Địa chất thủy văn công trình nguyễn uyên

NGUYẺN UYẺN NGUYỄN UN ĐỊA CHẤT THỦY VÃN CƠNG TRÌNH (Tái bản) NHA XUẤT BAN XÂY D ự N G HA NƠI - 2014 LỜI NĨI ĐẦU Đ ịa chất rluiv văn lủ Iii>ành ciiư khoa học dịu chất có nhiệm VII nghiên cứu vê nguồn iỊƠc, phún hổ, vận độiiiỊ vù phát triển nước đất vỏ qua đất Nước đất lủ nguồn rủi HiỊKxèii I/IIY iỊÍú dược khai thác dê cấp nước có chất lượng cho sinli lioạt, cho côiiiỊ nghiệp, cho tưới, mặt khác lạ ạúv trở ngại cho việc thi cơng nhu’ lủm việc d ill cịniỊ trìnli có Iiước lỉưới lílì! tồn tụi, gáy tượiììị lầy hố, muối hố tlìơ nhưỡng, Đ è khui thúc lìỢỊ) lý nước ilưới đất ngủn chặn ảnh hưó/iíỊ có hại nước itùr khoa học Đ ịa ch ấ t th u ỷ vàn công trình phát sinli vù ngày p h t triển, nghiên ( hi vụn líộiiiỊ cùa nước tìưới đất mơi trường đất đá đê giải nhiệm vụ cụ thè sau líàx: - TrontỊ XÚY liltin' cịiiiỊ trình thux ìiị: xác định tổn thất thấm nióiiiỊ dập vịny qua vai đập lùm sáng ró linli hưỏiiiỊ c lìa rlnihi đến độ ổn định đất đá m óng đập, ilự đốn h(ợwị Iikìt IInóc cùa liồ chứa vủ kl> i ílúniỊ cao nước đất lũ, xúy dựng cịng trình - Trong CH/O' Clip nước: xút định trữ lượnỵ thiên nhiên, lưu lượn if khai tlìác nước đùr xác định Ill’ll lượng lỗ kììOiD' itơn vù tương hỗ, biện p h áp tăng Ill’ll lượiìíị giếììg vù bào vệ chất lượng nước khói bị ỏ nlìi( 'ÌI - Trolly lĩnh vực tháo khỏ: thiết kê tliáo khơ đầm lầy vù khu vực lầy lióư, hụ tliấp mực nước ngắm đè thi công vù hảo vệ cơ/i4 trình khói bị ngập, - Tron “ vít/iiỊ tưới: xúc định rón thất thấm từ kênh tưới, xúc lập cân bằn í; Iiước ngầm khu vực tKỚi Cuốn sách iỊồ/n phần: diu chất tììitỷ văn sơ vù địa cliất thuỷ văn cơng trình, đê cập tính tốn địa chất tlinỳ văn cho dịng thấm tốn thực tê nên Cuốn sách đ ủ cập nhật cúc kiến thức, phương p h áp tính, kỹ thuật nqlìiêii cứu v ề cíiu chất thuỷ văn cĩược ỊịicìnỊị dạy tiong cúc trường Đ ụi học M ỹ, C anada, Anh, Nạa Ngoài nội dung lý thuyết, sách cịn có cúc ví dụ tính tốn minh hoạ Sách đitợc hiên soạn đé sử dụng cho sinh viên (lại học, học sinli cao đẳng, trung cấp ch u yê n Iig ủ iili đ ịa ch ấ t tliHÝ vãn, cấ p HƯỚC, m i trường, x â y dựnạ c ũ n g n h c ú c k ỹ SƯ, cún kỹ thuật thuộc cúc chun ìigùiìlĩ Trong Í/IIÚ trình biên soạn, tác giả d ã nhặn nhiều ỷ kiến dóng góp cúc bạn dồng nghiệp, hỗ trợ, giúp đỡ Nhủ xuất bủn Xây clựiìiỊ, túc gia xin chân tliành cám ƠII nio/HỊ tiếp ỉm nhận dược ỷ kiến doin' yóp nội (lung CIIÔII sách N G Ư T , GVC N g u y ễ n U yên (Trường Đại học Thuỷ lợi - Hà Nội) PH ẦN ĐỊA CHẤT THƯỶ VĂN c SỞ Chương KHÁI NIỆM VỂ NƯỚC DƯỚI ĐÂT §1 CÁC TẦNG CHÚA NUỚC DLỦI ĐẤT I So lược phàn loại nước dưoi đát Phàn loại nước đất vừa có V nqhĩa thực tiễn lẫn ý nghĩa lý luận to lớn, cho phép sử d ụn g họp lý loại nước đất phục vụ cho m ục đích khác kinh tê quốc dàn dựa sở quy luật phân bò, tồn vận động nước đất Hiện nay, có hai cách phàn loại nước đất sau đây: 1) Theo nhiệm vụ sử dụns nước: dựa sơ chí tiêu đê phân chia: a) Theo thành phần có trons nước chia theo nhiệt độ, theo tổng khoáng hố, theo tổng đị cứng, theo độ pH theo ion chủ yếu, theo thành phần đặc biệt, theo thành phần khí b) Theo đặc tính vận động đặc tính thuỳ lực chia nước có áp nước không áp c) Theo mỏi trường chứa nước chia nước đất đất đá bở rời, đá nứt nè trona đá karstơ hoá d) Theo quan hệ cứa nước với loai đất đá trạng thái vật lý chia ra: nước tự nước liên kết vật lý, nước liên kết hoá học, nước hơi, nước thể cứng e) Theo nguồn gốc chia nước nguồn gốc ngấm, nước nguồn gốc chơn vùi (trầm tích), nước nguổn gốc ngưng tụ, nước nguón gốc nguyên sinh f) Theo sở sứ dung nước chia nước thông thường, nước khống, nước nóng nước cõng nghiệp 2) Theo điều kiện nằm: cách phân loại phản ảnh quy luật phân bô nước đất không gian cách phân loại Xavarenxki F p, Ovtsinnicov A.M, Klimentov p.p , a) Phán loại cua Xavarenxki F.P (1939) chia nước dâì thành: nước thổ nhưỡng nước láy, nước tẩng trên, nước ngẩm, nước có áp (nước aclczi), nước karstư nước khe nứt; loại nước khác diều kiện phân bố, áp lực, đặc điếm vận độno 11‘Hiổn eỏc càu trúc địa chất, tính phàn đới khí hậu, nhiệt độ, đới địa hoá thành phan hoá học (bàim 1.1) b) Phàn loại Ovtsinnicô A.M (1948) chia nước đất thành ba loại chính: nước tầiiìZ ĩ rèn, nước 11í ầm nước có áp tuỳ theo thành phần đất đá chứa nước chia phụ loại: đất đá lỗ hổng đá nứt nẻ c) Phàn loại Ovtsinnicô A.M Klimentov p.p (1967) chia nước đất thành ba loại chính: nước đới thơng khí, nước ngầm nước có áp dựa điểu kiện thê năm, đặc điểm áp lực, dặc điểm động thái, nguồn gốc khả sử dụng nước kinh tè quốc dàn Dưới đày trình bày loại nước đất theo cách phân loại Xavarenxki F.P Các loại nước thổ nhưỡníi, nước lầy, nước tầng gộp chung vào loại nước đới thông khí Báng 1.1 Hàng phàn loại nước đất (theo Xavarenxki F p 1939) Kiêu nước Tưotk quail uiữa miC’11 Đặc trưng cuna cáp áp lực vù miền phàn bổ Đặc trung vận động dòng cháy Nguồn gốc Điều kiện Tính phân thê nằm đới khí hậu địa chất N hiệl độ Nước thò nhưữnu nước l ầ \ nước tán a N ưức Trùiiu xuống; (,nưức gần khơng có mặt đất) áp Cháy táng Khí quyến Những thành lạo mặt Phân đới mạnh Dao động theo mùa Như Trầm tích mặi lớp cùa vỏ phong hoá Phân đới Nhu 11 ủn Như Iron Như Chù yếu cháy rối Như liên Đá vịi, đồlơmit đá rửa lũa khác Không ổn định Thường không ổn dinh Đới rửa lũa Nhạt, !hường cứng Cháy láng dâl đá Khóim trùng Nước lẽn, nhau(chu hớ lời có Nước actCvi có áp lưc lliê cháy lùi Nêu nước lliuý lĩnh ilá sâu) cứng nứt né Như llũll Các câu lạo ilá trám lích (các hổn) Nlnr Tăng xuống sâu Đỏi lũa xi màng hoú Nhại, dõi khống hố Khí qun ngun sinh Chú ycu dói khc mil kiên tạo - - Đới ximãng hố N ước Thườníi xuống, trims khơng có Nước 11 sầm (nước khơng áp, dơi sáu) có áp cục Nước kacstơ Như iriin Nưức lên, có áp lực (h tĩnh hỗc áp lưc khí Chủ yốu chày rối Đặc diêm hoá học Đới rửa lũa Nliạl, đơi muối nơi mặn hố Z ^ Nưức dụng ITIilch (khe nứl) Thưừng Gần nước (chu yếu xuống, nước khịng khơng áp sãu ) Chù yếu cháy tầng Đới dĩa hoá II T ầng chứa nước đói thơng khí / Khái niệm vê đ ói ỉliơ/iiỊ klìí Đới thơns khí lóp đát đá từ mặt đất đến mật nước ngầm, thấm nước khơng thường xun bão hồ nước Phụ thuộc vào đặc điểm địa hình, cấu trúc thành phần đất đá time địa phương, bề dày cấu tạo đới thỏim khí khác nhau: miền núi, địa hình phân cắt mạnh nên bể dày đới thịnc khí thay đổi từ hàng chục mét (vùng núi phân tliuỷ) đèn vài mét (vùnc ven bờ); ỏ' miền bằng, bề dày đới thơng khí thường nhỏ thay đổi Nước trons đới thịng khí bao cồm đủ dạng: nước không trọng lực, nước mao dẫn, nước trọ n s lực, tranII thái lone, răn Các d n c nước tác d ụ n g lực trọng trireme, sức cãnc bề mật lực hút phàn tử, lực thu ỷ tĩnh khơng ngừng vận động biến hố trons q trình ncưne tụ nềm bốc có ý nghĩa Quá trình nnưne tụ xây mật đị nước khơng khí cao mật độ nước tron đới thịng khí nên nước theo lỏ hổng đất đá sâu vào đới thơng khí, gặp điều kiện thuận lợi ngưng tụ thành thè lỏng Bơc q trình ngược lại, nước trons đới thịns khí vào khịns khí mật độ nước đới thơng khí lớn Ọuá trình bốc xáy mạnh o vùng khí hậu khơ hanh, độ ẩm đới thơng Jchí nhỏ mực nước neầm nịng Q trình bịc thường dẫn đến tượng muối hố thố nhưỡng - lượng muối lóp thổ nhưỡng tăns lèn, ảnh hưởnq khơng tốt đến trơnc Q trình ngấm biểu dươi hai dạne: thấm ướt tự thấm thẳng đưng, thám ướt tự (hình 1.1) trình nước tronc lực dịch chuyến theo tia nhỏ riêng biệt phán lỏ hổng đất đá tác dụng lực trọng trường lực mao dẫn Thấm thãns đứng (hình 1.2) trình dịch chuyên tháng đứng nước trọng lực thành lứp liẽn tục toàn lỗ hốnc đất đá mà lớp nước qua tác dụng lực trọne trường, lực mao dẫn áp lực thuv tĩnh Thấm tháng đứng xảy lượng nước ngâm dổi sau trận mưa lớn Ngấm đới thơng khí đóng vai trị chủ yếu việc cung cáp nước cho nước đát Nước troiiíỊ ló]) tliơ nliưỡiiiỊ Nước lớp thố nhưỡng - lóp cua đới thơng khí có licn quan đến đời sốim thưc vát mặt đất, gọi nước thó nhưỡng Nước thổ nhưỡng chứa lượng lớn vật chất hữu vi sinh vật liên quan với sinh vật sống trcn mặt đất lóp thổ nhưỡng Nước thổ nhưỡng đóng vai trò hct sức quan trọng đời sống thực vật, thiếu nước, cối khơng sinh trưưng mà đất ẩm có hại đốn phát tricn Tính thấm nước thố nhưỡng lớp phía phụ thuộc vào thành phấn cấu trúc cua chúng: đất cát hạt thỏ, đất có cấu trúc xốp thấm mạnh dât hạt mịn, đất bị nén chặt Đất đá thâm nước yếu lưựng ngấm nhó phần lớn lirợng nước mưa rơi xuống tạo dòng cháy mật bốc hưi Nước thổ nhưỡng cịn hưi nước từ khí quyến vào ngưng tu lại 11ước mao dẫn dang (khi mực nước ngấm nóng) cung cấp Nước thổ nhưỡng bị tiêu hao hóc hưi phát tán, ngấm xuống sáu cung cấp cho nước ngầm L _ L = L = L _ L SL L ỉiũ [ ịề ỊỆ -^ ~:;Xị?-::■■■&: ::"-/^i;: -~42.: v~£i' ' • ^ :':si^r •:■■;■