intTypePromotion=1

Bài giảng Mô hình nước dưới đất: Chương 1 - TS. Nguyễn Mai Đăng

Chia sẻ: Hấp Hấp | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

0
98
lượt xem
17
download

Bài giảng Mô hình nước dưới đất: Chương 1 - TS. Nguyễn Mai Đăng

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Mô hình nước dưới đất - Chương 1: Các tính chất vật lý của các tầng chứa nước" cung cấp cho người học các kiến thức: Sự xuất hiện nước ngầm, môi trường lỗ rỗng, các loại tầng chứa nước, mực nước thủy áp. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Mô hình nước dưới đất: Chương 1 - TS. Nguyễn Mai Đăng

  1.   MÔ  HÌNH  NƯỚC  DƯỚI  ĐẤT   Chương  1:   CÁC  TÍNH  CHẤT  VẬT  LÝ  CỦA  CÁC  TẦNG   CHỨA  NƯỚC   (Physical  ProperMes  of  Aquifers)   TS.  Nguyễn  Mai  Đăng   Bộ  môn  Thủy  văn  &  Tài  nguyên  nước   dang@wru.vn;  0989.551.699  
  2. Tóm  tắt  các  đề  mục   •  Sự  xuất  hiện  nước  ngầm   –  Phân  bố  nước  trong  tầng  sát  mặt   •  Môi  trường  lỗ  rỗng  (Porous  Medium)   –  Độ  rỗng  (Porosity)   –  Hàm  lượng  ẩm  đất  (Moisture  Content)   –  Kích  thước  hạt  (Pardcle  Size)   –  Áp  suất  mao  dẫn  (Capillary  Pressure)   –  Đường  cong  đặc  inh  độ  ẩm  đất  (Soil  Moisture  Characterisdc  Curves)   –  Hệ  số  thoát  nước  (nhả  nước)  và  giữ  nước  đơn  vị  (Specific  Yield  and   Retendon)   •  Các  loại  tầng  chứa  nước  (Aquifer  Types)   –  Lượng  trữ  trong  các  tầng  ngậm  nước  (Aqufier  Storage)   •  Mực  nước  thủy  áp  (Piezometric  head)  
  3. Sự xuất hiện nước ngầm Occurrence of Groundwater •  Nước ngầm xuất hiện khi nước xâm nhập vào tầng sát mặt thông qua các khe nứt và lỗ hổng trong đất và đá •  Mực nước ngầm tầng nông (Shallow water level is called the water table) 3
  4. Phân  bố  nước  trong  tầng  sát  mặt   •  Phân  chia  thành  các  vùng   Biểu  đồ  phân  bố  đất   khác  nhau   Biểu  đồ  phân  bố  ẩm   –  Phụ  thuộc  vào  %  không   (Moisture  Profile)   (Soil  Profile)   Mô  tả  (Descripdon)   gian  lỗ  rỗng  thay  thế  bởi   nước   •  Unsaturated  Zone   –  Nước  được  lưu  giữ  bởi  các   lực  hút  mao  dẫn,  độ  ẩm   vùng  này  xấp  xỉ  độ  ẩm   đồng  ruộng  (field   capacity)trừ  khi  đang  trong   quá  trình  thấm   •  Soil  moisture  zone   –  Nước  chuyển  động  xuống   trong  khi  thấm  và  lên  trong   khi  bốc  hơi   •  Capillary  fringe   –  Lớp  này  đạt  bão  hòa  ẩm  ở   đáy  (Saturated  at  base)   Độ ẩm –  Đạt  độ  ẩm  đồng  ruộng  ở   bão đỉnh  (Field  capacity  at  top)   •  Saturated  Zone   hòa –  Các  lỗ  rỗng  bão  hòa  hoàn   toàn  (Fully  saturated   pores)   Độ  ẩm  đồng  ruông  (Field  capacity):  -­‐  Là  lượng  nước  còn  giữ  lại  được  sau  khi  thấm  trọng  lực  (Water   remaining  a‹er  gravity  drainage)   Độ  ẩm  cây  héo  (WilMng  point):  -­‐  Là  lượng  nước  còn  giữ  lại  được  sau  khi  thấm  trọng  lực  &  bốc  hơi  (Water   remaining  a‹er  gravity  drainage  &  evapotranspiradon)  
  5. Môi  trường  lỗ  rỗng  (Porous  Medium)   Mặt cắt ngang của lớp đất •  Nước  ngầm  (Groundwater)   –  Là  tất  cả  các  lượng  nước  bên  dưới   bề  mặt  đất  (All  waters  found   beneath  the  ground  surface)   –  Xâm  chiếm  các  lỗ  rỗng  (Occupies   pores)   •  Môi  trường  lỗ  rỗng  (Porous  media  )   –  Vô  số  các  lỗ  rỗng  có  kích  thước  nhỏ   (Numerous  pores  of  small  size)   Có kích thước đều) Có kích thước không đều) –  Các  lỗ  rỗng  chứa  chất  lỏng  như   nước  và  không  khí  (Pores  contain   fluids  e.g.,  water  and  air)     –  Các  lỗ  rỗng  đóng  vai  trò  như  một   đường  ống  để  dẫn  nước  (Pores  act   as  conduits  for  flow  of  fluids)   •  Các  loại  đá  (Type  of  rocks)   –  Số  lượng,  kích  thước,  và  sự  sắp  xếp  của   các  lỗ  rỗng  ảnh  hưởng  đến  sức  chứa   nước  và  dòng  chảy  trong  địa  tầng.       •  Các  dạng  lỗ  rỗng  không  đồng  đều   (Pores  shapes  are  irregular)   –  Sự  khác  biệt  trong  khoáng  chất   hình  thành  nên  các  loại  đá   Đá có thể hòa tan (đá vôi) –  Quá  trình  địa  chất  hình  thành  nên   Đá tinh thể khe nứt (đá các  hình  dạng  lỗ  rỗng.   granite) Mặt cắt ngang của lớp đá
  6. Kích  thước  hạt  của  các  loại  đất   (Par%cle  Size  of  Some  Soils)   6
  7. Độ  rỗng  (Porosity)   Soil volume V •  Là  sự  chiếm  giữ  của  khoảng  trống   (Saturated) Pore trong  môi  trường  xốp  (Property  of   with the  voids  of  the  porous  medium)   water •  Nó  =  %  của  tổng  dung  ich  bị  chiếm   giữ  bởi  các  khoảng  trống  (%  of  total   volume  occupied  by  voids)   solid
  8. Độ  rỗng  (Porosity)   Độ  rỗng:  tổng  dung  ich  của   Soil volume V đất  có  thể  được  lấp  đầy  bởi   (Saturated) Pore nước   Vi V − Vs with φ= φ = water   V V V  =  Tổng  dung  ich  của  khối   đất  đá  xem  xét   solid Vi  =  Dung  ich  khoảng  trống   Vs  =  Dung  ich  phần  chất  rắn   ρm  =  mật  độ  hạt  (grain  density)   φ= m ρ − ρd ρ = 1− d ρd  =  mật  độ  khoảng  trống  (bulk   ρm ρm density)   Tỷ  lệ  khoảng  trống   Vi φ e= = (Void  RaMo):   Vs 1 − φ
  9. Các  giá  trị  Mêu  biểu  của  độ  xốp   Typical  Values  of  Porosity   Material Porosity (%) Peat Soil (đất pha than bùn) 60-80 Soils 50-60 Clay 45-55 Silt (phù sa) 40-50 Med. to Coarse Sand (TB đến thô) 35-40 Uniform Sand (cát đều) 30-40 Fine to Med Sand 30-35 Gravel 30-40 Gravel and Sand 30-35 Sandstone (sa thạch) 10-20 Shale (đá phiến sét) 1-10 Limestone 1-10 9
  10. Độ  ẩm  đất  (Moisture  Content)   Độ  ẩm  đất:  =  tỷ  lệ  phần  dung   Soil volume V (Unsaturated) ich  nước  trên  tổng  dung  ich   khối  đất  đá  xem  xét:   VW Pore   θ= V with   air V  =  Tổng  dung  ich  khối  đất  đá   Vw  =  Dung  ich  nước   Vi  =  Dung  ich  lỗ  rỗng   Vs  =  Dung  ich  phần  chất  rắn     Độ  bão  hòa  của  đất   (Saturadon,  %  water  content):   VW θ S= = 0% < S < 100% Vi φ
  11. Phân  bố  kích  thước  hạt   (Par%cle  Size  Distribu%on)   Sand 49% Clay 40% Các đặc tính đất Bùn, của một mẫu đất lấy phù sa ở đảo Síp (Cyprus) Đất sét Cát 11
  12. Sức  căng  mặt  ngoài   (Surface  Tension)   •  Bên  dưới  bề  mặt  giao  diện  (interface)   –  Lực  tác  động  cân  bằng  lên  tất  cả  các   hướng   •  Tại  bề  mặt  giao  diện   Bề mặt giao diện (interface) Không khí –  Một  số  lực  bị  triệt  dêu   –  Các  lực  cùng  kéo  các  phân  tử  xuống   –  Giống  như  màng  tế  bào  kéo  căng  bề   mặt   Nước Lực tổng •  Bề  mặt  giao  diện  bị  uốn  cong   hợp hướng –  Áp  suất  cao  hơn  về  phía  lõm   vào bên •  Sự  tăng  lên  của  áp  suất  được  cân   trong bằng  bởi  sức  căng  bề  mặt   –  σ =  0.073  N/m  (tại  20oC)   Không có lực tổng hợp (bị triệt tiêu) •  Áp  suất  mão  dẫn   –  Liên  quan  đến  áp  suất  trên  cả  2  phía  của   mặt  giao  diện  
  13. Áp  suất  mao  dẫn  (Capillary  Pressure  -­‐  Pc)   Cách 1: tính Pc P Air The image cannot Bên trong ống áp suất âm T Solid h e nên nước bị hút lên Solid (Negative ψ Pressure) Water Tại mặt nước ap suất = 0 P Càng xuống sâu dưới nước áp suất r càng lớn (Positive pressure) ψ: cột nước mao dẫn γ: trọng lượng riêng của nước σ: sức căng bề mặt Áp suất pair = 0 không khí pc = pair − pw = γψ Áp suất pw = −γψ nước 2σ 2σ pc = γψ = γ = rγ r
  14. Áp  suất  mao  dẫn  (Capillary  Pressure)   Cách 2: tính Pc Air θ The ima T h Negative pressure Solid Solid Water Positive r pressure Chất lỏng dâng lên trong ống do lực hút của lỗ (áp suất mao dẫn) cho đến khi cân bằng với trọng lực 2 σ cosθ (2πr ) = γπr ψ (trọng lực nước trong lỗ) (lực hút mao dẫn) 2σ ψ= rγ 2σ 2σ pc = γψ = γ = rγ r
  15. Phân  bố  áp  suất  tầng  sát  mặt   (Subsurface  Pressure  Distribu%on)   z —  Cột  nước  do  áp  suất  mão   Ground surface dẫn  bên  trên  mực  nước   Pressure  is   ngầm  là:   negadve  above   water  table   ψ = ψ (θ ) ψ Unsaturated  zone   —  Phân  bố  áp  suất  thủy   Water table z = 0; p = 0 ¢nh  bên  dưới  mực  nước   Pressure  is   posidve  below   ngầm  (nơi  p  =  0)  là:   water  table   d1 ∂p Saturated  zone   P = γd1 > 0 = −γ   ∂z p0
  16. Đường  cong  đặc  ‡nh  của  nước  trong  đất   (Soil  Water  Characteris%c  Curves)   Vùng thấm (Vadose Zone) Porosity Đường cong đặc tính của nước trong đất The image cannot be displayed. Your computer may not have enough Capillary Zone •  Cột  nước  áp  suất  mao  dẫn:   ψ = ψ (θ ) •  Và  phụ  thuộc  vào:   –  Phân  bố  kích  thước  của  lỗ   –  Độ  ẩm  đất  
  17. Độ  dâng  cao  mao  dẫn  trong  đất   (Capillary  Rise  in  Soils)   Độ dâng mao dẫn trong các mẫu vật liệu tự nhiên (không đầm chặt) - Sỏi mịn - Cát rất thô - Cát thô - Cát trung bình - Cát mịn Very fine sand - cát rất mịn Clay - sét (sau 72 ngày) (vẫn còn dâng lên sau 72 ngày) Đô dâng cao mao dẫn đo được sau 72 ngày; tất cả các mẫu hầu như đều cố cũng độ rỗng 41%
  18. Hệ  số  thoát  nước  &  giữ  nước   (Specific  Yield  &  Reten%on)   •  Hệ  số  thoát  nước  đơn  vị  (Specific  Yield  -­‐  SY)   –  Sy  Là  tỷ  số  giữa  lượng  nước  thu  được  (bởi  thoát  trọng  lực  khi  mực  nước  ngầm   hạ  thấp  1  khoảng  ∆h)  so  với  tổng  dung  ich:   gravity drainage volume Sy = total volume –  Sy  cũng  được  xem  là  độ  rỗng  hữu  hiệu  (efecdve  poprosity)   •  Hệ  số  giữ  nước  đơn  vị  (Specific  RetenMon  -­‐  Sr)   –  Là  lượng  nước  còn  lại  sau  khi  thoát  do  trọng  lực  (độ  ẩm  đồng  ruộng  -­‐  field   capacity)   S r = φ − S y volume drained = S y ΔhA
  19. Quan  hệ  giữa  độ  rỗng,  hệ  số  thoát  nước  (nhả  nước)  và  giữ  nước  đơn  vị   (Porosity,  Specific  Yield,  &  Specific  Reten%on)   Sr = φ − S y φ(%) Sy Sr
  20. Các  loại  tầng  ngậm  nước  (Aquifer  Types)   Vùng bổ cập nước ngầm Giếng •  Aquifer   phun –  Chứa  &  chuyển  nước   –  Phù  sa  tự  nhiên,  cát,  sỏi,   đá  cát.   •  Aquiclude   –  Chứa,  nhưng  không   chuyển  nước     –  Đất  sét  and  pha  đá  phiến   sét   –  Các  biên  không  thấm  của   các  tầng  ngậm  nước   •  Aquitard   –  Chuyển  nước,  nhưng  ko   giữ  nước   –  Đá  phiến  sét  và  pha  sét   –  Các  lớp  có  áp  thấm  nước   yếu   •  Tầng  chứa  nước  có  áp   •  Tầng  ngậm  nước  không  áp   (Confined  aquifer)   (Unconfined  aquifer)   –  Có  áp  suất  lớn  hơn  áp  suất  khí   –  Có  tồn  tại  mực  nước  ngầm   quyển   –  Có  biên  bởi  các  lớp  không   –  Có  biên  bởi  mực  nước  ngầm   thấm  
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2