Tài liệu Kỹ thuật khai thác nước ngầm docx

TS. Phạm Ngọc Hải TS. Phạm Việt Hòa







Kỹ Thuật
Khai thác nớc ngầm

Nh xuất bản nông nghiệp
TS. Phạm Ngọc Hải TS. Phạm Việt Hòa

Kỹ Thuật
Khai thác nớc ngầm





















Nh xuất bản nông nghiệp
H nội 2004

3
Chơng 1

Khái quát về nớc ngầm

1.1. Vai trò của nớc ngầm trong đời sống và phát triển kinh tế
Nớc luôn luôn giữ một vai trò mang tính sống còn trong lịch sử phát triển loài ngời
và phát triển kinh tế xã hội của mỗi quốc gia. Trong thời đại hiện nay do bùng nổ về dân số,
do các ngành kinh tế của các nớc trên thế giới thi nhau phát triển nh vũ bão, chất lợng
cuộc sống của con ngời ngày một nâng cao vì thế yêu cầu về nớc ngày một lớn, các
nguồn nớc đợc khai thác và sử dụng ngày càng nhiều. Nhìn chung trên trái đất có 3
nguồn nớc chính: Nớc ma, nớc mặt, nớc ngầm.
ở mọi nơi trên trái đất lợng nớc ma cung cấp hàng năm đều có hạn, mặt khác ma
lại phân phối không đều theo cả không gian lẫn thời gian. Những vùng ma nhiều lợng
ma năm bình quân cũng chỉ đạt 2000 ữ 2500mm, những vùng ma ít chỉ đạt 400 ữ
500mm, có những vùng không hề có ma. ở những nơi có ma lợng ma cũng phân phối
không đều trong năm, nhiều thời gian kéo dài không có ma. ở những vùng có các nớc
công nghiệp phát triển, thậm chí nớc ma cũng bị ô nhiễm một cách nặng nề, đôi khi xuất
hiện những trận ma acid hoặc ma bùn... Chính vì vậy, nguồn nớc ma từ lâu đã không
thể đáp ứng đầy đủ yêu cầu về nớc của con ngời.
Nguồn nớc mặt trên trái đất cũng đợc khai thác và sử dụng một cách quá mức nên
ngày càng bị hao hụt về khối lợng, suy giảm về chất lợng, có nhiều nơi trên thế giới
nguồn nớc mặt không có hoặc rất khan hiếm không đủ để sử dụng, ở nhiều nơi lợng ma
hàng năm nhỏ hơn lợng bốc hơi nên nớc mặt hầu nh không có nh các vùng sa mạc
hoặc các nớc ở Trung Phi, Nam á...
Với những lý do trên, nguồn nớc ngầm trớc mắt cũng nh lâu dài đóng một vai trò
rất quan trọng để bổ sung nguồn nớc cho nhân loại, việc khai thác và sử dụng nớc ngầm
là một yêu cầu tất yếu và ngày càng lớn.
ở một số nớc trên thế giới từ lâu yêu cầu khai thác sử dụng nớc ngầm đã rất lớn đặc
biệt sử dụng nớc ngầm vào mục đích sinh hoạt và chăn nuôi.
Đan mạch là nớc sử dụng hoàn toàn nớc ngầm để đáp ứng yêu cầu sinh hoạt, một số
nớc khác tỷ lệ sử dụng nớc ngầm để đáp ứng yêu cầu sinh hoạt cũng rất cao có thể lấy
một số nớc điển hình:

Bỉ Tỷ lệ nớc ngầm sử dụng cho sinh hoạt chiếm là : 90%
Phần Lan : 85 ữ 90%
Hà Lan : 75%
Thuỵ Điển : 85 ữ 90%
Đức : 75%
Ixraen : 95%

4
Trên toàn thế giới nớc ngầm đã đợc khai thác để đáp ứng 50% yêu cầu nớc cho sinh
hoạt của nhân loại.
Ngoài mục đích khai thác nớc ngầm cho sinh hoạt, nớc ngầm còn đợc khai thác
phục vụ cho công nghiệp, trồng trọt, chăn nuôi và các ngành kinh tế khác.
Nông nghiệp: nhiều nớc trên thế giới đã sử dụng nớc ngầm để tới cho các diện tích
trồng trọt: Diện tích canh tác đợc tới bằng nớc ngầm của một số nớc nh sau:
- Brazin có 22.000 ha
- Angiêri có 80.000 ha
- Hy Lạp có 30.000 ha
- Nga, Trung Quốc, Mỹ có 15% lợng nớc tới là nớc ngầm.
Nớc ngầm cũng đợc khai thác dể đáp ứng cho yêu cầu cho công nghiệp và chăn nuôi
ở hầu hết các nớc trên thế giới. Các nớc lớn nh Nga, Mỹ, Trung Quốc, ấn Độ, Australia,
Ai Cập, Nam Phi đều khai thác và sử dụng nớc ngầm với qui mô rất lớn và còn đang tiếp
tục đợc mở rộng trong tơng lai để đáp ứng yêu cầu ngày một cao của kinh tế dân sinh.
ở Việt Nam, tuy là một nớc nhiệt đới ma nhiều, nguồn nớc mặt tơng đối phong
phú nhng yêu cầu khai thác nớc ngầm cũng rất lớn. Từ đầu thế kỷ 20, chúng ta đã bắt đầu
khai thác nớc ngầm để phục vụ cho sinh hoạt và công nghiệp ở các thành phố lớn nh: Hà
Nội, Hải Phòng, Nam định, Vinh, Huế, Thành phố Hồ Chí Minh... ở nông thôn, các hộ gia
đình từ lâu đã sử dụng giếng khoan, giếng đào để khai thác nớc ngầm dùng cho sinh hoạt.
Những năm gần đây, ở nớc ta tốc độ phát triển kinh tế và đô thị hoá rất cao, hàng loạt
các thành phố lớn, thị xã, thị trấn mới đợc mọc lên, hàng loạt khu dân c, khu chế xuất đã
hình thành và đi vào hoạt động, các vùng kinh tế mới ở miền núi phía Bắc, cao nguyên và

ven biển đợc thiết lập. Diện tích trồng trọt trong nông nghiệp tăng nhanh, cây trồng đợc
đa dạng hoá. Yêu cầu về cấp nớc nói chung rất lớn, yêu cầu khai thác sử dụng nớc ngầm
đặc biệt ở những khu vực khan hiếm nớc mặt lại càng lớn và cấp thiết.
Riêng ở Hà Nội: những năm 80 của thế kỷ trớc chỉ có 3 nhà máy nớc, nhng tới cuối
những năm 90 đã có tới 15 nhà máy nớc cỡ lớn, mỗi ngày khai thác 385.244 m
3
nớc cấp
cho nội thành. Theo kế hoạch đến năm 2010 phải khai thác đợc 700.000m
3
trong một ngày
đêm, ớc tính đến năm 2010 có 1,2 ữ1,5 tỷ m
3
nớc ngầm đợc khai thác trong một năm để
cung cấp cho các yêu cầu của nội thành.
Hiện tại cũng nh trong tơng lai, việc khai thác nớc ngầm để đáp ứng yêu cầu phát
triển kinh tế xã hội ở Việt Nam là rất lớn. Tuy nhiên để có thể khai thác và sử dụng nớc
ngầm một cách bền vững, chúng ta cần nắm vững một số đặc điểm sau đây trong vấn đề
khai thác và sử dụng nớc ngầm:
u điểm
- Nớc ngầm phân bố khắp nơi, nguồn nớc tơng đối ổn định.
- Nớc ngầm thờng đợc khai thác và sử dụng tại chỗ, đờng dẫn nớc ngắn tổn thất
nớc trong quá trình dẫn nớc ít.
- Lu lợng khai thác nớc ngầm nhỏ nên qui mô xây dựng công trình không lớn, phù
hợp với nguồn vốn địa phơng và của các hộ nông dân cần khai thác và sử dụng nớc ngầm.

5
- Chất lợng nớc ngầm tốt hơn nớc mặt nên xử lý ít phức tạp.
- ở những vùng trũng và lầy thụt, khai thác nớc ngầm dễ dàng, ít tốn kém ngoài ra
còn có thể hạ thấp mực nớc ngầm để cải tạo đất.
Nhợc điểm:

- Lu lợng nhỏ, khả năng cấp nớc nhỏ nên công trình nằm phân tán.
- Nớc ngầm có độ khoáng hoá cao, nhiệt độ nớc ngầm thờng không phù hợp với
yêu cầu dùng nớc nên phải xử lý nớc trớc khi sử dụng
- Đòi hỏi năng lợng để bơm hút để khai thác nớc ngầm.
- Nếu nớc ngầm nằm quá sâu công trình khai thác sẽ phức tạp dẫn đến giá thành khai
thác nớc sẽ cao.
- Việc khai thác nớc ngầm không hợp lý sẽ dẫn đến ô nhiễm môi trờng, làm mất cân
bằng sinh thái tự nhiên. ở các vùng duyên hải nếu khai thác nớc ngầm quá mức, mực nớc
ngầm hạ thấp, nớc mặn từ biển sẽ xâm nhập làm ô nhiễm nguồn nớc ngầm.
Tóm lại: Vai trò của nớc ngầm ngày càng quan trọng trong phát triển Kinh tế - Xã hội
của mỗi quốc gia, vì thế cần có kế hoạch khai thác, sử dụng nớc ngầm một cách hợp lý để
có thể phát triển nguồn nớc nói chung và phát triển nguồn nớc ngầm nói riêng một cách
bền vững.

1.2. Sự hình thành nớc ngầm
Có nhiều giả thuyết về sự hình thành nớc ngầm từ xa xa. Giả thuyết đầu tiên cho là:
Nớc ma thẩm lậu xuống các tầng đất đá tạo thành những khu vực chứa nớc trong lòng
đất, Giả thiết này đợc đa ra vào thế kỷ I trớc công nguyên. Sau đó giả thuyết ban đầu
dờng nh bị lãng quên cho đến tận thế kỷ thứ XVII giả thuyết này lại đợc nhắc tới nh
một giả thuyết hợp lý nhất hồi bấy giờ. Mãi đến 1877 nhà địa chất học ngời Đức tên là
O.Phôn - Gherơ bác bỏ luận đề trên và đa ra giả thuyết mới là do sự ngng tụ nớc trong
đất. ông khẳng rằng sự hình thành nớc ngầm trong đất cơ bản không chỉ là do thẩm lậu
nớc ma mà còn do quá trình xuyên sâu không khí và hơi nớc vào kẽ rỗng lớp vỏ trái đất
và hơi nớc bị ngng tụ khi hấp thu lạnh tạo thành những vùng chứa nớc ngầm trong lòng
đất. Sự bàn cãi về giả thuyết này diễn ra rất sôi nổi, nhiều ý kiến phản đối luận điểm trên và
không công nhận vì nó cha lý giải đợc chọn vẹn và toàn diện các vấn đề, đơng nhiên
luận điểm ban đầu lại đợc bảo vệ, mặc dầu bản thân nó cha giải thích rõ nguồn gốc phát
sinh nớc ngầm. Mãi sau này, vào đầu thế kỷ XX nhà bác học ngời Nga A..Rebegeb trên
cơ sở nghiên cứu thí nghiệm đã chứng minh và giải thích quá trình hình thành nớc ngầm
khác với Phôn - Gherơ ở chỗ tính xuyên sâu của không khí đợc ông giải thích là do quá

trình chênh lệch độ đàn hồi hơi nớc tồn tại trong các tầng đất tạo ra. Hơi nớc chuyển vị từ
vùng có độ đàn hồi cao (ở nhiệt độ cao) xuống vùng có độ đàn hồi thấp (ở nhiệt độ thấp).
Ông nhấn mạnh chỉ do hiện tợng ngng tụ hơi nớc cha đủ giải thích mọi hiện tợng
trong quá trình hình thành nớc ngầm mà phải kết hợp chặt chẽ với luận điểm ban đầu. Vì
vậy, nớc ngầm có nguồn gốc cung cấp một phần là do nớc ma ngấm xuống đất, mặt
khác do ngng tụ hơi nớc từ tầng sâu trong lòng đất hoà quyện với nhau mà hình thành
nớc ngầm. Nói khác đi nguồn cung cấp cho nớc ngầm chủ yếu do nớc ma và hơi nớc
mà động thái của chúng thông qua sự tuần hoàn nớc trong tự nhiên: Nớc trên mặt đất, mặt

6
biển, sông ngòi, hồ ao, kênh mơng bốc hơi nớc lên bầu khí quyển. ở đây chúng tụ lại
thành những lớp mây dày đặc và ngng tụ lại rơi xuống mặt đất dới dạng ma. Một bộ
phận nớc ma chảy ra sông biển, bộ phận khác bốc hơi lên bầu khí quyển, một bộ phận
thẩm lậu sâu vào đất đá dới dạng dòng thấm và hơi nớc xuyên sâu bổ sung cho nớc
ngầm.

Lợng nớc trong khí quyển
khoảng 13.000 km
3

Phân bố nớc của các lục địa

Các sông: 40.000 km
3

Hồ nớc ngọt: 90.000 km
3

Tổng cộng nớc mặt: 235.000 km
3

Độ ẩm của đất: 65.000 km
3

Nớc ngầm ở độ sâu dới 800m: 4.000.000 km
3

Nớc ngầm ở độ sâu trên 800m: 4.300.000 km
3

Tổng cộng: 8.600.000 km
3

Băng ở các cực: 29.000.000 km
3
Tổng cộng nớc trên trái đất
khoảng 1.390.000.000 km
3

Trong đó: 97,2% trên các Đại dơng
2,2% trên các cực
0,8% trên các lục địa
Các đại dơng chiếm
70% diện tích trái đất,
chứa 1.350.000.000 km
3

nớc
Bốc hơi vo
các lục địa

40.000 Km
3
/năm
Ma rơi xuống
các đại dơng
410.000 Km
3
/năm
Bốc hơi từ các
đại dơng
450.000 Km
3
/năm
Bốc hơi từ
các lục địa
70.000 Km
3
/năm
Nớc thấm
12.000 Km
3
/năm
Ma rơi xuống
các lục địa
110.000 Km
3
/năm
Hình 1.1- Hệ tuần hoàn của nớc trong tự nhiên

7

Nh vậy, ngoài nớc ma ra nhân tố hình thành nớc ngầm phải kể đến hơi nớc
chuyển vị về phía có sự đàn hồi thấp có nghĩa là nơi có nhiệt độ thấp. Nh chúng ta đã biết
mùa hè dới mặt đất lạnh hơn trên mặt đất và không khí đem theo hơi nớc bão hoà thấm
sâu vào lớp vỏ trái đất.
Tại đây hơi nớc có trong không khí dới đất bị ngng tụ thành nớc rồi cung cấp vào
tầng trữ nớc. Bởi vậy, ta có thể đi tới kết luận: Sự hình thành nớc ngầm chủ yếu là do
nớc ma ngấm xuống đất và hơi nớc trong không khí thấm vào trong đất và đợc ngng
tụ trong lòng đất. Vùng hình thành nớc ngầm có thể là vùng di chuyển chậm của nớc
trong các kẽ rỗng của đất, trong các vết rạn nứt của nham thạch hoặc trong các hang, động
đợc tạo ra trong các tầng nham thạch rắn chắc, tạo thành dòng chảy ngầm trong lòng đất.
1.3. Chế độ nớc ngầm và phân bố nớc ngầm theo chiều sâu
1.3.1. Chế độ nớc ngầm
Nớc ngầm là một thành phần trong chu trình tuần hoàn của nớc trong tự nhiên: Nớc
trong khí quyển tồn tại dới dạng hơi nớc hay giọt ma ma rơi xuống đất một phần tạo
thành dòng chảy mặt một phần bốc hơi trở lại bầu khí quyển còn lại sẽ thấm vào trong lòng
đất để bổ sung cho nớc ngầm. Bên cạnh đó hơi nớc từ trong khí quyển cũng đợc thấm
sâu vào lòng đất do hiện tợng chênh lệch về nhiệt độ và áp lực đàn hồi cùng với lợng
nớc từ sông, biển, hồ, ao ngấm xuống cung cấp cho nguồn nớc ngầm. Trong mùa khô hạn
ít ma, nớc ngầm một phần cung cấp cho tầng đất và sẽ đợc bốc hơi qua mặt đất lên tầng
khí quyển, một phần lại cung cấp nớc cho ao, hồ, sông, biển và cũng đợc bốc hơi lên bầu
khí quyển thông qua hiện tợng bốc hơi mặt nớc. Sự tuần hoàn của nớc trong tự nhiên là
một chu trình khép kín.
Phân loại các tầng địa chất thuỷ văn
Dựa vào tính chứa nớc và tính thoát nớc của các tầng địa chất có thể chia thành 4
loại tầng địa chất thuỷ văn:
1. Tầng ngậm nớc và vận chuyển nớc
Tầng ngậm nớc và vận chuyển nớc là một hệ đất đá có khả năng trữ nớc tốt cho
phép nớc vận chuyển đợc trong hệ đất đá đó , nh các tầng cát, cát sỏi
2. Tầng ngậm nớc ít và vận chuyển nớc kém
Tầng ngậm nớc ít và vận chuyển nớc kém là một hệ đất đá có khả năng chứa nớc

nhng vận chuyển nớc kém nh đất sét pha cát, đất sét pha cuội sỏi.
3. Tầng ngậm nớc nhng không vận chuyển nớc
Tầng ngậm nớc nhng không vận chuyển nớc là một hệ đất đá có lỗ rỗng lớn, các lỗ
rỗng không thông nhau và không cho nớc vận chuyển qua nh các túi nớc trong các hang
đá, các khe nứt của nham thạch có chứa nớc hoặc các bộ phận trữ nớc đợc bao bọc bởi
tầng đát sét.


8
4. Tầng không ngậm nớc và không vận chuyển nớc
Là các tầng địa chất rắn chắc không chứa nớc nh các tầng đá gốc liền khối
Nếu dựa theo sự sắp xếp tơng đối giữa các tầng địa chất không thấm và các tầng trữ
nớc đồng thời dựa vào cao độ của đờng áp lực nớc ngầm so với tầng không thấm nớc
có thể chia tầng trữ nớc làm 2 loại:
Tầng trữ nớc có áp
Tầng trữ nớc không áp
Hình 1.2 - Các tầng địa chất thuỷ văn
- Tầng trữ nớc có áp biến thành tầng trữ nớc không áp khi đờng áp lực hạ thấp hơn
tầng không thấm phía trên của tầng trữ nớc.
- Nớc ngầm treo (túi nớc ngầm) là loại nớc ngầm tồn tại ở dạng các túi nớc nằm
trong các tầng địa chất đợc bao bọc bởi các tầng địa chất không thấm nớc.
Hình 1.3 - Nớc ngầm treo
D
ò
n
g

c
h
ả

y

c
ó
áp
Giếng phun
(Artesian)
Tầng không
thấm nớc
Mặt đất tự nhiên
Vùng cung cấp nớc ngầm
Mực nớc ngầm
không áp
Đờng thủy áp
Túi nớc ngầm
Bề mặt đất
Tầng không thấm


9
Trên quan điểm nớc dới đất ngời ta còn phân các tầng địa chất thuỷ văn theo lợng
nớc chứa trong đất:
1. Tầng rễ cây
Hình 1.4 - Các tầng chứa nớc trong đất
Tầng rễ cây là tầng hoạt động tập trung của bộ rễ hút nớc cung cấp cho cây trồng.
Nguồn nớc cung cấp chủ yếu do ma ngấm xuống và lợi dụng đợc một phần nớc ngầm
cung cấp do nớc ngầm nằm cao nớc ngầm do mao quản leo lên. Tuy nhiên ở tầng này do
tiếp xúc với mặt đất lợng bốc thoát nớc tơng đối lớn. Trong đó lợng bốc hơi phụ thuộc
chủ yếu vào các nhân tố khí hậu và vị trí mực nớc ngầm.
2. Tầng trung gian

Tầng trung gian là tầng nối tiếp giữa tầng rễ cây và tầng nớc mao quản. Khi nớc
ngầm nằm nông thì tầng này có khả năng cấp nớc cho tầng rễ cây và có lợng bốc thoát
hơi đáng kể. Nếu nớc ngầm nằm sâu thì tầng này có khả năng cấp nớc không đáng kể. Vì
vậy lợng bốc thoát nớc gần nh bằng 0, lợng nớc tồn tại trong tầng này rất nhỏ dới
dạng hơi nớc ngng tụ
3. Tầng mao dẫn
Tầng mao dẫn là tầng chuyển hoá nớc ngầm thành nớc mao quản treo và mao quản
leo cấp nớc cho tầng trung gian và tầng rễ cây. Đây là tầng có ý nghĩa quan trọng về sự cân
bằng sinh thái giữa đất, nớc và cây trồng.
Tuỳ theo tính chất của đất, đờng kính hạt và phân bố cấp hạt của tầng đất mà chiều
cao dâng nớc của mao quản khác nhau và có thể tính theo công thức:
Mực nớc ngầm
Tầng bão hòa
Tầng không thấm
Tầng mao dẫn
Tầng trung gian (tầng đệm)
Tầng hoạt động của bộ rễ cây
Bề mặt đất
Tầng thoáng khí cha bão hòa
Tầng
mao dẫn
Tầng
canh tác
Tầng
bão hòa
1
2
3
4
5

10



= cos
r
2
h
c

Trong đó:
h
c
: Độ leo cao của mao quản tỷ lệ với sức
căng mặt ngoài của chất lỏng và tỉ lệ nghịch với bán
kính kẽ rỗng giữa các hạt đất trong ống mao dẫn và
dung trọng chất lỏng
: Sức căng mặt ngoài của chất lỏng
r: Bán kính kẽ rỗng
: Góc nghiêng bề mặt chất lỏng và thành
ống mao dẫn (góc nghiêng giữa tiếp tuyến và mặt
cong trong ống mao dẫn)
: Dung trọng của chất lỏng
Theo Lohmen và A..Rebegeb độ leo mao quản trong các mẫu đất đá nh sau:
Bảng 1.2 - Độ dâng cao nớc mao quản của một số loại đất đá
Loại đất đá Kích thớc hạt d (mm) Độ leo h
c
(cm) h
c

giới hạn (cm)
(1) (2) (3) (4)
Cuội sỏi hạt mịn
Cát rất thô
Cát thô
Cát trung bình
Cát mịn
Hạt sét
Thịt pha sét
Than bùn
5,00 ữ 2,00
2,00 ữ 1,00
1,00 ữ 0,50
0,50 ữ 0,20
0,20 ữ 0,10
0,10 ữ 0,05
2,5
6,5
13,5
24,6
42,8
105,5
5 ữ 10
10 ữ 15
15 ữ 26
25 ữ 35
35 ữ 100
400 ữ 500
150 ữ 400
60 ữ 70

4. Tầng bão hoà nớc
Tầng bão hoà là tầng đất, đá có nớc chứa đầy trong các khe kẽ rỗng của đất đá. Chiều
sâu của tầng bão hoà nớc phụ thuộc vào lợng nớc chứa trong tầng trữ nớc, ngoài ra còn
phụ thuộc vào nguồn nớc cung cấp cho nức ngầm nh mực nớc sông, hồ, dòng chảy
ngầm, nói cách khác phụ thuộc các đặc tính của các nguồn nớc khác cung cấp cho nớc
ngầm. Vùng đất bão hoà nớc thờng chịu tác dụng của áp lực cột nớc chứa trong đất.
5. Tầng không thấm nớc
Tầng không thấm nớc là tầng địa tầng không cho nớc ngầm di chuyển qua. Tuỳ vào
vị trí tơng đối của tầng không thấm với đờng áp lực và số lợng, độ dày của tầng không
thấm mà trạng thái nớc ngầm có thể là không áp hoặc có áp. Thông thờng, tầng không
thấm đơn lớp nằm phía dới tầng trữ nớc sẽ xuất hiện nớc ngầm không áp. Tầng không
thấm đa lớp sẽ xuất hiện nớc ngầm có áp.
2

h
c
Hình 1.5 - Hiện tợng mao dẫn

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

17
cột nớc, tỷ lệ thay đổi mực thủy áp với sự thay đổi của áp suất đợc gọi là hiệu ứng áp suất
của tầng chứa nớc.

a
P
h.
B



= (2.2)
Trong đó:
B: Hiệu ứng áp suất (Barometric efficiency)
Nếu B 1 thì có nớc ngầm không áp
Nếu B 1 thì có nớc ngầm có áp
: Trọng lợng riêng của nớc
h: Sự thay đổi mực thuỷ áp
P
a
: Sự thay đổi áp suất khí quyển
Hầu hết các giá trị quan trắc cho giá trị của B nằm trong khoảng từ 20 ữ 70%
Hình 2.4 - Phân bố lý tởng của các lực ở biên trên của tầng chứa nớc có áp
chịu ảnh hởng của sự thay đổi khí áp
Để giải thích các hiện tợng trên có thể coi tầng chứa nớc nh là một vật thể đàn hồi.

Nếu P
a
là sự thay đổi áp suất khi quyển và P

là kết quả của sự thay đổi áp suất thủy tĩnh
ở đỉnh của tầng chứa nớc có áp thì:
P
a
= P

+ S
c
(2.3)
Trong đó: S
c
:
ứ
ng suất nén đợc tăng lên trên tầng chứa nớc
Tại giếng hút nớc từ tầng chứa nớc có áp:
P

= P
a
+ h (2.4)
Cho áp suất khí quyển tăng thêm P
a
thì:
P

+ P

a
= P
a
+ P
a
+ h (2.5)
Thay P

từ phơng trình (2.4) ta có:
P

= P
a
+ (h + h) (2.6)
Từ phơng trình (2.3) rõ ràng rằng P

< P
a
do đó h < h

Các phần tử rắn
trong đất
Biên trên tầng
chứa nớc có áp
P

S
c
Tầng có áp

P
a

18
Hình 2.5 - ảnh hởng của khí áp đến mực thủy áp
Nói chung mực nớc trong giếng hạ thấp xuống khi áp suất khí quyển tăng lên.
7. ảnh hởng của thủy triều
Trong những tầng đất chứa nớc tiếp giáp với biển, sự dao động của thủy triều dẫn đến
sự biến động của nớc ngầm.
Xét trờng hợp đơn giản, đối với dòng chảy một chiều trong tầng chứa nớc có áp.
Phơng trình mô tả chuyển động nớc ngầm có dạng:

t
h
T
S
x
h
2
2


=



Giả thiết điều kiện biên: tại x = 0, h = h
0
sint và h = 0 tại x = (lấy mặt chuẩn là mực
nớc biển trung bình).

Trong đó:
: Vận tốc góc,
0
t
2
=
t
0
: Chu kỳ thủy triều
Hình 2.6 Dao động mực nớc thủy áp do ảnh hởng của thủy triều
Nghiệm của bài toán là:












=


00
Tt
S
x

0
Tt
S
x
t
t2
sinehh
0

Tầng chứa nớc có áp
Mực thủy áp
Mặt đất
P
a
+ P
a
P
a
Tầng không thấm
Độ lớn thủy triều = 2h
0

Tần
g chứa nớc có áp
Mực nớc biển
trung bình
Mặt đất
Mực thủ
y áp

19
Nh thế biên độ dao động tại mặt cắt x kể từ bờ biển là:

0
Tt
S
x
0
ehh


=

Thời gian truyền sóng:

T4
St
xt
0
L

=

Tốc độ truyền sóng:

St
T4
t
x
v

0L

==

Chiều dài sóng:

S
Tt4
vtL
0
0

==


Lợng dòng chảy vào trong tầng chứa nớc trong nửa chu kỳ:


=
STt2
hW
0
0

Lời giải giải tích ở trên cũng có thể áp dụng gần đúng với tầng chứa nớc không áp khi
sự dao động mực nớc nhỏ không đáng kể so với độ dầy tầng bão hòa.

ở
trên đã nói sự thay đổi áp suất không khí dẫn đến sự biến đổi mực thủy áp. Sự dao
động thủy triều cũng dẫn đến sự thay đổi mực thủy áp trong trong tầng chứa nớc có áp.

Mức độ ảnh hởng của thủy triều đợc biểu thị qua hệ số thủy triều C:
C = 1 - B
2.3. Các hình thức tồn tại của nớc ngầm
2.3.1 Các sơ đồ đặc trng
Hình 2.7 Nớc ngầm tầng nông và túi nớc ngầm
Tầng không thấm
Mực nớc n
gầm
Tần
g ngậm nớc (dẫn nớc)
Thấu kính thịt
pha sét
Túi nớc n
gầm

20










H×nh 2.8 – TÇng ®Êt b∙o hßa n−íc ngÇm tiÕp gi¸p víi lßng s«ng

21
2.3.2. Hình thái nớc ngầm
- Nớc ngầm tồn tại trong đất dới hình thức chứa đầy trong các lỗ rỗng của đất đá
hoặc nham thạch với trạng thái tĩnh, mực nớc ngầm thờng nằm ngang.
- Nớc ngầm tồn tại trong đất dới hình thức nh dòng chảy ngầm trong đất với trạng
thái động, mặt nớc ngầm thờng có độ dốc.
1 - Sông 2 - Khe dốc
Hình 2.9

Tơng quan giữa dòng chảy với mực nớc ngầm
Để làm rõ đặc tính mực nớc ngầm cần phải lập bản đồ đẳng áp nớc ngầm và đó là
mực nớc ngầm nằm ngang. Bản đồ đẳng áp có ý nghĩa thực tế to lớn. Từ bản đồ đờng
đẳng áp nớc ngầm có thể xác định hớng và độ dốc của dòng ngầm và cả độ sâu mực nớc
ngầm tại điểm bất kỳ. Nếu có gắn với đờng đồng mức cao độ mặt đất tự nhiên thì chúng ta
có thể đánh giá đợc sơ bộ trữ lợng nớc ngầm và điều kiện khai thác.
Hình 2.10 Khu bi sông với đờng đẳng áp nớc ngầm
2.3.3. Điều kiện cung cấp và chế độ nớc ngầm
Điều kiện cung cấp: Mực nớc ngầm, trữ lợng nớc ngầm, thành phần hoá học và các
đặc tính vật lý của nớc ngầm có thể thay đổi theo thời gian. Sự biến đổi các đặc trng này
của nớc ngầm đợc gọi là sự thay đổi của chế độ nớc ngầm. Tập hợp các biến đổi trên
cho ta hình ảnh chế độ nớc ngầm.
Sông
1 2 1
MNN MNN

22
Trong thực tiễn thờng phát sinh nhu cầu thay đổi chế độ nớc ngầm, đối với vùng
nớc ngầm quá phong phú, mực nớc ngầm nằm quá cao đòi hỏi phải hạ thấp mực nớc
ngầm, và ở vùng thiếu nớc đòi hỏi phải duy trì và nâng cao mực nớc ngầm.
Chế độ nớc ngầm phần lớn phụ thuộc vào điều kiện nguồn nớc cung cấp cho nớc
ngầm, tác động tơng hỗ giữa nớc mặt và nớc ngầm, các yếu tố khí hậu, thuỷ lực, thuỷ
văn của sông ngòi, ao hồ và hoạt động của con ngời .
Điều kiện cung cấp nớc ngầm có ảnh hởng đến chế độ nớc ngầm, gây ra biến đổi
động thái nớc ngầm và biến đổi mực nớc ngầm, làm thay đổi thành phần hoá học của
nớc ngầm. Nguồn nớc cung cấp cho nớc ngầm có thể là nớc ma, nớc mặt, nớc chứa
ở các địa tầng và nớc ngng tụ từ hơi nớc trong đất .
- Nguồn cung cấp cho nớc ngầm là nớc ma: Trớc hết phụ thuộc vào thời gian ma,
lợng ma và cờng độ ma, sau là điều kiện địa hình, địa mạo, độ thấm nớc của đất đá,
độ che phủ mặt đất nh việc trồng cây gây rừng làm tăng cờng độ thấm và thời gian thấm

n
ớc vào trong đất.
- Nguồn cung cấp nớc ngầm là nớc mặt: Về mùa ma lũ, mực nớc sông, hồ, ao lên
cao sẽ cung cấp nớc cho nớc ngầm dọc theo ven bờ các sông, hồ. Ngợc lại về mùa kiệt
mực nớc sông, hồ ao thấp hơn mực nớc ngầm, nớc ngầm lại cung cấp dòng chảy mặt
cho các ao, hồ, sông, suối.
Hình 2.11 - Tơng quan giữa nớc mặt và nớc ngầm
Mối quan hệ này là ổn định và dễ thấy qua bản đồ đẳng áp nớc ngầm, nếu quan hệ
trên không có thì đờng đẳng áp nớc ngầm vuông góc với dòng chảy mặt (hình 2.11a).
Nếu nớc ngầm đợc cung cấp từ dòng chảy mặt thì các đờng đẳng áp nghiêng theo chiều
dòng chảy bởi vì gơng nớc ngầm trong trờng hợp này nghiêng từ phía sông (hình 2.11b).
Nếu nớc ngầm cung cấp cho nớc mặt thì đờng đẳng áp nghiêng ngợc chiều dòng
chảy mặt (hình 2.11c). Có thể gặp trên thực tế trờng hợp hỗn hợp cả hai loại nớc mặt và
nớc ngầm cấp nớc cho nhau (hình 2.11d).
-
ở
vùng ma lớn hơn nhiều so với bốc hơi là vùng thừa ẩm, phần lớn nớc ngầm cung
cấp cho sông, hồ.
-
ở
vùng khô cằn ma ít hơn bốc hơi nớc sông, hồ sẽ cấp cho nớc ngầm.
q
2


q
1


q

0

48

47

46
64

63

62
39

38

37

36
(a) (b) (c) (d)

23
2.3.4. Động thái nớc ngầm và trữ lợng nớc ngầm
1. Động thái nớc ngầm
Khi quan sát nớc ngầm cho thấy mực nớc ngầm biến đổi lên xuống theo thời gian
trong năm tuỳ thuộc vào tình hình thuỷ văn nớc mặt và và điều kiện khí hậu. Nhìn chung
mực nớc ngầm và trữ lợng nớc ngầm trong mùa ma thờng cao và về mùa khô thờng
thấp. Khi có sự biến đổi về khối lợng thì chất lợng nớc ngầm cũng sẽ biến đổi theo.
Ngoài ra, những tác động do quá trình hoạt động phát triển của con ngời cũng sẽ làm thay
đổi về khối lợng và chất lợng của nớc ngầm.

ở
những nớc nhiệt đới gió mùa nh nớc ta, trong mùa ma, lợng ma lớn, dòng
chảy trên các sông suối lớn, nguồn nớc bổ sung cho nớc ngầm rất phong phú vì thế mực
nớc ngầm dâng cao. Về mùa khô lợng ma không đáng kể, khí hậu khô hanh lợng bốc
hơi rất lớn, lu lợng cũng nh mực nớc trên các sông suối rất nhỏ, mặt khác nớc ngầm
cũng

đợc khai thác nhiều hơn vì thế mực nớc ngầm hạ thấp và trữ lợng nớc ngầm cũng
bị suy giảm. Vì thế biên độ giao động của mực nớc ngầm ở nớc ta tơng đối lớn. Ngoài
ra những hoạt động phát triển của con ngời cũng có ảnh hởng lớn đến tài nguyên nớc
nói chung và nguồn nớc ngầm nói riêng nh việc xây dựng các hệ thống thuỷ lợi nh hồ
chứa nớc, các đập ngăn sông, các công tình phòng lũ, các hệ thống tới tiêu nhằm điều hoà
nguồn nớc mặt. Những công trình khai thác nớc ngầm để phục vụ cho các mục đích khác
nhau... Tất cả nhng hoạt động đó đều cố ảnh hởng lớn tới trữ lợng và động thái của nớc
ngầm.

Về chất lợng của nớc ngầm tuỳ thuộc vào tính chất của tầng trữ nớc và tính chất
của các tầng điạ chất mà nớc ngầm đã đi qua. Chất lợng của nớc ngầm đợc thể hiện
qua tính chất lý học và tính chất hoá học của nớc ngầm nh độ khoáng hoá, thành phần
hoá học của các chất chứa trong nớc ngầm, nhiệt độ của nớc ngầm. Ngoài ra các yếu tố
khác nh điều kiện khí hậu, chất lợng của nớc mặt có quan hệ với nguồn nớc ngầm, các
hoạt động của con ngời... cũng có ảnh hởng rất lớn đến chất lợng nớc ngầm. Thí dụ ở
những vùng nắng nóng khô hạn, lợng bốc hơi lớn thì nồng độ khoáng chất trong nớc
ngầm sẽ lớn, độ khoáng hoá sẽ tăng theo tốc độ bốc thoát hơi nớc từ nớc ngầm.
2. Trữ lợng nớc ngầm
Trữ lợng nớc ngầm thờng đợc thể hiện theo ba đặc trng sau:
a) Trữ lợng tĩnh

Trữ lợng tĩnh là khối lợng nớc nằm sâu trong địa tầng có thể thoát ra khỏi tầng trữ

nớc nó phụ thuộc vào thể tích tầng trữ nớc đã đợc bão hoà và khả năng cấp nớc của
tầng trữ nớc. Khả năng cấp nớc của tầng trữ nớc đợc đặc trng bởi hệ số thoát nớc. Hệ
số cấp nớc phụ thuộc vào tính chất của tầng trữ nớc nh cấp phối hạt, khả năng giữ nớc
tối đa của đất đá, độ rỗng của tầng đất đá...
Bảng 2.1 - Hệ số cấp nớc của một số loại đất đá
Loại đất đá
Hệ số cấp nớc
Cát mịn
Sét và hạt cát nhỏ
Cát thô trung bình
Cát thô và sỏi sạn
0,10 ữ 0,15
0,15 ữ 0,20
0,20 ữ 0,25
0,25 ữ 0,30

24

Ví dụ muốn tìm trữ lợng tĩnh của tầng trữ nớc ngầm với thể tích tầng đợc bão hoà
nớc là V = 200m
3
. Vậy để tìm trữ lợng tĩnh của tầng nớc ngầm đó ta chỉ việc lấy dung
tích bão hoà đó nhân với hệ số cấp nớc:
W = .V
Trong đó:
W: Trữ lợng tĩnh m
3

: Hệ số cấp nớc
V: Thể tích tầng dẫn nớc

b) Trữ lợng động nớc ngầm
Trữ lợng động của nớc ngầm phụ thuộc vào lu lợng của dòng chảy ngầm bổ sung
cho nớc ngầm. Trữ lợng động là lu lợng dòng ngầm chảy qua tầng trữ nớc.
Q
đ
= V.F = K.J.F

Trong đó:
Q
đ
: Lu lợng dòng ngầm ứng với trữ lợng động
V: Vận tốc dòng chảy ngầm
F: Tiết diện dòng chảy ngầm

J: Độ dốc dòng chảy ngầm
K: Hệ số thấm
Trữ lợng động nớc ngầm đợc xác định bằng nhiều phơng pháp: Theo đại lợng
cung cấp nớc ma, hay mođuyn dòng chảy ngầm, theo kích thớc tiết diện và theo vận tốc
dòng chảy ngầm.
c) Trữ lợng khai thác nớc ngầm

Trữ lợng nớc ngầm là lu lợng nớc ngầm có thể khai thác đợc từ tầng trữ nớc
ngầm trên cơ sở khai thác một cách hợp lý không gây ra ảnh hởng xấu đến chất lợng
nớc và môi trờng sinh thái nói chung của khu vực.
2.4. Nớc ngầm ở Việt Nam và khả năng khai thác, sử dụng
Các kết quả điều tra địa chất thuỷ văn khu vực và tìm kiếm thăm dò nêu trên đã cho
phép phân chia trên toàn lãnh thổ các phân vị địa chất thuỷ văn nh sau:
- Các tầng chứa nớc lỗ hổng trong các thành tạo Đệ tứ
- Các tầng chứa nớc khe nứt trong các thành tạo bazan. Pliocen - Đệ tứ
- Các tầng chứa nớc khe nứt trong các thành tạo lục nguyên

- Các tầng chứa nớc khe nứt Karst trong các thành tạo Cacbonat
- Các thành tạo địa chất rất nghèo nớc hoặc không chứa nớc
2.4.1. Các tầng chứa nớc lỗ hổng
Phân bố rộng rãi ở đồng bằng Bắc Bộ, đồng bằng Nam Bộ và các đồng bằng ven biển
Miền Trung.


25

1. ở đồng bằng Bắc Bộ

Có 2 tầng chứa nớc chủ yếu là tầng chứa nớc Holocen (qh) và tầng chứa nớc
Pleistocen (qp). Tổng trữ lợng (khai thác tiềm năng của NDĐ khoảng 7,5 triệu m
3
/ng, theo
đề tài 44.04.01.01).

Tầng qh:
Phân bố hầu khắc đồng bằng, thờng gặp ở chiều sâu 20 ữ 40m. Đất đá chứa
nớc chủ yếu là cát, sạn. Độ giàu nớc biến đổi mạnh, lu lợng lỗ khoan 0,5 ữ 10 l/s.
Vùng ven biển nớc bị nhiễm mặn. Nớc trong tầng có quan hệ trực tiếp với nớc mặt.
Tầng chứa nớc này có thể đáp ứng yêu cầu cũng cấp nớc quy mô trung bình đều nhỏ.
Phần lớn các lỗ khoan của chơng trình nớc nông thôn và của nhân dân khai thác nớc
trong tầng này.
Tầng qp:
Nằm dới tầng qh và ngăn cách với tầng này bởi một lớp sét mầu loang lổ
dày 5 ữ 20m, thờng gặp ở độ sâu 50 ữ 60m. Đất đá chứa nớc là cát cuội sỏi hạt thô. Đây
là tầng chứa nớc có áp, giàu nớc và có thể đáp ứng yêu cầu khai thác lớn. Lu lợng lỗ
khoan thờng lớn hơn 10 l/s hầu hết các nhà máy nớc ở đồng bằng Bác Bộ đang khai thác
nớc từ tầng này. Nớc có quan hệ với tầng qh và nớc mặt qua các cửa sổ ĐCTV. Vùng

ven biển và hai rìa đồng bằng bị nhiễm mặn.

2. ở đồng bằng Nam Bộ
Có 5 tầng chứa nớc lỗ hổng kể từ trên xuống là các tầng Holocen (qh), Pleistocen
trung - thợng (qp
2-3
); Pleistocen hạ (qp
1
); Pliocen (m
4
); Miocen (m
3
). Trữ lợng khai thác
tiềm năng đạt khoảng 27,5 triệu m
3
/ng (theo Trần Văn Lã, 1996)

Tầng qh:
Có diện tích phân bố khoảng 43.000km
2
. bề dày 20 ữ 70m. Đất đá chứa nớc
là cát hạt nhỏ, cát bột. Nhìn chung, tầng này nghèo nớc, chất lợng nớc xấu thờng bị
nhiễm mặn, nhiễm phèn.
Tầng qp
2-3
:
Phân bố trên hầu hết đồng bằng diện tích khoảng 50.000km
2
. Tầng này nằm
sâu 40 ữ 80m, bề dày 25 ữ135m, trung bình 50 ữ 70m đất đá chứa nớc là cát sỏi. Đây là

tầng chứa nớc phong phú, ở miền Đông Nam bộ chất lợng nớc tốt, ở vùng Tây Nam bộ
nhiều vùng bị nhiễm mặn.

Tầng qp
1
:
Đợc phân cách bởi tầng qp
2-3
bởi một lớp sét dày 20 ữ 25m, đôi chỗ

tới
50m. Diện phân bố khoảng 49.000km
2
. Chiều sâu thế nằm 150 ữ 200m. Bề dày tầng
50 ữ 60m, đôi khi tới 130m. Đất đá chứa nớc là cát, đôi khi lẫn sạn sỏi. Đây là một tầng
chứa nớc phong phú. Chất lợng nớc biến đổi nhiều theo diện.
ở
miền Đông Nam Bộ
chúng có quan hệ với nớc mặt và có chất lợng tốt.
ở
miền Tây Nam Bộ có nhiều vùng bị
nhiễm mặn.

Tầng m
4
:
Có diện tích phân bố khoảng 49.000km
2
, chiều sâu thế nằm 150 ữ 350m, bề
dày 50 ữ 140m, thờng gặp 90 ữ 100m. Đất đá chứa nớc là cát nhiều cỡ hạt lẫn sạn sỏi.

Đây là một tầng chứa nớc rất phong phú, chất lợng nớc trong tầng biến đổi theo diện.
Vùng trung trung tâm và ven biển bị nhiễm mặn.

Tầng m
3
:
Ngăn cách với tầng m
4
bởi một lớp sét dày 20 ữ 50m. Diện phân bố khoảng
37.000km
2
, chiều sâu mái 200 ữ 450m, thờng gặp 350 ữ 400m, bề dày 40 ữ 100m. Đất đá
chứa nớc phong phú, nớc có chất lợng tốt. Vùng trung tâm và ven biển bị nhiễm mặn.