Tài nguyên và trữ lượng nước đất

460 BÁCH KHOA THƯ Đ ỊA CHAT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tầng chứa nước lỗ hồng Tầng chứa nước khe nứt Tầng chứa nước khe nửt-karst<br /> Hình 1. Ba dạng tầng chứa nước chủ yếu: a) Tầng chứa nước lổ hồng; b) Tầng chứa nước khe nửt;<br /> c) Đới chứa nước karst.<br /> <br /> N goài ra, A tlas Q uốc gia vê' địa chất thủy văn tỳ<br /> lệ nhỏ ở M ỹ và m ột số nước Châu Âu, thường thể<br /> hiện những dạng tầng chứa nước theo d ạng tổn tại<br /> của nước trong các thế địa chất điển hình. Đ ó là 1)<br /> tầng chứa nước trong tích bở rời cuội, sỏi, cát; 2)<br /> tầng chứa nước trong đá carbonat; 3) tầng chứa nước<br /> đá cát kết, bột kết; 4) tầng chứa nước trong đá m ag-<br /> ma và biêh chất; 5) tầng chứa nước trong đá cát kết<br /> Hình 2. Các dạng tầng chứa nước trong atlas quốc gia về địa<br /> và đá carbonat; và 6) tầng chứa nước trong các đá chất thủy văn tỷ lệ nhỏ ở các nước Âu Mỹ.<br /> khác [H.2].<br /> natural underground resource. Legal deposit: M-8122-2006.<br /> Tài liệu đọc thêm<br /> NIPO: 657-06-011-4, ISBN: 84-7840-618-2.<br /> H ydrogeological Maps 1995. A Guide and a Standard Legend. CnpaB04HMK m aporecM ora, 1979. T.1,2. M., Hedpa. MocBa<br /> IAH, U N ESCO , Volume 17.<br /> IIlT eH re ^O B p .c 2007. rioMCKM M pa3B eA K a noA 3 eM H b ix B04-<br /> Juan Antonio López-Geta/ Juan María Fom és Azcoiti/ Gerardo KoHcneKT AeKiỊMìi. H eoýuụuaA bH biù cepeep ze0Ả02UHecK020<br /> Ramos González, Fermín Villarroya Gil 2006. Groundwter A ộaKyẢbtttema M r y \ ĨM4 poreo/ioroiJỉ. M.. http://students.web.ru<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tài nguyên và trữ lượng nước dưới đất<br /> Đoàn Văn Cánh.<br /> Trường Đại học M ỏ-Đ ịa chất.<br /> <br /> <br /> <br /> Giới thiệu<br /> <br /> Khi thăm dò, khai thác và sử d ụn g các n guồn toán thủy đ ộn g lực hoặc có thê bằng p h ư ơ n g pháp<br /> nước dưới đất có hai đại lượng cơ bản cần được xác tương tự địa châ't thủy văn.<br /> định và đánh giá đ ó là tài n gu yên d ự báo và trữ Tài n gu yên d ự báo nư ớc dư ới đất th ể hiện bằng<br /> lượng nước dưới đất. khối lư ợng (m 3, km 3) hoặc lưu lư ợng (km 3/năm ,<br /> Tài nguyên d ự báo nước dưới đất là lư ợn g nư ớc có m 3/ngày) có thê nhận được từ tầng chứa nư ớc bằng<br /> chất lư ợn g và giá trị xác đ ịnh có th ể nhận đư ợc th ể tích nước trữ trong đó, hoặc bằng các công trình<br /> trong giới hạn m ột câu trúc địa châ't th ủ y văn, m ột khai thác quy ước trong giới hạn m ột cấu trúc chứa<br /> lưu vự c sô n g hay m ột v ù n g có tiềm n ăng khai thác nước, hay trong m ột thung lũng sông, m ột địa giới<br /> sử d ụ n g sau này. hành chính xác định.<br /> Đ ối tượng đánh giá tài nguyên dự báo nước dưới Trử lư ợng khai thác nư ớc dư ới đất k h ôn g phải là<br /> đất là các tầng chứa nước trong giới hạn m ột cấu trúc khối lượng, trọng lượng đư ợc đo đếm n h ư đối với<br /> địa chất thủy văn hay m ột thung lũ ng sô n g theo kết khoáng sán rắn, mà là lưu lượng, nghĩa là lượng<br /> quả m ô hình hóa điểu kiện địa chất thủy văn khu nước có thể lấy được theo thời gian b ằng các công<br /> vực, bằng phương pháp tính toán cân bằng, tính trình khai thác.<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 461<br /> <br /> <br /> <br /> Theo định nghĩa cô điển, trừ lượng khai thác Trong nhừ ng diện tích cục bộ, trữ lượng khai<br /> nước d ư ới đất là lun lượng công trình khai thác hợp thác được đánh giá trên cơ sở công tác thăm d ò địa<br /> lý v ề m ặt kinh t ế kỹ thuật tuân thủ đ iều kiện khai chất thủy văn, hoặc kết quả khai thác của các công<br /> thác theo đặt hàng. trình lấy nước đang hoạt động.<br /> <br /> Định nghĩa đẩy đủ hiện nay là trữ lư ợng nước Tính toán trử lư ợn g khai thác nước dưới đất<br /> dưới đất (trừ lượng khai thác nước dưới đất) là phục vụ cho tưới, cũ n g như trong trường hợp lun<br /> lượng n ư óc có thê nhận được từ m ỏ nước hay m ột lư ợng khai thác không đều trong năm, được tiến<br /> phẩn m ỏ nước bởi các công trình khai thác nước hợp hành với c h ế đ ộ khai thác định trước. Trử lượng khai<br /> lý v ể mặt địa chất, kinh t ế kỹ thuật trong đ iều kiện thác đư ợc trình H ội đ ổng p hê chuẩn tư ơng ứ ng với<br /> và c h ế độ khai thác đã cho với chất lư ợng nước thỏa lu n lượng của công trình khai thác cheo c h ế độ liên<br /> mãn yêu cẩu sử d ụn g trong suốt thời gian khai thác, tục, tức là tương ứ ng với lun lượng trung bình hàng<br /> năm của nó. N goài ra, cần xác định lượng nước lây ra<br /> không gây tác đ ộn g m ôi trường.<br /> hàng ngày lớn nhất và thòi gian kéo dài, c h ế độ khai<br /> Trừ lượng nước dưới đất được tính toán theo kết<br /> thác tối đa trong thời kì sinh trường của cây trổng.<br /> quả công tác thăm dò địa chất thủy văn cũng như<br /> N ếu lấy nước bằng cách khai dẫn trực tiếp từ các<br /> theo tài liệu khai thác nước dưới đất trong diện tích<br /> m ạch lộ thì trữ lượng khai thác được xác định theo<br /> m ỏ nước. Đ ối tượng tính toán trừ lượng nước dư ới<br /> lưu lượng cực tiếu ngày trong năm của m ạch nước với<br /> đâ't là m ỏ nước dưới đất d ù n g cho ăn u ốn g sinh<br /> đ ộ đảm bảo 85 - 95%, hoặc theo lưu lượng trung bình<br /> hoạt, kỹ thuật và m ỏ nước khoáng.<br /> năm của các mạch nước đó cùng với độ đảm bảo như<br /> N hằm phục vụ cho việc tính toán trừ lư ợng khai trên, nếu dự kiến c h ế độ khai thác tương ứng với<br /> thác, trong tìm kiếm thăm dò nước dưới đất những đ ộn g thái của mạch nước theo các m ùa trong năm.<br /> y ếu tố sau đây cần được xác định - s ố lượng lỗ<br /> Trữ lư ợn g khai thác nước dưới đất được tính<br /> khoan, sơ đổ v ị trí phân b ố công trình, cấu trúc của<br /> toán phù hợp với bối cảnh tự nhiên và kinh t ế hiện<br /> công trình, kích thước đới p hòn g h ộ vệ sinh. C ông<br /> tại. Trong trường hợp dự kiến đư ợc các p hư ơn g án<br /> trình cần phải được thực hiện đ ú n g n hư nhừng yếu<br /> thay đổi đối với bối cảnh tự nhiên và kinh t ế (ví dụ<br /> t ố đâ được xác định, đ ổn g thời quá trình công tác<br /> xây d ự n g kênh dẫn và hổ chứa, bố su n g nhân tạo<br /> phải ổn định suốt trong thời gian tính toán. Trong<br /> điều kiện đó, m ực nước không được hạ thấp quá giới nư ớc dư ới đất) thì khi đánh giá trữ lư ợng câp thấp<br /> hạn cho phép, chất lượng phải đảm bảo theo yêu cẩu, phải chú ý đến n hử n g thay đổi đó.<br /> không có tác động xấu đến môi trường. N ếu việc khai thác nước d ư ới đất đư ợc thiết k ế có<br /> kèm theo n hữ n g giải pháp bố su n g nhân tạo, khi đó<br /> Các phương pháp đánh giá dự báo tài nguyên v iệc đánh giá trử lư ợng khai thác nước dư ới đ ấ t cần<br /> và tính toán trữ lượng nước dưới đất đ ư ợc thực hiện phù hợp với sơ đ ổ b ố trí công trình<br /> thấm và c h ế độ làm v iệc dự kiến của chúng.<br /> Các phương pháp tính toán trữ lượng nước dưới đắt<br /> Khi đánh giá trữ lượng khai thác nư ớc dưới đâ't<br /> Tính toán trữ lượng nước dưới đất gồm xác định n ên chú ý đ ến ảnh hư ởng của khai thác nước dưới<br /> lưu lượng có thể khai thác của công trình lấy nước với đât đối với sự thay đối d òng chảy trên mặt, và ảnh<br /> đ ộ hạ thấp m ực nước thiết kế, hoặc d ự báo đ ộ hạ thấp hư ởng đ ến các m ạch lộ và kênh thoát gần đó.<br /> m ự c nước trong các công trình lấy nước với lưu lượng<br /> Trường hợp trên d iện tích đ ánh giá trữ lư ợn g có<br /> đã cho trong phạm vi diện tích (khu) đánh giá. Trong<br /> các côn g trình lấy n ư ớc đơn hoặc n hóm các côn g<br /> đ ó phải chứng m inh được khả năng khai thác bằng hệ<br /> trình lấy nư ớc đ an g hoạt đ ộn g, khi đ ó đ ánh giá ảnh<br /> thống các công trình lấy nước hợp lí nhất với lượng<br /> h ư ở n g của các côn g trình thiết k ế m ới đ ối với<br /> nước tính toán lây ra trong khoảng thời gian nhất<br /> ch ú ng. Đ ồ n g thời cẩn đưa ra n h ữ n g đ ể n ghị v ề cách<br /> định, hoặc khai thác với thời gian không hạn định (vô<br /> tổ chức v iệc cu n g cấp nư ớc cho n h ử n g hộ tiêu thụ<br /> hạn) với điểu kiện chất lượng nước phải thỏa mãn<br /> n ư ớc của các cô n g trình đ an g khai thác n ếu chúng<br /> m ụ c đích sử dụng trong suốt thời gian tính toán.<br /> n g ừ n g hoạt đ ộng.<br /> Trong điểu kiện như thê' m ực nước không được hạ<br /> Trong trường hợp nguồn hình thành chủ yếu trừ<br /> thấp quá giới hạn cho phép, chất lượng phải đảm bảo<br /> lư ợng khai thác nước dưới đâ't là trữ lượng tĩnh tự<br /> theo yêu cầu, không có tác động xâu đến m ôi trường.<br /> nhiên (kể cả trữ lượng đàn hổi) của các tầng chứa<br /> V iệc tính toán trữ lượng khai thác nước dưới đât nước và việc khai thác được tiến hành theo c h ế độ<br /> đư ợc tiến hành: 1) Trên n hững d iện tích cục bộ với k hông ổn định, cẩn phải dự tính thòi hạn khai thác.<br /> m ụ c đích cung câp nước cho n hữ n g đối tượng riêng N ếu thòi hạn đ ó không dự kiến được, thòi gian tính<br /> lẻ, cũng n hư đ ê tưới ruộng; 2) Trong phạm vi các toán hoạt đ ộn g của các công trình được quy ước lấy<br /> v ù n g địa chất thủy văn rộng lớn đ ế lập quy hoạch bằng 25 - 27 năm (tuồi thọ của công trình khai thác).<br /> cô n g tác tìm kiếm thăm d ò và luận chứng tống sơ đổ Đ ến hết thời hạn tính toán, theo tài liệu khai thác<br /> sử d ụ n g tống hợp và bảo vệ tài n gu yên nước. nhiều năm có th ể tiến hành đánh giá lại trữ lượng<br /> 462 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> hoặc tìm nguồn cung cấp bô sung cho đối tư ợng sử chia ra làm p hư ơng pháp giải tích và p h ư ơ n g pháp<br /> dụng nước. m ô hình. Phương pháp m ô hình bao g ồ m p hư ơn g<br /> Trừ lượng khai thác nước dưới đất đ ư ợ c xem là pháp m ô hình trên m áy tương tự (tư ơn g tự đ iện<br /> được đảm bảo nếu m ực nước hạ thấp tính toán của hoặc tương tự thuỷ lực), trên m áy tính (m ô hình sô).<br /> công trình khai thác nước nhỏ hơn hoặc b ằng m ự c V iệc tính toán trữ lư ợn g khai thác n ư ớ c dư ới đất<br /> nước hạ thâp cho phép (ngư ởng giới hạn m ự c nư ớc bằng p hư ơng pháp thuỷ đ ộng lực đ ư ợ c thực hiện<br /> đ ộng cho phép). M ực nước hạ thấp cho p h ép có th ể theo trình tự như sau:<br /> được xác định thông qua m ực nước đ ộn g tính từ m ặt<br /> - Xác định đ iều kiện địa chất thủy văn và các<br /> đất hoặc bằng trị s ố hạ thấp m ực nước tính từ m ự c<br /> n gu ồn chủ yếu hình thành trữ lư ợng khai thác nước<br /> nước tĩnh tới m ực nước động. Trị s ố m ự c n ư ớc hạ dưới đâ't từ đ ó thành lập sơ đổ địa châ't th ủ y văn tự<br /> thâp cho phép được xác định phụ thuộc v à o các yếu<br /> nhiên, trong đó thê hiện điểu kiện trên biên, phân<br /> tố địa chất thủy văn và yếu tố kinh tế - kĩ thuật.<br /> vù n g diện tích n ghiên cứu theo giá trị các thông số:<br /> Trong m ọi trường hợp, b ể sâu m ực nước đ ộ n g trong<br /> chiều dày, m ực nước, hệ s ố thấm, hệ s ố chứa, cư ờng<br /> giến g khai thác không được vượt quá đ ộ cao n âng<br /> độ bổ câ'p, cường độ bốc hơi, v.v...;<br /> nước có thê của thiết bị bơm, và cột n ư ớ c còn lại<br /> - Thành lập sơ đ ổ tính toán trừ lư ợn g khai thác:<br /> trong giến g khoan phải đủ đ ể m áy bơm làm v iệc m ột<br /> thiết lập m ạng lưới tính toán, sơ đổ b ố trí công trình<br /> cách bình thường. Đ ối với các tầng chứa n ư ớc có áp<br /> khai thác, điểu kiện trên biên, v .v ...;<br /> nằm sâu có cột nước áp lực lớn, việc chọn trị s ố hạ<br /> thấp m ực nước cho phép cẩn tính đến cả đ iều kiện - Chọn phư ơng pháp tính và công thức tính;<br /> kinh t ế - kĩ thuật (gổm m áy bơm và thiết bị n ân g - Chọn giá trị các thông số tính toán và tiến hành<br /> nước kèm theo). tính toán trừ lượng khai thác nước d ư ớ i đất, tức là<br /> Trong các tầng chứa nước không áp, trị s ố hạ dự báo sự hạ thấp m ực nước khi công trình khai thác<br /> thấp m ực nước cho p hép thường lấy bằng 50 - 70% hoạt đ ộn g với lưu lưựng và c h ế độ khai thác đã cho<br /> chiều dày tầng chứa nước. Còn đối với tầng chứa trước bằng nhiều p hư ơng án khác nhau, sau đó chọn<br /> nước áp lực nông thì trị s ổ hạ thấp m ự c n ư ớc cho phưưng án khai thác hợp lý nhâ't;<br /> phép được lây bằng chiểu cao cột nước áp lực so với - Tiến hành d ự tính thời gian dịch ch u y ên của<br /> mái tầng chứa nước cộng với 50-70% chiểu d ày tầng các loại nư ớc k hôn g đạt tiêu chuẩn đ ến côn g trình<br /> chứa nước. Giới hạn này cho phép nhận đ ư ợ c d ự trừ lấ y nước.<br /> cẩn thiết v ề m ực nước và bảo đàm an toàn ch o m áy<br /> D ựa và o kết quả đ iểu tra nư ớc d ư ớ i đâ't đã<br /> bơm hoạt động. Đ iểu đó đặc biệt quan trọng khi<br /> đ ư ợc tiến hành đ ể xác đ ịn h cấu tạo đ ịa châ't d iện<br /> điểu kiện địa chất thuỷ văn phức tạp mà trong tính<br /> tích n g h iên cứu, đ iều kiện th ế nằm và sự phân b ố<br /> toán địa chât thuỷ văn hoàn toàn không chú ý đ ư ợ c<br /> các tầng chứa nước, các lớp thâm n ư ớc y ế u và cách<br /> tâ't cả các yếu tố tự nhiên.<br /> nước, các n g u ổ n chủ yếu hình thành trữ lư ợ n g<br /> Khi chọn trị s ố hạ thấp m ực nước cho p h ép trong khai thác nư ớc d ư ớ i đất, các thôn g s ố địa chât thủy<br /> các tầng chứa nước k hông áp (cũng n h ư trong các văn và các q uy luật thay đ ổi của ch ú n g trên bình<br /> tầng chứa nước có áp có thể có sự tháo khô m ột phần đ ồ và m ặt cắt, q u y luật thay đ ổi chất lư ợ n g của<br /> lớp chứa nước) cẩn xác định quy luật thay đ ổi tính n ư ớc d ư ới đâ't.<br /> thâm trong mặt cắt thẳng đ ứ n g và phải ch ứ n g m inh<br /> Câu trúc của m iền thâm trên mặt cắt thẳng đ ứ n g<br /> bằng thực nghiệm khả năng nhận được lư u lư ợn g<br /> đư ợc xác định bằng sự có mặt cùa m ột h ay m ột số<br /> tính toán từ phần lớp chưa bị tháo khô.<br /> tầng chứa nước, bằng đặc trưng của các lớp ngăn<br /> Tính toán trữ lượng khai thác nước d ư ớ i đất có cách, cũng như hình dạng các ranh giới m iền thâm<br /> thê được tiến hành bằng p hư ơn g pháp thủy đ ộ n g trên bình đ ổ có liên quan với sự thay đ ối thành phần<br /> lực, thủy lực, cân bằng, củng như p h ư ơ n g pháp thạch học, sự vát nhọn của các tầng chứa nước, các<br /> tương tự địa chât thuý văn, hoặc áp d ụ n g đ ổ n g thời đới phá huỷ kiến tạo, sự tiếp xúc giữa các tầng chứa<br /> các phương pháp kê trên. nước với các khối nư ớc mặt, v .v ... Tất cả n hừ n g đặc<br /> điểm đó phải đư ợc th ế hiện trên sơ đổ địa châ't thuỳ<br /> Việc lựa chọn một hoặc m ột số p hư ơn g pháp n ào<br /> văn. Tiến hành phân đới tầng chứa n ư ớ c theo tính<br /> đ ó là do điều kiện địa chất thủy văn và m ứ c đ ộ<br /> thâm và tính chứa nước. Xác định điểu kiện biên của<br /> n ghiên cứu quyết định.<br /> tầng chứa nước (biên k hông thâm nước, biên cỏ áp<br /> Phương pháp thủy động lực lực không đổi; biên với áp lực hoặc lưu lư ợng thay<br /> Tính toán trừ lượng khai thác nước d ư ới đất đổi). C ũng cẩn lun ý trên cùng m ột biên giới nhưng<br /> bằng phương pháp thủy đ ộn g lực là tính toán côn g ở những khu khác nhau có thể hình thành những<br /> trình khai thác nước trong những điểu kiện ban đẩu điểu kiện biên khác nhau (ví dụ, sự xuât lộ tập trung<br /> và điều kiện biên nhât định với các thông s ố của các của các mạch nước).<br /> tầng chứa nước trong phạm vi m iền thâm đ ư ợc Sơ đổ tính toán đư ợc thành lập trên cơ sở phân<br /> nghiên cứu. Phương pháp thuý đ ộng lực có th ế đ ư ợc tích sơ đ ồ địa chất thủy văn tự nhiên có chú ý đến<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 463<br /> <br /> <br /> <br /> nhử n g nhân tố chù yếu quyết định quy luật hình và o cô n g su ât yêu cầu cùa các công trình khai thác<br /> thành trừ lượng khai thác nước dưới đâ't và m ức độ và lư u lư ợ n g có thê đạt được. Thời hạn tính toán<br /> tin cậy của chúng trên sơ đô' tài liệu thực tế. Đ ổng khai thác và trị s ố hạ thấp m ực nư ớc cho phép được<br /> thời, đ ế tính toán trừ lượng khai thác của m ột m ỏ xác đ ịn h theo nhừ ng điểu kiện đã trình bày ở trên.<br /> nào đó, có thế thành lặp m ột s ố sơ đ ổ tính toán đặc V iệc tính toán trị s ố hạ thấp m ực nước được tiến<br /> trưng cho những nhận định khác nhau v ề nguồn h ành p hù h ợ p với sơ đ ổ đã chọn và so sánh với trị số<br /> hình thành trừ lượng. hạ thâp m ự c nước cho phép. N ếu trị s ố hạ thấp m ực<br /> Khi chuyên từ điểu kiện tự nhiên sang sơ đổ tính nư ớc tính toán không vượt quá trị s ố cho phép thì<br /> toán cấn sơ đ ổ hóa các yếu tố sau đây: trừ lư ợ n g khai thác đư ợc xem như đảm bảo. Trong<br /> trường h ợ p này nên tiến hành tính toán b ổ su ng đ ể<br /> - D ạng hình học của các hệ thống chứa nước trên<br /> xác đ ịn h lư u lư ợng cực đại có thê lấy được với trị số<br /> bình đ ổ và trên mặt cắt, mặt cắt nhiều lóp hay một lớp;<br /> hạ thấp m ự c nước cho phép đã định. Khi tính toán<br /> - Câu trúc d òn g thấm, các d òn g không gian được có th ể d ự a theo vị trí thực t ế của các lỗ khoan và sổ<br /> đưa v ề d òn g m ột chiểu hoặc hai chiểu, bỏ qua thành lư ợ n g của chúng, hoặc khi có nhiều lỗ khoan khai<br /> phần thắng đứ ng của tốc đ ộ thấm; thác thì xem chúng như m ột "giếng lớn".<br /> - Đ iểu kiện trên các biên giới của tầng chứa nước N ếu trên diện tích nghiên cứu tổn tại các loại<br /> (điều kiện cung cấp và thoát nước); n ư ớc d ư ớ i đất có thành phẩn k hông đạt tiêu chuẩn<br /> - Lập sơ đổ phân vù n g theo giá trị các thông s ố (hoặc n ư ớc m ặn) thì phải tiến hành dự đoán thời<br /> thấm , chứa, ngấm và thoát. gian d ịch ch u yển ranh giới của chúng trên bình đ ổ<br /> V iệc lựa chọn p hư ơn g pháp tính (giải tích hoặc và m ặt cắt, đ ổn g thời xác định n ồng độ của các<br /> m ô hình) và p hư ơn g trình tính toán (khi dùng n g u y ê n t ố trong nước theo các tiêu chuẩn quy định.<br /> p h ư ơ n g pháp giải tích) dựa trên cơ sở sơ đổ tính Khi hàm lư ợng của m ột n gu yên tố nào đ ó vượt<br /> toán d ự kiến. quá tiêu chuẩn cho phép thì trử lư ợng khai thác<br /> Tính toán trừ lượng khai thác nước dưới đâ't bằng đ ư ợ c xác đ ịn h khi chưa chú ý đến khả năng thay đổi<br /> phư ơng pháp giải tích được áp d ụng khi điểu kiện địa chất lư ợ n g n ư ớc phải giảm đ ến trị s ố đảm bảo được<br /> châ't thủy văn tương đối đơn giản (tính chứa và thấm chất lư ợ n g của nước trong giới hạn đòi hỏi.<br /> tương đối đổng nhất, các biên giới của tầng chứa nước N h ư đã trình bày ở trên, áp d ụn g p hư ơng pháp<br /> là đ ư ờng thẳng, điểu kiện trên biên giới không đối). th u ỷ đ ộ n g lự c không đơn thuần là việc giải các<br /> Trong trường hợp này phương pháp giải tích hoàn p h ư ơ n g trình toán học. C ông việc quan trọng hơn<br /> toàn đảm bảo đ ộ chính xác đ ể giải các bài toán thực tế. k h i á p d ụ n g p h ư ơ n g p h á p t h u ỷ đ ộ n g lự c là sơ đ ồ<br /> N h ữ n g điểu kiện như th ế thường đặc trưng cho các hóa các đ iều kiện tự nhiên. Cẩn lu n ý, sơ đổ tính<br /> tầng chứa nước có áp nằm dưới sâu, trong những toán đ ư ợ c d ù n g đ ể tính toán trữ lư ợng khai thác<br /> trầm tích bờ rời thuộc các bổn artesi kiểu m iền nền, n ư ớ c d ư ớ i đâ't trong m ọi trường hợp đều có nhừng<br /> các thung lũng sông mà ở đó nước mặt và nước dưới giả thiết n hất đ ịnh có liên quan trước hết với những<br /> đất có quan hệ thủy lực chặt chẽ với nhau. n hận thứ c k hôn g đầy đủ v ề hoàn cảnh tự nhiên. D o<br /> Trong nhừng đ iểu kiện địa chất thuỷ văn phức đ ó đ ộ chính xác cao của các tính toán thuỷ đ ộn g lực<br /> tạp d o sự không đ ồn g nhất v ể tính thấm, do hình k h ô n g th ế q u yết định độ tin cậy của việc tính toán<br /> d án g phức tạp của các biên giới, d o sự thay đổi theo trữ lư ợ n g khai thác nước dư ới đất theo n hữ n g công<br /> thời gian các n guồn hình thành trữ lượng nước dưới thứ c đó.<br /> đâ't, trong điểu kiện m ặt cắt phân lớp thì áp d ụng Vì vậy, lu ận chứng các n guồn chủ y ếu hình thành<br /> p h ư ơ n g pháp m ô hình s ố là hợp lí. trữ lư ợ n g khai thác nước dưới đât và n hừ n g quy luật<br /> Sử d ụ n g p hư ơng pháp m ô hình s ố T ấ t có hiệu thay đ ố i của các thông s ố địa chất thuỷ văn là râ't<br /> quả khi tính toán khu vự c trữ lư ợn g khai thác nước q uan trọng. N h ữ n g luận chứng khác nhau phải được<br /> d ư ớ i đất trong nhừng vù n g có nhiều công trình khai thê h iện trong nhữ ng p hư ơng án tính toán khác<br /> thác nước đ ang hoạt đ ộn g và cho p hép xem xét n hau và trong việc phân cấp trữ lư ợng khai thác<br /> n h iều phương án b ố trí công trình và thay đối công n ư ớ c d ư ớ i đất.<br /> su ất khai thác.<br /> Khi tính toán bằng phương pháp thuý đ ộng lực<br /> C ũng có thế cho phép làm chính xác thêm các điểu trong trường hợp trên sơ đ ổ tính toán phát hiện thấy<br /> kiện biên giới và các thông s ố địa chất thuỷ văn của có các n g u ồ n hình thành trữ lượng m ói (sự thu hút<br /> các tầng chứa nước bằng cách giải bài toán ngược. nư ớc từ lớp phủ, sự thấm xuyên từ tầng chứa nước<br /> N g o à i ra, bằng phương pháp m ô hình toán có thể tính khác, sự giảm lượng thất thoát tự nhiên (tháo khô<br /> toán định lượng các n guồn riêng biệt hình thành trữ m ạch lộ, sự lôi kéo d òng nước mặt, sự thấm của nước<br /> lư ợn g khai thác nước dưới đất. tư ớ i...) thì đ ổ n g thời với việc tính toán công trình khai<br /> SỐ lượng lỗ khoan khai thác nước, hệ thống b ố trí thác cần tiến hành tính toán độ đảm bảo trữ lượng<br /> lỗ khoan và khoảng cách giữa chúng có chú ý đến khai thác theo thòi gian bằng tổng trừ lượng đ ộn g tự<br /> b iên giới của tầng chứa nước được xác định căn cứ nhiên. Sự tính toán như vậy cho phép luận chứng sự<br /> 464 BÁCH KHOA THƯ ĐỊA CHÁT<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> bảo tổn (hoặc thay đổi) điểu kiện biên giới đã chọn đ ể m ô cho các đ ư ờng phân thuỷ nước n gẩm (Q = 0),<br /> trong toàn bộ thời hạn tính toán khai thác. d òng bên sườn (Q = const). Các biên loại n ày g ọ i là<br /> Vì công trình khai thác thường gồm nhiều lỗ "biên mểm" [H .l].<br /> khoan, nên sau đây chi đưa ra những côn g thức đê<br /> xác định trị s ố hạ thấp m ực nước trong trường h ọp<br /> "giếng lớn" mà hệ thống các lỗ khoan thực t ế đã<br /> được quy đổi. N goài ra, do trữ lượng khai thác đư ợc<br /> tính toán cho thời gian dài nên sè xem xét những<br /> công thức áp dụng cho thời gian dài k ể từ thời điểm<br /> bắt đẩu khai thác.<br /> Các công thức tính toán đả được trình bày cụ thể,<br /> chi tiết trong nhiểu sách chuyên m ôn. Trong m ọi<br /> trường hợp; cẩn chú trọng phương pháp chiếu và<br /> cộng dòng, từ những đ iều kiện biên phức tạp hoàn<br /> toàn có th ể đưa v ể trường hợp tầng chứa nước phân<br /> b ố vô hạn đ ể tính toán. H ơn nữa, n hữ n g công thức<br /> đơn giản, phù hợp với tầng chứa nước có áp, tuy<br /> nhiên hoàn toàn có th ế áp d ụn g đ ối với tầng chứa<br /> nước không áp, hoặc có áp - k hông áp, trong các<br /> công thức tính toán chi cần có sự hiệu chinh bằng<br /> cách thay th ế như sau: Hình 1. Mô phỏng biên mực nước ban đầu và biên Q = 0.<br /> <br /> Đối với tầng chứa nước không áp: thay 2mS = H2+ /ì2; Biên loại IU (biên Cauchy). Biên loại III là tô hợp<br /> Đ ối với tầng chứa nước có áp - không áp thay của biên loại I và biên loại II: lượng cu n g cấp cho<br /> 2m S = (2He- m ) - h 2. tầng chứa nước từ biên phụ thuộc và o sự chênh lệch<br /> Ở đây: m - chiểu dày của tầng chứa nước có áp; m ực nước giữa tầng chứa nước với m ực nư ớc trên<br /> s - trị SỐ hạ thấp mực nước trong tầng chứa nước có biên. Trong thực tế, biên loại này thường là các sô n g<br /> áp; H - chiểu dày của tầng chứa nước không áp; h - trị suối, các n gu ồn nước mặt có quan hệ "không chặt"<br /> với tầng chứa nước, sôn g chí cắt qua m ột phẩn của<br /> SỐ cột nước còn lại trong tầng chứa nước có áp hoặc có<br /> tầng chứa nư ớc và lòng sôn g tồn tại lớp trầm tích<br /> áp - không áp; He - áp lực ban đẩu (áp lực trước khi<br /> khai thác) tính từ đáy của tầng chứa nước có áp. đ áy lòng sôn g gây ra sức cản thuỷ lực [H.2]. Trên<br /> mặt cắt, biên loại III đư ợc m ô p hỏn g cho trư òng hợp<br /> Điều kiện biên tầng chứa nư ớc nằm trên cung cấp cho tầng chứa<br /> nước nằm dưới thông qua lớp thâm nước kém .<br /> N gư ờ i ta phân biệt 3 loại điều kiện biên (gần đây<br /> một SỐ tác giả đưa ra biên loại 4 thực ra là một Trong tính toán biên loại III này có thê chuyển<br /> trường hợp của biên loại II trình bày dưới đây). đổi được v ề biên loại I hoặc biên loại II sau đ ó đư ợc<br /> m ô p hỏn g n hư các biên loại I hoặc II.<br /> Biên loại ì (biên Dirichle). Biên loại I là biên mà trên<br /> đó m ực nước dưới đất được xác định. Trong tự nhiên Ví dụ với sôn g tổn tại lóp trầm tích đ áy lòng thì<br /> biên loại này thường gặp trong nhừng trường hợp được m ô p hỏng là biên loại m nhưng được chuyến v ề<br /> nước dưới đất có quan hệ trực tiếp với nước mặt. Mực biên loại I bằng cách dịch chuyên biên đi m ột đoạn AL<br /> nước trên biên có thê không biến đối theo thời gian tương ứng với sức cản trầm tích đáy lòng sông.<br /> (H=const) hoặc cũng có thê biến đổi theo thời gian<br /> theo m ột hàm s ố biết trước H = H(t) nào đó.<br /> Biên loại // (biên N eum an). Biên loại II là biên mà<br /> tại đó giá trị cung cấp cho tầng chứa nước đã được<br /> xác định. Trong thực t ế loại biên này thường là<br /> những ranh giới tiếp xúc giữa tầng chứa nước với<br /> Đ á y c ách nutýc<br /> đất đá không thấm nước hoặc ranh giới tiếp xúc giữa<br /> tẩng chứa nước với đất đá có tính thâm khác biệt so Hình 2. MÔ phỏng biên sông.<br /> <br /> với đâ't đá của tầng chứa nước. Lưu lượng cung cấp tử Điều kiện ban đầu<br /> biên cho tầng chứa nước có thế bằng không (Q = 0),<br /> bằng hằng s ổ (Q = const) hoặc cũng có thê iượng Đ iểu kiện ban đẩu là hàm phân b ố m ực nước<br /> cung cấp biến đổi theo thời gian theo m ột hàm s ố xác dư ới đất trên toàn bộ m iền tính toán tại thời điếm<br /> định Q = Q(t). N hừ n g điểu kiện biên nhu đã nêu trên ban đẩu. Giá trị m ực nước ban đẩu đư ợc sử d ụ n g đ ể<br /> người ta thường gọi là "biên cứng". Thực tế tính toán tính toán xác định sự phân b ố m ực nư ớc trong các<br /> trong một số trường họp người ta sử dụng biên loại II bước thời gian tiếp theo. Trong quá trình tính toán<br />  Đ ỊA CHẤT TH U Ỷ V Ă N 465<br /> <br /> <br /> <br /> giá trị mực nước ờ thời điếm t sè được sử d ụng làm quy luật thực nghiệm của trị số hạ thấp m ực nước<br /> số liệu đẩu vào đê xác định hàm phân b ố m ực nước theo thời gian) là m ột ngoại lệ, bởi vì trong điểu kiện<br /> ờ thời điểm (t+1). râ't phức tạp đ ó không áp dụng được phương pháp<br /> thuỷ động lực cũng như phương pháp cân bằng. Khi<br /> Phương pháp thuỷ lực<br /> đó việc xác định khoảng thời gian thí nghiệm hợp lý<br /> Tính toán trừ lư ợn g khai thác nước dưới đât có ý nghĩa đặc biệt, nó phải được chọn đ ể quan hệ<br /> bằng p hư ơng pháp thu ỷ lực là xác định lưu lượng thực nghiệm nhận được trong quá trình thí nghiệm<br /> tính toán của côn g trình khai thác nước, hoặc xác thê hiện ảnh hường của tất cả các biên giới của tầng<br /> định m ực nước hạ thấp trong các lỗ khoan theo tài chứa nước. Song, bằng thực nghiệm không cần tính<br /> liệu thực nghiệm nhận đ ư ợc trực tiếp trong quá hết nhừng ảnh hường sẽ diền ra trong quá trình khai<br /> trình thí nghiệm ngoài trời, có xét đến m ột cách thác. Anh hưởng này có thể làm thay đổi dạng quan<br /> tống hợp ảnh h ư ởng của n h ữ n g nhân tô' khác có hệ giữa trị số hạ thấp m ực nước theo thời gian. Điều<br /> tính chất quyết đ ịnh c h ế độ làm việc của các công đó cẩn được chú ý đến khi phân cấp trừ lượng khai<br /> trình khai thác nước. thác nước dưới đât.<br /> <br /> Khi tính toán trừ lượng khai thác nước dưới đâ't, D ụ đoán trị s ố hạ thâp m ực nước trong lỗ khoan<br /> phương pháp thuỷ lực được áp d ụng trong các trên cơ sở lưu lượng thiết k ế là lập các đ ổ thị quan hệ<br /> trường hợp sau. và ngoại su y theo các đổ thị đó. Phương pháp tiến<br /> hành như sau.<br /> - Đ ê xác định trị s ố hạ thấp m ực nước trong lỗ<br /> khoan tương ứng với lưu lượng thiết kế. V iệc đó có Q uan hệ giữa Q và s có thê là tuyến tính hoặc phi<br /> thê dựa vào đ ường cong lưu lượng được xác lập tuyến, nghĩa là đổ thị Q = f(S) có th ể là thăng hoặc<br /> theo tài liệu thí nghiệm hút nước ốn định; cong [Bảng 1].<br /> <br /> - Đê xác định đ ộ hao hụt m ực nước khi tính toán Bảng 1. Tập hợp và xử lý kết quả hút nước để xác định<br /> các lô khoan can nhiễu (củng trong c h ế đ ộ vận đ ộn g phương trình đường cong lưu lượng.<br /> ôn định); Trị số hạ<br /> Số Lưu<br /> thap mực<br /> <br /> <br /> II<br /> - Đ ế xác định trị s ố hạ thấp m ực nước trong lỗ lần lượng<br /> nước igQ Igs<br /> hút hút nước<br /> khơan khai thác vào cuối thời hạn tính toán khi lưu tương ứng<br /> nước Q, l/s<br /> lượng k hông đối bằng thực nghiệm dựa vào quy luật s, m<br /> hạ thâp m ự c nước theo thời gian đã xác định trong<br /> 1 Qi S1 igQi /gS,<br /> côn^ trình khai thác nước. 01 Qì<br /> Khác với phương pháp thuỷ đ ộn g lực (các<br /> phư ơng trình tính toán cũng như các thông s ố địa 2 Qĩ s2 s igŨ2 Igs2<br /> 02 &<br /> chât thuý văn chủ yếu được xác định tử điều kiện<br /> biên giới của tầng chứa nước đã sơ đổ hóa cho gần 5 -* L<br /> 3 03 s3 igŨ3 Igs3<br /> giố n g với lý thuyết thủy đ ộn g lực) trong phương 03 Ổ3<br /> <br /> pháp thuỷ lực thì từ dạng p hư ơng trình đến các hệ<br /> N ếu đ ổ thị Q = f(S) là đường thẳng, thì phương<br /> s ố của phương trình đểu được xác định theo tài liệu<br /> trình đường cong lun lượng là phương trình tuyến<br /> thực nghiệm , ở đó ảnh hư ởng của những nhân tố<br /> tính, được viết bởi phương trình Duypuy: Q = qS. Đ ó là<br /> khác nhau (tính k hông đ ổn g nhất của tầng chứa<br /> trường hợp xảy ra khi hút nước trong tầng chứa nước<br /> nước. Ánh hường của đ iều kiện biên đến công trình<br /> có áp, vận động của nước là chảy tầng, đâ't đá bở rời.<br /> khai thác, sức cản trong đới gần lỗ khoan, sự phá<br /> huỷ quy luật thâm đ ư ờng th ẳ n g ...) được thê hiện N gư ợc lại nếu hút nước trong tầng chứa nước<br /> m ột cách tổng hợp nhât trong kết quà bơm hút nước. không áp, hoặc tầng chứa nước áp lực nông, tầng chứa<br /> Vì vậy phương pháp thuỷ lực nên áp d ụ n g rộng rãi nước khe nứt-karst thì đ ổ thị Q = f(S) thường có dạng<br /> trong n hữ n g điều kiện địa châ't thuý văn rất phức đường cong, nghĩa là quan hệ Q =f(S) là phi tuyến.<br /> tạp bới câu tạo râ't k hông đ ổn g nhâ't của m ôi trường Đ ư ờng cong phi tuyến đ ó có th ể biểu diễn dưới<br /> thâm và khó xác định n gu ồn hình thành trử lượng d ạng các p hư ơng trình:<br /> khai thác. Phương trình hàm bậc hai (phư ơng trình Keller):<br /> Phương pháp thuý lực không thê xác định độ đảm<br /> S = aQ + bQ2; (2)<br /> bảo bố su ng trữ lượng khai thác nước dưới đất, vì<br /> trong các công thức thực nghiệm không đưa vào Phương trình hàm mũ (phư ơng trình Smoreker):<br /> những đại lượng đặc trưng cho cân bằng của d òng s = j hayQ = qy[S;l