Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Thủy văn nước dưới đất: Phần 1 gồm nội dung 5 chương đầu tài liệu. Nội dung phần này trình bày kiến thức tổng quan, phương trình cơ bản nước dưới đất, dòng chảy vào giếng, các yếu tố ảnh hưởng đến mực nước ngầm, mô hình hóa nước dưới đất.
SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM Khoa Kỹ Thuật Địa Chất Dầu Khí Năm học: 2017-2018 MƠN: CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC Bộ môn Địa Kỹ Thuật MSMH: GE2021 Họ tên: Nguyễn Cao Kỳ MSSV: 1511675 Bài tập 1: (2 điểm) Xác định lưu lượng giếng nước đường kính 168mm, khoan qua tầng đất khơng đồng gồm lớp có hệ số thấm khác hình vẽ, trị số hạ thấp mực nước S 10m Ống lọc xuyên suốt toàn bề dày tầng chứa nước Các số liệu khác cho hình vẽ Tầng Tầng Hình 1: Giếng hồn chỉnh tầng chứa nước khơng đồng Tóm tắt: d = 0.168 (m) => Bán kính giếng: r d 0.168 0.084 m 2 Độ hạ thấp giếng: Sg = 10 (m) BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Lớp thứ (khơng có áp): Hệ số thấm: k1 = 15 (m/ngđ) Bề dày tầng chứa nước trước bơm: He1 = 18 – = 15 (m) Cột nước giếng bơm tầng 1: h = (m) Bề dày tầng 1: m1 = 18 (m) Lớp thứ hai (có áp): Hệ số thấm: k2 = 30 (m/ngđ) Bề dày tầng chứa nước trước bơm He2 = 15 + 20 = 35 (m) Cột nước giếng bơm tầng 2: H = + 20 = 25 (m) Bề dày tầng 2: m2 = 20 (m) Tính Q = ? Bài giải: Do mực hạ áp lực nước lớp tương tự lớp nên suy lớp có bán kính ảnh hưởng phễu hạ thấp mực nước lớp nên ta chọn lớp để tính tốn bán kính ảnh hưởng cho lớp Ta có R1 R2 R 2S KH e1 10 15 15 30(m) Vì phễu hạ thấp nằm lớp cùng, giả thiết vận động nước đất đến lỗ khoan lớp độc với lưu lượng lỗ khoan tổng lưu lượng lớp chảy đến lỗ khoan: Q = Q1 + Q2 Xét tầng chứa nước thứ (tầng không áp): (2 H e1 S g ) S g m3 (2 15 10) 10 Q1 1.366 k1 1.366 15 1153.44 R 300 ngd Lg Lg r 0.084 Xét tầng chứa nước thứ (tầng có áp): 2.73 k2 m S g 2.73 30 20 10 m3 Q2 4610.39 R 300 ngd Lg Lg r 0.084 Lưu lượng tổng lớp: m3 Q1 Q1 Q2 1153.44 4610.39 5763.83 ngd BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Bài 2: (3 điểm) Một tầng cát nằm ngang chứa nước áp lực có bề dày khơng đổi m = 30m cách mặt đất 10m, mực áp lực cách mặt đất 2.5m, có hệ số thấm k=30m/ngđ Xác định lưu lượng giếng có đường kính d = 0,22m đào cắt qua toàn tầng chứa nước với trị số hạ thấp mực nước S = 6m Hỏi, với trị số hạ thấp mực nước S nào, lưu lượng giếng đạt Q = 20l/s Các thông số khác cho hình vẽ Hình 2: Giếng khoan khơng hồn chỉnh tầng chứa nước có áp Tóm tắt: Tầng nước có áp m = 30 (m) k = 30 (m/ngđ) 𝑑 0.22 2 rg = = = 0.11 (m) H = 37.5 (m) R = 500 (m) a/ Tính Q biết S = (m) b/ Tính S biết Q = 20 (l/s) = 1728 (m3/ngđ) BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Bài giải: PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH VERIGIN: a/ Xác định lưu lượng: Xác định hệ số hiệu chỉnh: l 0.267 0.3 m 30 m 30 272 200 r 0.11 (Bảng tra hệ số hiệu chỉnh ξg giếng khơng hồn chỉnh theo Verigin) (Bảng tra hệ số hiệu chỉnh ξ1 giếng khơng hồn chỉnh) Tra bảng ta hệ số hiệu chỉnh ξg = 17.7 ξ1 = BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Lưu lượng giếng theo hiệu chỉnh Verigin: m S Q 2.73 k lg R 0.217 g r 2.73 30 m3 1966 500 ng d lg 0.217 17.7 0.11 30 b/ Độ hạ thấp mực nước Q1=1728 (m3/ngđ) S Q R 1728 500 5.32( m) ln 1 ln 2 km r 2 30 30 0.11 PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH SEXTACOX: a/ Xác định lưu lượng: Xác định hệ số hiệu chỉnh: l 0.267 m 30 d 0.22 0.0275 0.03 l (Đồ thị để xác định hệ số hiệu chỉnh cho giếng khơng hồn chỉnh) BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ Tra bảng ta hệ số hiệu chỉnh α = 0.0001 dT d 0.0001 0.22 2.2 105 (m) Ta có: rT dT 2.2 105 1.1105 (m) 2 Lưu lượng giếng theo hiệu chỉnh Sextacox: m3 2 m k S 2 30 30 Q 1924.27 R 500 ng d ln ln 5 rT 1.110 b/ Độ hạ thấp mực nước Q1=1728 (m3/ngd) S Q1 R 1728 500 ln ln 5.39(m) 2 km rT 2 30 30 1.1 10 5 Bài 3: (5 điểm) Thực thí nghiệm bơm hút trường tầng chứa nước ngầm vơi cụm giếng gồm giếng bơm hút giếng quan sát hình vẽ, đường kính giếng bơm hút 220mm Yêu cầu xác định hệ số thấm cho tầng chứa nước Tính tốn lưu lượng cần thiết để bơm hút tháo khơ cơng trình có tiết diện hình chữ nhật kích thước 30x50m đào tầng hầm sâu 10m Bố trí giếng bơm hút với lưu lượng Qw = 25l/s chu vi cơng trình, tính tốn kiểm tra độ hạ thấp góc trung điểm vách cơng trình Hình 3: Sơ đồ bơm hút thí nghiệm tầng chứa nước không áp BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Tóm tắt: he = 28.5 (m) h1 = 16.5 (m) h2 = 23.5 (m) h3 = 20 (l/s) = 1728 (m3/ngđ) = 0.22 (m) => ro = 0.11 (m) R1 = (m), R2 = 15 (m) K= ? S = 8.5 (m), F = 30 x 50 (m2) Qbh = ? Qw = 25 (l/s) = 2160 (m3/ngđ) Tính tốn, kiểm tra độ hạ thấp góc trung điểm vách cơng trình ? Bài giải: XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CHO TẦNG CHỨA NƯỚC Xác định hệ số hiệu chỉnh Ta có S0= 12 (m), S1= (m), S2= (m) Vì giếng bơm hút khơng hồn chỉnh nên ta dùng hiệu chỉnh Verigin để tính tốn Do giếng nước ngầm nên độ dày tầng chứa nước bị giảm nửa giá trị độ hạ thấp mực nước giếng trung tâm m’=m - 0.5S Ta có: l l 12 0.53 0.5 m ' m 0.5S 28.5 0.5 12 m ' m 0.5S 28.5 0.5 12 204.55 200 r r 0.11 m ' m 0.5S 28.5 0.5 12 4.5 Giếng quan sát 1: R1 R1 Giếng trung tâm: Giếng quan sát 2: m ' m 0.5S 28.5 0.5 12 1.5 R2 R2 15 BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ (Bảng tra hệ số hiệu chỉnh ξg giếng không hồn chỉnh theo Verigin) Tra bảng ta tìm hệ số hiệu chỉnh ξg = 7.81, ξ1 = 0.656, ξ2 = 0.0494 Tính độ thấm: Độ thấm giếng trung tâm giếng quan sát 1: R lg 0.217( g 1 ) lg 0.217(7.86 0.656) r0 m 0.11 k1 0.732Q 0.732 1728 14.55 (2he S0 S1 )( S0 S1 ) (2 28.5 12 5)(12 5) ngd Độ thấm giếng trung tâm giếng quan sát 1: R 15 lg 0.217( g ) lg 0.217(7.86 0.0496) r0 m 0.11 k2 0.732Q 0.732 1728 11.27 (2he S0 S2 )( S0 S2 ) (2 28.5 12 2)(12 2) ngd Độ thấm giếng quan sát 2: R 15 lg 0.217(1 ) lg 0.217(0.656 0.0494) R m k 0.732Q 0.732 1728 5.46 (2he S1 S )( S1 S ) (2 28.5 2)(5 2) ngd Độ thấm trung bình: ktb m k1 k2 k3 14.55 11.27 5.46 10.43 3 ngd BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ TÍNH TỐN LƯU LƯỢNG CẦN THIẾT ĐỂ BƠM HÚT THÁO KHƠ CƠNG TRÌNH: Dùng phương pháp giếng lớn ta có: Bán kính giếng: r F 30 50 21.86(m) Bán kính ảnh hưởng: R r 10S k 21.86 10 8.5 10.43 299.60(m) Lưu lượng cần thiết để tháo khơ cơng trình: Q k m3 he2 h02 28.52 18.52 10.43 5881.95 R 299.60 ngd ln ln r 21.85 TÍNH TỐN, KIỂM TRA ĐỘ HẠ THẤP TẠI GĨC VÀ TRUNG ĐIỂM CỦA VÁCH CƠNG TRÌNH ? Số lượng giếng cần bố trí: n Q 5881.24 2.72 Qw 2160 Như cần phải bố trí giếng Bố trí giếng vị trí M, N, O với M trung điểm OH, N trung điểm OF E, F, G, H trung điểm cạnh với AB = 50 (m), BC = 30 (m) hình sau: Đặt đoạn: AM, AO, AN, HM, HO, HN, GM, GO, GN r1, r2, r3, r4, r5, r , r , r8 , r BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC SINH VIÊN: NGUYỄN CAO KỲ GVHD: PGS.TS NGUYỄN VIỆT KỲ Ta có: HM 50 25.5(m) r1 r7 r9 AM AH HM 152 12.52 19.53(m) r2 AO AH HO 152 252 29.15(m) r3 AN AH HN 152 37.52 48.39(m) Kiểm tra độ hạ thấp mực nước điểm A,B, C, D, E, F, G, H Xác định độ hạ thấp mực nước cơng trình Độ hạ thấp góc A, B, C, D: Vì khoảng cách từ giếng đến điểm A, B, C, D nên: R3 344.823 2160 ln r1r2 r3 19.53 29.15 48.39 10.43(m) 28.5 28.52 k 10.43 Qw ln S A S B SC S D he hA he he2 Độ hạ thấp mực nước góc lớn so với yêu cầu Độ hạ thấp trung điểm vách 50 (m) R3 344.823 2160 ln r7 r8 r9 19.53 15 19.53 13.43(m) 28.5 28.52 k 10.43 Qw ln S E SG he hE he he2 Độ hạ thấp mực nước tại trung điểm vách 50 (m) lớn so với yêu cầu Độ hạ thấp trung điểm vách 30 (m): R3 344.823 2160 ln r7 r8 r9 12.5 25 37.5 11.94(m) 28.5 28.52 k 10.43 Qw ln S H S F he hH he he2 Độ hạ thấp mực nước tại trung điểm vách 50 (m) lớn so với yêu cầu Kết luận kiểm tra độ hạ thấp mực nước: Cách bố trí đạt yêu cầu giá trị hạ thấp mực nước góc trung điểm vách cơng trình BÀI TẬP GIỮA HỌC KỲ CƠ SỞ THỦY ĐỊA CƠ HỌC 10