CHƯƠNG 6
MỘT SỐ QUY LUẬT VẬN ĐỘNG CỦA NƯỚC DƯỚI ĐẤT
6.1. CƠ SỞ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA SỰ THẤM VÀ MỘT SỐ
QUY LUẬT THẤM
Giả thiết rằng: dòng nước dưới đất chiếm toàn bộ tầng chứa
nước, bao gồm tất cả khe hổng và phần cốt (cứng) của môi
trường. Như vậy, dòng vận động thực tế của nước dưới đất chỉ
theo các khe hổng được thay bằng dòng giả định, chiếm tất cả
tầng chứa nước và gọi là dòng thấm.
6.1.1.Quy luật dòng chảy trong ống
dr
dv
r
o
h
2
h
1
L
r
o


22
4
rriv
o
n




h
1
L
h
2
 h
L
Q

h
A
L
h
KQ


Q=K.i.A
6.1.3.Định luật thấm phi tuyến
Trong đá nứt nẻ mạnh, lỗ rỗng cacstơ, vận động của nước dưới
đất đôi khi mang đặc tính chảy rối vàcó thể tuân theo biểu thức
sau:
iKv 
Công thức Proni: i = av + bv2
Với đất loại sét, định luật thấm được biểu diễn theo biểu thức
sau:






)
i=(v/K)(1+

v)
* Ứng suất sinh ra khi nước chuyển động trong đất tác dụng
lên hạt đất gọi là ứng suất thủy động:
ww
K
v
iJ

 .
Gradient thủy lực khi bắt đầu phát sinh hiện tượng đẩy trôi đất
gọi là gradient thủy lực tới hạn, ký hiệu i
th
:
w
s
th
e
i


)1(
1



6.2.Quy luật vận động của dòng chảy phẳng
Việc tính toán nhằm xác định lưu lượng đơn vị q, mực nước ngầm



L
hhK
q
2
2
2
2
1


Vì đây là dòng thấm ổn định nên q tại mọi tiết diện bằng nhau dễ dàng rút
ra được phương trình đường mực nước:
x
L
hh
hh
x
2
2
2
1
2
1


dx
dh
Khq 

dHKMdxq




2121
HHKMxxq




Thay các giá trị theo hình vẽ:
L
HH
KMq
21




x
L
HH
HH
x
21
1


và



dx
dh
hK
dx
dH
MKqqq
2121
 
L
hh
K
L
HH
MKq
hdhKdHMKdxq
h
h
H
H
x
x
2
2
2
2
1
2
21

s
s
- Ở lớp 1:
1
22
1
11
2L
hh
Kq
s


- Ở lớp 2:
2
2
2
2
22
2L
hh
Kq
s


Từ đó:
1
1
22
1

1
2
2
2
1
2
K
L
K
L
qhh











2
2
1
1
2
2
2
1

2
1
K
L
K
L
K
hhL
hh
s
Tương tự đối với tầng chứa nước có áp:













2
2
1
1
21
K

L
HH
s
6.2.1.4.Vận động ổn định của nước dưới đất trong lớp không
đồng nhất
* Khi nước thấm song song với các mặt phân lớp:
 
ihKhKhKqq
nn
n
i
i

2211
1



Thay tầng chứa nước không đồng nhất bằng tầng chứa nước
tương đương đồng nhất có hệ số thấm là K
tb
q = K
tb
.h. i
Hệ số thấm trung bình của tầng chứa nước khi nước vận động
song song với mặt lớp:
n
nn
tb
hhh

1

H
2

H
3

H
n

H


n
n
n
tb
K
h
K
h
K
h
hhh
K





a. Sơ đồ vận động của nước đến hố khoan
h
hk
R
h
r
hk
s
h
hk
R
h
r
hk
s
h
r
Sử dụng định luật thấm tuyến tính:
Q = K.i.A
Khi bơm nước từ hố khoan hoàn chỉnh thì diện tích nước thấm
qua là diện tích xung quanh của một hình trụ có bán kính đáy
là r và chiều cao là h.
A = 2 .r.h
Độ dốc thủy lực tại tiết diện nước thấm qua là:
dr
dh
i 
dr
hdh
KrQ

6.3.2.Vận động ổn định của nước Artesia đến hố khoan bơm
nước hoàn chỉnh
Q = K.i.A
rMA

2

dr
dH
i 
H
hk
R
H
M
r
hk
s
dr
dH
KMrQ

2


H
h
R
r
hkhk

CHÙM HỐ KHOAN BƠM NƯỚC
6.4.1.Mục đích nghiên cứu
a
h>0,5m
b
h
ñaát
H
H < h
đất
.
6.4.2.Sơ đồ vận động của nước dưới đất đến các hố khoan bơm
nước đồng thời
S
1
A-1
S
S
A-2
M
L
r
1
2
rA
1
HK HK
2
Áp lực hạ thấp ở điểm A như sau:
S

AAA






Nếu ở tất cả các hố khoan khi bơm đồng thời với các lưu lượng
bằng nhau Q
1
’ = Q
2
’, …= Qn’, thì các bán kính ảnh hưởng sẽ
xấp xỉ nhau R
1
= R
2
= …= R
n
= R
0
   
 
nn
n
A
rR
KM
Q
rR

'
2
1
210













nA
rrr
n
R
KM
Q
S ln
1
ln
2
'
210


rR
KMS
Q




Khi bơm nước ở các hố khoan bơm đồng thời trong tầng chứa nước
ngầm, một cách tương tự ta cũng có:


0
0
2
0
2
ln
'
r
R
hHK
Q




HK2
HK5
HK4
HK3

t
l
K

 ln
c) Đối với đất loại sét thường sử dụng dụng cụ thí nghiệm cột
nước giảm dần
SH
H
t
l
K

 ln
2
1


l
S
H
6.5.2.Các phương pháp xác định hệ số thấm K hiện trường
a) Phương pháp đổ nước hố đào
)(
.
HZHF
ZQ
K
K
