TCVN9148:2012

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 9148:2012 CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT ĐÁ CHỨA NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÚT NƯỚC THÍ NGHIỆM TỪ CÁC LỖ KHOAN Hydraulic structures - Method for determining water permeability coefficient of soil and rock saturated by pumping water test from boreholes Lời nói đầu TCVN 9148:2012 được chuyển đổi từ QT-TL-B-4-74 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn theo quy định tài khoản 1 điều 69 của Luật tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật. TCVN 9148:2012 do Viện thuỷ điện và năng lư ợ ng tái tạo - Viện khoa học thuỷ lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, T ổ ng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thầm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. CÔNG TRÌNH THỦY LỢI - XÁC ĐỊNH HỆ SỐ THẤM CỦA ĐẤT ĐÁ CHỨA NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÚT NƯỚC THÍ NGHIỆM TỪ CÁC LỖ KHOAN Hydraulic structures - Method for determining water permeability coefficient of soil and rock saturated by pumping water test from boreholes 1. Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn này đưa ra phương pháp thí nghiệm hút nước từ các lỗ khoan để xác định hệ số thấm c ủ a đất đá chứa nước có c ấ u trúc tự nhiên dùng trong xây dựng các công trình thủy lợi (bao gồm cả thủy điện). 2. Quy định chung 2.1. Thuật ngữ và định nghĩa 2.1.1 Hệ số thấm, K (Permeability coefficient) Vận tốc thấm ứng với gradien thủy lực b ằ ng đơn vị, được biểu diễn bằng centimet trên giây (cm/s) hoặc mét trên giây (m/s). khi J = 1 thì K = V = Q/F trong đó Q là lưu lượng dòng thấm; F là diện tích tiết diện ngang của dòng ch ả y; V là tốc độ thấm; J là gradien cột nước; 2.1.2 Độ dẫn nước (Water transmissivity) hay hệ số dẫn nước ( Water transmissivity coefficient) Lưu lượng đơn vị (trên 1 m chiều dài) của dòng chảy ngầm khi gradien bằng 1 đơn vị, có trị số b ằ ng tích số của hệ số thấm (K) với chiều dày tầng chứa nước (m), được biểu diễn bằng mét bình phương trên giây (m 2 /s) hay mét bình phương trên ngày đêm (m 2 /ngđ). 2.1.3 Hệ số dẫn áp (Piefoconductivity coefficient) a Tỷ số giữa hệ số dẫn nước T và độ nhả nước (Water yield) m của tầng chứa nước Trong tầng chứa nước không áp, hệ số dẫn áp còn được gọi là hệ số dẫn mực nước. Khi đó chiều dày tầng chứa nước (m) là chiều dày trung bình của dòng thấm (m=h t b ) 2.1.4 Tầng chứa nước (Aquifer) Tập hợp các lớp đất đá chứa nước c ó th à nh phần nham thạch học - tướng đá và đặc điểm địa chất thủy văn đồng nhất hay gần gũi nhau, tương đối duy tr ì trong không gian (chiều dài phân bố so với chiều dày từ 1000 lần tr ở lên) có thể có thành phần hóa đồng nhất hay khác nhau. Nước trong một tầng chứa nước có thể có hoặc không có các tầng cách nước ngăn cách. 2.1.4.1 Tầng chứa nước không áp (Aquifer nonaresion) Tầng chứa nước có đáy cách nước trải bên dưới và bề mặt thoáng tự do phía trên, áp lực thủy tĩnh b ằ ng áp lực khí quy ể n, biểu hiện chủ yếu là dung lượng nước trọng lực. 2.1.4.2 Tầng chứa nước áp lực (có áp) (Aquifer artesion pressure) Tầng chứa nước có đất đá cách nước phủ trên và trải dưới, áp lực thủy tĩnh lớn hơn áp lực khí quyển (bề mặt áp lực phân bố ở vị trí cao hơn n ó c tầng chứa nước), biểu hiện chủ yếu là dung lượng nước đàn hồi. 2.1.5. Động thái chuyển động của dòng thấm (Regime of flow) 2.1.5.1 Động thái ổn định (Regime stability) Động thái chuyển động (hay vận động) của dòng thấm khi tất cả các yếu tố của dòng thấm không thay đổi theo thời gian (lưu lượng, phương dòng, tốc độ, tiết diện ngang và góc dốc áp lực), có nhịp độ hạ thấp mực nước (áp lực) rất nhỏ gần như b ằ ng không, đường cong hạ thấp không thay đổi theo thời gian dù thời gian hút nước kéo dài. 2.1.5.2 Động thái không ổ n định (Regime nonstability) Động thái chuyển động của dòng thấm mà lưu lượng, phương, tốc độ và góc dốc của dòng thấm thay đổi theo thời gian. 2.1.6 Độ hạ thấp mực nước (Lowering of water level) Hiệu s ố của giá trị mực nước động với mực nước tĩnh. Mực nước hạ thấp trung bình là giá trị trung bình 8 giờ cuối cùng trước khi ngừng hút. 2.2. Các dạng hút nước 2.2.1 Hút thử Dạng hút nước được tiến hành nhằm đánh giá sơ bộ tính chất chứa và thấm nước, độ giàu nước của đất đá chứa nước, chất lượng nước dưới đất, cho ta đặc trưng so sánh các khoảnh khác nhau của tầng chứa nước. Hút thử cũng còn dùng để rửa sạch các hạt sét ra khỏi khe nứt và lỗ hổng của đá cứng. 2.2.2 Hút n ướ c thí nghiệm Dạng công tác được thực hiện chủ yếu ở giai đoạn dự án đầu tư và thiết kế kỹ thuật, nhằm giải quyết hàng loạt nhiệm vụ địa chất thủy văn: xác định các thông số địa chất th ủ y văn, điều kiện biên của tầng chứa nước (quan hệ thủy lực giữa nước dưới đất và nước mặt, giữa các dòng chứa nước), quan hệ giữa lưu lượng và độ hạ thấp mực nước... 2.2.2.1 Hút nước thí nghiệm đơn Hút nước không có lỗ khoan quan sát. 2.2.2.2 Hút nước thí nghiệm chùm Hút nước có lỗ khoan quan sát (bao gồm cả hút nước thí nghiệm có thả chất ch ỉ thị). 2.2.2.3 Hút nước thí nghiệm nhóm Hút nước thí nghiệm đồng thời từ hai lỗ khoan hút nước tr ở lên (trong miền ảnh hưởng của nhau). 2.2.2.4 Hút nước thí nghiệm với 1 bậc lưu lượng (hạ th ấ p) Hút nước mà suốt thời gian thí nghiệm chỉ có một giá trị lưu lượng (hay mực nước hạ thấp). 2.3. Các loại lỗ khoan hút nước 2.3.1 L ỗ khoan hút nước Lỗ khoan được đặt thiết bị để lấy nước từ dưới lên. 2.3.1.1 L ỗ khoan trung tâm Lỗ khoan hút nước của chùm thí nghiệm. 2.3.1.2 L ỗ khoan hút nước hoàn ch ỉ nh Lỗ khoan khoan hết chiều dày tầng chứa nước nghiên cứu và ố ng lọc có kết cấu hết chiều dày chứa nước, được tiến hành ở các tầng chứa nư ớ c có chi ề u dày không l ớ n (10-12m) và đặc trưng cho tính thấm nước của toàn tầng. 2.3.1.3 L ỗ khoan hút nước kh ô ng hoàn ch ỉ nh Lỗ khoan không khoan hết chiều dày tầng chứa nước hoặc khoan hết nhưng ống lọc chỉ được bố trí một phần chiều dày tầng chứa nước. 2.3.2 L ỗ khoan quan sát Lỗ khoan chỉ dùng để đo mực nước trong quá tr ì nh thí nghiệm. 2.3.2.1 Lỗ khoan quan sát hoàn ch ỉ nh L ỗ khoan được bố trí cách lỗ khoan trung tâm trên khoảng cách bằng hay lớn hơn chiều dày tầng chứa nước. 2.3.2.2 Lỗ khoan quan sát không hoàn chỉnh Lỗ khoan được bố trí cách lỗ khoan trung tâm trên khoảng cách nhỏ hơn chiều dày tầng chứa nước. Trong thực tế những lỗ khoan quan sát b ố trí cách lỗ khoan trung tâm từ bảy phần mười chiều dày tầng chứa nước tr ở lên được coi là hoàn chỉnh, ngược lại là không hoàn chỉnh. 2.3.3 L ỗ khoan thả chất chỉ thị Lỗ khoan quan sát của chùm thí nghiệm dùng để nạp chất chỉ thị. 2.4. Quy định chung 2.4.1. Hút thử và hút th í nghiệm (đơn, chùm, nhóm) c ầ n đảm bảo t í nh liên tục của th í nghiệm, khống chế lưu lượng (hay mực nước) ổ n định ngay từ đầu đợt hút, công su ấ t thí nghiệm phải phù hợp với điều kiện địa chất thủy văn cụ thể, đảm b ả o giải quyết tốt và hiệu quả mục tiêu nhiệm vụ đặt ra. 2.4.1.1. Việc hút nước thử được tiến hành trước khi hút thí nghiệm là để thu được các đặc trưng gần đúng tính thấm nước của tầng chứa nước. Trong điều kiện khảo sát để xây dựng công tr ì nh thủy công, việc hút nước thử thường là thời gian ngắn (từ 30 min đến 1 h) N ế u Q lớn hơn thì hút thử hết công suất máy bơm. Nếu Q nh ỏ thì hút thử với mực nước hạ thấp s tối đa theo quy định thí nghiệm hút nước chính thức với độ hạ th ấ p mực nư ớ c lớn nhất. Dựa trên kết quả hút thử tiến hành hiệu chỉnh lại sơ đồ hút nước: Các trị số lưu lượng và độ hạ thấp mực nước, khoảng cách có lỗ khoan quan sát. 2.4.1.2. Thời gian hút nước thí nghiệm trong một lần hạ thấp mực nước khi chỉ cần xác định hệ số thấm c ủ a đất đá đồng nhất với nư ớ c áp lực và không áp. Trong quá tr ì nh hút thí nghiệm thời gian ngừng do mất điện, hỏng máy tối đa không được quá 5 % đến 10 % tổng thời gian thí nghiệm, đ ồ ng thời cần đảm bảo trong thời gian ngắn nhất (15 min đến 30 min) lưu lượng (mực nước) lỗ khoan phải đạt được như giá trị trước khi gặp sự cố. Trường hợp mới tiến hành được 5 % đến 10 % tổng thời gian thí nghiệm mà có sự cố thì phải tiến hành thí nghiệm lại từ đầu. 2.4.2. Việc lựa chọn vị trí l ỗ khoan và khoảnh thí nghiệm phải xuất phát từ mục đ í ch hút nước và độ chi tiết của nghiên cứu, có tính đến đặc điểm địa h ì nh, tránh bố tr í ở nơi chiều dày tầng chứa nước thay đổi. 2.4.3. S ố lượng và hướng các tia khi hút chùm 2.4.3.1. Khi tầng đá không đồng nhất theo phương n ằ m ngang và khi chỗ chứa nước nằm xa thì đặt một tia các lỗ khoan quan sát. Khi cấu trúc của tầng không đồng nhất theo hướng nằm ngang thì đặt 2 đến 3 tia. Khi gần chỗ chứa nước (sông, hồ...) các lỗ khoan quan sát được b ố trí dọc theo chỗ chứa nước và thẳng góc với nó. Nếu nghiên cứu mối quan hệ giữa nước ngầm với nước mặt, nên bố trí thêm một lỗ khoan quan sát nằm sát mép sông và một lỗ khoan quan sát ở bờ đối diện, nếu sông có chiều rộng không lớn hơn 50 m đến 70 m. 2.4.3.2. Trong đá c ứ ng, các lỗ khoan quan sát được b ố trí theo hướng chủ yếu của các khe nứt và thẳng góc với nó. Điều đó cho phép xác định tính d ị hướng của tầng chứa nước theo phư ơ ng nằm ngang. 2.4.4. Số lượng lỗ khoan quan sát trên mỗi tia Trong đất đá đồng nhất: 1 đến 2 lỗ khoan quan sát Khi tầng chứa nước có cấu trúc không đồng nhất hoặc không đẳng hướng thì số lỗ khoan quan sát trên tia có thể tăng đến 4 và nhiều hơn. 2.4.5. Khoảng cách từ lỗ khoan quan sát đến l ỗ khoan trung tâm (hút nước) L ỗ khoan quan sát g ầ n nh ấ t phải đặt cách lỗ khoan trung tâm khoảng cách từ 0,7 đến 1 lần chiều dày tầng chứa nước. Khi c ó từ 2 lỗ khoan quan sát tr ở lên thì khoảng cách bố trí lỗ khoan quan sát được xác định theo c ô ng thức: r n =r 1 . a n-1 (2) trong đó: r 1 , là khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến lỗ khoan quan sát thứ nhất, t í nh bằng mét (m); n là số thứ tự lỗ khoan quan sát ( n = 2, 3, 4...); a là hệ số kinh nghiệm; ( a = 1,5 đối v ớ i tầng chứa nước không áp, a = 2,5 đối với tầng chứa nước áp lực). Ngoài các lỗ khoan quan sát thuộc chùm thí nghiệm, cố gắng quan trắc một lỗ khoan nằm ngoài đ ớ i ảnh hưởng của hút nước, nhưng có đặc điểm địa ch ấ t thủy văn tương tự (trường hợp này là bắt buộc khi có ảnh hư ở ng của thủy triều, nước mặt hoặc dao động mực nước ng ầ m trong trạng thái tự nhiên với biên độ lớn). Các lỗ khoan quan sát chỉ được bố trí chính thức (được khoan) khi có tài liệu hút thử ở các lỗ khoan trung tâm, b ố trí thẳng góc với hư ớ ng dòng chảy, cố gắng tận dụng các l ỗ khoan cũ làm lỗ khoan quan sát. 2.4.6. Hút nước thí nghiệm nh ó m đơn các lỗ khoan bố trí cách nhau 5 m đến 10 m. Trường hợp hút thí nghiệm nhóm chùm thì khoảng cách giữa các lỗ khoan hút nước ( l ) được b ố trí như sau: đối v ớ i tầng chứa nước không áp ( l £ 0,3 r 1 ; có áp l £ 0,5r 1 (r 1 - khoảng cách đến lỗ khoan quan sát gần nhất). 2.4.7. Trị s ố (độ) hạ th ấ p mực nước 2.4.7.1. Trị số (độ) hạ thấp mực nước tiêu chuẩn là 3 m ( đối với tầng không áp) và 4 m (đối với tầng áp lực), trừ trường hợp tầng không áp có chiều dày nhỏ (4 m đ ế n 5 m) mức nước hạ th ấ p tối thiểu là 0,2 chi ề u dày, nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 1 m. 2.4.7.2. Trường hợp hút chùm, hiệu số mực nước hạ thấp các lỗ khoan quan sát li ê n ti ế p và mực nước hạ thấp lỗ khoan quan sát xa nhất tối thiểu phải đạt 0,2 m đ ế n 0,3 m. 2.4.7.3. Khi hút nước ở các lỗ khoan với ống lọc không ngập th ì mực nước hạ th ấ p lớn nh ấ t trong lỗ khoan không được lớn hơn 1/3 ph ầ n ống lọc ngập. 2.4.8. S ố lần (bậc) hạ thấp mực nước Để xác định quan hệ giữa lưu lượng (Q) và độ hạ thấp mực nước (S) ch ỉ c ầ n 2 bậc hạ thấp mực nước; Khi thật cần thi ế t (đặc bi ệ t trong đá nứt nẻ) số bậc có th ể là 3 nhưng với số lượng l ỗ khoan hạn chế. Các trường hợp còn lại chỉ hút với 1 bậc hạ th ấ p 2.4.9. Phương pháp hút nước chủ yếu là giữ ổn định suốt quá trình thí nghiệm (sai số lưu lượng t ố i đa không vượt quá 5 %). Trường hợp xả nước giữ ổn định mực nước hạ thấp suốt thời gian thí nghiệm (sai s ố hạ thấp mực nước tối đa là 5 cm đến 10 cm). Lưu lượng hút nước không được quá nhỏ hay quá lớn so với độ giàu nước của tầng thí nghiệm. Khi hút nước trong cát trước Đệ tứ, cát kết không cứng chắc, đá nứt nẻ không kart hoá ... với độ dẫn nước của tầng thí nghiệm dao động trong khoảng 50 m 2 /ng đến 500 m 2 /ng, chọn lưu lượng hút nước là 5 l/s đến 25 l/s. Khi hút nước trong cát bồi Đệ tứ, các trầm tích cát sạn bồi tích - lũ tích, đất đá nứt nẻ - lỗ hổng rải rác có hang kart, với mật độ dẫn nước từ 500 m 2 /ng đến 1000 m 2 /ng, chọn l ưu lượng hút nước là 25 l/s đến 50 l/s. Khi hút nước trong tầng cuội sỏi lấp đầy cát - sạn, khối nứt nẻ kart, với độ dẫn nước 1000 m 2 /ng đến 3000 m 2 /ng, chọn lưu lượng hút nước là 50 l/s đến 150 l/s. Đối với đất đá có độ dẫn nước dưới 50 m 2 /ng, cần hút nước với lưu lượng lớn nhất có thể của lỗ khoan. Khi lưu lượng lỗ khoan nhỏ hơn 0,5 l/s chỉ nên hút thử. Trường hợp cần thiết phải hút với vài bậc hạ thấp thì lưu lượng các bậc sau lấy bằng 1,5 đến 2 lần lưu lượng bậc trước hoặc gia số lưu lượng giữa các bậc lấy bằng trị số lưu lượng bậc đầu tiên. 2.4.10. Lưu lượng thực tế được coi là đã ổn định khi trị số lưu lượng trong khoảng 2 h đến 4 h tiến hành hút nước thay đổi không quá 10% so với trị số trung b ì nh. Ngoài ra không quan sát thấy sự giảm lưu lượng một cách hệ thống. 2.4.11. Mực nước thực tế được coi là ổn định khi lưu lượng các lỗ khoan không đ ổ i thì mực nước chỉ thay đổi không quá 1 cm đến 2 cm trong khoảng 2 h đến 4 h. Ngoài ra cần chú ý l à mực nước này phải dao động ở xung quanh một cao độ nào đó, mà không l ê n cao hoặc xuống thấp một cách có quy luật và liên tục. 2.4.12. Khi hút nước cần tổ chức quan trắc mực nước sông, hồ, giếng đào, các lỗ khoan cũ trong phạm vi ảnh hư ở ng của hút nước, thu thập tài liệu để nghiên cứu quan hệ thủy lực giữa nước mặt với nước ngầm và hiệu chỉnh số liệu đo mực nước thực tế trong lỗ khoan. 2.4.13. Trong quá tr ì nh hút nước, nếu có xảy ra các hiện tượng đột biến như nhiễm bẩn, nhiễm mặn, nước vẩn đục, bùn cát chảy vào lỗ khoan th ì thường xuyên phải theo dõi ghi chép đầy đủ và báo cáo cho chủ nhiệm đề án. Trường hợp xét thấy nguy cơ bị phá hủy hoặc có hại cho sản xu ấ t phải báo cáo kịp thời cho cấp có thẩm quyền xem xét, giải quyết. 2.4.14. Nước hút lên c ầ n tránh không cho chảy tr ở lại lỗ khoan, ảnh hư ở ng xấu đến chất lượng tài liệu, đảm bảo độ thoát tự nhiên tốt, không gây ứ ng ậ p. Đối với tầng chứa nước không áp phải dùng ống dẫn xả nước ra ngoài vùng ảnh hưởng trực tiếp. Đối với tầng chứa nước có áp có thể dùng mương máng được gia cố tốt. 2.4.15. Thời kỳ ti ế n hành hút nước Hút nước thử, thí nghiệm nên tiến hành vào mùa khô kiệt nhất (đối với giai đoạn lập bản đó hoặc nghiên cứu tầng chứa nước áp lực c ó thể ti ế n hành vào đầu hoặc cuối mùa mưa nhưng phải có tài liệu minh chứng rằng các yếu tố khí tượng, thủy văn ảnh hưởng rất nhỏ đến tài liệu thí nghiệm). Khi nghiên cứu tháo khô hố móng, hút nước nên tiến hành vào mùa mà ảnh hưởng khi tượng thủy văn biểu hiện lớn nhất. 3. Thiết bị và dụng cụ dùng trong thí nghiệm hút nước 3.1. Máy bơm Là thiết bị được dùng để lấy nước lên khỏi mặt đ ấ t khi mực nước ngầm ở chiều sâu nhỏ hơn 5 m đến 7 m, để hút nước dùng các máy bơm trên mặt. Để đảm bảo chiều sâu lớn hơn đôi khi các máy bơm được đặt trong hố đào. Nếu mực nước động nằm ở chiều sâu lớn hơn chi ề u cao hút thì dùng máy bơm sâu. Năng suất của máy bơm cần ph ả i lớn hơn lượng hút dự kiến ở độ hạ thấp mực nước lớn nhất (l ư u lượng dự kiến được xác định sơ bộ bằng hút thử). Khi dùng máy nén khí: máy nén khí phải chọn loại c ó công suất đ ả m bảo thực hiện được nhiệm vụ thổi rửa lỗ khoan, hút nước liên tục cho một đợt hạ thấp và đủ khả năng đi ề u c h ỉ nh các bậc lưu lượng khác nhau. Ố ng d ẫ n kh í , nâng nước, đo mực nước c ầ n đảm bảo độ b ề n, chịu áp lực khí nén và hoạt động lâu dài liên tục. B ố trí ống dẫn khí và ống nâng nước có th ể song song hay đồng tâm. Ố ng nâng nước cần đảm bảo nhận được lưu lượng cần thiết và quan sát địa chất thủy văn dễ d àng. Trong khảo sát, việc bố trí đ ồ ng tâm là thuận lợi hơn cả v ì nó cho phép tiến hành hút nước từ các lỗ khoan đường kính nhỏ. H ệ s ố ngập k được biểu thị bằng tỷ số: (3) trong đó: H là độ sâu ngập trong nước của các ống dẫn khí tính từ mực nước động đến buồng trộn, tính bằng mét (m); h là chiều cao nâng nước từ mực nước động đến lỗ xả nước trị số H và h được xác định trong Phụ lục A, Hình A.1. Trị số nhỏ nhất của k = 1,4 và lớn nhất là k = 3,0 chỉ cho phép Airlift làm việc trong thời gian ngắn (thí dụ khi hút thử). Chiều sâu đặt ống dẫn khí được chọn căn cứ vào chiều sâu mực nước động. Thông thường chiều sâu đặt ống dẫn khí có thể thay đổi từ 1,4 đến 2,5 lần chiều sâu mực nư ớ c động (đối với tầng giàu nước trung b ì nh) và 4 - 5 lần (đối với tầng giàu nước và rất giàu nư ớ c). Ố ng dẫn khí cần đặt cao hơn mút dưới của ống nâng nư ớ c tối thiểu 3 m đến 5 m. Chọn đường kính ống dẫn khí căn cứ vào khối lượng khí, đường kính ống ngập nước (Bảng A.1 và A.2). Áp suất khí nén khởi động, làm việc được chọn căn cứ vào chiều cao cột nước phải đẩy và tổn thất áp lực. Ố ng đo mực nước có đường kính càng nhỏ càng tốt, nhưng đảm bảo dụng cụ hoạt động bình thường. Trong thực tế đường kính ống đo có từ f 15 mm đến f 27 mm. Ố ng nâng nước có thể tận dụng phần ống chống nằm bên trên ố ng lọc của lỗ khoan nếu thỏa mãn yêu cầu. Trường hợp phải thả ống nâng nước ngập vào ống lọc th ì ống nâng nước phải nhỏ hơn ống lọc tối thiểu 2 cấp đường kính. Khi dùng máy bơm ly tâm trục ngang, trục đứng, điện ch ì m: Dựa vào kết c ấ u lỗ khoan để chọn máy bơm thích hợp, chiều sâu đặt máy bơm ph ả i đ á p ứng được yêu cầu th í nghiệm. Riêng máy bơm ly tâm trục ngang phải căn cứ vào chiều sâu mực nước tĩnh, mực nước động để lựa chọn. Chiều sâu mực nước đo qua khoảng cách giữa đường kính ống chống lỗ khoan và ố ng nâng nước hoặc ống đo bố tr í song song với ống dẫn kh í . Chiều sâu ố ng đo đặt sâu hơn ống dưới ống dẫn khí 3 m đến 5 m. 3.2. Dụng cụ đo mực nước , lưu lượng, nhiệt độ nước và không khí 3.2.1. Việc đo chính xác mực nước trong lỗ khoan khi hút nước khi thí nghiệm có ý nghĩa quyết định, bởi v ì chiều sâu mực nước (độ hạ thấp, độ dâng mực nước) đều đưa vào các công thức tính toán để xác định hệ số th ấ m. Dụng cụ đo mực nước gồm máy đo điện và máy tự ghi. Trong trường hợp nước ngầm nằm nông th ì có thể dùng thước thẳng xách tay, ống dội âm hay thước cuộn thủy lực có thước dội âm để đo mực nước, Không dùng các dụng cụ sau đây để đo mực nước: + Thước cuộn bằng vải gai không được dệt bằng các sợi nhỏ + Dây bện + Dây đồng không có lõi sắt + Dây sợi dễ bị thay đổi chiều dài do bị ẩm, b ị thấm ướt hay bị kéo căng. 3.2.2 . Dụng cụ đo lưu l ượng 3.2.2.1. Thùng định lượng được dùng khi lưu lượng không lớn hơn 10 l/s. Để đảm bảo việc đo được ch í nh xác, thể tích thùng đo phải để thời gian nước chảy đầy thùng không nhanh hơn 30 s. Thùng đo nên có diện tích đáy bằng một đơn vị đo đường (ví d ụ 1 m 2 ; 1 dm 2 ). Trong trường hợp này, chiều cao mực nước chính là tr ị s ố thể tích nước. Khi lưu lượng lớn (lớn hơn 1 l/s) nên dùng thùng có dung tích 1 m 3 đến 2 m 3 có lỗ lắp kh ó a vòi ở dưới để có thể tháo hết nước ra mà không cần quay ngược thùng. Thời gian nước chảy đầy thùng đo được bằng đồng hồ đếm giây. Khi thời gian nước chảy đầy thùng lớn hơn 1 min thì cho phép tiến hành đo bằng đồng hồ kim giây. 3.2.2.2. Tùy mức độ l ớn của lưu lượng nước hút ra m à sử dụng các loại ván đo t am giác, chữ nhật hay hình thang. Chiều cao cột nước tràn qua ván được đo với độ chính xác tới milimet. 3.2.2.3. Lưu lượng kế đo tốc độ chuyển động của nước để từ đó tính ra lưu lượng. 3.2.3. Dụng cụ đo nhiệt độ 3.2.3.1. Nhiệt độ nước được đo bằng nhiệt kế chậm bách phân với thang chia 0,1 ° C đến 0,2 ° C và có bao kim loại. 3.2.3.2. Nhiệt độ không khí được đo bằng nhiệt kế bách phân bình thường với độ ch í nh xác 0,1 ° C . 3.3. Ố ng lọc 3.3.1. Ố ng lọc dùng để giữ cho thành lỗ khoan khỏi b ị sụp lở, đồng thời đảm bảo một lượng nước đầy đủ, không chứa những hạt đất đá chảy vào lỗ khoan. Các ống lọc được đặt trong đất vụn rời (cát, cuội sỏi) và đá cứng, nửa cứng không ổn định, thỏa mãn yêu cầu sau: - Nước lọt qua ống lọc phải ở mức độ gần giống điều kiện thấm nước trong c ấ u trúc tự nhiên của tầng chứa nước. - Ố ng lọc phải có sức cản chuyển động của nước từ đ ấ t đá vào l ỗ khoan bé nh ấ t, nghĩa là phải c ó độ rỗng lớn nh ấ t. Lỗ khoan hút nước (trung tâm) phải có độ rỗng không nhỏ hơn 20 %, còn với các lỗ khoan quan sát độ rỗng của ống lọc khoảng 5 % đến 10 %. - Vật liệu làm ống lọc phải bền và có khả năng chống lại tác dụng hóa học và đi ệ n hóa của nước ngầm. - Sự đùn cát vào lỗ khoan chỉ được xảy ra trong thời kỳ bắt đ ầ u hút hay khi h ú t thử lỗ khoan. 3.3.2. Ố ng lọc gồm ố ng lắng cát, phần làm việc và ố ng trên đoạn lọc. Ố ng lắng cát là một ống kín, có đầu dưới bịt kín dùng để lắng đọng các hạt còn ở trong ống lọc. Chiều dài ố ng lắng cát khi hút nước thí nghiệm thư ờ ng bằng 1 m đến 2 m. Kích thước phần làm việc của ống lọc phụ thuộc vào chiều dày và độ phong phú nước của tầng chứa nước, vào công suất máy bơm, chiều sâu đoạn thí nghiệm và vị trí mực nước ngầm, thông thường thay đổi từ 3 m đ ế n 10 m, còn đường k í nh của nó từ 100 mm đến 250 mm. Đối với những tầng chứa nư ớ c có chi ề u dày dưới 5 m, chiều dài phần làm việc của ống lọc phải bằng chiều dày của tầng. Đối với những tầng chứa nư ớ c dày hơn th ì chiều dài làm việc của ống lọc l o (bằng mét) được tính theo công thức: (4) trong đó: Q là lưu lượng lỗ khoan, t í nh bằng m 3 /h; a là hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vào thành phần hạt của đất đá chứa nước và hệ số thấm (Bảng 3). d là đường kính bên ngoài của ống lọc, t í nh bằng mm. 3.3.3. Dạng ố ng lọc phổ biến nhất trong hút nước thí nghiệm là ố ng lọc đục lỗ và ống lọc lưới. 3.3.3.1. Ố ng lọc đục lỗ là một ống đã đục các lỗ tròn hay chữ nhật (khe). Trong thực tế khảo sát, ống lọc đục lỗ được chế tạo bằng các ống chống hay ống thép không có đầu nối. Nếu bề mặt ống lọc trực tiếp tiếp xúc với đất đá th ì độ lớn của lỗ và khe quy định tùy theo thành phần hạt của đất đá. 3.3.3.2. Ố ng lọc lưới là một cái ống đục lỗ hay khe hở có quấn dây đường kính 5 mm và lớn hơn theo h ì nh xoắn ố c hoặc từng dãy dọc, trên đó có phủ lưới. Khung dây dẫn được hàn vào ố ng để cho lưới khỏi b ị ép chặt vào ống và toàn bộ bề mặt của nó làm việc đồng đều. Hai đầu lưới được hàn vào ống, đường nối của lưới cũng được hàn cẩn thận. 3.3.3.3. Ố ng lọc quấn d â y khác với ố ng lọc lưới ở chỗ trên ống đục lỗ với khung dây dẫn, người ta quấn dây dẫn đường kính 2 mm đến 3 mm theo h ì nh xoắn ốc thay cho lưới. Thiết kế các loại ống lọc dùng trong hút nước thí nghiệm được tr ì nh bày chi tiết trong các tài liệu, giáo tr ì nh địa chất thủy văn. 3.4. Nút bít 3.4.1. Nút bít là dụng cụ để cách ly đoạn thí nghiệm với các phần lỗ khoan không thí nghiệm. Nút bít bảo đảm cách ly tốt đoạn thí nghiệm, nếu như ở chỗ đặt nó, thành lỗ khoan không có khe nứt và hang hốc lớn. Thông thường phải dịch chuyển nút bít vài lần lên trên hay xuống dưới theo lỗ khoan để t ì m được v ị trí đặt tốt nhất. Thực tế trong khảo sát sử dụng các quả cầu cao su (quả bo) hoặc các nút bít khí nén hay thủy lực gồm cột ống chịu lực ở đầu dưới có lắp bình cao su. Ưu việt của loại nút bịt này l à các quả bo cao su hay bình cao su có độ dẻo và độ đàn hồi lớn cho phép cách ly đoạn thành lỗ khoan kém bền vững và không bằng phẳng, tuy nhiên chúng có độ bền thấp, dễ hỏng. 3.4.2. Sau khi đặt nút bít vào lỗ khoan và nén chúng, phải tiến hành kiểm tra độ bảo đảm việc cách ly bằng cách hút nước trong thời gian ngắn (hút thử) và quan sát sự thay đổi mực nước ở ngoài ống, thả các chất nhuộm màu vào phía ngoài ống và hút nước thời gian ngắn, xiết chặt nút bịt lại... 4. Cách tiến hành 4.1. Công tác chuẩn b ị 4.1.1. Để tiến hành hút nước thí nghiệm phải lập đề cương tổ chức thí nghiệm. Trong đề cương phải xác định cấu tạo của lỗ khoan thí nghiệm, loại, đường kính và chiều dài ống lọc, độ sâu đặt ống lọc, số lần và trị số hạ thấp mực nước, loại và nhãn hiệu máy bơm, các phương pháp và tần s ố đo mực nước, lưu lượng; phương pháp dẫn nước đã hút ra, động thái chuyển động của dòng thấm khi hút nước (ổn định hay không ổn định). Ngoài ra, khi hút chùm còn phải xác định được số lượng, cách bố trí và cấu tạo của các lỗ khoan quan sát. 4.1.2. Trước khi đưa máy móc, thiết bị vào v ị trí cần tổ chức khảo sát hiện trường nhằm kiểm tra đường, nền đảm bảo an toàn cho người và thi ế t b ị máy móc tập kết vào lỗ khoan thí nghiệm; lựa chọn phương án dẫn thoát nước hút lên đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và bảo vệ môi trường. 4.1.3. Làm việc với chính quyền địa phương đảm bảo sự an toàn, an ninh, tài sản cho đơn v ị thi công. 4.1.4. Đơn v ị được giao nhiệm vụ thi công hút nước ph ả i nghiên cứu kỹ b ả n vẽ thiết kế thi công hút nước. 4.1.5. Kiểm tra đảm bảo máy bơm phải hoạt động được liên tục, ổn định và đạt yêu cầu hút nước. Nếu cần máy dự phòng phải cùng tính năng tương đương. Dụng cụ đo lưu lượng, mực nước, nhiệt độ, dụng cụ l ấ y mẫu cần phải đủ và phù hợp (đồng hồ đo, thùng đo, ván đo). Trường hợp dùng ván đo lưu lượng cần có biện pháp đ ả m b ả o dòng chảy ổn định như thùng chắn sóng chẳng hạn... 4.1.6. Để tránh mưa nắng, ở lỗ khoan phải b ố trí nhà lưu động hay lều bạt, trong đ ó có kê bàn để vẽ các đồ thị và thực hiện các tính toán cần thiết. 4.1.7. G ầ n mỗi lỗ khoan ph ả i đặt điểm không (là thạch gỗ có đóng đinh hay mép ống). Từ điểm này sẽ tiến hành mọi việc trong lỗ khoan khi khoan và khi đặt ống lọc, cũng như trong quá trình th í nghiệm. Việc đo cao trình các điểm không trong tất cả các lỗ khoan được tiến hành trước khi bắt đầu hút nư ớ c. 4.1.8. Trước khi đặt các ống lọc và các nút bít, phải tiến hành đo mực nước trong các lỗ khoan. 4.1.9. Nhân lực trong quá tr ì nh hút nước phải bố trí đủ năng lực làm việc liên tục 1 ngày 3 ca, mỗi ca có ít nhất 1 kỹ thuật địa chất thủy văn - địa chất công tr ì nh. Trường hợp có các công tr ì nh quan sát (lỗ khoan, giếng, hồ, dòng mặt...) phải bố tr í đủ kỹ thuật có tr ì nh độ chuyên môn và kỹ năng đảm bảo thu thập chính xác các yếu t ố quan trắc và tần số đã định trước. 4.1.10. Lắp đặt thiết bị Dựa theo thiết kế hút nước, tiến hành đặt thiết bị (thả ống dẫn nước, cần đo, cần hơi, chi ề u sâu đặt máy...) hút thổi rửa. 4.2. Trình tự hút nước 4.2.1. Sau khi lắp đặt thiết b ị , hút thổi rửa, tiến hành hút thử toàn bộ các lỗ khoan và sau đó quan trắc sự phục hồi mực nước tới mực nước tĩnh. Thời gian hút thử ở lỗ khoan thí nghiệm quy định tại 2.4.1.1. Trong đất rời, khi hút thử, hợp lý nhất là cho máy bơm hay ống hút của nó ngập dần dần xuống một vài mức, tới độ sâu ngập dự ki ế n lớn nhất. Trong đá cứng hay nửa cứng phải tiến hành hút thử với độ hạ thấp mực nước lớn nhất và với chế độ làm việc thay đổi của máy bơm (cho máy bơm ngừng nhiều lần). Việc hút thử được coi là kết thúc khi việc đùn cát vào lỗ khoan chấm dứt, nước hút lên hoàn toàn trong suốt. Khi tiến hành hút thử cần phải bảo đảm: - Giữ được mực nước động cố định và đo lưu lượng lỗ khoan ở mức nước đó; - Quan trắc sự phục hồi mực nước tĩnh trong lỗ khoan thí nghiệm và cả trong các lỗ khoan quan sát sau khi kết thúc hút thử. 4.2.2. M ẫ u nước để phân tích hoá học được lấy bằng dụng cụ lấy mẫu nước sau khi hút thử. Vì thế máy bơm phải được lấy ra khỏi lỗ khoan. Sau khi rút máy bơm và lấy mẫu nước, phải tiến hành kiểm tra chiều sâu của đáy l ỗ khoan. Nếu lỗ khoan bị bồi lấp cao hơn ố ng lắng cát thì phải tiến hành rửa sạch toàn bộ ống lắng. 4.2.3. Chỉ sau khi hoàn toàn xác đ ị nh được mực nước tĩnh trong tất cả các lỗ khoan n ằ m trong phạm vi ảnh hư ở ng của hút nước, mới bắt đầu hút nước th í nghiệm. Trong thời kỳ mực nước ngầm dao động mạnh do sự thay đổi đột ngột của mực nước sông th ì không nên tiến hành hút nước từ các tầng chứa nước có liên hệ thủy lực với nước mặt. 4.2.4. Trường hợp tiến hành hút nước với 2 - 3 lần hạ thấp mực nước: khi thí nghiệm trong các đất rời, thấm nước yếu và trung bình, để tránh việc nhét trám ống lọc, việc hút nư ớ c nên bắt đầu từ độ hạ thấp mực nước nhỏ nhất, sau đó chuyển dần đến các độ hạ thấp lớn hơn. Khi thí nghiệm trong đá cứng và nửa cứng nứt nẻ và cả các trầm t í ch cuội - sỏi, nên bắt đầu hút nước với độ hạ thấp lớn nhất và sau đó chuyển dần sang các độ hạ th ấ p nhỏ hơn. Với tr ì nh tự hạ thấp mực nước hạ thấp mực nước như vậy, lúc bắt đầu th í nghiệm khối lượng ch ủ yếu các hạt nhỏ của mùn khoan, sét, cát sẽ được hút ra khỏi các khe nứt và lỗ hổng, tính thấm nước của đất đá sẽ không thay đổi trong quá trình hút nước. 4.2.5. Việc đo mực nước trong lỗ khoan (thí nghiệm và quan sát) trong thời gian hút nước phải tiến hành vào 20 min đầu, cứ 5 min đo 1 lần đến hết giờ đầu cứ 10 min đo 1 lần, từ giờ thứ hai đo 15 min đo 1 lần. Đo lưu lượng nước hút lên để tính Q, tiếp t ụ c đến khi Q ổ n định rồi kéo dài 2 h đến 4 h thì dừng thí nghiệm. Việc quan trắc mực nước trong các lỗ khoan quan sát của chùm thí nghiệm cần phải luôn tiến hành theo một tr ì nh tự, cố gắng sao cho khoảng thời gian giữa các lần đo trong mỗi lỗ khoan phải như nhau. 4.2.6. Việc đo lưu lượng nước hút lên cũng được tiến hành vào các thời gian như khi đo mực nước. 4.2.6.1. Khi xác đ ị nh lưu lượng bằng thùng định lượng, để tránh sai số đo, thời gian đầy thùng không nhỏ hơn 30 s và phải đo í t nhất 3 lần, sai số 3 lần đo không được lớn hơn 5 %, rồi lấy giá trị trung bình. 4.2.6.2. Khi xác định lưu lượng bằng ván đo, tiến hành đo chiều cao cột nước qua ván với độ chính xác đến milimet. Đo ít nhất 3 lần và l ấ y giá trị trung b ì nh. Ván tam giác và ván h ì nh chữ nhật thường được dùng khi lưu lượng lớn đến 10 l/ s. Ván h ì nh thang được dùng khi lưu lượng từ 10 l/s trở lên. Lưu lượng nước hút lên (Q-l/s) được xác định theo công thức: Q = 0,014 .h 2 . (ván tam giác) Q = 0,018. b.h (ván h ì nh chữ nhật) Q = 0,0186 . b.h. (ván h ì nh thang) trong đó: h là chiều cao mực nước trước mép ván, tính bằng cm; b là chiều rộng mép ván dưới, cm. Khi dùng ván đo lưu lượng cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Khoảng cách từ ngư ỡ ng ván đến đáy ván không được nhỏ hơn 10 cm đến 20 cm; - Khoảng cách từ mép ván đến thành ngoài của ván không được nhỏ hơn 10 cm đến 20 cm; - Dòng chảy trước ván phải tương đ ố i đều đặn, nước chảy qua ván phải chảy tốt; - Ván không b ị ngập dưới nước - Không cho nước thấm qua thành ván và đáy ván - Ván phải đặt nằm ngang, xác định bằng ống thủy. 4.2.6.3. Khi xác định lưu lượng bằng đồng hồ đo nước, ngoài những lần đo lưu lượng trong những khoảng thời gian xác định, phải ghi tổng lượng nước hút lên khi hạ thấp mực nước. Hợp lý nhất là tiến hành ghi liên tục các lưu lượng và mực nước của các lỗ khoan bằng các dụng cụ tự ghi (tự động). 4.2.7. Việc đo nhiệt độ nước hút lên được đo ở ngay dòng nước thoát ra ở tất cả các lỗ khoan hút nước (cả thời gian: phút, giờ, ngày tháng năm đo) vào các thời gian như khi đo lưu lượng. Khi tiến hành hút nước trong tầng chứa nước có nhiệt độ cao hơn hay thấp hơn 10 ° C r ấ t nhiều, để đánh giá có tính chất so sánh tính thấm nước của tầng phải hiệu chỉnh trị số hệ số thấm thu được theo quan hệ: (5) trong đó K 10 là trị số hệ số thấm đã được quy đổi với nhiệt độ 10 °C; K t là tr ị số hệ số th ấ m xác định khi hút nước từ tầng chứa nước đã cho có nhiệt độ là t ; t là số hiệu chỉnh tính theo công thức t = 0,70 + 0,03 t 4.2.8. Thời gian kết thúc việc hút chùm ở động thái thấm ổn định được xác định b ở i điều kiện hiệu số độ hạ thấp mực nước trong các lỗ khoan quan sát không thay đổi theo thời gian, còn khi hút nước từ lỗ khoan đơn là sự ổn định thực tế của độ hạ thấp mực nước. 4.2.9. Sau khi kết thúc việc hút nước phải tiến hành quan trắc sự phục hồi mực nước trong lỗ khoan trung tâm, trong ố ng đo áp cạnh ống lọc và cũng như trong tất c ả các lỗ khoan quan sát. Việc quan trắc được tiến hành tới khi mực nước thực tế hoàn toàn ổn định. Việc quan trắc sự phục hồi mực nước trong các lỗ khoan sau khi hút (cả sau khi hút thử) được tiến hành tùy theo tính thấm nước của đất đá với tần số đ ủ đảm bảo xây dựng được đồ thị về sự hồi phục mước nước một cách khá chính xác; 3 min đầu 30 s đo 1 lần, từ phút thứ 3 đến 20, cách 1 min đo mực nước một lần; đến 1 h 5 min đo 1 lần, trong giờ tiếp theo - cách 10 min, sau đ ó cứ 30 min lại đo cho tới khi mực nước ổn định. Việc đo được tiến hành như thế nào đó để mực nước dâng lên giữa các lần đo liên tiếp không vượt quá 5 cm. Khi tốc độ dâng nước đạt nhỏ hơn 1 cm/h thì ngừng đo. 4.2.10. Sau khi đo hồi phục mực nước phải kiểm tra cẩn thận các thiết bị, máy móc, xác định lại cao trình của điểm không và phải ghi các kết quả kiểm tra vào sổ hút nước (Phụ lục A.5). Trong trường hợp phát hiện ra sự sai lệch so với các tài liệu đ ã chấp nhận khi thí nghiệm, phải hiệu chỉnh một cách tương ứng. 4.2.11. Trong quá trình thi công hút nước, phải thực hiện nghiên túc yêu cầu về an toàn lao động và bảo vệ môi trường. 4.2.11.1. Nước hút lên được xả vào môi trường xung quanh phải đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường theo quy định hiện hành. 4.2.11.2. Xả nước lợ, nước mặn phải dùng ống dẫn nước đến nơi có khả năng thải, không được làm ảnh hưởng đến mùa màng cây trái của dân cư, trư ờ ng hợp b ấ t khả kháng phải được cư dân thỏa thuận và đền bù thiệt hại thỏa đáng. 4.2.11.3. Xả nước quá nóng, nước có hơi độc, khí cháy, ch ấ t độc hại, phóng xạ còn phải có hàng rào bảo vệ, có biển báo nguy hiểm, không cho người (đặc biệt là trẻ em) vào nơi thí nghiệm. Phải có phương tiện bảo vệ cho cán bộ, công nhân làm nhiệm vụ (chống bỏng, chống độc). Trường hợp có khí dễ cháy phải có dụng cụ ch ố ng cháy nổ và thực hiện nghiêm quy tr ì nh chống cháy nổ. 4.2.11.4. Trường hợp hút nước trong đá Karst phải c ó biện pháp phòng ngừa nguy cơ sụt lún mặt đất, làm hư hỏng nhà cửa, công trình... 4.2.11.5. Nhiên liệu dùng cho thí nghiệm phải được bảo vệ c ẩ n trọng, không được để rò rỉ ảnh hư ở ng xấu đến môi trường nước, môi trường đ ấ t và đảm bảo an toàn. 4.2.11.6. Khi kết thúc thí nghiệm cần tổ chức tháo g ỡ máy móc, thiết b ị , san lấp hiện trường, bảo vệ công tr ì nh (nếu là lỗ khoan phải xây bộ, lắp nắp b ả o vệ, sơn phần ống nh ô cao trên mặt đ ấ t và ghi tên đơn vị thi công, tên công tr ì nh...) trước khi rút. 4.2.12. Không được lấp l ỗ khoan hay chùm các lỗ khoan trước khi kết thúc vi ệ c chỉnh lý thực địa các kết qu ả hút nước. 4.3. Ch ỉ nh lý sơ bộ tài li ệ u ngoài h iệ n trường 4.3.1. Đối với hút nước thí nghiệm với một lần hạ th ấp mực nước, trong quá tr ì nh thí nghiệm phải lập các đồ thị: - Quan hệ của mực nước với thời gian ở lỗ khoan h ú t nước (trung tâm) - Quan hệ của mực nước với thời gian ở các l ỗ khoan quan sát (đối với hút chùm). Sau đó vẽ các đường cong trung b ì nh của quan hệ mực nước với thời gian. Khi thí nghiệm có chất lượng tốt thì đường cong trung bình có phần thoải, thực tế gần như song song với trục hoành (thời gian) khi khoảng thời gian không nhỏ hơn 6 h đến 8 h. Trường hợp ngược lại th ì phải tiếp tục thí nghiệm hoặc thí nghiệm lại. 4.3.2. Đối với hút nước thí nghiệm với 2 - 3 lần hạ th ấ p mực nước, để kiểm tra kết quả hút nước tiến hành lập: - Đồ thị quan hệ của lưu lượng với độ hạ thấp mực nước trong lỗ khoan hút nước (trung tâm) và trong ố ng đo áp cạnh ống lọc. - Các đ ồ thị quan hệ của lưu lượng với độ hạ thấp mực nư ớ c trong các lỗ khoan quan sát (đối với hút chùm). Nếu quan hệ của lưu lượng với độ hạ thấp mực nước trong lỗ khoan thí nghiệm được biểu thị bằng đường cong có bề lồi về phía dưới thì điều đó chứng tỏ thí nghiệm hút nước không đạt yêu cầu (hỏng). Điều này có thể liên quan đến hiện tượng chất lấp nhét (cát, sét) b ị lôi ra từ các khe nứt, hiện tượng xói ngầm mạnh ở gần vùng ống lọc, việc ngăn cách đoạn thí nghiệm không tốt...Từ đó xác định nguyên nhân để xử lý, cần thiết phải thí nghiệm lại. 4.3.3. Các tài li ệ u về hút nước phải được ghi liên tục trong các sổ hút nước thí nghiệm. M ẫ u sổ ghi hút nư ớ c từ các lỗ khoan được nêu ra trong Điều A.5 5. Chỉnh lý tài liệu hút nước 5.1. Xác định mực nước tĩnh, lưu lượng , mực nước hạ thấp của công trình thí nghiệm hút nước Lựa chọn giá tr ị mực nước tĩnh, t í nh toán giá trị lưu lượng, mực nước hạ thấp theo thời gian, xác định lưu lượng, mực nước hạ thấp trung b ì nh trên cơ s ở chiều sâu mực nước động, tính đại lượng tỷ lưu lượng. Trường hợp có công trình quan sát phải lựa chọn giá tr ị mực nước tĩnh, tính mực nước hạ thấp và khoảng cách đến công trình hút nước. Trường hợp hút nhóm phải tính tâm của nhóm và xác định thêm giá trị lưu lượng, mực nước hạ thấp trung bình của toàn nhóm. 5.2. Xác đ ị nh hệ s ố th ấ m theo tài liệu hút nước: Phương pháp tính toán hệ số thấm theo tài liệu hút nước thí nghiệm tiến hành theo điều kiện động thái ổ n định của dòng th ấ m phụ thuộc vào các đặc trưng của điều kiện địa chất thủy văn - Mức độ đồng nhất của tầng chứa nước (đồng nh ấ t, không đồng nhất và không đẳng hướng); - Sự tương quan giữa các phần làm việc của ống lọc và chiều dày tầng chứa nước (lỗ khoan hoàn chỉnh hay không hoàn chỉnh); - Trạng thái thủy lực của tầng chứa nước (có áp hay không c ó áp); - V ị trí so với nơi chứa nước mặt (sông, hồ...): xa, gần hay ở đáy. 5.2.1. Xác đ ị nh hệ số th ấ m của t ầ ng chứa n ư ớc đồng nh ấ t theo tài liệu hút nước từ lỗ khoan hoàn ch ỉ nh 5.2.1.1. Bố trí ở xa nơi chứa nước: được ti ế n hành theo các công thức trong Điều A.3 Trong đó tầng chứa nước đồng nh ấ t l à tầng chứa nước mà ở tất cả các điểm của nó có tính thấm nước như nhau. Bán k í nh ảnh hưởng được xác định bằng cách: - Đo trực tiếp độ hạ th ấ p mực nước khi hút nước thí nghiệm trong các l ỗ khoan ở xa (trong khu vực nghiên cứu) - Sử dụng các số đo mực nước trong các lỗ khoan quan sát khi hút thí nghiệm chùm đ ã tiến hành trước đó trong khu vực khảo sát có điều kiện địa ch ấ t thủy văn tương tự; - Sử dụng các tham số thấm không ổn định (xem Phụ lục B). - Khi không có tài liệu thí nghiệm, tri số bán k í nh ảnh hưởng có thể lấy theo Bảng A.6 Điều A.2. Trường hợp nếu đường bão hòa trong quá tr ì nh hút nước hạ th ấ p hơn nóc của tầng chứa nước áp lực, tính hệ số thấm khi hút đơn và hút chùm dùng công thức (3), (8) trong Điều A.3. 5.2.1. Để xác định mối liên hệ thủy lực giữa nước ngầm và nước mặt, hệ số thấm được t í nh toán theo các công thức từ (17) đến (22) trong Bảng của Điều A.3. Việc xác định các hệ số r 0 ; r 1 ; r 2 ; trong đó ( r 0 = 2b; trong đó b là khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến bờ nơi chứa nước (xem H ì nh A.1, A.3.3 - Hút nước từ các lỗ khoan bố trí gần nơi chứa nước). 5.2.2. Xác định h ệ s ố th ấ m của tầng chứa nước đ ồ ng nh ấ t theo tài li ệ u hút nước từ lỗ khoan không hoàn chỉnh 5.2.2.1. Bố trí ở xa nơi chứa nước: được tiến hành theo các công thức trong sơ đồ A.3.1 và A.3.2. Trong đó: sự không hoàn chỉnh được xét tới bằng cách thêm vào các c ô ng thức đ ể xác định hệ số thấm sức kháng thấm bổ sung x 0 . Nếu ống lọc của lỗ khoan tiếp xúc với nóc hay đáy của tầng cách nước (nước áp lực) hay nếu ống lọc không b ị ngập (nước không áp) th ì x 0 ; x 1 ; x 1 trong các công thức (9), (10), (16) được xác định theo đồ th ị H ì nh A.2a, Điều A.1. N ế u ống lọc ở khoảng giữa của tầng chứa nước th ì x 0 ; x 1 ; x 1 trong các công thức (9’), (10’) từ (13') đ ế n (16’) được xác định theo đồ thị Hình A.2b, A.3.1. Khi xác định x 0 ; (t í nh theo lỗ khoan trung tâm hay lỗ khoan đơn) bán kính lỗ khoan trung tâm (thí nghiệm) r 0 được coi là đại lượng r; còn khi xác định x 1 ; x 1 , (theo lỗ khoan quan sát) thì khoảng cách tương ứng từ lỗ khoan thứ nhất và thứ hai đến lỗ khoan trung tâm (r 1 và r 2 ) coi là đại lượng r. - Khi xác định đại lượng x đối với nước không áp, chiều dày của tầng chứa nước H phải giảm đi một nửa độ hạ th ấ p mực nước ở lỗ khoan trung tâm, nghĩa là: m = H - S 0 /2. - Nếu ống lọc của lỗ khoan trung tâm không bị ngập, chiều dài của nó ( l 0 ' ) phải giảm đi một nửa chiều dài phần khô của ống lọc, nghĩa là l 0 = l 0 ' - S 0 /2 Vì sự không hoàn chỉnh chỉ xu ấ t hiện ở gần lỗ khoan trung tâm, còn đối với các lỗ khoan quan sát ở khoảng cách bằng hay vượt quá chiều dày của tầng chứa nước nên có th ể b ỏ qua việc xác định đại lượng x . Các công thức (11), (12) trong A.3.2 được dùng để tính toán hệ số thấm khi hút đơn trong các tầng chứa nước có chiều dày vô hạn khi bố tr í ống lọc ở cạnh nóc hay đáy của tầng cách nước th ì x = 1, còn khi bố trí nó ở trong tầng thì x = 2. Ưu điểm của các công thức này là tính toán không yêu cầu xác định bán kính ảnh hư ở ng. 5.2.2.2. Bố trí nằm trong vùng ảnh hưởng của nơi chứa nước: Hệ số thấm theo tài liệu hút nước th ì các lỗ khoan không hoàn chỉnh được tính toán theo các công thức từ (23) đến (28) trong A.3.3. Việc xác định r 0 ; r 1 ; r 2 được tiến hành theo các chỉ dẫn tại 6.2.1.2. 5.2.2.3. Dưới lòng sông, suối việc t í nh toán hệ số th ấ m đối với hút đơn khi chiều dày tầng chứa nước lớn (hơn 12 m đến 15 m) theo công thức (12), còn khi chiều dày tầng chứa nước nhỏ th ì theo công thức (11) trong A.3.2. Cần chú ý, để tránh ảnh hưởng của sông suối đến lưu lượng của lỗ khoan, đầu gần nhất của ống lọc phải cách đáy sông một khoảng: (6) trong đó: Cd là khoảng cách đầu trên của ống lọc tới đáy sông; l 0 là chiều dài ống lọc ; r 0 là bán kính lỗ khoan, và để loại trừ khả năng phát sinh ra các gradien rất lớn ở gần đầu trên của ống lọc, thì điều kiện: (7) trong đó: S max là độ hạ thấp mực nước lớn nhất ở lỗ khoan khi hút nước. Khi tiến hành hút chùm ở dưới lòng sông nên theo sơ đồ sau: - Trường hợp chiều dày tầng chứa nước l ớ n hơn 12 m đến 15 m thì các ống lọc của lỗ khoan trung tâm và các lỗ khoan quan sát cần phải đặt ở phần giữa của tầng chứa nước với c á c cao độ như nhau. - Chiều d à i của các ống lọc không nên vượt quá 1/3 chiều dày của t ầ ng chứa nư ớ c và khoảng cách từ đầu trên các ống lọc tới đáy sông phải không nhỏ hơn chiều dài của các ống lọc. Việc tính toán hệ số thấm theo công thức (13’), (15’) trong A.3.2 - Trư ờ ng hợp chiều dày tầng chứa nước không lớn các ống lọc của lỗ khoan cần phải tiếp xúc với đáy cách nước và chiều dài của các ống lọc phải không lớn hơn 1/3 và không nhỏ hơn 0,1 chiều dài của t ầ ng. Việc tính toán hệ số thấm theo công thức (13), (15) trong A.3.2. 5.2.3. Xác đ ị nh hệ s ố thấm của tầng chứa nước không đồng nh ấ t theo tài liệu hút nước 5.2.3.1. Trường hợp tầng chứa nư ớ c có sự thay đổi dần dần tính thấm nước theo phương thẳng (khi phân biệt ranh giới các lớp riêng biệt khó khăn), thì tiến hành hút nước phân đới từ các l ỗ khoan thành không hoàn chỉnh. Khi chiều dày tầng chứa nước không l ớ n (tới 10 m - 12 m) thường thí nghiệm 2 đoạn tiếp xúc với đáy trên và đáy dưới (trong nước không áp thì tiếp xúc với mức nước tĩnh). Khi chiều dày tầng chứa nước lớn hơn thì các đoạn trung gian cũng được th í nghiệm. Việc tính toán hệ số thấm khi hút đơn với đoạn trên và dưới được thực hiện theo các công thức (9), (11), và khi hút chùm thì theo công thức (13), (15) trong A.3.2. Với đoạn trung gian thì khi hút đơn theo công thức (12) và khi hút chùm theo công thức (13’), (15’) trong A.3.2. Nếu việc hút nước ở gần sông th ì hệ số thấm tính theo các công thức tương ứng đã nêu trong A.3.3. 5.2.3.2. Trường hợp tầng chứa nước gồm một số lớp có t í nh th ấ m nước khác nhau, th ì để xác định các hệ s ố th ấ m của các lớp riêng biệt, nên đặt các ống lọc ở phần giữa của lớp thí nghiệm. Khi ấy các đầu ống lọc ph ả i cách các ranh giới của lớp 1 khoảng không nhỏ hơn từ 1/4 đến 1/3 chiều dày của n ó . Khi hút chùm, việc bố trí các ống lọc của lỗ khoan trung tâm và các lỗ khoan quan sát phải trên cùng một cao độ, chiều dài của các ống lọc của các lỗ khoan quan sát kh ô ng được vượt quá 1/2 chiều dài ống lọc của l ỗ khoan trung tâm, khoảng cách của các lỗ khoan quan sát tới lỗ khoan trung tâm tương ứng với quy định tại 3.4.5. Việc tính toán hệ s ố th ấ m khi hút đơn theo công thức (12), khi hút chùm với 1 lỗ khoan quan sát theo công thức (13’) và với 2 lỗ khoan quan sát theo (15’) trong A.3.2. Nếu tầng chứa nước dưới lòng sông gồm 2 lớp và tính thấm nước của lớp dưới vượt qua tính thấm nước lớp trên 10 lần hay hơn nữa, ố ng lọc đặt suốt cả chiều dày lớp dưới, thì hệ số thấm của l ớ p dư ớ i có thể đánh giá s ơ bộ theo công thức (1) trong A.3.1. 5.2.4. Xác đ ị nh hệ s ố thấm của tầng chứa nước không đẳng hướng theo tài liệu hút nước 5.2.4.1. Tầng chứa nư ớ c được gọi l à không đẳng hướng nếu tính thấm nư ớ c của nó phụ thuộc vào hướng chuyển động của nước. Tính không đẳng hướng liên quan đến đặc điểm cấu tạo và cấu trúc của tầng. Trị số lớn nhất của tính thấm nước có thể nhận biết theo hướng chủ yếu của các lổ hổng cấu tạo, các nứt nẻ, còn trị số nhỏ nh ấ t theo hư ớ ng thẳng góc với nó. Các vỉa phân lớp mỏng, lớp kẹp của chúng nếu đồng nhất, nhưng có tính thấm khác nhau thì được gọi là lớp kẹp đồng nhất không đẳng hướng. 5.2.4.2. Việc xác định hệ số thấm của đất đá đồng nhất không đẳng hướng theo các hướng nằm ngang và thẳng đứng khi chiều dày của tầng rất lớn được tiến hành bằng cách hút chùm. Trên mỗi tia của chùm thí nghiệm cần phải có 4 lỗ khoan quan sát, thoả mãn các điều kiện sau: - Các ống lọc của l ỗ khoan không được tiếp xúc với lớp cách nước; - Ố ng lọc của l ỗ khoan trung tâm đặt ở khoảng giữa của tầng chứa nước nghiên cứu và có chiều dài nhỏ hơn từ 1/3 đ ế n 1/4 chiều dày tầng chứa nước; - Chiều dày ống lọc của các lỗ khoan quan sát không được vượt quá 1/2 chiều dài ống lọc l ỗ khoan trung tâm; - Các ống lọc của l ỗ khoan quan sát bố trí theo 2 tầng; phần giữa của một hàng ống lọc của l ỗ khoan quan sát trên một mặt phẳng đi qua phần giữa ống lọc của l ỗ khoan trung tâm, còn các ống lọc của hàng thứ 2 cao hơn hay thấp hơn ống lọc l ỗ khoan trung tâm; - Các đầu của các ống lọc l ỗ khoan quan sát gần ranh giới tương ứng của lớp thứ nhất cần phải cách nó một khoảng không nhỏ hơn chiều dài ống lọc l ỗ khoan trung tâm; - Khoảng cách r 2 của l ỗ khoan quan sát ngoài cùng đến l ỗ khoan trung tâm không nên vượt quá từ 1/3 đến 1/2 chiều dài của tầng chứa nước được nghiên cứu. Việc tính toán hệ số thấm được tiến hành theo các công thức v ớ i cặp các l ỗ khoan quan s át: trong đó: S i ' là độ hạ thấp mực nước trong l ỗ khoan có ống lọc bố trí cao hơn hay thấp hơn ống lọc l ỗ khoan trung tâm; S i là độ hạ thấp mực nước trong l ỗ khoan có ố ng lọc b ố trí ở giữa tầng chứa nước; r i là khoảng cách của một cặp l ỗ khoan quan sát đá cho tới l ỗ khoan trung tâm; z 1 là khoảng cách phần giữa ống lọc của lổ khoan quan sát tới mặt phẳng ngang đi qua giữa ống lọc lỗ khoan trung tâm; l 0 là chi ề u dài ống lọc lỗ khoan trung t â m; là căn bậc hai của trị số hệ số thấm không đẳng hướng, xác định theo công thức (*) bằng cách tính thử mò dần; K n là hệ số thấm theo phương nằm ngang, nghĩa là hướng song song với mặt vỉa, được xác định theo công thức (10); K d l à hệ số thấm theo phương thẳng đ ứ ng, nghĩa là hướng vuông góc với sự phân vỉa, được xác định từ quan hệ nêu trên K d = K n x l 2 Q là lưu lượng của lổ khoan. Nếu các ống lọc của l ỗ khoan trung tâm và các l ỗ khoan quan s á t ti ế p xúc với lớp cách nước thì các công thức trên có sự thay đổi như sau: - Trong các đối số của các hàm arsh, giá tr ị được thay bằng l 0 ; - Với các l ỗ khoan có các ống lọc tiếp xúc với lớp cách n ước th ì z 1 = 0 ; còn các lỗ khoan quan sát có các ống lọc không tiếp xúc với lớp cách nước thì z 1 bằng khoảng cách từ chỗ giữa của ố ng lọc tới lớp cách nước. 5.3. Kết quả tính toán hệ số th ấ m K theo tài liệu hút nước thì nghiệm được t ổ ng hợp tại các biểu bảng trong Điều A.6 và việc xác định hệ số thấm, hệ số dẫn áp (dẫn mực nước) theo tài liệu hút nước khi động thái kh ô ng ổn định của dòng th ấ m, theo tài liệu hồi phục của mực nước có th ể tham khảo trong Phụ lục B. PHỤ LỤC A (Quy định) A.1 Các hình vẽ Hình A.1 CHÚ DẪN a là khi c = 0, ống lọc tiếp xúc với mái tầng cách nước hay đáy tầng chứa nước; b là khi c + l/2 - (0,35 ¸ 0,65)m, ống lọc ở phần giữa của tầng chứa nước; l là chiều dài ống lọc; m là chiều dày tầng chứa nước; r là bán kính lỗ khoan thí nghiệm; Hình A.2 - Đồ th ị hàm s ố x đ ể tính toán với l ỗ khoan không hoàn ch ỉ nh A.2 . Các biểu bảng Bảng A.1 - Các yếu tố c ấ u trúc của Airlift khi b ố trí đ ồ ng tâm Đường kính ố ng khí (mm) Chiều dài bộ phận hỗn hợp (mm) Số lỗ trong một loạt Đường kính lỗ (mm) Đường kính ống khí (mm) Chiều dài bộ phận hỗn hợp (mm) S ố lỗ trong một loạt Đường kính lỗ (mm) 19 1490 6 4 65 2075 12 6 25 1490 8 4 75 2075 15 6 32 1490 8 5 100 2075 22 6 38 1490 8 6 125 2075 26 6 50 1490 8 6 Bảng A.2 - Quan h ệ giữa đường kính ố ng dẫn khí và lưu lư ợ ng khí Khối lượng khí của máy nén khí (m 3 /h) Đường kính ống dẫn kh í (mm) Từ 10 đến 20 Từ 13 đến 19 Từ 34 đến 59 Từ 19 đến 25 Từ 60 đến 100 Từ 25 đến 32 Từ 101 đến 200 Từ 32 đến 38 Từ 201 đến 400 Từ 38 đến 51 Từ 401 đến 700 Từ 51 đến 63 Từ 701 đến 1000 Từ 63 đến 76 Từ 1001 đến 1600 Từ 76 đến 89 Bảng A.3 - Giá trị hệ số a Đặc tính của đất đá chứa nước Giá trị hệ số a Cát hạt nhỏ với hệ số thấm K từ 2 m/ng đến 5 m/ng 90 Cát hạt vừa với hệ số thấm K từ 5 m/ng đến 15m/ng 60 Cát hạt lớn với hệ số thấm K từ 15 m/ng đến 30m/ng 50 Sỏi với hệ số thấm K từ 30 m/ng đến 70 m/ng 30 CH Ú THÍCH: Đ ố i với những trị số K khác, hệ số a xác định bằng nội suy. Đường k í nh ống chống trong đó có th ể thả ống lọc phải lớn hơn đường k í nh ống lọc từ 50 mm đến 100 mm. Trong các lỗ khoan quan sát của chùm th í nghiệm, đường k í nh ống lọc thường bằng 50 mm đến 100 mm, chiều dài từ 3-5 m đến 10 m. Bảng A.4 - Kích thước các lỗ đục của ố ng lọc Dạng ố ng lọc Kích thước các lỗ đục (mm) Khi hệ số không đồng nhất của đất đá h £ 2 Khi hệ số không đồng nhất của đ ấ t đá h ³ 2 Đục lỗ tròn (Từ 2,5 đến 3) d 50 (Từ 3 đến 4) d 50 Đục khe (Từ 1,25 đến 1) d 50 (Từ 1,5 đến 2) d 50 Lưới (Từ 1,5 đến 2) d 50 (Từ 2 đến 2,5) d 50 trong đó: d 10 ; d 50 ; d 60 là kích thước hạt đ ấ t nhỏ hơn các hạt đó trong t ầ ng chứa nước, chi ế m tương ứng 10 %, 50 %, 60 %. (Được xác định theo đồ th ị thành phần hạt đ ấ t). C ác trị số nhỏ hơn các k í ch thước lỗ đục tương ứng với các hạt nhỏ, trị số lớn hơn - ứng với các hạt thô. Bảng A.5 - Kích thước và cách b ố trí các lỗ tr ê n ống lọc đục lỗ Đường kính ngoài của ố ng (mm) Độ rỗng (%) Đường kính của lỗ (mm) Khoảng cách giữa tâm các l ỗ trong cùng một dãy ngang (mm) Khoảng cách giữa tâm các dây ngang (mm) S ố lỗ trong một dãy ngang S ố lỗ trên một mét dài ống 89 32 12 23 15 12 800 114 30 12 30 16 16 880 168 31 20 33 30 16 533 219 30 20 43 35 16 640 Độ rỗng trong ống lọc khe thay đổi từ 6 % đến 40 %. Bảng A.6 - Trị số bán k í nh ảnh hưởng Tên đất đá Bán kính ảnh hưởng R, m Cát pha (á cát) Từ 10 đến 20 Cát hạt nhỏ và cát bụi Từ 20 đến 50 Cát hạt cỡ khác nhau, cát sét hạt nhỏ Từ 50 đến 75 Cát không đồng nhất, hạt nhỏ, hạt trung, hạt lớn và cát c ỡ hạt khác nhau Từ 80 đến 150 Cuội sỏi có chứa nhiều hỗn hợp hạt nhỏ, cát đồng nhất hạt trung Từ 100 đến 200 Cuội sỏi với số lượng không lớn các hỗn hợp cát nh ỏ ; cát đồng nhất hạt lớn Từ 200 đến 300 Đá cứng, nứt nẻ yếu Từ 50 đến 200 Đá cứng, nứt nẻ mạnh 500 và lớn hơn A.3 . Các sơ đồ và công thức tính toán hệ s ố thấm A.3.1 . Hút nước từ các lỗ khoan hoàn chỉnh A.3.1. (Tiếp theo) A.3.2. Hút nước từ các lỗ khoan không hoàn chỉnh A.3.2. (Tiếp theo) A.3.3 Hút nước từ các lỗ khoan bố trí gần nơi chứa nước khi không có sự bồi trám ở đáy của chúng (Vỉa bị hạn chế một nửa trong bình đồ) Hình A.3 - Sơ đồ b ố trí l ỗ khoan nơ i chứa nước ( r 0 = 2b). T: Lỗ khoan trung tâm T ' : Lỗ khoan đối xứng với lỗ khoan trung tâm H 1 , H 2 : Các lỗ khoan quan trắc r 0 , r 1 , r 2 : Khoảng cách từ các lỗ quan trắc đến lỗ khoan đối xứng với lỗ khoan trung tâm b: Khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến b ờ nơi chứa nước ( r 0 = 2b) Các lỗ khoan hoàn ch ỉ nh Các lỗ khoan không hoàn chỉnh A.3.4. Hút nước dưới lòng sông A.3.5. Hồi phục mực nước sau các đợt hút nước ngắn hạn các lỗ khoan làm việc qua ống lọc A.4 . Các k ý hiệu quy ước trong các công thức của Điều A.3 K l à hệ số thấm, m/ng.đ ; Q là lưu lượng của lỗ khoan, m 3 /ng.đ ; M là chiều dày tầng chức nước áp lực, m ; H là chiều dày tầng chức nước không áp hoặc tr ị số chiều dày trung b ì nh của tầng chức nước theo tài liệu của t ấ t cả các lỗ khoan chùm có trước khi bắt đầu hút nước, m; h 0 là chiều cao cột nư ớ c trong lỗ khoan trung tâm tính từ tầng cách nước, m; h 1 là chiều cao cột nước trong lỗ khoan quan sát đầu ti ê n tính từ tầng cách nước, m; h 2 là chiều cao cột nước trong lỗ khoan quan sát thứ hai tính từ tầng cách nước, m; l 0 là chiều dày ống lọc (phần thu nhận nước) của lỗ khoan hút nước, m; l 0 ’ là chiều dày ống lọc không ngập - đoạn ống lọc từ mực nước tĩnh trong ố ng lọc hoặc trong ống đo áp cạnh ống lọc đến đáy ống lọc, m; l' 0 =( S 0 + l 0 ) r 0 là bán kính phần thu nhận nước của ống lọc, m; r 1 là khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến lỗ khoan quan trắc đầu tiên, m; r 2 là khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến lỗ khoan quan trắc thứ hai, m; r 1 ’ là khoảng cách từ lỗ khoan quan trắc sự phục hồi mực nước đến điểm mà ở đ ó vào lúc ngừng hút nước, độ hạ thấp mực nước nhỏ hơn 0,05S 0 (để phục hồi mực nước sau khi hút ngắn hạn có thể lấy r 1 ' =1 0 m), m; R l à bán kính ảnh hưởng của hút nước, m; S 0 là độ hạ thấp mực nước trong lỗ khoan hút nư ớ c. Đối với điểm A.1.6 (Phụ lục A) là độ hạ thấp mực nước (từ mực nư ớ c tĩnh) lúc kết thúc hút nước và trư ớ c khi bắt đầu hồi phục mực nước, m; S 1 là độ hạ th ấ p mực nước trong lỗ khoan quan sát đầu tiên, m; S 2 l à độ hạ thấp mực nước trong l ỗ khoan quan sát thứ hai, m; S 0 m a x là độ hạ thấp cực đại trong lỗ khoan, m; S l à độ hạ th ấ p mực nước (từ mực nước tĩnh) ở điểm tính toán tại thời điểm nhất định t sau khi bắt đầu phục hồi mực nước, m; t là thời gian kéo dài từ khi bắt đầu phục hồi mực nước, ng.đ; b là khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến bờ nơi chứa nước, m; r 0 là khoảng cách từ lỗ khoan trung tâm đến lỗ khoan đối xứng của chính nó so với bờ chứa nước ( r 0 =2b), m; r 1 và r 2 là khoảng cách tương ứng với các lỗ khoan quan sát thứ nhất và thứ hai đối xứng của lỗ khoan trung tâm, m; c là khoảng cách từ mực nước tĩnh đến đầu trên của ống lọc, m; c đ là khoảng cách từ đầu trên của ống lọc đến đáy sông, m; x 0 , x 1 , x 2 - là các đại lượng sức ch ố ng thấm do sự không hoàn chỉnh tương ứng của lỗ khoan trung tâm, lỗ khoan quan sát thứ 1 và thứ 2 đối với trường hợp ống lọc tiếp xúc với tầng cách nước (xác định theo đồ thị Hình 2.a) và đối với trư ờ ng hợp bố trí ố ng lọc ở phần giữa của tầng chứa nước (xác định theo đồ thị Hình 2.b); x là hệ số phụ thuộc vào sự b ố trí ống lọc trong tầng (đối với ống lọc tiếp xúc với mái hay đáy tầng cách nước th ì x =1; đối với ống lọc không tiếp xúc với tầng cách nư ớ c thì x =2. A.5 Tài liệu hút n ư ớc thí nghiệm A.5.1 Tổng quát Dạng hút nước: Vùng: Đề án: Vị trí địa lý: Thôn: ………………… Xã: ……………… huyện: …………… Tỉnh: …………….. Tọa độ lỗ khoan: X Y Z Chiều sâu khoan: Chiều sâu trước khi thổi rửa: Chiều sâu sau khi-thổi rửa: Chiều sâu sau khi hút nước: Chiều sâu mực nước tĩnh: Ố ng dẫn nước và chiều sâu: Ố ng hơi và chiều sâu: Chiều sâu đặt máy: Đặc điểm tầng chứa nước: Bảng tóm tắt kết quả hút nước Ký hiệu tầng chứa nước Thứ tự đợt hút Q (l/s) S (m) H t (m) q (l/s.m) Thời gian hồi phục (h) Nhiệt độ (°C) Số mẫu và loại mẫu Nư ớ c Không khí A.5.2 Cột địa tầng và cấu trúc lỗ khoan hút nước ………………………………………. Tọa độ: X Ngày khởi công: Y Ngày k ế t thúc: Z Chiều sâu: Thước tỷ lệ Tuổi đị a chất S ố thứ tự lớp Chiều sâu trụ lớp (m) Chiều dày lớp (m) Cột địa tầng và c ấ u trúc lỗ khoan M ô tả tóm tắt các lớp đất đá Cấu trúc ống chống, ống lọc CH Ú TH Í CH: Đối với hút nước thí nghiệm chùm cần có bản sơ đ ồ chùm kèm theo. A.5.3 Hút thử (th í nghiệm đơn hay phân đoạn) Loại ván và kích thước: Mực nước tĩnh: ………………………… (m). Thể tích thùng đo: ………………………. (lít). Ngày tháng năm Giờ phút đo Lưu lượng (l/s) Trị số Nhiệt độ (°C) Ghi chú. (*) H đ (m) S (m) Nước Không khí CHÚ TH Í CH: (*) l ấ y mẫu nước (số hiệu mẫu); các hiện trạng xảy ra trong quá tr ì nh hút nước (nước đục...); các diễn biến của thời tiết. A.5.4 Mực nước h ồ i phục (Khi hút thử, hút thí nghiệm đơn, phân đoạn) Ngày tháng năm Giờ phút đo Chi ề u sâu mực nước, (m) Độ dâng cao mực nước S* , (m) Ghi chú A.5.5 Hút thí nghiệm chùm Mực nước tĩnh: Loại ván và kích thước: Lỗ khoan trung tâm: …………… (m) Thể tích thùng đo: ……………. (lít). Ngày tháng năm Giờ phút đo Cột nước ở ván đo (m) hay thời gian (giây) đầy thùng (lít) Lưu lượng (l/s) Chiều sâu mực nước lỗ khoan trung tâm (m) Chiều sâu mực nước tại lỗ khoan quan sát (m) Nhiệt độ ( 0 C) Ghi chú (*) LK1 LK2 ……… Nước Không khí H đ S H đ S H đ S …. …. CHÚ THÍCH: (*) l ấ y mẫu nước (s ố hiệu mẫu), các hiện tượng xảy ra trong quá trình hút nước thí nghiệm (nước đục...), các diễn biến thời ti ế t. Trường hợp hút nhóm th ì thêm cột các giá trị lỗ khoan h ú t nước thuộc nhóm và giá trị trung b ì nh trị số lưu lượng và độ hạ thấp của nhóm. A.5.6 Mực nước hồi phục (khi h ú t chùm) Ngày tháng năm Giờ phút đo Chiều sâu mực nước tại lỗ khoan trung tâm (m) Chiều sâu mực nước tại các lỗ khoan quan sát (m) Ghi chú LK1 LK2 ……….. H đ S* H đ S* H đ S* ….. ….. CH Ú TH Í CH: Xem A.8.4 A. 6 Kết quả tính toán hút nước thí nghiệm A.6.1 Bảng tính toán hút đơn N° th í nghiệm N° lần hạ thấp mực nước Bắt đầu hút Kết thúc hút Thời gian thí nghiệm (h) Mực nước tĩnh (m) Mực nước động (m) Lớp chứa nước Chiều dài làm việc của ống lọc (m) Tổng cộng Ở trạng thái ổ n định Độ sâu Cao độ tuyệt đối Độ sâu Cao độ tuyệt đối Độ sâu (m) Chiều dày Mái Đáy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Bán kính phần làm việc ống lọc r 0 (m) Độ hạ thấp mực nước S 0 (m) Lưu lượng Q(l/s) Lưu lượng đơn v ị q (l/s.m) Bán kính ảnh hưởng (R) , m và phương pháp xác định Hệ số thấm Theo độ hạ thấp mực nước Hệ số thấm trung bình Công thức tính toán Theo tài liệu hồi phục mực nước Hệ số tính toán 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A.6.2 Các biểu đồ hút đơn A.6.2.1 Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng và độ hạ th ấ p mực nước Q=f(S). A.6.2.2 Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng đơn vị và độ hạ thấp mực nước: q=f(S). A. 6.2.3 Bảng quan hệ giữa lưu lượng (Q), lưu lượng đơn v ị (q) với độ hạ thấp mực nước. A. 6.2.4 Biểu đồ và bảng hồi phục mực nước A. 6.2.5 Biểu đồ quan hệ giữa độ hạ thấp mực nước (hay độ dâng nước) với thời gian. A.6.3 Bảng tính toán hệ s ố thấ m, h ệ số dẫn áp (dẫn mực nước) theo tài liệu hút nước động thái không ổn đ ị nh N° thí nghiệm Lưu lượng (m 3 /ng. đ ) trước khi bắt đầu h ồ i phục mực nước Khoảng thời gian hồi phục mực nước (giờ, phút) Độ hạ thấp S (với nước có áp) hay S(2H-S) với nước không áp A C Hệ số thấm (m/ng.đ) Hệ số dẫn áp (dẫn mực nước), a (m 2 /ng.đ) t Igt 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A. 6.4 Bảng tính toán hút chùm N 0 lần hạ thấp mực nước N 0 Chùm lỗ khoan Bắt đầu hút Kết thúc hút Khoảng thời gian thí nghiệm (h) Chiều dày lớp chứa nước M (tính toán) (m) Chiều dài làm việc ống lọc (l 0 ) m Bán kính phần làm việc ống lọc r 0 (m) Độ hạ thấp mực nước trong lỗ khoan trung tâm S 0 (m) Lưu lượng Q, (l/s) Lưu lượng đơn vị q (l/s.m) Độ hạ thấp mực nước các lỗ khoan quan sát Tổng số Ở trạng thái ổn định Số hiệu các lỗ khoan của tia A B C D Khoảng cách tới lỗ khoan trung tâm X A X B X C X D S,m S,m S,m S,m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Hệ số thấm Công thức tính toán Theo tài liệu hồi phục mực nước Hệ số tính toán Trung tâm A-B C-D Hệ số thấm trung bình 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 A. 6.5 Các biểu đ ồ hút chùm A. 6.5.1 Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng và độ hạ thấp mực nước (theo lỗ khoan trung tâm). A. 6.5.2 Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng và độ hạ thấp mực nước (theo các lỗ khoan quan sát) A. 6.5.3 Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng đơn vị và độ hạ thấp mực nước (theo lỗ khoan tr u ng tâm) A. 6.5.4 Các biểu đồ và bảng hồi phục mực nước trong các lỗ khoan (trung tâm và các lỗ khoan quan sát) A. 6.5.5 Các biểu đồ quan hệ giữa độ hạ thấp mực nước và thời gian trong các lỗ khoan (trung tâm và các lỗ khoan quan sát) PHỤ LỤC B (Tham khảo) B. 1 Xác định hệ số thấm và h ệ số dẫn áp (dẫn mực nước) theo tài liệu hút nước thí nghiệm khi động thái không ổn định của dòng thấm B. 1.1 Đối với tầng chứa nước tương đố i đ ồ ng nh ấ t vô hạn trong mặt bằng được tiến hành bằng phương pháp c h ỉ nh lý đồ giải các kết qủa hút nước, với điều kiện: Trong đ ó : r là bán kính lỗ khoan (n ế u tiến hành xác định bằng lỗ khoan trung tâm) hoặc khoảng cách từ l ỗ khoan trung tâm đ ế n lỗ khoan quan sát (nếu ti ế n hành xác định bằng lỗ khoan quan sát); a là hệ s ố dẫn áp (d ẫ n mực nước); t là th ờ i gian tính từ khi bắt đầu hút nư ớ c. Để tính toán theo lỗ khoan trung tâm thì điều kiện trên luôn luôn phải tuân theo, còn nếu theo các lỗ khoan quan sát với thời gian hút nước ngắn và trị số hệ số dẫn áp nhỏ thì điều kiện đó có thể hủy bỏ và khi ấ y phải sử dụng quan hệ chung đối với vỉa vô hạn. B. 1.2 Trong t ầ ng chứa nước có áp , để xác định h ệ s ố th ấ m và h ệ số dẫn áp theo tài liệu hút nước thí nghiệm phải thành lập đồ thị bán logarit của quan hệ giữa giá trị độ hạ th ấ p mực nước và thời gian (Xem H ì nh B.1 (a)). Đồ thị s = f(lgt) biểu th ị dạng đường thẳng. Phương tr ì nh đường thẳng có dạng: S = A + Clgt trong đó S là độ hạ th ấ p mực nước t là thời gian tính từ khi bắt đầu h ú t nước. A là tung độ ban đầu tại điểm đoạn thẳng cắt trục tung. C là hệ s ố góc, tính theo công thức sau: Hình B.1 - Đồ thị quan hệ giữa độ hạ thấp mực nước (S) và thời gian (t) H ệ số th ấ m xác định theo công thức: trong đó: m là chiều dày tầng chứa nước Công thức tính K ở trên đúng cho các tính toán ở lỗ khoan hoàn chỉnh cũng như không hoàn chỉnh. H ệ số dẫn á p xác đ ị nh theo c ô ng thức: Đối v ớ i lỗ khoan hoàn chỉnh: lg a = 2 l g r - 0,35 + Đối với lỗ khoan không hoàn chỉnh: lg a = 2 l g r -0,35 + 0,434 x trong đó: x là hệ số kháng thủy lực (vì có sự không hoàn chỉnh của lỗ khoan) được xác định theo đồ thị H ì nh A.2 hoặc bằng th í nghiệm. B. 1.3 Trong tầng chứa nước không áp , đ ể tìm hệ số thấm v à hệ số dẫn mực nước cũng phải thành lập đồ thị bán logarit của quan hệ giữa độ hạ thấp mực nước với thời gian: S(2H-S) = f(lgt) (H ì nh B.1(b)) Phương trình có dạng sau: S (2 H - S ) = A + C l g t trong đó H là chiều dày tầng chứa nước không áp (tính từ mực nước tĩnh). Giá trị hệ số góc xác định theo công thức: Đại lượng A được xác đ ị nh tr ê n đồ th ị H ì nh B.1 (b) H ệ số th ấ m được t í nh với lỗ khoan hoàn chỉnh và không hoàn chỉnh theo công thức: Hệ s ố dẫn mực nước đ ố i với lỗ khoan hoàn chỉnh lg a y = 2 l g r - 0,35 + Hệ số dẫn mực nước đối với lỗ khoan không hoàn chỉnh: lg a y = 2 l g r - 0,35 + - 0,434 x Nếu độ hạ th ấ p mực nước S không lớn hơn từ 15 % đén 20% chiều dày ban đ ầ u của t ầ ng chứa nước th ì cả trong tầng chứa nư ớ c không áp các thông số đ ị a chất thủy văn có thể xác định theo các công thức đối với nước áp lực bằng cách sử dụng đồ thị S = f(lgt) đảm bảo độ chính xác khá cao. B. 1.4 Khi ch ỉ nh l ý các k ế t quả hút nước thí nghiệm: B. 1.4.1 Các điểm của đồ th ị ở thời kỳ ban đầu (đặc bi ệ t từ nước kh ô ng áp) không n ằ m trên đường thẳng (tức l à không theo quan h ệ logarit) th ì đ ể tính toán ch ỉ sử dụng phần đường thẳng của đồ thị. Khi lập các đ ồ th ị S = f(lgt) và S(2H-S) = f(lgt) th ì độ hạ th ấ p mực nước và thời gian được biểu th ị b ằ ng các đơn v ị đo lường thuận lợi nh ấ t (độ hạ thấp bằng mét hoặc centimet; thời gian bằng phút, giờ, ngày đêm). Thứ nguyên của hệ số dẫn áp (dẫn mực nước) phụ thuộc vào thứ nguyên của độ hạ thấp mực nước và thời gian đ ã được lựa chọn khi lập đồ thị (N ế u S được đo bằng mét và thời gian bằng ngày đêm thì thứ nguy ê n của a là m 2 /ng.đ; n ế u S đo bằng mét còn thời gian bằng phút thì tương ứng có a đo bằng m 2 /min... vv ). B. 1.4.2 Nếu điều kiện theo k ế t quả các lỗ khoan quan sát không đạt được thì trong trường hợp chung quan hệ của độ hạ thấp mực nước ở điểm bất kỳ của tầng chứa nước có áp đồng nhất vô hạn trong mặt bằng thuộc phạm vi ảnh hưởng của hút nước từ lỗ khoan hoàn chỉnh, được biểu thị bằng công thức: trong đó: là hàm số tích phân mũ, xác định theo bảng tra sẵn Công thức trên nếu áp dụng với nước không áp thì thay thế: trong đó: h t là chiều dày trung bình của đất đá chứa nước; H l à chiều dày tầng chứa nước trư ớ c khi hút nước; S 0 là độ hạ thấp mực nước trong lỗ khoan sau một khoảng thời gian cho trước kể từ khi bắt đầu hút nước; m là độ nh ả nước của đất đá; Hệ số thấm, hệ số dẫn áp (hệ số dẫn mực nước) được xác định căn cứ vào quan hệ (***) bằng cách tính theo công thức: trong đó: S 1 và S 2 là trị số độ hạ thấp mực nước đã đo trong h ố khoan quan sát khi hút nước ở thời điểm t 1 và t 2 Hệ số dẫn mực nước được xác định theo công thức: Khi đã biết chiều dày của tầng chứa nước, hệ số thấm có thể xác định theo công thức trên . B. 2 Xác định hệ số thấm, hệ số dẫn áp và dẫn mực nước theo tài liệu hồi phục mực nước sau khi hút nước hoặc hút thử B. 2.1 Phương pháp xác định là phương pháp chỉnh lý bằng đồ giải. Khi ấy phải thay thế độ hạ thấp mực nước bằng độ dâng cao mực nước theo thời gian tính từ mực nước đ ã đo trước khi ng ừ ng hút nước. Trị số lưu lượng là trị số mà vớ i t rị số đó lỗ khoan đ ã làm việc trước khi ngừng hút nư ớ c. Theo trục hoành của đồ thị (Hình B.1) đặt Igt trong trường hợp thời kỳ hồi phục mực nước nhỏ hơn rất nhiều so với thời gian hút nư ớ c T 0 ; nghĩa l à : t £ (0,1 đến 0,05)T 0 Nếu điều kiện trên không tuân th ủ , nghĩa là đã hút nước (hay hút thử) với thời gian ngắn th ì trên trục hoành của đồ thị (H ì nh 3) đặt đại lượng: trong đó: T 0 +t là toàn bộ thời gian từ khi bắt đầu hút nước đến thời điểm khi trong quá trình phục hồi độ hạ thấp mực nước được xác định. Phương pháp xác định chung hệ số thấm, hệ số dẫn áp, thông thường được áp dụng với điều kiện tiến hành quan trắc sự phục hồi mực nước ở trong các lỗ khoan quan sát. Khi quan trắc sự phục h ồ i mực nước ở trong các lỗ khoan đơn, người ta chỉ tính hệ số thấm tương ứng v ớ i nước áp lực theo công thức: K = 0,183Q/C.m và với nước không áp lực theo công thức: K = 0 , 366Q/C. Hệ số dẫn áp (hay dẫn mực nước) không được xác định. Trong đ ó : C là hệ số góc, tính theo công thức m là chiều dày tầng chứa nước. B. 2.2 Đại lượng hệ số dẫn áp (hay dẫn mực nước) xác định theo tài liệu hồi phục mực nước trong các lỗ khoan quan sát được sử dụng để tính bán kính ảnh hưởng R của hút nước theo công thức: R = 1,5 trong đó t là thời gian hút nước B. 2.3 Khi quan trắc sự phục hồi mực nước sau khi hút nước một thời gian ngắn (hút thử, múc thử), nếu không có số liệu về lượng nước hút lên th ì việc tính hệ số th ấ m được tiến hành theo các công thức trong A.3.6. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Quy trình xác định hệ số thấm của nham thạch chứa nước bằng phương pháp hút nước th í nghiệm từ các lỗ khoan (Ban hành theo Quyết định số 64TL/QĐ ngày 01 tháng 6 năm 1974 của Bộ Thuỷ lợi - Mã s ố : QT-TL-B-4-74). [2] Quy phạm hút nước thí nghiệm trong điều tra địa ch ấ t th ủy văn (Ban hành theo Quyết định s ố 46/2000/QĐBCN ngày 07 tháng 8 năm 2000 của Bộ trưởng Bộ Công thương). MỤC LỤC Lời nói đầu ……………………………………………………………………………………………… 1. Phạm vi áp dụng …………………………………………………………………………………… 2. Quy định chung …………………………………………………………………………………….. 2.1. Thuật ngữ và định nghĩa ………………………………………………………………………….. 2.2. Các dạng hút nước ……………………………………………………………………………….. 2.3. Các loại lỗ khoan hút nước ……………………………………………………………………….. 2.4. Quy định chung ……………………………………………………………………………………. 3. Thiết bị và dụng cụ dùng trong thí nghiệm hút nước ……………………………………………. 3.1. Máy bơm …………………………………………………………………………………………… 3.2. Dụng cụ đo mực nước, lưu lượng, nhiệt độ nước và không khí ……………………………. 3.3. Ống lọc ……………………………………………………………………………………………. 3.4. Nút bít ……………………………………………………………………………………………… 4. Cách tiến hành ……………………………………………………………………………………… 4.1. Công tác chuẩn bị ……………………………………………………………………………….. 4.2. Trình tự hút nước ………………………………………………………………………………… 4.3. Chỉnh lý sơ bộ tài liệu ngoài hiện trường …………………………………………………….. 5. Chỉnh lý tài liệu hút nước …………………………………………………………………………. Phụ lục A ……………………………………………………………………………………………… Phụ lục B ……………………………………………………………………………………………….