ĐỊA CHẤT THỦY VĂN ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 2 potx

CHƯƠNG
CHƯƠNG
2
2
C
C
Á
Á
C T
C T
Í
Í
NH CH
NH CH
Ấ
Ấ
T V
T V
Ậ
Ậ
T LÝ
T LÝ
V
V
À
À
TH
TH
À
À
NH PH

NH PH
Ầ
Ầ
N H
N H
Ó
Ó
A H
A H
Ọ
Ọ
C
C
C
C
Ủ
Ủ
A NƯ
A NƯ
Ớ
Ớ
C DƯ
C DƯ
Ớ
Ớ
I Đ
I Đ
Ấ
Ấ
T

T
I
I
-
-
C
C
Á
Á
C T
C T
Í
Í
NH CH
NH CH
Ấ
Ấ
T V
T V
Ậ
Ậ
T LÝ
T LÝ
:
:
Trong địa chất thủy văn, người ta chú ý đến
các tính chất vật lý sau đây của nước dưới đất :
nhiệt độ, độ trong suốt, màu, mùi, vị.
-Nhiệt độ
- Độ trong suốt

-Màu
-Mùi
-Vị
Nhi
Nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
• Nhiệt độ cóthể hiểu là đại lượng dùng để thể hiện
mức độ nóng hay lạnh của một vật thể hay một môi
trường nào đó.
• Đơn vị của nhiệt độ thường dùng là Centigrade (0C),
Fahrenheit (0F) hay độ Kelvin (K).
• Tùy theo điều kiện tàng trữ, nước dưới đất cónhiệt độ
khác nhau, dao động từ dưới 00C đến trên 1000C.
Như ta biết, càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng : cứ
33m tăng một độ, nếu sâu 1km thìnhiệt độ khoảng
400C –500C. Do vậy, nước ngầm (tầng nước trên
cùng) thường cónhiệt độ bằng nhiệt độ trung bình
của không khí.
M
M
Ộ
Ộ
T S
T S
Ố

Ố
THI
THI
Ế
Ế
T B
T B
Ị
Ị
ĐO NHI
ĐO NHI
Ệ
Ệ
T Đ
T Đ
Ộ
Ộ
Theo nhi
Theo nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
, n
, n
gư
gư
ờ

ờ
i ta phân ra :
i ta phân ra :
-
-
Nư
Nư
ớ
ớ
c l
c l
ạ
ạ
nh c
nh c
ó
ó
nhi
nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
t
t
0
0
< 20

< 20
0
0
C
C
R
R
-
-
Nư
Nư
ớ
ớ
c
c
ấ
ấ
m
m
20
20
0
0
–
–
37
37
0
0
C

C
-
-
Nư
Nư
ớ
ớ
c n
c n
ó
ó
ng
ng
t
t
0
0
> 37
> 37
0
0
C
C
• Nước ngon vàmát cónhiệt độ 7
0
–11
0
C.
• Nước cógiátrị chữa bệnh nhất là nước cónhiệt độ
cao hơn 20

0
C, đặc biệt là nước cónhiệt độ gắn với
nhiệt độ cơ thể con người (35 –37
0
C).
Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng khálớn đến
thành phần hóa học của nó.
Thông thường, độ hòa tan của các muối
Natri và Kali tăng lên khi nhiệt độ tăng, còn
các muối canxi (sunfát) giảm xuống khi nhiệt
độ tăng. Vìthế nước lạnh thường là nước
canxi, còn nước nóng là nước Natri.
Ngòai ra, trong c
Ngòai ra, trong c
á
á
c đ
c đ
ạ
ạ
i dương
i dương
, nhi
, nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ

gi
gi
ả
ả
m theo đ
m theo đ
ộ
ộ
sâu
sâu
.
.
Ngư
Ngư
ợ
ợ
c l
c l
ạ
ạ
i,
i,
trong nư
trong nư
ớ
ớ
c dư
c dư
ớ
ớ

i đ
i đ
ấ
ấ
t l
t l
ạ
ạ
i c
i c
ó
ó
nhi
nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
tăng theo đ
tăng theo đ
ộ
ộ
sâu.
sâu.
Sự thay đổi của nhiệt độ theo độ sâu của nước biển
Th
Th
à

à
nh ph
nh ph
ầ
ầ
n kh
n kh
í
í
c
c
ũ
ũ
ng liên quan đ
ng liên quan đ
ế
ế
n nhi
n nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
,
,
dư
dư
ớ

ớ
i
i
á
á
p su
p su
ấ
ấ
t v
t v
à
à
nhi
nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
c
c
ủ
ủ
a không kh
a không kh
í
í
không

không
thay đ
thay đ
ổ
ổ
i, khi nhi
i, khi nhi
ệ
ệ
t đ
t đ
ộ
ộ
c
c
ủ
ủ
a nư
a nư
ớ
ớ
c tăng lên
c tăng lên
, th
, th
ì
ì
đ
đ
ộ

ộ
hòa tan c
hòa tan c
ủ
ủ
a kh
a kh
í
í
gi
gi
ả
ả
m xu
m xu
ố
ố
ng.
ng.
Theo các số liệu ghi nhận được thìkhi nhiệt
độ tăng từ 0
0
C lên 100
0
C, độ hòa tan của mỗi
chất khígiảm đi 4 lần.
Đ
Đ
ộ
ộ

trong su
trong su
ố
ố
t
t
Đại bộ phận nước dưới đất làtrong suốt.
Nước đục là nước cóchứa các chất không tan,
các chất keo nguồn gốc vô cơ vàhữu cơ (bùn
axit silisic, hidrôxyt sắt và nhôm).
Nước đục không cóhại nhưng uống không
ngon.
M
M
à
à
u
u
Màu của nước làdo thành phần hóa học hay các
tạp chất gây nên. Chất mùn thối ở các đầm lầy làm
cho nước cómàu vàng. Bicacbônat kiềm vàkiểm thổ
(đặc biệt làCa) làm cho nước cómàu xanh lá cây.
Thường nước cócác màu đặc trưng sau :
-Không màu,
-Xanh lácây nhạt,
-Vàng nhạt,
-Nâu,…
M
M
ù

ù
i
i
Mùi của nước thường liên quan tới sự hoạt động
của vi khuẩn, phân hủy các vật chất hữu cơ.
Sự khác nhau về hình dạng chủng lọai của các vi
khuẩn ấy cóthể gây cho nước nhiều mùi khác nhau
như : mùi mốc, mùi đất, mùi chuột, mùi cávàmùi
thuốc uống.
Ngoài ra, mùi của nước còn chứng tỏ cónhiều khí
cónguồn gốc sinh hóa (H2S cómùi trứng thối).
Nước cóthể cócác mùi sau :
-Không mùi,
-Mùi trứng thối,vị ngọt
-Mùi đầm lầy,
-Mùi bùn,
-Mùi thối,…
II.
II.
TH
TH
À
À
NH PH
NH PH
Ầ
Ầ
N H
N H
Ó

Ó
A H
A H
Ọ
Ọ
C C
C C
Ủ
Ủ
A NƯ
A NƯ
Ớ
Ớ
C DƯ
C DƯ
Ớ
Ớ
I Đ
I Đ
Ấ
Ấ
T
T
Trong thành phần hóa học của nước dưới đất có
đến hơn 60 nguyên tố trong bảng tuần hoàn Men-đê-
lê-ép. Các nguyên tố này chứa trong nước dưới các
dạng :
-Ion: Na
+
, Ca

2+,
Mg
2+
, Fe
2+
, Cl
-
, HCO
3
-
, SO
4
2-
,
…
-Phân tử : O
2
, CO
2
, H
2
S , CH
4
, N
2
, …
-Keo : H
2
SiO
3

, Fe(OH)
3
, …
Ngoài ra trong nước còn cócác chất hữu cơ
(humin, bitum, axit béo, phê-nôn, …).
C
C
á
á
c ch
c ch
ấ
ấ
t ch
t ch
ứ
ứ
a trong nư
a trong nư
ớ
ớ
c thiên nhiên đư
c thiên nhiên đư
ợ
ợ
c
c
chia l
chia l
à

à
m 2 nh
m 2 nh
ó
ó
m ch
m ch
í
í
nh :
nh :
đ
đ
ạ
ạ
i nguyên t
i nguyên t
ố
ố
v
v
à
à
vi
vi
nguyên t
nguyên t
ố
ố
Trong nhóm đại nguyên tố gồm các nguyên

tố cómột số lượng chủ yếu quyết định độ
khoáng hóa của nước như : Cl
-
, HCO
3
R
, SO
4
2-
, NO
3
-
, Na
+
, Ca
2+
, Fe
2+
vàH
2
SiO
3
.
Trong nhóm vi nguyên tố gồm các nguyên
tố còn lại vàcác chất keo.
b) Nguồn gốc của một vài nguyên tố có trong nước.
ion Cl
-
:
Thường trong nước dưới đất ion Cl

-
có dưới dạng hợp chất NaCl
vàcónguồn gốc khác nhau :
-Do hòa tan NaCl trong các đá
-Quátrình hỗn hợp với nước trầm tích
-Do nhiễm bẩn bởi các tàn tích động thực vật.
Cl
-
cónguồn gốc sau cùng cóhại đến cơ thể con người.
Ion SO
4
2-
Ion này cónhững nguồn gốc sau đây :
-Do quátrình rửa lũa đất đá (như thạch cao, …).
-Do quátrình oxy hóa một vài hợp chất lưu huỳnh (pyrit).
-Do nhiễm bẩn bởi các tàn tích động thực vật.
FeS
2
+ 7O + 8H
2
O = FeSO
4
. 7 H
2
O + 2H+ + SO
4
2-
Ca
Ca
ù

ù
c hơ
c hơ
ï
ï
p cha
p cha
á
á
t Nitơ
t Nitơ
Các hợp chất nitơ cótrong nước dưới đất dưới
các dạng NO
2
-
, NO
3
-
vàNH
4
+
. Nếu nguồn gốc của
chúng làvô cơ thìchúng không cóhại, nhưng nếu
nguồn gốc làhữu cơ thìchúng làdấu hiệu của sự
nhiễm bẩn, vàcókhảnăng cómặt các vi khuẩn
gây bệnh.
Trong các giếng đào thường cónhiều NO
2
-
,

NO
3
-
, NH
4
+
, vìnước ngầm không cólớp cách thủy
phía trên đểngăn nước bẩn từtrên mặt đất chảy
(thấm) xuống.
Nitrit ion NO
2
-
cómột lượng không nhiều
trong nước bềmặt vànước ngầm. Sựcómặt
nitrit với sốlượng lớn thường kèm theo vi
khuẩn gây bệnh (dòch tả, thương hàn, …).
Nitrat ion NO
3
-
: Sựcómặt NO
3
-
chứng tỏ
sựôxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ chứa
nitơ. Bản thân NO
3
-
không cóhại đến sức
khỏe, nhưng sựcómặt của nóthường kèm
theo NO

2
-
vàNH
4
+
.
Amomôni NH
4
+
được tạo thành trong các
quátrình hóa học vàsinh vật. Nước cóchứa
NH
4
+
cóhại đến sức khỏe con người.
Sa
Sa
é
é
t (Fe)
t (Fe)
Các hợp chất của sắt cótrong nước
thường ởdưới các dạng Fe++ vàFe+++.
Hợp chất Fe++ không bền vững, nếu cóoxy
chúng chuyển thành hợp chất Fe
3+
4Fe (HCO
3
)2 + O
2

+ 2H
2
O = 4Fe (OH)
3
+ 8CO
2
Hydrôxit sắt cótrong nước thường ở
dưới dạng keo. Hợp chất sắt làm cho nước có
vò khóchòu.
Ca
Ca
ù
ù
c hơ
c hơ
ï
ï
p cha
p cha
á
á
t C
t C
Ởûdưới 3 dạng :
-Khícacbônic CO
2
tựdo hòa tan trong nước.
-Bicacbônat HCO
3
-

-Cacbônat CO
3
2-
Hai dạng sau thường làsản phẩm rửa lũa
các đácacbônat (đávôi, đôlômit).
Sunfua hydrô
Sunfua hydrô
(H
(H
2
2
S)
S)
Sunfua hydrô H
2
S ởtrạng thái hòa tan
trong nước. Nguồn gốc của nólàdo sựphân
huỷvật chất hữu cơ trong môi trường khử.
H
2
S gặp trong nước ngầm, nước tựlưu vàcác
nguồn nước khoáng.
Ca
Ca
ù
ù
c hơ
c hơ
ï
ï

p cha
p cha
á
á
t h
t h
ư
ư
õu cơ
õu cơ
. Co
. Co
ù
ù
trong n
trong n
ư
ư
ơ
ơ
ù
ù
c d
c d
ư
ư
ơ
ơ
ù
ù

i ca
i ca
ù
ù
c da
c da
ï
ï
ng
ng
ca
ca
ù
ù
c cha
c cha
á
á
t hu
t hu
-
-
min, bi
min, bi
-
-
tum, phê
tum, phê
-
-

nôn va
nôn va
ø
ø
axit be
axit be
ù
ù
o.
o.
Các chất humin lànhững chất màu nâu
sẫm, thuộc loại cao phân tử, giàu oxy vàthường
chứa chất nitơ, lưu huỳnh. Các axit humin là
dạng thấp của các chất humin, cótrong than
bùn vàđất trồng (thổnhưỡng). Thành phần
trung bình của các axit humin nhưsau :
C : 55 –65%, H : 3,5 –5,5%, O + N + S : 30 –40%.
Bitum
Bitum
co
co
ù
ù
trong ca
trong ca
ù
ù
c
c
đ

đ
a
a
ù
ù
kha
kha
ù
ù
c nhau va
c nhau va
ø
ø
trong bu
trong bu
ø
ø
n hie
n hie
ä
ä
n
n
đ
đ
a
a
ï
ï
i,ho

i,ho
ø
ø
a tan trong dung môi h
a tan trong dung môi h
ư
ư
õu cơ, bitum la
õu cơ, bitum la
ø
ø
hỗn hơ
hỗn hơ
ï
ï
p
p
cu
cu
û
û
a cacbua hydrô, nh
a cacbua hydrô, nh
ư
ư
da
da
à
à
u ho

u ho
û
û
a, nh
a, nh
ự
ự
a
a
đư
đư
ơ
ơ
ø
ø
ng
ng
.
.
Phênôn lànhững đại biểu đơn giản nhất của các
hợp chất hữu cơ cóchứa nhóm hydroxin OH
-
. Công
thức của nólàC
6
H
5
OH. Hàm lượng phê-nôn trong
nước không nhiều.
Sựxuất hiện của phê-nôn được xem nhưlàmột

trong những dấu hiệu của khảnăng chứa dầu.
Axit be
Axit be
ù
ù
o
o
Axit béo lànhững hợp chất hữu cơ mạch
hở; trong phân tửcủa nócóchứa nhóm
COOH. Axit béo được tạo thành trong quá
trình thủy phân mỡ. Trong đó, cùng với axit
béo cóxuất hiện gli-xê-rin dễ hòa tan trong
nước. Gli-xê-rin làmôi trường sinh sống của
vi khuẩn. Axít béo rất bền vững vàcókhả
năng tích tụtrong những điều kiện yếm khí.
c)
c)
To
To
å
å
ng l
ng l
ư
ư
ơ
ơ
ï
ï
ng khoa

ng khoa
ù
ù
ng ho
ng ho
ù
ù
a
a
Tổng lượng các chất hòa tan trong nước gọi là
tổng lượng khoáng hóa, thường được biểu thò bằng
g/l (đôi khi bằng g/kg đối với nước muối).
Tổng lượng khoáng hóa cóthểdùng làm chỉ
tiêu đểphân loại nước rất tốt
Tổng lượng khoáng hóa của nước ngọt thường
không quá 1 g/l, nước uống không nên quá 0,5 g/l.
Nước biển phần nhiều làkhoảng 35 g/l.
Phân loa
Phân loa
ï
ï
i n
i n
ư
ư
ơ
ơ
ù
ù
c theo to

c theo to
å
å
ng l
ng l
ư
ư
ơ
ơ
ï
ï
ng khoa
ng khoa
ù
ù
ng ho
ng ho
ù
ù
a.
a.
Thường làbicacbonat
Bicacbônat –Sunfat
Sunfat –Clorua
Chủyếu làClorua
Clorua
Siêu nhạt
Nhạt
Độkhoáng hơi cao
Hơi mặn

Mặn
Độmặn cao
Chuyển thành nước muối
Nước muối
< 200
200 –500
500 –1.000
1.000 –3.000
3.000 –10.000
10.000 –35.000
35.00 –50.000
50.000 –400.000
Thành phần hóa họcĐặc tínhTổng lượng
khoáng hóa (mg/l)
d)
d)
Đ
Đ
o
o
ä
ä
pH
pH
Nứơc luôn luôn phân ly theo phương trình :
H
2
O ⇔ H
+
+ OH

-
Nhưng mức độphân ly của nước vô cùng nhỏbé: trong 1 lít nước
(1.000 : 18,016 = 55,51 phân tửgam), chỉcó10
–7
phân tửgam bò phân ly (ở
nhiệt đột
0
= 25
0
C).
Theo đònh luật tác dụng khối lượng vdo phần nước không phân ly
rất lớn so với phần nước đã bò phân ly, nên [H2O] coi nhưkhông đổi. Do
đó, ta có:
K
H2O
= [H
+
] [OH
–
] = 10
–7
= 10
14
Nếu đặt pH = –lg [H
+
] vàpOH = –lg [OH
-
] thìkhi lấy lôgarit tích số
trên, ta được :
pH + pOH = 14, vậy pH = pOH = 7

Khi đónước cóphản ứng trung tính. Nhưng, nhưta biết, nước trong
thiên nhiên làmột dung dòch chứa nhiều chất hòa tan khác nhau, do đósự
phân ly của nước cóthểtăng lên hoặc giảm đi, cónghóa lànồng độH
+
có
thểcónhiều hơn hoặc ít hơn so với [OH
-
].

[
]
[
]
[ ]
51.55
10.10
77
2
−−−+
=
OH
OHH
[
]
[
]
[ ]
51.55
10.10
77

2
−−−+
=
OH
OHH