MÔ HÌNH DÒNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẢO CÔN SƠN - CÔN ĐẢO
GROUNDWATER MODELLING OF CON SON ISLAND - CON DAO
ThS. Nguyễn Thị Minh Trang, TS. Lê Đình Hồng,
Trường Đại học Bách Khoa – Tp.HCM
PGS. TS. Võ Khắc Trí
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
TÓM TẮT
Để mô phỏng hệ thống nước dưới đất thì phương pháp mô hình toán thường được
sử dụng. Bên cạnh chức năng mô phỏng dòng chảy cho chuỗi thời gian hiện tại
thì các mô hình mô phỏng nước dưới đất còn có khả năng dự đoán các thay đổi
hay tác động đến các tầng chứa nước dưới đất trong tương lai. Trong bài báo này,
phần mềm GMS 10. được lựa chọn sử dụng để mô phỏng dòng chảy nước dưới
đất tại đảo Côn Sơn - huyện Côn Đảo. Dựa trên các số liệu quan trắc mực nước,
khai thác, bổ cập và bốc hơi theo thời gian kết hợp cùng với lý thuyết về mô hình
hóa dòng chảy theo Modflow thì mô hình dòng chảy nước dưới đất tại đảo Côn
Sơn được thiết lập.
Từ khóa: Mô hình nước dưới đất, GMS, Modflow.
ABSTRACT
To simulate groundwater system, the method using mathematical models is
commonly used. Besides flow simulation functionality for existing time series,
groundwater models also have the ability to predict the changes or impacts to
groundwater aquifers in the future. In this paper, GMS 10. is used to simulate
groundwater flow in Con Son Island - Con Dao district. Based on the groundwater
level monitoring data, groundwater extraction data, recharge and
evapotranspiration over time combined with theory of groundwater flow modelling
MODFLOW, groundwater flow of Con Son island is established.
Keywords: Groundwater model, GMS, Modflow.
1. GIỚI THIỆU
Mô hình dòng chảy nước dưới đất được sử dụng để mô phỏng sự thay đổi mực
nước và lưu lượng dòng chảy trong cân bằng với điều kiện địa chất thủy văn được xác
định trong mô hình và có thể mô phỏng sự thay đổi này trong tương lai dựa vào sự thay
đổi áp lực trong các tầng chứa nước.
Trong bài báo này, phần mềm sử dụng để xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới
đất là Hệ thống mô hình nước dưới đất (Groundwater Modeling System - GMS) phiên
bản 10., đây là môi trường đồ họa tổng hợp để mô phỏng dòng chảy nước dưới đất.
Có hai cách xây dựng mô hình dòng chảy nước dưới đất trong GMS: (1) cách
tiếp cận lưới và (2) cách tiếp cận mô hình khái niệm. Bài báo này dùng cách tiếp cận mô hnh khái niệm. Các tiếp cận này liên quan đến việc sử dụng module bản đồ (Map
module). Vị trí của các nguồn, điểm, thông số của các lớp như hệ số thấm, các biên mô
hình, lượng bổ cập, bốc hơi và số liệu cần thiết khác cho mô hình được xác định dưới
dạng các bản đồ trong module này.
Mô hình khái niệm là cách thể hiện sơ đồ hóa hệ thống dòng chảy nước dưới đất
dưới dạng các bản đồ, sơ đồ khối, mặt cắt làm cơ sở để xây dựng mô hình số. Thực chất
của mô hình khái niệm là mô tả và tổ chức số liệu thực địa một cách thích hợp để mô
phỏng chính xác nhất hệ thống nước dưới đất. Số liệu trong mô hình khái niệm được tổ
chức thành các lớp có thuộc tính như sau:
- Lớp nguồn/điểm (Sources/Sinks coverages) thể hiện: Biên của các tầng chứa
nước, hình dạng và tương tác của sông, hồ, giếng khoan và lưu lượng khai thác, diện
tích của vùng lập mô hình.
- Lớp theo diện tích (Areal coverages) thể hiện: lượng bổ cập và lượng bốc hơi;
hệ số thấm (nằm ngang và thẳng đứng), hệ số nhả nước trọng lực, hệ số nhả nước đàn
hồi của các tầng chứa nước.
- Lớp các lỗ khoan quan trắc (Observation coverages) thể hiện: các lỗ khoan
quan trắc và cao trình tuyệt đối mực nước của chúng.
488 trang |
Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 289 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tuyển tập Kết quả khoa học và công nghệ 2016 - Số 19, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
i
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ
KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 2016
Số 19
ISSN 0866 – 7292
Ban biên tập:
GS.TS. TĂNG ĐỨC THẮNG
GS.TSKH. NGUYỄN ÂN NIÊN
GS.TSKH. NGUYỄN VĂN THƠ
GS.TS. LÊ SÂM
GS.TS. LÊ MẠNH HÙNG
GS.TS. TRẦN THỊ THANH
PGS.TS. ĐỖ TIẾN LANH
PGS.TS. TƠ VĂN THANH
PGS.TS. LƯƠNG VĂN THANH
PGS.TS. HỒNG VĂN HUÂN
PGS.TS. ĐINH CƠNG SẢN
TS. TRẦN BÁ HOẰNG
TS. TƠ QUANG TOẢN
TS. NGUYỄN NGHĨA HÙNG
Tp. Hồ Chí Minh năm 2017
ii
iii
MỤC LỤC
Lời nĩi đầu ...................................................................................................................... vii
PHẦN I. THỦY NƠNG - MƠI TRƯỜNG .................................................................... 1
1. Mơ hình dịng chảy nước dưới đất đảo Cơn Sơn – Cơn Đảo ........................................ 3
ThS. Nguyễn Thị Minh Trang, TS. Lê Đình Hồng, PGS. TS. Võ Khắc Trí
2. Dự báo dịng chảy nước dưới đất ở đảo Cơn Sơn theo kịch bản biến đổi khí hậu ..... 15
ThS. Nguyễn Thị Minh Trang, TS. Lê Đình Hồng, PGS. TS. Võ Khắc Trí
3. Mơ phỏng thí nghiệm lan truyền Amoni NH4 trong các cột đất Cơn Sơn .................. 26
ThS. Nguyễn Thị Minh Trang, TS. Lê Đình Hồng, PGS. TS. Võ Khắc Trí
4. Nghiên cứu, đánh giá chất lượng nước vùng cửa sơng ven biển từ Vũng Tàu
tới Trà Vinh phục vụ yêu cầu phát triển thủy sản ...................................................... 39
TS. Lương Văn Thanh, ThS. Lương Văn Khanh
5. Một số kết quả nghiên cứu về thủy sinh vật vùng cửa sơng ven biển từ Vũng Tàu đến
Trà Vinh phục vụ yêu cầu phát triển thủy sản ............................................................ 49
TS. Lương Văn Thanh, ThS. Lương Văn Khanh
6. Nghiên cứu chế độ tưới thích hợp cho cây nho lấy lá bằng kỹ thuật tưới
nhỏ giọt tại vùng khan hiếm nước .............................................................................. 58
ThS. Trần Thái Hùng, PGS. TS. Võ Khắc Trí, GS. TS. Lê Sâm
7. Một số vấn đề về sản xuất lúa vụ Thu Đơng ở Đồng bằng sơng Cửu Long ............... 73
ThS. Nguyễn Văn Hoạt, TS. Hồng Quốc Tuấn, GS. TS. Tăng Đức Thắng
8. Một số vấn đề về dịng chảy lũ ở Đồng bằng sơng Cửu Long nhìn từ trận lũ lớn
năm 2011 .................................................................................................................... 81
GS. TS. Tăng Đức Thắng, PGS. TS. Nguyễn Thanh Hải, KS. Vũ Quang
9. Áp dụng chỉ số mờ cho đánh giá chất lượng nước mặt .............................................. 92
Bùi Việt Hưng
10. Tính tốn nhu cầu nước và đánh giá khả năng nguồn nước phục vụ nối mạng
chuyển nước lưu vực tỉnh Ninh Thuận .................................................................. 102
ThS. NCS. Nguyễn Đình Vượng, KS. Nguyễn Xuân Hịa
11. Đặc điểm lâm sinh học của rừng tràm tái sinh ở vườn quốc gia U Minh Thượng
từ sau khi xảy ra cháy rừng ................................................................................... 116
ThS. Phạm Văn Tùng
12. Quản lý nước ở vườn quốc gia U Minh Thượng từ sau khi xảy ra cháy rừng
tháng 3/2002 đến nay và những tác động đến hệ sinh thái rừng ............................ 128
ThS. Phạm Văn Tùng, PGS. TS. Lương Văn Thanh
iv
13. Ứng dụng mơ hình “ngân hàng đất” trong cơng tác nạo vét kênh rạch phục vụ
sản xuất kết hợp xây dựng nơng thơn mới trên địa bàn tỉnh Bến Tre .................... 141
PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn, ThS. Trần Minh Tuán, ThS. Nguyễn Lê Huấn
14. Tính tốn cân bằng nước phục vụ giải pháp nối mạng chuyển nước liên thơng hệ
thống cơng trình thủy lợi tỉnh Ninh Thuận ............................................................ 149
ThS. Nguyễn Đình Vượng, ThS. Huỳnh Ngọc Tuyên
15. Ứng dụng lý thuyết thành phần nguồn nước để tính tốn lan truyền ơ nhiễm
trong kênh dẫn vùng triều xét với các trường hợp khoảng cách kênh nhánh
so với biển .............................................................................................................. 159
ThS. NCS. Nguyễn Đình Vượng
16. Nghiên cứu vận động khối nước ơ nhiễm trong kênh vùng triều ứng với trường hợp
thay đổi lưu lượng nguồn và vị trí đặt kênh ........................................................... 171
ThS. NCS. Nguyễn Đình Vượng
17. Đánh giá thực trạng tài nguyên nước mặt tỉnh Cà Mau và đề xuất các giải pháp
bảo vệ nguồn nước ................................................................................................. 182
Trần Ký, Hồng Trung Thống
18. Nghiên cứu thực nghiệm xây dựng đường đặc trưng ẩm của đất (PF) phục vụ xác
định chế độ tưới hợp lý cho cây trồng cạn tại vùng khơ hạn Nam Trung bộ ........ 192
ThS. Trần Thái Hùng, PGS. TS. Võ Khắc Trí, GS. TS. Lê Sâm
19. Diễn biến ngập lũ Đồng bằng sơng Cửu Long theo một số kịch bản bao đê .......... 205
GS. TS. Tăng Đức Thắng, Vũ Quang Trung, Phạm Văn Giáp
20. Research on infiltration spread in soil of drip irrgation technique for
grape leaves at the water scarce region of Vietnam ............................................... 217
Tran Thai Hung, Vo Khac Tri, Le Sam
PHẦN II. CHỈNH TRỊ SƠNG - BẢO VỆ BỜ SƠNG, BỜ BIỂN – PHỊNG CHỐNG
THIÊN TAI – XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH ............................................................. 231
1. Tổng quan về mơ hình thủy động lực và vận chuyển bùn cát, khả năng ứng dụng
và đào tạo ................................................................................................................. 233
TS. Hồ Trọng Tiến, NCS. Lê Ngọc Anh
2. Tác động của bãi triều đến chế độ dịng chảy hạ lưu sơng Đồng Nai ....................... 244
ThS. NCS. Phạm Thế Vinh, GS. TS. Tăng Đức Thắng, GS. TSKH. Nguyễn Ân Niên
3. Nghiên cứu ứng dụng giải pháp bảo vệ bờ sơng bằng cơng nghệ mềm – một giải pháp
phục vụ xây dựng nơng thơn mới trên địa bàn tỉnh Bến Tre. ................................... 255
PGS. TS. Trịnh Cơng Vấn, ThS. Trần Minh Tuấn, ThS. Nguyễn Lê Huấn
4. Nghiên cứu cơ sở khoa học hỗ trợ điều hành xả lũ hợp lý đảm bảo an tồn tuyệt đối
hồ Dầu Tiếng, phịng và giảm lũ cho hạ du sơng Sài Gịn ....................................... 266
ThS. NCS. Nguyễn Văn Lanh, PGS. TS. Lê Văn Dực
5. Nghiên cứu cơ sở khoa học hỗ trợ điều hành tích nước hợp lý và đảm bảo an tồn
tuyệt đối cơng trình thủy lợi Dầu Tiếng ................................................................... 275
ThS. NCS. Nguyễn Văn Lanh, PGS. TS. Lê Văn Dực
v
PHẦN III. ĐỊA CHẤT NỀN MĨNG - VẬT LIỆU XÂY DỰNG - CƠNG NGHỆ
MỚI, VẬT LIỆU MỚI TRONG XÂY DỰNG THỦY LỢI .................................... 285
1. Nghiên cứu giải pháp tường cọc xi măng đất chống sạt lở bờ sơng ở tỉnh
Long An .................................................................................................................... 287
TS. Đỗ Thanh Hải, KS. Đồn Nhật Phi
2. Nghiên cứu phương pháp định mái dốc bằng đất trộn xi măng kết hợp sợi xơ dừa ....... 298
TS. Đỗ Thanh Hải, KS. Phạm Thành Long
3. Sự thay đổi đặc trưng cơ lý đất xung quanh cọc sau khi ép ............................................... 310
PGS. TS. Bùi Trường Sơn, ThS. NCS. Phạm Cao Huyên, KS. Phạm Lê Anh Tuấn
4. Đánh giá quy luật phân bố ma sát của cọc theo độ sâu ............................................. 319
PGS. TS. Bùi Trường Sơn
5. Phân tích đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh ....... 328
PGS. TS. Bùi Trường Sơn
6. Đặc trưng cơ lý của sét mềm và đất rời từ thí nghiệm nén ngang ở khu vực
thành phố Hồ Chí Minh ............................................................................................ 339
PGS. TS. Bùi Trường Sơn
7. Các nhân tố ảnh hưởng đến chất lượng cột đất – xi măng ở duyên hải – Trà Vinh .. 347
TS. Nguyễn Thành Đạt, KS. Huỳnh Nguyễn Ngọc Tiến
8. Đánh giá sức chịu tải của nền cát hĩa lỏng dưới mĩng bè ........................................ 358
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Đức Huy
9. Nghiên cứu giải pháp cải tạo đất địa phương bằng vơi kết hợp vải địa kỹ thuật
làm đất đắp nền đường khu vực tỉnh Hậu Giang .................................................... 367
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Hữu Trung Tín
10. Nghiên cứu giải pháp gia cố đất bằng xi măng kết hợp vải địa kỹ thuật
để đắp đường ........................................................................................................... 374
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Tấn Thành
11. Thiết lập bảng tính lún nền đất yếu dưới nền đường ở khu vực thành phố
Vị Thanh – tỉnh Hậu Giang ..................................................................................... 380
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Thanh Dũng
12. Nghiên cứu, ứng dụng giải pháp tường kè trên hệ cọc bê tơng cốt thép để ổn định
bờ kè sơng Cổ Chiên của thành phố Vĩnh Long ..................................................... 387
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Văn Tuấn Anh
13. Ứng dụng bệ phản áp vào ổn định nền đường với kích thước tối ưu nhất .............. 392
PGS. TS. Võ Phán, KS. Trần Đức Thưởng
14. Ứng dụng Plaxis 2D trong phan tích ứng xử cố kết của nền đất yếu được gia cố bằng
trụ đất - xi măng dưới tải trọng đất đắp .................................................................. 398
PGS. TS. Lê Bá Vinh, KS. Trần Hữu Thiện
15. Ứng dụng cơng nghệ phụt vữa thành trong việc gia tăng sức chịu tải cọc
khoan nhồi .............................................................................................................. 406
PGS. TS. Võ Phán, KS. Hà Vĩnh Phúc
vi
16. Đánh giá ảnh hưởng ma sát âm do thay đổi tải trọng tác dụng dến vị trí
mặt phẳng trung hịa của cọc trong đất yếu ........................................................... 414
PGS. TS. Võ Phán, KS. Tơ Lê Hương
17. Ứng dụng giếng cát kết hợp gia tải trước để xử lý nền đất yếu cho khu vực
Ninh Kiều, TP. Cần Thơ ......................................................................................... 426
PGS. TS. Võ Phán, KS. Trần Ngọc Thái
18. Ứng dụng trụ đất xi măng – vơi xử lý nền đất yếu khu vực Trà Nĩc
TP. Cần Thơ ............................................................................................................ 434
PGS. TS. Võ Phán, KS. Huỳnh Văn Lê
19. Ứng dụng trụ đất xi măng để xử lý đất yếu dưới nền đường dẫn vào cầu nhằm
giảm lún lệch với mố trụ cầu............................................................................................. 443
PGS. TS. Võ Phán, KS. Nguyễn Thị Tú Uyên
20. Phương pháp ước lượng độ lún ngắn hạn và lâu dài nền đất cĩ xét đến
trạng thái ban đầu .................................................................................................... 457
PGS. TS. Bùi Trường Sơn, ThS. Huỳnh Quốc Kha
21. Nghiên cứu ứng dụng giải pháp tường kè và cọc bê tơng cốt thép chống sạt lở
bờ kè quận Cái Răng – sơng Cần Thơ..................................................................... 467
PGS. TS. Võ Phán, ThS. Trần Đức Trung
vii
LỜI NĨI ĐẦU
hơng qua việc thực hiện các nhiệm vụ khoa học cơng nghệ cấp Nhà
nước, cấp Bộ và cấp địa phương; các nhiệm vụ phục vụ sản xuất, các
nhiệm vụ đột xuất phát sinh trong quá trình phát triển kinh tế xã hội ở
các tỉnh phía Nam, tập thể cán bộ khoa học, các cộng tác viên, các giảng viên đại học
và sau đại học, các học viên sau đại học ở trong và ngồi Viện, các nghiên cứu sinh
thuộc Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đã rút ra được những vấn đề khoa học cơng
nghệ tiêu biểu để xây dựng thành các bài báo khoa học, được biên tập thành Tuyển tập
Kết quả Khoa học và Cơng nghệ xuất bản đều đặn mỗi năm.
Tuyển tập Kết quả Khoa học và Cơng nghệ năm 2016 (số 19) gồm các bài viết
thuộc các lĩnh vực:
+ Thủy nơng - mơi trường
+ Chỉnh trị sơng - bảo vệ bờ sơng, bờ biển - phịng chống thiên tai - xây dựng
cơng trình
+ Địa chất nền mĩng - vật liệu xây dựng - cơng nghệ mới, vật liệu mới trong xây
dựng thủy lợi
Tuyển tập Kết quả Khoa học và Cơng nghệ - Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
đã được Cục Thơng tin Khoa học Cơng nghệ Quốc gia cấp mã số chuẩn quốc tế ISSN
cho xuất bản phẩm nhiều kỳ.
Chúng tơi hy vọng Tuyển tập sẽ là tài liệu tham khảo và trao đổi thơng tin bổ ích
cho các cán bộ khoa học, các nhà nghiên cứu, các nghiên cứu sinh, học viên cao học và
sinh viên các trường Đại học kỹ thuật chuyên ngành, bạn đọc trong và ngồi ngành.
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam chân thành cảm ơn những ý kiến quý báu của
bạn đọc đĩng gĩp cho Tuyển tập; cảm ơn các tác giả đã gửi bài, các chuyên gia đã
phản biện, thẩm định cho các bài viết để Viện hồn thành Tuyển tập này.
Trân trọng giới thiệu Tuyển tập năm 2016 cùng bạn đọc.
VIỆN TRƯỞNG
TS. TRẦN BÁ HOẰNG
T
viii
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM 1
Phần I
THỦY NÔNG – MÔI TRƯỜNG
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016
2 VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM 3
MƠ HÌNH DỊNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT ĐẢO CƠN SƠN - CƠN ĐẢO
GROUNDWATER MODELLING OF CON SON ISLAND - CON DAO
ThS. Nguyễn Thị Minh Trang, TS. Lê Đình Hồng,
Trường Đại học Bách Khoa – Tp.HCM
PGS. TS. Võ Khắc Trí
Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam
TĨM TẮT
Để mơ phỏng hệ thống nước dưới đất thì phương pháp mơ hình tốn thường được
sử dụng. Bên cạnh chức năng mơ phỏng dịng chảy cho chuỗi thời gian hiện tại
thì các mơ hình mơ phỏng nước dưới đất cịn cĩ khả năng dự đốn các thay đổi
hay tác động đến các tầng chứa nước dưới đất trong tương lai. Trong bài báo này,
phần mềm GMS 10. được lựa chọn sử dụng để mơ phỏng dịng chảy nước dưới
đất tại đảo Cơn Sơn - huyện Cơn Đảo. Dựa trên các số liệu quan trắc mực nước,
khai thác, bổ cập và bốc hơi theo thời gian kết hợp cùng với lý thuyết về mơ hình
hĩa dịng chảy theo Modflow thì mơ hình dịng chảy nước dưới đất tại đảo Cơn
Sơn được thiết lập.
Từ khĩa: Mơ hình nước dưới đất, GMS, Modflow.
ABSTRACT
To simulate groundwater system, the method using mathematical models is
commonly used. Besides flow simulation functionality for existing time series,
groundwater models also have the ability to predict the changes or impacts to
groundwater aquifers in the future. In this paper, GMS 10. is used to simulate
groundwater flow in Con Son Island - Con Dao district. Based on the groundwater
level monitoring data, groundwater extraction data, recharge and
evapotranspiration over time combined with theory of groundwater flow modelling
MODFLOW, groundwater flow of Con Son island is established.
Keywords: Groundwater model, GMS, Modflow.
1. GIỚI THIỆU
Mơ hình dịng chảy nước dưới đất được sử dụng để mơ phỏng sự thay đổi mực
nước và lưu lượng dịng chảy trong cân bằng với điều kiện địa chất thủy văn được xác
định trong mơ hình và cĩ thể mơ phỏng sự thay đổi này trong tương lai dựa vào sự thay
đổi áp lực trong các tầng chứa nước.
Trong bài báo này, phần mềm sử dụng để xây dựng mơ hình dịng chảy nước dưới
đất là Hệ thống mơ hình nước dưới đất (Groundwater Modeling System - GMS) phiên
bản 10., đây là mơi trường đồ họa tổng hợp để mơ phỏng dịng chảy nước dưới đất.
Cĩ hai cách xây dựng mơ hình dịng chảy nước dưới đất trong GMS: (1) cách
tiếp cận lưới và (2) cách tiếp cận mơ hình khái niệm. Bài báo này dùng cách tiếp cận mơ
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016
4 VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM
hình khái niệm. Các tiếp cận này liên quan đến việc sử dụng module bản đồ (Map
module). Vị trí của các nguồn, điểm, thơng số của các lớp như hệ số thấm, các biên mơ
hình, lượng bổ cập, bốc hơi và số liệu cần thiết khác cho mơ hình được xác định dưới
dạng các bản đồ trong module này.
Mơ hình khái niệm là cách thể hiện sơ đồ hĩa hệ thống dịng chảy nước dưới đất
dưới dạng các bản đồ, sơ đồ khối, mặt cắt làm cơ sở để xây dựng mơ hình số. Thực chất
của mơ hình khái niệm là mơ tả và tổ chức số liệu thực địa một cách thích hợp để mơ
phỏng chính xác nhất hệ thống nước dưới đất. Số liệu trong mơ hình khái niệm được tổ
chức thành các lớp cĩ thuộc tính như sau:
- Lớp nguồn/điểm (Sources/Sinks coverages) thể hiện: Biên của các tầng chứa
nước, hình dạng và tương tác của sơng, hồ, giếng khoan và lưu lượng khai thác, diện
tích của vùng lập mơ hình.
- Lớp theo diện tích (Areal coverages) thể hiện: lượng bổ cập và lượng bốc hơi;
hệ số thấm (nằm ngang và thẳng đứng), hệ số nhả nước trọng lực, hệ số nhả nước đàn
hồi của các tầng chứa nước.
- Lớp các lỗ khoan quan trắc (Observation coverages) thể hiện: các lỗ khoan
quan trắc và cao trình tuyệt đối mực nước của chúng.
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MƠ HÌNH DỊNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT
(MODFLOW)
Mơ hình dịng chảy nước dưới đất được thiết lập từ những hiểu biết mang tính
khái niệm của các vấn đề vật lý. Sau đĩ mơ hình sẽ chuyển các vấn đề thuộc về vật lý
sang dạng tốn học. Theo C.W. Fetter (1992), sự thay đổi độ cao mực nước của nước
dưới đất được biểu diễn bằng phương trình vi phân như sau:
t
hSW
z
hK
zy
hK
yx
hK
x szzyyxx ∂
∂=−∂
∂
∂
∂+∂
∂
∂
∂+∂
∂
∂
∂ )()()( (1)
Trong đĩ:
• Kxx, Kyy, Kzz: hệ số thấm theo phương x, y, z (m/ngày);
• h: cốt cao mực nước ở vị trí x, y, z (m) tại thời điểm t;
•
x∂
∂ ,
y∂
∂ ,
z∂
∂ : gradient thủy lực theo 3 phương x, y, z;
• W = W(x,y,z,t): modul dịng ngầm (lượng bổ cập hay thốt) của nước dưới
đất tại vị trí (x,y,z) và thời điểm t;
• Ss: hệ số nhả nước;
• Ss = Ss(x,y,z), Kxx = Kxx(x,y,z), Kyy = Kyy(x,y,z), Kzz = Kzz(x,y,z) là các hàm
phụ thuộc vào vị trí khơng gian x, y, z.
Sự vận động của nước dưới đất trong tầng chứa nước rất đa dạng vì cấu tạo của
tầng chứa nước cĩ thể là đồng nhất hay khơng đồng nhất, đẳng hướng hay dị hướng,
phân lớp hay khơng phân lớp, đáy cách nước nằm ngang hay nghiêng, chiều dày tầng
chứa nước ổn định hay thay đổi, nước tầng chứa nước cĩ áp hay khơng áp, cĩ biên hay
TUYỂN TẬP KẾT QUẢ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2016
VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM 5
Hình 1. Sơ đồ hĩa vùng nghiên cứu
Hình 2. Điều kiện biên vùng nghiên cứu
khơng cĩ biên, vận động ổn định hay khơng ổn định Vì vậy, phương trình vi phân vận
động của nước dưới đất trước đây mới chỉ giải quyết được một vài khía cạnh nêu trên.
Tuy nhiên, phương trình (1) là mơ tả động thái mực nước trong điều kiện mơi trường
khơng đồng nhất và dị hướng, cĩ thể giải quyết được vấn đề sự vận động của nước dưới
đất hợp lý nhất. Phương trình này cùng với các điều kiện biên, điều kiện ban đầu của
tầng chứa nước tạo thành một mơ hình tốn học về dịng chảy nước dưới đất.
Để giải phương trình trên, người ta phải tìm hàm số h (x, y, z, t), thỏa mãn (1) và
thỏa mãn các điều kiện biên. Sự biến động của giá trị h theo thời gian sẽ xác định bản
chất của dịng chảy, từ đĩ cĩ thể tính được trữ lượng động của tầng nước cũng như tính
tốn các hướng của dịng chảy.
Việc tìm ra hàm giải tích h (x, y, z, t) cho phương trình (1) thường là rất khĩ.
Trên thực tế, ngoại trừ một số rất ít trường hợp, phương trình (1) là phương trình khơng
thể giải được bằng phương pháp giải tích. Do đĩ người ta buộc phải giải bằng phương
pháp gần đúng. Một trong các phương pháp giải gần đúng ở đây được áp dụng cho bài
tốn này là phương pháp sai phân hữu hạn.
3. MƠ HÌNH DỊNG CHẢY NƯỚC DƯỚI ĐẤT (MHDCNDĐ) ĐẢO CƠN SƠN
3.1. Sơ đồ hĩa vùng nghiên cứu
Căn cứ điều kiện tự nhiên và đặc
điểm cấu trúc địa chất thủy văn (ĐCTV) của
đảo Cơn Sơn, hệ thống nước dưới đất
(NDĐ) của đảo được sơ đồ hĩa như sau:
- Vùng lập MHDCNDĐ được giới
hạn bởi bờ biển phía nam và đường phân
thủy của các núi đá ở các phía cịn lại (xem
Hình 1).
- Các lớp tính tốn: MHDCNDĐ
được xây dựng thành 2 lớp: Lớp trên mơ
phỏng các trầm tích bở rời Kainozoi và lớp
dưới mơ phỏng đá Mezozoi.
- Đặc điểm thủy lực và điều kiện
biên (xem Hình 2):
+ Lớp 1: Chiếm diện tích khoảng 6
km2 ở trung tâm vùng tính tốn, được xem
như là lớp khơng áp hoặc cĩ áp yếu cục bộ
khơng đồng nhất về tính thấm. Phần rìa phân
bố tiếp xúc với cá