PHÂN LOẠI VÀ SỰ BIẾN ĐỘNG CỦA NƯỚC NGẦM

11
Chơng 2
Phân loại v sự biến động của nớc ngầm

2.1. Phân loại nớc ngầm
Tiêu chuẩn phân loại nớc ngầm có thể quy tụ về hai loại hình cơ bản:
- Phân loại nớc ngầm theo thành phần hoá học và lý học
- Phân loại nớc ngầm theo sự phân bố của nớc ngầm trong các tầng địa chất
2.1.1. Phân loại nớc ngầm theo thành phần hoá học
Có nhiều phơng pháp phân loại nớc ngầm theo thành phần hóa học của các chất chứa
trong nớc ngầm, nhng chỉ xin giới thiệu phơng pháp phân loại nớc ngầm theo thành
phần hoá học của C.A.Sukarev. Phơng pháp phân loại nớc ngầm này đã đợc d luận
rộng rãi thừa nhận là phơng pháp có cơ sở khoa học và có nhiều thuận lợi khi sử dụng ở
thực tế.
Nhiều tác giả có cùng quan điểm là dựa vào sự khác nhau của tỷ số giữa các anion và
cation chủ yếu chứa trong nớc ngầm để phân loại.
Theo quan điểm C.A.Sukarev để phân loại nớc ngầm chúng ta dựa vào hàm lợng của
6 anion và cation chủ yếu chứa trong nớc ngầm sau đây:
Nhóm anion: Cl
-
, SO
4
2-
, HCO
3

Nhóm cation: Na
+
, Mg
+

, Ca
2+

Theo tỷ lệ giữa các thành phần trên có thể phân chia nớc ngầm thành 49 loại, rất thuận
tiện cho việc so sánh tính chất của từng loại nớc ngầm từ thành phần hoá học.
Cũng trên quan điểm chung đó, O.A.Alekin phân chia nớc thiên nhiên thành:
Ba loại nớc theo anion: Nớc Cacbonat, nớc Sunphat, nớc Clo
Ba loại nớc theo cation: Nớc canxi, nớc Magiê, nớc Natri
Trong mỗi một loại lại đợc chia ra 3 cách phân loại theo tỷ lệ giữa các ion chứa trong
nớc ngầm.
Ngoài ra, cũng trên quan điểm hoá học ngời ta còn dựa vào hàm lợng các chất
khoáng trong nớc ngầm để phân loại:
- Nớc nhẹ
- Nớc trung bình
- Nớc nặng
2.1.2. Phân loại nớc ngầm theo tính chất lý học
Cách phân loại này chủ yếu dựa vào chỉ tiêu nhiệt độ của nớc ngầm để phân loại và
chia thành 3 loại nớc ngầm chủ yếu sau:
- Nớc ngầm lạnh có nhiệt độ: t < 20
0
C
- Nớc ngầm ấm có nhiệt độ: t 20 ữ 37
0
C
- Nớc ngầm nóng có nhiệt độ: t > 37
0
C

12
Ngoài ra còn dựa vào điều kiện áp lực của nớc ngầm để phân loại:

- Nớc ngầm không áp là loại nớc ngầm có áp suất tại các điểm trên mặt nớc ngầm
bằng áp suất khí trời
- Nớc ngầm có áp là loại nớc ngầm có áp suất tại tất cả các điểm trong tầng trữ nớc
đều cao hơn áp suất khí trời. Cũng có thể nói theo một cách khác đờng áp lực của nớc
ngầm nằm cao hơn tầng không thấm nằm phía trên của tầng trữ nớc
- Nếu nớc ngầm có áp lực cao có khả năng phun nớc lên cao khỏi mặt đất đợc gọi là
nớc ngầm Artesian
Hình 2.1 - Nớc ngầm không áp
Hình 2.2 - Nớc ngầm có áp

Mực nớc ngầm
Nớc ngầm không áp
Mặt đất
Tầng không thấm
Tầng không thấm
Nớc ngầm có áp
Mặt đất
Tầng không thấm
Đờng áp lực

13
2.1.3. Phân loại theo sự phân bố của nớc ngầm trong các tầng địa chất
Trên quan điểm này, các nhà nghiên cứu đã đề xuất nhiều cách phân loại khác nhau,
nhng đều có một điểm chung là lấy cấu tạo và điều kiện sắp xếp địa tầng làm cơ sở chính,
sau đó kết hợp với một số yếu tố khác nh đặc tính thuỷ lực... để nhận biết các loại nớc
ngầm. Tuy nhiên đây là vấn đề vô cùng phức tạp, cho đến nay, cha có phơng pháp phân
loại nào theo quan điểm này đợc thừa nhận là u việt nhất. Mặc dù vậy, với các cách chia
này nớc ngầm cũng đợc nhận biết với những đặc tính riêng của từng loại.
Ví dụ:
- Nớc ngầm trong các lỗ hổng của đất đá

- Nớc ngầm trong các khe nứt của đất đá
- Nớc ngầm trong các hang động
- Nớc ngầm tầng nông
- Nớc ngầm tầng sâu
Để có thể hình dung sự phân loại nớc ngầm theo sự phân bố của nớc ngầm trong các
tầng địa chất và điều kiện sắp xếp địa tầng, ta tạm phân loại làm 4 loại chính:
1. Nớc ngầm tầng nông
2. Nớc ngầm tầng sâu
3. Nớc ngầm khe nứt
4. Nớc ngầm hang động
Hình 2.3 Sơ đồ sắp xếp tầng trữ nớc và các loại giếng khai thác nớc ngầm

Nền đá
Tầng không thấm
Tầng nớc ngầm có áp
Tầng nớc ngầm
không áp
Tầng không thấm
Sông
Suối
Giếng Artesian
(giếng phun)
Giếng khai thác
nớc ngầm không áp
Giếng khai thác
nớc ngầm có áp
Nơi bổ sung nớc
vào tầng có áp
Mặt áp lực
Mực nớc ngầm

14
1. Nớc ngầm tầng nông
Nớc ngầm tầng nông nằm ở trên tầng không thấm thứ nhất (không có tầng không
thấm phủ kín bên trên). Đây là loại nớc ngầm không áp. Mặt nớc ngầm là mặt nớc tự do,
áp lực tại mực nớc ngầm chính bằng áp lực khí trời (P = P
a
). Nớc ngầm tầng nông phân
bố rộng khắp hầu hết mọi nơi, trừ một số vung cá biệt. Nớc ngầm tầng nông thờng thay
đổi về trữ lợng cũng nh mực nớc theo từng thời kỳ trong năm, vì nó chịu ảnh hởng trực
tiếp của điều kiện khí hậu, thuỷ văn nh lợng ma, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ bốc hơi mặt
đất... mực nớc của các sông ngòi, hồ ao, đầm trong khu vực. Nguồn cung cấp chủ yếu là do
nớc ma ngấm vào đất. Mặt khác nớc ma cũng tập trung vào sông ngòi, hồ, ao và lợng
nớc mặt từ sông, ngòi, ao, hồ lại theo dòng thấm bổ sung trực tiếp cho nớc ngầm tầng
nông.
Mùa ma mực nớc ngầm tầng nông đợc dâng cao do đợc bổ sung nớc từ nguồn
nớc ma và nguồn nớc mặt ở các ao hồ sông suối. Đặc biệt đối với sông vùng đồng bằng
do phù sa bồi đắp, lòng sông ngày một cao, mực nớc sông thờng xuyên cao hơn mực
nớc ngầm hai bên bờ. Vì vậy, sông thờng xuyên cung cấp nớc cho nớc ngầm tầng
nông. ở các vùng trồng lúa nớc mực nớc ngầm tầng nông cũng đợc dâng cao do nớc
ngầm đợc bổ sung nớc từ các ruộng trồng lúa.
Ngợc lại, về mùa khô do bị bốc hơi mặt đất, mặt khác mực nớc hồ, ao hoặc các sông
suối hạ thấp, một số trờng hợp hạ thấp hơn cả mực nớc ngầm tầng nông, nớc ngầm lại
theo dòng thấm bổ sung cho dòng chảy cơ bản của các sông suối. Vì vậy, mực nớc ngầm
và trữ lợng nớc ngầm tầng nông đều giảm.
Trữ lợng nớc ngầm tầng nông phụ thuộc vào bề dày của tầng trữ nớc, thành phần
cấp phối hạt của tầng trữ nớc.
2. Nớc ngầm tầng sâu
Nớc ngầm tầng sâu nằm ở phía dới tầng không thấm thứ nhất, tầng trữ nớc thờng
nằm kẹp giữa hai tầng không thấm. nớc ngầm tầng sâu có thể nằm dới mặt đất từ vài chục

mét tới hàng trăm hàng nghìn mét.
Do nằm phía dới tầng không thấm ngăn cách nên nớc ngầm tầng sâu không đợc
cung cấp trực tiếp của nớc ma hoặc nớc mặt trong vùng. Tuy nhiên nớc ma và nớc từ
dòng chảy mặt vẫn gián tiếp liên quan tới tầng nớc này thông qua các dòng chảy ngầm từ
nơi khác tới. Nớc ngầm tầng sâu có thể có áp hoặc không có áp.
- Nếu nguồn nớc cung cấp cho nớc ngầm tầng sâu ở khu vực đợc xuất phát từ nơi có
cao trình cao và có áp lực cột nớc lớn thì nớc ngầm tầng sâu thờng là có áp.
- Ngợc lại, nếu nớc không chứa đầy tầng trữ nớc, và mực nớc ngầm trong tầng trữ
nớc thấp hơn tầng không thấm phía trên thì ta có nớc ngầm tầng sâu không áp.
3. Nớc ngầm trong khe nứt
Nớc ngầm khe nứt là nớc chứa trong các khe nứt của nham thạch, những khe nứt này
đợc tạo ra do quá trình kiến tạo địa chất hoặc do động đất, núi lửa... làm cho các tầng
nham thạch bị đứt gẫy hoặc nứt nẻ. Nớc ngầm trong khe nứt có thể đợc hình thành cùng
với sự hình thành của các khe nứt hoặc đợc cung cấp từ nguồn nớc ma, nguồn nớc ở
các ao, hồ, sông, suối thông qua dòng thấm vào các khe nứt.

15
4. Nớc ngầm trong hang động
Các hang động xuất hiện do sự xâm thực của nớc vào nham thạch tạo thành các hang
động. Nớc từ các nguồn nớc mặt, nớc mạch hoặc nớc ngầm từ các nơi khác tập trung
về các hang động thành các dòng chảy ngầm hoặc các hồ chứa nớc ngầm trong các hang
động nằm sâu trong lòng đất. Nớc trong hang động thờng xuất hiện ở vùng núi đá vôi,
bạch vân, thạch cao, muối mỏ... Trữ lợng nớc ngầm trong hang động tuỳ thuộc vào khả
năng tập trung nớc, kích thớc của các hang động và phụ thuộc vào các nguồn nớc cung
cấp vào các hang động, sự lu thông giữa nguồn nớc đó và các hang động. Nớc ngầm
hang động có thể có dạng có áp hoặc không áp, thông thờng nớc ngầm hang động có độ
khoáng khá cao.
2.2. Sự thay đổi nớc ngầm và các yếu tố ảnh hởng
2.2.1. Sự thay đổi nớc ngầm
- Nếu xét trong thời gian dài, quá trình thay đổi nớc ngầm cũng tơng tự nh nớc

mặt. Trong mùa khô lợng ma ít, mực nớc các ao hồ thấp, dòng chảy các sông suối nhỏ,
lợng bốc hơi lớn vì thế mực nớc ngầm thờng hạ xuống thấp , ngợc lại trong mùa ma
Ma nhiều, nớc mặt nhiều mực nớc ngầm sẽ dâng cao trữ lợng nớc ngầm sẽ phong
phú. Tuy nhiên, sự thay đổi của nớc ngầm còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nh
tính thấm của đất khả năng trữ nớc của tầng trữ nớc.
- Trong chu kỳ một năm, mùa khô mực nớc của nớc mặt hạ thấp, nhiều trờng hợp
thấp hơn mực nớc ngầm, nớc ngầm thông qua các mạch nớc cung cấp nớc cho nớc
mặt. Mùa ma mực nớc ngầm thờng thấp hơn mực nớc mặt, nớc mặt và nớc ma lại
ngấm xuống đất để bổ sung cho nớc ngầm. Tơng quan giữa nớc mặt và nớc ngầm thay
đổi theo mùa, có thời kỳ nớc mặt cung cấp cho nớc ngầm và ngợc lại có thời kỳ nớc
ngầm cung cấp cho nớc mặt.
2.2.2 Các yếu tố ảnh hởng đến nớc ngầm
Tuy nằm sâu dới đất nhng trữ lợng cũng nh chất lợng nớc ngầm chịu ảnh hởng
của rất nhiều yếu tố bao gồm: Yếu tố khí hậu thuỷ văn trên mặt đất, các yếu tố về địa hình,
địa mạo, thổ nhỡng, địa chất, các hoạt động phát triển của con ngời.
1. Yếu tố khí hậu
Lợng ma là nguồn cung cấp chủ yếu cho nớc ngầm vì thế lợng ma hàng năm,
phân phối lợng ma trong năm sẽ có ảnh hởng gần nh trực tiếp đến trữ lợng nớc ngầm
đặc biệt là nớc ngầm tầng nông. Bên cạnh đó cờng độ ma có ảnh hởng trực tiếp đến hệ
số dòng chảy có nghĩa ảnh hởng tới lợng nớc thấm xuống đất cung cấp cho nớc ngầm.
Đối với nớc ngầm tầng nông không áp nếu có lợng nớc ma bổ sung vào nớc
ngầm sẽ làm mực nớc ngầm tăng lên một lớp h.

h
P
h

= (2.1)
Trong đó:
h: Độ gia tăng mực nớc ngầm

P: Tổng lợng ma hữu hiệu (ngấm vào đất)

16

h
: Độ rỗng hiệu quả của đất đá
- Lợng bốc thoát hơi nớc: Bốc thoát hơi nớc từ mặt đất là một thành phần trong
lợng nớc đi của nớc ngầm, làm giảm lợng nớc ngầm. Các yếu tố khí hậu nh nhiệt độ,
độ ẩm, gió có ảnh hởng trực tiếp đến lợng nớc bốc hơi mặt đất. Vì thế, các yếu tố khí
hậu này có ảnh hởng trực tiếp đến sự thay đổi của nớc ngầm.
2. Yếu tố thuỷ văn
Dòng chảy mặt trên các sông suối, lợng nớc và mực nớc trong các ao hồ, tơng
quan giữa mực nớc ao hồ và mực nớc ngầm có ảnh hởng trực tiếp đến nớc ngầm; chất
lợng của nớc mặt cũng ảnh hởng đến chất lợng nớc ngầm. Ngoài ra chế độ thuỷ triều,
tình hình hạn hán lũ lụt cũng có ảnh hởng tới nớc ngầm
3. Điều kiện địa hình, địa mạo, thảm phủ trên mặt đất
Độ dốc địa hình, độ gồ ghề của mặt đất, mật độ sông suối ao hồ trên mặt đất có ảnh
hởng đến hệ số dòng chảy có nghĩa ảnh hởng trực tiếp đến lợng nớc thấm vào đất để bổ
sung cho nớc ngầm
4. Yếu tố về địa chất, thổ nhỡng
Cách sắp xếp địa tầng, cấu tạo của các tầng địa chất, độ rỗng của các lớp đất đá, hệ số
thấm... sẽ ảnh hởng tới tốc độ và lợng nớc thấm vào trong đất
5. Các hoạt động phát triển của con ngời
Đó là sự khai thác nớc ngầm để phục vụ các mục đích phát triển khác nhau, những tác
động của con ngời vào chất lợng và khối lợng nớc mặt là nguồn nớc bổ sung chính
cho nớc ngầm. Mặt khác các công trình giữ nớc nh hồ chứa nớc, hệ thống cấp thoát
nớc đều có ảnh hởng đến sự thay đổi của nớc ngầm.
Quá trình đô thị hóa thờng gây ra những sự thay đổi mực nớc ngầm do kết quả của
việc làm giảm lợng bổ sung nớc ngầm và tăng cờng việc khai thác nớc ngầm.
ở

những
vùng nông thôn nớc dùng thờng đợc lấy từ những giếng nông, trong khi đó hầu hết các
nớc thải của đô thị lại trở lại đất thông qua các hồ chứa nớc bẩn. Do vậy, sự nhiễm bẩn
của nớc giếng tăng lên. Nhiều giếng ở các hộ dùng riêng phải bỏ đi. Sau này, ngời ta đã
phải đặt các hệ thống sử lý nớc cống, nớc thải, nớc ma trong khu vực.
Ba điều kiện làm cho nớc ngầm giảm là:
- Làm giảm lợng bổ sung nớc ngầm do lát bề mặt
- Bơm hút tăng
- Giảm lợng bổ sung nớc ngầm do hệ thống cống ngầm thu nhận nớc ngầm từ trên
xuống
Ngoài ra còn có những ảnh hởng khác của động đất, ảnh hởng của tải trọng bên
ngoài...
6. áp suất khí quyển
Sự thay đổi áp suất khí quyển gây ra do sự dao động mực nớc thủy áp trong tầng chứa
nớc có áp. Mối quan hệ đó là quan hệ nghịch biến, có nghĩa là tăng áp suất khí quyển sẽ
làm giảm mực thủy áp và ngợc lại. Khi sự thay đổi áp suất khí quyển đợc biểu thị bằng