Hướng dẫn sử dụng Aquifer Test

Chia sẻ: Nguyễn Văn Tài | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:156

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 81
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Aquifer Test do các nhà địa chất thủy văn thiết kế cho các nhà địa chất thủy văn, cung cấp tất cả các công cụ cần thiết để quản lý hiệu quả các kết quả thí nghiệm thủy lực và tuyển chọn các phương pháp lời giải hay được dùng nhất trong phân tích tài liệu - tất cả quen thuộc và dễ sử dụng trong môi trường Window.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn sử dụng Aquifer Test

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG AQUIFER TEST TP.HCM 8-2006
MỤC LỤC 1 - GIỚI THIỆU .......................................................................................................... 1 2 - KHỞI ĐỘNG.......................................................................................................... 3 2.1 Yêu cầu hệ thống ........................................................................................... 3 2.2 Cài đặt Aquifer Test ....................................................................................... 3 3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................. 4 3.1 Định nghĩa các ký hiệu ................................................................................... 4 3.2 Thí nghiệm bơm và ép nước ........................................................................... 6 3.3 Dòng chảy toả tia tới lỗ khoan trong tầng chứa nước có áp ............................. 6 3.4 Phương pháp Theis (có áp)............................................................................. 7 3.5 Phương pháp Cooper & Jacob (có áp, r nhỏ hoặc thời gian bơm lớn) ............. 9 3.6 Thí nghiệm phục hồi Theis (có áp) ............................................................... 13 3.7 Phương pháp Neuman (không áp) ................................................................ 15 3.8 Phương pháp Hantush (thấm xuyên, không nhả nước từ tầng cách nước) ..... 17 3.9 Tỷ lưu lượng ................................................................................................ 20 3.10 Thí nghiệm bơm giật cấp Cooper-Jacob (lưu lượng bơm thay đổi) ............... 20 3.11 Thí nghiệm bơm giật cấp Theis (Birsoy và Summers, có áp) ........................ 23 3.12 Hiệu chỉnh Jacob cho điều kiện không áp ..................................................... 25 3.13 Phương pháp Moench (giếng khoan không hoàn chỉnh trong tầng chứa nước có áp hoặc không áp) ............................................................................................... 25 3.14 Dòng chảy trong đới nứt nẻ .......................................................................... 28 3.15 Lời giải tổn thất giếng Hantush-Bierchenk ................................................... 31 3.16 Lời giải dự báo của Theis (lập kế hoạch thí nghiệm bơm) ............................ 33 3.17 Thí nghiệm ép nước Bouwer & Rice (không áp, có áp thấm xuyên, lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không hoàn chỉnh) ......................................................................... 34 3.18 Thí nghiệm ép nước/ép nước Hvorslev (không áp, có áp, lỗ khoan hoàn chỉnh hoặc không hoàn chỉnh) ........................................................................................... 37 3.19 Thí nghiệm ép nước Cooper-Bredehoeft-Papadopulos (có áp, đường kính lỗ khoan lớn, tàng trữ nước trong lỗ khoan) ................................................................. 40 4 - SỬ DỤNG AQUIFERTEST................................................................................. 43 4.1 Tổng quát..................................................................................................... 43 4.2 Bố trí cửa sổ (Window Layout) .................................................................... 43 4.3 Quản lý cơ sở dữ liệu ................................................................................... 47 4.4 Thanh Menu và các biểu tượng (Menu Bar and Icons) ................................. 51 4.5 Tập tin (File Menu) ...................................................................................... 51 4.6 Soạn thảo (Edit Menu) ................................................................................. 64 4.7 Xem (View Menu) ....................................................................................... 64 4.8 Dự án (Project Menu)................................................................................... 65 4.9 Thí nghiệm (Test Menu) .............................................................................. 68 4.10 Số liệu (Data Menu) ..................................................................................... 70 4.11 Phân tích (Analysis Menu) ........................................................................... 74 4.12 Trợ giúp (Help Menu) .................................................................................. 78 4.13 Các phương pháp phân tích và cài đặt (Analysis Methods and Settings) ....... 79 5 CÁC BÀI TẬP MINH HỌA ................................................................................ 105 5.1 Bài tập 1: Phân tích của Theis -Thí nghiệm bơm tầng chứa nước có áp ...... 106 ii
5.2 Bài tập 2: Phân tích Cooper-Jacob- thí nghiệm bơm tầng chứa nước có áp . 118 5.3 Bài tập 3: Phân tích phục hồi Theis bằng số liệu máy tự ghi ....................... 124 5.4 Bài tập 4: Phân tích thí nghiệm ép nước Hvorslev and Bouwer-Rice .......... 131 5.5 Bài tập 5: Phân tích Moench- Thí nghiệm bơm tầng chứa nước không áp... 136 5.6 Bài tập 6: Dự báo của Theis - Qui hoạch một thí nghiệm bơm .................... 147 5.7 Các ví dụ thêm về AquiferTest ................................................................... 152 iii
1 - GIỚI THIỆU Chúc mừng bạn đã mua Aquifer Test, gói phần mềm nổi tiếng nhất để phân tích đồ họa và lập báo cáo tài liệu bơm nuớc thí nghiệm, thí nghiệm ép nước, đổ nước. Aquifer Test do các nhà địa chất thủy văn thiết kế cho các nhà địa chất thủy văn, cung cấp tất cả các công cụ cần thiết để quản lý hiệu quả các kết quả thí nghiệm thủy lực và tuyển chọn các phương pháp lời giải hay được dùng nhất trong phân tích tài liệu- tất cả quen thuộc và dễ sử dụng trong môi trường Window Aquifer Test có các yếu tố và cải tiến chính sau: - Chạy như một trình ứng dụng 32 bit-Windows 95/98/2000 riêng. - Dễ sử dụng, tất cả giao diện mới. - Các phương pháp giải cho các tầng chứa nước không áp, có áp, có áp thấm xuyên, và đá nứt nẻ. - Khuôn mẫu báo cáo có thể tùy sửa đổi. - Tư vấn phương pháp giải để giúp bạn chọn phương pháp phân tích thích hợp. - Tạo ra và so sánh dễ dàng nhiều phương pháp phân tích đối với cùng một tập số liệu. - Phương pháp bơm giật cấp, tổn thất giếng. - Phương pháp “lời giải trước” lập kế hoạch thí nghiệm bơm. - Tiện ích nhập tài liệu từ máy tự ghi (cung cấp nhiều dấu tách cột và cách bố trí tập tin. - Nhập vị trí giếng khoan và dạng hình học từ một tập tin ASCII. - Hỗ trợ bản đồ vị trí với các tập tin (.dxf) và hình ảnh (.bmp). - Hỗ trợ vùng nhớ tạm thời trong Windows để cắt và dán số liệu và đồ thị trực tiếp vào trong báo cáo dự án của bạn. - Xuất đồ thị phân tích thành tập tin đồ họa (.bmp, .jpg, .wmf, .emf). - Thanh công cụ có thể tùy chỉnh và cắt bớt. - Nhiều phím tắt để tăng tốc độ di chuyển chương trình. - Chuyển đổi đơn vị. - ứng dụng cơ sở dữ liệu Microsoft Access để nâng cao khả năng sử dụng và hiệu quả. - Hỗ trợ kỹ thuật miễn phí không hạn chế từ WHI. Có sẵn các phương pháp sau đây đối với thí nghiệm bơm: - Theis (1935) - Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian (1946) - Cooper - Jacob Hạ thấp- khoảng cách (1946) - Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian-khoảng cách (1946) - Hantush-Jacob (1955) - Neuman (1975) - Moench (1993) - Moench dòng chảy trong đá nứt nẻ (1984) - Theis Giật cấp (1935) - Cooper-Jacob giật cấp (1946) - Theis Phục hồi - Hantush-Bierchenk tổn thất giếng khoan 1
- Thí nghiệm tỷ lưu. - Theis Tiên đoán (lời giải trước lập kế hoạch thí nghiệm bơm) - Có các phương pháp sau đây đối với các thí nghiệm múc, đổ nước: - Hvorslev (1951) - Bouwer-Rice (1976) - Cooper-Bredchoeft-Papadopulos (1967). Số liệu có thể nhập trực tiếp từ: - Các tập tin từ Microsoft Excel phiên bản 4.0, 5.0 hoặc 7.0. - Các tập tin ASCII từ máy tự ghi với nhiều dấu tách cột và cách bố trí cột. Aquifer Test cung cấp một môi trường thân thiện và linh hoạt có thể sử dụng hiệu quả hơn trong các dự án bơm thí nghiệm của bạn. Số liệu được vào Aquifer Test trực tiếp qua bàn phím, nhập từ các bảng tính Microsoft Excel (phiên bản 4.0, 5.0 hoặc 7.0), hoặc nhập từ các tập tin của máy tự ghi dưới dạng ASCII. Số liệu thí nghiệm cũng có thể được chèn vào từ một trình soạn thảo văn bản của Windows, bảng tính, cơ sở dữ liệu bằng “cắt và dán” thông qua bộ nhớ tạm của Window. Chồng khớp tự động các đường cong chuẩn vào số liệu dùng hồi qui độ lệch bình phương nhỏ nhất áp dụng cho tất cả các phương pháp trong Aquifer test. Tuy nhiên khuyến khích dùng các đánh giá chuyên môn dựa trên hiểu biết về đặc điểm địa chất và địa chất thủy văn của thí nghiệm bơm để quyết định sự chồng khớp của các đồ thị. Để tinh chỉnh sự chồng khớp của các đường cong dễ dàng, có thể chồng khớp số liệu vào đường cong chuẩn bằng cách dùng các phím mũi tên trên bàn phím. Các bài tập minh họa trong chương 5 sẽ giới thiệu với các bạn một số yếu tố của Aquifer Test. Hai bài tập đầu liên quan đến đánh giá thí nghiệm bơm trong tầng chứa nước có áp dùng phương pháp Theis và Cooper-Jacob. Bài tập 3 dùng để nhập số liệu phục hồi từ máy tự ghi và phân tích chúng bằng phương pháp Theis-Jacob. Bài tập 4 liên quan đến đánh giá thí nghiệm ép nước dùng cả hai phương pháp Hvorslev và Bouwer-Rice. Bài tập 5 dùng phương pháp Moench, trong khi bài tập 6 dùng giải pháp dự đoán trước Theis để trả lời các câu hỏi thường gặp khi lập kế hoạch một thí nghiệm bơm. 2
2 - KHỞI ĐỘNG 2.1 Yêu cầu hệ thống Để chạy Aquifer test, cần cấu hình hệ thống tối thiểu như sau: - Một ổ đĩa CD-ROM để cài đặt phần mềm - Một ổ cứng với ít nhất 35 MB còn trống - Bộ xử lý Pentum hoặc tốt hơn - 32 MB Ram - Windows 95/98/200, hoặc Windows NT 4.0 với Service Pack 3 được cài đặt - Một chuột Microsoft hoặc tương đương - Độ phân giải màn hình tối thiểu 600x800 - Nên có độ phân giải màn hình 1024x768 2.2 Cài đặt Aquifer Test Aquifer Test được cung cấp trong một CD-ROM. Đặt đĩa CD vào ổ CD-Rom, màn hình cài đặt sẽ tự động chạy, giao diện cài đặt với nhiều tab khác nhau sẽ xuất hiện. Vui lòng dành thời gian tìm hiểu giao diện cài đặt, vì có thông tin liên quan đến các sản phẩm khác, sự phân phối, hỗ trợ kỹ thuật, tư vấn, đào tạo và liên hệ với WHI. Trên ô cài đặt đầu tiên có thể chọn 2 nút sau: - Aquifer Test 3.0 User’s Manual (Hướng dẫn sử dụng Aquifer Test 3.0) - Aquifer Test 3.0 Installation (Cài đặt Aquifer Test 3.0) Nút User’s Manual sẽ thể hiện văn bản dạng PDF của hướng dẫn sử dụng, bạn cần có Adobe Reader để đọc văn bản này. Nếu bạn chưa có Adobe Reader, một liên kết đã được tạo ra trong giao diện để tải xuống phần mềm thích hợp. Nút Installation sẽ bắt đầu cài đặt phần mềm trên máy của bạn. Aquifer Test phải được cài đặt trong ổ cứng để chạy. Vui lòng tuân theo hướng dẫn cài đặt và đọc lời hướng dẫn trên màn hình cẩn thận. Khi đã cài đặt xong và khởi động lại máy tính, bạn sẽ thấy biểu tượng WHI màu xanh trên màn hình nền có tên Aquifer Test 3.0. Để bắt đầu Aquifer Test ấn đúp biểu tượng này. Chú ý: Để cài đặt phần mềm từ CD-ROM không có sự hỗ trợ của giao diện cài đặt, bạn có thể: - Mở Windows Explorer và di chuyển đến ổ CD-ROM - Mở thư mục Installation (cài đặt) - Kích đúp vào Setup32.exe để bắt đầu cài đặt. Tuân theo hướng dẫn cài đặt trên màn hình sẽ dẫn bạn đi qua cài đặt và tạo ra một biểu tượng trên màn hình cho bạn. 3
3 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT Aquifer Test được dùng để phân tích số liệu từ thí nghiệm bơm và ép nước. Các phương pháp giải trong Aquifer Test bao gồm toàn bộ các loại tầng chứa nước: không áp, có áp, có áp thấm xuyên. Cơ sở lý thuyết đầy đủ cho từng phương pháp nằm ngoài phạm vi của cuốn sách này. Tuy nhiên, tóm tắt mỗi phương pháp, bao gồm giới hạn và ứng dụng, được nêu trong chương này. Các thông tin này được trình bày để giúp chọn phương pháp chính xác cho đặc điểm tầng chứa nước cụ thể. Các thông tin khác có thể tìm được từ các sách ĐCTV như Free and Cherry (1979), Kruseman and de Ridder (1979, 1990), Driscol (1987), Fetter (1988), Dominico và Schwartz (1990) và Walton (1996). ngoài ra một vài ấn phẩm chính được trích dẫn ở cuối chương này. 3.1 Định nghĩa các ký hiệu Ký hiệu Định nghĩa  3.141559265359  Số đường cong chuẩn (Neuman, Moench)  Thông số hình học khối (Dòng chảy trong đới nứt nẻ)  Thông số chồng khớp không thứ nguyên cho hạ thấp chậm trễ trong lời giải Moench hDH Thành phần Hantush trong lời giải Moench hDN Thành phần Neuman trong lời giải Moench hw Hạ thấp trong lỗ khoan do cả hạ thấp của tầng chứa nước và tổn thất lỗ khoan s Thay đổi về mực nước hạ thấp t(n)(t-tn) Thời gian được điều chỉnh b Chiều dày tầng chứa nước (tầng chứa nước có áp) b Chiều sâu từ mực nước tới đáy ống lọc (tầng chứa nước không áp) b’ Chiều dày lớp thấm xuyên B Hệ số thấm xuyên (Hantush) B Hệ số tổn thất giếng tuyến tính C Hệ số nhả nước của lỗ khoan Cs Tỷ lưu lượng c Sức cản thủy lực D Chiều dày bão hòa ban đầu g Gia tốc trọng trường F Yếu tố hình dạng H Chênh lệch mực nước như là hàm số theo thời gian (thí nghiệm ép nước) h Mực nước áp lực H0 Chênh lệch mực nước ban đầu (thí nghiệm ép nước) h0 Mực nước áp lực ban đầu (điều kiện ổn định của thí nghiệm 4
bơm) hD Hạ thấp không thứ nguyên hDT Thành phần Theis trong lời giải Moench ht Mực nước trong lỗ khoan ở thời điểm t>t0 J0 Hàm Bessel bậc 0 loại một (phương pháp ép nước Cooper- Bredchoeft-Papadopulos) J1 Hàm Bessel bậc 1 loại một (phương pháp Cooper-Bredchoeft- Papadopulos). wK’ Hệ số thấm thẳng đứng của lớp thấm xuyên Kh Hệ số thấm nằm ngang Kv Hệ số thấm thẳng đứng L Chiều dài ống lọc Q Lưu lượng bơm q(t) Hàm số lượng chảy vào hoặc chảy ra theo thời gian Qi Lưu lượng bơm không đổi trong giai đoạn i Qn Lưu lượng bơm không đổi trong giai đoạn n R Bán kính vỏ bọc sỏi r Bán kính lỗ khoan bơm hoặc lỗ khoan quan sát (phương pháp thí nghiệm ép nước, Moench và dòng chảy trong đới nứt nẻ) rc Bán kính hiệu quả của ống chống (phương pháp Cooper- Bredchoeft-Papadopulos) rd Khoảng cách tròn không thứ nguyên. reff Bán kính hiệu quả giếng quan trắc chú ý tới độ lỗ hổng của vỏ bọc sỏi (phương pháp Bouwer-Rice) rw Bán kính hiệu quả của khoảng cách giếng mở (phương pháp Cooper-Bredchoeft-Papadopulos) r0 Khoảng cách xác định bằng giao điểm của hạ thấp bằng không và đường thẳng đi qua các điểm số liệu (phương pháp hạ thấp khoảng cách Cooper-Jacob) s Hạ thấp (h-h0) sw Hạ thấp trong giếng khoan S Hệ số nhả nước (hệ số nhả nước đàn hồi Ss*b) s’ Hạ thấp tàn dư S’ Giá trị hệ số nhả nước trong quá trình hồi thủy Sy Hệ số nhả nước trọng lực t Thời gian từ khi bắt đầu bơm T Độ dẫn nước t’ Thời gian trôi qua từ khi ngừng bơm t0 Thời gian mà tại đó đường thẳng chồng khớp cắt trục thời gian (Cooper-Jacob) tD Thời gian không thứ nguyên ti Thời gian bắt đầu giai đoạn bơm thứ i t’i Thời gian kết thúc giai đoạn bơm thứ i TL Khoảng thời gian (Thí nghiệm Hvorslev, T0 là thời gian này khi h/h0=0.37 tn Thời gian bắt đầu giai đoạn bơm thứ n u Thông số phân tích (Theis) u’ Thông số phân tích (hồi thủy Theis) uA Loại đường cong A cho thời gian đầu uB Loại đường cong B cho thời gian sau 5
W(u) Hàm giếng WD Độ chứa nước của lỗ khoan x Tọa độ Đề các y Tọa độ Đề các Y0 Hàm Bessel bậc 0 loại hai (phương pháp ép nước Cooper- Bredchoeft-Papadopulos) Y1 Hàm Bessel bậc 1 loại hai (phương pháp Cooper-Bredchoeft- zD Chiều sâu không thứ nguyên của lỗ khoan. 3.2 Thí nghiệm bơm và ép nước Có thể phân tích hai loại kết quả thí nghiệm với Aquifer Test : [1] Thí nghiệm bơm, ở đây nước được bơm ra từ 1 giếng khoan và thay đổi mực nước được đo bên trong một hoặc nhiều giếng khoan quan trắc (trong một vài trường hợp bên trong giếng khoan bơm). Số liệu có 3 hình thức khác nhau: - Mực nước theo thời gian - Lưu lượng theo thời gian - Lưu lượng theo mực nước [2] Thí nghiệm ép (múc) nước, ở đây một ống kim loại được chèn vào hoặc di chuyển ra khỏi giếng khoan và đo thay đổi mực nước trong giếng khoan. Số liệu chỉ có 1 dạng: Mực nước theo thời gian. Đối với bơm nước thí nghiệm có các phương pháp phân tích sau đây: - Theis (1935) - Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian (1946) - Cooper - Jacob Hạ thấp- khoảng cách (1946) - Cooper - Jacob Hạ thấp- thời gian-khoảng cách (1946) - Hantush-Jacob (1955) - Neuman (1975) - Moench (1993) - Moench dòng chảy trong đá nứt nẻ (1984) - Theis Giật cấp (1935) - Cooper-Jacob giật cấp (1946) - Theis Phục hồi - Hantush-Bierchenk tổn thất giếng khoan - Thí nghiệm tỷ lưu. - Theis Tiên đoán (lời giải trước lập kế hoạch thí nghiệm bơm) Có các phương pháp sau đây đối với các thí nghiệm múc, đổ nước: - Hvorslev (1951) - Bouwer-Rice (1976) - Cooper-Bredchoeft-Papadopulos (1967). 3.3 Dòng chảy toả tia tới lỗ khoan trong tầng chứa nước có áp Phương trình vi phân mô tả dòng chảy bão hòa hai chiều trong tầng chứa nước có áp là: 6
 2h  2h h 2  ú S x y Tt Viết theo tọa độ đường tròn phương trình trở thành:  2 h 1 2 h h 2  S r rr Tt Vùng toán học của dòng chảy, được minh học bên dưới là đường một chiều qua tầng chứa nước, từ r=0 tại lỗ khoan đến r= ở vô hạn. Điều kiện ban đầu là: h(r,0)=h0 cho tất cả r ở đây h0 là mực nước ban đầu (tức là bề mặt áp lực ban đầu nằm ngang). Các điều kiện biên giả sử rằng không có hạ thấp ở khoảng cách bán kính vô hạn h (,t) =h0 cho tất cả t và rằng sử dụng lưu lượng bơm không đổi, Q: h Q lim r  0 ( r ) với t>0 dr 2 T Lời giải của phương trình trên mô tả mực nước ở bất kỳ khoảng cách r và ở bất kỳ thời gian nào sau khi bắt đầu bơm 3.4 Phương pháp Theis (có áp) Theis (1935) đã tìm ra lời giải cho phương trình trên như sau: Q  e u du r 2S s(r, t )   u 4T u u 4Tt 7
Tích phân trong công thức trên được gọi là hàm giếng, W(u) và có thể biểu thị bằng chuỗi Taylor vô hạn có dạng sau: uï uñ W (u )   0, 5772  ln(u )  u     2.2! 3.3! Dùng hàm này phương trình trở thành Q s W (u ) 4T Một đồ thị log-log với W(u) dọc theo trục y và 1/u dọc theo trục x thường được gọi là đường cong Theis. Các số đo ngoài thực địa t hoặc t/r2 và s được vẽ dọc theo trục x và y. Phân tích tài liệu được thực hiện bằng chồng khớp các đường cong. Phương pháp này thích hợp cho các điều kiện được chỉ ra trong hình sau: 8
Lời giải Theis sử dụng các giả thiết sau: - Tầng chứa nước có áp, với qui mô vô hạn - Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng bị ảnh hưởng bởi bơm. - Bề mặt áp lực nằm ngang trước khi bơm - Lỗ khoan được bơm với lưu lượng không đổi - Giếng khoan hoàn chỉnh, bơm với lưu lượng không đổi. - Nước lấy ra từ lượng tàng trữ và thoát ngay lập tức với giảm mực nước - đường kính lỗ khoan nhỏ vì thế bỏ qua lượng tàng trữ của lỗ khoan Số liệu cần thiết: - Mực nước hạ thấp theo thời gian tại lỗ khoan quan sát; - Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm; - Lưu lượng bơm. 3.5 Phương pháp Cooper & Jacob (có áp, r nhỏ hoặc thời gian bơm lớn) Phương pháp Cooper & Jacob (1946) là hình thức đơn giản hóa của phương pháp Theis, phù hợp với giá trị thời gian lớn và khoảng cách từ giếng bơm giảm (giá trị u nhỏ hơn). Phương pháp này liên quan tới việc cắt bớt chuỗi Taylor vô hạn, chuỗi này được dùng để ước tính giá trị của hàm giếng W(u). Do sự cắt bớt này, không phải tất cả các giá trị đo vào thời gian đầu được xem là phù hợp. Phương trình cuối cùng được đưa ra là:  2 .3 Q   2 .2 5 T t  S    lo g 10    4 T   Sr2  Lời giải của phương trình này phù hợp với điều kiện được đưa ra ở hình dưới đây. 9
Lời giải Cooper & Jacob sử dụng các giả thiết sau: - Tầng chứa nước có áp, với qui mô vô hạn - Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng bị ảnh hưởng bởi bơm. - Bề mặt áp lực nằm ngang trước khi bơm - Lỗ khoan được bơm với lưu lượng không đổi - Giếng khoan hoàn chỉnh. - Nước lấy ra từ lượng tàng trữ và thoát ngay lập tức với giảm mực nước - đường kính lỗ khoan nhỏ vì thế bỏ qua lượng tàng trữ của lỗ khoan - Giá trị của u là nhỏ (u
Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp hạ thấp-thời gian) là: - Mực nước hạ thấp theo thời gian tại lỗ khoan quan sát; - Khoảng cách hữu hạn từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm; - Lưu lượng bơm (hằng số). 3.5.2 Phương pháp hạ thấp-khoảng cách Cooper-Jacob Nếu có tài liệu hạ thấp đồng thời trong 3 hoặc nhiều lỗ khoan quan sát, có thể sử dụng một biến thể khác của phương pháp Cooper & Jacob. Khoảng cách các lỗ khoan quan sát được vẽ trên trục x logarit, và hạ thấp được vẽ trên trục y tuyến tính Độ dẫn nước và hệ số nhả nước được tính toán như sau: 2,3Q 2,25Tt 0 T S 4s r02 ở đây r0 là khoảng cách được xác định bằng giao điểm của đường hạ thấp bằng 0 và đường thẳng đi qua các số liệu. Một ví dụ của đồ thị phân tích khoảng cách -hạ thấp Cooper-Jacob nêu ở dưới đây: 11
Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp hạ thấp-khoảng cách) là: - Mực nước hạ thấp theo thời gian tại 3 lỗ khoan quan sát trở lên; - Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm; - Lưu lượng bơm (hằng số). 3.5.3 Phương pháp hạ thấp-khoảng cách-thời gian Tương tự với phương pháp hạ thấp-khoảng cách, nếu có tài liệu hạ thấp đồng thời trong 3 hoặc nhiều hơn lỗ khoan quan sát, có thể sử dụng một biến thể khác của phương pháp Cooper & Jacob. Hạ thấp được vẽ trên trục y tuyến tính và t/r2 được vẽ trên trục x logarit. Độ dẫn nước và hệ số nhả nước được tính toán như sau: 2,3Q 2,25Tt 0 T S 4s r02 ở đây r0 là khoảng cách được xác định bằng giao điểm của đường hạ thấp bằng 0 và đường thẳng đi qua các số liệu. Một ví dụ của đồ thị phân tích thời gian- khoảng cách- hạ thấp Cooper-Jacob nêu ở dưới đây: 12
Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp hạ thấp-khoảng cách) là: - Mực nước hạ thấp theo thời gian tại 3 lỗ khoan quan sát trở lên; - Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm; - Lưu lượng bơm (hằng số). 3.6 Thí nghiệm phục hồi Theis (có áp) Khi ngừng bơm, mực nước bên trong giếng bơm và giếng quan trắc bắt đầu dầng lên. Dâng mực nước này được gọi là hạ thấp tàn dư (s'). Các số đo trong thí nghiệm hồi phục cho phép tính toán hệ số dẫn nước của tầng chứa nước và do đó cung cấp một phép kiểm tra độc lập với các kết quả từ thí nghiệm bơm. Tài liệu hạ thấp tàn dư tin cậy hơn tài liệu hạ thấp vì hồi phục xuất hiện ở lưu lượng hằng số, trong khi đó lưu lượng bơm không đổi thường khó đạt được ngoài thực địa. Hạ thấp tàn dư có thể thu thập được cả ở giếng bơm và giếng khoan quan trắc. áp dụng nghiêm ngặt, giả pháp này thích hợp cho các điều kiện trong hình dưới đây. Tuy nhiên nếu các điều kiện hạn chế được thỏa mãn, phương pháp hồi phục Theis có thể sủ dụng cho cả các tầng chứa nước không áp thấm xuyên và các tầng chứa nước với các giếng khoan không hoàn chỉnh (Kruseman and de Ridder (1991), trang 183). Theo Theis (1935), hạ thấp tàn dư sau khi ngừng bơm là: Q s'  W (u )  W (u ' ) 4T ở đây: r 2S r 2S ' u u ' 4Tt 4T t ' 13
ở đây: s’= hạ thấp tàn dư r=khoảng cách từ giếng bơm đến giếng khoan quan sát S và S’ = hệ số nhả nước khi bơm và phục hồi tương ứng t và t’ = thời gian trôi qua từ khi bắt đầu và kết thúc bơm tương ứng. Dùng đại lượng xấp xỉ cho hàm giếng, W(u), chỉ trong phương pháp Cooper & Jacob, phương trình này trở thành: Q 4Tt 4Tt ' s'  (ln 2  ln 2 ) 4T r S r S' 14
Khi S và S’ là hằng số và bằng nhau, và T là hằng số phương trình này có thể viết thành 2,3Q t s'  log( ) 4T t' Để phân tích tài liệu này, s’ được vẽ trên trục y logarit và thời gian được vẽ trên trục x tuyến tính theo tỷ số t/t’ (tổng thời gian từ khi bắt đầu bơm chia cho thời gian từ khi ngừng bơm) Một ví dụ của đồ thị phân tích hồi phục Theis nêu ở dưới đây: Phương pháp thí nghiệm phục hồi Cooper & Jacob sử dụng các giả thiết sau: - Tầng chứa nước có áp, với qui mô vô hạn - Tầng chứa nước đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng bị ảnh hưởng bởi bơm. - Bề mặt áp lực nằm ngang trước khi bơm - Lỗ khoan hoàn chỉnh , bơm với lưu lượng không đổi - Nước lấy ra từ lượng tàng trữ và thoát ngay lập tức với giảm mực nước - đường kính lỗ khoan nhỏ vì thế bỏ qua lượng tàng trữ của lỗ khoan Số liệu cần thiết cho lời giải Cooper & Jacob (phương pháp phục hồi) là: - Mực nước hồi phục theo thời gian tại lỗ khoan bơm và lỗ khoan quan sát; - Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm; - Lưu lượng và thời gian bơm 3.7 Phương pháp Neuman (không áp) 15
Neuman (1975) đã triển khai một phương pháp phân tích thí nghiệm bơm áp dụng cho tầng chứa nước không áp. Khi phân tích tài liệu thí nghiệm bơm trong tầng chứa nước không áp, người ta thương thấy rằng hạ thấp không tuân theo lời giải kinh điển của Theis (1835). Khi hạ thấp theo thời gian được vẽ trên giấy logarit, nó có xu hướng vạch ra một đường cong bao gồm 1) một đoạn dốc ở thời gian bắt đầu, 2) một đoạn phẳng ở khoảng thời gian giữa và 3)một đoạn hơi dốc hơn ở thời gian cuối. Đoạn đầu chỉ ra rằng một lượng nước được phóng thích từ lượng tàng trữ của tầng chứa nước ngay lập tức khi hạ thấp gia tăng. Đoạn giữa gợi ý rằng có một nguồn nước tăng thêm, dược phóng thích từ lượng tàng trữ nhưng với thời gian chậm hơn. Khi hầu hết nước nhận được từ nguồn tăng thêm này, đường cong hạ thấp - thời gian lại trở lên khá dốc. Trong các tài liệu về nước dưới đất, hiện tượng này được gọi là “lưu lượng trễ” (delayed yield) (Neuman 1975). Lời giải này thích hợp với các điều kiện chỉ ra trong hình dưới đây Phương trình Neuman đại diện mực hạ thấp trong một tầng chứa nước không áp như sau: Q s W (u A , u B ,  ) 4T ở đây: W(uA, uB, ) là hàm giếng không áp uA = r2S/4Tt (đường cong loại A cho thời gian đầu) uB = r2S’/4Tt (đường cong loại B cho thời gian muộn hơn)  = r2Kv/D2 Kh. Hai tập đường cong được sử dụng. Các đường cong loại A thích hợp cho số liệu hạ thấp ban đầu khi nước được phóng thích từ lượng tàng trữ đàn hồi. Các đường cong loại B phù hợp cho tài liệu hạ thấp muộn hơn khi ảnh hưởng của thoát nước trọng lực trở nên đáng kể. Hai phần của các đường cong được minh họa trong hình dưới đây: 16
Giá trị của hệ số thấm nằm ngang được xác định từ Kh= T/D. Giá trị hệ số thấm thẳng đứng được xác định từ Kv= (D2Kh)/r2. Phương pháp Neuman sử dụng các giả thiết sau: - Tầng chứa nước không áp, với qui mô vô hạn - Tầng chứa nước là đồng nhất, đẳng hướng, chiều dày ổn định trên toàn vùng bị ảnh hưởng bởi bơm (giả sử hạ thấp là nhỏ khi so sánh với chiều dày bão hòa). - Bề mặt áp lực nằm ngang trước khi bơm - Lỗ khoan được bơm với lưu lượng trung bình - Dòng chảy không ổn định - đường kính lỗ khoan nhỏ vì thế bỏ qua lượng tàng trữ của lỗ khoan - Lỗ khoan hoàn chỉnh Số liệu cần thiết cho lời giải Neuman là: - Mực nước theo thời gian tại một lỗ khoan quan sát; - Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan bơm; - Lưu lượng bơm (không đổi). 3.8 Phương pháp Hantush (thấm xuyên, không nhả nước từ tầng cách nước) Hầu hết các tầng chứa nước có áp không cách ly hoàn toàn với nguồn bổ cập thẳng đứng. Các lớp thấm ít hơn, cả bên trên và bên dưới tầng chứa nước, có thể thấm xuyên nước vào tầng chứa nước dưới điều kiện bơm. Walton đã triển khai một phương pháp giải các thí nghiệm bơm trong tầng chứa nước có áp, thấm xuyên (dựa theo Hantush-Jacob, 1955). Phương trình dòng chảy cho tầng chứa nước có áp với thấm xuyên là: 17