Bài giảng thủy văn nước dưới đất chương 1 và 2

TH
Ủ
Y VĂN N
ƯỚ
C D
ƯỚ
I Đ
Ấ
T
TH
Ủ
Y

VĂN

N
ƯỚ
C

D
ƯỚ
I

Đ
Ấ
T

(NƯỚCNGẦM)
TS.NguyễnMaiĐăng
Bộ mônThủyvăn&Tàinguyênnước
Vi

ệ
Th
ủ
ă Môi t
ờ
& Bi
ế
đ
ổ
i khí h
ậ
Vi
ệ
n
Th
ủ
yv
ă
n,
Môi

t
rư
ờ
ng
&

Bi
ế
n

đ
ổ
i

khí

h
ậ
u

CH
ƯƠ
NG 1: Gi
Ớ
I THI
Ệ
U CHUNG
CH
ƯƠ
NG

1:

Gi
Ớ
I

THI
Ệ
U


CHUNG
•
Gi
ớ
i thi
ệ
u môn h
ọ
c
Gi
ớ
i

thi
ệ
u

môn

h
ọ
c
• Nướcngầmvàcáctầngngậmnước
–
Thu
ậ
t ng
ữ
Thu

ậ
t

ng
ữ
– Lịchsử
•
Tài nguyên n
ướ
c toàn c
ầ
u
Tài

nguyên

n
ướ
c

toàn

c
ầ
u
– Chutrìnhnướctoàncầu
•
Các t
ầ
ng ng

ậ
m n
ướ
c
•
Các

t
ầ
ng

ng
ậ
m

n
ướ
c
– Edwards
–
Ogallala
Ogallala
M
ụ
c đích môn h
ọ
c
M
ụ
c


đích

môn

h
ọ
c
• Giớithiệuvề thủyvăn,thủylựcdòngchảysátmặt,dòng
ả
ầ
ữ
ứ
ỹ
ậ
ủ
ch
ả
yng
ầ
mvành
ữ
ng
ứ
ngdụngk
ỹ
thu
ậ
tc
ủ

achúng,bao
gồm:
– Nướcngầmtrongchutrìnhthủyvăn
ỗ
ỗ
ấ
–
Cácđặctínhtrongmôitrườngl
ỗ
r
ỗ
ng(môitrườngđ
ấ
t)
– LuậtDarcycủadòngchảychấtlỏngtrongmôitrườnglỗ rỗng
– Cácnguyênlýliêntục
– Thủylựcgiếng;tầngngậmnước,lỗ khoan
– Cácứngdụngkỹ thuậtcủathủylựcnướcngầm
–
Cácđặctínhcủanướctrongvùngbãohòa;dòngchảykhông
bãohòa
– Thấm,phânbố lại,bốchơi,vàcânbằngnước
7
7
• Số tínchỉ :Tổng:3(3‐0‐0)
ố
ế
ổ
• S
ố

ti
ế
t :t
ổ
ng:45;LT:45;BT:0;TN ;ĐA: ;BTL: ;TQ,TT
• Chươngtrìnhđàotạongànhbắtbuộcchongành:V,G
• Đánhgiá:Điểmquátrình: 30%
Tham gia h
ọ
c trên l
ớ
p
–
Tham

gia

h
ọ
c

trên

l
ớ
p
– Đónggópxâydựngbài
– Bàitập
– Kiểmtra
• Điểmthikếtthúc: 70%

• Hìnhthứcthi:Viết Thờigianthi:90phút
• Tàiliệuthamkhảo
[] ùi ô ũ ih á
iá ìh h
ủ
ă
ớ
d
ớ
i đ
ấ
•
[
1
]
B
ùi
C
ô
ngQuang,V
ũ
M
i
n
h
C
á
t‐ G
iá
otr

ì
n
h
T
h
ủ
yv
ă
nnư
ớ
c
d
ư
ớ
i

đ
ấ
t,
NXBXâydựng,Năm2002
• [2]DavidKeithTodd,GroundWaterHydrology, NewYork.
N
ƯỚ
C NG
Ầ
M & CÁC T
Ầ
NG NG
Ậ
M

N
ƯỚ
C

NG
Ầ
M

&

CÁC

T
Ầ
NG

NG
Ậ
M

NƯỚC
CÁC THU
Ậ
T NG
Ữ
CÁC

THU
Ậ
T


NG
Ữ
• H
y
drolo
gy
(
η
δ
ρ
ολο
γ
ια
)
ygy
(
ηρ γ
)
– ηδρο ‐ “water”;λογια ‐ “studyof”
–
N
g
hiêncứuvề nước vàcácđặctính,
p
hânbố,
g
p
ảnhhưởngcủanướctrênbề mặttráiđất,trong
đất,vàkhíquyển

Q
ả
lý
ớ
•
Q
u
ả
n
lý
nư
ớ
c
– Sử dụngbềnvữngtàinguyênnước.
Th á
ớ
i h ìhh
ủ
ă
–
Th
aot
á
cv
ớ
i
c
h
utr
ì

n
h
t
h
ủ
yv
ă
n
• Cáccôngtrìnhthủylợi,cấpnước,xử lýnướcsinhhoạt,xử lý
nướcthảivàxả thải,tưới,phátđiện,kiểmsoátlũ,v.v.
L
ị
chsử khaithácnư
ớ
cn
g
ầm
ị
g
• Giếng cổ Qanats
– Là đường hầm dưới lòng đất được sử
dụng để khai thác và vận chuyển nước
ngầm
–
Bắt nguồntừ Persia
Bắt

nguồn

từ

Persia
– Dài hàng km
– Tới 3000 năm tuổi
– Nhiều giếng vẫn hoạt động
Giếng cổ (Qnanat) Ba Tư
• Giếng Trung quốc cổ đại
– 1000 năm trước: Các giếng khoan
– Sâu hơn 300 mét
– Dùng các óng tre để nhận nước
– Đến năm 1858: sâu 1000 meters
Ngày nay gọilàgiếng khoan
–
Ngày

nay

gọi

là

giếng

khoan
Giếng Trung Quốc cổ đại
CÁC LÝ THUYẾT TRUYỀN THÔNG
y Homer (~1000 BC):
y “tất cả các con sông và toàn bộ biển
cả tấtcả các suối(mạch phun) và các
cả

,
tất

cả

các

suối

(mạch

phun)

và

các

giếng sâu đều có nước ngầm”
y Seneca (3 BC -65 AD)
y “Có thể khẳng định rằng không chỉ có
nướcmưachảy vào các con sông lớn
nước

mưa

chảy

vào

các

con

sông

lớn

mà có cả đóng góp của nước ngầm.”
y DaVinci (1452-1519)
y Cósự môtả chínhxácchutrìnhthủyvăn
y Descartes (1596-1650) and
Becker (1635-1682):
y Hơi nước dược bắt nguồn từ trái đất
và ngưng tụ lại…
y Kircher(1615-1680):
y Nước từ đại dương được bốc hơi do
hâm nóng củatráiđấtrồi bay lên và
hâm

nóng

của

trái

đất
,
rồi

bay

lên
,
và

ngưng tụ trên các sườn núi
LÝ THUYẾT TRUYỀN THỐNG (Cont.)
ế ấ
• Lý thuy
ế
t th
ấ
m
– Vitruvius (~80-20 BC) Xuất bản cuốn sách
lần thứ 8 về nước và cống dẫn nước: Mưa và
tuyết trên đất thấm xuống và bổ sung cho các
mạch phun và con sông
mạch

phun

và

con

sông
– Palissy (1509-1590) là nhà khoa học và cũng
là thợ gốm của Pháp có trình bày chính xác
về chu trình thủy văn
– Perrault (1670): Có trình bày về cân bằng

nước trên sông Seine Dòng chảy trong sông
nước

trên

sông

Seine
.
Dòng

chảy

trong

sông

bắt nguồn từ mưa.
– Mariotte(1620-1684). Là nhà vật lý người
Pháp. Có đánh giá về bổ cập nước ngầm đầu
tiên: Tương tự như mái nhà bị rò rỉ.
Ở ấ
–
V
allisnieri(1723):
Ở
độ cao th
ấ
p trong dãy núi
Alps, giếng phun được phổ biến. Độ cao cao

hơn trong dãy núi Alps, suối giảmlượng nước
ngầm có nguồn gốc từ mưa.
CÁC LÝ THUYẾT HiỆN ĐẠI
• Lý thuyết hiện đại
– Henri Darcy (1856): Phát triển
quan hệ của dòng chảy trong môi
trường cát Sự giữ nước trong các
trường

cát
.
Sự

giữ

nước

trong

các

tầng ngậm nước. Giải bài toán
dòng không ổn định.
– Hazen, Slichter, O. E.
Meinzer
(1900s
): ứng dụng thực
Meinzer
(1900s
):

ứng

dụng

thực

tiễn, trên cơ sở nguyên lý lý thuyết
của đại chất thủy văn Pháp
– King (1899): Đưa ra các bản đồ
nước n
g
ầm
,
dòn
g
chả
y
nước
Henri Darcy
g ,gy
ngầm, mặt cắt
– C.V. Theis(1930s): Lý thuyết về
thủy lực giếng
–
Hubbert
(
1940
)
“…thôn

g

q
ua thí
(
)gq
nghiệm để viết lý thuyết dòng chảy
nước ngầm bằng các thuật ngữ
vật lý ”
– C. E. Jacob (1940) Phương trình
ầ ố
vi phân từng ph
ầ
n đ
ố
i với dòng
chảy ngầm
C.V. Theis
TÀINGUYÊNNƯ
Ớ
CTOÀNC
Ầ
U
CHU TRÌNH N
ƯỚ
C TOÀN C
Ầ
U
CHU


TRÌNH

N
ƯỚ
C

TOÀN

C
Ầ
U
Thờigianlưugiữ
ể
trongmộtti
ể
uhệ
thống:
=Thờigiandi
chuy
ể
n trung bình
chuy
ể
n

trung

bình

củanướcqua

mộttiểuhệ thống
củachutrìnhthủy
ă
v
ă
n:
T
r
=S/Q
=Storage/flowrate
Nguồnnướcngọt
chính cho các ho
ạ
t
chính

cho

các

ho
ạ
t

độngconngười
(44,800km
3
/yr)
Đ
ộ

ẩ
m không khí
Chutrìnhthủyvăn(Localview)
Đ
ộ
ẩ
m

không

khí
Mưa
Tuyết
B
ố
ch
ơ
i
Đọng trên lá câ
y
Băng tuy
ế
tng
ư
ng t
ụ
B
ố
c

h
ơ
i
Rơi xuống đất và
Chảy trên thân và cành cây
Băng

tuy
ế
t

ng
ư
ng

t
ụ
Bề mặt
Tuyết tan
Thấm Không thấm
Biên lưu vực
Môn học
Độẩm đất
Bốc thoát hơi
Thấm bề mặt
Chả
y
tràn trên b
ề
m

ặ
t
T
hấm tầng sâu
Môn

học

này tập
trung
vào các
ấ ề
Nước ngầm
Sông su
ố
inh
ỏ
và ao h
ồ
Bốc hơi
y
ặ
Dòng chảy ngầm
v
ấ
n đ
ề

này
Sông

su
ố
i

nh
ỏ
và

ao

h
ồ
Dòng chảy cửa ra lưu vực
Dòng chảy trong sông kênh lớn
Ogallala
Edwards
Major
Aquifers of
Aquifers

of

Texas
Formation of Edwards Aquifer
Formation

of

Edwards

Aquifer
Edwards A
q
uifer
q
•Primarygeologicunitis
EdwardsLimestone
•Oneofthemost
bl d
permea
bl
ean
d

productiveaquifersin
theU.S.
•Theaquiferoccursin3
distinctsegments:
• Contributingzone
•
Recharge
zone
Recharge
zone
• Artesianzone
Contributing Zone of Edwards Aquifer
•Locatednorthandwestof
the aquifer in the region
the


aquifer

in

the

region

ref erredtoastheEdwards
PlateauorTexasHillCountry
•Largestpartoftheaquifer
spanning4400sq.miles
•Waterinthisregiontravels
torechargezone
Recharge Zone of Edwards Aquifer
• Geologicallyknownasthe
Balconesfaultzone
•
It consists of an abundance of
It

consists

of

an

abundance


of

EdwardsLimestonethatis
exposedatthesurface
provides path for water to
‐
provides

path

for

water

to

reachtheartesianzone
Artesian Zone of Edwards A
q
uifer
q
•Theartesianzoneisacomplex
systemofinterconnectedvoids
varying from microscopic pores
varying

from

microscopic


pores

toopencaverns
•Locatedbetweentworelatively
less permeable layers that
less

permeable

layers

that

confineandpressurizethe
system
• Underlies2100squaremilesof
land
The Edwards Grou
p
p
Flowpaths of the Edwards Aquifer
Flowpaths

of

the

Edwards

Aquifer

Th O ll l A if
Th
e
O
ga
ll
a
l
a
A
qu
if
er
•Approximately170,000wellsdraw
water from the aquifer
water

from

the

aquifer
.
•
Water level declines of 2
3 feet
•
Water

level


declines

of

2
‐
3

feet

peryearinsomeregions.
•Only10%isrestoredbyrainfall.
Example Ogallala Well Hydrograph
Example

Ogallala

Well

Hydrograph
The Ogallala Aquifer
Water Level Change 1980 - 1994Water Level Change up to 1980
Tóm t
ắ
t
Tóm

t
ắ

t
•
Gi
ớ
i thi
ệ
u môn h
ọ
c và
Gi
ớ
i

thi
ệ
u

môn

h
ọ
c

và

• Cáctầngchứanướcngầm
–
Thu
ậ
t ng

ữ
Thu
ậ
t

ng
ữ
– Lịchsử
•
Tài nguyên n
ướ
c toàn c
ầ
u
Tài

nguyên

n
ướ
c

toàn

c
ầ
u
– Chutrìnhnướctoàncầu
•
Ví d

ụ
v
ề
các t
ầ
ng n
ướ
c ng
ầ
m c
ủ
a bang Texas
•
Ví

d
ụ
v
ề
các

t
ầ
ng

n
ướ
c

ng

ầ
m

c
ủ
a

bang

Texas
– Edwards
–
Ogallala
Ogallala