VẬN ĐỘNG ổn ĐỊNH của NDĐ TRONG lớp ĐỒNG NHẤT (cơ sở THỦY địa cơ học SLIDE SONG NGỮ)

BASIC ON GEOHYDRO-MECHANIC CHƯƠNG III VẬN ĐỘNG ỔN ĐỊNH CỦA NDĐ TRONG LỚP ĐỒNG NHẤT CHAPTER III STEADY MOVERMENT OF GROUNWATER IN HOMOGENEOUSE AQUIFER   Nếu tầng chứa nước có thành phần thạch học hệ số thấm đồng tầng chứa nước gọi đồng Tầng chứa nước đồng có áp khơng áp Trong dịng áp lực, độ dẫn nước thực tế không phụ thuộc vào áp lực thay đổi bình diện thay đổi độ thấm nước đất đá Trong dịng khơng áp, độ dẫn nước liên hệ chặt chẽ với thay đổi mực nước, tức liên quan đến chiều dày tầng chứa nước Như vậy, tầng chứa nước nước không áp, thay đổi độ dẫn nước phụ thuộc vào điều kiện hình thành dịng thấm If aquifers have lithological composition and homogeneity of the permeability coefficient is called aquifer homogeneouse Homoogeneous aquifers may have pressure or no pressure In confined flow, the actual water conductivity does not depend on the pressure and changes in level only due to the change of soil and rock permeability In unconfined flow, water conductivity closely linked to changes in water level, which is related to the thickness of the aquifer Thus, in the non-pressure water aquifer, the water conductivity changes depending on the conditions of formation of seepage flow   Trong địa chất thủy văn nghiên cứu vận động nước lớp thường phải giải tốn sau 1) xác định lưu lượng dịng chảy 2) vẽ đường cong hạ thấp (đối với nước không áp) đường cong áp lực (đối với nước có áp) Vận động nước đất với bề mặt tự (nước khơng áp) xảy đáy cách nước nằm ngang đáy cách nước nằm nghiêng In the hydrogeological study of water movement in the aquifers often have to solve problems as following 1) determine the volum rate of the flow; 2) to build a curve lines (for unconfined water) or pressure curve lines (for confined water) A motion of groundwater with the free surface (unconfined water) may occur when the bottom of aquifer is horizontal as well as bottom of aquifer is slope Vận động NDĐ – equilateral motion of groundwater    Như biết, dòng thấm đường dòng đường thẳng song song, dòng thấm dòng chiều Chọn chiều trục tọa độ Ox theo chiều đường dịng (hình III.1a), phương trình liên tục dịng thấm có dạng As we all know, in the equilateral flow lines of flows are parallel lines, seepage flow is one-directional current Select dimensional axes Ox in the direction of the flow (Figure III.1a), continuity equation will have the form of seepage flow d H2 = (III-1) dx Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước khơng áp Figure III.1 Equilateral motion of groundwater a – confined water; b – unconfined water Vận động NDĐ – equilateral motion of groundwater  Để tìm đường cong áp lực giải phương trình với điều kiện biên: x = 0, … H = H1 x = L H = H2 Kết tìm  To find the pressure curve we solve the above equation with boundary conditions: when x = 0, H = H1, and when x = L, then H = H2 The results we found  H − H1 H = H1 + x L (III-2) Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước khơng áp Figure III.1 Equilateral motion of groundwater a – confined water; b – unconfined water Vận động NDĐ – equilateral motion of groundwater      Từ biểu thức (III-2) ta thấy bề mặt đẳng áp xác định phương trình x = const Từ (III-2) tìm phương trình lưu lượng đơn vị (lưu lượng đơn vị lưu lượng chảy qua đơn vị chiều rộng dòng chảy) From expression (III-2) we see that the constant pressure surface is defined by the equation x = const From (III-2), we find the equation unit volume (unit volume is flow through a unit width of flow) (III-3) H1 − H q = km L Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước không áp Figure III.1 Equilateral motion of groundwater a – confined water; b – unconfined water Vận động NDĐ – equilateral motion of groundwater   Đối với dịng khơng áp (hình III1b) bề mặt tự dòng thấm mặt phẳng nghiêng có độ dốc độ dốc đáy cách nước i = sinα For flow of unconfined groundwater (Figure III-1b) the free surface of the flow is a inclined plane seepage slope with waterproof bottom slope i = sinα Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước khơng áp Figure III.1 Equilateral motion of groundwater a – confined water; b – unconfined water Vận động NDĐ – equilateral motion of groundwater    Trong trường hợp độ dốc thủy lực I độ nghiêng đáy cách nước, tốc độ thấm điểm bất kỳ: In this case I hydraulic gradient by way of the inclination of the bottom of the aquifer, so that the flow velocity at any point is: dH v = −k = ki (III.4) dx    lưu lượng dòng thấm: and the flow of seepage Q=kFi Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước khơng áp Figure III.1 Equilateral motion of groundwater a – confined water; b – unconfined water Vận động NDĐ – equilateral motion of groundwater    Trong dòng phẳng ngang khơng áp, tiết diện dịng thấm tích chiều rộng B chiều dày ho dòng chảy Lưu lượng đơn vị bằng: In horizontal unconfined flow, a section of infiltration flow equal product of width B and the thickness ho of the flow Unit volume will be equal to: q = khoi (III-5) Hình III.1 Vận động nước đất a - nước có áp; b - nước không áp Figure III.1 Equilateral motion of groundwater a – confined water; b – unconfined water Vận động không nước ngầm - Unequilateral motion of groundwater   Vận động không tốn phổ biến thực tế tính tốn địa chấ thủy văn Khi thấm không tiết diện dịng chảy thay đổi theo phương vận động (hình III-2a) Unequilateral motion of groundwater are most common problem in practice of hydrogeology When unequilateral filtration a cross-section of the flow changes according to the direction of flow (Figure III-2a) Hình III.2 Sơ đồ vận động nước ngầm lớp, a – đáy cách nước nằm nghiêng; b – đáy cách nước nằm ngang Figure III.2 Diagram of groundwater movement in the layer a – inclined bottom of aquifer ; b - horizonta bottom of aquifer Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the region between the two rivers with groundwater bottom horizontal manner when water penetrated from the top to provide Thay số tìm vào phương trình (III-23) tìm phương trình đường cong hạ thấp Change a found constants in the equation (III23) we find the lower curve equation 2 h − h W h = h12 − x + ( L − x) x L k  (III-24) Hình III.4 Sơ đồ dịng nước ngầm miền hai sông đáy cách nước nằm ngang Figure III.4 Groundwater flow diagram in the bottom region between river water from horizontal (III-35) Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the region between the two rivers with groundwater bottom horizontal manner when water penetrated from the top to provide Từ (III-24) dễ dàng thấy đường cong hạ thấp đường elip Đường cong hạ thấp vẽ theo phương trình (III-24) có cực đại mặt cắt có tọa độ x = α Để xác định tọa độ điểm cực đại, vi phân phương trình (III-34) theo biến số x cho khơng, tìm  From (III-24) easy to see that the curve is lower ellipse Lower curve drawn in equation (III -34) with a maximum in the section with coordinates x = α To determine the coordinates of the maximum point, we differential Equation (III-24) in the variables x and for zero, will find Hình III.4 Sơ đồ dịng nước ngầm miền hai sông đáy cách nước nằm ngang Figure III.4 Groundwater flow diagram in the bottom region between river water from horizontal ( ) L k h12 − h22 (III-35) a= − 2WL Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước ngầm miền hai sông với đáy cách nước ngầm nằm ngang có nước ngấm từ xuống cung cấp  Mặt cắt có tọa độ x = α áp lực h đạt cực đại, gọi mặt cắt đỉnh phân thủy  The section has the coordinates x = α and water columb h obtains maximum, that section called the watershed  Lưu lượng dòng chảy qua mặt cắt x  Volum of the flow through any cross-section x will be equal Hình III.4 Sơ đồ dịng nước ngầm miền hai sông đáy cách nước nằm ngang Figure III.4 Groundwater flow diagram in the bottom region between river water from horizontal dh h12 − h22 q = −kh = k + W ( x − 0,5L ) (III-36) dx 2L Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước ngầm miền hai sông với đáy cách nước ngầm nằm ngang có nước ngấm từ xuống cung cấp  Đặc biệt, lưu lượng ranh giới qo x = α qL x = L, tính theo cơng thức  In particular, the flow in the boundary qo when x = α and qL when x = L, calculated by the formula h12 − h22 WL q0 = k − 2L h12 − h22 WL qL = k + 2L (III-37) Hình III.4 Sơ đồ dịng nước ngầm miền hai sông đáy cách nước nằm ngang Figure III.4 Groundwater flow diagram in the bottom region between river water from horizontal Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the region between the two rivers with groundwater bottom horizontal manner when water penetrated from the top to provide  Theo tài liệu quan trắc mực nước ngầm mặt cắt, tính gần trị số trung bình nước ngầm từ xuống Từ cơng thức (III-34) tìm  According to the monitoring data the water table in the section, can calculate the approximate average value of groundwater from the top down From the formula (III-34) we find  h − h12 h12 − h22   W = k + (III  ( L − x) x ( L − x) L  38) Hình III.4 Sơ đồ dịng nước ngầm miền hai sông đáy cách nước nằm ngang Figure III.4 Groundwater flow diagram in the bottom region between river water from horizontal Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the region between the two rivers with groundwater bottom horizontal manner when water penetrated from the top to provide  Như vậy, theo tài liệu đo mực nước ngầm lỗ khoan, mực nước tầng chứa nước thung lũng sông lân cận h1 h2 tính trị số nước ngầm từ xuống cung cấp cho dòng ngầm (Bài tập)  Thus, according to data measured groundwater levels in a borehole, the water level of the aquifer in the river valley h1 and h2 neighborhood can calculate values from top to ground water supply of underground flow (Exercise) Hình III.4 Sơ đồ dòng nước ngầm miền hai sông đáy cách nước nằm ngang Figure III.4 Groundwater flow diagram in the bottom region between river water from horizontal Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước đất tầng chứa nước có chiều rộng (hoặc chiều dày) thay đổi Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change  Khi nước đất vận động khơng song song, bình diện đường dịng phân tán hội tụ; lúc đường thủy đẳng cao đường cong lồi lõm theo hướng vận động  When groundwater movement is not parallel, on the plane lines of the flow will disperse or convergence; then the high-isometric lines are convex or concave curves towards of direction of moverment Hình III.5 Sơ đồ dòng tỏa tụ phẳng aDòng nước ngầm hội tụ; Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- convergent groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change Từ lập luận đến kết luận: chiều rộng dòng thấm nguyên tố thay đổi theo hướng vận động Vận động nước đất đến lỗ khoan giếng thí dụ điển hình dịng hội tụ Trong tự nhiên dòng tỏa tụ quan sát thấy khu vực thung lũng sông cong mà sơng nguồn cung cấp miền nước đất From this argument may come to the conclusion: the width of the element flow change with direction of moverment Motion of groundwater to boreholes or wells to be examples of convergent lines In nature radiate flows converge in the area observed the curve that the river valley is the supply or drainage of groundwater domain Hình III.5 Sơ đồ dòng tỏa tụ phẳng aDòng nước ngầm hội tụ; Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- convergent groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước đất tầng chứa nước có chiều rộng (hoặc chiều dày) thay đổi Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change  Trước tiên nghiên cứu dịng nước ngầm hội tụ có đáy cách nước nằm ngang (hình III.5a)  First we study groundwater convergient flow with bottom of aquifer is horizontal (Figure III.5a)  Lưu lượng qua mặt cắt dịng hội tụ có dạng Hình III.5 Sơ đồ  Volum of water through any section of the convergent flow dòng tỏa tụ phẳng ais: Dòng nước ngầm  (III-39) hội tụ;  đây, b - chiều rộng dòng chảy, thay đổi theo hướng vận động (gần coi chiều dh rộng b thay đổi Q=− kbh theo qui luật đường thẳng) Khi b xác định theo dx công thức: Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- convergent groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước đất tầng chứa nước có chiều rộng (hoặc chiều dày) thay đổi Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change  đây, b - chiều rộng dòng chảy, thay đổi theo hướng vận động (gần coi chiều rộng b thay đổi theo qui luật đường thẳng) Khi b xác định theo công thức:  here, b - width of the flow, changes in the direction of motion (approximately the width b can be considered under rule change lines) dh Then b is determined by the b formula: − b2 Q = −kbh dx b = −b1 − L x (III-40) Hình III.5 Sơ đồ dịng tỏa tụ phẳng aDòng nước ngầm hội tụ; Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- convergent groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change đây, b1, b2 - chiều rộng dòng nước ngầm mặt cắt tương ứng (hình III.5a); L - khoảng cách mặt cắt Nhờ (III-40), sau biến đổi phương trình (III39) có dạng sau Here, b1, b2 - width of groundwater flow in sections and 2, respectively (Figure III.5a); L - distance between that intersections By (III40), after the change equation (III-39) takes the following form  b1 − b2  Q = −k  b1 − L   dh (III-41) x h  dx Hình III.5 Sơ đồ dòng tỏa tụ phẳng aDòng nước ngầm hội tụ; Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- convergent groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước đất tầng chứa nước có chiều rộng (hoặc chiều dày) thay đổi Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change  Tách biến số tích phân phương trình (III-41) từ mặt cắt đến mặt cắt 2, nhận  Separation of variables and integral equation (III-41) from section and section 2, we get b1 − b2 h12 − h22 Q=k ln b1 − ln b2 L (III-42) Hình III.5 Sơ đồ dịng tỏa tụ phẳng aDòng nước ngầm hội tụ; Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- convergent groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Vận động nước đất tầng chứa nước có chiều rộng (hoặc chiều dày) thay đổi Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change  Khi vận động tỏa tia, tức bề rộng dịng chảy tăng theo hướng vận động (hình III.5b), tương tự trường hợp phương trình lưu lượng qua tiết diện có dạng  (III-43) b2 − b1 h12 − h22 Q=k ln b2 − ln b1 L Hình III.5 Sơ đồ dịng tỏa tụ phẳng b- Dòng nước ngầm tỏa tia; Figure III.5 Diagram of radiateconvergent flat flow a- radiate groundwater flow; Vận động không nước ngầm Unequilateral motion of groundwater Movement of groundwater in the aquifer has a width (or thickness) change Bằng cách tương tự tìm phương trình vận động nước có áp lớp có chiều dày tăng (hoặc giảm) theo hướng vận động (hình III.6) In the same way we can find the equations of motion of water in a confined layer thickness increases (or decreases) in the direction of motion (Figure III.6) m2 − m1 H1 − H q=k (III-44) ln m2 − ln m1 L Hình III.6 Vận động nước áp lực tầng chứa nước có chiều dày thay đổi Figure III.6 Movement of confined water in the aquifer with changenable thickness HẾT CHƯƠNG IV END OF CHAPTER IV ... on the conditions of formation of seepage flow   Trong địa chất thủy văn nghiên cứu vận động nước lớp thường phải giải toán sau 1) xác định lưu lượng dòng chảy 2) vẽ đường cong hạ thấp (đối... (or thickness) change  Khi nước đất vận động khơng song song, bình diện đường dịng phân tán hội tụ; lúc đường thủy đẳng cao đường cong lồi lõm theo hướng vận động  When groundwater movement is... Unequilateral motion of groundwater   Vận động khơng tốn phổ biến thực tế tính tốn địa chấ thủy văn Khi thấm khơng tiết diện dòng chảy thay đổi theo phương vận động (hình III-2a) Unequilateral motion