CHƯƠNG 3: SỰ VẬN ĐỘNG CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT Định luật thấm NDĐ Xác định hướng tốc độ thấm Các yếu tố ảnh hưởng đến động thái NDĐ I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Sự vận động NDĐ môi trường lỗ rỗng khe nứt đất đá tác dụng trọng lực gọi thấm Nước thấm từ vị trí có mực nước (hoặc mực áp lực) cao tới vị trí có mực nước (hoặc mực áp lực) thấp Định luật thấm NDĐ gồm: - Định luật Darcy (thấm tuyến tính) - Định luật thấm không tuyến tính Định luật Darcy I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Lưu lượng thấm (Q, m3/s) tỷ lệ thuận với tiết diện (F, m2), chênh lệch cột nước đầu vào – đầu tỷ lệ nghịch với chiều dài đường thấm (L, m): QK h F  K I F L h h Q  K I F L h2 v  K I h1 L Q Định luật Darcy I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Từ biểu thức v = K.I cho thấy tốc độ thấm (v) gradient thủy lực (I) có quan hệ tuyến tính nên định luật Darcy phát biểu sau: Khi NDĐ vận động chảy tầng, tốc độ thấm tỷ lệ thuận với gradient thủy lực dòng thấm 1 Định luật Darcy I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Lưu lượng thấm (Q, m3/s): lượng nước thấm qua tiết diện đơn vị thời gian Tốc độ thấm (v, cm/s): lưu lượng (Q, m3/s) dòng nước đất chảy qua tiết diện (F, m2): Q v F Tốc độ thấm thực tế: Q v u  F n n Định luật Darcy I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Hệ số thấm (K, cm/s): tốc độ thấm gradient thủy lực I = 1, thể khả cho nước thấm qua đất đá Gradient thủy lực (I): tỷ số độ chênh cột áp (h, m) chiều dài đường thấm (L, m) h I L Định luật thấm không tuyến tính I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Trường hợp NDĐ vận động chảy rối, định luật Darcy không phù hợp nữa, quan hệ tốc độ thấm gradient thủy lực quan hệ bậc hai: vK I Trường hợp NDĐ vận động chảy hỗn hợp, quan hệ tốc độ thấm gradient thủy lực quan hệ bậc m, với m nằm 2: m vK I BÀ I TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Biết cao độ miệng lỗ khoan 5m, chiều sâu mực nước đo 10m Xác định cao độ mực nước lỗ khoan Bài 2: Biết cao độ mực nước lỗ khoan G1, G2 0.5m -1m; khoảng cách lỗ khoan 1m Xác định gradient thủy lực dòng thấm BÀ I TẬP ÁP DỤNG Bài 3: Biết cao độ mực nước lỗ khoan G1, G2 0.5m -1m; khoảng cách lỗ khoan 1m, hệ số thấm tầng chứa 0.05cm/s Xác định tốc độ thấm nước đất điều kiện vận động chảy tầng Bài 4: Biết cao độ mực nước lỗ khoan G1, G2 1m -1.5m, khoảng cách lỗ khoan 2m, hệ số thấm tầng chứa 0.10cm/s Xác định tốc độ thấm nước đất điều kiện vận động chảy rối BÀ I TẬP ÁP DỤNG Bài 5: Để xác định hệ số thấm tầng chứa nước có đáy cách nước nằm ngang, dòng chảy phẳng ổn định, người ta bố trí hố khoan HK1 HK2, trùng với chiều dài đường thấm Biết chiều dày tầng chứa nước HK1 20m, HK2 18.5m, khoảng cách hai hố khoan 15m Dùng chất thị màu thả vào hố khoan HK1 thấy xuất hố khoan HK2 sau thời gian 48 Hãy xác định hệ số thấm tầng chứa (biết hệ số rỗng e = 0.68) 1 Xác định hướng nước chảy II XÁC ĐỊNH HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ THẤM Trong thực tế có trường hợp ta cần biết hướng vận động NDĐ vị trí Nếu có đồ thủy đẳng cao việc giải dễ dàng Nếu đồ thủy đẳng cao, ta khoan lỗ khoan theo hình tam giác thực bước tiếp sau: Xác định hướng nước chảy II XÁC ĐỊNH HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ THẤM 1- Xác định độ cao tuyệt đối mực nước lỗ khoan; 2- Vẽ đường đẳng thủy cao (hoặc thủy đẳng áp); 3- Hướng nước chảy vuông góc với đường đẳng thủy cao (hoặc thủy đẳng áp) theo chiều từ cao xuống thấp 1 Xác định hướng nước chảy II XÁC ĐỊNH HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ THẤM LK1 (20,05, 3.55) Xác định hướng vận động NDĐ 16.0 15.5 15.0 14.5 LK3 (19.50,5.00) LK2 (19.01, 4.01) Xác định tốc độ thấm II XÁC ĐỊNH HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ THẤM Để xác định tốc độ thực dòng thấm, theo hướng nước chảy, người ta khoan lỗ khoan vào tầng chứa nước Cho chất thị vào LK1 (cao độ mực nước lớn) theo dõi xuất chất thị LK4 (cao độ mực nước nhỏ) Nếu sau thời gian (t) thấy xuất LK4 tốc độ thực dòng thấm là: l u  (Với l- Khoảng cách LK) t II XÁC ĐỊNH HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ THẤM Xác định tốc độ thấm LK1 (16.5) Cho chất thị (NaCl, Sapranin, Vert malachit, Blue methylen ) 16.0 L = 345m 15.5 Ghi nhận chất thị LK4 (So màu, đo độ dẫn điện ) Thời gian 1g30’ LK4 15.0 14.5 LK3 (14.0) LK2 (15.0) III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘNG THÁI MỰC NƯỚC DƯỚI ĐẤT Các yếu tố khí tượng (mưa, bốc hơi…) Thủy triều Đô thị hóa SV THAM KHẢO TÀI LIỆU ĐỂ PHÂN TÍCH ... Sapranin, Vert malachit, Blue methylen ) 16.0 L = 34 5m 15.5 Ghi nhận chất thị LK4 (So màu, đo độ dẫn điện ) Thời gian 1g30’ LK4 15.0 14.5 LK3 (14.0) LK2 (15.0) III CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐỘNG... đẳng áp); 3- Hướng nước chảy vuông góc với đường đẳng thủy cao (hoặc thủy đẳng áp) theo chiều từ cao xuống thấp 1 Xác định hướng nước chảy II XÁC ĐỊNH HƯỚNG VÀ TỐC ĐỘ THẤM LK1 (20,05, 3. 55) Xác... Darcy I ĐỊNH LUẬT THẤM CƠ BẢN Lưu lượng thấm (Q, m3/s): lượng nước thấm qua tiết diện đơn vị thời gian Tốc độ thấm (v, cm/s): lưu lượng (Q, m3/s) dòng nước đất chảy qua tiết diện (F, m2): Q v