VẬN ĐỘNG KHÔNG ổn ĐỊNH của nước dưới đất (cơ sở THỦY địa cơ học SLIDE SONG NGỮ)

BASIC ON GEOHYDROMECHANIC CHƯƠNG VII VẬN ĐỘNG KHÔNG ỔN ĐỊNH CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT CHAPTER VII UNSTEADY MOVERMENT OF GROUNWATER  Vận động không ổn định nước đất phát sinh điều kiện cung cấp thoát nước thay đổi Sự thay đổi điều kiện cung cấp nước nước đất nguyên nhân tự nhiên nhân tạo Nhưng nguyên nhân tự nhiên mưa khơng diện tích cung cấp tầng chứa nước, dao động mực nước sông v.v… Những nguyên nhân nhân tạo bao gồm: hút nước từ lỗ khoan, mực nước sông dâng cao xây đập hồ chứa nước, tưới khu vực trồng trọt, tháo khô đầm lầy v.v…  Unsteady moverment of groundwater arised by change in a recharge and drainage conditions The change in a recharge and drainage conditions may be caused by natural and artificial reasons But natural reason can caused by irregular rains on the recharge area's aquifers, due to fluctuating water levels in the river etc The artificial reason caused: water pumping from wells, the water level in a river highly rised when constructing dam and reservoir, irrigation on the farming region, to dry swamps etc  Vận động không ổn định nước đất biểu thay đổi mực nước, mực nước thay đổi làm cho gradien áp lực, tốc độ thấm lưu lượng dòng nước đất thay đổi theo thời gian  Unsteady moverment of groundwater is be expressed in changes of water level, water level changes due to make the hydrolic gradient, flow velocity and volume of groundwater flow changed with the time  Sau nghiên cứu vận động không ổn định nước đất tầng chứa nước vận động không ổn định nước đất đến lỗ khoan  Later we will study the unsteady movement of groundwater in the aquifers and unsteady movement of groundwater to the wells Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dịng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow  Phương trình Buxinet phương trình vi phân vận động không ổn định nước đất Phương trình chứng minh chương II có dạng sau  Boussinesq J’ equation is the basic equation of unsteady movement of groundwater This equation has been demonstrated in Chapter II and have the following format   Khi ∂  ∂H  W µ ∂H h + = ∂x  ∂x  k k ∂t (VII.1) tầng chứa nước nằm ngang áp lực H lấy chiều dầy tầng chứa nước h phương trình (VII-1) viết lại dạng sau  When horizontal aquifer pressure H can be obtained by the aquifer’s thickness h and equation (VII-1) can be rewritten as follows   (VII.1a) ∂  ∂h  W µ ∂h h  + = ∂x  ∂x  k k ∂t Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dịng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow  Phương trình Buxinet phương trình vi phân phi tuyến tính (khơng đường thẳng), phương trình chưa có lời giải xác Để giải phương trình Buxinet người ta tiến hành đường thẳng hóa (tuyến tính hóa) cách đưa vào khái niệm “chiều dày trung bình” tầng chứa nước Sau nghiên cứu số phương pháp tuyến tính hóa phương trình Buxinet  Boussinesq J’ equation is non-linear (no line) equation, so far that equation remains unsolved accurately To solve Boussinesq J’ equation people carry out linearization by introducing the concept of "average thickness" of the aquifer Here we will study some methods of the linearization Boussinesq J’ equation Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dòng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow Phương trình Buxinet  Chiều dầy tầng chứa nước h đứng dấu ngoặc phần bên trái phương trình (VII-1a) thay chiều dày trung bình htb đưa ngồi dấu vi phân, phương trình (VII1a) viết lại dạng sau  Aquifer thickness h standed in brackets on the left side of equation (VII-1a) is replaced by the average thickness and put out signs htb differential, while equation (VII-1a) is rewritten:  (VII.2)    ∂ h W ∂h + = nước đây, a hệ số truyền mực ∂x T a ∂t =0 khtbfair Here, a is the transfer coefficient water level and When Q = µ (VII.3) ∂ h ∂h = ∂x a ∂t Khi Q Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dòng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow  Phương trình (VI-3) tương tự phương trình Furie, phổ biến lý thuyết dẫn nhiệt; α gọi hệ số truyền mực nước (hệ số dẫn mực nước) biểu diễn khả truyền thay đổi mực nước nước không áp  Equation (VI-3) Similar equations Furie, very popular in theory thermal conductivity;  called water transfer coefficient (conductivity level) it represents the ability to transmit the change of water level does not apply  Phương trình (VI-3) dùng để nghiên cứu vận động không ổn định nước đất với bề mặt áp lực  Equation (VI-3) may also be used to study unstable movement of underground water to the surface pressure  Chúng ta nghiên cứu đặc điểm đường cong hạ thấp nước đất có bề mặt tự do, tầng chứa nước đồng nhất, dùng phương pháp tuyến tính hóa Buxinet Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dịng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow  Chúng ta nghiên cứu đặc điểm đường cong hạ thấp nước đất có bề mặt tự do, tầng chứa nước đồng nhất, dùng phương pháp tuyến tính hóa Buxinet  Let us study the characteristics of a lowering curve of groundwater with the free surface, in homogeneous aquifers, when used taking Boussinesq J’s linearization method Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dòng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow  Để thực mục đích đó, giả thiết vận động khơng ổn định chuyển thành vận động ổn định W = Trong trường hợp phương trình (VII-3) có dạng sau  To accomplish that goal, we assume that the unsteady moverment does turn into steady moverment when W = In this case equation (VII2 3) has the following ∂form h ∂h ∂t  = 0; ∂x =0 (VII.4)  Giải phương trình tìm  Solving the equation above we get  H = Ax + B (VII-5) Phương trình Buxinet (Boussinesq J) dòng phẳng chiều – Boussinesq J equation for a flat one-dimensional flow  Từ phương trình (VII-5) thấy tính tốn lấy chiều dầy tầng chứa nước chiều dầy trung bình, đường cong hạ thấp đường thẳng Để phù hợp với điều kiện tự nhiên nên dùng phương pháp khác để tuyến tính hóa phương trình Buxinet  From equation (VII-5) we see that if the calculation took the aquifer thickness by the average thickness, the lowering curve will be linear To more tally with the natural condition we should use other methods to boussinesq J’s linearization of equation Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement  σ hệ thống đường thẳng hệ R= 2π vòng thống R = 0,47 F π tròn - for straight line and circular systems hệ thống diện tích - for areal  system σ- khoảng cách lỗ khoan; Fdiện tích bố trí lỗ khoan (hình VI.10a)  σ - distance between wells; F- layout area of the wells (Figure VI.10a)  Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Các tầng chứa nước hữu hạn- The finite aquifers  Trị số mực nước hạ thấp tầng chứa nước bán vô hạn tầng chứa nước giới hạn ranh giới (song song cắt nhau) xác định theo cơng thức (VII.68) Trong biểu thức S ω thay đổi    The value of lowering water level in the semi-infinite aquifers and the aquifers, that limited by the boundaries (parallel and intersecting), are defined by the formula (VII.68) In which the expressions of Sω changed Trị số Sω xác định theo công thức sau Values Sω is determined according to the following formula Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Các tầng chứa nước hữu hạn Tầng chứa nước với chu vi cung cấp nước đường thẳng (hình VI.10b)  Aquifer with recharge perimeter is straight line (Fig VI.10b) Q z0 Sω = − ln  2πkm R0 (VII-72) Tầng chứa nước bán vô hạn với chu vi không thấm nước đường thẳng (hình VI.10c)  Semi-infinite aquifer with impermeable Q (Figure 1,13at VI.10c) perimeter is straight line Sω = − ln  (VII-73) 2πkm R0 Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Tầng chứa nước với hai ranh giới thấm nước song song (hình VI.10d)  Aquifer with two permeable boundaries are parallel (Figure πz1 VI.10d) 0,64 z sin Q  z Sω = ln 2πkm R0  (VII-74) Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Tầng chứa nuớc với hai ranh giới không thấm nước song song (hình VI.10c)  Aquifer with two impermeable boundaries are parallel (Figure Q 7.1 at 0,16 z VI.10c) Sω = ln + ln πz1 2πkm z R0 sin z2    (VII-75) Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Tầng chứa nước giới hạn hai ranh giới: ranh giới khơng thấm nước, cịn ranh giới ranh giới cấp nước (hình VII.10g)  Aquifer is limited by two boundaries: an impermeable boundary, another boundary is recharge boundary (Figure VII.10g) πz1   Q Sω = ln 2πkm 1,27 zctg R0 2z (VII-76) Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Tầng chứa nước giới hạn hai ranh giới cung cấp nước cắt (hình VII.10h)  Aquifer is limited by two intersecting Q ρ1ρ recharge boundaries Sω = ln 2πkmVII.10h) R0 ρ3 (Figure  (VII-77) Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Tầng chứa nước giới hạn hai chu vi khơng thấm nước cắt (hình VII.10i)  Aquifer is limited by two intersecting waterproof perimeters Q 2,25at Sω(Figure = ln VII.10i) πkm R0 ρ1 ρ ρ3  (VII-78) Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement Tầng chứa nước giới hạn hai ranh giới cắt nhau, ranh giới cung cấp nước ranh giới khơng thấm nước (hình VII.10k)  Aquifer is limited by two intersecting boundaries, one a recharge boundary and one impermeable boundary (Figure VII.10k)   Q ρ1ρ3 Sω = ln 2πkm R0 ρ (VII-79) Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement   Các giá trị ρ 1, ρ 2, ρ xác định theo công thức sau The values ρ 1, ρ 2, ρ are determined by following: ρ = 2z1 ρ = 2z2 2 ρ3 = ( z1 ) + ( z2 ) (VII-80) Tầng chứa nước với chu vi cung cấp hình trịn (hình VII.10m) - Aquifer with recharged circular perimeter (Figure VII.10m) Q RK  (VII-81) S = ln ω 2πkm R0 Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement 10 Tầng chứa nước với chu vi khơng thấm nước vịng trịn (hình VI.10n) - Aquifer with waterproof circular perimeter (Figure VII.10n)  Q  Rk 2at(VII-82)  ln Sω = + − 0,75  2πkm RKthức  Khi  Rcông  t lớn biến đổi sau When big t, above formula can vary as follows   Q 2at 83) S = ω 2πkm RK (VII- Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement  Tất công thức nêu tầng chứa nước hữu hạn áp dụng lỗ khoan rìa hệ thống cách ranh giới gần tầng chứa nước đoạn  All of the above formula for finite aquifer applies only when the wells at the edge of system are away a nearest boundary of aquifers a length  lớn (more) 2,5 R - hệ thống đường thẳng – For straight line  lớn (More) R - hệ thống vòng – For circular system  lớn (More) 1,6 R - hệ thống diện tích – For areal system Hình VII.10 Sơ đồ bố trí cơng trình thu nước điều kiện khác Figure VII.10 Layout of the water collecting works in different conditions Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement  Ngoài ra, nên ý công thức (VII-72) – (VII-79) sau khoảng thời gian tính từ bắt đầu hút nước; thời gian xác định công thức sau  Also, notice that the formula (VII-72) - (VII-79) just right after a certain period of time since the start of the absorbent; ρthat time is determined by the following formula a  t > 2,5 Tác dụng lỗ khoan vận động không ổn định - Effect between wells in unsteady movement ρ = 2z0 – tầng chứa nước bán vô hạn; ρ = 2z0 - in the semi-infinite aquifer; ρ = 2(z0 +z) – tầng chứa nước giới hạn hai ranh giới song song  ρ = (z0 + z) - in the aquifer is limited by two parallel boundaries  ρ = ρ – tầng chứa nước giới hạn hai ranh giới cắt nhau; đây, ρ xác định theo công thức (VII-80)  ρ = ρ - in the aquifer is limited by two boundaries intersecting; here, ρ defined by the formula (VII-80) HẾT CHƯƠNG VII The end of chapter VII ... of groundwater flow changed with the time  Sau nghiên cứu vận động không ổn định nước đất tầng chứa nước vận động không ổn định nước đất đến lỗ khoan  Later we will study the unsteady movement... pháp Bagrơv – Verigin Cũng tương tự trường hợp trên, giả thiết vận động không ổn định chuyển thành vận động ổn định Khi vận động ổn định , ∂U phương =trình (VI-7) có dạng ∂t  We consider the lowering... Vận động không ổn định nước đất phát sinh điều kiện cung cấp thoát nước thay đổi Sự thay đổi điều kiện cung cấp nước nước đất nguyên nhân tự nhiên nhân tạo Nhưng