Bài giảng Cơ sở thủy địa cơ học - Chương 5: Vận động ổn định của nước dưới đất đến các công trình lấy nước

BASIC ON

GEOHYDRO-MECHANIC

CHƯƠNG V.

VẬN ĐỘNG ỔN ĐỊNH CỦA NDĐ ĐẾN CÁC CÔNG TRÌNH

LẤY NƯỚC

CHAPTER V.

STEADY MOVERMENT OF GROUNDWATER TO WATER

COLLECTING PROJECT

◼ Để lấy nước từ các tầng chứa nước hoặc ép nước vào các

tầng chứa nước, người ta thường dùng các công trình tập

trung nước thẳng đứng hoặc nằm ngang.

◼ To collect the water from aquifer or water injection into the

aquifer, people often use the vertical or horizontal water

collecting project.

◼ Nhưng công trình tập trung nước thẳng đứng gồm các lỗ

khoan, các giếng thăm dò…; những công trình lấy nước

nằm ngang gồm các kênh thoát nước, các hành lang dẫn

nước v.v… Theo mức độ xuyên qua tầng chứa nước, người

ta chia ra các công trình tập trung nước hoàn chỉnh và

không hoàn chỉnh.

◼ But vertical water projects includes the borehole, the

exploration well ...; the horizontal water projects includes

drainage channels, water corridors and so on ... depending

on level through the aquifer, it is divided into centralized

complete and incomplete water collecting project

2

◼ Các công trình tập trung nước đào xuyên qua toàn bộ chiều

dày của tầng chứa nước gọi là công trình hoàn chỉnh, còn

các công trình chỉ đào qua một phần của tầng chứa nước

thì gọi là công trình không hoàn chỉnh.

◼ The water collecting projects excavated across the entire

thickness of the water layer called complete project, and

projects just digging through part of aquifers is called

incomplete projects.

◼ Nước dưới đất chảy vào lỗ khoan qua phần tiếp nhận nước

– trong địa chất thủy văn thường gọi là ống lọc. Đặc điểm

vận động của nước dưới đất đến các công trình tập trung

phụ thuộc rất nhiều vào cách bố trí các ống lọc trong lỗ

khoan.

◼ Groundwater flows through the borehole to the water

receiving parts - in hydrogeology often called filter (or

screen). Characteristics of groundwater movement to water

projects depends on the layout of pipes in boreholes filter.

◼

3

4

5

6

7

KEÁT CAÁU GIEÁNG – STRUCTURE OF BOREHOLE

a)

b)

d)

e)

f)

Hình 2.2. Sô ñoà ^ck⁾eát caáu gieáng khi khoan xoay

a-f – trong caùc ñieàu kieän ÑCTV khaùc nhau; 1- Oáng ñònh höôùng, 2- ximaêng traùm, 3- oáng

choáng khai thaùc, 4- ximaêng traùm caùch taàng, 5- oáng chuyeån tieáp, 6- nuùt bít, 7- maêng

xoâng raêng traùi, 8- oáng choáng kyõ thuaät, 9- oáng loïc. Muõi teân chæ chieàu cao naâng nöôùc.

Figure 2.2. Structural diagram when rotary drilling wells

a-f - in the diference hydrogeological conditions; 1. tube orientation,

2. cement fillings, extraction tube 3-, 4- storey cement fillings way, 5- transition tube,

cuff buttons 6-, 7- closure teeth left, 8- technical casing, 9- cartridge. Arrows indicate

8

the lifting height of water

KEÁT CAÁU GIEÁNG – STRUCTURE OF BOREHOLE

Hình 2.3. Sô ñoà keát caáu gieáng khi khoan ñaäp caùp

a-f: trong nhöõng ñieàu kieän ÑCTV khaùc nhau; 1- Phaàn thu nöôùc; 2- 4- Oáng

khai thaùc; 5- Oáng laéng; 6- Ximaêng traùm giöõa oáng; 7- nuùt bít; 8 – soûi saïn; 9-

oáng kyõ thuaät

Figure 2.2. Structural diagram when drilling wells cable dam

a-f - in the hydro-geological conditions vary; 1 part water collection, 2-4-

exploitation casing, tubing deposition 5-, 6- cement between the pipe

9

sealant, 7. Button bits, grit 8-, 9- technical tubes.

KEÁT CAÁU GIEÁNG – STRUCTURE OF BOREHOLE

Vöõa bentonite

Oáng PVC cöùng

Vöõa bentonite

Seùt khoái

OÁng choáng

theùp

Soûi saïn

vaø seùt

Ñaù phieán seùt

Hoá khoan

Nuùt bít cao su

Oáng loïc theùp

Lôùp saïn

loïc

ngöôïc

Oáng loïc daïng khe

10

Caùc daïng oáng loïc – Some kind of filters

11

Caùc daïng oáng loïc – Some kind of filters

Flat panels and

curved sieve

If the cylindrical

screens are used for

flow collection or

distribution, a

perforated pipe liner

may be used.

For enhanced

For inside-out flow,

burst and buckling

collapse strength,

screens can be

made by welding

parallel surface

wires to various

arrangements of

support rods, grids

or other structures.

internal cross beams resistance can be

or support rings may increased with external

be added.

rings and bars.

12

Caùc daïng oáng loïc – Some kind of filters

13

Soûi loïc

14

1. Vận động ổn định của nước dưới đất

đến lỗ khoan hoàn chỉnh (Steady

movement of underground water to

complete boreholes)

◼ Các giả thiết cơ bản

◼ Mỗi trường hợp sẽ còn có các giả thiết phụ thêm

ngoài các giả thiết chính:

◼ Tầng chứa nước được giới hạn bởi đáy cách

nước;

◼ Tất cả các thành hệ địa chất đều nằm ngang và

có phạm vi nằm ngang là vô hạn;

Hình V.1. Sơ đồ phễu

◼ The basic supposition

hạ thấp khi hút từ LK

a và b- dòng áp lực trong

mặt cắt và bình đồ

◼ Each case will also include additional

suppositions except the main suppositions:

◼ Aquifer is limited by the unfiltrated bottom;

Fig. V.1. Schema of cone

of depression when

◼ All geological formations are horizontal and

pumping from borehole. a

and b pressure flow on

horizontal range is infinite;

15

section and plan

1. Vận động ổn định của nước dưới đất

đến lỗ khoan hoàn chỉnh (Steady

movement of underground water to

complete boreholes)

◼ Các giả thiết cơ bản - The basic supposition

◼ Mặt thế của tầng chứa nước trước khi bắt đầu

bơm hút thì nằm ngang;

◼ Trước khi bắt đầu bơm hút, mặt thế của tầng

chứa nước không thay đổi theo thời gian;

◼ Tất cả các thay đổi vị trí mặt thế chỉ do ảnh

hưởng của giếng bơm hút;

Hình V.1. Sơ đồ phễu

◼ Potentiometric surface of aquifer before

hạ thấp khi hút từ LK

a và b- dòng áp lực trong

mặt cắt và bình đồ

pumping is horizontal;

◼ Before starting the pump, the potentiometric

surface of aquifer did not change with a time;

Fig. V.1. Schema of cone

of depression when

◼ All changes of potentiometric surface just by the _{pumping from borehole. a}

impact of pumping wells;

and b pressure flow on

16

section and plan

1. Vận động ổn định của nước dưới đất

đến lỗ khoan hoàn chỉnh (Steady

movement of underground water to

complete boreholes)

◼ Tầng chứa nước đồng nhất và đẳng

hướng;

◼ Toàn bộ dòng thấm hướng vào tâm giếng;

◼ Dòng nước ngầm thì chảy ngang;

◼ Định luật Darci có hiệu lực;

◼ Aquifer homogeneous and isotropic;

Hình V.1. Sơ đồ phễu

◼ The entire of flow is directed towards the

hạ thấp khi hút từ LK

a và b- dòng áp lực trong

mặt cắt và bình đồ

well’ center;

◼ Groundwater flow is the horizontal flow;

◼ Darci’ law in effect;

Fig. V.1. Schema of cone

of depression when

pumping from borehole. a

and b pressure flow on

17

section and plan

1. Vận động ổn định của nước dưới đất

đến lỗ khoan hoàn chỉnh (Steady

movement of underground water to

complete boreholes)

◼ Nước ngầm có khối lượng riêng và độ nhớt

không đổi;

◼ Giếng bơm hút và giếng quan trắc là hoàn

chỉnh;

◼ Giếng bơm hút có đường kính rất nhò và

có hiệu suất 100%.

Hình V.1. Sơ đồ phễu

◼ Groundwater has specific weight and

hạ thấp khi hút từ LK

a và b- dòng áp lực trong

mặt cắt và bình đồ

viscosity unchanged;

◼ Pumping wells and monitoring wells is

Fig. V.1. Schema of cone

of depression when

complete;

pumping from borehole. a

and b pressure flow on

◼ Pumping wells with very small diameter

and 100% performance.

18

section and plan

1. Vận động ổn định của nước dưới đất

đến lỗ khoan hoàn chỉnh (Steady

movement of underground water to

complete boreholes)

◼ Khi hút nước từ lỗ khoan hoàn chỉnh, bề mặt áp

lực hoặc bề mặt tự do ở gần lỗ khoan có dạng

hình phễu (hình phễu hạ thấp). Chúng ta sẽ

nghiên cứu qui luật hình thành hình phễu hạ thấp

trong tầng chứa nước áp lực có chiều dày không

đổi, khi không có dòng chảy tự nhiên; khi đó

dòng chảy ở gần lỗ khoan sẽ là dòng hội tụ

phẳng. Trong dòng hội tụ phẳng, trên bình diện

các đường dòng sẽ hội tụ (hình V.1).

Hình V.1. Sơ đồ phễu

◼ When water pumping from the complete borehole,

the pressure surface or free surface near the well

are cone form (cone of depression). We will study

the rules to form a cone of depression in the

confined aquifer with constant thickness, when

there is no natural flow; meanwhile the flow near

the borehole would be a flat convergent flow. In

flat convergent flow, on the plane lines of flow will

converge (Figure V.1).

hạ thấp khi hút từ LK

a và b- dòng áp lực trong

mặt cắt và bình đồ

Fig. V.1. Schema of cone

of depression when

pumping from borehole. a

and b pressure flow on

19

section and plan

1. Vận động ổn định của nước dưới đất

đến lỗ khoan hoàn chỉnh (Steady

movement of underground water to

complete boreholes)

◼ Còn các mặt đẳng áp sẽ là các mặt trụ có

tâm nằm ở trục lỗ khoan (trên bình diện các

mặt đẳng áp là những hình tròn đồng tâm).

Khoảng cách từ trục lỗ khoan đến điểm

đường cong hạ thấp trùng với mực nước tĩnh

gọi là bán kính ảnh hưởng R.

◼ And the isobaric surfaces will be surface of

cylinder with center on the axis of borehole

(on plane, isobaric surfaces are concentric

circles). The distance from the borehole axis

to point lower curve coincides with the static

water level called effective radius R

Hình V.1. Sơ đồ phễu

hạ thấp khi hút từ LK

a và b- dòng áp lực trong

mặt cắt và bình đồ

Fig. V.1. Schema of cone

of depression when

pumping from borehole. a

and b pressure flow on

20

section and plan