Bài giảng địa chất thủy văn

MỞ ĐẦU
- Đối tượng nghiên cứu của Địa chất Thuỷ văn:
Địa chất thuỷ văn là khoa học nghiên cứu nước dưới đất, cụ thể là nghiên cứu:
+ Nguồn gốc, sự phân bổ và sự vận động của nước trong các lớp đất đá
+ Nghiên cứu các tính chất vật lý, thành phần hoá học, vi khuẩn và khí của
nước dưới đất
Nước dưới đất nằm trong các lớp đất đá và có liên hệ chặt chẽ với chúng nên
địa chất thuỷ văn là một bộ phận của khoa học về Trái đất.
- Nhiệm vụ: Nghiên cứu nước dưới đất để phục vụ các yêu cầu sau:
+ Giải quyết vấn đề địa chất thuỷ văn trong việc thi công các công trình, khái
thác hầm mỏ.
+ Giải quyết vấn đề cung cấp nước tiêu dùng.
+ Tìm nguồn nước khoáng, nước công nghiệp, tìm kiếm các mỏ khoáng sản có
ích.
- Phương pháp nghiên cứu:
+ Lập bản đồ Địa chất thuỷ văn.
+ Mô tả nguồn nước và quan sát địa chất thuỷ văn trong lỗ khoan, giếng và hầm
lò.
+ Các phương pháp phân tích và mô hình hoá trong phòng thí nghiệm.
+ Các phương pháp địa vật lý, đặt biệt là phương pháp thăm dò điện nhằm phát
hiện các tầng chứa nước.
Nước dưới đất vận động trong các lỗ hổng và khe nứt của đất đá không những
có tác dụng trực tiếp với chúng mà còn có liên quan mật thiết với nước bề mặt và nước
khí quyển. Vì vậy muốn nghiên cứu đầy đủ về nước dưới đất, đòi hỏi phải nắm được
đặt điểm cấu tạo địa chất của vùng với tư cách là môi trường mà trong đó nước vận
động, và phải năm được các quy luật vận động của nước bề mặt và nước khí quyển với
tư cách là nguồn bổ sung cho nước dưới đất.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 1
Chương 1: NƯỚC TRONG THIÊN NHIÊN
1.1. Vòng tuần hoàn của nước trong thiên nhiên và trong lưu vực
1.1.1. Vòng tuần hoàn của nước trong thiên nhiên.

Nước trên Trái đất phân bố không đều trong các quyển khác nhau: khí quyển,
thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển.
Nước trong các quyển luôn luôn chuyển động trong bản thân mỗi quyển và
đồng thời luôn luôn có một lượng nước nhất định chuyển động từ quyển này sang
quyển khác, tạo nên vòng tuần hoàn bất tận.
Nhờ năng lượng bức xạ của mặt trời, nước từ thuỷ quyển, sinh quyển và thạch
quyển bốc hơi lên khí quyển. Trong khí quyển hơi nước gặp lạnh ngưng tụ lại và rơi
xuống. Lượng mưa này một phần bốc hơi trở lại vào khí quyển, một phần ngấm xuống
đất, một phần tạo thành những dòng chảy đổ ra biển. Mức độ của quá trình tuần hoàn
này tuỳ thuộc vào từng mùa và tuỳ thuộc vào các điều kiện địa lý tự nhiên. (hình1)
Tổng thể tích nước trong Trái đất ước tính khoảng 1.8 tỷ km
3
. Lượng nước này
được phân bố như sau:
- Từ mặt đất đến độ sâu 20 km (ranh giới Cônradda) có 570 triệu km
3
.
- Từ độ sâu 20 km đến 35 km (ranh giới Môhô) có 500 triệu km
3
.
Trong vỏ Trái đất nước tồn tại ở những dạng khác nhau và chiếm khoảng 42%
toàn bộ nước của Trái đất. Nước dưới đất là tác nhân trọng yếu làm dịch chuyển các
nguyên tố hoá học trong vỏ Trái đất.
Trong vòng tuần hoàn của nước trong thiên nhiên, người ta đã tính toán cụ thể
như thế này (những số liệu sau đây được tính trong 1 năm).
- Tổng lượng nước bốc hơi ngoài biển và đại dương là Z
b
= X
b
+ Y = 447.980

km
3
- Tổng lượng mưa ngoài biển và đại dương là X
b
= 411.600 km
3
- Tổng lượng nước bốc hơi trong lục địa là Z
đ
= X
đ
- Y = 132.020 km
3

- Tổng lượng mưa trong lục địa là X
đ
= 168.400 km
3

- Tổng lượng nước sông chảy ra biển là Y= 36.380 km
3
Phương trình cân bằng nước trên vỏ trái đất: X
b
+X
đ
= Z
b
+ Z
đ
Như vậy hàng năm có một lượng hơi nước là 36.380 km
3

di chuyển từ biển, đại
dương vào lục địa và từ lục địa, các dòng song đổ ra biển cũng một lượng như vậy.
Vậy đây là vòng tuần hoàn lớn của nước trong thiên nhiên.
1.1.2. Tuần hoàn của nước trong lưu vực
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 2
Mỗi dòng chảy trên mặt đất đều có phạm vi cung cấp nước, gọi là lưu vực dòng
chảy. Đường phân chia lưu vực của hai dòng chảy được gọi là đường chia nước
(đường phân thủy). Mỗi một dòng chảy đều có một lưu vực trên mặt và lưu vực dưới
đất. chúng có thể trùng hoặc không trùng nhau.
Mưa rơi xuống mặt đất, một phần bốc hơi; một phần hình thành dòng chảy trên
mặt dưới dạng sông, suối, lạch; một phần ngấm xuống cung cấp cho nước dưới đất;
nước dưới đất lại chảy lộ ra cung cấp cho sông suối.
Tính toán cân bằng nước trong lưu vực:
Tổng lượng nước thu được trong lưu vực: X+K+f
Tổng lượng nước mất đi trong lưu vực: Z+y+p
X-Tổng lượng nước mưa trong lưu vực,mm
K - Tổng lượng nước ở tầng ngầm cung cấp cho lưu vực,mm
f – lượng nước ngầm cung cấp cho dòng chảy trên mặt hay ngược lại, mm
Z – Tổng lượng bốc hơi, mm
y – lượng nước dưới đất thất thoát ra ngoài, mm
p – lượng nước đổ ra biển, mm
1.2. Sự phân bố của nước trong thiên nhiên.
1.2.1. Nước trong khí quyển
Trong khí quyển, tổng lượng nước ước tính 12.300 km
3
. Nếu tất cả số nước
này tồn tại dưới thể lỏng thì nó sẽ phủ quanh trái đất một lớp dày 25 mm. Lượng nước
này tồn tái dưới 3 trạng thái: hơi nước, giọt lỏng (mây, sương), và rắn (tuyết, mưa đá).
Tuy khí quyển có bề dày 2000km nhưng nước chủ yếu tồn tại gần mặt đất
(trong tầng đối lưu): đến độ cao 3,5 km thì có 70% nước khí quyển, và đến 5 km thì có

90% nước. Do đó các hiện tượng mây, mưa đều xảy ra ở nửa phần dưới của tầng đối
lưu.
Nước trong khí quyển luôn luôn biến đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác
và có liên hệ chặt chẽ với nước ở thuỷ quyển, sinh quyển và thạch quyển. Từ thuỷ
quyển, sinh quyển, thạch quyển nước bốc hơi lên cao gặp lạnh hơi nước ngưng tụ lại
thành mưa, tuyết, mưa đá,… Người ta đã tính lượng nước trong khí quyển bằng 1/41
lượng mưa hang năm và “tuổi thọ” trung bình của phân tử nước trong khí quyển là 9
ngày.
Sự vận động của nước trong khí quyển giữ một vai trò rất quan trọng trong việc
điều tiết nhiệt độ giữa các vùng trên mặt.
1.2.2. Nước trong thuỷ quyển.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 3
Thuỷ quyển bao gồm các dại dương, biển, hồ chiếm một diện tích là 361,45
triệu km
2
hay 70,8% diện tích bề mặt Trái đất.
Nước trong quyển này tồn tại dưới hai trạng thái:
- Lỏng, có thể tích là 1400 triệu km
3
- Rắn, có thể tích là 35 triệu km
3
Nếu lượng nước này phân bố đều trên trái đất thì có thể tạo nên một lớp nước
dày 2400m.
Nước trong thuỷ quyển cũng luôn luôn vận động dưới các dạng: dòng hải lưu,
sông, thuỷ triều và đối lưu.
Lượng hơi nước cung cấp cho khí quyển chủ yếu là từ thuỷ quyển. Thuỷ quyển
là môi trường sản sinh ra sự sống và ngày nay sự sống cũng không tách rời thuỷ
quyển. Nước chứa trong các tầng đất đá (nước dưới đất) phần lớn cũng do thuỷ quyển
cung cấp. Ngược lại thuỷ quyển cũng nhận nguồn bổ trợ từ các nguồn khác.
Thuỷ quyển chiếm một lượng nước chủ yếu trong tổng số lượng nước có mặt

trên trái đất và chi phối số lượng cũng như sự vận động của nước ở các quyển khác.
1.2.3. Nước trong sinh quyển.
Việc xác định nước trong quyển này rất phức tạp, bởi vì giới sinh vật có hang chục
vạn chủng loại khác nhau sống trong những môi trường khác nhau.
Người ta biết rằng:
- Trong cơ thể người có 70% nước
- Trong sinh vật sống miền khô ráo có 60% nước
- Trong sinh vật sống dưới nước có 90% nước.
Như vậy, hơn 2/3 khối lượng của sinh vật sống trên trái đất là nước
Nước vô cùng quan trọng đối với sự sống: không có nước thì không có các quá trình
sinh hoá được. Nếu sinh vật mất 10% nước thì sẽ bị ngộ độc, mất 21% nước thì sẽ
chết.
Có một điều thú vị là thành phần hoá học của máu người và động vật gần giống với
thành phần hoá học của nước biển: (bảng 2)
Bảng 2: Hàm lượng nguyên tố trong máu và trong nước biển
Nguyên tố Thành phần máu Thành phần nước biển
Cl 49,3 55,0
Na 30,0 30,6
O 9,9 5,6
K 1,8 1,1
Ca 0,8 1,2
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 4
Ta thử đặt câu hỏi: máu người và động vật lập lại thành phần hoá học của môi trường
mà sự sống phát sinh, hay ngược lại, thành phần của môi trường (nước biển) lập lại
thành phần của máu người và động vật?
1.2.4. Nước trong vỏ trái đất.
1.2.4.1. Sự phân bố của nước trong vỏ Trái đất.
Vỏ trái đất có bề dày trung bình ở lục địa là 35km, và dưới đáy đại dương là
4,7km
Tổng thể nước trong vỏ trái đất ước tính khoảng 1,8 tỷkm

3
. Lượng nước này phân bố
như sau:
- Từ mặt đất đến độ sâu 20 km (ranh giới Cônrad) có 570 triệu km
3
- Từ độ sâu 20km đến 35 km (ranh giới Môhô) có 500 triệu km
3
Kamenxki chia vỏ trái đất làm hai tầng mà trong đó nước được chứa trng đó:
Tầng dưới:
Là các loại đá toàn khối chứa nước rất ít.
Tầng trên: là tầng chứa nhiều nước, chủ yếu được chứa trong các khe nứt của đá hay
trong các khe hở của vật liệu trầm tích bở rời.
1.2.4.2. Các dạng của nước trong đất đá
* Nước dưới dạng hơi:
Hơi nước nằm trong đới thông khí lắp đầy các lỗ hổng và khe nứt.
Hơi nước chuyển động từ nơi có sức căng hơi nước lớn đến nơi có sức căng hơi nước
nhỏ hơn. Sức căng hơi nước lớn hay nhỏ là do lượng phân tử hơi nước nhiều hay ít.
Lượng hơi nước tỷ lệ thuận với nhiệt độ không khí: nhiệt độ không khí càng cao thì
sức căng hơi nước càng lớn và ngược lại, nhiệt độ không khí càng thấp thì sức
căng hơi nước càng bé. Do đó vào mùa đông khi mặt đất lạnh hơn dưới sâu thì sẽ có
dòng hơi nước chuyển động từ dưới lên và ngược lại, vào mùa hè khi mặt đất nóng
hơn dưới sâu thì có dòng hơi nước chuyển động xuống (ở đây ta chỉ nói phần trên
cùng của vỏ Trái đất, nơi có nhiệt độ thay đổi theo từng mùa).
Hơi nước có thể chuyển sang thể lỏng khi nhiệt độ hạ thấp và lượng hơi nước quá bảo
hòa. Vì vậy, tại các vùng sa mạc, nơi lượng mưa hàng năm rất ít thì hơi nước đã là
nguồn cung cấp cho nước ngầm.
* Nước liên kết (nước liên kết vật lý):
Nước còn liên kết với các hạt thổ nhưỡng (hạt bụi, hat sét) dưới tác dụng của lực hút
phân tử và lực hút tĩnh điện. Tùy theo lực liên kết mạnh hay yếu giữa các phân tử nước
và hạt sét mà người ta phân ra: nước liên kết chặt và nước liên kết yếu.

Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 5
(Hình)
Nước liên kết chặt (nước hập phụ): các phân tử nước bám chặt trên bề mặt các hạt sét.
Khi nước hấp phụ phủ kín hạt sét thì gọi là nước hấp phụ tối đa. Bề dày của nước liên
kết chặt bằng bằng đường kính một phân tử nước (2,76
O
Α
). Nước này chỉ tách ra khỏi
hạt thổ nhưỡng dưới tác dụng của nhiệt độ cao (t
o
> 100
o
C) hay dưới áp suất P >
(3000-5000) Kg/cm
2
.
Trong cát, lượng nước hấp phụ không vượt quá 1-2%, và trong sét thì không vượt quá
10%
Nước liên kết yếu (nước màng mỏng): nó bao quang các hạt thổ nhưỡng và có bề dày
bằng vài phân tử nước do tác dụng của lực hút phân tử và lực hút tĩnh điện nhưng
nhưng nhỏ hơn so với nước hấp phụ. Nước màng mỏng có bề dày khác nhau tùy thuộc
vào lượng hơi nước trong đất đá và tùy thuộc vào kích thước của hạt: kích thước hạt
càng bé thì bề dày màng mỏng càng lớn.
Nước này có thể thách ra khỏi hạt thổ nhưỡng dưới tác áp suất P >65Kg/cm
2
Trong cát, lượng nước màng mỏng có từ 1-7%, trong á cát (9-13%), trong á sét (15-
23%), trong sét (25-35%).
Như vậy, nước liên kết chủ yếu nằm trong sét. Do chúng không thể tồn tại dưới tác
dụng nhiệt độ lớn và áp suất cao nên chúng không thể ở sâu hơn 5 km.
* Nước mao dẫn:

(Hình)
Là nước nằm trong các ống mao dẫn dưới tác dụng của lực mao dẫn. Các ống mao dẫn
có đường kính nhỏ hơn 1 mm, nếu là khe nứt thì kích thước khe nứt nhỏ hơn 0,25 mm.
Các ống này có hình thù và kích thước khác nhau tùy thuộc vào kích thước và sự sắp
xếp của các hạt. Người ta phân ra 3 loại nước mao dẫn: nước mao dẫn treo, nước mao
dẫn gốc, và nước ở đới mao dẫn.
- Nước mao dẫn treo là nước ở tầng trên không có liên hệ với nước ngầm, nước này
hình thành trong các ống mao dẫn có đường kính phía trên và phía dưới không bằng
nhau (Hình). Trường hợp này xảy ra khi phía dưới lớp cát chứa nước mao dẫn có lớp
cát với kích thước hạt to hơn.
- Nước mao dẫn góc tạo thành trong các góc lỗ hổng dưới tác dụng của lực mao dẫn.
(Hình)
- Nước đới mao dẫn hình thành trực tiếp ngay phía trên gương nước ngầm. Đới này
thay đổi lên xuống theo sự thay đổi của gương nước ngầm (Hình)
* Nước trọng lực: nước chuyển động trong các lỗ hổng và khe nứt của đất đá dưới tác
dụng của lực hút trái đất gọi là nước trọng lực. Nước trọng lực là đối tượng nghiên cứu
của địa chất thủy văn.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 6
* Nước ở thể rắn: Ở các miền ôn đới và hàn đới, vào mùa đông nhiệt độ không khí hạ
xuống thấp hơn 0
o
C, nước trong các lỗ hổng và khe nứt của đất đá (phần gần mặt đất)
chuyển sang trạng thái rắn.
* Nước trong thành phần khoáng vật (nước liên kết hóa học):
Gồm 3 loại:
- Nước Zeolit là nước tham gia vào thành phần khoáng vật dưới dạng các phân tử nước
với số lượng không xác định.
Ví dụ: SiO
2
.nH

2
O: Opan
Fe
2
O
3.
nH
2
O: Limonit
Nước này chỉ tách ra khỏi khoáng vật ở nhiệt độ 80-400
0
C
- Nước kết tinh là nước tham gia vào thành phần khoáng vật dưới dạng các phân tử
nước với số lượng nhất định.
Ví dụ: CaSO
4
.2H
2
O: Thạch cao
Na
2
SO
4
.10H
2
O: mirabilit
- Nước hóa hợp là nước tham gia vào thành phần khoáng vật dưới dạng các ion: OH
-
,
H

+
Nước này tách khỏi khoáng vật ở nhiệt độ > 400
0
C và phá vỡ mạng tinh thể khoáng
vật.
1.2.4.3. Nguồn gốc của nước dưới đất: để giải thích nguồn gốc của nước dưới đất
người ta đưa ra một số thuyết như sau:
* Thuyết thấm lọc: theo thuyết này thì khi nước mưa rơi xuống mặt đất hoặc nước bề
mặt ngấm vào các tầng đất đá để tạo thành các dạng khác nhau của nước dưới đất.
* Thuyết ngưng tụ: theo thuyết này thì hơi nước trong các khe nứt hay lỗ hổng của
đất đá ngưng tụ lại do sự hạ thấp của nhiệt độ. Nước dưới đất hình thành do quá trình
ngưng tụ khôn nhiều, song tại những miền ít mưa như sa mạc thì nước ngưng tụ giữ
vai trò chủ yếu trong việc cung cấp cho nước ngầm.
* Thuyết về nước nguyên sinh: theo thuyết này nước khoáng, đặt biệt là nước nóng,
nước phun khí được tạo thành trong quá trình ngưng tụ hơi nước từ magma thoát ra.
Nước này theo các đứt gẫy sâu đi lên mặt đất và xuất lộ dưới dạng các nguồn nước
khoáng.
Ngày nay, không phải tất cả các nhà Bác học đều thừa nhận thuyết ấy. Nhiệt độ cao,
thành phần hóa học phức tạp của một số nguồn nước khoáng chưa đủ chứng minh
nguồn gốc của chúng là từ magma. Cũng có thể chúng được hình thành từ hai phương
thức sau:
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 7
- Nước khí quyển ngấm sâu vào lòng đất, ở đây nó được đốt nóng lên do nguồn địa
nhiệt và tăng khả năng hòa tan các chất vào trong chúng.
- Tại gần các lò magma trẻ, nước dưới đất có nguồn gốc khí quyển bị đốt nóng lên và
tăng khả năng hòa tan các chất vào trong chúng nên làm thành phần trở nên phức tạp.
* Thuyết về nước trầm tích:
* Thuyết tái sinh:
1.2.4.4. Thủy tính của đất đá:
Thủy tính của đất đá bao gồm: tính thấm nước, độ chứa nước, lượng phóng thích nước.

* Tính thấm nước:
Tính thấm nước là đặt trưng của đất đá cho nước thấm qua. Mức độ thấm nước của đất
đá không quyết định bởi độ lỗ hổng ma chỉ phụ thuộc vào kích thước các khe lỗ. Đất
đá có độ lỗ hổng lớn có thể không thấm nước, và ngược lại đất đá có độ lỗ hổng bé có
thể thấm nước tốt.
Dựa vào mức độ thấm nước có thể chia ra 3 nhóm:
- Thấm nước: trầm tích vụn trạng thái rời (cuội, sỏi, cát) và đá nứt nẻ nhiều.
- Nửa thấm nước: á cát, hoàng thổ, than bùn, cát gắn kết yếu, đá bị nứt nẻ yếu, granit
bị phong hóa.
- Không thấm nước: đá dạng khối không bị nứt nẻ, sét.
Độ thấm nước được đo bằng hệ số thấm lọc K. Trong việc thành tạo nước trọng lực, đá
thấm nước được tạo nên lớp chứa nước, đá không thấm nước tạo nên lớp cách thủy.
Gía trị trung bình của hệ sô K của một vài loại đất đá
Tính chất của đất đá
K
(m/ ngày-đêm)
Thấm nước mạnh (cuội, cát, đá bị cacsnơ hóa) > 10
Thấm nước (cát, đá nứt nẻ) 10-1
Thấm nước kém (đá magma bị phong hoá, cát kết, á
cát)
1-0,01
Thấm nước rất kém (cát kết sét, á sét) 0,01-0,001
Không thấm nước, thực tế là cách thuỷ (sét) <0,001
* Độ chứa nước: là khả năng của đất đá thu nhận và giữ lại một lượng nước nhất định.
Người ta chia ra 3 mức độ chứa nước:
- Chưa nước tốt (than bùn, á sét, và sét)
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 8
- Chứa nước kém (đá magma, đá phấn, đá kết xốp, cát hạt nhỏ, đất hoàng thổ).
- Không chứa nước (đá magma, đá trầm tích cấu tạo khối, cuội, sỏi, sạn trạng thái rời)
Ứng với các dạng nước chứa trong đất đá, người ta phân biệt các độ chứa nước sau:

- Độ chứa nước mao dẫn, là khả năng của đất đá giữ trong lỗ mao dẫn một lượng nước
nhất định.
- Độ chứa nước phân tử tối đa, là lượng nước hấp phụ cực đại được đất đá hút từ khí
quyển kèm theo sự phóng nhiệt.
- Khi toàn bộ lỗ hổng và khe nứt chứa đầy nước, ta có độ chứa nước bảo hòa.
Cần phân biệt độ chứa nước và lớp chứa nước trong mặt cắt địa chất: đá có độ chứa
nước cao không tạo nên lớp chứa nước mà tạo nên lớp cách thủy.
* Lượng phóng thích nước: là hiệu số giữa độ chứa nước bảo hòa và độ chứa nước
phân tử tối đa, tức lượng nước trong đất đá có thể phóng thích ra dưới tác dụng của
trọng lực.
Đơn vị lượng phóng thích là g/cm
3
. Lượng phóng thích nước được đặt trưng bởi hệ số
phóng thích µ
n
= W
bh
- W
nf
(%)
W
bh
: độ chứa nước bảo hòa
W
nf
: độ chứa nước phân tử tối đá.
Lượng phóng thích nước của cát, cuội khoảng 27,4%, sét và than bùn thực tế không
phóng thích nước. Do đó, không thể khai thác nước trong các lớp than bùn, sét, và các
loại đá khối khác.
Lượng phóng thích nước giữ vai trò rất lớn trong việc hình thành các tầng chứa nước

khác nhau.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 9
Chương 2: TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC
CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT
2.1. Khái niệm
Nước dưới đất là những dung dịch chứa các khoáng vật hòa tan, các loại khí và cả
những chất hữu cơ hòa tan cùng các loại vi khuẩn. Do vậy, nước dưới đất có những
đặc tính về lý học, hóa học khác với nước nguyên chất.
2.2. Tính chất vật lý
2.2.1. Nhiệt độ:
Tùy theo điều kiện tàn trữ mà nước dưới đất có nhiệt độ khác nhau dao động từ dưới
0
o
C đến trên 100
o
C. Như ta biết, càng xuống sâu nhiệt độ càng tăng: cứ 33m tăng 1
o
C .
Theo nhiệt độ người ta phân ra:
- Nước lạnh t
o
< 20
o
C
- Nước ấm 20
o
-37
o
C
- Nước nóng t

o
> 37
o
C
Nước ngon và mát khi ở nhiệt độ 7-11
o
C. Nước có giá trị chữa bệnh tốt nhất là nước
có nhiệt độ > 20
o
C, đặt biệt là nước có nhiệt độ gần nhiệt độ cơ thể người (35-37
o
C)
Nhiệt độ của nước có ảnh hưởng rất lớn đến thành phần hóa học của nó. Nước lạnh
thường là nước Ca còn nước nóng thường là nước Na, K.
Nhiệt độ cũng ảnh hưởng đến sự hòa tan của các chất khí trong nước. Dưới áp suất và
nhiệt độ không khí không đổi, khi nhiệt độ của nước tăng lên thì độ hòa tan của khí
giảm xuống.
Nhiệt độ của nước
(
o
C)
O
2
N
2
CH
4
H
2
S CO

2
0 0.0489 0.0235 0.0556 4.670 1.713
10 0.0380 0.0186 0.0418 3.399 1.194
50 0.0209 0.0109 0.0213 1.410 0.423
100 0.0177 0.0098 0.0177 0.844 -
2.2.2. Độ trong suốt:
Đại bộ phận nước dưới đất là trong suốt. Nước đục là nước có chứa các chất không
tan, các chất keo nguồn gốc vô cơ và hữu cơ.
Người ta xác định đọ trong suốt như sau:
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 10
Đổ nước vào xilianh có chia độ. Đặt xilanh lên mẫu chữ và mở vòi để nước chảy ra
cho đến khi nào nhìn qua lớp nước có thể phân biệt rõ chữa in. Độ cao cột nước còn lại
(biểu diễn bằng cm) thể hiện mức độ trong suốt của nước.
Nước uống cần phải trong suốt. Nếu bị vẫn đục bởi các chất hữu cơ thì không được sử
dụng
2.2.3. Màu: nước dưới đất bị nhiễm màu do các chất hữu cơ hoặc các chất thải công
nghiệp. Màu nâu đặc trưng cho nước ở các trầm tích mioxen, chứa than nâu. Màu vàng
gây ra bởi hợp chất mùn. Bicacbonat kiềm và kiềm thổ (đặc biệt là Ca) làm cho nước
có màu xanh lá cây.
Để xác định màu của nước người ta thường dùng các dung dịch chuẩn. Đổ nước
vào xi lanh, mặt ngoài xi lanh được che để tránh ánh sáng. Khi quan sát người ta so
sánh màu của nước thí nghiệm với màu của nước cất. Cả hai xi lanh cùng đặt trên cùng
nền trắng.
2.2.4. Mùi:Mùi của nước thường liên quan tới sự hoạt động của vi khuẩn, hay sự có
mặt các chất hữu cơ. Sự khác nhau về hình dạng của các vi khuẩn đó có thể gây ra cho
nước có nhiều mùi khác nhau: mùi mốc, mùi chuột, mùi cá,…
Ngoài ra, mùi của nước còn chứng tỏ có nhiều khí có nguồn gốc sinh hoá (H
2
S có mùi
trứng thối).

Để xác định chính xác mùi của nước, người ta đun sôi nước lên khoảng 50 – 60
0
C
Nước có thể có các mùi sau:
- Không mùi
- Mùi trứng thối
- Mùi đầm lầy
- Mùi bùn
- Mùi thối,
2.2.5. Vị: Vị của nước liên quan đến thành phần các chất hoà tan trong nước. Ví dụ:
- Vị mặn gây ra do: NaCl
- Vị đắng chat do: Mg
2
SO
4
- vị rỉ sắt hay vị mực gây ra do muối sắt
- Vị ngọt và mát thường do khí CO
2
tự do
2.3. Tính chất hoá học của nước
2.3.1. Thành phần hóa học của nước.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 11
Trong thành phần hoá học của nước dưới đất có hơn 60 nguyên tố trong bảng tuần
hoàn Mendeleep. 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 có các chất hữu cơ (humin, bittum, axit béo, phênôn,…)

Các chất chứa trong nước thiên nhiên được chia ra làm hai nhóm nguyên tố chính: đại
nguyên tố và vi nguyên tố.
Trong nhóm đại nguyên tố: gồm các nguyên tố có một số lượng chủ yếu quyết định độ
khoáng hoá của nước như: Cl
-
, HCO
3
-
, SO
4
2
, NO
3
-
, Na
+
, Ca
2
,
Fe
2+
, H
2
SiO
3
Trong nhóm vi nguyên tố gồm các nguyên tố còn lại và các chất keo.
Trong thực tế hiện nay người ta tập trung chú ý đến 6 ion: Na
+
, Ca
2+

, Mg
2+
, Cl
-
, HCO
3
-
,
SO
4
2
, bởi vì các ion này chứa trong nước dưới đất một lượng lớn và quyết định thành
phần hoá học của chúng, các ion còn lại là những ion phụ kèm theo.
2.3.2. Tổng độ khoáng hoá của nước:
Tổng lượng các chất hoà tan trong nước gọi là tổng lượng khoáng hoá, thường được
biểu diễn bằng g/l (đô khi bằng g/kg-đối với nước nuối).
Tổng lượng khoáng hoá của nước ngọt không quá 1 g/l, nước uống không nên quá
0,5g/l, nước biển phần lớn là 35 g/l.
Cách xác định tổng độ khoáng hoá như sau: lấy một lượng nước nhất định (500ml)
chưng khô ở nhiệt độ 105-110
0
C, cân chất cặn đọng lại là được tổng độ khoáng hoá.
Thực tế tổng độ khoáng hoá xác định theo phương pháp này nhỏ hơn thực tế vì khi
chưng khô có một số chất khí và chất dễ bốc hơi bay đi. Phương pháp chính xác nhất
là xác định hàm lượng của từng nguyên tố một rồi cộng lại. Song phương pháp này rất
phức tạp và tốn kém nên ít được dùng.
Dựa trên tổng độ khoáng hoá, nước dưới đất được phân loại như sau:
M (mgl) Đặc tính Thành phần hoá học
<200
200-500

500-1000
Siêu nhạt
Nhạt
Độ khoáng hoá hơi cao
Thường là Bicacbonat
Bicacbonat-Sunfat
1000-3000
3000-10000
10000-35000
>35000
Hơi mặn
Mặn
Độ mặn cao
Nước muối
Sunfat-Clorua
Chủ yếu là Clorua
Clorua
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 12
2.3.3. Độ pH:
pH đặc trưng cho nồng độ ion Hydro trong nước, nó quyết định đặc điểm môi trường
nước.
Nước trung tính khi Ph = pOH= 7
Nước trong thiên nhiên là một dung dịch chứa nhiều chất hoà tan khác nhau. Do đó,
nồng độ H
+
có thể nhiều hơn hay ít hơn so với [OH
-
]
Nếu pH > 7, nước có tính kiềm
Nếu pH < 7, nước có tính axit

- Độ pH phụ thuộc vào hàm lượng của: H
2
CO
3
, CO
2
, H
2
S, các axit khác.
- Khí CO
2
có vai trò quan trọng trong việc làm tăng nồng độ H
+
trong nước:
CO
2
+ H
2
O H
+
+ HCO
3
-
Nếu nước bảo hoà CO
2
thì [H
+
] có thể tăng lên 300 lần.
- Các axit humin cũng làm tăng [H
+

]
- Nồng độ OH
-
tăng lên do Na
2
CO
3
:
Na
2
CO
3
+ H
2
O 2Na
+
+ HCO
3
-
+ OH
-
2.3.4. Đặc tính ăn mòn của nước dưới đất:
Tính chất này thể hiện rõ khi trong nước hiện diện nhiều Cacbonic tự do. Sự ăn mòn
Cancit trong nước chứa Cacbonic tự do diễn ra theo phương trình sau:
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2

O Ca
2+
+ 2HCO
3
-

Nếu lượng CO
2
thừa sau phản ứng thì gọi là CO
2
ăn mòn
Nếu lượng CO
2
vừa đủ để hoà tan hết CaCO
3
thì gọi là CO
2
cân bằng.
CO
2
ăn mòn có tác dụng phá hoại bêtông và nhiều loại ximăng, hoà tan một số đá
(nhất là đá vôi)
2.3.5. Độ cứng của nước.
Độ cứng của nước gây ra do các muối hoà tan của Canxi và Magiê
Người ta phân biệt 3 loại độ cứng sau:
- Tổng độ cứng: gây ra do sự có mặt của tất cả các muối Canxi và Magiê:
Ca(HCO
3
)
2

, Mg(HCO
3
)
2
, MgCO
3
, CaSO
4
, MgSO
4
, CaCl
2
, MgCl
2
- Độ cứng tạm thời gây ra do sự có mặt của các muối Bicacbonat Canxi hay Magiê
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 13
- Độ cứng vĩnh viễn gây ra do sự có mặt của các muối Canxi và Magiê còn lại
Ở Liên Xô độ cứng của nước được biểu thị bằng mg-đương luợng của Ca
2+
và Mg
2+
trong một lít nước. Một mg-đl độ cứng ứng với hàm lượng 20,04 mg/l Ca
2+
hay 12,16
mg/l Mg
2+
Phân loại nước theo độ cứng theo Alôkin như sau:
Đánh giá nước Độ cứng (mg-đl) Độ cứng (độ Đức)
Rất mềm < 1,5 <4,2
Mềm 1,5-3 4,2-8,4

Hơi cứng 3-6 8,4-16,8
Cứng 6-9 16,8-25,2
Rất cứng >9 >25,2
1 mg-đl = 2,804 độ Đức
Nước uống có thể dùng khi độ cứng 7-20mg-đl
2.4. Dấu hiệu nhiễm bẩn của nước
Khái niệm nhiễm bẩn được hiểu là khả năng làm cho nước không còn được sử dụng an
toàn cho mục đích ăn uống hay công nghiệp. Như vậy, khi đánh giá sự nhiễm bẩn của
nước dưới đất chúng ta cần làm rõ tác nhân gây nhiễm bẩn và nguồn gốc của chúng là
từ đâu, có như vậy chúng ta mới tìm ra giải pháp ngăn chặn nhiễm bẩn. Tác nhân gây
nhiễm bẩn có thể là tác nhân hoá học (thành phần hoá học gây hại) và tác nhân sinh
học (thành phần vi khuẩn), nguồn gốc các chất gây nhiễm bẩn nước dưới đất thường là
từ sự phân huỷ các chất hữu cơ.
2.4.1. Nguồn gốc một số thành phần nguyên tố gây nhiễm bẩn nước.
K
+
, Cl
-
: do sự hoà tan các vỉa muối hay thuỷ phân các đá silicat –nguồn gốc vô cơ.
Nhưng nếu chúng có nguồn gốc từ sự phân huỷ các chất hữu cơ thì đây là dấu hiệu của
sự nhiễm bẩn nước.
SO
4
2-
: nếu có nguồn gốc từ chất hữu cơ thì là dấu hiệu nhiễm bẩn nước. SO
4
2-
từ chất
thải công nghiệp hay sinh hoạt, nếu tồn tại trong môi trường kỵ khí sẽ bị phân huỷ theo
phương trình:

2SO
4
2-
+ 4C + 3H
2
O = H
2
S + HS + CO
2
+ 3HCO
3
-
H
2
S sinh ra từ phương trình trên gây nhiễm bẩn cho nước
Các hợp chất Nitơ (NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
): chúng được sinh ra chủ yếu từ hợp chất hữu
cơ. Nếu nguồn gốc của chúng là vô cơ thì chúng không có hại, nhưng nếu nguồn gốc
là hữu cơ thì chúng là dấu hiệu nhiễm bẩn và có khả năng có mặt các vi khuẩn gây
bệnh.
NO
3

-
không có hại đến sức khoẻ nhưng nếu trong môi trường khử thiếu Oxy thì đi kèm
với NO
3
-
còn có NO
2
-
, NH
4
+
gây hại đến sức khoẻ con người.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 14
NH
4
+
+ O
2
NO
2
-

NO
2
-
+ O
2
NO
3
-

Ngoài ra, sự xuất hiện các nguyên tố vi lượng cũng là dấu hiệu của sự nhiễm bẩn.
2.4.2. Trạng thái vi khuẩn của nước dưới đất.
Đánh giá mức độ vệ sinh nước ta cần xác định số lượng vi khuẩn (Becterium Coli).
Nồng độ nhiễm bẩn vi khuẩn được đặc trưng bằng hệ số Côli. Hệ số này biểu thị số
lượng centimet khối nước chứa 1 vi khuẩn Coli
Đánh giá nước dựa trên hệ số coli như sau:
- Tốt nhất là nước không có vi trùng.
- Nếu hệ số coli trên 50 thì nước tương đối sạch và an toàn.
- Nếu hệ số coli từ 10 đến 50 thì nước nhiễm bẩn, song trong một số trường
hợp nhất định có thể sử dụng được.
- Nếu hệ số coli từ 1 đến 10 thì nước không đảm bảo về mặt vi khuẩn và
không nên dùng để ăn uống.
- Nếu hệ số coli nhỏ hơn 1, nước bị nhiễm bẩn mạnh không thể sử dụng nó vào
mục đích ăn uống và sinh hoạt.
Việc lấy mẫu để phân tích vi khuẩn và và cả quá trình phân tích là do cơ quan chuyên
môn thực hiện.
2.5. Biểu diễn các kết quả phân tích thành phần hoá học của nước dưới đất.
2.5.1.Biểu diễn bằng số:
Người ta dùng 3 dạng để biểu diễn các kết quả phân tích:
- Khối lượng các chất hoà tan trong một lít nước. Do lượng hoà tan của các chất
thường bé nên đơn vị được chọn là g/l, mg/l hoặc r (r = 1 microgam/l = 0,001 mg/l).
- Gam đương lượng hoặc miligam đương lượng các chất hoà tan trong 1 lít nước (viết
tắt là g –đl/l hoặc mg –đl/l)
- Phần trăm đương lượng (% đl)
Để tính phần trăm đương lượng, người ta lấy tổng số mg –đl của tất cả các anion chứa
trong một lít nước là 100% và tính phần trăm mg –đl của từng anion so với tổng số
ấy. Đối với cation cũng tương tự vậy.
Biểu diễn các kết quả phân tích nước dưới đất dưới những dạng khác nhau.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 15

Anion Hàm lượng Cation Hàm lượng
mg/l mg-đl/l %đl mg/l mg-đl/l %đl
Cl
-
125 3,57 36 Na
+
78 3,39 34
SO
4
2-
83 1,73 17 K
+
9 0,23 2
NO
3
-
5 0,08 1 Ca
2+
89 4,44 44
HCO
3
-
276 4,52 46 Mg
2+
24 1,97 20
CO
3
2-
- - - Fe
2+

0,2 0,01 -
Tổng
cộng
9,90 100 Tổng
cộng
10,04 100
Dạng biểu diễn ion không phản ánh đầy đủ các tính chất của nước. Dạng biểu diễn
mg-đl phản ánh bản chất hoá học của các chất tham gia vào thành phần hoá học của
nước. Chú ý: tổng số mg-đl của anion bằng tổng số mg-đl của cation.
Dạng biểu diễn phần trăm đương lượng nhằm để so sánh các loại nước có độ khoáng
hoá khác nhau.
2.5.2. Biểu diễn bằng công thức:
Trong số những công thức thông dụng nhất, người ta hay dùng công thức Cuôc-lốp và
công thức thành phần muối để biểu diễn thành phần hoá học của nước dưới đất.
* Công thức Cuốc-lốp:
Đó là một phân số có tử số biểu diễn % đương lượng các anion được xếp theo thứ tự
giảm dần, còn mẫu số khi được xếp các cation cũng tương tự như vậy. Chú ý: hàm
lượng các ion không nhỏ hơn 25% đl. Bên trái phân số sắp xếp các chất khí đo bằng
g/l và tổng độ khoáng hoá của nước cũng đo bằng g/l đến một con số lẻ. Bên phải phân
số đặt nhiệt độ và pH của nước.
Ví dụ: phân tích thành phần hoá học của một nguồn nước dưới đất với nhiệt độ 44
o
C,
thu được những số liệu sau, p
H
= 7.5
Tổng lượng khoáng hoá: M = 3,0 g/l
Hàm lượng CO
2
tự do 1,2 g/l

Hàm lượng HCO
3
-
46% đl
Hàm lượng SO
4
2-
37% đl
Hàm lượng Na
+
57% đl
Hàm lượng Ca
2+
33% đl
Công thức Cuốc lốp biểu diễn thành phần nước như sau:
H
pt
MgCaNa
ClSOHCO
MCO
5.7
0
44
103357
20
4
37
3
46
0.3

2
2,1
Ta có thể đọc tên nước là nước Bicacbonat sunfat natri canxi.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 16
Chú ý: Ion >=10% đương lượng được đưa vào công thức nhưng goi tên đối với
Ion >=25%. Đọc tên Ion âm trước và Ion dương sau.
* Công thức theo thành phần muối:
Công thức này khác công thức Cuốc lốp ở chỗ trong công thức đặt tất cả các cation và
anion chính, không phụ thuộc vào hàm lượng của chúng, không ghi nhiệt độ và lượng
chất khí của nước. Ví dụ:
5103055
3
2
4
1720
3
61
5,0
KMgCaNa
NOSOClHCO
M
Nước theo công thức này có thể đọc là nước bicacbonat clorua Natri canxi
Chú ý: Khác với công thức Cuôclôp ở chổ công thức đặt tất cả các ion chính mà
không phụ thuộc vào hàm lượng của chúng và không ghi nhiệt độ, lượng chất khí của
nước. Đọc tên ion có >=20% đương lượng.
2.5.3. Biểu diễn bằng hình vẽ:
2.6. Những nguyên tắc kiểm tra kết quả phân tích nước
Chúng ta có thể kiểm tra kết quả phân tích bằng cách lặp lại nhiều lần việc phân tích
trong cùng một phòng thí nghiệm hay so sánh kết quả phân tích thành phần của nước ở
một vài phòng phân tích khác nhau. Song, trong những trường hợp này cần chú ý:

* Thành phần của nước thay đổi theo thời gian.
* Phương pháp lấy và bảo quản mẫu nước bằng những phương pháp khác nhau sẽ cho
những kết quả phân tích khác nhau.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 17

100%
* Tổng các ion âm tính theo đương lượng bằng tổng các ion dương. Nếu hiệu giữa
tổng đương lượng ion âm và tổng đương lượng ion dương là nhỏ (1-3%) thì có thể
xem kết quả phân tích này là hợp lý. Song nếu hiệu số này là đáng kể thì có thể đã bỏ
sót một ion nào đó khi phân tích hoặc thiếu chính xác trong quá trình phân tích. Trong
cả hai trường hợp này cần phải phân tích lại.
* Độ chính xác của kết quả phân tích hoá học có thể đánh giá trên cơ sở những phần
khô còn lại. Phương pháp này có thể sử dụng cho các phương pháp phân tích toàn
phần hay đơn giản (một trong các ion được tính toán dựa vào mối liên hệ giữa số
lượng ion âm và ion dương). Phương pháp này dựa trên cơ sở: những phần khô còn lại
bằng tổng tất cả các chất hoà tan trong nước ở dạng ion và phân tử. Khi tính tổng cần
giảm số lượng ion HCO
3
-
đi một nửa vì nó bị phân huỷ khi làm nước bay hơi. Sự khác
nhau giứa kết quả tính toán và kết quả xác định phần khô còn lại không vượt quá 10%.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 18
Chương 3: CÁC LOẠI NƯỚC DƯỚI ĐẤT
Trong những chương trước, chúng ta đã phân loại nước dưới đất theo những tính chất
khác nhau của chúng. Cụ thể là:
* Theo nhiệt độ, người ta phân ra 3 loại:
- Nước lạnh với nhiệt độ t
0
<20
0

C
- Nước ấm, với nhiệt độ từ 20
0
C đến 37
0
C
- Nước nóng, với nhiệt độ t
0
> 37
0
C
* Theo tổng độ khoáng hoá, người ta cũng phân ra 3 loại:
- Nước nhạt (ngọt) có tổng độ khoáng hoá M<1000 mg/l
- Nước mặn, có M = 1000-35.000 mg/l
- Nước muối, có M>35.000mg/l
* Theo thành phần hoá học, thì có bảng phân loại Sucarep (1934) và Alôkin (1946)
Trong chương này chúng ta sẽ phân loại nước theo điều kiện tàng trữ của
Opsinicốp (1949)
Năm 1949, Opsinicốp chia tất cả nước dưới đất thành 3 loại cơ bản:
- Nước thượng tầng
- Nước ngầm
- Nước tự lưu
Trong các loại cơ bản này, Ôpsinicốp phân ra 2 phụ loại, tuỳ thuộc vào thành phần cấu
tạo của tầng chứa nước:
- Nước lổ hổng
- Nước khe nứt
Ngoài ra, tác giả bảng phân loại còn chia ra hai loại đặc biệt:
- Nước vùng đóng băng vĩnh cửu
- Nước vùng hoả sơn trẻ.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 19

Loại cơ bản Phụ loại Loại đặc biệt
Nước lỗ hổng Nước khe nứt Nước vùng
đóng băng
vĩnh cửu
Nước vùng
hỏa sơn trẻ
Nước thượng
tầng
- Nước thổ nhưỡng
- Nước lầy
- Nước thượng tầng
nằm trên thấu
kính không thấm
nước
- Nước cồn cát mọc
cỏ (hoang mạc)
- Nước trong các
dải cát, đụn cát ở
bờ biển
- Nước trong vỏ
phong hóa của đá
nứt nẻ
- Nước tầng trên của
khối đá Karto hóa
- Nước trong mái
tầng dung nham.
Nước tầng
hoạt động
Nước
chuyển sinh

của mạch
nước nóng
Nước ngầm - Nước bồi tích
- Nước sườn tích,
lũ tích và trầm
tích hồ
- Nước bồi tích cổ
- Nước trầm tích
của vỏ phong hóa
-Nước ngầm khe nứt
- Nước khe nứt dạng
tầng của đá trầm tích
- Nước Kasto
- Nước trên
băng
- Nước giữa
băng
- Nước có
nhiệt độ
cao, giàu
chất khí.
- Nước của
các lổ phun
khí.
Nước tự lưu - Nước ở bồn tự
lưu trong vỉa cát
- Nước dốc tự lưu
vùng trước núi
-Nước bồn tự lưu
- Nước dốc tự lưu

Nước dưới
băng
Nước
khoáng
nóng chứa
khí (có khi
nước sôi) đi
lên theo các
đứt gãy
kiến tạo.
Sau đây, chúng ta xem xét đặc điểm cơ bản của từng loại nước:
3.1. Một số nước thượng tầng
3.1.1. Nước thổ nhưỡng:
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 20
Là nước nằm trong lớp thổ nhưỡng (là lớp trên cùng của vỏ phong hoá, trong đó
thường chứa ít nhiều mùn do cây cỏ bị phân giải thành). Loại nước này tồn tại dưới
các dạng: nước liên kết, nước mao dẫn, hơi nước. Tất cả chúng đều tạo nên độ ẩm của
lớp thổ nhưỡng, song chỉ có nước mao dẫn là giúp cho cây phát triển.
Khi có những cơn mưa rào thì trong lớp thổ nhưỡng còn có nước thấm lọc và nước
chảy rò. Chính những loại nước này gây ra hiện tượng rửa lủa lớp thổ nhưỡng. Kết quả
của quá trình rửa lủa là một số cation như K
+
, Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Fe
2+

,…bị mang xuống
sâu khỏi lớp thổ nhưỡng.
3.1.2. Nước lầy:
* Khái niệm về lầy:
Lầy là một vùng mặt đất có phần đất đá trên cùng thừa ẩm với sự tạo thành một lớp
than bùn dầy (>30cm) và hệ thống rễ cây phát triển chỉ trong lớp than bùn ấy không
đạt đến nền đá gốc phía dưới
Cần phân biệt lầy và vùng đất bị lầy hoá. Vùng đất bị lầy hoá là vùng có lớp than bùn
mỏng (<30cm) và hệ thống rễ cây đạt đến tầng đá gốc bên dưới. Tuy nhiên cách chia
như vậy chỉ mang tính ước lệ vì thực chất của lầy hoá là giai đoạn đầu của lầy.
* Nguồn gốc của lầy:
Người ta có thể phân biệt hai loại nguồn gốc chính của lầy như sau:
- Lầy được xem như giai đoạn kết thúc trong sự phát triển của hồ.
- Lầy xuất hiện do sự lầy hoá mặt đất.
Khi gặp một điều kiện nào đó, hồ sẽ bị cạn nước đến mức nào đó thì các loại cây ưu
nước phát sinh và phát triển. Các tàn tích của chúng sẽ tạo nên lớp than bùn và biến hồ
thành lầy.
Hiện tượng lầy hoá có thể xuất hiện trong những vùng sau đây:
- Trong những vùng có lớp cách thuỷ nằm gần mặt đất. Lớp cách thuỷ này ngăn không
cho nước trên mặt thấm xuống sâu, do vậy làm cho phần đất trên lớp cách thuỷ này
luôn luôn thừa ẩm, gây ra lầy hoá mặt đất ở đấy.
- Tại những chỗ lộ nước (nguồn nước) có điều kiện phát triển lầy hoá phần bề mặt
quanh nguồn nước.
- Tài phần cuối của nón phóng vật: Phần cuối của nón phóng vật là nơi các hạt trầm
tích proluvi có kích thước nhỏ hơn so với phần trên. Vì vậy phần này trở thành nơi tích
nước của trầm tích proluvi. Nước này sẽ xuất lộ ra một cách từ từ gây ra thừa ẩm phía
dưới nó.
- Tại nhiều cửa sông, vùng đất bị lầy hoá dường như là phần không thể tách rời với
vùng ấy. Các điều kiện gây ra do sự lầy hoá có nhiều, chúng phụ thuộc vào địa hình,
cấu trúc địa chất và khí hậu.

Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 21
3.1.3. Nước thượng tầng nằm trên thấu kính không thấm nước:
Nước thượng tầng là nước dưới đất nằm gần mặt đất nhất và phân bố trong đới
thông khí (đới không bảo hoà nước). Do vậy, động thái của chúng dao động rất mãnh
liệt theo điều kiện khí hậu. Mùa khô chúng có thể hoàn toàn bị cạn khô.
Nước thượng tầng thường nằm trên các lớp thấm nước yếu hoặc không thấm nước như
á sét, sét. Các lớp không thấm nước này nằm giữa lớp thấm nước.
Hình 1: Nước thượng tầng (phần ghi chú)
Nguồn cung cấp cho nước thượng tầng là nước khí quyển. Địa hình có ảnh
hưởng rất lớn đến sự hình thành nước thượng tầng. Trên các sườn dốc, nước mưa chủ
yếu tạo thành các dòng chảy trên mặt, chỉ có một phần rất ít thấm xuống đất. Do vậy,
tại những nơi đó nước thượng tầng không có hoặc chúng tồn tại trong một thời gian
ngắn.
Ở các miền đồng cỏ hay trên các vùng phân thuỷ bằng phẳng hay trên các bậc
thềm sông thì có những điều kiện thuận lợi để tạo nên nước thượng tầng.
Nước thượng tầng thường có những đặc điểm sau:
- Diện phân bố bị hạn chế bởi kích thước của các thấu kính không thấm nước.
- Sự dao động mảnh liệt của mặt nước, thành phần, trữ lượng của chúng thay đổi tuỳ
thuộc vào khí hậu.
- Rất dễ bị nhiềm bẩn bởi các loại nước khác như nước thổ nhưỡng, nước lầy,…
- Trong đa số trường hợp, nước thuộc loại này không thể làm nguồn cung cấp nước
thường xuyên được.
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 22
Nước
thượng tầng
Lớp không
thấm nước
3.1.4. Nước trong các dải cát, đụn cát ở bờ biển.
Trong các dải cát, đụn cát ven biển thường có những tầng nước ngọt. Bề mặt
thoáng của tầng nước lượn theo bề mặt của đụn cát. Hình 2:

Hình 2: Sự phân bố của nước trong đụn cát
Nguồn cung cấp cho tầng chứa nước này là nước khí quyển, một phần ít hơn là
thấm từ những vùng cao lân cận.
Các nguyên cứu đã xác định rằng trong những đụn cát và đảo cát như vậy, nước
ngọt sẽ được thay thế dần bởi nước mặn ở độ sâu nào đấy. Ta có thể xác định được độ
dày của lớp nước ngọt này, hình 3:
Hình 3: Độ dày lớp nước ngọt ở cồn cát
Giả sử nước ngọt phân bố đến độ sâu H so với mặt nước biển và phần dâng lên
của nước ngọt là h. Do tỷ trọng của nước biển trung bình bằng 1,024, còn nước ngọt
bằng 1, nên có thể viết chương trình như sau:
1(H+h) = 1,024 H
Từ đó rút ra: h = 0,024 H
24
1
≈
H
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 23
Nước này có độ khoáng hoá tăng theo chiều sâu. Khi khai thác nước ngọt
không nên lấy với lưu lượng lớn, nếu không độ khoáng hoá sẽ tăng lên (thành phần
giống nước biển).
3.2. Nước ngầm
3.2.1. Khái niệm nước ngầm:
Nước ngầm là lớp nước đầu tiên kể từ mặt đất xuống. Nó được tàng trữ trong
lớp chứa nước mà phía dưới nó là lớp không chứa nước (sét, phiến sét,…). Phía trên
của lớp nước ngầm không bị phủ bởi lớp cách thuỷ, do đó bề mặt của nước ngầm thì
thoáng, không có áp lực. Nước ngầm thường không phân bố trong toàn bộ lớp chứa
nước. Hình4: Sự tàng trữ của nước ngầm
Bề mặt của nước ngầm được gọi là gương hay mặt thoáng của nước ngầm. Lớp
đất chứa nước gọi là lớp chứa nước hay tầng chứa nước. Lớp không thấm nước phía
dưới tầng chứa nước là lớp cách thuỷ (sét, đá nguyên khối). Động thái của nước ngầm

thay đổi theo điều kiện khí tượng thuỷ văn. Tiếp liền với gương nước ngầm là lớp
nước mao dẫn, trên lớp mao dẫn là đới thông khí.
Gương nước ngầm thường nghiêng về phía địa hình thấp gần nhất (mương xói,
khe nứt, thung lũng sông,…). Chỉ ở đồng bằng thì gương nước ngầm gần như là mặt
phẳng nằm ngang. Những nơi có gương nước ngầm là mặt phẳng gọi là bồn nước
ngầm.
Tuỳ thuộc vào đặc điểm cấu trúc địa chất mà nước ngầm có những dạng tàng
trữ khác nhau.Người ta chia ra 3 dạng tàng trữ:
- Dòng nước ngầm
- Bồn nước ngầm
- Hỗn hợp dòng nước ngầm với bồn nước ngầm
Dòng nước ngầm là lớp nước không áp lực và nước chuyển động theo hướng độ
nghiêng của mặt thoáng (hình 4).
Bồn nước ngầm nằm ở các lòng chảo được lấp đầy đất đá ngấm nước và bảo
hoà nước. Nước ở bồn nước ngầm có mặt thoáng nằm ngang. Hình 5:
Hình 5: Bồn nước ngầm
Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 24
Những dòng nước ngầm có lớp cách thuỷ phía dưới không bằng phẳng hoặc
không nghiêng về một phía thì sẽ tạo nên hỗn hợp giữa dòng nước ngầm và bồn nước
ngầm. Hình 6:
Hình 6 Hỗn hợp dòng nước ngầm và bồn nước ngầm
Trên bản đồ địa chất thuỷ văn người ta biểu diễn mặt thoáng của nước ngầm
bằng đường thuỷ đẳng cao. Cách biểu diễn tương tự như đường đồng mức.
3.2.2. Các loại nước ngầm chủ yếu:
Có thể chia ra làm 4 loại như sau:
- Nước ngầm bồi tích
- Nước ngầm trầm tích băng hà,
- Nước ngầm ở vùng đồng cỏ, bán sa mạc, sa mạc.
- Nước ngầm ở miền núi.
ở đây chúng ta cần chú ý loại đầu tiên và cuối cùng.

Giáo viên biên soạn: Triệu Lam Châu 25