc n−ớc biển Vì tính tốn d−ợc xem nh− mặt ngăn cách n−ớc mặn n−ớc Những kết nghiên cứu Jacob Schmorak (1960), Schmorak (1967) dọc theo vùng ven bờ quần đảo khẳng định cách chắn việc mô vùng tiếp giáp n−ớc biển mặn n−ớc nh− mặt ngăn cách chúng chấp nhận đ−ợc

Mặt khác, với sở thuyết thuỷ động lực học, việc nghiên cứu vùng chuyển tiếp điều kiện thực tế nh− vùng n−ớc chuyển tiếp đ−ợc thực nhờ việc mô chuyển động n−ớc biển xâm nhập n−ớc biển vào tầng chứa n−ớc công cụ hữu hiệu để giải tốn máy tính điện tử Trong điều kiện tự nhiên, vùng chứa n−ớc ven biển, trạng thái cân đ−ợc thiết lập với mặt ngăn cách tĩnh n−ớc chảy biển phía mặt Mỗi điểm mặt ngăn cách, độ cao độ dốc đ−ợc xác định chiều cao cột n−ớc hf độ dốc đ−ờng mặt n−ớc (hay tốc độ chảy) Sự thay đổi liên tục độ dốc mặt n−ớc nguyên nhân xâm nhập n−ớc mặn vào tầng chứa n−ớc L−u l−ợng đơn vị n−ớc tiếp tuyến với mặt ngăn cách tăng dần

H×nh 3.1 - Mặt cắt điển hình mặt tiếp giáp nớc mặn nớc trong diều kiện tù nhiªn

BiĨn

BiĨn BiĨn

BiĨn

Nc bin mt S

Mặt ngăn cách Mặt ngăn cách

Biển Lợng cấp từ ma (N)

Mặt ngăn cách Nớc biển

Nc ngt mt f

Tầng không thấm

Nc N−ớc mật độ ρf

N

Mùc thđy ¸p

N−ớc biển mật độ ρS

Mặt ngăn cách Nớc

32

Do việc bơm n−ớc từ bể chứa ngầm vùng ven biển lớn l−ợng cung cấp trở lại cho bể n−ớc ngầm làm mặt n−ớc ngầm bị hạ thấp Sự hạ thấp phát triển dần tự giếng bơm biển đến lúc xuất độ dốc ng−ợc kết mặt ngăn cách tịnh tiến dần vào sâu tầng đất Nên mặn dừng lại cân đ−ợc thiết lập Hiện t−ợng gọi trình xâm nhập mặn Khi mặt ngăn cách tiến vào vùng chuyển tiếp mở rộng Trong nhiều toán, giả thiết mặt tiếp xúc mặt cứng di chuyển tịnh tiến vuông góc với bờ vào phía hay ngồi tuỳ thuộc vào độ cao cột n−ớc phía mực n−ớc biển trung bình h−ớng độ dốc mặt n−ớc (đ−ờng thuỷ áp) Khi mặt ngăn cách tiến vào giếng bơm n−ớc trình bị mặn giếng xẩy Khi mặt ngăn cách nằm d−ới đáy giếng lấy đ−ợc n−ớc ngọt, nh−ng việc bơm n−ớc tiếp tục ảnh h−ởng tr−ờng tốc độ theo chiều thẳng đứng nằm ngang nh− trình khuyếch tán vùng n−ớc khác mật độ dẫn tới t−ợng nâng dần lên mặt ngăn cách Mặt có hình dạng nón mà đỉnh nón nằm giếng bơm n−ớc Hiện t−ợng chuyên môn gọi t−ợng “Upconing” hay cũn gi l nún nc mn

Hình3.2 - Mặt cắt điển hình tầng chứa nớc ven biển bơm nớc Biểu diễn toán học toán xâm nhËp mỈn

Việc mơ xâm nhập mặn vào tầng đất nh− vào bể chứa n−ớc ngầm đ−ợc nghiên cứu tỉ mỉ Bản chất t−ợng chuyển động chất lỏng với nồng độ muối xác định d−ới tác dụng tr−ờng tốc độ mà tr−ờng thiết lập điều kiện tự nhiên (thuỷ triều biển - biên vùng ven bờ) mực n−ớc d−ới sơng (biên phía sâu đất liền) điều kiện nhân tạo (có lấy n−ớc n−ớc hồi quy)

Về thực chất việc giải đồng thời ph−ơng trình bảo tồn khối l−ợng:

( ) ( ) ( ) t q V z C V y C V x z C D z y C D y x C D

x x y z x y zC ∂

∂ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ (3.1)

Chân mặt ngăn cách N−ớc mật độ ρf

Nc bin mt S

Tầng không thấm

Q0

x =

Mùc n−íc biĨn (MSL) Cấp nớc mặt (N) Khu vực giếng bơm nớc

Biển

Mặt ngăn

cách

33 Trong đó:

Dx, Dy, Dz: Hệ số khuếch tán viết cho ba ph−ơng chủ yếu toạ độ Đề C: Nồng độ chất hoà tan(mg/l), (ppm)

Vx, Vy, Vz: Tốc độ thấm thực, vận tốc Dacxy chia cho độ rỗng tổng cộng ca mụi trng

Và phơng trình vi phân biểu diễn dòng chảy ngầm:

) t , z , y , x ( W t h S z h T z y C T y x h T

x x y z ∂ +

∂ = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ (3.2) Trong đó:

Tx, Ty, Tz: HƯ sè dÉn n−íc cđa m«i tr−êng

h: Mực n−ớc ngầm (Unconfined Aquifer) tầng chứa n−ớc không áp cột n−ớc áp lực hay mực thuỷ áp với tầng chứa n−ớc có áp

W(x,y,z,t)- L−ỵng n−íc lấy lên bổ xung vào tầng chứa nớc S: HƯ sè tr÷ n−íc

Việc giải hệ ph−ơng trình (3.1), (3.2) toán cụ thể cho vị trí hình dạng mặt ngăn cách Song cần phải nói rằng: Hệ (3.1), (3.2) hệ ph−ơng trình vi phân đạo hàm riêng phi tuyến dạng Parabolic (hoặc hypecbolic)

Cho nên, cố gắng để tìm đ−ợc lời giải thích xác cho vấn đề xâm nhập mặn điều kiện thực đ−ợc Chính vậy, điều kiện thực tế, tác giả đ−a điều kiện giới hạn để giải toán D−ới xin nêu số điều kiện giới hạn đó:

- Xem tốn thuỷ tĩnh nghĩa không tồn chuyển động, tr−ờng hợp n−ớc nằm n−ớc biển mặt ngăn cách mặt nằm ngang

- Khi xem tốn thuỷ động giới hạn: Mụi trng ng nht ng hng

2 Dòng chảy chiều

3 Dòng chảy xẩy mặt nằm ngang Dòng chảy có dạng tròn chảy vào giếng

Vi cỏc iu kin gii hn toán đ−ợc đ−a dạng đơn giản để giải, tìm phân bố mặt tiếp xúc, nh− phân bố mặt n−ớc biển mặn môi tr−ờng vùng ven biển

3.2.2 Nguyên nhân ô nhiễm nớc ngầm

1 S bùng nổ dân số, tốc độ phát triển kinh tế thị hố cao

34

dân số nhanh, đặc biệt tập trung dân thành phố lớn với sức tiêu thụ n−ớc từ 100 ữ

200 l/ngày đêm đầu ng−ời làm l−ợng n−ớc yêu cầu cho sinh hoạt tăng lớn

Ví dụ nh− Việt Nam theo số l−ợng thống kê, thời gian từ năm 1930 đến năm 1992 dân số n−ớc ta tăng khoảng lần mức sử dụng n−ớc tăng khoảng 28 lần Trong nhu cầu n−ớc dùng cho nông nghiệp chiếm 60 ữ 62% cho công nghiệp chiếm 25

29% sinh hoạt 10 ữ 12% Tổng nớc tiêu thụ năm 1990 ớc tính 12km3 tơng đơng víi l−u l−ỵng 381 m3/s

Nếu tính riêng cấp n−ớc cho sinh hoạt, giả thiết tốc độ tăng dân số tự nhiên Việt Nam từ ữ 2,2% dân số n−ớc ta 100 triệu ng−ời vào năm 2015 dân số thị chiếm 35 ữ 40% dự báo yêu cầu cấp n−ớc cho riêng vùng đô thị ữ 2,5 km3/ năm t−ơng đ−ơng 5,5 ữ triệu m3/ngày đêm với tiêu chuẩn 150 l/ng−ời-ngày

Nớc cấp cho sinh hoạt công nghiệp chủ yếu đợc khai thác từ nguồn nớc ngầm, khai thác mức làm cạn kiệt nguồn nớc ngầm, mực nớc ngầm hạ thấp dễ dàng bị nhiễm mặn, nhiễm bẩn từ nguồn nớc khác nh nớc biển

Bên cạnh việc sử dụng khối l−ợng lớn n−ớc sạch, việc bùng nổ dân số tốc đô thị hố, phát triển kinh tế cao cịn phát sinh khối l−ợng chất thải, n−ớc thải lớn chứa đựng nhiều chất độc, chất bẩn làm ô nhiễm môi tr−ờng đất mơi tr−ờng n−ớc mặt đ−ờng trực tiếp dẫn đến ô nhiễm n−ớc ngầm

2 Việc khai thác n−ớc ngầmkhông đ−ợc quy hoạch quản lý cách hợp lý Việc khai thác n−ớc ngầm cách bừa bãi không theo quy hoạch cẩn thận sở có xét cách tồn diện ảnh h−ởng tác động qua lại việc khai thác n−ớc ngầm với môi tr−ờng xung quanh nh− khai thác n−ớc ngầm tập trung, khai thác mức làm suy giảm nguồn n−ớc ngầm suy thoái chất l−ợng n−ớc nh− khu tập trung dân c−, thành phố, thị trấn vùng khan n−ớc Mặt khác khai thác n−ớc ngầm cách tự phát nên việc khoan thăm dò, quản lý lỗ khoan khơng theo quy trình quy phạm nghiêm ngặt nh− lập lỗ khoan theo quy định xử lý giếng khai thác n−ớc ngầm hết tác dụng, tạo “cửa sổ thuỷ văn” đ−ờng thuận lợi cho nguồn chất độc chất bẩn từ mặt đất xâm nhập vào tầng trữ n−ớc làm ô nhiễm n−ớc ngầm

3 Các loại chất thải, n−ớc thải khơng đ−ợc xử lý thích đáng

Hiện kinh tế n−ớc giới thi phát triển với tốc độ chóng mặt chất thải độc hại, n−ớc thải ngày nhiều đặc biệt khu chế xuất, đô thị Nếu chất thải, n−ớc thải không đ−ợc xử lý, đặc biệt n−ớc phát triển nh− Việt Nam, làm ô nhiễm nguồn n−ớc mặt, ô nhiễm tầng đất nằm n−ớc ngầm nguyên nhân trực tiếp gây nhiễm n−ớc ngầm

4 Trình độ thâm canh nông nghiệp

35 khác công nghệ tiên tiến đ−ợc áp dụng nhiều để phát triển nơng nghiệp nh− cơng nghệ hố học, cơng nghệ vi sinh, tăng c−ờng trình độ thâm canh nhằm tăng sản l−ợng suất trồng Trong trình sản xuất, d− l−ợng chất độc hại từ việc sử dụng phân hoá học, thuốc trừ sâu, chất kích thích sinh tr−ởng cịn lại đất n−ớc t−ới ngấm xuống tầng sâu làm ô nhiễm n−ớc ngầm Thực tế cho thấy n−ớc ngầm, n−ớc ngầm tầng nông vùng trồng trọt có mức độ thâm canh cao, vùng trồng rau xanh hàm l−ợng chất bảo vệ thực vật nh− Lindan, DDT, hàm l−ợng tổng thuốc trừ sâu chứa n−ớc ngầm th−ờng v−ợt tiêu chuẩn cho phộp

5 Nạn khai thác rừng bừa bÃi, thảm phủ bị tàn phá nặng nề

õy ngun nhân gây nên nhiễm mang tính sinh thái học, thảm phủ bị tàn phá, mặt đất khơng đ−ợc bảo vệ gặp m−a lớn gây nên xói mòn, lở đất nguyên tố kim loại bị rửa trơi khỏi đất làm nhiễm n−ớc mặt sau theo dòng thấm xâm nhập vào n−ớc ngầm làm giảm chất l−ợng n−ớc ngầm Mặt khác thảm phủ bị tàn phá khả giữ đất giữ n−ớc l−u vực bị suy giảm, l−ợng n−ớc m−a ngấm vào lòng đất để bổ sung cho n−ớc ngầm giảm mạnh, trữ l−ợng n−ớc ngầm ngày cạn kiệt Bên cạnh nạn phá rừng, việc khai thác hầm mỏ vùng rùng núi, đào bới làm xáo trộn mặt đất chất hố học dễ dàng hồ vào n−ớc theo dịng thấm xâm nhập làm ô nhiễm n−ớc ngầm

3.2.3 Hiện trạng ô nhiễm n−ớc d−ới đất số khu dân c− kinh tế quan trọng Việt nam

Khoảng vòng 15 ữ 20 năm trở lại kinh tế ta phát triển với tốc độ cao, tốc độ thị hố ngày nhanh Cùng với phát triển xã hội bùng nổ dân số, tác động đến mơi tr−ờng có n−ớc ngầm ngày gia tăng Khi kinh tế tăng tr−ởng, nhu cầu sử dụng n−ớc ngầm ngành kinh tế tăng lên, đồng thời chất thải, n−ớc thải tăng lên dẫn đến nguy suy thoái l−ợng chất n−ớc ngầm Thực tế cho thấy l−ợng n−ớc ngầm đ−ợc khai thác lớn nói riêng đồng Bắc Bộ ngồi cơng trình khai thác n−ớc ngầm tập trung với quy mô lớn thành phố lớn nh−

Hà nội, Hải phòng, Nam Định, Hà Đơng, Sơn Tây cịn có hàng trăm lỗ khoan công nghiệp, lỗ khoan từ 100 đến 200m3/ ngày, ngồi cịn có 25.000 lỗ khoan đ−ờng kính nhỏ kiểu UNICEF ch−ơng trình n−ớc nông thôn tỉnh nhân dân thực Ngồi cơng trình khai thác n−ớc ngầm cịn cố hàng nghìn lỗ khoan xuyên vào tầng trữ n−ớc với mục đích khác nhau: thăm dị địa chất, khảo sát phục vụ xây dựng dân dụng , giao thông, thuỷ lợi Nhìn chung cơng trình đ−ợc kiểm tra quản lý cách nghiêm ngặt mặt phịng hộ vệ sinh bảo vệ mơi tr−ờng Mặt khác có mặt hoạt động hàng nghìn xí nghiệp, nhà máy, hàng trăm bệnh viện điểm dân c−

36

Cã thĨ lÊy khu vùc Hµ Néi lµm vÝ dô:

Hà Nội khu tập trung dân c− trung tâm kinh tế lớn: mật độ dân trung bình 3000 ng−ời/km2 có gần 300 nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp hàng trăm sở sản xuất tiều thủ cơng nghiệp Loại hình sản xuất đa dạng từ khí mạ điện, hố chất, sơn, phân bón, l−ợng, thuỷ tinh, vật liệu xây dựng đến ngành dệt nhuộm, thuộc da, chế biến thực phẩm nguồn tạo chất thải làm ô nhiễm môi tr−ờng Đặc biệt vùng ngoại cịn có vành đai nơng nghiệp chủ yếu trồng rau xanh, lúa n−ớc chăn nuôi gia súc Việc sử dụng phân bón hố chất bảo vệ thực vật diễn thiếu kiểm tra quản lý chặt chẽ tạo d− l−ợng hố chất mơi tr−ờng đất n−ớc Q trình thị hố cơng nghiệp hố diễn khu vực với tốc độ cao kéo theo hoạt động khoan, đào phục vụ xây dựng sở hạ tầng tạo đ−ờng xâm nhập vào n−ớc ngầm chất bẩn phát sinh từ chất thải, n−ớc thải công nghiệp, sinh hoạt phân bón Trong bối cảnh lại thêm tình hình xử lý chất thải, n−ớc thải có tới 96% số xí nghiệp cơng nghiệp khơng có trạm xử lý n−ớc thải Số bệnh viện Hà Nội có trạm xử lý có từ ữ

trong tổng số 20 sở chữa bệnh Đây khu vực có nhiều nguồn phát sinh chất bẩn gây « nhiÔm m«i tr−êng

Về điều kiện tự nhiên, khu vực Hà nội có địa hình phẳng, xen kẽ có khu trũng, trạng ao, hồ, sơng khơng thuận lợi cho cho việc tiêu n−ớc nhanh, mùa m−a th−ờng có vùng úng cục nhiều khu vực dân c− điểm công nghiệp hệ thống tiêu ch−a hồn chỉnh, có m−a lớn n−ớc bị dềnh lên với phân rác từ cống rãnh hồ, ao lan rộng bề mặt, làm tăng khả tiếp cận hoà tan chất bẩn có sẵn mặt đất gây ô nhiễm môi tr−ờng nói chung môi tr−ờng n−ớc nói riêng, tạo điều kiện thuận lợi cho xâm nhập chất bẩn vào n−ớc ngầm Hiện độ sâu khai thác n−ớc ngầm Hà Nội khoảng 60 ữ 80m bao hàm hai tầng trữ n−ớc Holocen Pleistocen Tầng Holocen có quan hệ thuỷ lực trực tiếp với nguồn n−ớc mặt, tầng pleistocen trữ l−ợng phong phú có áp lực yếu

Sự ô nhiễm n−ớc ngầm đ−ợc xem xét chủ yếu hai tầng chứa n−ớc đ−ợc đánh giá theo bốn nhóm tiêu bản:

- Hợp chất Nitơ - Nguyên tố kim loại - Hợp chất hữu - Vi sinh

Với tầng trữ n−íc Holocen (qh)

Ơ nhiễm hợp chất Nitơ: khu vực phổ biến NH4 với diện phân bố tập trung địa phận huyện Thanh Trì (Pháp Vân, Văn Điển, Yên Sở, Cầu B−ơu) khu Th−ợng Đình ven sơng Tơ Lịch, sơng Lừ Khu vực Mễ Trì, Gia Lâm, Sài Đồng mức độ nhiễm từ nhẹ đến trung bình

§èi víi NO2 thấy biểu Pháp Vân, Đức Giang, TriỊu Khóc víi tÝnh cơc bé (chØ cã 15 ÷ 18% số mẫu có hàm lợng vợt giới hạn cho phÐp)

37 Quận Hai Bà Tr−ng Chì (Pb) Crom (Cr) thấy xuất số mẫu rải rác vùng Fe Mn số nơi số mẫu v−ợt giới hạn cho phép chiếm tỷ lệ cao 48% ữ

73% tổng số mẫu phân tích Hàm l−ợng Alumin (Al) v−ợt giới hạn cho phép tới 46% tổng số mẫu Nói tóm lại n−ớc ngầm khu vực Hà Nội bị ô nhiễm thuỷ ngân (Hg) phổ biến theo diện mức độ t−ơng đối nặng

Các hợp chất hữu độc hại: Chỉ tiêu đáng ý Cyanur (CN) Phenol Diện phân bố ô nhiễm chất biểu nhiều cụm điểm Pháp Vân, n Sở, Vĩnh Tuy phía đơng Quận Hai Bà Tr−ng, khu công nghiệp Đức Giang - Gia Lâm, rải rác điểm Tam Hiệp, Th−ợng Đình, Nghĩa Đơ Đặc biệt nhóm cịn thấy xuất ô nhiễm thuốc trừ sâu tổng thuốc trừ sâu Qua điều tra 12 điểm có canh tác rau mầu lúa n−ớc thấy 11 điểm có hàm l−ợng v−ợt giới hạn cho phép Những nơi có hàm l−ợng cao điển hình Mai Dịch, Pháp Vân, Vĩnh Quỳnh, Yên Sở, Trần Phú, có tới 70% số mẫu có chứa DDT với hàm l−ợng lớn μg/l giới hạn cho phép là1 μg/l

Nếu xét giá trị tổng thuốc trừ sâu có 100% số mẫu có hàm l−ợng v−ợt giới hạn cho phép Đánh giá chung mức độ nhiễm hợp chất thuộc nhóm nặng, phổ biến thành diện

Ô nhiễm vi sinh: Tổng số mẫu lấy đại diện 50 điểm có tới 60% v−ợt tiêu chuẩn hàm l−ợng vi khuẩn cho phép (Coliform Fecalcoliforms) Diện phân bố thấy tập trung phía nam sơng Hồng Thị trn c Giang - Gia Lõm

Nguyên nhân ô nhiễm nớc ngầm Hà Nội là:

1 - Toàn n−ớc thải sinh hoạt sản xuất công nghiệp thành phố không đ−ợc xử lý thải trực tiếp hệ thống kênh m−ơng, đ−ờng ống thoát n−ớc hồ ao ngày khoảng 320.000 m3/ngày, có khoảng 90.000 m3 n−ớc thải cơng nghiệp 20 xí nghiệp, nhà máy nguồn gây ô nhiễm chủ yếu cho n−ớc ngầm

Kết nghiên cứu thành phần tính chất n−ớc thải cửa cống hệ thống thoát n−ớc cho thấy n−ớc thải bẩn chứa nhiều chất độc hầu nh− ch−a đ−ợc xử lý

2 - Hệ thống kênh m−ơng sông hồ thành phố nơi tiếp nhận toàn l−ợng n−ớc thải đổ ra, từ ngấm xuống qua tầng đất khơng dầy chảy trực tiếp xuống n−ớc ngầm qua “cửa sổ thuỷ văn”

Hệ thống kênh m−ơng, sông hồ Hà Nội hình thành hệ thống n−ớc thải công nghiệp sinh hoạt với 143km cống ngầm, 33km kênh m−ơng, 33 tuyến kênh m−ơng thoát n−ớc ngoại thành, chứa khoảng 420.000 m3 n−ớc thải Các sông tiêu có tổng chiều dài 40 km với sơng Kim Ng−u, Sét, Lừ, Tơ Lịch làm nhiệm vụ tiêu n−ớc thành phố ngày tiêu thoát 320.000 m3 n−ớc thải, có đến 100 ao, hồ lớn nhỏ khắp nội ngoại thành với 20 hồ lớn có diện tích gần 600 chứa n−ớc thải

38

Bảng 3.2 -Mức độ ô nhiễm n−ớc d−ới đất khu vc H Ni

Giá trị mg/l Tầng

chứa nớc Nhóm

Loại chỉ tiêu

Số lợng

mÉu Trung b×nh Min Max

Số mẫu có hàm lợng vợt giíi h¹n cho phÐp

Tû lệ % mẫu vợt giới hạn Hợp chÊt Nit¬ NH4 NO2 NO3 40 33 34 4,0 0,09 2,22 0,001 0,007 0,009 23,2 0,98 40 18 45 15,1 Nguyên tố kim loại Fe Al Mn Cu Pb Zn Hg As Cr 45 45 45 12 40 15 44 43 36 13,65 1,28 0,58 0,032 0,016 0,088 0,0029 0,0339 0,0203 0,1 0,056 0,046 0,001 0,001 0,001 0,0003 0,0002 0,0008 43,4 7,78 1,72 0,106 0,067 0,392 0,008 0,132 0,46 33 21 22 43 12 73,3 46,6 48,9 7,5 97,7 27,9 8,3 Hữu CN

-Phenol 24 23 0,0589 0,0081 0,026 0,006 0,091 0,014 17 23 71 100 Holocen

Vi sinh 36 28 77

Hợp chất Nitơ NH4 NO2 NO3 38 36 36 0,44 0,135 0,019 0,0001 0,004 0,009 2,08 0,078 2,63 5,5 Nguyên tố kim loại Fe Al Mn Cu Pb Zn Hg As Cr 75 78 83 44 62 54 84 77 55 8,674 0,921 0,527 0,058 0,0123 0,0622 0,0037 0,0144 0,0139 0,035 0,052 0,001 0,0082 0,0001 0,0043 0,0003 0,0003 0,0006 40,59 11,12 2,79 0,54 0,1 0,3046 0,0096 0,0937 0,600 52 41 28 70 11 69 52 34 23 20

Hữu CN- H2S

22 11 0,0286 0,0156 0,0002 0,0025 0,078 0,057 36,4 Pleistocen

Vi sinh 31 15 48

39 - Toàn l−ợng chất thải thành phố khoảng 2.000 m3/ngày đêm, 50% chất hữu không đ−ợc tập trung xử lý theo công nghệ hàng ngày công ty môi tr−ờng thu gom đ−ợc 850 m3/ngày đem xử lý cách chôn ủ không đảm bảo kỹ thuật vệ sinh thành bãi rác tập trung nơi có địa hình thấp trũng khắp nội, ngoại thành nh− Vạn Phúc, Thủ Lệ, Ngọc Khánh, Thành Công, Thái Hà, Mễ Trì, Tam Hiệp, Văn Điển, Bồ Đề Số rác cịn lại hàng ngày khơng đ−ợc thu gom, đ−ợc đổ bừa bãi vệ đ−ờng nơi đất trống, thùng đấu, hồ ao Toàn l−ợng rác bị phân huỷ thành hợp chất hữu cơ, vơ cơ, chất độc hại theo dịng ngấm xuống tầng trữ n−ớc

4 - Hệ thống dày đặc hố khoang địa chất cơng trình, móng, địa chất thuỷ văn khắp nội ngoại thành sau thi cơng xong khơng đ−ợc lấp bịt quy trình kỹ thuật quy định, hệ thống giếng khoan n−ớc ngầm cũ không đ−ợc lấp trám kỹ tạo thành cửa sổ thuỷ văn cho n−ớc mặt bị nhiễm bẩn chảy thông xuống n−ớc ngầm

5 - Hệ thống giếng khoan dày đặc kiểu UNICEF khoan rộng bừa bãi rộng khắp nội ngoại thành cách tuỳ tiện trái phép ngày nhiều với tốc độ ch−a thấy, khơng có kết cấu hợp lý không trám thành giếng quy cách làm cho n−ớc thải thấm theo thành giếng vào n−ớc ngầm gây nhiễm tồn hệ thống n−ớc ngầm thành phố

Bảng 3.3 -Mức độ ô nhiễm n−ớc ngầm ti khu vc Hi Phũng

Giá trị mg/l Nhóm Loại

chỉ tiêu

Số lợng

mẫu

Trung bình Min Max

Sè mÉu cã hàm lợng vợt giới hạn

cho phép

Tỷ lệ % mẫu vợt giới hạn

Hợp chất Nitơ NH4 NO2 NO3 17 31 25 0,1297 0,4933 1,036 0,002 0,012 0,003 2,0 2,0 4,8 15 0 48,4 Nguyên tố kim loại Fe Al Mn Cu Pb Zn Hg As Cr 35 32 42 30 21 20 36 36 19 4,575 0,883 0,6 0,0688 0,011 0,035 0,0049 0,013 0,0133 0,04 0,196 0,1 0,009 0,001 0,0112 0,001 0,0017 0,001 17,56 0,8 3,58 0,8 0,028 0,086 0,009 0,096 0,101 28 25 14 0 36 1 80 78,1 33,3 0 100 2,8 5,3 Hữu CN -Phenol

H2S

17 11 11 0,0173 0,0005 0,0031 0,002 0,001 0,001 0,065 0,0025 0,0051 23,5

40

Bảng 3.4 - Mức độ ô nhiễm n−ớc ngầm khu vực Nam Định

Giá trị mg/l Nhóm

Loại chỉ tiêu

Số lợng

mẫu Trung b×nh Min Max

Sè mẫu có hàm lợng vợt giới hạn

cho phÐp

Tû lÖ % mÉu vợt giới hạn Hợp chất Nitơ NH4 NO2 NO3 23 20 20 10,854 1,054 0,334 0,004 0,01 0,01 40 16,5 1,5 11 47,8 30 Nguyªn tè kim lo¹i Fe Al Mn Cu Pb Zn Hg As Cr 23 23 32 23 24 16 31 32 12 10,325 2,07 0,573 0,0572 0,0051 0,0726 0,0036 0,0038 0,3256 0,28 0,113 0,001 0,0036 0,0001 0,019 0,0002 0,0001 0,0019 28,9 2,95 3,75 0,23 0,016 0,031 0,0101 0,0161 1,762 19 16 13 0 27 82,6 69,6 40,6 0 87,1 58,3

Vi sinh 13 12 92

Bảng 3.5 -Mức độ ô nhiễm n−ớc ngm ti khu vc Vit Trỡ

Giá trị mg/l Nhóm

Loại chỉ tiêu

Sè l−ỵng

mÉu Trung b×nh Min Max

Sè mÉu cã hàm lợng vợt giới hạn

cho phép

Tỷ lệ % mẫu vợt giới hạn

Hợp chất Nitơ NH4 NO2 NO3 11 30 34 0,2944 0,0415 2,078 0,003 0,003 0,006 1,87 0,5 15 0 6,7 Nguyªn tè kim lo¹i Fe Al Mn Cu Pb Zn Hg As Cr Cd 28 33 27 16 18 33 36 24 25 18 0,547 0,3515 0,3601 0,044 0,0079 0,548 0,0043 0,0254 0,0082 0,0032 0,24 0,034 0,001 0,0023 0,0007 0,001 0,0011 0,001 0,0009 0,0001 3,34 1,45 1,5 0,114 0,0249 0,1596 0,0091 0,32 0,044 0,0123 11 0 36 7,1 12,1 40,7 0 100 11,9 16,7 Hữu CN

-Phenol 11 11 0,038 0,0668 0,024 0,065 0,054 0,08 11 18 100

41 - L−ợng khai thác n−ớc n−ớc ngầm thành phố 20 năm trở lại tăng lên với khối l−ợng lớn, khiến mực n−ớc ngầm thành phố bị hạ thấp, n−ớc ngầm Hà nội bị cạn kiệt suy giảm chất l−ợng

7 - Việc bố trí khơng hợp lý cụm nhà máy n−ớc phía Nam thành phố đ−ờng n−ớc thải thành phố vùng có địa hình thấp trũng chứa l−ợng n−ớc thải lớn nh−ng ch−a đ−ợc xử lý tr−ớc tiêu sông Nhuệ, sông Hồng làm tăng khả ô nhiễm n−ớc ngầm

ở vùng khác, kết điều tra tình trạng nhiễm n−ớc ngầm cho kết t−ơng tự Nh− vậy, tình trạng nhiễm n−ớc ngầm n−ớc ta đặc biệt vùng tập trung dân c−, trung tâm kinh tế, đô thị t−ơng đối trầm trọng, d−ới kết điều tra chất l−ợng n−ớc ngầm số thnh ph ln phớa Bc

3.3 Yêu cầu chất lợng nớc dùng cho sinh hoạt sản xuất nông nghiệp

3.3.1 Yêu cầu chất lợng nớc sinh ho¹t

Có nhiều tiêu đánh giá chất l−ợng n−ớc, ta dừng lại số tiêu quan trọng:

- Yêu cầu chất l−ợng n−ớc ngầm thông qua nồng độ hợp chất độc hại n−ớc theo yêu cầu dùng n−ớc ngành khác kinh tế quốc dân Yêu cầu dùng n−ớc sinh hoạt nghiêm ngặt nhất, tối thiểu không đ−ợc gây nguy hại cho sức khoẻ ng−ời điều kiện vệ sinh môi tr−ờng

Theo chuyên gia Liên hợp quốc, thập kỷ gần vấn đề n−ớc để sinh hoạt ăn uống điều kiện tối thiểu vệ sinh môi tr−ờng cộm lên n−ớc á, Phi, Mỹ La Tinh, có đến hàng trăm triệu ng−ời mắc bệnh đau dày, đ−ờng ruột, hàng năm số ng−ời chết lên đến 25 triệu ng−ời quy mô tồn cầu bệnh từ ngun nhân khơng đ−ợc dùng nức Vì vậy, phiên họp Đại hội Hội đồng Liên hợp quốc khoá 35 lấy thập kỷ 80 kỷ 20 thập kỷ cho n−ớc sinh hoạt vệ sinh môi tr−ờng

- N−ớc dùng để uống không đ−ợc dùng loại n−ớc cứng hàm l−ợng muối n−ớc cao: theo độ cứng nc ngm c phõn loi nh sau:

Trạng thái §é cøng (0) RÊt mỊm

Mềm Trung bình T−ơng đối cứng Cứng

Qu¸ cøng

42

Bảng 3.6 -Giá trị giới hạn cho phép thông số nồng độ chất ô nhiễm n−ớc mặt TCVN 5942 - 1995

TT Thông số Đơn vị Giới h¹n A Giíi h¹n B

1 pH ÷ 8,5 5,5 ÷

2 BOD5 (20oC) mg/l < < 25

3 COD mg/l < 10 < 35

4 Oxy hoµ tan mg/l ≥

5 Chất rắn lơ lửng mg/l 20 80

6 Asen mg/l 0,05 0,1

7 Bari mg/l

8 Cadimi mg/l 0,01 0,02

9 Ch× mg/l 0,05 0,1

10 Crom(VI) mg/l 0,05 0,05

11 Crom (III) mg/l 0,1

12 §ång mg/l 0,1

13 KÏm mg/l

14 Mangan mg/l 0,1 0,8

15 Niken mg/l 0,1

16 S¾t mg/l

17 Thủ ng©n mg/l 0,001 0,002

18 ThiÕc mg/l

19 Amoniac (tÝnh theo N) mg/l 0,05

20 Florua mg/l 1,5

21 Nitrat (tÝnh theo N) mg/l 10 15

22 Nitrit (tÝnh theo N) mg/l 0,01 0,05

23 Xianua mg/l 0,01 0,05

24 Phenola (tæng sè ) mg/l 0,001 0,02

25 Dầu, mỡ mg/l Không 0,3

26 Chất tẩy röa mg/l 0,5 0,5

27 Coliform MPN/100ml 5000 10 000

28 Tổng hoá chất bảo vệ thực vật (trõ DDT) mg/l 0,15 0,15

29 DDT mg/l 0,01 0,01

30 Tổng hoạt độ phóng xạ α mg/l 0,1 0,1

31 Tổng hoạt độ phóng xạ β mg/l 1,0 1,0

Chó thÝch:

Cột 4: áp dụng n−ớc mặt dùng làm nguồn cấp n−ớc sinh hoạt (nh−ng phải qua trình sử lý theo quy định)

Cột 5: áp dụng n−ớc mặt dùng cho mục đích khác

43

Bảng 3.7-Giá trị giới hạn cho phép thông số nồng độ chất ô nhiễm n−ớc ngầm TCVN 5944 - 1995

TT Th«ng sè Đơn vị Giới hạn

(1) (2) (3) (4)

1 pH 6,5 đến 8,5

2 Màu Pt - Co ữ 50

3 §é cøng (tÝnh theo CaCO3) mg/l 300 ÷ 500 Chất rắn tổng số mg/l 750 ữ 1500

5 Asen mg/l 0,05

6 Cadimi mg/l 0,01

7 Clorua mg/l 200 ữ 600

8 Chì mg/l 0,05

9 Crom (VI) mg/l 0,05

10 Xianua mg/l 0,01

11 §ång mg/l 1,0

12 Florua mg/l 1,0

13 KÏm mg/l 5,0

14 Mangan mg/l 0,1 ÷ 0,5

15 Nitrat mg/l 45

16 Phenola mg/l 0,001

17 Sắt mg/l ữ

18 Sunfat mg/l 200 ÷ 400

19 Thủ ng©n mg/l 0,001

20 Selen mg/l 0,01

21 Fecal Coli MPN/100ml Kh«ng

22 Coliform MPN/100ml

Để tránh hậu hại n−ớc sinh hoạt bị ô nhiễm gây nên, Bộ y tế Bộ Khoa học công nghệ Môi tr−ờng đ−a Tiêu chuẩn n−ớc Sinh hoạt sở nghiên cứu yêu cầu chế độ sinh hoạt ng−ời Việt Nam nh− bảng 3.8 bảng 3.9

Bảng 3.8 - Tiêu chuẩn vệ sinh n−ớc ăn uống (Ban hành kèm theo Quyết định số 1329/2002/BYT-QĐ, Ngày 18/4/2002)

TT Chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn

tối đa Phơng pháp thử

Mức độ giám sát

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

I ChØ tiªu cảm quan thành phần vô

1 Màu sắc TCU 15 TCVN 6185 - 1996

(ISO 7887 - 1985) A

2 Mùi vị Không có

mùi, vị lạ Cảm quan A

3 Độ đục NTU (ISO 7027 - 1990)

44

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

4 pH 6,5 ÷ 8,5 AOAC SMEWW A

5 Độ cứng mg/l 300 TCVN 6224 - 1996 A

6 Tổng chất rắn hoà tan (TDS) mg/l 1000 TCVN6053 - 1995

(ISO 99696 - 1992) B

7 Hàm lợng nhôm mg/l 0,2 ISO 12020 - 1997 B

8 Hàm lợng Am«ni, tÝnh theo NH4

+ mg/l 1,5 TCVN 5988 - 1995

(ISO 5664 - 1984) B

9 Hàm lợng Antimon mg/l 0,005 AOAC SMEWW C

10 Hàm lợng Asen mg/l 0,01 TCVN 6182-1996

(ISO 6595 - 1982) B

11 Hàm lợng Bari mg/l 0,7 AOAC SMEWW C

12 Hàm lợng Bo tính chung cho

Borat vµ Axit Boric mg/l 0,3 ISO 9390 - 1990 C

13 Hàm lợng Cadimi mg/l 0,003 TCVN 6197 - 1996

(ISO 5961 - 1994) C

14 Hàm lợng Clorua mg/l 250 TCVN 6194 - 1996

(ISO 9297 - 1989) A

15 Hàm lợng Crom mg/l 0,05 TCVN 6222 - 1996

(ISO 9174 - 1990) C

16 Hàm lợng Đồng (Cu) mg/l (ISO 8288 - 1986)

TCVN 6193 - 1996 C

17 Hàm lợng Xianua mg/l 0,07 TCVN 6181 - 1996

(ISO 6703/1 - 1984) C

18 Hàm lợng Florua mg/l 0,7-1,5 TCVN 6195 - 1996

(ISO 10359/1 - 1992) B

19 Hàm lợng Hydro Sunfua mg/l 0,05 ISO 10530 - 1992 B

20 Hàm lợng Sắt mg/l 0,5 TCVN 6177 - 1996

(ISO 6332 - 1988) A

21 Hàm lợng Chì mg/l 0,01 (ISO 8286 - 1986)

TCVN 6193 - 1996 B

22 Hµm l−ỵng Mangan mg/l 0,5 TCVN 6002 - 1995

(ISO 6333 - 1986) A

23 Hàm lợng Thuỷ ng©n mg/l 0,001

TCVN 5991 - 1995 (ISO 5666/1 – 1983

ISO 5666/3 - 1983)

B

24 Hàm lợng Molyden mg/l 0,07 AOAC SMEWW C

25 Hàm lợng Niken mg/l 0,02 TCVN 6180 - 1996

(ISO 8288 - 1986) C

26 Hàm lợng Niitrat mg/l 50 TCVN 6180 - 1996

(ISO 7890 - 1988) A

27 Hàm lợng Niitrit mg/l TCVN 6178 - 1996

(ISO 6777 - 1984) A

28 Hàm lợng Selen mg/l 0,01 TCVN 6183 - 1996

45

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

29 Hàm lợng Natri mg/l 200 TCVN 6196 - 1996

(ISO 9964 - - 1993) B

30 Hàm lợng Sunphat mg/l 250 TCVN 6200 - 1996

(ISO 9280 - 1990) A

31 Hàm lợng Kẽm mg/l TCVN 6193 - 1996

(ISO 8288 - 1989) C

32 Độ oxy hoá mg/l Chuẩn độ KMnO4 A

II Hàm lợng chất hữu cơ

a Nhãm Alkan clo ho¸

33 Cacbontetraclorua μg/l AOAC hc SMEWW C

34 Diclorometan μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

35 1,2 Dicloroetan μg/l 30 AOAC hc SMEWW C

36 1,1,1 - Tricloroetan μg/l 2000 AOAC hc SMEWW C

37 Vinyl clorua μg/l AOAC hc SMEWW C

38 1,2 Dicloroeten μg/l 50 AOAC hc SMEWW C

39 Tricloroeten μg/l 70 AOAC hc SMEWW C

40 Tetracloroeten μg/l 40 AOAC hc SMEWW C

b Hydrocacbon Th¬m

41 Benzen μg/l 10 AOAC hc SMEWW B

42 Toluen μg/l 700 AOAC hc SMEWW B

43 Xylen μg/l 500 AOAC hc SMEWW B

44 Etylbenzen μg/l 300 AOAC hc SMEWW C

45 Styren μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

46 Benzo(a)pyren μg/l 0,7 AOAC hc SMEWW B

c NHãm Benzen clo ho¸

47 Monoclorobenzen μg/l 300 AOAC hc SMEWW B

48 1,2 - diclorobenzen μg/l 1000 AOAC hc SMEWW C

49 1,4 - diclorobenzen μg/l 300 AOAC hc SMEWW C

50 Triclorobenzen μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

d Nhãm chất hữu phức tạp

51 Di (2-etylhexyl) adipate μg/l 80 AOAC hc SMEWW C

52 Di (2-etylhexyl) phtalat μg/l AOAC hc SMEWW C

53 acrylamide μg/l 0,5 AOAC hc SMEWW C

54 Epiclohydrin μg/l 0,4 AOAC hc SMEWW C

55 Hexacloro butadien μg/l 0,6 AOAC hc SMEWW C

56 Axit adetic (EDTA) μg/l 200 AOAC hc SMEWW C

57 Axit nitrilotriaxetic μg/l 200 AOAC hc SMEWW C

58 Tributyl oxit μg/l AOAC hc SMEWW C

III Hoá chất bảo vệ thực vật

46

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

60 Aldicard μg/l 10 AOAC hc SMEWW C

61 Aldrin/Dieldrin μg/l 0,03 AOAC hc SMEWW B

62 Atrazine μg/l AOAC hc SMEWW C

63 Bentazone μg/l 30 AOAC hc SMEWW C

64 Carbofuran μg/l AOAC hc SMEWW B

65 Clodane μg/l 0,2 AOAC hc SMEWW C

66 Clorotoluron μg/l 30 AOAC hc SMEWW C

67 DDT μg/l AOAC hc SMEWW B

68 1,2 - Dibromo- Cloropropan μg/l AOAC hc SMEWW C

69 2,4 - D μg/l 30 AOAC hc SMEWW C

70 1,3 - Dicloropropen μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

71 1,2 - Dicloropropan μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

72 Heptaclo Heptaclo epoxit g/l 0,03 AOAC SMEWW B

73 Hexaclorobezen μg/l AOAC hc SMEWW B

74 Isoproturon μg/l AOAC hc SMEWW C

75 Lindane μg/l AOAC hc SMEWW B

76 MCPA μg/l AOAC hc SMEWW C

77 Methoxychlor μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

78 Methachlor μg/l 10 AOAC hc SMEWW C

79 Molinate μg/l AOAC hc SMEWW C

80 Pendimetalin μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

81 Pentaclorophenol μg/l AOAC hc SMEWW C

82 Permethrin μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

83 Propanil μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

84 Pyridate μg/l 100 AOAC hc SMEWW C

85 Simazine μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

86 Trifuralin μg/l 20 AOAC hc SMEWW C

87 2,4 DB, μg/l 90 AOAC hc SMEWW C

88 Dichloprop μg/l 100 AOAC hc SMEWW C

89 Fenoprop μg/l AOAC hc SMEWW C

90 Mecoprop μg/l 10 AOAC hc SMEWW C

91 2,4,5 - T μg/l AOAC SMEWW B

IV Hoá chất khử trùng sản phẩm phụ

92 Monocloramin g/l AOAC SMEWW B

93 Clo d g/l 0,3 ữ 0,5 AOAC hc SMEWW A

94 Bromat μg/l 25 C

95 Clorit μg/l 200 AOAC hc SMEWW C

96 2.4.6 triclorophenol μg/l 200 AOAC hc SMEWW B

47

(1) (2) (3) (4) (5) (6)

98 Bromofoc μg/l 100 AOAC hc SMEWW C

99 Dibromclorometan μg/l 100 AOAC hc SMEWW C

100 Bromodiclorometan μg/l 60 AOAC hc SMEWW C

101 Clorofoc μg/l 200 AOAC hc SMEWW C

102 Axit tricloroaxetic μg/l 50 AOAC hc SMEWW B

103 Axit dicloroaxetic μg/l 100 AOAC hc SMEWW C

104 Cloral hydrat (Tricloroaxetaldehyt) μg/l 10 AOAC hc SMEWW C

105 Dicloroaxetonitril μg/l 90 AOAC hc SMEWW C

106 Dibromoaxetonitril μg/l 100 AOAC hc SMEWW C

107 Tricloroaxetonitril μg/l AOAC hc SMEWW C

108 Xyano clorit (tÝnh theo CN) μg/l 70 AOAC hc SMEWW C

V Møc nhiƠm x¹

109 Tổng hoạt độ α Bq/l 0,1 TCVN 6053 - 1995

(ISO 9696 - 1992) B

110 Tổng hoạt độ β Bq/l TCVN 6053 - 1995

(ISO 9697 - 1992) B

VI Vi sinh vËt

111 Coliform tỉng sè Khn

l¹c/100ml

TCVN 6187 – - 1996

(ISO 9308 – - 1990) A

112 E.coli Coliform chịu nhiệt KhuÈn

l¹c/100ml

TCVN 6187 -1 - 1996

(ISO 9308 – - 1990) A

Ghi chó:

1 A: Bao gồm tiêu đ−ợc kiểm tra th−ờng xuyên, tần suất kiểm tra tuần (đối với nhà máy n−ớc) tháng (đối với quan Y tế cấp tỉnh, huyện) Những tiêu chịu biến động thời tiết

2 B: Bao gồm tiêu cần có trang bị đắt tiền biến động theo thời tiết Các tiêu cần đ−ợc kiểm tra tr−ớc đ−a nguồn n−ớc vào sử dụng th−ờng kỳ năm lần (hoặc có yêu cầu đặc biệt) đồng thời với đợt kiểm tra tiêu theo chế độ A

3 C: Đây tiêu cần trang thiết bị đại đắt tiền, xét nghiệm đ−ợc Viện Trung −ơng, Viện Khu vực số Trung tâm Y tế địa ph−ơng tỉnh, thành phố Các tiêu nên kiểm tra hai năm lần có yêu cầu đặc biệt quan y tế

4 AOAC : ViÕt t¾t cđa Association of Official Analytical Chemists (Hiệp hội nhà phân tÝch ho¸ chÝnh thèng)

SMEWW: Viết tắt Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water (Các ph−ơng pháp chuẩn xét nghiệm n−ớc n−ớc thải) Cơ quan Y tế Cộng đồng Hoa Kỳ xuất

48

(b) Khi có mặt hai chất Nitrit Nitrat n−ớc ăn uống tổng tỷ lệ nồng độ chất so với giới hạn tối đa chúng không lớn 1, xem công thức sau:

Cnitrat/GHTD nitrat + Cnitrit/GHTD nitrit ≤ C: Nồng độ đo đ−ợc

GHTD: Giới hạn tối đa theo quy định tiêu chuẩn

3.3.2 Yêu cầu chất l−ợng n−ớc ngầm dùng cho sản xuất Nông nghiệp 1 Yêu cầu nhiệt độ n−ớc

- N−ớc đ−ợc t−ới từ nguồn n−ớc ngầm phải có nhiệt độ thích hợp Nhiệt độ n−ớc t−ới thích hợp với trồng t 25 300C

2 Yêu cầu hàm lợng muối nớc ngầm

Hm lng muối cho phép n−ớc ngầm để t−ới phải vào loại trồng, đặc tính lý hố đất trồng, kỹ thuật nông nghiệp, kỹ thuật t−ới, điều kiện khí hậu, điều kiện khác để định cho phù hợp Kết nghiên cứu sử dụng n−ớc t−ới cho lúa, lúa mì số loại trồng khác độ khoáng hoá cho phép nhỏ 5g/l Tài liệu nhiều tác giả cho đất cát, phá cát cho phép dùng n−ớc ngầm t−ới có độ khống hố 5g/l lớn chút không ảnh h−ởng đến suất trồng, đất thịt, thịt pha sét cho phép t−ới n−ớc ngầm có nồng độ khống hố ữ 2,5g/l

Trong Nông nghệp n−ớc chủ yếu dùng để t−ới, chất l−ợng n−ớc t−ới cần đảm bảo yêu cầu sau:

- Tổng số chất hòa tan n−ớc (TDS) - Tỷ số t−ơng đối Na+ với ion d−ơng khác - Nồng độ nguyên tố đặc biệt

- C¸c ion d− thõa

a) Tổng chất hòa tan nớc

Nu nồng độ muối tăng lên, gây khó khăn cho trồng hut thức ăn từ đất n−ớc Các thực nghiệm d−ới điều kiện áp suất thấm lọc từ 1,5 ữ 2,0 atm

cây khơng cịn khả phát triển Quan hệ áp suất lọc nồng độ muối nh− sau: P = iRTC

Trong đó:

i: HƯ sè Vonthoff

P: ¸p st thÊm läc (atm) R: H»ng sè

T: Nhiệt độ (tính theo nhiệt độ tuyệt đối) C: Nồng độ muối (mol/l)

49 766

, , 58

4 , 22

P= × = (atm)

Na2SO4 (1%), i = 3, 0,47 142

4 , 22

P= × = (atm)

CaCl2 (1%), i = 3, 0,605 111

4 , 22

P= × = (atm)

CaSO4 (1%), i = 2, 0,329 134

4 , 22

P= ì = (atm) Mức độc hại muối tăng lên với tăng nhiệt độ Một số liên hệ quan trọng:

1) TDS (ppm) = 0,64×EC (μmhos/cm)

2) áp suất thấm lọc P (atm) = 0,00036ìEC (μmhos/cm) 3) (mhos/cm) =100 (milimhos/cm) =106 (μmhos/cm) 4) Nồng độ ion d−ợc biểu diễn nh− sau:

Nồng độ muối (mg/l) Milli đ−ơng l−ợng (me/l) =

Đ−ơng l−ợng Nồng độ muối (ppm) ng lng phn triu (epm) =

Đơng lợng Vì mg/l ppm nên me/l = epm

Trọng lợng nguyên tử Đơng lợng =

Hoỏ tr nguyờn tố 5) Logarit số âm nồng độ hyđro đ−ợc gọi độ pH PH = -logH+

Dung dịch với pH < axit, pH > kiềm pH = dung dịch trung tính N−ớc tự nhiên có nồng độ pH từ ữ

6) Phần lớn n−ớc cứng tồn ion Ca++ Mg++ Tổng độ cứng (TH) đ−ợc biểu diễn ppm CaCO3:

ppm Mg

CaCO Mg

Ca CaCO Ca

TH= ì + ì = trọng lợng tơng ®−¬ng TH = 2,497Ca + 4,115Mg

Tất thành phần đ−ợc biểu diễn đơn vị (ppm)

Tổng độ cứng (ppm) tổng epm ion Ca++ Mg++ì50 (tổng có ý nghĩa Ca++ Mg, tồn tại, đ−ợc kể đến), TH = (Ca+++Mg)ì50

50

NCH (ppm) = (Ca + Mg) - (CO3 + HCO3)×50 Khi NCH < tính toán NCH =

8) TDS(ppm) = tổng ion (ppm) + nồng độ ion (HCO3)ì0.49 9) EC (μmhos/cm) = (∑iond−ơng ∑ionâm)ì100

EC (mhos/cm) = 100ìiondơng =100ì điệntử

10) Phn trm giá trị hoạt động (PAV) nguyên tố nồng độ nguyên tố (epm)đ−ợc biểu diễn phần trăm tổng ion d−ơng ion âm tính (epm)

11) ChØ sè muèi

12) Giá trị số ion chủ yếu: Nguyên tố Trọng lợng

nguyên tử Hoá trị

Trọnglợng tơng đơng Ion dơng

Ca Mg Na K Ion ©m CO3 HCO3 SO4 Cl NO3 F

40,08 24,32 23,00 39,00 60,01 61,02 96,06 35,46 62,01 19,00

+ 2 1 -

1 1

20,04 12,16 23,00 39,00 30,00 61,02 48,03 35,46 62,01 19,00

13) Khi TH ≤ độ kiềm độ cứng n−ớc xem cứng CO3 tạo TH ≥ độ kiềm độ cứng bon (Carbonate hardness) = độ kiềm

NCH = TH - §é kiỊm

Chỉ số độ cứng quy định Cục Địa chất Hoa Kỳ nh− sau:

Lo¹i §é cøng (mg/l) Ghi chó N−íc mỊm 0ữ55

Nớc cứng 56ữ100 Không cần phải làm mềm Nớc cứng trung bình 101ữ200

Nớc nửa cứng 201ữ500 Đòi hỏi phải làm mềm

b) T s tng i gia Na+

với ion dơng kh¸c

51 đất có pH≥8,5 với mức độ bão hoà Na+ ≥15% Đất kiềm có kết cấu yếu, dễ hố bùn khơng thống Mức độ bão hoà Na cao nguyên nhân t−ợng thiếu Ca N−ớc t−ới với tỷ lệ hấp thụ Na thấp (SAR) phù hợp với nông nghiệp

) l / me ( Mg Ca Na SAR + + + + + + = 100 K Na Mg Ca K Na % Na + + + + =

Nồng độ nguyên tố đ−ợc tính (me/l) USDA xây dựng bểu đồ đọc trực tiếp ESP

c) Nồng độ nguyên tố đặc biệt

Các nguyên tố đặc biệt nh−: Se(selenium), Molipden (Molybdenum) Flouride thực vật chịu đựng đ−ợc, nh−ng độc hại động vật Các nguyên tố nh−

Baron (Br), Lithium (Li) ng−ợc lại thực vật Trong n−ớc ngầm l−ợng Br giầu n−ớc mặt với hàm l−ợng > 0,5 ppm

Baron có hại với cam, qt, có dầu ăn quý Nh−ng ngũ cốc, bơng chịu đựng đ−ợc cách bình th−ờngvới Baron, cỏ đinh lăng, củ cải đ−ờng, măng tây chà phát triển bình th−ờng với Br = ữ (ppm) Baron có nhiều loại xà phịng trở thành nhân tố độc hại sử dụng n−ớc thải để t−ới

d) L−ỵng Cacbon thõa (RC)

Khi tổng l−ợng bon nát lớn tổng l−ợng can xi ma giê có t−ợng kết tủa giai đoạn sau đất

( −− + −) (− ++ + ++)

= CO HCO Ca Mg

RC 3 3 (me/l)

Phân loại nớc t−íi

Phịng thí nghiệm mặn Mỹ xây dựng biểu đồ để phân loại n−ớc t−ới Theo cách phân loại có 16 loại n−ớc khác với việc sử dụng kết hợp SAR nh− số

Để biểu thị nồng độ Na bất lợi EC nh− số mức độ muối Biểu đồ loại mức hình 3.3 phân loại chất l−ợng n−ớc t−ới cho bảng d−ới đây:

Ph©n loại chất lợng nớc tới

Loại nớc

Mức độ muối EC (μmhos/cm)

t = 250C

Nồng độ (me/l) Độ kiềm SAR RC (me/l) Tinh khiết Tốt Trung bình Xấu Rất xấu < 250 250 ữ 750 250 ữ 2250 2250 ữ 4000

> 4000

< 0,25 0,25 ÷ 7,05 7,05 ÷ 22,50 22,50 ÷ 40,0

> 40

10 ÷ 18 18 ÷ 25 18 ÷ 26 > 26

< 1,25 1,25 ÷ 2,50

52

Hình 3.3 - Biểu đồ phân loại n−ớc t−ới

Biểu đồ phân loại n−ớc t−ới hình 3.4 Doneen xây dựng dựa số dẫn n−ớc (PI): 100 Na Mg Ca HCO Na PI + + + =

Tất ion đợc tính (me/l)

Một cách tổng quát, nớc thuộc loại tèt nÕu:

- Khi biểu diễn, thuộc vùng n−ớc tốt bình th−ờng - N−ớc thuộc loại biểu đồ Doneen

- TDS >1000 ppm, giới hạn đến 1700ppm, 100 25% Ca

Na Ca

≤

+

- Chỉ số n−ớc đạt giá trị âm

Ngồi tiêu trình bầy n−ớc rơi vào vùng khác có chất l−ợng không đảm bảo để t−ới cho trồng

C1 C2 C3 C4 ThÊp Trung b×nh Cao RÊt cao 100 250 750 2250

30 20 10 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10

100 1000 5000

Nå ng ® é K a li ng uy hi Óm ThÊp Trung b ×nh Cao RÊt cao S1 S 2 S3 S 4

Tû lƯ h

Êp thơ

Na

Độ dẫn điện (ms/cm) nhiệt độ 250

C

53

Hình 3.4 - Phân loại n−ớc t−ới n−ớc có khả dẫn n−ớc trung bình Doneen

3 Yêu cầu yếu tố vi lợng nớc ngầm

Một số tác giả cho l−ợng n−ớc ngầm có chứa số ngun tố vi l−ợng thích nghi với trồng cho suất cao hơn, chất l−ợng sản phẩm tốt ta t−ới n−ớc ngầm với mức t−ới vừa phải t−ơng đối nhỏ

Ngồi t−ới n−ớc ngầm cịn có tác dụng rửa mặn, rửa chua thành phần khống hố n−ớc ngầm có tác dụng trung hồ kìm hãm q trình mặn hố chua hố mức độ định, thực tế sử dụng n−ớc ngầm có tác dụng rửa mặn tốt với loại muối, đặc biệt loại muối chứa nhiều ion Na+

Tiêu chuẩn chất l−ợng n−ớc ngầm dùng để t−ới (bảng 3.9) - N−ớc không mặn C < g/l

- N−íc mỈn Ýt C = ữ g/l tới đợc nên xử lý

- N−ớc mặn trung bình C = ữ 10 g/l phải xử lý tr−ớc dùng - N−ớc mặn C =10 ữ 30 g/l không nên dùng để t−ới - N−ớc mặn nặng C > 10 g/l

§é pH cđa n−íc t−íi cho phÐp: pH = 6,5 ÷ 8,5

Yêu cầu chất l−ợng n−ớc ngầm cịn phụ thuộc vào tính chất đất trồng Khi có tầng khơng thấm n−ớc nằm d−ới tầng đất trồng (thịt pha sét sét) yêu cầu n−ớc t−ới có hàm l−ợng khống nhỏ Đất cát thơ ng−ợc lại t−ới với nồng độ muối cao đến ữ

g/l Khi n−ớc ngầm hàm l−ợng muối NaHCO3 cao cần phải dùng thạch cao để khử độc dùng để t−ới cho loại trồng N−ớc thiếu Ca thừa Na không nên dùng để t−ới ruộng Trong tr−ờng hợp phải sử dụng n−ớc ngầm có độ khống cao, cần phải

120 100 80 60 40 20

20

15

10

5

0

Nång

độ t

æng

céng (me/l)

25% cña max

K

75% cđa max

K

Lo¹i I

Lo¹i II Lo¹i III

ChØ sè thÊm 100 C

HCO

Na 3

54

hạn chế tối đa mức tới nên sử dụng hệ thống luân canh trồng loại trồng có khả chịu mặn cao

- khống hố n−ớc ngầm khơng phải tiêu đánh giá chất l−ợng n−ớc mà phải vào độ dẫn điện hàm l−ợng yếu tố độc hại nh− Na, Bore

• Na khơng độc hại với trồng mà làm xấu tính chất vật lý đất làm cho đất bí chặt giảm độ phì đất

• Bore 100 lần độc hại Clo mà Clo độc hại Sunphát

Những năm gần phân tích n−ớc ý nhiều đến Bo, đặc biệt Bang Califoocnia: Cam, Chanh, Đào, Nho, Lê, Táo nhạy bén với Bo sau đến Cà chua, Ngô, Lúa mì, Bơng, Khoai tây, H−ớng d−ơng, D−a bở, ớt nhạy bén với Bo mức trung bình, cịn lại Bắp cải, Hành, Cà rốt, rau Xà lách, Cọ, Dừa nhạy bén với Bo thấp

B¶ng 3.9 - Hàm lợng giới hạn cho phép với Bo chứa nớc ngầm chia thành nhóm Mü

Nồng độ ( 10-6) Chất l−ợng

n−ớc Cây độ nhạy cao Cây độ nhạy trung bình Cây độ nhạy thấp

Tèt < 0,30 < 0,67 < 1,00

T−ơng đối tốt 0,33 ữ 0,67 0,67 ữ 1.33 1,00 ữ 2,00 Trung bình 0,67 ữ 1,00 1,33 ữ 2,00 2,00 ữ 3,00 Xấu 1,00 ữ 1,25 2,00 ữ 2,50 3,00 ữ 3,75 Cấm dùng > 1,25 > 2,50 > 3,75

Do hoạt động phát triển ng−ời mà nhìn chung n−ớc ngầm ngày bị suy thoái chất l−ợng cạn kiệt khối l−ợng Đây vấn đề cần quan tâm nhằm phát triển cách bền vững tài nguyên n−ớc nói chung n−ớc ngầm nói riêng

3.4 Các biện pháp xử lý để nâng cao chất l−ợng n−ớc ngầm

- Tr−ờng hợp n−ớc ngầm có nhiệt độ thấp, thành phần hố học khơng phù hợp với tiêu chuẩn đề ra, cần phải đ−ợc xử lý tr−ớc đem sử dụng cho phù hợp với yêu cầu ca cỏc h dựng nc

3.4.1 Phơng pháp dïng bĨ läc

Khi độ khống hố n−ớc ngầm cao giới hạn cho phép ng−ời ta dùng bể lọc Ph−ơng pháp áp dụng phổ biến thực tế cho hiệu xử lý t−ơng đối tốt Trên thực tế nhà máy n−ớc, hộ dùng n−ớc dùng ph−ơng pháp để lọc n−ớc tr−ớc đ−a vào quy trình xử lý

- Do n−ớc ngầm th−ờng chứa nhiều ôxit sắt II tr−ớc cho vào bể lọc ng−ời ta cho n−ớc ngầm tiếp xúc với khơng khí để phản ứng ơxy hố xảy biến ơxit sắt hai thành ôxit sắt ba kết tủa, sau đ−ợc lọc qua bể lọc:

h ≥ 2m

55

Hình 3.1 - Sơ đồ bể lọc n−ớc

3.4.2 Ph−¬ng ph¸p pha lo·ng

Chủ yếu sử dụng dùng n−ớc ngầm để t−ới Nếu nhiệt độ n−ớc ngầm thấp có nồng độ khống hố cao, có nhiều độc tố cần phải pha loãng n−ớc n−ớc mặt có nhiệt độ cao để thực cân nhiệt tạo n−ớc đạt tiêu chuẩn

3.4.3 Phơng pháp hoá học

Sau dựng ph−ơng pháp lọc pha loãng mà ch−a loại trừ đ−ợc độc tố áp dụng ph−ơng pháp hoá học để tạo phản ứng hoá học biến chất độc thành chất không độc tạo hợp chất có chứa Ion kim loại kết tủa để dễ dàng tách khỏi n−ớc ngầm Ngồi cịn đ−a chất hố học để khử trùng gây hại cho ng−ời gia súc Ph−ơng pháp th−ờng dùng để xử lý n−ớc sinh hoạt v cụng nghip

3.4.4 Phơng pháp hoá sinh

Dùng keo hố sinh để kích thích q trình lắng đọng chất cặn lơ lửng sau dùng kết hợp với ph−ơng pháp hố học hay dùng bể lọc để tiếp tục làm n−ớc

3.5 Công trình làm nớc

Hệ thống công trình làm nớc có chức sau: - Khử chất lơ lửng

- Khử mùi - Khư mµu

- Lµm mỊm n−íc

- Sử lý số độc tố ph−ơng pháp hoá học - Khử muối n−ớc nh− Ca2+, Mg2+, Fe Cát thơ, thạch anh

Líp ci sái nhá §¸ cuéi to

0,80 m

0,50 m 0,40 m h = const

Δh

N−íc s¹ch

Läc nhanh: Vn = ÷ 10 m/h Läc chËm:

56

3.5.1 Hệ thống làm giảm nồng độ khống n−ớc ngầm

Hình 3.2 - Sơ đồ hệ thống xử lý n−ớc

1 Bể trộn

2 Bình chứa cấp c¸c chÊt trén xóc t¸c 3 BĨ kÕt tđa (phản ứng)

4 Bể lắng 5 Bể lọc

6 BĨ chøa n−íc s¹ch

7 Bình chứa hoá chất để khử trùng 8 Trạm bơm cp nc tun hon

3.5.2 Chức bể kết tđa

Làm kết tủa chất bẩn thơng th−ờng dùng chất xúc tác, chất làm kết tủa lắng đọng chất cặn lơ lửng d−ới dạng bơng cặn qua q trình lắng lọc tách bơng cặn khỏi n−ớc

Trong tr−ờng hợp hàm l−ợng sắt n−ớc ngầm cao dùng biện phát hồ khơng khí vào n−ớc để làm tăng l−ợng ôxy n−ớc nguyên lý biến oxy sắt II thành ôxy sắt III kết tủa thành cặn dễ dàng tách khỏi n−ớc

Fe(HCO3)2 + 2H2O > Fe(OH)2 + 2H2CO3 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 > 4Fe(OH)3↓

Ngồi khử sắt vơi Clo cho vào n−ớc để tạo phản ứng hoá học biến sắt II thành sắt III kết tủa

2Fe(HCO3)2 + Cl2 + Ca(HCO3)2 + 6H2O > 2Fe(OH)3↓ + CaCl2 + 6H

+ + 6HCO

Kªnh

57

X¶ rưa läc

BĨ läc

Máy bơm chì

m

Giếng khoan

Trạm bơm giếng

Giàn m

a, bể lắng

Xả lắng

Za ven

Bể chứa i = 1%

Trạm bơm II

Mạng l

−

íi cÊ

p

n

−

íc

H×nh 3.7

–

S¬

đồ h th

èng c

Êp n

−

íc tËp t

rung tõ nguån n

−

58

Máy bơm chì

m

Giếng khoan

Trạm bơm giếng

Giàn m

a, bể lắng

Xả lắng

Za ven

BĨ chøa i = 1%

Tr¹m bơm II

Mạng l

ới cấ

p

n

−

íc

X¶

rưa

l

äc

BĨ lọc Đợt I

59 Chơng

Điều tra đánh giá n−ớc ngầm

Mục đích việc điều tra đánh giá n−ớc ngầm xác định cấu trúc địa chất, địa tầng, độ dày tầng chứa n−ớc, xác định trữ l−ợng, phân bố, độ dày, trạng thái chảy n−ớc ngầm, quan hệ n−ớc mặt n−ớc ngầm, xác định điều kiện khai thác n−ớc ngầm, tính chất vật lý, hố học n−ớc ngầm, ảnh h−ởng q trình biến động địa tầng, địa chất n−ớc ngầm

4.1 Ph−ơng pháp đánh giá chất l−ợng n−ớc ngầm

4.1.1 Các ph−ơng pháp đơn giản đánh giá chất l−ợng n−ớc

Tr−ờng hợp khơng có đủ điều kiện phân tích thiết bị đại dùng ph−ơng pháp giản đơn sau:

Phơng pháp đun cạn

Để xác định tổng l−ợng muối tan n−ớc ng−ời ta lấy mẫu n−ớc, sau đem ch−ng cất cạn, xác định l−ợng cặn đọng lại xác định tỷ lệ chúng đơn v th tớch nc

Phơng pháp nếm

Trong tr−ờng hợp n−ớc ngầm trong, sạch, ng−ời ta nếm thấy có vị chất l−ợng n−ớc tốt Ng−ợc lại có vị mặn đắng n−ớc có muối kiềm, có vị chua phèn sắt ph−ơng pháp sơ nhận định độ khoáng hoá n−ớc ngầm Ph−ơng pháp cân so sánh

Đem cân thể tích n−ớc ngầm n−ớc đối chứng với mẫu tiêu chuẩn Nếu bên n−ớc ngầm nhẹ chất l−ợng n−ớc ngầm tốt, tr−ờng hợp ng−ợc lại cho ta biết chất l−ợng n−ớc ngầm xấu

Phơng pháp tìm vết giấy lọc

em n−ớc ngầm để nhúng giấy lọc lụa vào để thấm n−ớc, sau hong khô không để lại dấu vết chất l−ợng n−ớc tốt Nếu giấy lọc có vết bẩn vàng nâu chứng tỏ hàm l−ợng sắt mangan n−ớc t−ơng đối lớn, xuất đốm trắng óng ánh n−ớc ngầm chứa nhiều hợp chất muối

4.1.2 Các ph−ơng pháp đại

Lấy mẫu n−ớc dùng thiết bị đại máy móc để xác định liều l−ợng chất có n−ớc ngầm, sau so sánh với tiêu cho phép Với mục đích sử dụng khác kết luận cách xác chất l−ợng n−ớc tốt, xấu: Ví dụ dùng máy đo trực tiếp tr−ờng tiêu độ pH, độ dẫn điện, độ mặn, độ đục, nhiệt độ

60

Các tiêu để đánh giá chất l−ợng n−ớc đ−ợc phân tích theo ph−ơng pháp sau: - Chỉ tiêu pH nhiệt độ đo máy HI 8314 hãng Hanna (Mỹ) chế tạo

- Chỉ tiêu độ dẫn điện (EC): Tổng l−ợng chất rắn hoà tan (TDS), độ mặn So/oo đo máy CO 150 hãng Hach (Mỹ) chế tạo

- ChØ tiêu chất rắn lơ lửng (SS) đo máy DR 2000 (quang phỉ hÊp phơ) cđa h·ng Hach (Mü) chÕ tạo

- Chỉ tiêu DO đo máy HI 19143 hÃng Hanna (Mỹ) chế tạo - Chỉ tiêu BOD5 đo phơng pháp pha loÃng

- Ch tiêu vi sinh (total coliform) đo ph−ơng pháp MEL - MF với thiết bị hãng Hach (Mỹ) chế tạo Dùng loại màng lọc đặc dụng lọc Coliform n−ớc Giữ khuẩn Coliform màng lọc nuôi cấy môi tr−ờng endo 350C đếm số Coliform màng lọc đơn vị thể tích nc dựng phõn tớch

Các tiêu khác đo máy Palin - test 7000 phơng pháp phổ biến

4.2 Phơng pháp điều tra phát nớc ngầm

4.2.1 Ph−ơng pháp quan sát thực địa 1 Quan sát độ ẩm

- nơi dốc núi, chân núi th−ờng xuyên bị ẩm −ớt, đến mùa khô cịn ẩm chứng tỏ nơi có chứa n−ớc ngầm tầng nông

- Những vùng vào buổi sáng buổi tối th−ờng xuất giải mây mỏng sát mặt đất th−ờng có n−ớc ngầm tầng nơng

2 Quan sát nhiệt độ

Vùng mùa đông ấm áp, mùa hè mát mẻ vùng xung quanh chứng tỏ có n−ớc ngầm tầng

- Quan sát biến đổi nhiệt độ từ ban ngày sang ban đêm ng−ợc lại: Nếu nhiệt độ mặt đất ban ngày tăng lên từ từ, chậm nơi khác, ban đêm nhiệt độ hạ xuống chậm, đồng thời xuất hạt s−ơng trắng cỏ chứng tỏ có n−ớc ngầm tầng

3 Quan sát địa hình, địa mạo

- Những vùng nhiều ao, hồ, đầm lầy, sông, suối có n−ớc ngầm gần mặt đất

- ë nh÷ng thung lịng nói, cã diƯn tÝch l−u vùc lín xung quanh cã nói bao bäc nớc ngầm thờng nằm nông phong phú

- khe núi, thềm suối cạn thờng cã n−íc ngÇm

- Những đoạn sơng có l−u l−ợng giảm dần giảm cách đột ngột phía hạ l−u có n−ớc ngầm xuất dịng sơng ngầm

61 - Những khu vực có hồ ao tự nhiên có nớc quanh năm chắn nớc ngầm tầng nông phong phó

- Những khe núi đá có vết đứt gẫy sâu th−ờng có n−ớc mạch 4 Quan sát thực vật, động vật vùng

• Quan sát thực vật

- Những khu vực có to thờng có nớc ngầm

- Nhng vựng mùa khô cối xanh t−ơi loại vùng lân cận bị rụng chứng tỏ nơi có n−ớc ngầm

• Quan sát động vật

- Cã nhiỊu hang mèi, tỉ kiÕn nèi liỊn chøng tá cã n−íc ngÇm

- Gần tối muỗi tụ tập thành bầy sát mặt đất chứng tỏ n−ớc ngầm nằm nông

- Trên tuyến bay loài chim ăn xa nh− quạ, chim −ng th−ờng có n−ớc mạch lộ ngồi mặt đất hồ ao có n−ớc quanh năm thơng th−ờng n−ớc ngầm phong phú nằm nông

4.2.2 Ph−ơng pháp dân gian thăm dò mạch n−ớc ngầm Ph−ơng pháp đào hố

Tại vùng thăm dò đào hố quan sát độ ẩm hố có n−ớc bốc lên thành hố ẩm −ớt chứng tỏ có n−ớc ngầm

Phơng pháp úp chậu vào hố thăm dò

Đào hố dùng chậu sành rửa dầu thực vật úp vào đáy hố phủ rơm kín Sau đêm mở chậu thấy có n−ớc đọng chậu chứng tỏ có n−ớc ngầm, giọt n−ớc đọng thành chậu nhiều trữ l−ợng n−ớc ngầm lớn

Ph−ơng pháp đốt lửa

Chọn thời điểm trời khơng có gió, dùng rơm rạ đốt hố thấy sinh nhiều khói bốc lên có hình xốy cuộn trơn ốc, chứng tỏ có nhiều n−ớc khu vực có n−ớc ngầm nằm gần mặt đất Nếu khói lên thẳng khu vực n−ớc ngầm n−ớc ngầm nằm sâu

4.3 Phơng pháp phân tích vệt khe nứt

62

sông thẳng vùng đồng thẳng hàng với hàng khu rừng lân cận Những đặc tr−ng dạng tuyến tự nhiên có chiều dài 1000 ft (300m) đến khoảng 4300ft (1300m) th−ờng gọi vệt khe nứt Nếu dài 4300ft gọi tuyến khe nứt (Lattman 1958) Một số tuyến dài đến 90 dặm (150km) (Parizek 1976)

Vệt khe nứt biểu bề mặt khe nứt, đới khe nứt tập trung đứt gãy (Lattman & Matzke 1961) Nói chung, ng−ời ta cho hệ thống khe nứt có khuynh h−ớng gần nh− thẳng đứng (Parizek 1976)

Những đới nứt nẻ có sức kháng xói với đá nứt nẻ Vì vậy, thung lũng đoạn sơng suối có xu h−ớng chảy dọc theo chúng Chúng đới tiêu n−ớc d−ới đất, đất nằm chúng có mực n−ớc d−ới đất sâu có độ ẩm thấp so với vùng xung quanh Màu đất thực vật khác với vùng xung quanh Nếu chúng đới tập trung tiêu thoát n−ớc d−ới đất, có dải mạch n−ớc dải thấm rỉ Các vệt khe nứt đá Cacbonat th−ờng vùng bị hoà tan mạnh, hố sụt chỗ trũng mặt đất thẳng hàng biểu bề mặt điển hình

Các vệt khe nứt có quan hệ với hoạt động kiến tạo khu vực Chúng th−ờng hợp thành góc cố định ph−ơng cấu trúc khu vực Tuy nhiên, định h−ớng hình nh− độc lập với nếp uốn cục (Lattman & Matzke 1961) Các tuyến khe nứt phát th−ờng cắt qua nhiều đá tuổi khác nhau, cắt qua nếp uốn đứt gây (Parizek 1976) Chúng song song với hệ thống khe nứt địa tầng nằm ngang nghiêng, nh−ng nh− địa tầng dốc đứng Nếu vùng mặt đất đ−ợc phân cách đứt gãy khối đứt gãy riêng biệt có vệt khe nứt có h−ớng khác (Parizeke 1976) Phần lớn vệt khe nứt xuất vùng tập hợp gần song song thành hai hệ thống, hai hệ thống gần vng góc với Những sông suối phát triển đá rõ ràng theo vệt nứt th−ờng có dạng bậc (Setzer 1966)

Nghiên cứu thống kê giếng bối cảnh đá Cacbonat cho thấy giếng bố trí vệt khe nứt, có chủ ý ngẫu nhiên, có l−u l−ợng lớn giếng đặt vệt khe nứt (Siđiqui & Parizek 1971) Hình 4.1 chứng tỏ suất giếng nằm vệt khe nứt lớn rõ rệt so với giếng không nằm vệt khe nứt Năng suất lớn thu đ−ợc từ giếng đặt chỗ giao hai vệt khe nứt Năng suất lớn thu đ−ợc từ giếng đặt chỗ giao hai vệt khe nứt

Nhiều nhà địa chất thuỷ văn sử dụng thành cơng kết phân tích vệt khe nứt để bố trí giếng l−u l−ợng lớn Kỹ thuật đ−ợc áp dụng cho đá cacbonat (Lattman & Parizek 1964) nh−ng áp dụng cho hầu hết loại đá khác (Parizek 1976) Nó gián tiếp sử dụng đá gốc bị che phủ trầm tích băng n−ớc dày đến 170ft (50m) (Wobber 1967)

Phân tích vệt khe nứt đồng thời đ−ợc sử dụng rộng rãi việc chọn vị trí chơn lấp rác thải Đ−ơng nhiên, vị trí chơn lấp rác thải thích hợp vùng khe nứt Những ứng dụng khác gồm có phân tích móng vị trí xây dựng đập, đánh giá áp lực n−ớc mỏ đ−ờng hầm kiểm soát tiêu thoát n−ớc mỏ (Parizek 1976)

63 giếng quan trắc phải đ−ợc bố trí vệt khe nứt Ví dụ, chỗ chôn chất phế thải nguy hiểm đ−ợc bố trí vùng đá gốc nứt nẻ, theo luật Bảo vệ Khơi phục tài ngun, địi hỏi phải có giếng quan trắc bố trí vệt khe nứt phía hạ l−u (theo chiều gradien áp lực)

Hình 4.1 - Biểu đồ tần số suất nhóm giếng vệt khe nứt hoặc nằm vệt khe nứt

Để nhận biết vệt khe nứt ảnh hàng khơng, th−ờng sử dụng kính lập thể có độ phóng đại khơng lớn (Lattman 1958) Các vệ khe nứt có đ−ợc vẽ trực tiếp lên ảnh Một khó khăn việc nhận biết lẫn lộn đặc tr−ng dạng tuyến có nguồn gốc nhân tạo (hàng rào, lối trâu bò đi, đ−ờng đi, đ−ờng dây điện, luống đất cày hình dạng luống gặt lúa…) với đặc tr−ng dạng tuyến tự nhiên Cũng có xu h−ớng vẽ đồ vệt khe nứt xoay góc so với hệ đ−ờng l−ới thơng th−ờng ảnh Vì tuyến cắt hầu nh− xuất th−ờng xuyên ảnh hàng không theo h−ớng Tây Bắc - Đông Nam Đông Bắc - Tây Nam, đặc biệt rong vùng có trồng trọt, nên có xu h−ớng thiên

104 103 102 101 100 10-1

Các giếng vệt khe nứt Các giếng ngồi vệt khe nứt Các giếng có chủ định Các giếng định vị ngẫu nhiên

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 99%

Tỷ lệ giếng có suất bng hoc ln hn giỏ tr ó nờu

Năng s u Êt , gal lo n/ ph ót /f t h¹ th Êp m ù c n − íc, t

rªn f

64

vẽ đồ vệt khe nứt theo h−ớng Tiếp sau việc vẽ đồ kính lập thể, ảnh cần đ−ợc kiểm tra khơng dùng kính lập thể xem cịn có đặc tr−ng khác khơng Tỷ lệ ảnh hàng khơng điển hình để phân tích vệt khe nứt : 20.000 Nếu đặc tr−ng dạng tuyến gặp không lần chúng lại cắt qua đ−ờng cánh đồng biểu vệt khe nứt

Ngoài việc vẽ đồ đặc tr−ng dạng tuyến ảnh hàng khơng, cịn cần phải tiến hành kiểm tra thực địa Một số đặc tr−ng nhân tạo vẽ lên đồ phải tẩy Nhà địa chất kinh nghiệm, điều dễ xảy Nếu vệt khe nứt cịn nghi ngờ mà có biểu mặt đất, dễ dàng đ−ợc xác định thực địa Những vệt khe nứt khơng có biểu rõ ràng mặt đất cần phải định vị theo quan hệ không gian chúng với hàng riêng biệt cơng trình thấy đ−ợc ảnh nhận diện đ−ợc mặt đất, Trong vùng thị, phải sử dụng ảnh cũ chụp tr−ớc phát triển đô thị để lập đồ vệt khe nứt Điều khối làm cho việc xác định vị trí vệt khe nứt thực địa khó khăn

Yin Brook (1992) vùng đá kết tinh, giếng cho l−u l−ợng cao nói chung liên quan với vệt khe nứt, nh−ng vệt khe nứt khơng thiết trùng với chỗ thấp địa hình Họ khuyến cáo giếng cần bố trí sở ph−ơng pháp phân tích vệt khe nứt khơng đơn giản khoan vào vùng địa hình thấp

4.4 Các ph−ơng pháp thăm dò địa vật lý mặt

Thăm dò địa vật lý mặt đ−ợc sử dụng cơng nghiệp mỏ dầu khí hàng chục năm Các nhà địa chất thủy văn sớm khám phá tiện dụng ph−ơng pháp việc thăm dị vùng đất nơng d−ới mặt đất (trong phạm vi vài trăm mét), nơi th−ờng tìm kiếm n−ớc d−ới đất cho cung cấp n−ớc (Mcdonald & Wantland 1961, Heigold cộng 1979, Bays 1950) Một số kỹ thuật khác đ−ợc ph−ơng pháp sóng khúc xạ địa chấn, ph−ơng pháp trọng lực ph−ơng pháp từ Ph−ơng pháp sóng phản xạ địa chấn đ−ợc sử dụng rộng rãi, ph−ơng pháp −a dùng thăm dị dầu khí Các ph−ơng pháp địa vật lý đ−ợc sử dụng để gián tiếp xác định diện phân bố chất vật liệu địa chất d−ới mặt đất Chiều dày lớp vật liệu hạt rời bề mặt, độ sâu mực n−ớc ngầm, vị trí đứt gãy d−ới mặt đất độ sâu đến lớp đất nền, có xác định đ−ợc Trong số tr−ờng hợp cá biệt, vị trí, chiều dày diện phân bố thể địa chất d−ới mặt đất nh− trầm tích cuội sỏi lớp sét đ−ợc đánh giá Sự t−ơng hợp tài liệu địa vật lý với lát cắt giếng khoan tài liệu khoan tài liệu khoan kiểm tra nói chung đáng tin cậy sử dụng độc lập tài liệu Đối với việc thăm dò địa chất thuỷ văn, phải định rõ vấn đề xác định loại thông tin tốt để giải vấn đề tr−ớc tiến hành thăm dị địa vật lý, sau cần lập kế hoạch thăm dị địa vật lý để thu đ−ợc l−ợng thơng tin hữu ích lớn với kinh phí cho

4.4.1 Ph−¬ng pháp đo điện trở suất dòng điện chiều

65 hai điện cực kim loại Nếu đất khô, cần phải t−ới n−ớc xung quanh điện cực để tạo tiếp xúc tốt Điện đất đ−ợc đo hai điện cực kim loại khác đóng vào đất Do biết dịng điện chay qua đất hiệu điện hai điện cực, tính đ−ợc điện trở suất vật liệu đất hai điện cực Điện trở suất vật liệu đất biến đổi rộng, từ 10-6 Ω.m than chì, đến 1012Ω.m quăczit Vật liệu khơ có điện trở suất lớn vật liệu ẩm loại, độ ẩm làm tăng khả truyền điện Cuội sỏi có điện trở suất cao so với đất bụi đất sét với điều kiện độ ẩm nh− nhau, bề mặt tích điện hạt mịn dẫn điện tốt

Điện trở suất đợc biểu diễn bằng:

I V L A

R= Δ (4.1)

Trong đó:

A: §iƯn tÝch tiÕt diƯn ngang cđa dòng điện L: Chiều dài đờng tuyến

V: Hiệu điện I: C−ờng độ dòng điện

Điện trở suất đ−ợc đo đơn vị Ωm Ωft Bốn điện cực đ−ợc sử dụng đ−ợc thiết k nh sau (hỡnh 4.2):

A điện cực dơng B điện cực âm

N M

điện cực đo hiệu điện

Nếu XY khoảng cách điện cực X Y, phơng trình (4.1) đợc biểu diễn nh sau (Zohdy, Eaton & Mabey 1974):

I V

BN AN

1 BM

1 AM

1

2

R = Δ

⎟ ⎟ ⎟ ⎟

⎠ ⎞

⎜ ⎜ ⎜ ⎜

⎝ ⎛

− − −

π

= (4.2)

Bởi vật liệu khơng đồng truyền điện đẳng h−ớng nên điện trở suất tìm đ−ợc ph−ơng trình, (4.2) điện trở suất biểu kiến R

Thông th−ờng sử dụng có vài kiểu bố trí điện cực Kiểu dãy cách điều Wenner, gồm có bốn điện cực đặt cách phía thành tuyến đ−ờng thẳng AM = MN = NB = a, điện cực truyền điện nằm hai đầu (hình 4.2a) Khi sử dụng kiểu bố trí Wenner, điện trở suất biểu diễn kiến R tìm đ−ợc theo biểu thức:

I V a

R= π Δ (4.3)

66

H×nh 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 kiểu Schlimberger Đây kiểu bố trí theo tuyến nh−ng điện cực để đo hiệu điện nằm gần (hình 4.2b) Thơng th−ờng, AB đ−ợc bố trí lớn năm lần giá trị MN Điện trở suất biểu kiến đ−ợc cho bởi:

I V MN

2 MN

AB R

2

Δ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ π

= (4.4)

Kiểu bố trí theo cặp đặc biệt tiện lợi để tiến hành đo sâu điện, thay đổi đặc tính truyền điện theo độ sâu Kiểu xếp theo cặp có cặp điện cực tuyền điện nằm cách xa cặp điện cực đo hiệu điện Khoảng cách hai điện cực truyền điện hai điện cực đo hiệu điện a khoảng cách hai cặp điện cực na, lớn gấp nhiều lần khoảng cách điện cực (hình 4.2c) Điện trở suất biểu kiến kiểu xếp theo cặp đ−ợc cho bởi:

I V

A M N B

(a)

I ΔV

A M N B (b)

(c)

Z V

67

( )( )

I V a n n n

R= + + Δ (4.5)

Các thiết bị địa vật lý đo đ−ợc giá trị ΔV I biết, sử dụng cơng

thức thích hợp với kiểu xếp điện cực để tính điện trở suất biểu kiến

Thăm dò đo điện trở suất đ−ợc tiến hành theo hai ph−ơng pháp Ph−ơng pháp đo sâu điện (electrical sounding) phát thay đổi điện trở suất biểu kiến theo độ sâu Ph−ơng pháp đo điện mặt cắt (horizontal Profiling) đ−ợc sử dụng để xác định thay đổi điện trở suất theo ph−ơng ngang, ph−ơng pháp đo sâu điện, khoảng cách điện cực giãn xa khoảng cách điện cực truyền điện điện cực đo hiệu điện tăng Điều có nghĩa dịng điện truyền xuống sâu đo đ−ợc điện trở suất biểu kiến độ sâu lớn Có thể sử dụng cách xếp Wenner cách xếp Schlumberger để đo độ sâu điện, nhiên cách xếp sau tiện lợi Đó lần tăng độ sâu đo cần di chuyển điện cực truyền điện nằm Hai điện cực phải giãn Trong cách xếp Wenner, lần tăng độ sâu đo, bốn điện cực phải di chuyển Đo sâu điện đ−ợc bắt đầu với với điện cực đặt gần Sau lần đọc, điện cực đ−ợc giãn xa khoảng cách a,

2 AB

, lại đọc số đo Điện trở suất biểu kiến đ−ợc vẽ giấy bán logarit hàm đo sâu điện theo cách xếp Schlumberger −u việt cách xếp cách Wenner Tuy nhiên, có hệ đ−ờng cong lý thuyết điện trở suất biểu kiến theo Wenner cho mơ hình hai, ba bốn lớp đất (Mooney & Wetzel 1956) Điều giúp cho việc giải thích kết đo sâu điện theo cách xếp Wenner

Radstake cộng (1991) phát triển mơ hình số đơn giản dự báo phản ứng dự kiến đo sâu điện trở suất theo Wenner theo Schlumberger mặt cắt đất biết Nếu có số kiến thức địa chất tổng quát vùng cần vẽ mặt cắt, ph−ơng pháp đ−ợc sử dụng để chọn khoảng cách tối −u điện cực

Goyal, Niwas Gupta (1991) biến tấu cách xếp Wenner Phiên sửa đổi bắt đầu điện cực đo hiệu điện bên gần giống nh− cách xếp Schlumberger Các điện cực truyền điện nằm ngồi giữ ngun vị trí điện cực nằm giãn rộng dần Chúng qua xếp chuẩn Wenner khoảng cách tất bốn điện cực cuối đến cấu hình mà điện cực đo hiệu điện gần với điện cực truyền điện Goyal cộng nhận thấy xếp cho kết tốt ph−ơng pháp đo điện trở suất nơng, đặc biệt đới thơng khí

68

điện trở suất biểu kiến đạt điểm cao độ sâu 30ft Nh− cách diễn giải cho lớp có điện trở suất cực đại nằm 30ft sai

H×nh 4.3 - Đờng cong điện trở suất biểu kiến phơng pháp đo sâu điện Wenner (Es) là hàm số khoảng cách điện cực, ba cách diễn giải hố khoan kiểm tra

Trong ph−ơng pháp điện mặt cắt theo ph−ơng ngang, khoảng cách điện cực đ−ợc giữ không đổi Các điện cực đ−ợc di chuyển theo mạng l−ới ô vuông mặt đất Điện trở suất biểu kiến điểm mạng l−ới đ−ợc đánh dấu đồ vẽ đ−ờng đẳng trị điện trở suất

Các ph−ơng pháp thăm dò điện đ−ợc sử dụng hữu hiệu nghiên cứu n−ớc d−ới đất với mục đích nh− xác định lịng sơng bị chôn vùi vùng n−ớc d−ới đất mặn tiếp giáp với n−ớc N−ớc mặn có điện trở suất thấp nhiều có độ dẫn điện tốt Việc giải thích tr−ờng hợp nh− t−ơng đối đơn giản bảo đảm tin cậy Những lớp có điện trở suất thấp, nh− sét chẳng hạn, phân biệt đ−ợc đ−ờng cong đo sâu điện Thông th−ờng phân biệt mực n−ớc ngầm điểm đo sâu điện (Zohdy, Eaton & Mabey 1974), ng−ời ta th−ờng xuyên cố thử làm

Ph−ơng pháp đo điện trở suất đ−ợc áp dụng cho nhiều tình n−ớc ngầm, nơi có điện trở suất chất lỏng đất thay đổi Ví dụ, nh− vùng có nhiễm n−ớc muối d−ới đất Một vùng nh− kết xâm nhập mặn, n−ớc mặn thấm rỉ từ hồ n−ớc muối thấm rỉ từ đất đắp Chất rắn hoà tan n−ớc ngầm dẫn điện dễ dàng có điện trở suất biểu kiến thấp Một đồ điện trở suất đ−ợc lập từ kết đo điện mặt cắt th−ờng cho thấy diện tích nhiễm bẩn n−ớc d−ới đất (Gilkeson & Cartwright 1983, Yaicigil 1981)

47 42 42

47 42 42

141 470

420 126

420 14

DiƠn gi¶i E.S.1 GiÕng ë ®iĨm E.S.1

Lớp đất Cuội sỏi lẫn bụi đá hộc Sét lẫn sỏi

300 200

100 80 60 40 20 10

§i

Ön trë suÊt

(

Ω

m

69 4.4.2 Ph−ơng pháp đo độ truyền dẫn điện từ tr−ờng

Dòng điện đ−ợc dẫn truyền qua lớp trầm tích nhờ dung dịch lỗ rỗng nhờ mặt tiếp xúc dung dịch hạt đất dễ dàng qua thân hạt Kết là, độ truyền dẫn diện tích bề mặt lỗ rỗng n−ớc lỗ rỗng nhân tố quan trọng việc xác định độ truyền dẫn toàn khối lớp đất (Stewart 1982) Độ dẫn điện từ tr−ờng nghịch đảo điện trở suất Nghiên cứu tr−ờng cho kết nh− hai ph−ơng pháp đ−ợc sử dụng khu vực (Sweeney 1984)

Ph−ơng pháp điện từ tr−ờng sử dụng đ−ờng điện từ cuộn dây dẫn có dịng điện xoay chiều qua Nó sinh tr−ờng điện từ xung quanh cuộn dây Khi cuộn dây đ−ợc đặt gần mặt đất, tr−ờng điện từ gây điện tr−ờng đất Điện tr−ờng truyền đất với c−ờng độ khác phụ thuộc vào độ truyền dẫn đất C−ờng độ điện tr−ờng đ−ợc đo cuộn cảm thụ động Sự thay đổi biên độ, pha chiều tr−ờng sơ cấp đ−ợc xác định theo thời gian khoảng cách cách sử dụng máy thu Sự thay đổi liên quan với tính chất truyền điện đất

Có thể sử dụng vài ph−ơng pháp điện từ tr−ờng khác Các ph−ơng pháp có −u điểm nhanh chóng, chúng khơng địi hỏi phải cắm điện cực vào đo điện trở suất trực tiếp, nh−ng có hiệu kinh tế cơng việc khảo sát thực địa đ−ợc hồn thành nhanh Chúng đ−ợc áp dụng để phát thay đổi độ truyền dẫn đất có liên quan với vùng nhiễm bẩn, vật thải kim loại bị chôn vùi nh− thùng sắt, mặt phân cách n−ớc mặn (Stewart 1982, Sweeney 1984, Stewart & Greenhause & Slaine 1983)

Thiết bị điện từ Geonics EM - 31 có cuộn phát cuộn thu nằm máy Các cuộn dây đ−ợc lắp đặt cọc dài cho chúng cách khoảng cố định 12ft (3,66m) Máy ng−ời sử dụng đ−ợc, ng−ời dọc theo tuyến ghi số đọc đồng hồ đo trạm cách chừng 10ft (3,05m) Đầu thiết bị điện trở suất biểu kiến đo Miliôm mét Nó đ−ợc đọc liên tục, cho phép xác định tính khơng đồng đất với độ xác cao so với đo ph−ơng pháp điện trở suất, mà điện cực phải di chuyển lần đọc khác Do khoảng cách cuộn phát cuộn thu thay đổi nên độ sâu xâm nhập điện tr−ờng không đổi t−ơng đối nông, khoảng 20ft (6,1m)

Máy Geonics EM - 34 - có hai khối riêng biệt cho cuộn thu cuộn phát Cần hai ng−ời thao tác, ng−ời cuộn dây Các cuộn dây đ−ợc giữ nằm ngang thẳng đứng Chúng cách xa khoảng L Đối với tr−ờng hợp cuộn dây giữ nằm ngang, độ sâu xâm nhập hiệu vào khoảng 0,75L

70

Hình 4.4 - So sánh kết đo ph−ơng pháp điện trở suất ph−ơng pháp đo độ truyền dẫn điện vùng chôn rác thải Camp Bordon, Ontairo Vùng điện trở thấp tiêu biểu cho khu vực ô nhiễm n−ớc ngầm, tổng chất rắn hồ tan cao Vùng nhiễm rõ sâm nhập xuống sâu

Thăm dò đo độ truyền dẫn đất bị sai lệch chất dẫn điện nh− đ−ờng ống thùng kim loại chôn d−ới đất Chúng đồng thời bị ảnh h−ởng xấu dòng điện cao sấm sột

83 Khoảng cách điện cực 20m

12 ngày công

BÃi chôn rác thải 94 94 71 94 94 116 160 BÃi chôn rác thải BÃi chôn

rác thải 97 125 207 161 75 97 125 97 161 207 103 140 BÃi chôn rác thải

Giếng quan trắc Điểm đo địa vật lý Đ−ờng sắt Vách núi Sông suối Mỏ khai thác cát

Giếng quan trắc Điểm đo địa vật lý Đ−ờng sắt Vách núi Sông suối Mỏ khai thác cát

Giếng quan trắc Điểm đo địa vật lý Đ−ờng sắt Vách núi Sông suối Mỏ khai thác cát

Giếng quan trắc Điểm đo địa vật lý Đ−ờng sắt Vách núi Sông suối Mỏ khai thác cát Đ−ờng đẳng trị đo Ωm

0 400 800 ft 100 200 m 400 800 ft

0 100 200 m

Đ−ờng đẳng trị đo Ωm

Đ−ờng đẳng trị đo Ωm

0 400 800 ft 100 200 m 400 800 ft

0 100 200 m

Đ−ờng đẳng trị đo Ωm Thăm dị điện trở suất bãi chơn rác thải Borden,

sử dụng cách bố trí điện cực Wenner

Thăm dò điện trở suất cảm ứng bÃi chôn rác thải Borden, sử dụng máy EM - 34

Cun dây thẳng đứng đồng phẳng cách 15,4m ngày cụng

Thăm dò điện trở suất cảm ứng bÃi chôn rác thải Borden, sử dụng máy EM - 34

Cuộn dây nằm ngang cách 3,8m 1,5 ngày công

Thăm dò điện trở suất cảm ứng bÃi chôn rác thải Borden, sử dụng máy EM - 34

Cuộn dây thẳng đứng đồng phẳng cách 31m ngày công

a) c)

71 4.4.3 Các ph−ơng pháp địa chấn

Các ph−ơng pháp thăm dị dùng sóng địa chấn nhân tạo truyền đất đ−ợc sử dụng rộng rãi địa chất thuỷ văn Những ph−ơng pháp hữu hiệu việc xác định độ sâu độ nghiêng đá gốc, độ sâu mực n−ớc ngầm, số tr−ờng hợp, xác định sơ thành phần thạch học ứng dụng địa chấn đ−ợc phát triển cao cơng nghiệp dầu khí, nơi mà ph−ơng pháp sóng phản xạ đ−ợc sử dụng hầu nh− độc tôn Cấu trúc ranh giới thành hệ đ−ợc xác định đến độ sâu lớn

Khi nghiên cứu địa chất thuỷ văn th−ờng phải xác định chiều dày lớp vật liệu hạt rời phủ đá gốc Với mục đích này, ph−ơng pháp khúc xạ địa chất có −u Vật liệu xốp rời truyền sóng địa chấn chậm đá gốc cứng Bằng cách nghiên cứu thời gian sóng địa chấn khoảng cách khác kể từ nguồn phát, xác định đ−ợc độ sâu đá gốc

Nguồn phát sóng địa chấn khối thuốc nổ nhỏ nhồi vào hố khoan nông Một hai thỏi thuốc nổ dynamit đủ cho độ sâu đến đá gốc 100 ữ 200ft (30,5 ữ 61m) Dĩ nhiên, ng−ời qua đào tạo đ−ợc cấp phép đ−ợc tiến hành nổ Việc định l−ợng thuốc nổ cần sử dụng phải đ−ợc xem xét tr−ờng hợp cụ thể Đối với tr−ờng hợp thăm dị nơng, 15 ữ 50ft (4,5 ữ 45m), cú đập búa tạ lên

một thép nằm mặt đất đủ phát sóng địa chấn Sóng địa chấn đ−ợc thu nhận máy thu đặt đất thành tuyến kéo dài kể từ nguồn phát Một địa chấn ký ghi lại thời gian truyền sóng từ nguồn phát đến máy thu Những địa chấn ký tinh vi phức tạp máy nhiều kênh nối với số máy thu địa âm

Hình 4.5 minh hoạ đ−ờng truyền sóng địa chấn nén qua hai lớp đất Vận tốc sóng địa chấn lớp đất d−ới lớn vận tốc lớp nằm

Hình 4.5 - Đ−ờng truyền sóng khúc xạ địa chấn sóng trực tiếp Sóng trực tiếp đạt đến máy thu tr−ớc, nh−ng máy thu xa sóng khúc xạ đạt đến tr−ớc (Các chữ số nằm ký hiệu khoảng cách truyền theo đ−ờng sóng để đến máy thu định)

Vị trí sóng khúc xạ sóng khúc xạ đạt đến máy thu

5

1

2

4

3

8

2

6

Vị trí sóng khúc xạ sóng trực tiếp đạt đến máy thu

Máy thu địa âm

Nguån ph¸t

10

20

30

0 10 20 30 40 50 60 70 80 MÐt

MÐ

t

V1 = 1000 m/s

72

Vì l−ợng truyền lớp đất d−ới nhanh hơn, sóng qua v−ợt qua lớp đất Tại ranh giới hai lớp đất, phần l−ợng khúc xạ ng−ợc trở lại từ ranh giới, h−ớng lên mặt đất

Gãc khóc xạ mặt sóng đợc gọi góc cực hạn ic, arcsin tỷ số vận tốc gi÷a hai líp:

2 1 c

V V sin

i = − (4.6)

Ví dụ: Xác định góc cực hạn ic V1 = 1000m/s V2 = 4000m/s

2 1

c arcsin0,25 14,5 V

V sin

i = − = =

Hình 4.6 minh hoạ sóng đ−ờng truyền l−ợng khúc xạ truyền dọc theo ranh giới với lớp d−ới Sóng trực tiếp lớp đất đ−ợc thể

Hình 4.6 - Mặt sóng địa chấn thời điểm định sau nổ

Nếu V2 nhỏ V1, sóng khúc xạ h−ớng xuống khơng có l−ợng h−ớng lên Và nh− vậy, ph−ơng pháp khúc xạ cho biết lớp có tốc độ truyền sóng cao mà khơng đ−ợc lớp có tốc độ truyền sóng thấp bị phủ lớp có tốc độ truyền sóng cao

Năng l−ợng truyền trực tiếp lớp từ nguồn phát đến máy thu Đó khoảng cách ngắn nhất, nh−ng sóng khơng truyền nhanh sóng truyền dọc theo lớp d−ới Sóng truyền theo lớp d−ới phải xa nh−ng chúng lan truyền với vận tốc nhanh Trong hình 4.6, vị trí sóng truyền đến máy thu đ−ợc rõ Các máy thu từ ữ nhận đ−ợc tr−ớc sóng truyền qua lớp Từ máy thu thứ sáu trở lại đo đ−ợc thời gian đến sóng khúc xạ qua lớp có vận tốc truyền sóng cao Vị trí lan truyền mặt sóng theo sau thời điểm mà sóng dẫn đầu đạt đến máy thu đ−ợc rõ hình

Sãng khóc x¹ Nguån ph¸t

ic ic V1 V2 Sãng trùc tiÕp

MỈt sã

73

Hình 4.7 - Đồ thị khoảng cách- thời gian đến sóng địa chấn mơi tr−ờng hai lớp ( Các chữ số ký hiệu máy thu hình 4.7)

Lập đồ thị quan hệ thời gian để sóng đạt đến máy thu với khoảng cách từ nguồn phát đến máy thu Biểu đồ đ−ợc gọi thời gian - lan truyền đ−ờng cong thời gian - khoảng cách, hình 4.7 thể đ−ờng cong thời gian - khoảng cách cho cú nổ thể hình 4.5 Nghịch đảo độ dốc đoạn thẳng vận tốc biểu khiến lớp đất mà sóng đến qua Độ dốc đoạn 10 miligiây 10 mét, nh− nghịch đảo 10 mét 10 miligiây, hay 1000 m/s

Kéo dài đoạn thẳng thứ hai ng−ợc trục thời gian (X = 0) cho ta giá trị gọi thời gian chặn, ký hiệu Ti Giá trị đ−ợc xác định đồ giải, nh− thể hình 4.7, Ti 39 miligiây X 52m Độ sâu Z đến lớp đất d−ới đ−ợc xác định theo ph−ơng trình (Dobrin 1976):

2 2

2 1

v V

V V T Z

−

= (4.7)

Độ sâu đến lớp đất d−ới tìm đ−ợc từ ph−ơng trình (Dobrin 1976)

2

1

V V

V V X Z

+ −

= (4.8)

Trong đó: X khoảng cách từ nguồn phát đến điểm mà có sóng trực tiếp sóng khúc xạ đến lúc Nó đ−ợc thể hình 4.7 nh− hoành độ X điểm giao hai on thng

Ví dụ: HÃy tìm giá trị Z tõ h×nh 4.7

10 20 30 40 50 60 70 80 60

50 40 30 20 10

Milig

i©y

MÐt X

1

3

5

6

8

Ti

§é dèc = 1/V1

74

Từ độ dốc đoạn thẳng ta có V1 = 1000m/s V2 = 4000 m/s Ti = 39ms X = 52m 2 2 V V V V T Z − =

(4000m/s) (1000m/s) 20m

s / m 4000 s / m 1000 039 , Z

2 − =

=

Cũng xác định nh− sau:

2 V V V V X Z + − = m 20 s / m 1000 s / m 4000 s / m 1000 s / m 4000 m 52 Z = + − = H×nh 4.8

(a) Đồ thị thời gian đến – khoảng cách toán lớp địa chấn (b) Đ−ờng truyền sóng tốn lớp địa chấn

Tr−ờng hợp điển hình địa chất thuỷ văn môi tr−ờng đất ba lớp, lớp vật liệu hạt rời khơng bão hồ Lớp nằm d−ới mực n−ớc ngầm, trầm tích

X1 X2 Kho¶ng cách Thời gian Ti2 Ti1

Độ dèc = 1/V1

§é dèc = 1/V2

§é dèc = 1/V3

75 hạt rời bão hồ n−ớc, có tốc độ truyền sóng địa chấn cao Lớp thứ ba đá gốc D−ới điều kiện nh− vậy, ph−ơng pháp địa chấn đ−ợc sử dụng để tìm mặt n−ớc ngầm Tuy nhiên, vận tốc lan truyền cát bão hồ đất băng tích khơng bão hồ Các dạng khúc xạ địa chấn thu đ−ợc từ mặt n−ớc ngầm trầm tích cát đồng từ ranh giới lớp cát không bão hồ nằm lớp băng tích khơng bão hồ nằm d−ới nh− Điều chứng minh kết thăm dò vật lý đ−ợc chỉnh lý tốt kết hợp với liệu khác

Tr−ờng hợp khúc xạ sóng địa chấn môi tr−ờng ba lớp với V1 < V2 < V3 đ−ợc thể hình 4.8 Những sóng đến thể ba đoạn đ−ờng thẳng Nghịch đảo độ dốc đoạn vận tốc truyền sóng địa chấn riêng lớp Thời gian chặn lớp nằm d−ới tung độ đoạn thẳng kéo dài cắt trục thời gian Trên hình X1 khoảng cách từ điểm phát nổ tới điểm có sóng từ lớp đến đồng thời, cịn X2 khoảng cách tới điểm có sóng từ lớp đến đồng thời Chiều dày Z1 của lớp đ−ợc xác định từ giá trị V1 V2 hai giá trị Til X1 dùng ph−ơng trình (4.7) (4.8) Chiều dày lớp thứ hai Z2 đ−ợc tìm thấy ph−ơng trình (Dobrin 1976): ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ⎟⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = 2 3 3 i V V V V V V V V Z T

Z (4.9)

Gi¸ trị Z1 phải đợc tính trớc tính giá trị Z2

Vận tốc tính đ−ợc từ giá trị nghịch đảo độ dốc đ−ợc gọi vận tốc biểu kiến Nếu lớp d−ới nằm ngang, vận tốc thực Tuy nhiên, lớp d−ới nằm nghiêng, thời gian đến phát nổ đ−ợc đo xuôi dốc khác với thời gian đ−ợc đo ng−ợc dốc Các tia chấn th−ờng chạy với phát nổ đầu xác định đ−ợc lớp đá gốc nằm nghiêng Đ−ờng cong thời gian - khoảng cách địa tầng nằm nghiêng đ−ợc thể hình 4.9, với thời gian truyền đ−ợc đo từ phát nổ hai đầu đ−ờng Lớp nằm không bị ảnh h−ởng tầng đá gốc nằm d−ới, nghịch đảo độ dốc đoạn thẳng đầu V1 Để tìm giá trị V2 độ sâu đến lớp đá gốc đầu ng−ợc dốc đ−ờng, Zd, nh− đầu xuôi dốc, Zu, phải tiến hành loạt tính tốn phức tạp (Dobrin 1976)

Độ dốc đoạn thẳng thứ hai đ−ờng xuôi dốc md độ dốc đoạn đ−ờng thứ hai đ−ờng ng−ợc dốc mn Giá trị góc khúc xạ ic tìm đ−ợc từ ph−ơng trình:

( u)

1 d

1

c sin V m sin Vm

2

i = − + − (4.10)

Gi¸ trị V2 đợc cho bởi:

c i sin V

V = (4.11)

Gãc dèc lớp nằm nghiêng tìm đợc từ phơng trình:

( u)

1 d 1 m V sin m V sin

1 − − −

=

76

H×nh 4.9

(a) Đồ thị thời gian đến – khoảng cách toán hai lớp địa chấn lớp d−ới nằm nghiêng (b) Đ−ờng truyền sóng tốn nói

Cuối cùng, độ sâu đến lớp d−ới đầu tìm đ−ợc từ biểu thức:

( )( c)

iu u

i cos cos

T V Z

α

= (4.13)

( )( c)

id d

i cos cos

T V Z

α

= (4.14)

Nếu có hai lớp nằm nghiêng, phải sử dụng biểu thức phức tạp (Mota 1954)

Ví dụ: Thăm dị địa chấn đối tr−ờng hợp hai lớp nằm nghiêng cho giá trị nh−

sau:

V1 = 1570 m/s mu = 1,67 x 10

-4 s/m

ic

ic Zd

Zu V

V2

Ngợc dốc

Độ dốc mu

Độ dèc md

§é dèc 1/V1 §é dèc 1/V1

Xu«i dèc

Thêi gian

0

Khoảng cách Tid

(a)

77 md = 1,54 x 10-4 s/m

Tid = 0,046 s Tiu = 0,050 s

TÝnh V2, Zu vµ Zd

( u)

1 d

1

c sin V m sin Vm

2

i = − + −

( 4)

c sin 1570 1,54 10 sin 1570 1,67 10

2

i = − × × − + − × × −

( )

c 13,99 15,20 14,6

2

i = + =

V2 = V1sinic

6230 , 14 sin 1570

V2 = = m/s

( u)

1 d 1 m V sin m V sin

1 − − −

= α

(sin 11570 1,54 10 sin 11570 1,67 10 4)

2

1 − × × − − − × × −

= α

( )

6 , 20 , 15 99 , 13 − = − = α

( )( c)

u u i cos cos T V Z α =

( ) 40,6m

6 , 14 cos , cos 050 , 1570

Zu =

× × − × =

( )( c)

d d i cos cos T V Z α =

( ) 37,3m

6 , 14 cos , cos 046 , 1570

Zd =

× × −

× =

Những tr−ờng hợp cho mục hạn hữu số nhiều tr−ờng hợp xảy Hình 4.10 trình bày sơ đồ đ−ờng cong thời gian - lan truyền số mơ hình đất khơng đồng Các nhà địa chất thuỷ văn phải nghĩ đến tình phức tạp mơ hình đơn giản hai ba lớp với đồng nhất, nhà địa lý có kinh nghiệm phải giải thích đ−ợc liệu thực địa

78

Hình 4.10 - Sơ đồ đ−ờng cong thời gian - lan truyền mơ hình địa chất khơng đồng điển hình

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

Thêi gian

Z

a) Mô hình nhiều lớp b) Mô hình vận tốc tăng liên tục

c) Mô hình lớp nằm nghiêng

d) Mô hình bề mặt dốc e) Mô hình bậc thang chôn vùi

f) Mô hình thể không chỉnh hợp

g) Mô h×nh dêi khã thÊy V2 < V1

h) Mơ hình nghịch đảo vận tốc

i) Mơ hình khúc xạ khơng

j) Mơ hình vận tốc biến đổi theo ph−ơng ngang (dựa kết 41 máy thu)

V3 V5 V4V5V3 V6 V8 V7 V3 V1 V1 V2 V2 1/V2

1/V1

V1 V2

V3

V1

V2 V1

V2

Møc bỊ mỈt

V1

V2

1/V2

1/V2

1/V1 V1< V2> V3< V4 V

V2 V3

V4 1/V4

1/V2

V1 V2

V3 V4

V1 V2 V3

V1= V0+ KZ

V2

X12 X23 X34 X45 V

1

79 4.4.4 Ph−ơng pháp rađa xuyên đất thăm dò từ

Chỉ riêng n−ớc Mỹ có hàng nghìn nơi xử lý phế thải không hoạt động Đối với nhiều nơi, hồ sơ vị trí hào rãnh vùng chơn rác sơ sài khơng có Nếu kế hoạch sửa chữa đ−ợc triển khai vùng nh− cần phải biết diện phân bố rác thải Xuất phát từ quan điểm an toàn, ng−ời ta cần biết vị trí chơn thùng Có vài ph−ơng pháp đ−ợc sử dụng để xác định vị trí phân bố rác thải Hai số ph−ơng pháp thơng dụng thăm dị từ rađa xuyên đất (Koerer cộng 1982; Evans, Benson & Rizzo 1982; Hitchcock & Harmon 1983; Horton cộng 1981; Koerer, Lord & Bowder 1981; Gilkeson, Heigold & Laymon 1986)

Ph−ơng pháp thăm dò từ đo c−ờng độ từ tr−ờng đất Thơng th−ờng sử dụng từ kế cộng h−ởng từ tính hạt nhân proton Đó thiết bị cầm tay ng−ời thực xong việc thăm dị vùng diện tích vài mẫu Anh cách nhanh chóng Một hệ thống mạng l−ới kẻ đ−ợc thiết lập việc đo đạc từ tr−ờng đ−ợc thực điểm giao mạng l−ới Những vùng có số l−ợng lớn kim loại bị chơn vùi nh− thùng sắt thép chẳng hạn, có dị th−ờng từ tr−ờng liên quan với chúng C−ờng độ từ tr−ờng dị th−ờng thay đổi theo số l−ợng độ sâu chôn vùi kim loại

Rađa xuyên đất (Ground Pêntrating Radar - GPR) dựa biến đổi xung động lặp sóng điện từ tr−ờng tần số 10 ữ 1000 MHz đất Các xung động phản xạ ng−ợc trở lại bề mặt l−ợng xạ gặp phải mặt phân cách hai loại vật liệu có tính chất điện mơi khác Các bề mặt phân cách gây phản xạ thay đổi địa tầng gặp vật bị chôn vùi Hệ rađa xun đất có anten phát tín hiệu anten thu xung động phản xạ Xung động phản xạ đ−ợc ghi máy ghi băng từ đồng thời đ−ợc biến đổi thành điện áp nh− hàm thời gian, hiển thị máy ghi biểu đồ Biểu đồ kết hệ GPR trông giống nh− tín hiệu siêu âm Hình 4.18 trình bày biểu đồ kết tuyến thăm dò rađa xuyên đất Máy thu điển hình hiển thị kết d−ới dạng số bóng tối xám có màu, thay đổi tỷ lệ thuận với mức điện áp sóng nhận đ−ợc

Máy GPR đ−ợc kéo mặt đất tạo tuyến mặt cắt liên tục Để bao phủ vùng nghiên cứu ng−ời ta thăm dò theo tuyến song song Độ sâu xâm nhập GPR hàm số vật liệu địa chất tần số rađa sử dụng Các dải tần số thấp xâm nhập đến độ sâu trung bình lớn nhất, dải tần số cao không xâm nhập đ−ợc xuống sâu nh− nh−ng cho độ phân giải lớn Độ phân giải lớn làm tăng khả máy phân biệt mặt phân cách vật đặt gần Đối với việc nghiên cứu chỗ chơn rác phế thải, độ sâu nghiên cứu điển hình ữ 20 ft (1,5 ữ 6,1m) GPR có khả phát vị trí thùng kim loại đơn lẻ dung tích 55 gallon chơn độ sâu ữ ft (1,8 ữ 2,7m) (Horton cộng 1981) Nó sử dụng hiệu để phát ranh giới khối kết tinh nằm vùi d−ới mặt lát bê tông Ưu điểm lớn GPR có khả cho mặt cắt liên tục phần đất d−ới bề mặt, khả mà ph−ơng pháp khác thực đ−ợc

80

Hình 4.11 -ảnh rađa xun đất mơ tả trầm tích quặng nhơm (Bauxit) đá vô ( Không rõ tỷ lệ đứng tỷ lệ ngang)

Mực n−ớc ngầm nơng mực n−ớc ngầm trầm tích hạt mịn, nơi có mao dâng đáng kể, khơng dễ phân biệt Độ sâu xâm nhập tín hiệu GPR thay đổi từ 20ft (6m) trầm tích hồ băng hà hạt mịn đến 70ft (21m) cát hạt thụ v cui si

4.4.5 Các phơng pháp trọng lực đo từ trờng từ máy bay

Việc đo tr−ờng trọng lực tr−ờng từ đất ph−ơng pháp địa vật lý chuẩn đ−ợc sử dụng để nghiên cứu cấu trúc thành phần đất mức độ sở địa chất có ảnh h−ởng đến địa chất thuỷ văn, ph−ơng pháp hữu ích việc nghiên cứu n−ớc d−ới đất Việc thu thập liệu t−ơng đối đơn giản sử dụng trạm đo mặt đất Tuy nhiên, biến đổi chỉnh lý liệu phức tạp (Zohdy, Eaton & Mabey 1974, Dobrin 1976, Wilson, Peterson & Ostrye 1983) Thăm dò địa từ thiết bị đặt máy bay rõ ràng địi hỏi phải có thiết bị trình độ chun mơn cao

Cả hai ph−ơng pháp thăm dị từ trọng lực sử dụng đ−ợc để phác hoạ vùng phân bố vật liệu hạt rời bồi lấp l−u vực tầng chứa n−ớc thung lũng sông bị chôn vùi

Bauxit Mặt đất Mặt ranh giới

81

Hình 4.12 - Mặt cắt trọng tr−ờng từ tr−ờng đo thiết bị đặt máy bay cắt qua tầng chứa n−ớc bồi tích (Máy bay bay độ cao 150 m)

Trong hình 4.12, mặt cắt miêu tả l−u vực Đại Tân Sinh thung lũng Antelope thuộc bang California Hiện trạng l−u vực diện phân bố phần sâu đ−ợc thể mặt cắt từ tr−ờng đo thiết bị đặt máy bay mặt cắt trọng lực

Dị th−ờng từ tính đ−ợc gây đột biến từ tr−ờng đất có loại vật liệu mang từ tính vỏ đất Dị th−ờng cho biết loại đá cách tổng quát Trong nghiên cứu địa chất thuỷ văn, dị th−ờng từ hữu ích việc rõ độ sâu đến đá có từ tính Các đá trầm tích thơng th−ờng khơng có từ tính, chúng không tác động đến từ tr−ờng Một số loại đá có từ tính, nh− dịng bazan chẳng hạn, tầng chứa n−ớc quan trọng Thăm dị từ hữu ích việc vạch dịng bazan vùng đá khơng có từ tính

Khối đá nằm d−ới mặt đất có ảnh h−ởng đến giá trị gia tốc trọng tr−ờng cục điểm Để dùng đ−ợc, giá trị đo phải đ−ợc quy chiếu mốc chung - thông th−ờng mực n−ớc biển trung bình Một hiệu chỉnh cho lớp khơng khí đ−ợc tiến hành để bù trừ khác độ cao Để hiệu chỉnh lực hút trọng tr−ờng đá nằm khoảng trạm đo trọng lực mực n−ớc biển, tiến hành hiệu chỉnh Bouguer Đồng thời phải hiệu chỉnh cho ảnh h−ởng thuỷ triều, vĩ độ địa Sau liệu đo lực trọng tr−ờng đ−ợc hiệu chỉnh kết giá trị dị th−ờng Bouguer, từ lập đồ việc vẽ đ−ờng đồng mức trọng lực Bản đồ giúp cho việc xác định diện phân bố thung lũng đá gốc bị chôn vùi có khác biệt dung trọng loại trầm tích đá gốc

Cần phải nhấn mạnh có nhiều mơ hình đất mà kết dị th−ờng trọng tr−ờng từ tr−ờng nh− Khơng có lời giải cho tập hợp liệu địa vật lý cả, ng−ời chỉnh lý số liệu cần nhớ điều

-90

-100

-110

-120

Miligiây

Quan trắc TÝnh to¸n

C−ờng độ từ tr−ờng tồn phần

Mặt cắt từ trờng đo từ máy bay

Mặt c¾t tr−êng träng lùc Bouguer

Båi tÝch l−u vùc

Mặt cắt suy từ trờng trọng lực Bouguer

+5000 -5000 -10000 §é

cao

(ft

)

+1000 -1000 -2000 -3000

§é cao (

m

)

-100

0

-100

Miligi©y

82

4.5 Thăm dò địa vật lý hố khoan

Tiếp cận trực tiếp với đất đá d−ới mặt đất thực đ−ợc nơi có giếng hố khoan khảo sát Khi khoan giếng, ghi lại mơ tả thành tạo địa chất bắt gặp Độ tin cậy mặt cắt mô tả thạch học giếng phụ thuộc vào ph−ơng pháp khoan việc lấy mẫu, nh− trình độ hiểu biết nghệ thuật ng−ời mơ tả Cũng có nhiều giếng khoan mà khơng có ghi chép mơ tả tình hình địa chất d−ới đất

Địa vật lý hố khoan có nhiều ứng dụng thực tiễn địa chất thuỷ văn Các ph−ơng pháp địa vật lý hố khoan đ−ợc phát triển công nghiệp dầu khí, thực tế tất giếng khoan dầu khí thơng th−ờng đ−ợc đo địa vật lý khoan Trong công nghiệp khoan n−ớc, việc đo địa vật lý nói chung tiến hành với đề án nghiên cứu giếng cấp n−ớc đô thị l−u l−ợng lớn giếng công nghiệp Đối với giếng gia đình l−u l−ợng nhỏ, chi phí việc đo địa vật lý giếng không t−ơng xứng với lợi ích thu đ−ợc

Các tài liệu vật lý hố khoan có loạt ứng dụng Mặt cắt mơ tả địa vật lý giếng vùng có độ rỗng tính thấm cao có trữ l−ợng n−ớc lớn Có thể nhận đới tầng chứa n−ớc có nồng độ muối cao Nếu vùng có nhiều giếng đ−ợc đo địa vật lý, kết đo đ−ợc sử dụng để lập địa tầng khu vực Thành phần thạch học loại đá mà giếng khoan qua xác định đ−ợc, đặc biệt có sẵn số mẫu khoan để so sánh Dạng dòng chảy khu vực n−ớc d−ới đất nhận đ−ợc từ tính chất nh− nhiệt độ n−ớc Kỹ thuật hạt nhân dùng cho giếng đ−ợc sử dụng giếng có ống chống bảo vệ Trong điều kiện có cách thu đ−ợc dự liệu đất đá d−ới mặt đất Đo địa vật lý cho ta biết tình hình lâu dài, dựa số liệu đo lặp Vì vậy, số liệu thu đ−ợc cho mục đích dùng cho mục đích khác, sử dụng khơng dự kiến tr−ớc đ−ợc t−ơng lai

Bởi số lớn kỹ thuật khoan ứng dụng đ−ợc cho giếng n−ớc (Keys & Mac Cary 1971, Keys 1967, Baldwin & Miller 1979, Brown 1971, Crosby & Anderson 1971, Norris 1972, Key & Brown 1978, Mac Cary 1983, Keys 1986, Kwader 1986), nói đến ph−ơng pháp thơng dụng, nhấn mạnh đến giải thích định tính định l−ợng mặt cắt đo địa vật lý Nói chung, ng−ời ta th−ờng đo địa vật lý với tập hợp ph−ơng pháp dùng ph−ơng pháp đơn lẻ Các ph−ơng pháp có xu bổ sung cho nhau, ph−ơng pháp xác nhận kết ph−ơng pháp Cũng nh−

vậy, giải thích chắn đ−ợc thể sở hai nhiều mặt cắt đo Hình 4.20 gồm sáu nhật ký đo địa vật lý khác đ−ợc thực hố khoan, với nhật ký mô tả thạch học Có thể dễ dàng thấy số liệu đo tăng giảm theo thay đổi thành phần thạch học

Nhật ký hố khoan liên tục đ−ợc thực đầu ghi số tài liệu hiển thị hình l−u trữ lại đ−ợc đĩa từ, nh− đĩa mềm chẳng hạn Đồng thời, có thiết bị đơn giản, cho số đọc

83

Hình 4.12 - Quan hệ biểu đồ đo địa vật lý khác với thành phần thạch học đất đá bị giếng cắt qua, th−ợng nguồn l−u vực sông sơng Brazos, bang Texas

Th¹ch häc Caliper Gamma-Gamma Gamma SP Điện trở suất Nơtron-N

Chiều tăng Chiều tăng Chiều tăng - + Chiều tăng Chiều tăng kÝch cì bøc x¹ bøc x¹ bøc xạ Bột kết, cát kết

rất mịn gắn kết yếu Bột kết, cát kết Anhydrit

Bột kết, cát mịn, Anhydrit Anhydit đá phiến

Cát kết mịn xen ổ đá phiến anhydrit

Cát kết mịn bột kết

Mạch halit bột kết Cát kết mịn bột kết

Anhydrit

Mạch ổ Halit cát kết mịn bột kết

Cát kết mịn bột kết

Cát kết mịn gắn kết Halit bột kết

Bột kết gắn halit cứng Anhydrit

Cát kết mịn gắn kết halit bột kết

Anhydrit đôlômit

Bột kết chuyển thành đá bùn có ổ mạch halit

Anhydrit Anhydrit

Anhydrit

Anhydrit

Anhydrit Đá bùn

Đá bùn Đá bùn có mạch halit

Đá bùn

Đá bùn có mạch anhydrit

Anhydrit Đá bùn có ổ anhydrit Đôlômit Đá bùn

200 100

300

Độ sâu (m) 100

200

300

84

Tóm tắt ứng dụng ph−ơng pháp đo địa vật lý Thơng tin u cầu tính chất đá,

dung dịch, giếng hệ n−ớc d−ới đất

Kỹ thuật đo địa vật lý phổ biến sẵn có có thể áp dụng

Tổng độ rỗng dung trọng t nhiờn (nguyờn khi) ca t ỏ

Địa vật lý âm hố khoan hở, đo xạ nơtron gamma - gamma hố khoan hở hố khoan có ống chống

Độ rỗng hữu hiệu điện trở suất thực tế

o a vt lý điện trở suất chuẩn lâu dài

L−ỵng chøa sét sét kết Đo xạ gamma

Tinh thấm n−ớc Khơng có đo đạc trực tiếp địa vật lý Có thể xét liên hệ với độ rỗng, độ thâm nhập, c−ờng độ âm Tinh thm th sinh - cỏc k nt, khe

rỗng hoµ tan

Caliper, địa vật lý âm thanh, soi nhỡn hoc truyn hỡnh h khoan

Năng suất riêng tầng chứa nớc không áp

Đo xạ nơtron

Thnh phn ht Cú th liờn hệ với yếu tố thành tạo nhận đ−ợc từ đo địa vật lý điện

Vị trí mực n−ớc hay đới bão hoà Đo truyền dẫn điện, nhiệt, dung dịch hố khoan hở phía ống chống, đo xạ nơtron gamma - gamma hố khoan hở phía ngồi ống chống

L−ỵng chøa ẩm Đo xạ nơtron

ngm nc o xạ nơtron cách quãng thời gian d−ới điều kiện đặc biệt chất đánh dấu phóng xạ

H−ớng, l−u tốc, đ−ờng thấm dòng n−ớc d−ới đất

Các kỹ thuật phát giếng đơn - làm loãng điểm xung giếng đơn, kỹ thuật phát nhóm giếng

Sự phân tán, pha loãng vận động chất thải

Độ truyền dẫn chất lỏng địa vật lý nhiệt, đo địa vật lý xạ gamma số chất thải phóng xạ, lấy mẫu n−ớc

Nguồn n−ớc chuyển động n−ớc vào giếng

85 C¸c tÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cđa

n−ớc, kể độ mặn, nhiệt độ, tỷ trọng độ nhớt

Độ truyền dẫn chất lỏng nhiệt độ hố khoan, ghi Clorua phía ngồi ống chống, đo địa vật lý điện trở suất nhiều cực

Xác định cấu tạo giếng tồn tại, đ−ờng kính vị trí ống chống, lỗ ống lọc

Đo xạ gamma - gamma, Caliper vành miệng giếng, máy định vị tổ, truyền hình hố khoan

H−ớng dẫn để lắp đặt lọc Tất dạng đo cung cấp số liệu thạch học, đặc tr−ng tầng chứa n−ớc, t−ơng quan chiều dày tầng chứa n−ớc

Sự gắn kết Calipor, nhiệt, đo xạ gamma – gamma, đo âm cht gn kt

Sự ăn mòn ống chống Dới số điều kiện, Caliper máy đo vòng đai

Lỗ thủng rò ống chống và/hoặc ống lọc bị tắc

Máy phát máy đo dòng thÊm

Đầu đo chứa linh kiện điện tử cần thiết, l−ợng nguồn hạt nhân máy dị Các thơng tin có đ−ợc đầu đo h xung hoc nõng lờn

4.6 Phơng pháp hạt nhân

Mt s phng phỏp o hu ích đo tính phóng xạ tự nhiên đá chất lỏng đo suy giảm xạ phát Ph−ơng pháp hạt nhân đ−ợc thực hố khoan có chống ống không chống ống kết đo không bị ảnh h−ởng dạng mùn khoan Việc sử dụng đồng vị phóng xạ cần phải theo dẫn an tồn đặc biệt

Sự phân rã phóng xạ q trình có thành phần ngẫu nhiên, tốc độ phân rã tức thời dao động Trong khoảng thời gian dài, tốc độ phân rã theo:

Khoảng thời gian không đổi Tuy nhiên, khoảng thời gian giảm, thay đổi l−ợng phân rã theo khoảng thời gian tăng Ph−ơng pháp hạt nhân đo l−ợng phân huỷ theo khoảng thời gian cố định, gọi số thời gian Hằng số thời gian dài, có khả biến đổi c−ờng độ phát xạ phân rã ngẫu nhiên gây có nhiều khả biến đổi thành phần thạch học khác gây

Cũng cần phải xem xét tốc độ hạ xuống nâng lên đầu đo hồ khoan Nếu tốc độ lớn, đầu đo qua lớp mỏng tr−ớc hết số thời gian Do đó, việc chọn tr−ớc số thời gian tốc độ đo quan trọng, phụ vào thiết bị, kỹ thuật đo thành phần thạch học đất đá (Keys & Mac Cary 1971)

86

thực lên sau xuống hố khoan Sự diện đỉnh nh−

nhau nh−ng l−ợng xạ xác có khác Biểu đồ thứ ba bên phải hố khoan nh−ng đ−ợc thực với nguồn phát xạ khác có số thời gian dài - 10s so với 3s Biểu đồ bên phải có tỉ số số thời gian tốc độ đo xấu Nó khơng phân biên đ−ợc lớp mỏng vị trí ranh giới tiếp xúc thạch học khơng

Hình 4.13 - Các biểu đồ đo điện giếng đá vôi (Kết đo chuẩn-xa đ−ợc thể đ−ờng nét đứt)

Chiều dày lớp riêng biệt xác định đ−ợc ph−ơng pháp đo hạt nhân lớp có thay đổi thành phần thạch học độ rỗng so với lớp lân cận Ng−ời ta cho chiều dày lớp chiều dày dị th−ờng nửa biờn cc i Phng

Điện tự nhiên (mv)

§iƯn trë st (Ω, m2/m)

Độ sâu (ft)

Điện trở suất (, m2/m) Chuẩn gần Bên cạnh 188

0 500 500

ChuÈn xa

0 500

4 - +

400

500

600

700

87 pháp đánh giá lớn chiều dày lớp mỏng Theo quy −ớc đo hạt nhân, xạ bên phải Khi đo ng−ợc lại, tăng bên trái

Hình 4.14 - Biến đổi thống kê biểu đồ Nơtron - gamma ghi đ−ợc hố khoan (Biểu đồ bên phải có tỉ số số thời gian Tốc độ đo sâu)

Có ba ph−ơng pháp hạt nhân sử dụng để phối hợp khảo sát (Keys & Mac Cary 1971) Tổng l−ợng xạ nơtron nhân tạo đo đ−ợc tăng lên theo giảm độ rỗng, tổng l−ợng xạ gamma - gamma nhân tạo đo đ−ợc lại giảm Bức xạ gamma tự nhiên

Đo lên Đo xuống Đo lên

Hng s thời gian: 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 giây Nguồn Curie AmBe

50 Số đo giây Nguồn Curie PuBe

Chiều tăng xạ

Độ sâu (ft)

400 300 200

88

tăng lên với tăng hàm l−ợng sét sét kết nh− tăng photphat fenspat kali, nh−ng khơng có quan hệ trực tiếp với độ rỗng Địa tầng có xạ gamma tự nhiên thấp xạ nơtron nhân tạo đo đ−ợc thấp (hoặc xạ gamma - gamma nhân tạo đo đ−ợc cao) đ−ợc giải thích cát kết xốp rỗng Khi xạ gamma tự nhiên thấp xạ nơtron nhân tạo đo đ−ợc cao, cát kết thạch anh chặt quăczit (hình 4.14)

Bøc x¹ gamma tù nhiªn

Đây ph−ơng pháp đo hạt nhân đ−ợc sử dụng phổ biến địa chất thuỷ văn Nó đo xạ tự nhiên gamma Kali 40, dãy đồng vị Uran 238, dãy đồng vị Thori 232 đá Những nguyên tố có thành phần số sét kết sét với độ phóng xạ gamma cao Một số fenspat mica chứa K40 cao Kết đo gamma tự nhiên thấy có tăng xạ gần lớp trầm tích chứa sét kết giầu kali, sét, đá phơtphat Vì vậy, cát chứa sét phân biệt với kết thạch anh Đo xạ gamma tự nhiên đ−ợc sử dụng để xác định thành phần thạch học, đặc biệt trầm tích hạt vụn, sở khác c−ờng độ phát xạ Không cần hiệu chỉnh đơn vị ph−ơng pháp đo hạt nhân Một −u điểm khác không cần sử dụng nguồn phóng xạ

Đo xạ gamma tự nhiên có −u điểm đặc biệt thực đ−ợc giếng có ống chống Một phần xạ xuyên qua ống chống giếng l−ợng hấp thụ xạ ống chống không đổi Bởi vậy, thay đổi xạ thành phần thạch học thể đ−ợc kết đo Ph−ơng pháp làm việc tốt nh− hai tr−ờng hợp ống chống chát dẻo thép Nó không sử dụng đ−ợc bên cần khoan rỗng, chiều dày thành thép cần khoan thay đổi chỗ nối Trong tr−ờng hợp l−ợng xạ bị hấp thụ cần khoan khơng cịn số suốt chiều dài cần nữa, kết đo bị sai lệch

Bøc xạ nơtron

Phơng pháp đo nơtron gồm đầu phát chứa nguyên tố phóng xạ, nh PbBe chẳng hạn, nguồn phát nơtron, đầu dò Các nơtron phát đợc làm chậm tán xạ va chạm với hạt nhân nguyên tử hyđrô Đầu dò đo xạ gamma tạo va chạm nơtron - nguyên tử hyđrô, số nơtron có mặt mức lợng khác Nh đo nơtron đợc chia đo nơtron - nơtron nhiệt, đo nơtron - nơtron nhiệt (epithermal) đo xạ nơtron - gamma dựa sở phơng pháp dò tìm

89 Bøc x¹ gamma - gamma

Trong kiểu đo này, nguồn phát xạ gamma, nh− Coban 60, đ−ợc đ−a vào hố khoan Các photon gamma bị hấp thụ tán xạ tất vật liệu mà Coban 60 tiếp xúc Đó dung dịch, ống chống, đất đá Sự hấp thụ tỷ lệ thuận với khối l−ợng thể tích nguyên khối vật liệu đất Khối l−ợng thể tích nguyên khối đ−ợc định nghĩa khối l−ợng đá chia cho tổng thể tích đá, bao gồm lỗ rỗng Vì vậy, xạ gamma - gamma tăng lên với giảm khối l−ợng thể tích nguyên khối (sự tăng độ rỗng) Khối l−ợng thể tích ngun khối đ−ợc xác định từ kết đo gamma - gamma đ−ợc hiệu chỉnh Độ rỗng đất đá đ−ợc xác định từ ph−ơng trình:

Khèi l−ỵng thể tích hạt Khối lợng thể tích nguyên khối Độ rỗng =

Khi lng th tớch ht Khối l−ợng thể tích dung dịch (4.5) Khối l−ợng thể tích hạt (khối l−ợng riêng hạt) đ−ợc xác định từ mẫu phoi khoan lấy 2,65g/cm3 cát kết thạch anh Khối l−ợng thể tích (khối l−ợng riêng) dung dịch 1g/cm3 n−ớc khơng có mùn khoan Dung dịch khoan chứa thêm chất làm tăng khối l−ợng thể tớch dung dch

4.7 Phơng pháp khoan thăm dò nớc ngầm

Dựng nhng h khoan thm dị, sau phân tích mẫu để đánh giá tính chất tầng địa chất độ sâu, độ ngậm n−ớc, tính chất vật lý tầng trữ n−ớc từ đánh giá trữ l−ợng n−ớc ngầm

90

Ch−¬ng

tính tốn cơng trình khai thác n−ớc ngầm N−ớc ngầm có dạng chung nằm d−ới đất Để sử dụng n−ớc ngầm cho mục đích nh− t−ới, cấp n−ớc cho sinh hoạt, cho cơng nghiệp, cho chăn ni cần phải có cơng trình khai thác n−ớc ngầm

Dựa vào tình hình cụ thể khu vực nh− điều kiện khí hậu, địa hình, điều kiện địa chất địa chất thủy văn để tính tốn thiết kế cơng trình khai thác n−ớc ngầm thích hợp nhằm triệt để tận dụng nguồn n−ớc ngầm để thoả mãn tối đa yêu cầu n−ớc, đồng thời phải đảm bảo yêu cầu môi tr−ờng cân tự nhiên khu vực Vì vậy, việc thiết kế cơng trình khai thác n−ớc ngầm có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật lớn, cịn chứa đựng ý nghĩa xã hội đặc biệt vùng mà ngun nc mt khan him

5.1 Các công trình khai thác nớc ngầm

Tu vo tng loi n−ớc ngầm khác nh− n−ớc ngầm tầng nông, n−ớc ngầm tầng sâu, n−ớc ngầm hang động, n−ớc ngầm không áp, n−ớc ngầm có áp điều kiện địa chất, địa chất thủy văn nh− cấu tạo địa tầng, động thái, trữ l−ợng n−ớc ngầm mà có loại cơng trình khai thác n−ớc ngầm khác nhau:

- Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều đứng - Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang 5.1.1 Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều đứng

Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều đứng th−ờng gặp ba loại sau: - Giếng thùng (giếng h)

- Giếng ống - Giếng hỗn hợp

Những giếng có tác dụng tập trung n−ớc ngầm kết hợp với máy bơm cao áp bơm n−ớc lên để sử dụng

1 GiÕng thïng

Giếng thùng th−ờng đ−ợc xây dựng với n−ớc ngầm tầng nông tầng trữ n−ớc mỏng Nh− biết, loại n−ớc ngầm chịu ảnh h−ởng nhiều điều kiện khí t−ợng nh−

m−a, nhiệt độ, bốc chế độ n−ớc mặt Cấu tạo giếng thùng bao gồm:

- MiƯng giÕng - Th©n giÕng - Bé phËn n−íc vµo

91

H×nh 5.1 - GiÕng thïng (Open well)

• Thân giếng: Th−ờng đ−ợc cấu tạo gạch xây, đá xây, gỗ, bê tông nhằm chống sạt lở thành giếng đặc biệt vùng địa chất trầm tích, tầng trữ n−ớc mềm yếu khơng đồng chất

• Bộ phận n−ớc vào: Th−ờng đ−ợc đục lỗ nhỏ vật liệu rỗng để lọc n−ớc từ tầng trữ n−ớc chảy vào giếng

2 GiÕng èng

Giếng ống th−ờng giếng khoan, có đ−ờng kính nhỏ giếng thùng nh−ng chiều sâu lớn từ 10 mét đến hàng trăm mét Giếng ống đ−ợc sử dụng để khai thác n−ớc ngầm tầng sâu bao gồm nhiều tầng trữ n−ớc xen kẽ với tầng không trữ n−ớc, chiều sâu tầng trữ n−ớc lớn

GiÕng èng gåm bé phËn chÝnh: - MiƯng giÕng

- Th©n giÕng - Bé phËn n−íc vào

ã Ming ging thng kt hp b trớ vị trí đặt máy bơm cao áp • Thân giếng đ−ợc cấu tạo ống thép ống bê tông

ã Bộ phận nớc vào thờng đợc bố trí thân giếng vị trí có tầng trữ nớc, đợc cấu tạo có khả lọc nớc từ tầng trữ nớc vào giếng

3 Giếng hỗn hợp

Giếng hỗn hợp loại giếng kết hợp giếng thùng giếng ống có tác dụng khai thác nớc ngầm tầng nông nớc ngầm tầng sâu Ngoài ra, có tác dụng giảm cột nớc hút máy bơm cần thiết giảm khối lợng xây dựng

Máy bơm Miệng giếng

Thân giÕng

92

H×nh 5.2 - Giếng ống

Hình 5.3 - Giếng hỗn hợp

Máy bơm

Miệng giếng

Thân giếng

Tầng không thấm

Tầng trữ n−íc

Bé phËn n−íc vµo

93 5.1.2 Công trình khai thác nớc ngầm theo chiều ngang

Công trình khai thác nớc ngầm theo chiều ngang thờng gặp loại: - Đờng hầm tËp trung n−íc

- R·nh tËp trung n−íc

- ống ngầm kết hợp với bể tập trung n−íc

Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang th−ờng đ−ợc áp dụng để khai thác n−ớc ngầm tầng nông, tầng trữ n−ớc mỏng

Loại cơng trình đặc biệt có hiệu vùng n−ớc ngầm nằm nông đ−ờng mực n−ớc ngầm có độ dốc (dịng ngầm) vùng nh− sn dc chõn i

Hình 5.4 Các dạng công trình khai thác nớc ngầm theo chiều ngang Hình 5.4a - Đờng hầm tập trung nớc

Hình 5.4b -ống ngầm kết hợp bể tập trung n−íc

94

5.2 Tính toán thủy lực giếng khai thác n−ớc ngầm

Nhìn chung xây dựng giếng khai thác n−ớc ngầm, n−ớc từ tầng trữ n−ớc chảy vào giếng, mực n−ớc giếng ch−a bơm mực n−ớc tĩnh tầng trữ n−ớc bão hoà n−ớc (mực n−ớc ngầm) Khi bắt đầu bơm n−ớc, mực n−ớc giếng hạ xuống tạo chênh lệch mực n−ớc mực n−ớc ngầm mực n−ớc giếng, n−ớc từ tầng trữ n−ớc xung quanh bắt đầu chảy vào giếng Tất trình tuân theo nguyên lý thủy lực định

Để tính tốn l−u l−ợng có khả cung cấp giếng, thay đổi mực n−ớc ngầm nhằm thiết kế cơng trình khai thác n−ớc ngầm điều kiện địa chất thủy văn định, phải nghiên cứu quy luật thủy lực dòng chảy n−ớc ngầm vào giếng

5.2.1 Mét sè khái niệm bản 1 Mực nớc tĩnh

Mực n−ớc giếng tr−ớc bơm đ−ợc gọi mực n−ớc tĩnh Nhìn chung, mực n−ớc tĩnh mực n−ớc ngầm (Water table), trừ tr−ờng hợp giếng phun (Artesim) mực n−ớc giếng cao mực n−ớc ngầm áp suất mực n−ớc tĩnh áp suất khí trời Th−ờng dùng chiều sâu từ mặt đất đến mực n−ớc giếng để thể mực n−ớc tnh

2 Mặt áp lực

Mt ỏp lực mặt có chiều cao với mực n−ớc ống đo áp Chiều cao h chiều cao dâng n−ớc so với mặt chuẩn áp suất điểm nằm mặt chuẩn P chia cho trọng l−ợng riêng n−ớc W:

W P h= 3 Mùc n−íc b¬m

Mực n−ớc bơm mực n−ớc giếng bơm với l−u l−ợng Mực n−ớc bơm đại l−ợng luôn biến đổi tuỳ theo khối lng nc bm ging

4 Độ hạ thấp (Draw down)

Độ hạ thấp thời điểm khoảng cách từ mực n−ớc tĩnh tới mực n−ớc bơm Độ hạ thấp có ảnh h−ởng tới suất giếng Độ hạ thấp thực tế lớn đ−ợc giới hạn mực n−ớc bơm chạm tới đỉnh phận n−ớc vào

5 Vïng ¶nh h−ëng

Khi n−ớc đ−ợc bơm khỏi giếng có l−ợng n−ớc bổ sung vào giếng từ tầng trữ n−ớc xung quanh giếng Hãy t−ởng t−ợng vùng ảnh h−ởng hình nón ng−ợc có đáy mực n−ớc tĩnh đỉnh mực n−ớc bơm Diện tích bị ảnh h−ởng bơm n−ớc khỏi giếng gọi diện tích ảnh h−ởng vùng ảnh h−ởng Đ−ờng biên diện tích ảnh h−ởng gọi đ−ờng trịn ảnh h−ởng Bán kính đ−ờng trịn ảnh h−ởng gọi bán kính ảnh h−ởng

95 dừng lại l−ợng n−ớc bơm khỏi giếng cân với l−ợng n−ớc bổ sung vào giếng từ tầng trữ n−ớc bị ảnh h−ởng Sự cân thay đổi mà l−u l−ợng bơm tăng lên hạ xuống

6 C«ng suÊt cđa giÕng

Cơng suất giếng khối l−ợng n−ớc đ−ợc lấy khỏi giếng đơn vị thời gian, gọi l−u l−ợng giếng, có đơn vị (l/s) (l/phút)

L−u l−ợng đặc tr−ng

L−u l−ợng đặc tr−ng l−u l−ợng giếng đơn vị chiều sâu hạ thấp (l/s-m) 8 Giếng hở

Giếng hở giếng đào đến tầng địa chất trữ n−ớc, giếng tập trung n−ớc từ tầng trữ n−ớc sát mặt đất, kích th−ớc lớn nên giếng hở vừa có tác dụng tập trung n−ớc vừa có tác dụng chứa l−ợng n−ớc lớn

9 GiÕng èng (Tube well)

Giếng ống đ−ợc cấu tạo đ−ờng ống cắm vào lòng đất xuyên qua tầng địa chất trữ n−ớc tầng địa chất khơng trữ n−ớc Các ống kín xung quanh đ−ợc đặt tầng không trữ n−ớc Tại tầng trữ n−ớc bố trí phận n−ớc vào lỗ, khe hở thành ống Tuy nhiên, có giếng phận n−ớc vào đặt đáy giếng (cavity well), n−ớc từ tầng trữ n−ớc vào giếng qua ỏy ging

10 Các điểm lọc nớc

Tại vùng đồng bằng, tầng trữ n−ớc th−ờng cát sỏi sạn nằm gần mặt đất, ng−ời ta bố trí ống ngắn Trên thân ống bố trí chủ yếu phận n−ớc vào, phần thân giếng (ống kín xung quanh) khơng đáng kể Những giếng kiểu ng−ời ta gọi “điểm lọc n−ớc”

5.2.2 Tính toán lu lợng giếng có khả khai th¸c

Lý thuyết Dacxy thiết lập nguyên lý chuyển động n−ớc ngầm Dựa nguyên lý Dupuite - nhà thủy lực học ng−ời Pháp nghiên cứu quy luật tổn thất đầu n−ớc thành lập cơng thức tính tốn l−u l−ợng n−ớc chảy vào giếng từ tầng trữ n−ớc Trong q trình nghiên cứu, phân tích ơng dựa số giả thiết sau đây:

• Độ dốc thủy lực đ−ờng áp lực không đổi tất điểm nằm vùng ảnh h−ởng

• Độ dốc thủy lực điểm đ−ờng mực n−ớc ngầm (hoặc đ−ờng áp lực giếng có áp) độ dốc mặt n−ớc điểm

• Dựa sở giả thiết Dupuit phân số tr−ờng hợp tính tốn • Tính tốn với dịng chảy n−ớc ngầm vào giếng dòng chảy ổn định

• Tính tốn với dịng chảy n−ớc ngầm vào giếng dịng chảy khơng ổn định 1 Dòng ổn định chảy vào giếng tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc không giới hạn

96

0 dt dV =

Dòng ổn định xuất có cân l−u l−ợng bơm khỏi giếng l−u l−ợng bổ sung vào giếng từ tầng trữ n−ớc nguồn n−ớc ngoại lai Những nguồn n−ớc bên ngồi thí dụ nh− tầng trữ n−ớc nằm phía có mực n−ớc ngầm cố định Thực tế điều kiện xảy dịng chảy n−ớc ngầm vào giếng Tuy nhiên, tr−ờng hợp quan sát thấy thay đổi độ hạ thấp theo thời gian không đáng kể độ dốc thủy lực số coi dịng ổn nh tớnh toỏn

Năm 1863 - Dupuite tiếp tục phân tầng trữ nớc hai loại: - Tầng trữ nớc không giới hạn (unconfined aquifer)

- Tầng trữ nớc giới hạn (confined aquifer)

Hỡnh 5.5 - Sơ đồ tính tốn thuỷ lực dịng ổn định tầng trữ n−ớc không bị giới hạn

Tầng trữ n−ớc không giới hạn tầng trữ n−ớc mà phía khơng xuất tầng địa chất không thấm n−ớc làm giới hạn Tr−ờng hợp ng−ời ta gọi giếng trọng lực

Trong tr−ờng hợp Dupuite cho tầng trữ n−ớc cung cấp vào giếng hình trụ bão hồ n−ớc nằm xung quanh giếng có mực n−ớc ngầm nằm ngang, khụng i

áp dụng công thức:

Q = axV = axKJ (5.1)

Trong đó:

Q: L−u l−ợng chảy vào giếng V: Tốc độ thấm

V = KJ

R x

h0 h + Δh

dx

H

x

h Q

97 K: HÖ sè thÊm

J: §é dèc thđy lùc

ax: DiƯn tÝch thấm - diện tích xung quanh hình trụ cÊp n−íc

L−u l−ợng chảy vào giếng mặt cắt có khoảng cách x tới tâm giếng đ−ợc tính cơng thức:

dx dh xhK KJ a

Q= x = π

hdh xK

Qdx

=

π (5.1)’

Đối với dịng chảy đồng tâm, ổn định vào giếng l−u l−ợng chảy vào giếng toàn vùng ảnh h−ởng tầng trữ n−ớc tích phân hàm số với cận:

Khi x = r th× h = h0 Khi x = R th× h = H Ta cã:

r R ln K Q h H x dx K Q hdh 2 R r H

h0 π

= − ⇔ π = ∫ ∫ ( ) r R ln h H K Q 2 − π = ( )( ) r R ln h H h H K

Q= π − + (5.2)

Trong ú:

Q: Lu lợng chảy vào giÕng (m3/s)

H: Mùc n−íc tÜnh kĨ tõ tÇng không thấm (m)

ho: Chiều cao mực nớc bơm kể từ tầng không thấm (m) R: Bán kính ảnh h−ëng (m)

r: B¸n kÝnh cđa giÕng (m)

K: Hệ số thấm tầng trữ nớc (m/s)

Trong thực tế, để áp dụng công thức (5.2) Dupuite, năm 1870 Adolph - Thiem phát triển thêm Thiem cho khoảng cách từ tâm giếng v−ợt q trị số độ hạ thấp mực n−ớc ngầm trở nên khơng đáng kể Ơng quan sát thấy bổ sung thêm vào n−ớc ngầm từ n−ớc m−a n−ớc t−ới mặt đất có xu h−ớng cân với l−ợng n−ớc đ−ợc bơm khỏi giếng Vì giữ cho bán kính ảnh h−ởng R gần nh−

mét h»ng sè

98

Để tính tốn đặc tr−ng thủy lực tầng trữ n−ớc, công thức (5.2) đ−ợc biến đổi đ−ợc sử dụng điều kiện dịng chảy ổn định

Hình 5.6 - Sơ đồ tính tốn theo độ hạ thấp mực n−ớc

NÕu lÊy c«ng thøc (5.1)':

hdh xK Qdx = π

Tích phân khoảng cách từ x1 đến x2 từ h1 đến h2, ta có:

( ) 2 2 x x ln h h K

Q= π −

Chóng ta cã h = H - S:

( ) ( ) 2 2 x x ln S H S H K

Q= π − − −

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − π = H S S H S S x x ln H K Q 2 2 1 Đặt H S S ' S − = ⇒ H S S ' S 1

1= −

R x H x h Q h 2r x1 x2 S

99 H S S ' S 2

2 = −

S′1, S′2: Độ hạ thấp (trong tr−ờng hợp dòng chảy ổn định) đ−ợc hiệu chỉnh

Ta cã: ( )

1 2 x x ln ' S ' S KH

Q= π − (5.3)

Đặt KH = T

( ) 2 x x ln ' S ' S T

Q= π − (5.4)

T = KH: Đợc coi nh khả chuyển nớc tầng trữ n−íc (m2/s)

( 2)

1 ' S ' S x x ln Q T − π

= (5.5)

Công thức (5.5) sử dụng để −ớc tính giá trị khả chuyển n−ớc hệ số thấm tầng trữ n−ớc Trong tr−ờng hợp độ hạ thấp nhỏ so với chiều dầy tầng bão hoà n−ớc tầng trữ n−ớc Nói cách khác, chiều dầy tầng trữ n−ớc khơng đổi xuất thực tế

2 Tính l−u l−ợng giếng với dịng chảy ổn định tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc bị giới hạn

Hình 5.7 - Sơ đồ tính tốn thuỷ lực dòng ổn định tầng trữ n−ớc

R x x S1 S2 2r H dx dh b Tầng

trữ nớc Q

100

Tầng trữ n−ớc bị giới hạn theo Dupuite định nghĩa tầng trữ n−ớc nằm kẹp hai tầng địa chất không thấm n−ớc (tầng địa chất không thấm nằm phía d−ới phía tầng trữ n−ớc)

Với dòng chảy ổn định h−ớng tâm, Dupuite dùng cơng thức (5.1) để tính l−u l−ợng áp dụng cho mặt áp lực t−ơng đ−ơng với đ−ờng mực n−ớc ngầm tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc không bị giới hạn

L−u l−ợng mặt cắt cách tâm khoảng cách x đ−ợc tính tốn nh− sau:

dx dh bK axKJ Q= = π

x dx Kb

Q dh

= (5.6)

Tích phân phơng trình (5.6) với điều kiện biên giếng:

= π R

r H

h x

dx Kb

Q dh

r R ln Kb

Q h

H 0 π = −

( )

r R ln

h H Kb

Q= π − (5.7)

Trong đó:

b: ChiỊu dÇy cđa tÇng trữ nớc nằm ngang bị giới hạn tầng kh«ng thÊm n−íc

Các đại l−ợng nh− định nghĩa công thức (5.2)

Công thức (5.7) đ−ợc sử dụng để tính tốn đặc tr−ng thuỷ lợi tầng trữ n−ớc sở đo đạc đại l−ợng công thức bơm thử

Năm 1870 - Thiem nghiên cứu cách độc lập tìm cơngthức tính tốn với số giả thiết để tăng độ xác cơng thức giả thiết :

- Tầng trữ n−ớc đ−ợc mỡ rộng đến vô (infinite areal extent)

- Tầng trữ n−ớc đồng đẳng h−ớng (isotropic) chiều dầy không đổi toàn vùng ảnh bơm

- Giếng chạy xuyên qua toàn tầng trữ nớc nhận nớc từ toàn chiều dấy tầng trữ nớc dòng chảy ngang hớng tâm

- Dòng chảy vào giếng dòng chảy ổn định

Để xác định đặc tr−ng thủy lực tầng trữ n−ớc dùng hai cách sau đây:

C¸ch thø nhÊt:

101 - Trục hoành biểu thị thời gian với số ®o theo c¸ch chia logarit

- Trục tung biểu thị độ hạ thấp với số đo theo cách chia đ−ờng thẳng bình th−ờng Đ−ờng cong quan hệ thời gian độ hạ thấp đ−ợc quan sát vẽ thời gian sau Đ−ờng cong với ống đo áp khác chạy song song khoảng cách chúng không đổi Nh− có nghĩa độ dốc thủy lực khơng thay đổi coi dịng chảy tầng trữ n−ớc chảy với chế độ dòng ổn định Các giá trị độ hạ thấp S1, S2 đ−ợc quan sát ống đo áp có khoảng cách tới tâm giếng x1, x2 t−ơng ứng

Chóng ta cã:

1 2 x x h h x x ln Kb Q h h x dx Kb Q dh 2 π = − ⇔ π = ∫ ∫ ( ) 2 x x ln h h Kb

Q= π − (5.8)

S1 = H - h1 → h1 = H - S1 S2 = H - h2 → h2 = H - S2 Thay vào công thức (5.8) ta cã:

( ) 2 x x ln S H S H Kb

Q= π − − +

( ) 2 x x ln S S Kb

Q= π − (5.9)

( ) 2 x x ln S S T

Q= π − với T = Kb

T = K b: Đợc gọi khả chuyển nớc tầng trữ nớc bị giới hạn

Thay cỏc giỏ tr quan sỏt đ−ợc vào công thức (5.9) xác định đ−ợc giá trị T, K b Quan sát với nhiều cặp ống đo áp khác có nhiều giá trị T Trị số bình qn kết giá trị gần với thực tế Khi biết đ−ợc khả chuyển n−ớc T, ta tính tốn tốn đ−ợc hệ số thấm K chiều dầy tầng trữ n−ớc b khảo sát đ−ợc ba trị số

C¸ch thø hai:

Trên giấy bán logarit, vẽ đ−ờng quan hệ độ hạ thấp ống đo áp khoảng cách t−ơng ứng chúng tới tâm giếng

- Trục tung biểu thị độ hạ thấp với tỷ lệ đ−ờng thẳng

102

Nếu chọn ống đo áp có khoảng cách gấp 10 lần ta có công thức:

( )

3 ,

S T

Q= π Δ (5.10)

Trong đó:

ΔS: Sự chênh lệch độ hạ thấp hai ống đo áp có khoảng cách gấp 10 lần từ tính đ−ợc khả chuyển n−ớc T K, b thông qua lần bơm thử

3 Tính thủy lực giếng với dịng chảy khơng ổn định tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc bị giới hạn

Trong thực tế bắt đầu bơm n−ớc từ giếng với l−u l−ợng đó, mực n−ớc giếng hạ xuống tạo chênh lệch mực n−ớc nên n−ớc từ tầng trữ n−ớc chảy vào giếng tạo vùng ảnh h−ởng theo dạng hình nón ng−ợc Nếu tiếp tục bơm vùng ảnh h−ởng lan rộng dần bán kính ảnh h−ởng lớn, độc dốc thủy lực mặt áp lực ln thay đổi Nếu giả thiết khơng có nguồn n−ớc bổ sung vào tầng trữ n−ớc nh− n−ớc m−a, n−ớc mặt tầng trữ n−ớc rộng vô hạn; tiếp tục bơm, n−ớc từ tầng trữ n−ớc tiếp tục chảy vào giếng hình nón ng−ợc độ hạ thấp mực n−ớc ngầm phát triển theo thời gian Nh− vậy, khoảng thời gian l−ợng n−ớc từ tầng trữ n−ớc trị số tích phân hệ số trữ n−ớc độ hạ thấp khoảng diện tích ảnh h−ởng phát triển thời gian

Hình 5.8 - Sơ đồ tính tốn thuỷ lực dịng khơng ổn định với tầng trữ n−ớc bị giới hạn

Độ hạ thấp mực n−ớc giếng, bán kính ảnh h−ởng, độ dốc thủy lực đ−ờng áp lực ln ln thay đổi theo thời gian bơm, trạng thái chảy ổn định tầng trữ n−ớc suốt q trình cơng trình khai thác n−ớc ngầm hoạt động

Theis phân tích t−ơng tự dòng chảy n−ớc ngầm truyền dẫn nhiệt sở có số giả thiết thêm vào với giả thiết Dupuite - Thiem sau đây:

h

x Q

h

Tầng không trữ nớc

Tầng không trữ nớc

103 - Tầng trữ nớc bị giới hạn

- Dòng chảy tầng trữ n−ớc vào giếng chảy với trạng thái chảy không ổn định - Sự thay đổi độ hạ thấp không đáng kể theo thời gian đồng thời gradien thủy lực không đổi theo thời gian

- Sự chuyển động n−ớc thoát từ tầng trữ n−ớc tức thời với độ hạ thấp đầu n−ớc

- Đ−ờng kính giếng nhỏ nh− l−ợng trữ n−ớc giếng nh− bỏ qua Năm 1940, Jacob đ−a ph−ơng trình vi phân dịng chảy khơng ổn định tầng trữ n−ớc chảy h−ớng tâm coi nh− khơng có rị rỉ theo chiều đứng h−ớng nh− sau:

Dịng chảy qua thể tích khống chế toạ độ cực L−ợng n−ớc vào thể tích khống chế là:

δθ ∂

∂

− T r

x h

r (5.11) Lợng nớc khỏi thể tích khống chế là:

(x x)

x T x h x h T x h r r δ × δθ + δθ δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ∂ ∂ + ∂ ∂ − (5.12) L−ỵng n−íc lại thể tích khống chế là:

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ δθ ∂ ∂ − + δθ δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ∂ ∂ − ∂ ∂ − δθ δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − ∂ ∂ − δθ ∂ ∂

− T x

x h x T x h x x h T xx T x h x h x T x h r r r r r δθ δ ∂ ∂ + δθ δ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ = x x h T xx x T x h

x r r (5.13) L−ỵng n−íc theo phơng trình cân nớc phải

t h ∂ ∂

μ , đó:

t h x h x T x h T x r r ∂ ∂ μ = ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ ∂ ∂ (5.14)

Tr−ờng hợp môi tr−ờng đồng nhất, ta có:

t h T x h x x h 2 ∂ ∂ μ = + (5.15) Phân tố tính toán

x x + δt

104

Hình 5.9 - Sơ đồ dịng chảy vào giếng có áp

Trong đó:

T: Khả chuyển nớc tầng trữ nớc (m2/s)

: Hệ số trữ nớc (không có thứ nguyên)

x: Khoảng cách từ tâm giếng đến điểm khảo sát t: Thời gian kể từ bắt đầu bơm n−ớc

Theis (1935) tìm cơng thức coi chuyển động n−ớc đất t−ơng tự nh− truyền nhiệt với điều kiện biên h = h0 tr−ớc bắt đầu bơm Vì vậy, x → ∞ h → h0 bắt đầu bơm t ≥

Vµ

T

Q x

h x lim

0

x ⎟⎠= π

⎞ ⎜ ⎝ ⎛

∂ ∂

→

§iỊu kiƯn ban ®Çu:

h(x,0) = h0 víi t ≤

Và lời giải phơng trình vi phân có d¹ng: ∫

∞ − π − =

u u

0 du

u e T

Q h

h (5.16)

Víi du E( u)

u e u

u

− − = ∫

∞ −

Trong Tt

S x u

2

= vµ đợc biểu thị: - Ei(-u)

Cụng thc (5.12) c áp dụng để tính tốn thủy lực giếng đứng khai thác n−ớc ngầm đ−ợc coi công thức Theis

Mùc thđy ¸p

105 Tích phân đợc khai triển thành chuỗi hội tụ:

( )

[ E u ]

T

Q h h

S 0 − i −

π = − = ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − − − − − − π = 41 , u 31 , u 21 , u u u ln 5772 , T Q S (5.17) TÝch phân mũ đợc biểu thị hàm số W(u) Wenzel ®−a

( )u W T Q S π = (5.18)

Trong đó:

S: Độ hạ thấp mực nớc ngầm

W(u): Hm số giếng với tầng trữ n−ớc bị giới hạn, đẳng h−ớng, khơng bị rị rỉ thất tốt theo chiều đứng giếng đ−ợc đào xuyên qua toàn tầng trữ n−ớc với điều kiện dòng chảy số

Trong công thức Theis hệ số trữ n−ớc S khả chuyển n−ớc T khơng thể xác định cách trực tiếp đ−ợc xuất “agument” ph−ơng trình nh−

một −ớc số tích phân mũ Có nhiều ph−ơng pháp giải tích phân mũ để xác định đặc tr−ng thủy lực tầng trữ n−ớc , số ph−ơng pháp giải t−ơng đối phổ bin sau õy:

- Phơng pháp đờng cong mẫu - Phơng pháp Jacop - Phơng pháp phục hồi Theis - Phơng pháp Kriz

Theis a cách giải ph−ơng trình tích phân ph−ơng pháp đ−ờng cong mẫu nhằm xác định đặc tr−ng thuỷ lực tầng trữ n−ớc có giới hạn theo cỏc bc nh sau:

1 Chuẩn bị đờng cong mẫu (hình 5.10) hàm số giếng Theis giấy logarit hai chiỊu, (quan hƯ W(u) ∼ u hc W(u) ∼ 1/u)

2 VÏ quan hƯ gi÷a S ∼ t/x2

giấy logarit hai chiều có tỉ lệ với đ−ờng cong mẫu W(u) ∼ u Sau đặt chập quan hệ S ∼ t/ x2 lên đ−ờng cong mẫu cho hai quan hệ trùng với trục toạ độ song song đơi (hình 5.11)

3 Chọn điểm A đ−ờng quan hệ S ∼ t/ x2 (tốt chọn điểm A có toạ độ W(u) = 1/u =10 để tính tốn cho đơn giản) Từ điểm A dóng vào trục toạ độ t−ơng ứng ta tìm đ−ợc giá trị W(u), 1/u, S t/ x2

4 Thay c¸c gi¸ trị W(u), S Q (lu lợng bơm khỏi giếng) ta tìm đợc khả chuyển nớc tầng trữ n−íc W( )u

S Q T π =

5 Khi tính đợc giá trị T = Kb có giá trị t/x2 u tìm đợc hệ số trữ nớc u

106

Hình 5.10 - Đờng cong Theis W(u) ∼ u vµ W(u) ∼ 1/ u

Hình 5.11- Phơng pháp chập đờng cong S t/x2 đờng cong W(u) 1/ u W (u)

102

101

100

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 u

10-1 100 101 102 103 104 105 106 107 1/u

§−êng W(u) ~ u §−êng W(u) ~ 1/u

x = 30 m x = 90 m x = 220 m

10-1 100 101 102 103 104

1/u 101

100

10-1

10-2

W(u)

10-4 10-3 10-2 10-1 100

t/x2

100

10-1

10-2

107 4 Tính tốn thủy lực giếng với dịng chảy khơng ổn định tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc không bị giới hạn

Phơng trình (5.12) phơng pháp giải đợc áp dụng giải toán thuỷ lực cho dòng chảy vào giếng nớc ngầm trờng hợp tầng trữ nớc bị giới hạn đợc coi nớc thoát khỏi tầng trữ nớc tức thời khả tự nhiên tầng trữ nớc hệ số trữ nớc S số

i với tầng trữ n−ớc khơng giới hạn, l−ợng n−ớc từ tầng trữ n−ớc bao gồm l−ợng n−ớc đ−ợc bổ sung trọng lực từ tầng vào khoảng trống khơng bão hồ n−ớc n−ớc bổ sung vào giếng Sự chuyển động rơi tự n−ớc khe rỗng đất nói chung chậm hệ số trữ n−ớc đất tăng với tốc độ giảm dần theo thời gian bơm Vì thế, chiều dầy tầng bão hoà thay đổi đáng kể Coi thay đổi hạ thấp không đáng kể khu vực đ−ợc bổ sung n−ớc rơi trọng lực Chính phân tích trên, cơng thức thủy lực với dịng chảy khơng ổn định tầng trữ n−ớc có giới hạn khơng thể ảnh h−ởng rơi trọng lực n−ớc giảm chiều dầy tầng bão hoà đặc biệt với thời gian bơm ngắn

Sự ảnh h−ởng việc rơi tự n−ớc từ khe rỗng đất làm giảm chiều dầy tầng bão hoà n−ớc tầng trữ n−ớc giảm khả chuyển n−ớc tầng trữ n−ớc Vì vậy, tốn tầng trữ n−ớc khơng giới hạn giá trị hạ thấp đ−ợc quan sát phải đ−ợc hiệu chỉnh nhằm bù vào giảm nhỏ tầng bão hoà để sử dụng trình nghiên cứu Độ hạ thấp quan sát đ−ợc thay trị số hiệu chỉnh:

0 h

S S '

S = − (5.19)

Trong ú:

S': Độ hạ thấp phải xuất toán coi tầng trữ nớc bị giới hạn tơng đơng

h0: Đầu nớc trớc bơm Thùc tÕ cho thÊy nÕu 0,25

h S

0

≤ hệ số trữ n−ớc gần nh− số Với hiệu chỉnh ph−ơng pháp tính tốn đặc tr−ng thuỷ lực cho tầng trữ n−ớc có giới hạn đ−ợc dùng để giải tốn tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc khơng bị giới hạn

Kriz đ−a cách giải đồ thị tốn tầng trữ n−ớc khơng bị giới hạn cách giải ph−ơng trình dịng khơng ổn định sau:

t h K

' S x h x x

h 2

∂ ∂ = ∂ ∂ − ∂ ∂

(5.20)

Trong đó:

S': Giá trị đặc tr−ng

K: Hệ số thấm tầng trữ nớc

108

0 h

h =

λ vµ

t

x2

γ =

ξ (5.21)

víi ' S h K =

γ vµ

t Kh ' S x = ξ

H×nh 5.12 - Đờng cong mẫu toán thuỷ lực tầng trữ nớc không giới hạn

Các đờng quan hệ đợc vẽ cho giá trị khác cđa trÞ sè C:

2 Kh Q C π

= (5.22)

Khi có tập hợp số liệu để vẽ đ−ờng quan hệ h

h =

λ logarit

của giá trị t x2

, chồng hình vẽ lên đờng cong mẫu không thứ nguyên tầng trữ nớc không giới hạn có trục tung trùng giá trị trùng với giá trị

0 h

h

trục logarit song song, tìm đ−ợc đ−ờng cong vẽ từ tài liệu đo đạc phù hợp với đ−ờng cong họ đ−ờng cong mẫu (hình 5.12)

Biết đ−ợc giá trị C thay vào ph−ơng trình (5.22) để tìm trị số K từ đ−ờng cong phù hợp để xác định giá trị ξ

t x2

, từ thay vào cơng thức (5.21) để tìm giá trị S'

Cần ý t−ợng rơi tự n−ớc tầng trữ n−ớc ch−a đạt tới ổn định khoảng thời gian từ ữ 24 Vì vậy, cần phải tiếp tục bơm khoảng thời gian ữ ngày để thu thập số liệu

Thực nghiệm cho thấy: Giá trị S' nhỏ giá trị S' thực tế thời gian bơm để thu thập số liệu ngắn

C = 0,7.10-2

1 9 10 12 14

17 20 23.102

109

5.3 Tính tốn thuỷ lực cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang

Nhìn chung cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang đ−ờng hầm tập trung n−ớc, hào tập trung n−ớc đ−ợc xây dựng để khai thác n−ớc ngầm tầng nông, chiều dầy tầng trữ n−ớc mỏng khu vực có dịng chảy ngầm (mực n−ớc ngầm có độ dốc thuỷ lực), nguồn n−ớc ngầm luôn đ−ợc bổ sung bắt đầu khai thác

Hình 5.13 - Sơ đồ tính tốn thuỷ lực với cơng trình đ−ờng hầm tập trung n−ớc

LhKdh Qdx dx dh LhK v a

Q= x x = ⇒ =

( ) ( ) h H KL b R Q hdh KL Qdx 2 R b H h0 − = − ⇒ = ∫ ∫ ( )

(R b)

2 h H KL Q 2 − − = Trong đó:

L: Chiều dài đờng hầm tập trung nớc K: Hệ số thấm tầng trữ nớc

H: Mc nc ngầm kể từ đáy đ−ờng hầm ho: Mực n−ớc ng hm

Trờng hợp mực nớc ngầm mùc n−íc tÜnh cã thĨ lÊy tõ hai phÝa vµo đờng hầm lu lợng vào đờng hầm tính theo c«ng thøc: ( )

110

Hình 5.14 - Sơ đồ tính tốn thuỷ lực đ−ờng hầm tập trung n−ớc từ hai bên

5.4 TÝnh thủ lùc hƯ thèng giÕng

5.4.1 HƯ thèng giÕng hoµn chØnh

Khi phễu hạ thấp hai giếng bơm gần trùng vào nhau, giếng đ−ợc coi gây ảnh h−ởng làm tăng độ hạ thấp mực n−ớc ngầm đến giếng Đối với nhóm giếng bơm hình thành nên bãi giếng (bãi giếng), độ hạ thấp mặt n−ớc ngầm đ−ợc xác định điểm nh− biết l−u l−ợng bơm giếng Dựa nguyên lý chồng tung độ, độ hạ thấp mặt n−ớc ngầm điểm khu vực ảnh h−ởng vẹc bơm số giếng gây tổng mức hạ thấp mực n−ớc ngầm giếng gây ra:

Hình 5.15- Đờng hạ thấp mực nớc ngầm hƯ thèng giÕng t¹o

ST = Sa + Sb + Sc + + Sn

Với ST độ hạ thấp mực n−ớc ngầm tổng điểm biết Sa, Sb, Sc, , Sn độ hạ thấp mực n−ớc ngầm điểm giếng hút n−ớc a, b, c, …, n gây Có thể nhận

b

h0

H

Q

2 Q

Q1 Q2 Q3

Do Q2

Do Q1

Đờng tổng hợp

Tầng có áp

B

Tầng không thấm Mực nớc ngầm

111 thấy số l−ợng giếng đặc tr−ng hình học bãi giếng quan trọng xác định độ hạ thấp mực n−ớc ngầm bơm Có thể dựa ph−ơng trình dịng ổn định hay khơng ổn định để xác định độ hạ thấp mực n−ớc ngầm bãi giếng Nói chung, giếng bãi giếng đ−ợc thiết kế cho cấp n−ớc cần đ−ợc bố trí khoảng cách giếng xa tốt để giảm thiểu mức độ ảnh h−ởng chỳng

5.4.2 Hệ thống giếng không hoàn chỉnh

Giếng khoan có đáy nằm cao đỉnh tầng không thấm n−ớc d−ới đ−ợc gọi giếng khoan khơng hồn chỉnh (hình 5.16) Dịng chảy vào giếng khác với dòng chảy h−ớng dòng nằm ngang vào trục giếng nh− giếng hoàn chỉnh

Chiều dài trung bình đ−ờng dịng vào giếng khơng hồn chỉnh lớn chiều dài trung binhf đ−ờng dòng vào giếng hồn chỉnh, cần phải tính đến sức cản lớn dòng chẩy Trong thực tế, giếng ch−a hoàn thiện giếng hoàn thiện tầng chứa n−ớc, Qp = Q Sp > S, Sp = S Qp < Q Q l−u l−ợng bơm giếng, S độ hạ thấp mực n−ớc giếng, cịn số p để giếng khơng hồn chỉnh ảnh h−ởng việc khoan giếng khơng hồn chỉnh đ−ợc bỏ qua dịng chẩy độ hạ thấp mực n−ớc ngồi bán kính 0,5 ữ 2,0 lần độ dầy tầng bão hoà b (tu thuc vo mc khoan)

Độ hạ thấp mực nớc Sp giếng không hoàn chỉnh tầng chứa nớc có áp biểu thị hình 5.16

Sp = S + ΔS

Trong ΔS độ hạ thấp phụ thêm ảnh h−ởng việc khoan khơng hồn chỉnh Trong tr−ờng hợp dịng chẩy ổn định tính ΔS theo công thức:

w s p r h ) p ( ln p p T Q

S − −

π =

Δ

Trong đó:

T: HƯ sè dÉn n−íc P: HÖ sè khoan )

b h p ( = s

hs: Độ dài giếng cắm vào tầng chứa nớc có bề dầy b rw: Bán kính giếng

Phơng trình đợc áp dụng p > 0,20

Trong tr−ờng hợp ống lọc giếng d−ợc đặt tầng chứa n−ớc giá trị ΔS

đ−ợc xác định theo công thức:

w s p r h ) p ( ln p p T Q

S − −

π = Δ

Ph−ơng trình đ−ợc biến đổi tầng chứa không áp:

w s p w r h ) p ( ln p p K Q s h

2 − −

π =

112

Nh− vËy: S2p =S2 +2hwΔS

Hình 5.16 - Đờng hạ thấp mực nớc giếng hút nớc không hoàn chỉnh

5.5 Thiết kế công trình khai thác nớc ngầm

5.5.1 Mc ớch ý nghĩa

Giếng đ−ợc thiết kế để khai thác triệt để l−ợng n−ớc ngầm nhằm thoả mãn cao yêu cầu n−ớc n−ớc ngầm nh− n−ớc cho sinh hoạt, cho nông nghiệp ngành kinh tế khác nh−ng phải bảo đảm yêu cầu tối thiểu môi tr−ờng

Thiết kế giếng bao gồm việc lựa chọn thông số, kích th−ớc phận giếng để tính toán kết cấu chọn vật liệu xây dựng Việc thiết kế giếng tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên nh− khí hậu, địa hình, địa chất, địa chất thủy văn khu vực mục đích khai thác n−ớc ngầm khác

Thiết kế giếng tốt bảo đảm điều kiện tối −u thi công, xây dựng, vận hành, quản lý thời gian phục vụ giếng đồng thời giá thành xây dựng hợp lý

Nh− biết, điều kiện tự nhiên nh− địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, đặc tr−ng thuỷ lực tầng trữ n−ớc thay đổi lớn theo vùng Giếng đ−ợc thiết kế cần tận dụng tối đa điều kiện tự nhiên nơi xây dựng Khi tận dụng đ−ợc điều kiện này, vật liệu xây dựng đ−ợc lựa chọn cách hợp lý đạt đ−ợc điều kiện kỹ thuật kinh tế thiết kế giếng Vì vậy, hai yếu tố ảnh h−ởng lớn tới việc thiết kế giếng là:

- Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công trình - Yêu cầu khai thác nớc ngầm

1 Yêu cầu khai thác nớc ngầm

Yêu cầu khai thác n−ớc ngầm để đáp ứng đối t−ợng sử dụng khác Những đối t−ợng có tính chất u cầu khác thời gian, khối l−ợng chất

Q

Mực thủy áp ban đầu

Đờng thđy ¸p sau Δt

hS

113 lợng nớc Trong trờng hợp nguồn nớc ngầm phong phú lại đợc bổ sung khai thác việc khai thác dựa vào yêu cầu dïng n−íc

Tuy nhiên, phải xem xét kỹ thời gian phục vụ cơng trình, ảnh h−ởng tới môi tr−ờng khu vực, yêu cầu n−ớc lớn (trong năm hạn hán) Tr−ờng hợp yều cầu n−ớc lớn nh−ng trữ l−ợng n−ớc ngầm hạn chế cần khai thác n−ớc ngầm theo khả thực tế để đáp ứng yêu cầu n−ớc

2 Điều kiện tự nhiên khu vực xây dựng công tr×nh

Các điều kiện địa hình, địa mạo khu t−ới, cấu tạo hệ thống dẫn n−ớc, ph−ơng pháp t−ới, điều kiện thi công lắp đặt, điều kiện làm việc an toàn máy bơm yếu tố định đến việc chọn vị trí xây dựng cơng trình ảnh h−ởng lớn đến q trình thiết kế giếng

Trong thùc tÕ viÖc thiÕt kÕ giếng thờng đợc chia trờng hợp sau:

1) Thiết kế hở vùng địa chất rắn vùng địa chất mềm yếu không đồng 2) Thiết kế giếng ống vùng địa chất không đồng

5.5.2 ThiÕt kÕ giÕng hë

Hầu hết giếng hở đ−ợc thiết kế để khai thác n−ớc ngầm tầng nông tầng trữ n−ớc vô hạn Hai loại giếng hở th−ờng gặp giếng hở đặt tầng địa chất rắn t−ơng đối đồng chất giếng đặt vùng có địa chất mềm yếu không đồng chất

1 Giếng hở vùng địa chất rắn

Đây vùng n−ớc ngầm tầng nông đ−ợc chứa khe nứt tầng đá bị phong hố Cũng có tr−ờng hợp n−ớc đ−ợc chứa hang động mang tính chất nh− hồ chứa n−ớc ngầm Nói chung, trữ l−ợng hạn chế khả cấp n−ớc cho giếng từ tầng trữ hạn chế L−ợng n−ớc phụ thuộc nhiều vào l−ợng n−ớc mặt l−ợng m−a mặt đất, mực n−ớc ngầm dao động đáng kể theo thời gian Những bể n−ớc chứa đất đ−ợc hình thành n−ớc m−a n−ớc mặt vào tầng địa chất bị đứt gãy, bị phong hoá đ−ợc giữ lại đá gốc rắn nằm phía d−ới, hệ số thấm nhỏ nên giếng khoan sâu (giếng ống th−ờng khơng thích hợp)

Vì vậy, giếng hở đ−ợc sử dụng nhằm tập trung trữ vào giếng l−ợng n−ớc chứa tầng địa chất

Nguyên tắc chung để thiết kế loại giếng là:

- §−êng kÝnh lớn chiều sâu hạn chế

- Tng lc n−ớc nh− phận n−ớc vào giếng lợi dụng điều kiện tự nhiên, trừ tr−ờng hp c bit

- Chiều sâu giếng nên tận dụng hết tầng trữ nớc

Sau xin đa số gợi ý việc thiết kế giếng hở Trung tâm nghiên cứu nớc ngầm Hydrabad ICAR ấn Độ:

a - Trong tr−ờng hợp địa chất cứng, có n−ớc ngầm tầng giếng hở, giếng đào thích hợp giếng khoan, giếng ống Kinh phí đầu t− mà hiệu lớn

114

c - Tuỳ vào nằm vết đứt gãy địa chất khu vực đặt giếng Nếu sử dụng mặt cắt chữ nhật nên h−ớng mặt bên chữ nhật h−ớng phía khe nứt cắt ngang khe nứt để tập trung nhiều nhanh l−ợng n−ớc ngầm

d - Giếng đào vùng đá phong hố có đá gốc đá granit l−ợng n−ớc ngầm phong phú loại đá khác nh− đá Trapdecan nh− loại đá xuất vùng Trong tr−ờng hợp vùng có cấu tạo địa chất đá gốc granit đá granit màu tím trữ l−ợng n−ớc ngầm lớn đá granit màu xám

e - Trong tr−ờng hợp vùng trầm tích giếng hở nên đào hết tầng trữ n−ớc

f - Trong số tr−ờng hợp cấu tạo địa chất tạo thành đê ngầm tự nhiên ngăn n−ớc, giếng nên đặt phía th−ợng l−u, trừ đê bị đứt gãy bị phong hố Khơng nên đặt giếng hạ l−u vị trí đê

g - Trong tr−ờng hợp áp lực n−ớc ngầm nhỏ, hệ số thấm nhỏ sử dụng thêm số giếng khoan vùng lân cận để bơm n−ớc vào giếng hở

2 Giếng hở vùng địa chất không rắn - tầng trữ n−ớc dày vô hạn

Giếng hở vùng đ−ợc đào sâu tuỳ thuộc vào dao động n−ớc ngầm, nói chung phải đào sâu mực n−ớc ngầm mùa khô Chiều sâu th−ờng từ ữ 10 m

Nh÷ng giếng hở vùng nên có mặt cắt hình tròn có đờng kính từ 1,5 ữ 4,5 m

Tuy nhiên, đờng kính lớn khả tập trung trữ nớc ngầm giếng lớn

Hình 5.17 - Giếng hở

Máy bơm

Thân giếng

115 Do địa chất mềm yếu nên phải tạo thân giếng để chống đất thành giếng bị sụt lở Thân giếng đ−ợc làm gỗ, gạch xây, đá xây, ống bê tông bê tông cốt thép Chiều dày thân giếng đ−ợc tính tốn thiết kế coi nh− áp lực đất từ phía bên ngồi Tr−ờng hợp giếng cạn n−ớc, có nghĩa áp lực bên “0”

Tuy nhiên, tham khảo biểu độ quan hệ chiều dày tầng giếng độ sâu giếng đào với đ−ờng kính khác hình 5.12

H×nh 5.18 - Dòng chảy nớc ngầm vào giếng

Mt chiu đứng

116

Đ−ờng quan hệ cho hình 5.12 áp dụng cho giếng xây Đối với giếng xây gạch chiều dày nhỏ thành giếng đoạn 23 cm Với khoảng cách chiều sâu thân cống từ ữ m thay đổi chiều dày thân cống lần

Phần n−ớc vào thân giếng đáy giếng phải làm thiết bị lọc n−ớc:

- Đáy giếng d−ới đổ lớp cát đến lớp sỏi nhỏ lớp đá dăm cấp hạt lớn dần từ d−ới lên lớp dày từ 15 ữ 20 cm

- Bộ phận n−ớc vào ống bê tơng gạch, đá xây cuộn đ−ợc bố trí lỗ khe hở khắp xung quanh thành để n−ớc chảy vào giếng (hình 5.18) Bên ngồi phận n−ớc vào bố trí tầng đệm lọc n−ớc: Sát thành giếng bố trí cấp hạt lớn nhỏ dần vào phía tầng trữ n−ớc: Đá sỏi lớn đá dăm, sau đến lớp sỏi nhỏ cuối lớp cát, lớp từ 10 ữ 15 cm Trong nhiều tr−ờng hợp ng−ời ta dùng l−ới thép với đ−ờng kính mặt l−ới khác để làm lớp đệm lọc n−ớc

Nói tóm lại, thiết kế giếng hở t−ơng đối đơn giản Tuy nhiên cần ý số điểm sau đây:

- Cần nghiên cứu kỹ điều kiện địa chất khu vực xây dựng cơng trình nh− tầng đá gốc, nguồn gốc tầng phong hố, ngun nhân q trình hình thành tầng phong hoá, cấu tạo địa tầng nh− nằm, nếp gấp, đứt gãy

- Phân tích mối quan hệ n−ớc ngầm với n−ớc mặt, điều kiện khí t−ợng thuỷ văn mặt đất vùng xây dựng cơng trình Mặt khác, thu thập tài liệu tham khảo, tài liệu công trình xây dựng vùng lân cận, từ định vị trí kích th−ớc chiều sâu, bán kính giếng kích th−ớc, cấu tạo phận khác cho thích hợp

5.5.3 ThiÕt kÕ giÕng èng

Giếng ống đ−ợc thiết kế để khai thác n−ớc ngầm tầng sâu Đây loại giếng có khả khai thác n−ớc ngầm với l−u l−ợng t−ợng đối lớn,vì giếng đ−ợc khoan xuyên quan nhiều tầng địa chất khác tập trung n−ớc từ nhiều tầng trữ n−ớc khác

Giếng ống đ−ợc cấu tạo với phận sau đây: - Bộ phận đặt máy bơm

- Bộ phân thân giếng - Thiết bị n−ớc vào - Tầng đệm lọc n−ớc

Nhiệm vụ thiết kế giếng ống sở điều kiện tự nhiên nh− địa hình, địa chất, địa chất thuỷ văn, trữ l−ợng n−ớc ngầm Chúng ta phải xác định, tính tốn kích th−ớc giếng nh−: chiều sâu giếng, đ−ờng kính giếng, chiều dày thành giếng, đồng thời tính tốn kích th−ớc cấu tạo phận khác giếng nh− phận n−ớc vào, tầng đệm lọc n−ớc Ngoài ra, cịn phải xác định khoảng cách thích hợp giếng

§−êng kÝnh cđa giÕng èng

117 ngầm theo yêu cầu, gây khó khăn việc bố trí, cấu tạo phận khác giếng, ngồi cịn gây khó khăn q trình thi cơng lắp đặt

Đ−ờng kính giếng ống khơng thay đổi theo suốt chiều dày giếng giếng nông Đối với giếng sâu đ−ờng kính ống nên thay đổi để đảm bảo điều kiện kinh tế

Th−êng ®−êng kÝnh cđa giÕng kh¸c ë hai bé phËn chÝnh:

- Bộ phận thân giếng thứ đ−ợc coi nh− buồng chứa thiết bị máy bơm động cơ, phận ống dẫn n−ớc theo chiều thẳng đứng để n−ớc từ tầng trữ n−ớc dẫn ng−ợc lên vào máy bơm Nhìn chung phận đ−ợc bố trí đ−ờng ống, nhiên, giếng xây đá rắn đoạn khơng cần bố trí đ−ờng ống bảo vệ

- Bộ phận thân giếng thứ hai phần để n−ớc vào giếng từ tầng trữ n−ớc Khi thiết kế phận cần phải ý nghiên cứu tính tốn yếu tố thuỷ lực giếng ảnh h−ởng lớn tới hoạt động giếng Bộ phận n−ớc vào đ−ợc thiết kế hợp lý bảo đảm n−ớc vào giếng cách dễ dàng với tốc độ thấp ngăn cản bùn cát theo n−ớc vào giếng, đồng thời phận chống đỡ thành giếng trong tr−ờng hợp gặp tầng địa chất mềm yếu

Đối với giếng mà tầng trữ n−ớc tầng đá rắn chắc, phận hố khoan, khoan sâu vào tầng đá, l−u l−ợng khả cấp n−ớc giếng tuỳ thuộc vào số khe hở, độ rộng khe tính liên tục khe hở đá gặp phải lỗ khoan

Đ−ờng kính giếng đ−ợc xác định nhằm thoả mãn hai yêu cầu sau đây:

- ống chứa máy bơm phải đủ rộng để chứa máy phải có độ trống để lắp đặt máy bơm máy bơm vận hành có hiệu

- Đ−ờng kính phận n−ớc vào phải bảo đảm tạo chế độ thủy lực n−ớc từ tầng trữ n−ớc chảy vào giếng tốt

Bảng 5.1 đ−a đ−ờng kính ống chứa máy bơm đ−ờng kính máy bơm (máy bơm Turbin trục đứng máy bơm chìm)

Bảng 5.1 - Đ−ờng kính ống chứa máy bơm & đ−ờng kính máy bơm (máy bơm Turbin trục đứng máy bơm chìm)

L−u l−ỵng dù kiÕn cđa giÕng

(l/s)

KÝch th−íc của máy bơm chọn

(cm)

KÝch th−íc tèt nhÊt cđa èng chøa máy bơm (cm)

Kích thớc nhỏ của ống chứa máy bơm (cm)

6 10,0 15 12,5

5 ÷ 11 12,5 20 15,0

10 ÷ 25 15,0 25 20,0

22 ÷ 40 20,0 30 25,0

37 ÷ 56 25,0 35 30,0

53 ÷ 82 30,0 40 35,0

75 ÷ 112 35,0 50 40,0

118

Khi chọn đ−ờng kính phần ống đặt máy bơm, yếu tố khống chế kích th−ớc loại máy bơm mà đảm bảo bơm l−u l−ợng nhằm khai thác triệt để nguồn n−ớc ngầm theo yêu cầu Đ−ờng kính đoạn ống phải lớn đ−ờng kính máy bơm đ−ợc chọn cm

L−u l−ợng giếng có quan hệ hàm số với đ−ờng kính phận n−ớc vào, nhiên, quan hệ tỷ lệ thuận Thực tế thiết kế vận hành giếng cho thấy: đ−ờng kính phận n−ớc vào tăng lên l−u l−ợng giếng tăng nh−ng phần trăm tăng l−u l−ợng nhỏ tăng đ−ờng kính giá trị giá trị đáng kể

Bảng 5.2 đ−a số liệu giếng vùng tầng trữ n−ớc đ−ợc cấu tạo sỏi cát Chỉ tăng đ−ờng kính phận n−ớc vào, đặc tr−ng thuỷ lực khơng đổi

B¶ng 5.2 - Quan hƯ đờng kính giếng số % tăng lu lợng

§−êng kÝnh giÕng (cm) 10 15 20 30 45 60 90

Số phần trăm tăng lu l−ỵng (%)

0

10

15 10

23 18 13

28 23 18 13

38 33 28 23 15 10 Đối với giếng khai thác n−ớc ngầm khơng áp đ−ờng kính phận n−ớc vào tăng lên gấp đơi l−u l−ợng giếng tăng 11%

Một số tác giả nh− Slichter (1899), Linsely (1964) lại cơng bố rằng: tăng đ−ờng kính gấp đơi, l−u l−ợng có khả cung cấp giếng tăng 7%

Đối với giếng khai thác nớc ngầm tầng trữ nớc có giới hạn tỷ lệ tăng lu lợng lại nhỏ

i vi giếng xây dựng vùng có tầng trữ n−ớc có cấu tạo địa chất cát sỏi thơ, tăng đ−ờng kính giếng phần trăm tăng l−u l−ợng nhỏ n−ớc chảy vào giếng tầng trữ n−ớc hầu nh− chảy tự

2 ChiÒu dÇy cđa èng giÕng

Chiều dầy ống giếng sử dụng giếng ống phụ thuộc chủ yếu vào độ sâu giếng Chiều dầy thành ống lớn có khả chịu lực lớn, làm việc đ−ợc lâu dài nh−ng giá thành lại cao Chiều dầy thành ống q mỏng giếng khơng chịu áp lực đất, n−ớc, đồng thời chóng bị ăn mịn, ôxy hoá mục ruỗng h− hỏng

Chiều dầy thành ống phải đủ để chịu đ−ợc áp lực nén, lực kéo lực cắt tr−ờng hợp sau:

- Khi lắp đặt ống vào lỗ khoan

119 Thông th−ờng ống phải đủ c−ờng độ chịu kéo để chịu đ−ợc trọng lực thân ống lực ma sát sinh áp lực đất tác dụng vào thành ống

Th−êng ống thép có thành dầy tỏ có nhiều u điểm sử dụng làm giếng thời gian làm việc lâu dài Những ống thờng đợc làm thép dẻo bon

vùng dễ bị ăn mịn, sử dụng ống thép có khả chống ăn mịn, dùng nhựa đ−ờng sơn chống dỉ để quét vào đ−ờng ống tr−ớc lắp đặt

Năm 1972, Sharma thí nghiệm, nghiên cứu thực tế đ−a kết quả:

Trong điều kiện bình th−ờng với giếng ống có chiều sâu 100m đ−ờng kính giếng 10 ữ 12 cm, sử dụng ống thép dẻo có chiều dầy 1,0mm an tồn tr−ờng hợp làm việc nh− lắp đặt, kéo lên sửa chữa nh− vận hành Tuy nhiên, đoạn ống th−ờng đ−ợc nối với đ−ờng gien, đoạn ống có gien chiều dầy phải tăng 2,1mm tổng chiều dầy 3,1mm

Đối với ống đúc sẵn th−ờng có chiều dầy khơng đổi dọc theo đ−ờng ống Khi đ−ờng kính ống lớn độ dầy thành ống lớn

3 ChiỊu s©u cđa giÕng

Chiều sâu giếng đ−ợc xác định thông qua tài liệu lỗ khoan thăm dị thơng qua tài liệu giếng lân cận Nhìn chung, giếng đ−ợc khoan tới đáy tầng trữ n−ớc có dự kiến khai thác, chiều sâu giếng tuỳ thuộc vào chiều dầy tầng trữ n−ớc số tầng trữ n−ớc bị giới hạn có dự kiến khai thác

4 Chiều sâu phận nớc vào thân giếng

Chiều sâu tối −u phận n−ớc vào thân giếng đ−ợc xác định có liên quan đến bề dày tầng trữ n−ớc, độ hạ thấp n−ớc ngầm khai thác phân tầng, phân lớp địa chất tầng trữ n−ớc

E.Johnson (1966) đ−a chiều sâu phận n−ớc vào thân giếng ứng với điều kiện địa chất khác nhau:

- Trong tầng trữ n−ớc có áp lực đồng nhất, hàm l−ợng cát chiếm tới (70 ữ 80)% Tuỳ

vào chiều dày tầng trữ n−ớc, giả thiết mực n−ớc ngần bơm không hạ thấp đỉnh tầng trữ n−ớc (Thực tế thiết kế đãcho thấy giếng phun chiều cao hạ thấp lớn khoảng cách từ mực n−ớc ngầm tĩnh đến đỉnh tầng trữ n−ớc)

Vị trí phận n−ớc vào đ−ợc đặt tầng trữ n−ớc tốt chia đoạn thành khoảng cách đục lỗ n−ớc vào đoạn xen kẽ với đoạn ống kín khơng đục lỗ Hình thức đ−a lực giếng đạt tới 90% (hoặc hơn), l−u l−ợng tối đa khai thác phận n−ớc vào xuyên hết tầng trữ n−ớc

- Trong tầng trữ n−ớc có áp nh−ng khơng đồng chiều sau phận n−ớc vào nên có chiều sau bề dày tầng trữ n−ớc

120

Đối với tr−ờng hợp việc lựa chọn chiều sâu phận n−ớc vào phải có so sánh tác động hai yếu tố: Một là, chọn chiều sâu lớn lấy đ−ợc l−u l−ợng lớn giảm đ−ợc tập trung dịng chảy vào giếng, nh−ng lại hạ thấp mực n−ớc ngầm đáng kể Mặt khác, chọn chiều sâu phận n−ớc vào đủ dài đỡ tốn nh−ng lấy đ−ợc l−u l−ợng yêu cầu

Độ hạ thấp mực n−ớc giếng th−ờng từ mực n−ớc ngầm tĩnh đến đỉnh phận n−ớc vào Tuy nhiên, vùng n−ớc ngầm khơng áp (có mực n−ớc ngầm) phải dùng máy bơm để bơm n−ớc Vì thế, mực n−ớc giếng hạ thấp phải cao đỉnh phận n−ớc vào để bảo đảm lấy đ−ợc l−u l−ợng lớn theo thiết kế

Bộ phận n−ớc vào th−ờng đ−ợc đặt thấp tầng trữ n−ớc th−ờng đặt lớp cuối tầng trữ n−ớc

Hình 5.19a – Bộ phận n−ớc vào đợc đặt tầng tr nc

Hình 5.19b Giếng khoan ống bọc bảo vệ rắn

- Trong tầng trữ n−ớc không áp không đồng nhất: Nguyên tắc bố trí phận n−ớc vào tr−ờng hợp giống nh− tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc có áp khơng đồng Nh−ng cần ý tầng trữ n−ớc không áp không đồng phận n−ớc vào đ−ợc đặt vị trí thấp tầng trữ n−ớc thấp nhằm nâng cao độ hạ thấp, tăng lực ging

Động máy bơm

Đất sét

Cát mịn

Đất sét Cát vừa

Cát mịn

Cát vừa

Đất sét

Đất sét

Cát thô

Đất sét

Đất sét

ống chứa máy bơm

Bộ phận nối giảm đờng kính ống

ống kín

ống cã khe hë

ống có khe hở Sỏi đệm

C

¸t

đá

dă

m

Tầng

ỏ

cø

ng

cã

k

h

e nø

t

Vá b¶o vƯ

ống tạm thời

Vữa xi măng

6m Mùc n−íc b¬m thÊp

121 - Giếng sâu với nhiều tầng trữ nớc

Nhỡn chung, giếng ống sâu th−ờng xuyên hai nhiều tầng trữ n−ớc khác nhau, tầng trữ n−ớc tính chất khác nh− nêu Vì thế, khả khai thác tầng trữ n−ớc nói chung khác phụ thuộc vào đặc tr−ng địa chất thuỷ văn khu vực nh:

- Số lợng tầng trữ nớc đợc giới hạn tầng không thấm chiều dày tầng trữ nớc

- S lng tầng trữ n−ớc chịu ảnh h−ởng n−ớc m−a n−ớc mặt đất Sự liên hệ tầng tầng trữ n−ớc bị giới hạn bán giới hn:

- Tầng trữ nớc không giới hạn nằm dới tầng trữ nớc giới hạn - Tầng trữ nớc không giới hạn nằm dới tầng trữ nớc bán giới hạn

- Tầng trữ nớc không giới hạn nằm dới liên hợp tầng trữ nớc giới hạn bán giới hạn

Trong trng hp ny, vic thit kế giếng đặc biệt phận n−ớc vào phải hoàn toàn dựa sở đặc tr−ng thuỷ lực tầng trữ n−ớc coi nh− khơng có liên quan với

Khi tầng trữ n−ớc có liên quan thuỷ lực với nhau, độ hạ thấp cho phép lớn tổng độ hạ thấp cho phép lớn tất tầng trữ n−ớc Tr−ờng hợp thành phần giếng nên đ−ợc thiết kế theo kết tổng hợp độ hạ thấp cho phép lớn

5 Cấu tạo phận nớc vào

B phận n−ớc vào thực chất thiết bị lọc n−ớc Nó có tác dụng tách n−ớc từ tầng trữ n−ớc đ−a vào giếng Nói chung hầu hết giếng khoan vào tầng trữ n−ớc phải bố trí phận n−ớc vào Năng lực củagiếng phụ thuộc vào phù hợp đặc tính cấu tạo thành phần phận n−ớc vào

Thành phần cấu tạo phận nớc vào bao gåm: - ChiỊu dµi cđa bé phËn n−íc vµo

- Tổng diện tích kích thớc lỗ nớc vào - Cách bố trí hình dạng lỗ nớc vào

Đối với phận nớc vào cần phải thoả mÃn yêu cầu kỹ thuật sau: - Phải chống đợc ăn mòn, han rỉ, h− háng

- Phải đủ độ bền mặt kết cấu để chống sụp đổ, biến dạng

- Bộ phận n−ớc vào phải có kích th−ớc thích hợp để ngăn chặn vận chuyển nhiều l−ợng bùn cát vào giếng

- Phải bảo đảm lấy đ−ợc l−u l−ợng vào giếng theo thiết kế

122

Bernison (1947) ®−a tiêu chuẩn vận tốc cửa vào qua phận nớc vào ữ 7,5

cm/s thỡ u n−ớc tổn thất nh− l−ợng bùn cát vào giếng nhỏ Sinsley Frazani (1984) đề nghị vận tốc cửa vào phải nhỏ 15 cm/s l−ợng bùn cát tổn thất đầu n−ớc Có khác cỡ hạt tầng đệm lọc n−ớc khác

Để đảm bảo n−ớc vào giếng không bị tắc nghẽn chiều sau phận n−ớc vào cho giếng tr−ờng hợp khơng có đá sỏi đệm xung quanh tính theo cơng thức Walton (1962):

0

0 V A

Q h= Trong ú:

h: Chiều sâu phận nớc vào (m) Q0: L−u l−ỵng lín nhÊt cđa giÕng (m

3 /phút)

A0: Diện tích lỗ cho m chiều dài thiết bị nớc vào (m2)

V0: Vận tốc cửa vào qua lỗ phận n−íc vµo (m/phót)

Ph−ơng trình dùng để xác định chiều sâu thiết bị n−ớc vào có lớp đệm cuội sỏi

Trong tr−ờng hợp giá trị trung bình tốc độ thấm tầng trữ n−ớc lớp đệm cuội sỏi đ−ợc dùng để xác định vận tốc cửa vào phận n−ớc vào

a) Quy tr×nh thiÕt kÕ chiều sâu phận nớc vào nh sau

- Xác định vận tốc cửa vào thích hợp - Tính khả lớn giếng Qo

- Xác định diện tích khe hở mét chiều dài phận n−ớc vào

- Tính toán chiều dài phận nớc vào theo công thức lấy hệ số an toàn từ ữ

b) Độ mở khe hë bé phËn n−íc vµo

Việc chọn độ rộng khe hở phận n−ớc vào b−ớc quan trọng việc thiết kế giếng Nếu khe hở rộng kéo theo nhiều hạt cát, đất vào giếng làm giảm khả cấp n−ớc giếng chất l−ợng n−ớc xấu, dễ làm h− hỏng máy bơm bơm n−ớc Ng−ợc lại, khe n−ớc vào có độ rộng nhỏ dễ bị hạt đất cát, sỏi sạn lấp kín làm tắc nghẽn Vì vậy, độ rộng khe hở phải phù hợp với cấp hạt tầng trữ n−ớc nh− tầng đệm Độ rộng khe hở th−ờng từ 1,5 ữ mm, loại khe nhỏ

có thể từ 0,2 ữ 0,5 mm Kinh nghiệm cho thấy khe hở nằm ngang hoạt động tốt khe hở có chiều đứng

123 Tû lƯ cđa diƯn tÝch khe hë:

Khi diện tích khe hở lớn, tốc độ n−ớc chảy vào giếng khe hở nhỏ, tổn thất đầu n−ớc nhỏ Corey (1949) có nhận xét diện tích khe hở lớn 15% tổng diện tích bề mặt phận n−ớc vào khả làm việc giếng không tăng nhỏ nh− tiếp tục tăng diện tích khe hở Mặt khác, diện tích khe hở lớn 15% diện tích phận n−ớc vào ảnh h−ởng đến kết cấu, sức chống đỡ độ bền phận Tuy nhiên, thiết bị n−ớc vào đặt tầng trữ n−ớc trầm tích hạt đất, cát chuyển tới lấp dẫn khe hở phận n−ớc vào Walton (1962) nhận xét sau thời gian giếng hoạt động khoảng 50% diện tích khe hở bị lấp kín tác dụng lọc n−ớc Vì vậy, khe hở có hiệu đạt 50% tổng diện tích khe hở bố trí phận n−ớc vào Khi thiết kế phận n−ớc vào cần ý đến thực tế

c) Đờng kính phận nớc vào

ng kớnh phận n−ớc vào phải bảo đảm cho có tổng diện tích khe hở đủ lớn để tốc độ n−ớc vào giếng không v−ợt tiêu chuẩn thiết kế Đ−ờng kính phận n−ớc vào yếu tố cần đ−ợc tính tốn sau chọn chiều sâu thiết bị n−ớc vào kích th−ớc khe hở

Nh− ta biết, chiều sâu phận n−ớc vào phụ thuộc vào độ dày tầng trữ n−ớc điều kiện địa chất thuỷ văn tầng trữ n−ớc Kích cỡ khe hở phụ thuộc vào kích th−ớc hạt tầng trữ n−ớc Vì vậy, yếu tố định đến đ−ờng kính phận n−ớc vào

Các kiểm nghiệm phịng thí nghiệm nh− thực tế cho thấy tốc độ n−ớc vào giếng v < cm/s tổn thất đầu n−ớc khơng đáng kể ăn mịn thiết bị n−ớc vào nhỏ Vận tốc cửa vào đ−ợc tính bằng:

w Q v= Trong đó:

Q0: L−u l−ỵng lín nhÊt cđa giÕng w: Tỉng diƯn tÝch c¸c khe hë

Nếu v > cm/s đ−ờng kính phận n−ớc vào phải tăng lên làm tăng diện tích bề mặt thiết bị n−ớc vào diện tích khe hở đ−ợc phép tăng lên Ng−ợc lại, v nhỏ giảm đ−ờng kính phận n−ớc vào để bảo đảm điều kiện kinh tế Hầu hết nhà chế tạo phận n−ớc vào có bảng tra diện tích lỗ cho mét dài loại cho kích th−ớc bề rộng khe hở

Tổn thất đầu nớc qua phận nớc vào: Tổn thất đầu nớc qua phận nớc vào bao gåm:

• Tổn thất đầu n−ớc cửa vào phụ thuộc vào hình dạng kích th−ớc khe hở • Tổn thất đầu n−ớc dịng chảy rối từ d−ới đáy nên chảy vào tầng trữ n−ớc phận n−ớc vào

124

Rất nhiều tác giả nh− Peterson (1955) Saran (1961) Huisman (1972) đ−a cơng thức tính tốn l−ợng tổn thất đầu n−ớc

d) VËt liƯu lµm bé phËn n−íc vµo

Bộ phận n−ớc vào phải đ−ợc xây dựng có đủ c−ờng độ độ bền để chống đ−ợc áp đất, chống đ−ợc lực kéo, lực nén lắp đặt nh− sửa chữa, chống đ−ợc han rỉ, ăn mịn, h− hỏng q trình sử dụng Những yêu cầu có đ−ợc thoả mãn hay không phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm phận n−ớc vào

Thông th−ờng giếng ống phận n−ớc vào đ−ợc làm thép, có độ dày thành ống t−ơng đối lớn Để bảo vệ han rỉ ăn mòn ống thép th−ờng đ−ợc quét lớp cao su chống ăn mòn quét nhựa đ−ờng Trong vài tr−ờng hợp thiết bị n−ớc vào làm ống cao su nhựa cứng Với cơng trình quan trọng cần có tuổi thọ lâu dài phận n−ớc vào làm ống đồng, ống kẽm ống thộp khụng r

Đối với giếng ống nông dùng ống sành, ống bê tông giá thành rẻ Trong giếng có yêu cầu vệ sinh cao phận nớc vào đợc làm sợi thuỷ tinh, vật liệu xốp ống sứ

e) Các loại phận nớc vào

Hin có số chủng loại phận n−ớc vào đ−ợc sản xuất theo kích cỡ tiêu chuẩn định đ−ợc bán thị tr−ờng

EDWARD E.JOHNSON (1966) đ−a số yêu cầu cho việc thiết kế phận n−ớc vào giếng ống nh− sau:

(1) Các khe hở phải liên tục không đợc ngắt quÃng, đợc bố trí xung quanh thành ống bé phËn n−íc vµo

(2) Khoảng cách khe hở bảo đảm cho có phần trăn diện tích khe hở so với diện tích khe hở lớn

(3) Khe hở có hình chữ “V” có độ mở rộng phía

(4) Việc lắp đặt phần phận n−ớc vào nên dùng loại kim loại để tránh ăn mịn hố học

(5) Diện tích khe hở lớn khơng đ−ợc v−ợt tỷ lệ phần trăm so với tổng diện tích phận n−ớc vào để có đủ c−ờng độ để chịu đ−ợc áp lực đất, lực kéo, lực nén lắp đặt dỡ để sửa chữa

(6) Tuỳ vào điều kiện cụ thể để sử dụng vật liệu làm phận n−ớc vào cho thích hợp

(7) Các phận khác phụ tùng phải đ−ợc lắp đặt đầy đủ hoạt động tốt nh−

các khớp nối, lớp đệm, tầng lọc quanh thiết bị

Các loại hình phận nớc vào chủ yếu phụ thuộc vào cấu tạo hình thức khe, lỗ hë cho n−íc vµo:

125 chịu kéo thêm chắn ổn định cần có mối hàn thành đứng vòng dây kim loi

- Loại thiết bị lọc có khe hở không liên tục bố trí thành nhóm từ ữ khe xung quanh thành ống phận nớc vào (hình 5.21) Các khe hở bố trí vuông góc song song với trục ®−êng èng

- Loại đ−ờng ống có khe hở lỗ vng trịn đục thành ống để n−ớc vào Dù khe hở đ−ợc cấu tạo theo hình dạng kích th−ớc nh− phải bảo đảm n−ớc vào giếng thuận tiện tổn thất đầu n−ớc không cho nhiều hạt bùn cát vào giếng làm tầng trữ n−ớc dễ bị sụt lở

126

6 Lớp đệm lọc n−ớc

Lớp đệm lọc n−ớc th−ờng lớp mỏng đ−ợc cấu tạo vật liệu thô nh− sỏi, cát thô đá dăm

Lớp đệm lọc n−ớc giếng lớp sỏi tự nhiên lớp đệm sỏi cát đá đ−ợc tạo (hình 5.21 5.22a)

Lớp đệm tự nhiên đ−ợc tạo xung quanh phận n−ớc vào Sau trình giếng hoạt động hạt mịn nh− bùn đất, cát mịn đ−ợc di chuyển vào giếng đ−ợc bơm ngoài, lại lớp sỏi sạn xung quanh ống tạo thành lớp đệm lọc n−ớc tốt

Trong tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc có cấu tạo khơng thuận lợi cho di chuyển n−ớc vào giếng, phải tạo nên lớp đệm lọc n−ớc nhân tạo Để tạo lớp đệm trình khoan giếng ng−ời ta phải khoan lỗ khoan có đ−ờng kính lớn đ−ờng phận n−ớc vào trị số yêu cầu Sau đặt ống giếng (bộ phận n−ớc vào) vào trung tâm lỗ khoan Sau lấp đầy khoảng vành khuyên xung quanh ống lớp cuội, cát đá với cấp hạt thích hợp đạt yêu cầu lọc n−ớc tuỳ theo cấu tạo cấp hạt tầng trữ n−ớc

Hình 5.21 - Lớp đệm hình thành tự nhiên sau thời gian làm việc củagiếng Bộ phận n−ớc vào với khe hở không liên tục song song với trục

a) Phân tích cấp hạt tầng trữ n−ớc lớp đệm lọc n−ớc

127

Hình 5.22a – Lớp đệm lọc n−ớc nhân tạo với phận n−ớc vào khe hở không liên tục vuông góc với trục ống

H×nh 5.22b – Mẫu sang phân tích cấp hạt tầng trữ n−íc

Khi lấy mẫu đ−a lên sàng để phân tích, trọng l−ợng vật liệu cịn giữ lại cấp sàng đ−ợc thống kê tính số phần trăn so với trọng l−ợng tồn mẫu thí nghiệm Số phần trăm luỹ tích đ−ợc vẽ biểu đồ với trục tung biểu thị số phần trăm, trục hồnh biểu thị kích th−ớc mắt sàng cấp (đ−ợc coi nh− đ−ờng kính nhỏ hạt đất, cát đ−ợc giữ sàng)

Nh− vậy, số phần trăm luỹ tích phần trăm trọng l−ợng cịn lại cấp sàng cấp sàng phía Kích th−ớc cấp sàng đ−ợc tính mm (hình 5.23) đ−a đ−ờng cong phân tích mẫu khảo sát đại diện

Qua phân tích xác định đ−ợc cấp phối hạt vật liệu cấu tạo tầng trữ n−ớc Nó phản ánh đặc tính trữ n−ớc tầng địa chất định việc có cần thiết làm tầng đệm lọc n−ớc nhõn to hay khụng

- Đờng kính hạt hiƯu qu¶ (D90)

128

Hình 5.23 - Đ−ờng cong phân phối cấp hạt - Hệ số đồng (Cu)

Hệ số đồng Cu số thể biến động cỡ hạt tầng địa chất nghiên cứu Chỉ số Cu đ−ợc tính tỷ số đ−ờng kính mắt sàng để lọt 60% trọng l−ợng đất đ−ờng kính mắt sàng để lọt 10% trọng l−ợng đất

90 40 u D D C =

Cụ thể tầng địa chất C có đ−ờng cong luỹ tích thể hình 5.23c hệ số đồng đều: 25 , 75 , D D C 90 40

u = = =

Hệ số đ−ợc đ−a Hazew để định l−ợng độ phân hạng cấp phối hạt tầng địa chất trữ n−ớc, thể phần độ xốp tầng địa chất

0,5 1,5 2,5

KÝch th−íc h¹t

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Phần trăm lũ

y tích đ

ợc giữ lại

0,5 1,5 2,5

KÝch th−íc h¹t

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Phần trăm lũ

y tích đ

ợc giữ lại

0,5 1,5 2,5

KÝch th−íc h¹t

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Phần trăm lũ

y tích đ

ợc giữ lại

0,5 1,5 2,5

KÝch th−íc h¹t

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

Phần trăm lũ

y tích đ

ợc giữ lại

a) b)

129 • Hệ số đồng tầng địa chất có cỡ hạt đồng (kích th−ớc hạt nh− Cu = 1)

• Hệ số đồng cát hạt t−ơng đối đồng Cu = ữ Đối với vật liệu hỗn hợp cát sỏi đá hệ số cịn lớn nhiều

b) Lớp đệm lọc n−ớc nhân tạo

Khơng phải tồn tầng trữ n−ớc phải cấu tạo tầng đệm nhân tạo Nói chung, theo kinh nghiệm thiết kế cơng trình khai thác n−ớc ngầm, tầng trữ n−ớc có:

- Đ−ờng kính hạt hiệu ≥ 0,25 mm - Hệ số đồng Cu ≥

Thì sau thời gian làm việc giếng,xung quanh phận n−ớc vào tự hình thành lớp đệm lọc n−ớc mà khơng cần bố trí lớp đệm lọc n−ớc nhân tạo

Đối với tầng trữ n−ớc tầng cát có cỡ hạt t−ơng đối đồng nơi tầng địa chất có lớp mỏng cát mịn, hạt vừa, hạt thô xen kẽnối tiếp với tầng địa chất th−ờng khó xác định đ−ợc vị trí lớp hạt cách xác Những tr−ờng hợp th−ờng hay gặp hầu hết giếng ống sâu Đối với tầng địa chất nh− phải lắp đặt tầng đệm n−ớc nhân tạo Cũng tầng đệm n−ớc nhân tạo đ−ợc sử dụng tầng trữ n−ớc chứa nhiều hạt mịn nh−ng sử dụng phận n−ớc vào với khe hở t−ơng đối rộng Vì vậy, tr−ờng hợp th−ờng xuất khi:

Cu = ÷ D40 ≤ 0,42

Tr−ờng hợp phải đặt tầng đệm lọc n−ớc Khi sử dụng tầng đệm lọc n−ớc nhân tạo có −u việt sau:

- Lớp đệm sỏi lọc n−ớc làm tăng bán kính ảnh h−ởng giếng có nghĩa làm tăng khả cấp n−ớc ca ging

- Giảm đợc tổn thất đầu nớc khu vực nớc chảy vào giếng tăng lu lợng nớc chảy vào giếng

- Lm giảm độ dầy thành giếng diện tích khe hở phận n−ớc vào đ−ợc giảm nhỏ nh−ng dòng chảy vào giếng bảo đảm thuận tiện

- Khi lớp đệm lọc n−ớc đ−ợc thiết kế hồn chỉnh lớp đệm hoạt động tốt n−ớc vào giếng mang theo hạt thơ, hoạt động giếng máy bm s tt nht

- Làm tăng khả chịu lực phận nớc vào

- Ngn chặn t−ợng tạo lỗ hổng, hang động tầng trữ n−ớc, chống sụt lở tầng địa chất nơi xây dựng giếng

- Trong tr−ờng hợp cần thiết tạo điều kiện thuận tiện cho việc di chuyển, thay đổi ống giếng đặc biệt giếng nông

c) Thiết kế lớp đệm lọc n−ớc

130

những vật liệu t−ơng đối cứng, khơng hồ tan đ−ợc Nếu khống Silic không đ−ợc lẫn 5% đá vôi, không đ−ợc lẫn tạp chất nh− phiến sét, thạch cao Hạt có kích th−ớc t−ơng đối đồng đều, hệ số đồng Cu nhỏ

Hai loại lớp đệm lọc n−ớc th−ờng đ−ợc sử dụng:

• Lớp đệm có thành phần hạt có kích th−ớc t−ơng đối đồng • Lớp đệm có thành phần hạt cấp phối định

Tầng trữ n−ớc cát thô Lớp đệm đá dăm hạt nhỏ

Tầng trữ n−ớc cát vừa Lớp đệm cát thơ

Hình 5.24 - Quan hệ phân phối cỡ hạt tầng trữ n−ớc lớp đệm lọc n−ớc

Trong việc thiết kế kích th−ớc khe hở phận n−ớc vào th−ờng phải dựa vào loại lớp đệm đ−ợc áp dụng Tr−ờng hợp lớp đệm lọc n−ớc có thành phần hạt cấp phối mặt tiếp xúc lớp đệm lọc n−ớc tầng trữ n−ớc có khả lỗ rỗng bị lấp đầy hạt mịn hơn, kết làm giảm tính chất thấm tầng trữ n−ớc

131 th−ớc hạt Lớp đệm khơng cần thiết kích th−ớc hạt lớn Một số tổ chức nh− Hội Kỹ thuật Nông nghiệp Mỹ đề nghị cỡ hạt lớn lớp đệm lọc n−ớc 6,4 mm

- Tính tốn cấu tạo lớp đệm

Để lớp đệm lọc n−ớc vừa có khả thấm mạnh tạo điều kiện tốt cho n−ớc chảy vào giếng vừa có khả ngăn chặn đ−ợc việc hạt bùn cát từ tầng trữ n−ớc chảy vào giếng nhiều, đ−ờng kính bình qn thành phần hạt tầng đệm phải phù hợp với kích th−ớc cấp phối hạt cấu tạo nên tầng trữ n−ớc Để đặc tr−ng cho quan hệ ng−ời ta dùng tỷ số đ−ờng kính hạt trung bình có số phần trăm 50% lớp đệm đ−ờng kính hạt trung bình tầng trữ n−ớc, gọi tỷ số lớp đệm hay tỷ số lớp đệm tầng trữ n−ớc, ký hiệu là: Tỷ số P - A

50% kích th−ớc hạt lớp đệm P – A =

50% kích thớc hạt tầng trữ nớc

Mt s c quan khoa học dùng tỷ số lớp đệm tỷ số cỡ hạt lớp đệm tầng trữ n−ớc với 70% Tuy nhiên, hầu hết cơng trình khai thác n−ớc ngầm lấy tỷ số 50% làm tiêu chuẩn thiết kế

Hình 5.25 - Đ−ờng cong cấp phối hạt lớp đệm tầng trữ n−ớc

Hình 5.25 thể đ−ờng cong cấp phối hạt lớp đệm tầng trữ n−ớc với hai loại vật liệu

10 0.5 0.1 0.05 0.01 100

90 80 70 60 50 40 30 20 10

Đá dăm thô Đá dăm vừa Đá dăm thô

Đá dăm hạt thô

Cát thô Cát mịn

Cát rấ

t mịn

Bùn phù sa

Phần trăm h

ạt m

Þn theo tr

ä

n

132

Tû sè:

38 ,

80 , A P− =

Năm 1970, tác giả ELLITHORPE nghiên cứu, thí nghiệm cơng bố: để tổn thất đầu n−ớc qua lớp đệm nhỏ tỷ số P - A = 4, tỷ số P - A = vận chuyển hạt cát vào giếng giá trị coi giới hạn lớn tỷ số P - A dùng cho thiết kế

Các tác giả khác nh− SMITH đ−a tỷ số P - A = ữ thích hợp, tỷ số

P - A = ữ 10 phải có biện pháp bơm cát khỏi giếng Nếu tỷ số P - A = 10 ữ 20 có nhiều bùn cát vào giếng

Trên sở thí nghiệm nghiên cứu số tác giả Ludhiana ấn Độ đ−a giới hạn lớn tỷ số P - A cho loại lớp đệm nh− sau:

Lớp đệm sỏi Tầng trữ n−ớc Giới hạn lớn tỷ số P – A

Cỡ hạt đồng Cỡ hạt đồng Cỡ hạt không đồng Cỡ hạt không đồng

Lớp đệm cát Tầng trữ n−ớc Giới hạn lớn tỷ số P – A

Cỡ hạt đồng Cỡ hạt đồng Cỡ hạt không đồng Cỡ hạt không đồng 12

Từ nghiên cứu đây, trình tự thiết kế lớp đệm kích th−ớc khe hở phận n−ớc vào nh− sau:

Phân tích mẫu vẽ đ−ờng cong thành phần kích th−ớc hạt tầng địa chất mà giếng đ−ợc khoan qua

1) Xác định chiều dày tầng địa chất trữ n−ớc đặt phận n−ớc vào 2) Trong tầng đ−ợc lựa chọn, xác định đ−ờng kính hạt ứng với70% Sau nhân trị số với hệ số từ ữ Kết cỡ hạt tầng đệm Nhân với hệ số tầng trữ n−ớc có thành phần hạt mịn t−ơng đối đồng đều, nhân hệ số tầng trữ n−ớc có thành phần hạt thô không đồng Nếu thành phần hạt tầng trữ n−ớc có cấu tạo dạng trung gian hai loại ta lấy giá trị trung bình hai trị số

Tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc có thành phần hạt mịn (cát, phù sa) mà khơng đồng giá trị đ−ờng kính hạt 70% nhân với hệ số từ ữ để tìm cỡ hạt trung bình lớp

đệm lọc n−ớc tuỳ thuộc vào mức độ khơng đồng kích th−ớc hạt

Sau tính tốn nh− trên, vẽ đ−ờng cong phân bố cấp hạt lớp đệm qua điểm đ−ợc tính tốn (hình 5.26) hiệu chỉnh cho đ−ờng cong phân phối cỡ hạt có hệ số đồng Cu nh− sau:

5 , D D C

10 60

u = = hc nhá h¬n

133

Hình 5.26 - Đ−ờng cong phân phối cấp hạt dùng để thiết kế kích th−ớc hạt của lớp đệmlọc n−ớc kích th−ớc khe hở phận n−ớc vào

Nh− vây, với khống chế đ−ờng cong phân bố cỡ hạt lớp đệm lọc n−ớc hồn tồn đ−ợc xác định (hình 5.26)

- Lùa chän kÝch th−íc cđa khe hë cđa bé phËn n−íc vµo

Trên sở đ−ờng cong phân bố cỡ hạt của lớp đệm lọc n−ớc đ−ợc xác định từ số phần trăm 90% trục tung xác định đ−ợc điểm C đ−ờng cong lớp đệm lọc n−ớc dóng xuống trục hồnh đ−ợc giá trị D kích th−ớc khe n−ớc vào Trị số lấy sai số ±8% phụ thuộc vào dụng cụ để tạo thành khe hở

d) Chiều dày lớp đệm lọc n−ớc

Từ lý thuyết thiết kế lớp đệm lọc n−ớc sở nhằm trì kết cấu tầng địa chất trữ n−ớc chiều dày lớp đệm lọc n−ớc cần ữ lần đ−ờng kính hạt cấu tạo lớp Đây yêu cầu để giữ lại hạt cát tầng trữ n−ớc

Nh− vậy, chiều dày lớp đệm ch−a đầy 1cm thực nghiệm chứng tỏ ch−a có khả khống chế giữ lại hạt cát tầng trữ n−ớc có phần khơng đáng kể hạt mịn qua tầng đệm vào giếng Tuy nhiên, thực tế việc bố trí lớp đệm mỏng nh− khó khăn đồng thời khó bao quanh phận n−ớc vào cách hoàn chỉnh Vì để bao quanh tồn bộ phần n−ớc vào chiều dày nhỏ lớp đệm thực tế nhỏ phải 7,5cm

Trong thực tế thiết kế th−ờng lấy chiều dày lớp đệm khoảng 20cm

Chiều dày lớp đệm dày khơng có tác dụng làm tăng l−u l−ợng n−ớc tập trung vào giếng Hơn nữa, độ dày lớp đệm không ảnh h−ởng tới khống chế l−ợng bùn cát vào giếng Yếu tố khống chế l−ợng bùn cát vào giếng tỷ số P - A kích th−ớc lớp đệm lọc n−ớc tầng trữ n−ớc Nếu lớp đệm dày gây nhiều khó khăn cho hoạt động giếng sau

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10

0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 2.0 D 4.0 6.0 8.0 10.0

0.252 1.20 1.24

Kích thớc hạt, mm Đờng cong phân phối cấp hạt

ở tầng trữ nớc

Đ−ờng cong phân phối cấp hạt đ−ợc thiết kế lớp đệm

A B

134

5.5.4 Giếng làm việc bÃi giếng - khoảng cách giếng

i vi mt d án t−ới muốn dùng n−ớc ngầm ta phải bố trí hàng loạt giếng lấy n−ớc ngầm nhằm khai thác triệt để trữ l−ợng n−ớc ngầm để thoả mãn yêu cầu t−ới Vì vậy, vấn đề bố trí giếng khoảng cách chúng vấn đề cần đ−ợc xem xét nghiên cứu cách kỹ l−ỡng Nh− ta biết vị trí có giếng bơm n−ớc lên mực n−ớc ngầm bị hạ thấp khu vực giếng khu vực lân cận tạo thành “phễu” ảnh h−ởng với phạm vi định, đ−ờng mực n−ớc ngầm có độ dốc từ mực n−ớc ngầm tĩnh h−ớng vào giếng Nếu bơm liên tục độ dốc mực n−ớc ngầm nh− vùng ảnh h−ởng tiến tới ổn định L−ợng n−ớc từ tầng trữ n−ớc vào giếng cân với l−ợng n−ớc bơm khỏi giếng

Độ hạ thấp lớn mực n−ớc giếng độ hạ thấp n−ớc ngầm giảm dần khoảng cách xa giếng tới khoảng cách độ hạ thấp khơng Mực n−ớc ngầm khơng cịn chịu ảnh h−ởng độ hạ thấp Chính vậy, khoảng cách giếng ngắn bơm n−ớc khai thác n−ớc ngầm giếng ảnh h−ởng tới khả cấp n−ớc giếng Nói cách khác, l−u l−ợng giếng bị giảm nh− hình phễu hạ thấp mực n−ớc ngầm giếng gốc lên Tuỳ vàođặc điểm n−ớc ngầm mức độ khác bán kính ảnh h−ởng độ hạ thấp mực n−ớc ngầm vài chục mét tới hàng kilơmét

Việc tính toán ảnh h−ởng giếng bãi giếng xuất phát từ ph−ơng trình cân khơng cân dòng chảy ngầm Các tác giả nh− Dupuit, Forgaymer, Barker, Autopxki… đ−a ph−ơng pháp tính khác nh−ng cho rằng: Độ hạ thấp mực n−ớc bãi giếng thời điểm tổng độ hạ thấp mực n−ớc giếng gây

Stæng = S1 + S2 + S3 + … + Sn

Dới phơng pháp tính thông số số trờng hợp cụ thể: ã Trờng hợp bÃi giếng khai thác nớc tầng không áp víi l−u l−ỵng b»ng nhau:

n Q Q Q

Q1 = 2 =…= n =

Víi n số lợng giếng Q0 tổng lu lợng khai thác bÃi giếng

Gọi khoảng cách từ điểm tính toán tới giếng lần lợt x1, x2, x3, , xn Nếu biên không bị ảnh hởng bơm với mực nớc H nhóm giếng R phơng trình mặt nớc điểm tính toán là:

− π − = ∑ = n i i n 2 x ln R ln Kn Q H y

Tơng tự với bÃi giếng hoàn chỉnh khai thác nớc tầng có áp là:

1 n x x x ln n R ln KbS Q − − π = Trong đó:

135 b: ChiỊu dầy tầng chứa nớc

S: Độ hạ thấp mực nớc

ã Trờng hợp nhóm giếng bố chí chu vi đờng tròn:

Hỡnh 5.29 di õy mụ tả bãi giếng hoạt động khai thác n−ớc ngầm bố trí chu vi trịn

Hình 5.27 - Sơ đồ b∙i giếng

a) Bố trí đ−ờng trịn b) Bố trí đỉnh tam giác c) Bố trí đỉnh hình vng Gọi khoảng cách từ giếng tới tâm đ−ờng tròn r (m), bán kính ảnh h−ởng lớn bãi giếng R (m) đ−ờng mặt n−ớc tâm đ−ờng trịn biểu diễn ph−ơng trình sau:

r R ln Kn Q y

H2

π = −

Nếu gọi S độ hạ thấp mực tâm giếng thì:

r R lg

) S H ( KS 36 ,

Q0 = −

Chú ý công thức tr−ờng hợp: - Đáy tầng không thấm đ−ợc xem nằm ngang

- Tại biên vùng ảnh h−ởng độ hạ thấp mực n−ớc ngầm không - Mặt giới hạn vùng thấm mặt trụ thẳng đứng

• Nhóm giếng bố trí đỉnh tam giác đều: + Với giếng hồn chỉnh khơng áp:

r a

R lg

) S H ( KS 36 , Q

2

− =

+ Víi giÕng hoµn chØnh cã ¸p:

r a

R lg

KbS 73 , Q

2

136

Nhóm giếng bố trí đỉnh hình vng nh− hình 5.27 + Với giếng hồn chỉnh khơng áp:

r a , 11 R lg ) S h ( KS 36 , Q − =

+ Với giếng hoàn chỉnh có áp:

r a , 11 R lg KbS 73 , Q = Trong đó:

r: Bán kính đờng tròn chứa hệ giếng

R: Bán kính vùng ảnh h−ởng hay giới hạn S = a: Nửa khoảng cách hai nh tam giỏc hoc hỡnh vuụng

Khoảng cách c¸c giÕng khoan b∙i giÕng

Trong bãi giếng khai thác n−ớc từ tầng chứa, việc bố trí khoảng cách giếng vấn đề cần ý Nguyên tắc chung giếng bố trí xa ảnh h−ởng lẫn l−u l−ợng khai thác nh− độ hạ thấp mực n−ớc Tuy nhiên, khoảng cách giếng xa gây lãng phí lớn mặt kinh tế nh− công tác quản lý vận hành giếng Khoảng cách giếng rong bãi khai thác hợp lý phải đạt tieu chuẩn kinh tế lẫn kỹ thuật cho giá thành thấp n−ớc khai thác đạt l−u l−ợng lớn phù hợp với khả cung cấp n−ớc tầng chứa

Năm 1975, Theis đề xuất cơng thức tính kinh tế nhằm chọn khoảng cách hai giếng khoan lấy n−ớc tầng chứa n−ớc ngầm với l−u l−ợng khai thác nhau: kT Q C 10 , l v opt = Trong đó:

L0pt: Khoảng cách tốt Cv: Giá thành để đ−a 1m

3

nớc lên cao mét (bao gồm chi phí lợng thiết bị)

T: Hệ sè dÉn n−íc

Năm 1941, Theis đ−a công thức xác định khoảng cách cho phép hai giếng tầng chứa đồng đẳng h−ớng:

IT Q lcp = Trong đó:

137 T: HƯ thèng dÉn n−íc cđa tÇng chứa (m2/ngđ)

I: Gradient mặt nớc ngầm mực thuỷ áp (không thứ nguyên)

Qua thc nghim v thực tế sản xuất hầu hết tr−ờng hợp nhóm giếng khoảng cách khơng nên nhỏ 70m Tuy nhiên, giếng nông khoảng cách nhỏ

138

Chơng

Quy hoạch v quản lý hệ thống khai thác nớc ngầm

6.1 Quy hoạch hệ thống công trình khai thác nớc ngầm

6.1.1 Những tài liệu cần thiết

1 Các tài liệu tình hình nguồn n−íc

- Cấu tạo địa tầng, tình hình địa chất địa chất thủy văn khu vực khai thác n−ớc ngầm, tính chất lý hố tầng địa chất

- Tình hình địa hình khu vực bao gồm khu vực cần cung cấp n−ớc ngầm khu vực khai thác n−ớc ngầm

- Tình hình khí t−ợng thủy văn để đánh giá đ−ợc nguồn n−ớc khác nh− nguồn n−ớc m−a, n−ớc mt

- Điều tra, khảo sát nớc ngầm bao gåm:

- VÞ trÝ khu vùc cã thĨ khai thác nớc ngầm, trữ lợng nớc ngầm nh chiều sâu tầng trữ nớc, chiều rộng tầng trữ nớc

- Chất lợng nớc ngầm, khả xử lý biện pháp xử lý áp dụng 2 Các tài liệu yêu cầu dùng nớc

- Lợng nớc yêu cầu ngành kinh tế: nớc cho sinh hoạt, nớc cho nông nghiệp nh tới, chăn nuôi

- Xỏc nh yờu cu n−ớc nguồn n−ớc ngầm - Thời gian yêu cu nc

- Lu lợng nớc yêu cầu - Tổng lợng nớc yêu cầu

3 Ti liu hệ thống yêu cầu t−ới n−ớc ngầm -Diện tích, vị trí khu vực yêu cầu sử dụng n−ớc ngầm - Hệ thống đ−ờng kênh dẫn n−ớc mặt để ti (nu cú)

6.1.2 Các nguyên tắc hoạch, khai thác sử dụng nớc ngầm

- Do việc khai thác n−ớc ngầm để t−ới cho mục đích khác tốn l−u l−ợng th−ờng khơng lớn, cần triệt để khai thác n−ớc mặt, n−ớc m−a, thiếu sử dụng n−ớc ngầm

- Phải thơng qua tính tốn cân đối yêu cầu n−ớc nguồn n−ớc mặt sử dụng đ−ợc để tìm ph−ơng án sử dụng n−ớc ngầm mặt thời gian sử dụng l−ợng n−ớc cần sử dụng, phân tích kinh tế kỹ thuật, lựa chọn ph−ơng án hợp lý

139 - Khi quy hoạch khai thác sử dụng n−ớc ngầm cần phải xem xét ảnh h−ởng việc khai thác đến vấn đề có liên quan nh−: Làm hạ thấp mực n−ớc ngầm, ảnh h−ởng tới yêu cầu dùng n−ớc khác có từ tr−ớc vùng, vấn đề xây dựng, vấn đề môi tr−ờng khu tập trung dân c− cần dùng n−ớc ngầm, vấn đề ô nhiễm n−ớc ngầm từ cỏc ngun nc khỏc

- Cần phối hợp chặt chẽ thợng, hạ lu lu vực: Sử dụng khai thác nớc ngầm thợng lu, vùng ven chân dÃy núi, u tiên nớc mặt cho vùng h¹ l−u

- Khi bố trí cơng trình khai thác n−ớc ngầm cần phối hợp chặt chẽ với hệ thống cung cấp n−ớc mặt để khối l−ợng cơng trình dẫn n−ớc nhỏ giảm tổn thất n−ớc, phát huy cao hiệu thống cung cấp n−ớc

- Sử dụng tổng hợp việc khai thác sử dụng nớc ngầm cho tới, cho sinh hoạt, cho cải tạo môi trờng

- Nu vic khai thỏc n−ớc ngầm thuận lợi tận dụng khai thác để tăng tần suất bảo đảm hệ thống, khai thác triệt để nguồn n−ớc mặt

6.1.3 Bè trí công trình khai thác cung cấp nớc ngầm 1 Bố trí công trình khai thác nớc ngầm

Các cơng trình khai thác n−ớc ngầm bao gồm cơng trình khai thác theo chiều ngang cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều đứng (giếng)

a) Công trình khai thác nớc ngầm theo chiều ngang

Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang th−ờng đ−ợc áp dụng nơi tầng trữ n−ớc mỏng, nằm nơng mực n−ớc ngầm có độ dốc thu lc

Có thể áp dụng hình thức đờng hầm có chứa vật liệu thấm kh«ng chøa vËt liƯu thÊm:

- Những đ−ờng hầm đ−ợc bố trí vng góc với h−ớng n−ớc chảy n−ớc ngầm - Bố trí đ−ờng hầm s−ờn dốc d−ới chân đồi

- Bè trÝ c¾t vuông góc với dòng suối cạn

Hỡnh 6.1 - Đ−ờng hào tập trung n−ớc chân đồi

Đờng hào dẫn nớc

140

Giếng tập trung n−ớc đ−ợc bố trí nơi có địa hình t−ơng đối cao, gần hệ thống kênh dẫn n−ớc mặt Tuỳ vào tình hình địa hình khu vực, nguồn n−ớc bổ sung cho n−ớc ngầm trữ l−ợng n−ớc ngầm mà xác định cao độ khoảng cách đ−ờng hầm tập trung n−ớc

Th−ờng đ−ờng hầm tập trung n−ớc giếng tập trung n−ớc nằm khu t−ới đặt khu cao để sau bơm, n−ớc t−ới tự chảy Ngồi ra, nên chọn vị trí mà n−ớc ngầm có nhiều khả đ−ợc bổ sung từ l−u vực khác tới

b) Công trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều đứng

• Trờng hợp nớc ngầm nguồn nớc chủ yếu khu t−íi

ở khu vực nguồn n−ớc n−ớc mặt thiếu trầm trọng, ng−ợc lại nguồn n−ớc ngầm lại t−ơng đối phong phú, chiếm vai trò chủ đạo việc cung cấp n−ớc

Khi bố trí giếng phải xem xét đến vấn đề sau:

- Bố trí nơi có trữ lợng nớc ngầm lín, dƠ khai th¸c

- Bố trí nơi có địa hình t−ơng đối cao so với khu t−ới việc dẫn n−ớc t−ới t−ơng đối thuận tiện

Thực tế th−ờng xảy mâu thuẫn là: Những khu thấp trữ l−ợng n−ớc ngầm phong phú có nguồn bổ sung, giá thành cơng trình khai thác n−ớc ngầm nhỏ giếng nơng, nhiên, lại gặp khó khăn vấn đề dẫn n−ớc sau bơm Vì vậy, phải giải dung hồ mâu thuẫn cần ý xem xét thêm điều kiện địa chất, cấu tạo địa tầng, nếp gãy để định vị trí giếng cho hợp lý

Khi bố trí giếng đứng bố trí giếng độc lập hay nhóm giếng Tr−ờng hợp bố trí giếng độc lập:

Vị trí khu t−ới rải rác, giếng phụ trách t−ới độc lập diện tích gần giếng, bổ sung vào đ−ờng kênh dẫn n−ớc mặt hệ thống t−ới

Hình 6.2 - Sơ đồ bố trí giếng thẳng hàng bên kênh t−ới n−ớc mặt

- Có thể bố trí thẳng hàng vng góc với h−ớng dịng chảy ngầm mực n−ớc ngầm có độ dốc thuỷ lc

Giếng khai thác nớc ngầm

141 - Có thể bố trí kiểu hình vuông hoa thị

i vi nhng ni mc n−ớc ngầm nằm ngang (tĩnh) độ dốc nhỏ Khoảng cách giếng L ≥ 2R, R bán kính ảnh h−ởng

Tr−êng hỵp bè trÝ nhãm giÕng:

Khi yêu cầu n−ớc ngầm lớn n−ớc ngầm t−ơng đối phong phú bố trí nhóm giếng để tập trung khai thác, tr−ờng hợp n−ớc ngầm chất l−ợng không đảm bảo để t−ới, cần đ−ợc tập trung n−ớc khu chứa để tiến hành biện pháp xử lý tr−ớc mang sử dụng

Khoảng cách nhóm giếng L ≥ 5R, R bán kính ảnh h−ởng • Tr−ờng hợp n−ớc ngầm đóng vai trị hỗ trợ

Tr−ờng hợp bố trí giếng phải thoả mãn yêu cầu nêu Tuy nhiên, cần dựa vào địa hình phân bố khu t−ới bố trí giếng gần tuyến kênh để tiếp n−ớc cho hệ thống t−ới n−ớc mặt thời gian n−ớc ngầm chịu trách nhiệm t−ới cho khu vực xa độc lập với nguồn n−ớc mặt

2 Bè trÝ kênh dẫn nớc công trình hệ thống

Ngồi cơng trình giếng trạm bơm hút n−ớc ngầm, hệ thống t−ới n−ớc ngầm đầy đủ bao gm:

- Công trình xử lý nớc ngầm - Bể điều tiết nớc ngầm

- Hệ thống kênh mơng đờng ống dẫn nớc

Trong trng hợp đặc biệt chất l−ợng n−ớc ngầm, ng−ời ta bố trí cơng trình xử lý riêng Hầu hết bố trí bể điều tiết kết hợp với cơng trình xử lý n−ớc ngầm nh− làm tăng nhiệt độ, tăng hàm l−ợng ôxy, giảm độ cứng n−ớc lắng đọng bùn cát thơ

Bể điều tiết xây bê tông, gạch đá xây, tạo ao, hồ lớn có xử lý xây bờ xử lý chống thấm Tác dụng bể điều tiết trữ lại l−ợng n−ớc thời gian không yêu cầu n−ớc, tận dụng công suất máy bơm khả khai thác n−ớc ngầm liên tục để tăng thêm khả cấp n−ớc hệ thống Đồng thời bể chứa nơi xử lý chất l−ợng n−ớc ngầm nh− làm tăng, giảm nhiệt độ, phơi nắng để tiêu số vi khuẩn độc hại, lắng đọng chất thô, nơi xử lý hoá học để giảm độ cứng n−ớc

Bể điều tiết đ−ợc bố trí vị trí t−ơng đối cao, có địa chất rắn chắc, thấm gần giếng khai thác nc ngm

Có ba loại bể điều tiết: a) Bể điều tiết ngày

Đây loại bể nhỏ nhằm điều tiết lợng nớc ngày Dung tích trữ đợc tính: W0 = Q0(24 - t1).36 (m3)

Trong đó:

142

b) Công trình bể điều tiết theo lần tới

Trong thời gian không tới lần tới trữ lại lợng nớc thiếu thời gian tới Dung tích trữ đợc tính:

W = t(Q – Q0)(1 + η)3,6 (m3) Trong đó:

t: Thêi gian t−íi liªn tơc (giê) Q: Lu lợng cần tới (l/s)

Q0: Lu lợng b¬m (l/s)

η: HƯ sè tỉn thÊt n−íc cđa bể điều tiết, = 0,1 ữ 0,4

Thời gian bơm vào bể chứa không tới:

0

3

Q ,

W Q

3600 10 W

t= = (h)

c) Công trình điều tiết tháng vụ

Cũng tính toán theo nguyên lý tính nh điều tiết lần nh tính toán điều tiết cho hồ chứa nớc mặt

6.1.4 Tính toán cân khu vực sử dơng n−íc ngÇm

Mục đích: Xác định l−u l−ợng trữ l−ợng n−ớc ngầm khai thác đ−ợc thời kỳ phối hợp với yêu cầu n−ớc n−ớc ngầm từ tìm diện tích phụ trách đ−ợc n−ớc ngầm

Có số trờng hợp tính toán sau:

1 Tr−ờng hợp n−ớc ngầm chảy tầng trầm tích đá sỏi hai bên núi tầng địa chất khơng thấm

Có thể dùng đ−ờng hầm, rãnh xây dựng đập ngầm chắn ngang dòng ngầm để lấy n−ớc

Ngun lý tính tốn giống nh− tr−ờng hợp đập ngăn sông Xác định l−u l−ợng tổng l−ợng n−ớc thông qua khảo sát vụ, thời kỳ tháng vụ, từ định cơng trình ngăn tập trung n−ớc để sử dụng phần toàn l−u l−ợng n−ớc ngầm Từ tính diện tích có khả bảo đảm t−ới theo ngun lý chung

Tr−êng hỵp dòng ngầm phân bố rộng, tầng trữ nớc dầy, lu lợng dòng thấm lớn

Trng hợp bắt đầu khai thác làm cho mực n−ớc áp lực n−ớc ngầm hạ xuống Nh−ng l−u l−ợng dòng ngầm lớn mà l−u l−ợng khai thác phần dịng ngầm mực n−ớc ổn định

Q0 = Q - Qi Trong ú:

Q0: Lu lợng hạ lu công trình khai thác nớc ngầm Q: Lu lợng thợng lu công trình

143

Hình 6.3 - Đờng hầm tập trung nớc ngầm

Hình 6.4 - Đờng hầm tập trung nớc ngầm

Tầng trữ nớc ngầm

Đờng hầm tr÷ n−íc

Q

GiÕng

144

Hình 6.5 - Giếng đặt liên tiếp khai thác dịng ngầm

Tính tốn cân tr−ờng hợp nh− tính tốn cống lấy n−ớc tự chảy không cần đập dâng tr−ờng hợp lấy n−ớc mặt từ nguồn n−ớc sông Căn vào l−u l−ợng khai thác yêu cầu n−ớc năm thiết kế n−ớc ngầm để tìm diện tích phụ trách t−ới

Trờng hợp nớc ngầm nằm ngang

Trng hợp coi nh− có hồ chứa n−ớc ngầm d−ới đất Mực n−ớc ngầm cuối mùa khô cuối mùa m−a khác n−ớc ngầm đ−ợc cung cấp từ n−ớc m−a, n−ớc mặt từ nguồn n−ớc ngầm khác

- Coi nguồn n−ớc nguồn n−ớc đến hàng năm - Mực n−ớc chết mực n−ớc ngầm thấp năm

- Mực n−ớc dâng bình th−ờng mực n−ớc ngầm cao năm (mực n−ớc đ−ợc khống chế cần phải hạ mực n−ớc ngầm lớn theo yêu cầu đó) Từ l−ợng n−ớc đến l−ợng n−ớc yêu cầu, tìm mực n−ớc ngầm biến đổi qua thời kỳ năm Mực n−ớc chết mực n−ớc dâng bình th−ờng đ−ờng khống chế Từ tìm l−ợng n−ớc u cầu khai thác diện tích khống chế t−ới cách thích hợp

6.2 B¶o dỡng nâng cao khả công trình khai thác nớc ngầm

6.2.1 Mc ớch yêu cầu

Cơ chế làm việc cơng trình khai thác n−ớc ngầm n−ớc đất thông qua tầng lọc phận n−ớc vào để vào giếng đ−ờng hầm tập trung n−ớc Có nhiều yếu tố tác động làm giảm khả làm việc tầng đệm lọc phận n−ớc vào làm giảm công suất tuổi th ca ging

Trớc hết trình khoan thi công phận giếng bùn cát bịt kín khe nớc vào khe rỗng tầng lọc làm cho khả tập trung nớc giếng không nh tính toán ban đầu Mặt khác, trình làm việc nớc chảy vào giÕng mang

Q1 Q2

Qi

Q

145 theo cát bùn mịn hạt sỏi sạn vào lấp kín phận lọc nớc lấp kín khe nớc vào làm giảm dần khả cấp nớc giếng Theo phát biểu nhiều nhà nghiên cứu (Walton - 1962) sau thời gian lµm viƯc

2

khe n−íc vào bị bịt kín hoàn toàn tác dụng

Vì vậy, phải có biện pháp làm thơng thoáng phận n−ớc vào làm bùn cát mịn tầng lọc nh− tầng trữ n−ớc xung quanh giếng để trì khả cấp n−ớc giếng, mặt khác cịn nâng cao khả tập trung n−ớc giếng Vì thế, sau thi cơng phải có biện pháp làm sạch, thơng thống phận n−ớc vào làm sạch, thơng thống tầng đệm, đặc biệt tầng đệm tự nhiên Hơn nữa, trình vận hành giếng cần th−ờng xuyên di chuyển bùn cát mịn khỏi tầng lọc, phận n−ớc vào chí tầng địa chất xung quanh giếng Mặt khác, máy bơm làm việc th−ờng xuyên với n−ớc hơn, không làm việc với n−ớc có hàm l−ợng bùn cát cao làm máy bơm d h hng

Yêu cầu:

- L−u l−ợng giếng tăng bán kính ảnh h−ởng khơng tăng - Làm tăng hệ số thấm tầng địa chất xung quanh giếng - Làm giảm tổn thất đầu n−ớc qua tầng lọc phận n−ớc vào - Hạn chế đến mức tối thiểu bùn cát thô th−ờng xuyên chảy vào giếng 6.2.2 Các ph−ơng pháp bảo d−ỡng nâng cao hiệu suất giếng

Để thông phận n−ớc vào rửa bùn cát mịn tầng lọc nh− tầng địa chất xung quanh giếng, có số ph−ơng pháp sau đây:

- Phơng pháp bơm - Phơng pháp rưa s©u

- Ph−ơng pháp làm dâng mực n−ớc giếng - Ph−ơng pháp dùng tia với tốc độ cao - Ph−ơng pháp dùng khí ép

Phơng pháp bơm

146

Đây ph−ơng pháp đơn giản, đễ thực đặc biệt giai đoạn đầu làm việc giếng, nhiên hiệu thấp Qua thực tế có số nhận xét đánh giá chung ph−ơng pháp ny nh sau:

- Bơm phơng pháp có hiệu không cao việc nâng cao suất giếng

- Do yêu cầu bơm với lu lợng lớn lu lợng thiết kế nên máy bơm dễ bị h hỏng, hao mòn

- Cỏc hạt mịn cát h−ớng vào giếng theo h−ớng nên dễ tạo thành lớp chắn phận n−ớc vào lớp đệm lọc n−ớc, nhiều tr−ờng hợp phản tác dụng, có nghĩa làm suất giếng giảm

Phơng pháp rửa sâu

Phng pháp rửa sâu bao gồm nhiều biện pháp khác nhằm mục đích tác động theo hình thức kích động, xáo trộn vào tầng địa chất xung quanh giếng để di chuyển, làm hạt bùn cát mịn tầng địa chất xung quanh giếng làm tăng hệ số thấm tầng này, tăng công suất giếng Do có lực rung kích động kết hợp với dịng n−ớc làm tăng hiệu di chuyển hạt đất, cát tầng địa chất xung quanh giếng với phạm vi rộng nên ph−ơng pháp có tác dụng t−ơng đối tốt

Với mục tiêu kể đến ph−ơng pháp cụ thể sau:

a) Ph−ơng pháp kích động rung đóng mở máy đột ngột bơm n−ớc

Nội dung chủ yếu ph−ơng pháp bắt đầu bơm nh− thơi bơm phải đóng mở máy cách đột ngột, tức thời, nhằm tạo thay đổi đột ngột nhanh chóng đầu n−ớc giếng Có thể dùng kỹ thuật sau đây:

- Giếng đ−ợc bơm tới độ hạ sâu thấp (tuỳ vào khả máy bơm) nhiên dừng bơm đột ngột, cột n−ớc máy bơm nén xuống gây dòng chảy ng−ợc trở lại tạo lực kích động tầng địa chất xung quanh phận n−ớc vào Mực n−ớc giếng lại đ−ợc trở lại lúc ban đầu thời gian không bơm để chuẩn bị bơm lần thứ hai Q trình đ−ợc lặp lặp lại nhiều lần l−u l−ợng giếng tăng đến mức độ ổn định (thông qua đo đạc) giếng đ−ợc thông rửa tối đa

- Giếng đ−ợc bơm tới độ hạ thấp tối đa ngừng bơm cách đột ngột, sau khoảng thời gian ngắn lại bơm trở lại (không cần mực n−ớc giếng trở lại bình th−ờng) Quá trình gây dịng chảy ng−ợc lại cách nhanh chóng d−ới áp lực lớn, gây nên lực kích động tầng xung quanh giếng Sự gây nên dòng chảy với h−ớng l−u tốc ng−ợc lúc vào giếng, lúc khỏi giếng cách liên tục gây nên rung động mạnh tầng trữ n−ớc lân cận giếng, nên tác dụng thông giếng tầng trữ n−ớc, để tăng l−u l−ợng giếng hiệu ph−ơng pháp tr−ớc

147 Đối với giếng, dùng nhiều kỹ thuật khác ph−ơng pháp để chọn kỹ thuật có hiệu mà áp dụng

Ưu điểm ph−ơng pháp đơn giản, tận dụng đ−ợc thiết bị máy bơm để thông rửa giếng, không tốn mà nhanh chóng Tuy nhiên, có khuyết điểm dùng dịng chảy tác động liên tục gây nên lực kích động gây nên xô sụt tầng đất nằm tầng trữ n−ớc Đồng thời việc khởi động dừng máy liên tục phải bơm cát liên tục gây h− hỏng máy bơm thiết bị khác

Cần ý muốn sử dụng ph−ơng pháp đầu ống hút không nên lắp van chiều để lợi dụng cột n−ớc ng hỳt

b) Phơng pháp rửa giếng thay n−íc

Với ph−ơng pháp n−ớc đ−ợc đ−a vào giếng nhanh tốt để vào đầy giếng Sau lại dùng máy bơm hút bùn, đất, n−ớc giếng Khi cho n−ớc vào giếng, áp lực ng−ợc phía tầng trữ n−ớc làm rung động hạt mịn tầng trữ n−ớc Khi bơm rút n−ớc hạt cát mịn đ−ợc dịng chảy xi đ−a giếng đ−ợc hút ging

c) Phơng pháp rửa giếng tình trạng tạo áp lực

Hỡnh 6.6 - Rửa giếng để nâng cao l−u l−ợng ph−ơng pháp rửa sâu áp lực cao

Ph−ơng pháp cung cấp n−ớc vào giếng máy bơm tạo áp lực vào tồn thân giếng để tạo dịng chảy ng−ợc vào tầng trữ n−ớc di chuyển cát, hạt mịn xa đ−a vào giếng, sau n−ớc lại đ−ợc bơm máy bơm hút bựn khỏc

Van bơm nớc

Van tháo

èng ¸p lùc

148

Cũng làm đ−ờng ống bơm áp lực thơng qua đ−ờng ống cung cấp thẳng vào phận n−ớc vào giếng với áp lực cao, dồn nén n−ớc ng−ợc vào tầng trữ n−ớc, sau n−ớc đ−ợc chuyển theo van tháo gắn bên miệng giếng biện pháp thuỷ lực Sau tạo áp lực để đ−a n−ớc vào giếng tới áp lực đó, lúc mở van tháo cho n−ớc v bựn cỏt theo

Đây phơng pháp rửa tầng trữ nớc áp lực lớn cần ý bảo vệ giếng khỏi bị h hỏng nh nứt nẻ thành giếng sụt lở

Phơng pháp làm dâng mực nớc giếng

õy l ph−ơng pháp thông rửa giếng hiệu Sự chuyển động lên xuống pit tông đ−ợc đặt ống giếng vị trí phía phận n−ớc vào làm cho mực n−ớc giếng dâng lên, hạ xuống gây nên chuyển động vào dòng n−ớc ng−ợc phía tầng trữ n−ớc, di chuyển hạt thơ bịt kín khe n−ớc vào kéo bùn cát, hạt nhỏ vào giếng, tăng độ rỗng tính thấm tầng trữ n−ớc xung quanh phận n−ớc vào giếng Việc tách hạt nhỏ khỏi hạt lớn tầng trữ n−ớc ph−ơng pháp không làm thay đổi ảnh h−ởng lớn tới tầng trữ n−ớc

Pit tông chuyển động giếng th−ờng đ−ợc cấu tạo hai loại: - Loại pit tông cng

- Loại pit tông kiểu van

a) Pit t«ng cøng

- Tạo pit tơng cứng đơn giản cách quấn bao tải dây đay quanh trục khoan gầu tát n−ớc (nếu có), bùn cát bám vào vải làm tăng thêm trọng l−ợng độ kín pit tơng

Ph−ơng pháp đơn giản nh−ng sử dụng giếng dễ thơng rửa

- Lo¹i thø hai cã dïng lõi sắt có vành đai vải gỗ đợc gắn chặt vào lõi sắt

Trong trờng hợp pit tông nhẹ tăng trọng lợng cách tăng chiều dày lõi sắt

Hình 6.7 - Pít tông cứng

Nhìn từ

Đai vải gỗ dán

149 Cũng dùng hai đến ba đĩa cao su gỗ dán đ−ợc ép hai mặt bích (hình 6.8) để tạo pit tụng

Hình 6.8 - Pít tông cứng đai cao su sung mỈt bÝch

Khoảng cách từ rìa đĩa cao su tới thành giếng từ 12cm

b) Loại pit tông kiểu van

Pit tơng kiểu van đ−ợc cấu tạo đĩa gỗ có đai cao su Các đĩa đ−ợc khoan lỗ thủng phía mặt đĩa có đĩa cao su da mềm trùm lên mặt lỗ

Yêu cầu đai cao su vừa khít với ống giếng nh−ng có khả di chuyển lên xuống tự dọc theo ống giếng Khi pit tông lên n−ớc tầng trữ n−ớc theo vào giếng, áp suất mặt tiếp xúc mặt d−ới pit tông mực n−ớc giếng bị giảm thấp, tạo nên chênh lệch đầu n−ớc mực n−ớc ngầm mực n−ớc giếng t−ơng đối lớn tạo dòng chảy h−ớng từ tầng trữ n−ớc vào giếng thông qua phận n−ớc vào kéo theo bùn cát vào giếng

Khi pit tông xuống n−ớc từ giếng dồn vào tầng trữ n−ớc, đồng thời theo lỗ lên trên, áp lực dòng chảy h−ớng tâm vào tầng trữ n−ớc từ từ cách hợp lý Vì thế, pit tơng kiểu van làm việc hiệu tầng địa chất mà khả n−ớc ng−ợc lại tầng trữ n−ớc khó khăn

Th−ờng pit tơng làm việc phía phận n−ớc vào Trong tr−ờng hợp tầng trữ n−ớc giếng t−ơng đối dài pit tơng nên làm việc nhiều đoạn khác không nên ngừng làm việc vị trí phận n−ớc vào nh− dễ bị kẹt bùn cát pit tụng

20 cm

Hai mặt bích Đai cao su

150

H×nh 6.9 - Pít tông kiểu van

4.Phơng pháp dùng khÝ nÐn

Ph−ơng pháp dùng khí nén để rửa giếng sử dụng cho ph−ơng pháp rửa sâu cho ph−ơng pháp làm dâng mực n−ớc giếng Ph−ơng pháp n−ớc giếng ng−ợc vào tầng trữ n−ớc nhờ áp suất khí nén giếng

Nắp giếng đ−ợc bịt chặt đ−ợc khoan lỗ để đ−a hai ống dẫn khí xả vào giếng Do ấn định giới hạn ống bao cao so với đỉnh phận n−ớc vào để tránh khơng khí qua khe hở vào tầng trữ n−ớc cản trở việc vào bình th−ờng n−ớc giếng Khí ép đ−ợc vào giếng qua đ−ờng ống dẫn khí làm cho n−ớc theo ống xả Khi mực n−ớc hạ xuống q đáy ống xả khơng khí theo ống xả ngồi, ngừng cung cấp khí ép Lúc ống dẫn khí ngồi mở phép mực n−ớc giếng tăng lên trở mực n−ớc ban đầu

Q trình đ−ợc lặp lặp lại nhiều lần đến n−ớc giếng t−ơng đối sạch, lúc tháo dỡ phận rửa giếng lắp máy bơm bình th−ờng

151

Hình 6.10 - Rửa giếng để nâng cao l−u l−ợng giếng khí nén

5 Dùng tia có tốc độ cao

Ph−ơng pháp dùng tia có tốc độ cao ph−ơng pháp hiệu Trong ph−ơng pháp tia có tốc độ bắn qua khe mở phận n−ớc vào làm rời bùn cát phần tử nhỏ tầng trữ n−ớc vùng phụ cận Những thành phần đ−ợc rời chảy vào giếng đ−ợc bơm ngồi Lực tia phun có tác dụng rung động xếp lại thành phần cỡ hạt vùng lân cận có tác dụng làm tăng hệ số thấm tầng trữ n−ớc

Phơng pháp có số u điểm:

- Năng l−ợng đ−ợc tập trung vào diện tích nhỏ làm tăng hiệu làm việc - Toàn phần phận n−ớc vào đ−ợc thông rửa cách triệt để

- Đây ph−ơng pháp đơn giản không gây rắc rối hoạt động mức bình th−ờng

- Cũng thực q mức bình th−ờng để đ−a định áp dụng cho giếng ú

Các phận chủ yếu dùng cho phơng pháp bao gồm: dùng cụ phun tia từ ữ lỗ,

bm cao ỏp, ng ng ỏp lực phận nối tiếp Một bể chứa n−ớc cho máy bơm cao áp hoạt động

Mặt bích kèm ống xả Van xả khí

Đờng khí nén

Thành giếng

Phần nối ống khÝ

Bé phËn n−íc vµo cđa giÕng èng xả

Đệm khe hở chữ T

Đờng khí nÐn Nót

Thành giếng Bộ phận cố định

Bộ phận nớc vào giếng ống khí vị trí bơm

ống khí vị trí nén ngợc MỈt bÝch trèng

152

MiƯng ống phun tia có đờng kính 6, 10 13mm phụ thuộc vào công suất máy bơm cao áp Miệng ống phun tia giữ khoảng cách từ 1,0 ữ 2,5cm từ vách phận nớc vào

Hình 6.11 - Nâng cao lu lợng giếng b»ng tia thñy lùc

Tốc độ n−ớc phun đầu ống phun tia từ 30 ữ 40m/s

Tuy nhiên tr−ờng hợp sử dụng loại ống tia có tốc độ 45 ữ 90m/s cho thấy hiệu

quả thông rửa giếng tốt Đồng thời thực tế cho thấy tốc độ miệng ống tia lớn 90 m/s hiệu thơng rửa giếng khơng tăng lên mà cịn xói mịn khe phận n−ớc vào ging

Thành giếng

ống dẫn nớc áp lực

153

Tμi liƯu tham kh¶o

1 - Nguyễn Kim Ngọc tác giả Đánh giá tài nguyên nớc ngầm tỉnh miền núi phía Bắc tỉnh phía Nam

2 - Nguyễn Văn Tiến số tác giả Cấp nớc Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 2001

3 - Trần Hiếu Nhuệ số tác giả Cấp nớc vệ sinh nông thôn Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hµ néi 2001

4 - Tuyển tập Báo cáo nghiên cứu tài nguyên n−ớc d−ới đất Việt Nam, 1997

5 - Tiªu chn vƯ sinh n−íc uèng, Bé Y tÕ, 2002

6 - ANON Ground Water and Wells UOP Johnson Division, 315 North Pierce St, St Paul, Minn, 1966

7 - A.M Michael Irrigation - Theory and Practice Vani Education books, 1978

8 - Fletcher G Driscoll Ph.D, Principal Author and Editor Ground water and well Johnson Division, St Paul, Minesota 55112,1986

154

Môc lôc

Tran g

Ch−¬ng

Khái quát n−ớc ngầm 1.1 Vai trò n−ớc ngầm đời sống phát triển kinh tế

1.2 Sù hình thành nớc ngầm

1.3 Ch nc ngầm phân bố n−ớc ngầm theo chiều sâu

1.3.1 Chế độ n−ớc ngầm

Ch−¬ng

Phân loại vμ biến động n−ớc ngầm 11

2.1 Phân loại nớc ngầm 11

2.1.1 Phân loại n−ớc ngầm theo thành phần hoá học 11 2.1.2 Phân loại n−ớc ngầm theo tính chất lý học 11 2.1.3 Phân loại theo phân bố n−ớc ngầm tầng địa chất 13

2.2 Sự thay đổi n−ớc ngầm yếu tố ảnh h−ởng 15

2.2.1 Sự thay đổi n−ớc ngầm 15

2.2.2 Các yếu tố ảnh h−ởng đến n−ớc ngầm 15 2.3 Các hình thức tồn n−ớc ngầm 19

2.3.1 Các sơ đồ đặc tr−ng 19

2.3.2 Hình thái nớc ngầm 21

2.3.3 iu kin cung cấp chế độ n−ớc ngầm 21 2.3.4 Động thái n−ớc ngầm trữ l−ợng n−ớc ngầm 23 2.4 N−ớc ngầm Việt Nam khả khai thác, s dng 24

2.4.1 Các tầng chứa nớc lỗ hổng 24

2.4.2 Các tầng chứa nớc khe nứt thành tạo Bazan Pliocen - Đệ tứ 26 2.4.3 Các tầng chứa nớc khe nứt thành tạo lục nguyên Mesozoi (ms) 26 2.4.4 Các tầng chứa nớc khe nứt Karst thành tạo Cacbonat 26

2.4.5 Các thành tạo địa chất nghèo n−ớc khơng chứa n−ớc 27

Ch−¬ng

Chất lợng nớc ngầm 28

3.1 Tính chất cđa n−íc ngÇm 28

155

3.1.2 TÝnh chÊt lý häc 28

3.1.3 TÝnh chÊt ho¸ häc 28

3.2 Các khả nguyên nhân Ô nhiễm n−ớc ngầm 30 3.2.1 Các khả ô nhiễm n−ớc ngầm 30 3.2.2 Nguyên nhân ô nhiễm n−ớc ngầm 33 3.2.3 Hiện trạng ô nhiễm n−ớc d−ới đất số khu dân c− kinh tế quan trọng

ViÖt nam

35 3.3 Yêu cầu chất l−ợng n−ớc dùng cho sinh hoạt sản xuất nông nghiệp 41 3.3.1 Yêu cầu chất l−ợng n−ớc sinh hoạt 41 3.3.2 Yêu cầu chất l−ợng n−ớc ngầm dùng cho sản xuất Nông nghiệp 48 3.4 Các biện pháp xử lý để nâng cao chất l−ợng n−ớc ngầm 54

3.4.1 Phơng pháp dùng bể lọc 54

3.4.2 Phơng pháp pha loÃng 55

3.4.3 Phơng pháp hoá học 55

3.4.4 Phơng pháp hoá sinh 55

3.5 Công trình làm nớc 55

3.5.1 H thống làm giảm nồng độ khoáng n−ớc ngầm 56

3.5.2 Chức bể kết tủa 56

Chơng

Điều tra đánh giá n−ớc ngầm 59 4.1 Ph−ơng pháp đánh giá chất l−ợng n−ớc ngầm 59

4.1.1 Các ph−ơng pháp đơn giản đánh giá chất l−ợng n−ớc 59

4.1.2 Các ph−ơng pháp đại 59

4.2 Phơng pháp điều tra phát n−íc ngÇm 60

4.2.1 Ph−ơng pháp quan sát thực địa 60

4.2.2 Ph−ơng pháp dân gian thăm dò mạch n−ớc ngầm 61 4.3 Ph−ơng pháp phân tích vệt khe nứt 61 4.4 Các ph−ơng pháp thăm dò địa vật lý mặt 64 4.4.1 Ph−ơng pháp đo điện trở suất dòng điện chiều 64

4.4.2 Ph−ơng pháp đo độ truyền dẫn điện từ tr−ờng 69

4.4.3 Các ph−ơng pháp địa chấn 71

4.4.4 Ph−ơng pháp rađa xuyên đất thăm dò từ 79 4.4.5 Các ph−ơng pháp trọng lực đo từ tr−ờng từ máy bay 80 4.5 Thăm dò địa vật lý hố khoan 82

156

4.7 Phơng pháp khoan thăm dò nớc ngầm 89

Chơng

tính tốn cơng trình khai thác n−ớc ngầm 90 5.1 Các cơng trình khai thác n−ớc ngầm 90 5.1.1 Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều đứng 90 5.1.2 Cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang 93 5.2 Tính tốn thủy lực giếng khai thác n−ớc ngầm 94

5.2.1 Mét sè khái niệm 94

5.2.2 Tớnh toỏn lu l−ợng giếng có khả khai thác 95 5.3 Tính tốn thuỷ lực cơng trình khai thác n−ớc ngầm theo chiều ngang 109

5.4 TÝnh thuû lùc hÖ thèng giÕng 110

5.4.1 HÖ thèng giÕng hoàn chỉnh 110

5.4.2 Hệ thống giếng không hoàn chỉnh 111 5.5 Thiết kế công trình khai thác nớc ngÇm 112

5.5.1 Mục đích ý nghĩa 112

5.5.2 ThiÕt kÕ giÕng hë 113

5.5.3 ThiÕt kế giếng ống 116

5.5.4 Giếng làm việc bÃi giếng - khoảng cách giếng 134

Chơng

Quy hoạch v quản lý hệ thống khai thác nớc

ngầm 138

6.1 Quy hoạch hệ thống công trình khai thác nớc ngầm 138

6.1.1 Những tài liệu cần thiết 138

6.1.2 Các nguyên tắc hoạch, khai thác sử dụng nớc ngầm 138 6.1.3 Bố trí công trình khai thác cung cấp nớc ngầm 139 6.1.4 Tính toán cân khu vực sử dụng nớc ngầm 142 6.2 Bảo dỡng nâng cao khả công trình khai thác nớc ngầm 144

6.2.1 Mc ớch v yờu cu 144

6.2.2 Các phơng pháp bảo dỡng nâng cao hiệu suất giếng 145

Ti liƯu tham kh¶o 153

450.000