3/ Giai đoạn điều tra tỷ mỷ
5.4.3. Tiến hành hút nước thí nghiệm
Trước khi hút nước thí nghiệm phải bơm rửa hố khoan thật sạch, theo dõi mực nước hồi phục và xác định mực nước tĩnh, sau đó kiểm tra lại thiết bị và bắt đầu hút nước thí nghiệm. Khi hút nước thí nghiệm phải theo dõi các vấn đề sau:
5.4.3.1. Theo dõi mực nước:
- Máy giờ đầu của hút nước thí nghiệm cứ 10-15’ phải đo mực nước một lần. Sau đó cứ 30’hay 1h đo mực nước một lần và tiếp tục như vậy cho đến khi mực nước ổn định. Sau khi ngừng hút nước phải đo ngay mực nước phục hồi. Lúc đầu cứ 5-10’ đo một lần sau đó cứ 30’ hay 1h đo một lần và cứ như vậy cho đến khi mực nước hoàn toàn phục hồi.
- Ở các hố khoan quan sát thường 30’ đo một lần. 5.4.3.2. Theo dõi lưu lượng:
- Phải đo lưu lượng từ khi bắt đầu hút nước cho đến khi kết thúc. Thời gian đo lưu lượng trùng với thời gian đo mực nước
5.4.3.3. Theo dõi nhiệt độ nước và không khí: cứ 30’ đo một lần.
5.4.3.4. Lấy mẫu nước trong quá trình hút nước: ứng với mỗi lần hạ thấp mực nước lấy ít nhất hai mẫu. Khi kết thúc hút nước thí nghiệm ta lấy mẫu nước để phân tích toàn phần.
5.4.3.5. Chỉnh lý tài liệu hút nước thí nghiệm ở ngoài thực địa: rất quan trọng vì giúp ta theo dõi các bước tiến hành công tác có đúng không, kịp thời phát hiện những thiếu sót trong khi hút nước và những sai lầm khi quan sát. Cần chú ý các vấn đề sau:
- tính cao trình mực nước tĩnh, mực nước động trong các hố khoan hút nước và các hố khoan quan sát. Để đưa những số liệu này lên mặt cắt những hố khoan thí nghiệm. - Tính lưu lượng nước hút ra.
- Lập các bảng và đồ thì sau:
+ Bảng mực nước và lưu lượng trong thời gian hút nước + Đồ thị biến hóa mực nước và lưu lượng theo thời gian.
+ Đồ thị quan hệ giữa mực nước hạ thấp trong các hố khoan quan sát và lưu lượng trong hố khoan trung tâm.
5.4.3.6. Chỉnh lý tài liệu hút nước thí nghiệm ở trong phòng. Bao gồm:
- Chỉnh lý tài liệu nguyên thủy và lập biểu đồ tổng hợp kết quả hút nước. - Xác định miền cung cấp của hố khoan
- Tính toán các thông số địa chất thủy văn (K, R, ay, a, Km, µ, ...) - Xác định quy luật vận động của nước dưới đất
- Lập đường cong lưu lượng để đánh giá độ phong phú nước của hố khoan. * Chỉnh lý tài liệu nguyên thủy gồm kiểm tra sổ hút nước thí nghiệm, cốt cao vị trí ống lọc trong hố khoan, cốt cao vách và trụ lớp chứa nước, cốt cao mực nước tĩnh và mực nước động, lưu lượng hút ra. Sau đó lập biểu đồ tổng hợp hút nước thí nghiệm gồm các nội dung sau:
- Bình đồ trình bày vị trí hố khoan hay chùm hố khoan, khoảng cách giữa các hố khoan trong chùm hố khoan hay khoảng cách từ hố khoan đơn đến khối nước mặt, hướng vận động dòng ngầm và đường dẫn nước hút ra. Tỷ lệ bình đồ 1:500-1:2000. - Mặt cắt địa chất –kỹ thuật hố khoan tỷ lệ 1:50-1:500. Trên mặt cắt biểu thị cốt cao mặt đất, cốt cao mực nước tĩnh và mực nước động, đường cong hạ thấp mực nước ứng với tất cả các lần hạ thấp mực nước, cốt cao vách và trụ lớp chứa nước nghiên cứu, các bộ phận của ống lọc.
- Đặc điểm kỹ thuật của thiết bị hút nước: trình bày kiểu ống lọc, năng xuất máy bơm, các kiểu dụng cụ đo lưu lượng và mực nước.
- Đồ thị dao động mực nước và lưu lượng. Trục hoành biểu thị thời gian quan sát với 1mm tương đương 0,5 hay 1 giờ. Trục tung biểu thị lưu lượng và mực nước.
- Đồ thị phụ thuộc giữa lưu lượng và mực nước hạ thấp Q =f(S) hay đồ thị giữa lưu lượng đơn vị với trị số hạ thấp mực nước q=f(S). Nếu là chùm hố khoan thì lập cho cả hố khoan trung tâm và hố khoan quan sát. Trục hoành biểu thị trị số S và trục tung biểu thị trị số Q hay q.
Có thể dựa vào các đồ thị trên để đánh gí mức độ chính xác của hút nước thí nghiệm: + Khi Q =f(S) là một đường thẳng (đường I) thì chứng tỏ hút nước thí nghiệm đúng đắn và có thể rút ra dự đoán đặc điểm thủy lực tầng chứa như sau:
* Nước chảy từ tầng chứa vào hố khoan theo định luật thấm đường thẳng * Nước dưới đất là nước có áp.
* Sức kháng thủy lực từ tầng chứa nước đến hố khoan và ở chính trong hố khoan rất nhỏ.
+ Khi Q =f(S) là một đường cong dạng Parapol hướng mặt lồi về phía trục Q (đường II) thì chứng tỏ hút nước thí nghiệm đúng đắn. Trường hợp này hút nước trong tầng nước ngầm (cũng có khi gặp hút nước trong tầng nước có áp).
+ Khi Q =f(S) là một đường cong dạng Parapol hướng mặt lõm về phía trục Q thì chứng tỏ hút nước sai. Phải tiên hành hút nước lại.
Nếu dùng đồ thị q =f(S) thì nhận xét như sau:
+ Khi q =f(S) là đường thẳng song song với trục S (đường I) thì kết quả hút nước đúng đắn và tầng chứa nước nghiên cứu là tầng nước có áp.
+ Khi q =f(S) là đường nghịch biến (đường II) thì kết quả hút nước đúng đắn và tầng chứa nước nghiên cứu là tầng nước ngầm.
+ Khi q =f(S) là đường đồng biến (đường III) thì kết quả hút nước sai và tiến hành hút nước lại.
- Bảng các tài liệu hút nước thí nghiệm thể hiện trị số hạ thấp mực nước và lưu lượng với thời gian kéo dài hút nước ứng với các lần hạ thấp mực nước.
- Bảng kết quả phân tích hóa học các mẫu nước lấy trong quá trình hút nước.
* Xác định miền cung cấp của hố khoan.
Khi mực nước ngầm nằm nghiêng, hình phễu hạ thấp mực nước được hình thành có dạng không đối xứng. Nếu làm một mặt cắt theo phương vận động của dòng ngầm ta thấy có hai nhánh không đối xứng: Nhánh trên dốc về phía hố khoan và càng xa hố khoan càng gần mực nước tĩnh. Nhánh dưới có hai phần: Phần thứ nhất đường cong dốc về phía hố khoan, phần thứ hai dóc theo hướng dòng chảy. Giữa hai phần có một điểm phân thủy A. Qua A kẻ một đường thẳng góc với đường thủy đẳng cao chúng ta sẽ được miền cung cấp của hố khoan. Còn diện tích hình phễu hạ thấp gọi là miền ảnh hưởng.
Chiều rộng nhất của miền cung cấp bằng o v q B= với m Q q= hay O mKI Q B=
Q: Lưu lượng hố khoan (l/s) m: chiều dầy tầng chứa (m) K: hệ số thấm (m/s)
IO: gradien ap lực dòng ngầm
Chiều hẹp nhất của miền cung cấp C B
2 1
= và khoảng cách từ lỗ khoan đến dỉnh phân
thủy nước A là 2π. 2π B mKI Q r O A = =
Trong trường hợp mặt nước ngầm nằm ngang hình phễu hạ thấp có dạng đối xứng do đó không có đỉnh chia nước. Trong trường hợp này miền cung cấp trùng với miền ảnh hưởng.
* Lập đường cong lưu lượng để đánh giá độ phong phú nước của hố khoan.
Việc đánh giá mối quan hệ giữa lưu lượng với trị số hạ thấp mực nước trong hút nước thí nghiệm cho ta một đánh giá về lượng nước tối đa có thể khai thác trong hố khoan. Các công thức biểu thị mối quan hệ giữa lưu lượng hố khoan và mực nước hạ thấp trong hố khoan thành hai nhóm: 1/ nhóm công thức lý thuyết,2/ Nhóm công thức thực nghiệm. Trong thực tế thường áp dụng rộng rãi công thức thực nghiệm biểu thị quan hệ Q và S lập khi hút nước thí nghiệm để tính lưu lượng hố khoan.
- Nếu hút nước với 1 lần hạ thấp mực nước thì dùng phương trình Duypuy biểu hiện mối quan hệ đường thẳng giữa Q và S: Q =q.S (1*). Tính q dựa trên đồ thị đường thẳng Q và S bằng cách lấy một điểm A bất kỳ trên đường thẳng, xác định tọa độ A(Q1,S1), sau đó tính q =Q1/S1. Chú ý, trị số Q tính toán có thể lớn hơn trị số Q thực tế.
- Trường hợp hút nước với 3 lần hạ thấp mực nước trở lên, người ta lập đồ thị Q =f(S). Nếu quan hệ Q và S là đường thẳng thì dùng công thức tính lưu lượng của Dupuy (1*). Nếu quan hệ giữa Q và S là đường cong có mặt lồi hướng về phía trục Q thì quan hệ giữa Q và S có thể là quan hệ Parabol SO = f(Q), quan hệ hàm sô mũ lgQ =f(lgS) hay quan hệ Logarit Q=f(lgS). Người ta lập 3 phương trình đường cong lưu lượng ứng với 3 môi quan hệ:
Quan hệ parabol: S =aQ+bQ2 (2*) Quan hệ Logarit: Q =a+blgS (3*)
Quan hệ hàm số mũ: lgQ =lgqo + 1/mlgS (4*)
Các thông số qo, a,b,m xác định theo tài liệu hút nước thí nghiệm bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất và phương pháp sai phân.
Chọn phương trình tính lưu lượng ứng với đồ thị có các điểm nằm trên 1 đường thẳng.
- Nếu hút nước với hai lần hạ thấp mực nước người ta lập cả 3 phương trình đường cong lưu lượng (2*),(3*),(4*), các thông số a,b,m xác định theo phưưong pháp đồ thị.
Gần đây công tác tiến hành và chỉnh lý hút nước trong điều kiện vận động không ổn định của nước dưới đất ngày càng hoàn thiện. Do đó, có thể tiến hành hút nước thí nghiệm thời gian ngắn.