Transcript File
Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology الباب العاشر خصائص الخزانات الجوفية هانى فرحات عبدالحميد.د Hany Farhat Abd-Elhamid Akbar Javadi 13 April, 2015April 13, 2015 11 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology مقدمـــــة تتميز الخزانات الجوفية بسعة تخزينية كبيرة نسبيا وبإنتاجية عالية باإلضافة إلى إكاانيىة التيةيىة والتجديد المستمر لها .كن أهم الخصائص الهيدرولياية للصخور الحاكلة للميىا هىق ىدرتها على تخزين ونقل الميا خاللها .هة الخصائص تعرف إكا عل أساس وحدة كاعبىة كىن كىااة الصىخر أو عل أساس وحدة كنشور كن الخزان الجوفق. 2 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology أهم خصائص الخزانات الجوفية Porosity المساكية-1 Specific retention واالحتفاظ النوعSpecific yield التصريف النوع-2 Hydraulic conductivity كعاكل التوصيل الهيدروليا-3 Transmisivity النا لية المائية-4 Specific storage التخزين النوع-5 Storage coefficient كعاكل التخزين-6 Hany Farhat Abd-Elhamid April 13, 2015 3 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology -1المسامية Porosity هق خاصية احتواء التربة عل الفراغات ويعبر عنها بالنسبة بين حجم الفراغىات فىق التربىة الى الحجم الالق للتربة. n = [Volume of voids (Vv) / Total volume (VT)]*100 = [1-(ρb/ρm)]*100 المساكية الالية )n: Total porosity (% حجم الفراغ الالق فق العينة Vv: وهو حجم الميا الالزكة لتشبع جميع الفراغات فق العينة. الحجم الالق للعينة Vt: كثافة الحبيبات ρm: الاثافة الالية للعينة ρb: 4 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Hany Farhat Abd-Elhamid Groundwater Hydrology April 13, 2015 5 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology تعتمد المسامية على كل من: -1حجم الحبيباتParticle Size: تتميز التربة ذات الحبيبات الد يقة بالتجانس وبالتالق تتميز بنسب كساكية عالية. -2ترتيب الحبيباتParticle Packing: تعتمد كساكية التربة الرسوبية عل حجم الفراغات بين الحبيبات الصلبة. تتراوح المساكية كن %25ال %35لمعظم انواع الخزانات الجوفية. 6 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department (Porosity)% المسامية Groundwater Hydrology نوع التربة Soil Type 55 - 45 Clay طينية-1 50 - 40 Silt طميية-2 40 - 35 Medium to coarse sand 40 - 30 Uniform sand 35 - 30 Fine to medium sand 40 - 30 Gravel 35 - 20 Gravel and sand 20 - 10 Sand stone 10 - 1 Shale 10 - 1 Limestone Hany Farhat Abd-Elhamid خليط كن الركال الخشنة والمتوسطة-3 ركال كنتظمة-4 خليط كن الركال الناعمة والمتوسطة-5 زلطية-6 خليط كن الركال والزلط-7 حجر ركلق-8 صدفية-9 حجر جيري-10 April 13, 2015 7 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology يمكن تعيين المسامية الكلية Porosityكاألتى: -1يتم تجفيف عينة حجمها كعلوم ) (VTف فرن تجفيف ارجة حرارته o 105م -2تيمر العينة ف حجم كعلوم كن الماء وتترك حت يتم تشبعها -3حجم الفراغات = النقص ف حجم الميا = )(Vv -4يتم تعيين ) (nيمة كن المعاالة n = Vv / VT 8 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology -2التصريف النوعى Specific yielواالحتفاظ النوعى Specific retention * التصريف النوعي ):Specific Yield (Sy هو كمية الميا التق يتم صرفها أو التخلص كنها بفعل الجاذبية. وهو عبارة عن النسبة المئوية بين حجم الميا الةي يمان تصريفه كن العينة بفعل الجاذبيىة كىنعينة كشبعة أساسا بالميا ال الحجم الالق للعينة. وهو نسبة الفراغات التق يمان أن تتحرك خاللها الميا الجوفية ال الحجىم الالىق للعينىة وتخخىةكنسبة كئوية ( .يمته كن )0.3 – 0.1 يسم التصريف النوعق بمساكية الصرف أو المساكية الفعالة.)Effective porosity, ne) : وبالتالق المساكية الفعالة أ ل اائما كن المساكية الالية.ne = Sy = (Vd/VT) * 100 المساكية الفعالة ne: % الحجم الالق للعينة VT: حجم الميا المنصرفة بفعل الجاذبية كن العينة المشبعة Vd: 9 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology يمكن تعيين المسامية الفعالة ) (Effective Porosityكاألتى: -1يتم تجفيف عينة كما سبق ويحسب وزنها وه جافة )(W0 -2تيمر العينة ف حجم كعلوم كن الماء وتترك حت تتشبع ويحسب وزنها )(Ws -3تترك العينة لتتخلص كن الميا بالجاذبية ثم يتم وزن العينة )(Wr -4يتم حساب المساكية الفعالة ) )Effective porosity, neكن المعاالة: )ne = [(Ws-Wr)/(Ws-W0)] *(Vv/VT )= (Vd/Vv)(Vv/VT = (Vd/VT)*100 10 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology * االحتفاظ النوعي ):Specific Retention (Sr هو ذلك الجزء الممسوك بحبيبات التربة والةي ييلف سطحها فق صورة طبقىة ر يقىة وكىةلكالموجوا فق فراغات التربة الد يقة جدا ويسم بالمسك أو االحتفاظ النوع . االحتفاظ النوعق يعطق كخشرا لامية الميا التق تبق فق التربة بعد صرفها بفعل الجاذبية.** يعىىرف االحتفىىاظ النىىوعق بننىىه النسىىبة بىىين حجىىم الفراغىىات التىىق تحتلهىىا الميىىا الممسىىوكة بحبيبات التربة ال الحجم الالق. Sr = (Vr/VT) * 100 الحجم الالق للعينة VT: االحتفاظ النوعق Sr: حجم الميا الممسوكة بحبيبات التربة وال تصرف بفعل الجاذبية Vr: * المسامية الكلية ):Total Porosity (n هق كجموع التصريف النوعق واالحتفاظ النوعق n = Sy + Sr 11 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Hany Farhat Abd-Elhamid Groundwater Hydrology April 13, 2015 12 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology Hydraulic conductivity معامل التوصيل الهيدروليكى-3 :معادلة دارسي Q = k*A*(dh/dL) = k*A*I Q: حجم الميا لال وحدة الزكن A: كساحة كقطع الجريان العمواي عل اتجا الجريان i: الميل الهيدرولياق k: )يوم/كعاكل التوصيل الهيدرولياق أوالمستوصلة الهيدرولياية(م k=Q/[A*(dh/dL)] =(Q*dL)/(A*dh) Hany Farhat Abd-Elhamid April 13, 2015 13 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Hany Farhat Abd-Elhamid Groundwater Hydrology April 13, 2015 14 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology * يعتمد كعاكل التوصيل الهيدرولياق عل الخصائص الديناكياية للميا كثل كعاكىل اللزوجىة الاينماتياق والاثافة وكدى كقاوكة كجال الجةب فق طبقة الصخر. * نظرا ألن Qتتناسب طرايا كع الميل الهيدروليا ( (iفىيمان القىول بىنن الجريىان الجىوفق هىىو جريىىان طبقىىق .laminar flowبمعن ى أن جزيئىىات الميىىا تتبىىع فىىق حركتهىىا كسىىارات كحداة وال تختلط كع جزيئات المسارات المجاورة. * تختلف يمة كعاكل التوصيل الهيدرولياق حسىب نىوع الصىخور الماونىة للخىزان الجىوفق وتاون يمته كبيرة فق الركل والحص نظرا ألن المسىاكية الفعالىة تاىون كبيىرة بينمىا تاىون يمته صييرة فق الطين والطمق ألن المساكية الفعالة تاون صييرة. 15 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology -4الناقلية المائية Transmisivity تعرف النا لية المائية ) )Tلخزان جىوفق بقدرتىه على نقىل كيىا ذات لزوجىة كينماتيايىة سىائدةخالله. النا لية المائية ألي خىزان جىوفق كحصىور هىق حاصىل ضىرب كعاكىل التوصىيل الهيىدرولياقللخزان الجوفق فق السمك المشبع كن الخزان. T= k * b النا لية المائية (م/2ثانية) T: كعاكل التوصيل الهيدرولياق k: سمك الخزان الجوفقb : )Q = T.W.(dh/dL )T = (Q/W)/(dh/dL 16 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology )Q= A*i*(T/b باعتبار خزان عرضه wوسماه b )Q = w*b*i*(T/b) = w*T *(dh/dL يمان تعريف النا لية المائية لخزان جوفق بننه كعدل الجريان الةي يمان أن ينتقل خالل خىزانجوفق سماه المشىبع bتحى تىنثير كيىل هيىدرولياق يسىاوي الوحىدة عبىر كقطىع عرضىه الوحىدة عل كاكل السمك المشبع .b اذا كان الخزان الجوفق يتاون كن عدة طبقات فان النا لية المائية لهىةا الخىزان تسىاوي كجمىوعالنا ليات المائية للطبقات. T=∑Ti = T1 + T2 + ……………..+Tn 17 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology -5التخزين النوعى Specific storage يعرف التخزين النوعق لخزان جوفق كحصور بننه حجم الميا الةي تعطيىه وحىدة الحجىوم كىنالخزان الجوفق كن كخزونها تح تنثير كل انخفاض فق الضاغط الهيدرولياق كقدار الوحدة. ]) وحدة الحجوم من الخزان الجوفي *Ss = [Vw/(Δh حجم الميا التق يمان تصريفها كن الخزان الجوفق Vw: وحدة التيير فق الضاغط Δh: وحدات التخزين النوعق (كتر (1-و يمتها صييرة جدا وتتراوح بين 0.0001لال كتر كنسمك الخزان أو أ ل. 18 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology -6معامل التخزين Storage coefficient يعرف كعاكل التخىزين ) (Sبانىه حجىم الميىا الىةي يماىن الحصىول عليىه كىن الخىزان أو يماىنتخزينىىه فىىق الخىىزان الجىىوفق لاىىل وحىىدة كسىىاحة كىىن الخىىزان لاىىل وحىىدة تييىىر فىىق الضىىاغط الهيدرولياق. ]) وحدة المساحة من الخزان الجوفي *S = [Vw/(Δh حجم الميا Vw: وحدة التيير فق الضاغط Δh: 19 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology كعاكل التخزين ليس له أبعاا. -تعتمد يمة كعاكل التخزين عل كا اذا كان الخزان الجوفق كحصور أو غير كحصور. * في الخزان الجوفي المحصور: S = Ss * b سمك الخزان الجوفق b: التخزين النوعق Ss: -تتراوح يمة كعاكل التخزين للخزانات الجوفية كن 5-10ال . 3-10 20 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology * في الخزان الجوفي الغير محصور: المصدر السائد للميا هو كن الصرف بفعل الجاذبية خالل طبقات الخزان الجوفق والةي علأثر يحدث الهبوط فق كنسوب الماء الجوفق. حجىىم الميىىا المتحىىررة كىىن الخزانىىات الجوفيىىة الحىىرة نتيجىىة تمىىدا الميىىا وكىىةلك نتيجىىة تضىىاغطالخزان تعد ذات يمة كهملة لةا فق كثل هة الخزانىات فىان يمىة كعاكىل التخىزين ياىون كسىاويا لقيمة التصريف النوعق وتتراوح يمته كن 0.1ال 0.3 S = Sy ** حجم الميا الةي يصرف أو يسحب كن خزان جوفق يمان حسابه كن المعاالة اآلتية: Vw = S*A* Δh 21 April 13, 2015 Hany Farhat Abd-Elhamid Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology :)1( مثال ) وكعاكل التخزين2 كم123( احسب حجم الميا المفقواة كن خزان جوفق غير كحصور كساحته .) كتر0.23( ) نتيجة حدوث هبوط فق كنسوب الميا بمقدار0.13( له :الحل Vw = S*A*ΔH = 0.13 * 123 * 106 * 0.23 = 3.68 * 106 m3 Hany Farhat Abd-Elhamid April 13, 2015 22 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology :)2( مثال ) وكعاكل التخزين له2 كم123( احسب حجم الميا المفقواة كن خزان جوفق كحصور كساحته .) كتر0.23( ) نتيجة حدوث هبوط فق كنسوب الميا بمقدار0.0005( :الحل Vw = S*A*ΔH = 0.0005 * 123 * 106 * 0.23 = 1.41 * 104 m3 Hany Farhat Abd-Elhamid April 13, 2015 23 Zagazig University Faculty of Engineering Water & Water Structures Engineering Department Groundwater Hydrology Thank you Hany Farhat Abd-Elhamid Akbar Javadi 13 April, 2015April 13, 2015 2424