อุทกวิทยาของบ่อน้ำและการทดสอบการสูบน้ำ

อุทกวิทยาของบ่อน้ำอธิบายว่าการสูบน้ำจากบ่อทำให้ระดับน้ำใต้ดินลดลงได้อย่างไร และการทดสอบการสูบน้ำ (ชั้นหินอุ้มน้ำ) ใช้การตอบสนองนั้นเพื่อกำหนดคุณสมบัติของชั้นหินอุ้มน้ำ

Definition

อุทกวิทยาของบ่อน้ำคือการวิเคราะห์การไหลของน้ำใต้ดินไปยังบ่อน้ำและการลดระดับน้ำรอบบ่อน้ำ; การทดสอบการสูบน้ำคือการทดลองภาคสนามที่มีการควบคุมซึ่งมีการสูบน้ำจากบ่อน้ำและวิเคราะห์การลดระดับน้ำที่เกิดขึ้นเพื่อประมาณคุณสมบัติทางอุทกวิทยาของชั้นหินอุ้มน้ำ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงกรวยการลดระดับน้ำรอบบ่อน้ำที่กำลังสูบ สารละลายเชิงวิเคราะห์สำหรับการลดระดับน้ำแบบชั่วคราวและแบบคงที่ และการทดสอบการสูบน้ำภาคสนามและวิธีการวิเคราะห์ที่ใช้ในการประมาณค่าการส่งผ่านน้ำและการกักเก็บน้ำ โดยประยุกต์ใช้สมการการไหลกับปัญหาเชิงปฏิบัติของบ่อน้ำ ซึ่งเสริมการบำบัดชั้นหินอุ้มน้ำและระบบการไหลในวงกว้างขึ้น

Core questions

• การสูบน้ำจากบ่อทำให้เกิดกรวยการลดระดับน้ำได้อย่างไร?
• การลดระดับน้ำมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปในชั้นหินอุ้มน้ำแบบถูกกักและแบบไม่ถูกกัก?
• ค่าการส่งผ่านน้ำและการกักเก็บน้ำของชั้นหินอุ้มน้ำประมาณได้อย่างไรจากการทดสอบการสูบน้ำ?
• สมมติฐานใดบ้างที่รองรับสารละลายอุทกวิทยาของบ่อน้ำมาตรฐาน?

Key concepts

• กรวยการลดระดับน้ำและการลดระดับน้ำ
• การไหลแบบคงที่ (Thiem) ไปยังบ่อน้ำ
• สารละลายชั่วคราวของ Theis
• วิธีการเส้นตรงของ Cooper-Jacob
• การส่งผ่านน้ำและการกักเก็บน้ำ
• การทดสอบการสูบน้ำและการฟื้นตัว

Key theories

สารละลายชั่วคราวของ Theis

Theis ได้มาจากค่าการลดระดับน้ำที่ขึ้นกับเวลาสำหรับบ่อน้ำที่เจาะทะลุเต็มที่ในชั้นหินอุ้มน้ำแบบถูกกัก โดยเปรียบเทียบกับการนำความร้อน ทำให้สามารถประมาณค่าการส่งผ่านน้ำและการกักเก็บน้ำจากข้อมูลการลดระดับน้ำ-เวลาได้

การประมาณค่าของ Cooper-Jacob

Cooper และ Jacob ทำให้สารละลายของ Theis ง่ายขึ้นสำหรับช่วงเวลาต่อมาเป็นความสัมพันธ์แบบกึ่งล็อกเส้นตรง ซึ่งเป็นวิธีการกราฟิกที่รวดเร็วในการหาพารามิเตอร์ของชั้นหินอุ้มน้ำจากข้อมูลการทดสอบการสูบน้ำ

Mechanisms

การสูบน้ำจากบ่อน้ำจะดึงน้ำออกและลดระดับน้ำที่บ่อน้ำ ทำให้เกิดกรวยการลดระดับน้ำที่ขยายออกไปด้านนอกเมื่อน้ำถูกดึงออกจากแหล่งกักเก็บน้ำของชั้นหินอุ้มน้ำ รูปร่างและการเติบโตของกรวยนี้เมื่อเวลาผ่านไปขึ้นอยู่กับการส่งผ่านน้ำและการกักเก็บน้ำของชั้นหินอุ้มน้ำ การวิเคราะห์การลดระดับน้ำที่วัดได้เทียบกับสารละลายของ Theis หรือ Cooper-Jacob จะกลับความสัมพันธ์นี้เพื่อประมาณคุณสมบัติเหล่านั้น

Clinical relevance

การวิเคราะห์อุทกวิทยาของบ่อน้ำช่วยในการกำหนดขนาดของบ่อน้ำและแหล่งบ่อน้ำ ทำนายการรบกวนระหว่างบ่อน้ำและการลดลงของระดับน้ำในระยะยาว กำหนดเขตการจับกุมสำหรับการควบคุมสารปนเปื้อน และให้พารามิเตอร์ของชั้นหินอุ้มน้ำที่จำเป็นสำหรับแบบจำลองการไหลและการขนส่งของน้ำใต้ดิน

History

การไหลของน้ำไปยังบ่อน้ำแบบคงที่ได้รับการบำบัดโดย Thiem ประมาณปี 1906; สารละลายชั่วคราวของ Theis ในปี 1935 ซึ่งอ้างอิงทฤษฎีการนำความร้อน ได้เปลี่ยนแปลงสาขาวิชานี้ และวิธีการของ Cooper-Jacob ในปี 1946 ทำให้การประมาณค่าพารามิเตอร์เป็นไปอย่างเป็นระบบ โดยกำหนดให้การทดสอบการสูบน้ำเป็นเครื่องมือมาตรฐานของอุทกธรณีวิทยาประยุกต์

Key figures

• Charles V. Theis
• Charles E. Jacob
• Hilton H. Cooper

Seminal works

• theis1935
• cooper1946
• freeze1979

Frequently asked questions

กรวยการลดระดับน้ำคืออะไร?

คือการลดระดับน้ำใต้ดินหรือพื้นผิวศักย์น้ำที่ลดลงเป็นรูปกรวยโดยประมาณรอบบ่อน้ำที่กำลังสูบ ซึ่งลึกที่สุดที่บ่อน้ำและหดตัวออกไปด้านนอก ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อบ่อน้ำดึงน้ำออกจากแหล่งกักเก็บน้ำของชั้นหินอุ้มน้ำ

การทดสอบการสูบน้ำบอกอะไรคุณได้บ้าง?

โดยการสูบน้ำจากบ่อด้วยอัตราที่ทราบและวัดว่าการลดระดับน้ำเปลี่ยนแปลงอย่างไรตามเวลาและระยะทาง การทดสอบการสูบน้ำจะให้ค่าการส่งผ่านน้ำและการกักเก็บน้ำของชั้นหินอุ้มน้ำ ซึ่งเป็นพารามิเตอร์สำคัญสำหรับการทำนายผลผลิต การรบกวน และการเคลื่อนที่ของสารปนเปื้อน