Chương 14 — Nước dưới đất¶
Nước dưới đất chứa trong lỗ rỗng của đất và đá. Hai tính chất quyết định mọi thứ: có bao nhiêu không gian rỗng (độ rỗng) và các khoảng rỗng đó thông nhau tốt đến đâu (tính thấm).
14.1 Độ rỗng¶
Độ rỗng là tỷ lệ phần trăm thể tích vật liệu bị chiếm bởi lỗ rỗng. Vật liệu rời thường rỗng hơn vật liệu đã cố kết tương ứng, và vật liệu mịn (bụi, sét) rỗng hơn vật liệu thô.

Hình. Khoảng độ rỗng điển hình của vật liệu rời (đỏ) và đá (xanh). Bụi và sét là loại rỗng nhất — nhưng lại kém thấm nhất. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 14.1.1.
14.2 Tính thấm và hệ số thấm¶
Tính thấm mô tả mức độ thông nhau của lỗ rỗng — và do đó nước chảy qua dễ hay khó. Nó được định lượng bằng hệ số thấm \(K\), đơn vị mét trên giây.

Hình. Hệ số thấm K (m/s) của vật liệu rời (đỏ) và đá (xanh) — trải trên khoảng mười hai bậc độ lớn. Sét rỗng nhưng gần như không thấm. © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 14.1.2.
Điểm nghịch trực giác nhưng thiết yếu: sét rỗng nhưng không thấm. Hầu hết nước trong sét bị giữ thành nước liên kết trên bề mặt hạt khoáng vật và không thể chảy. Đó là lý do lớp sét là tầng chắn, không phải tầng tiêu nước.
14.3 Tầng chứa nước và tầng cách nước¶
- Tầng chứa nước — khối đất đá truyền nước hữu ích.
- Tầng cách nước — khối không truyền được.
- Tầng không áp — hở ra mặt đất; mực nước ngầm là biên trên của nó.
- Tầng có áp — bị lớp kém thấm hơn phủ lên; nước chịu áp lực nên áp kế đọc cao hơn nóc tầng chứa nước.

Hình. Mặt cắt các tầng chứa nước và tầng cách nước, với độ thấm tương đối biểu thị bằng K (m/s). © Steven Earle, CC BY 4.0 — Physical Geology, 2nd ed., Hình 14.1.4.
14.4 Khai thác nước dưới đất và chất lượng nước¶
Bơm hút làm thay đổi mực nước ngầm và tạo ra hạ thấp mực nước, gây lún — nguyên nhân kinh điển gây hư hại công trình gần giếng và hố đào sâu. Chất lượng nước dưới đất cũng quan trọng: nước ăn mòn phá thép và tấn công bê tông.
Điểm then chốt cho kỹ sư địa kỹ thuật¶
- Độ rỗng ≠ tính thấm. Sét là bằng chứng.
- Hệ số thấm trải trên 12 bậc độ lớn — con số quan trọng nhất trong mọi tính toán thấm hay tiêu nước.
- Tầng có áp chịu áp lực; mực nước đo được không phải mực nước ngầm.
- Bơm hút gây lún — hạ thấp mực nước là vấn đề địa kỹ thuật, không chỉ là vấn đề cấp nước.
- Thành phần hoá học nước dưới đất chi phối ăn mòn và xâm thực bê tông.
Thuật ngữ¶
| Tiếng Anh | Tiếng Việt |
|---|---|
| porosity | độ rỗng |
| permeability / hydraulic conductivity | tính thấm / hệ số thấm |
| aquifer / aquitard | tầng chứa nước / tầng cách nước |
| unconfined / confined aquifer | tầng không áp / tầng có áp |
| water table | mực nước ngầm |
| drawdown | hạ thấp mực nước |
| bound water | nước liên kết |
Tổng hợp Chương 14, Physical Geology – 2nd Edition, Steven Earle (CC BY 4.0).