Nghiên cứu thực hiện khảo sát và đưa ra bức tranh chung về độ lớn của đại lượng này và mối tương quan của nó với độ cao địa hình tại điểm xét trên hai vùng núi đặc trưng của nước ta: Tây Bắc và Tây Nguyên. Mời các bạn tham khảo!
34(1), 92-96 Tạp chí CÁC KHOA HỌC VỀ TRÁI ĐẤT 3-2012 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỊA HÌNH TRONG ĐỘ LỆCH DÂY DỌI Ở VÙNG NÚI TÂY BẮC VÀ TÂY NGUYÊN PHẠM THỊ HOA E-mail: phamhoa55@fastmail.fm Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Ngày nhận bài: 10 - - 2011 Mở đầu Thế trọng trường hình dạng Trái Đất tạo nên phân bố vật chất phạm vi giới hạn bề mặt tự nhiên trái đất Trong ảnh hưởng chủ yếu tương ứng với bước sóng dài định vật chất phía mặt geoid Ảnh hưởng cịn lại tương ứng với bước sóng ngắn đặc trưng lớp vật chất mặt geoid bề mặt tự nhiên Thành phần có biên độ nhỏ thường biến đổi phức tạp ảnh hưởng bề mặt địa hình, vùng núi, cần tính đến cần đảm bảo mức độ chi tiết độ xác cao số liệu đặc trưng cho trọng trường hình dạng trái đất, có độ lệch dây dọi Hiệu việc tính ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi minh chứng nhiều kết nghiên cứu cơng bố nước ngồi Tiêu biểu [3], tác giả cho thấy sử dụng thêm số hiệu chỉnh ảnh hưởng địa hình độ xác độ lệch dây dọi theo mơ hình trọng trường EGM 2008 khu vực Châu Âu tăng lên 65% [3] Tương tự, kết nghiên cứu vùng núi Swiss Alps Đức cho thấy độ xác độ lệch dây dọi theo mơ hình EGM2008 tăng lên 75% [3] Câu hỏi đặt ra, Việt Nam, ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi có trị số cỡ bao nhiêu, biến thiên theo quy luật nào, cần tính đến hay bỏ qua? Giữa ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi độ cao địa hình điểm xét có mối tương quan nào? Có thể sử dụng độ cao địa hình điểm xét để xác định ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi hay không? Để trả lời 92 câu hỏi này, thực khảo sát đưa tranh chung độ lớn đại lượng mối tương quan với độ cao địa hình điểm xét hai vùng núi đặc trưng nước ta: Tây Bắc Tây Nguyên Công thức xác định ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi Cơng thức chung để tính ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi có dạng [4]: ξ T = −ρ ' ' η T = −ρ ' ' Gδ γ Gδ γ r1 2π ∫ Hγ ∫0 r cos AdrdA , r1 2π ∫∫ 0 Hγ sin AdrdA r (1a) (1b) ξT η tương ứng ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi mặt phẳng kinh tuyến mặt phẳng thẳng đứng thứ nhất, Hγ độ cao địa hình điểm chạy vùng xét, r khoảng cách từ điểm xét đến điểm chạy, G số hấp dẫn, δ mật độ vật chất lớp địa hình; γ trọng lực chuẩn trung bình, A góc phương vị hướng từ điểm tính đến điểm chạy, r1 bán kính giới hạn vùng lấy tích phân T Trên sở cơng thức tích phân tổng qt (1a), (1b), để triển khai tính tốn thực tế, [3] đề xuất phương pháp tích phân số với cơng thức tính cụ thể Nhằm tăng thêm giải pháp tính tốn đồng thời có điều kiện so sánh, đối chiếu, kiểm chứng độ tin cậy phương pháp tích phân số, đề xuất thêm phương pháp sử dụng hàm Spline tuyến tính [1] Theo phương pháp tích phân số, công thức (1a) (1b) tương ứng triển khai thành [4]: ξ η T T = − ρ '' = − ρ '' Gδ i max j max ∑ ∑ γ Gδ i k i max j max i I ξ ij (2a) I ηij (2b) ij ∑ ∑ γ γ H γ H ij k Thực chất, vùng lấy tích phân σ (1a), (1b) chia nhỏ thành hình vng giới hạn cạnh với hoành độ xi-1, xi tung độ yj-1, yj Độ cao H ijγ độ cao trung bình vng Hệ số Iij ảnh hưởng vng nhỏ với số i, j xác định dạng triển khai: I ijξ = ln I ijη = ln y k −1 + y k2−1 + xi2 y k + y k2 + xi2 xi −1 + y k2 + xi2−1 xi + y k2 + xi2 + ln y k + y k2 + xi2−1 (3a) y k −1 + y k2−1 + xi2−1 + ln xi + y k2−1 + xi2 (3b) xi −1 + y k2−1 + xi2−1 Theo phương pháp sử dụng hàm Spline tuyến tính, cơng thức (1a) (1b) tương ứng triển khai thành [1]: ξ T = −ρ" η T = − ρ" Gδ γ Gδ γ i max j max ∑ ∑ H γ F ξ ij Qua khảo sát cho thấy, hai phương pháp cho kết xấp xỉ [1], sử dụng hai phương pháp để triển khai tính toán thực tế Khảo sát ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi vùng núi Tây Bắc Tây Nguyên (Gia Lai - Kon Tum) 3.1 Khái quát khu vực khảo sát Số liệu độ cao địa hình lấy theo đồ tỷ lệ 1:50000 với giãn cách mắt lưới 1km×1km Khái quát khu vực khảo sát mô tả bảng Mơ hình 3D độ cao địa hình thể hình 1, Chúng tơi thực khảo sát ξ T η T theo hướng sau: - Khảo sát độ lớn dấu ξ T η T - Khảo sát mối tương quan ξ T η T độ cao địa hình Bảng Khái quát số đặc trưng khu vực khảo sát Thơng tin (4a) ij Kích thước vùng xét imin j i max j max ∑ ∑ H γij Fijη (4b) i j Tương tự phương pháp tích phân số, vùng lấy tích phân chia nhỏ thành hình vng giới hạn cạnh với hoành độ xi-1, xi tung độ yj-1, yj Tuy nhiên, độ cao H ijγ lúc độ cao mắt lưới Hệ số Fij ảnh hưởng mắt lưới vị trí hàng thứ i, cột j xác định theo công thức sau: 1 Fijξ = ( M ( y = j ) + M ( y = j − ) + M ( y = j + )) (5a) 2 1 , (5b) η Fij = ( N ( x = j ) + N ( x = j − ) + N ( x = j + )) 2 Tây Bắc Tây Nguyên 156kmx219km 151kmx217km Tọa độ góc Tây Nam X=2323465m Y= 293776m X=1414352m Y=782026m Tọa độ góc Đơng Bắc X=2478465m Y=511776m X=1629352m Y=932026m 2900m 1762m 20m 4m 736m 501m Độ cao lớn Độ cao bé Độ cao trung bình Kích thước vùng tính ξ T η T 36kmx99km 51kmx117km 3564 5967 Số điểm tính ξ T η T với: M = 2ln(xi + xi2 + y2 ) − (6a) −ln ⎡(xi−1) + (xi−1) + y ⎤ − ln ⎡(xi+1) + (xi+1) + y ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ 2 2 N = 2ln( y j + y j + x2 ) − − ln ⎡( y j−1 ) + ( y j −1 )2 + x2 ⎤ − ln ⎡( y j+1 ) + ( y j +1 )2 + x2 ⎤ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ (6b) Hình Mơ hình 3D độ cao địa hình (m) khu vực Tây Bắc 93 Tây Nguyên có trị số đáng kể (đại lượng vùng núi Carado khoảng 10” [5]) biến thiên phức tạp, cần phải tính đến để đảm bảo độ chi tiết xác cao độ lệch dây dọi Hình Mơ hình 3D độ cao địa hình (m) khu vực Tây Nguyên (Gia Lai-KonTum) 3.2 Kết khảo sát 3.2.1 Khảo sát độ lớn dấu ξ T η T Dựa theo công thức phương pháp tích phân số phương pháp sử dụng hàm Spline tuyến tính, chúng tơi sử dụng ngơn ngữ lập trình để T triển khai tính ξ η T với bán kính vùng lấy tích phân 60km [2] vùng Tây Bắc 50km [2] vùng Tây Nguyên Kết hai phương pháp tương đương Từ kết tính tốn, chúng tơi thống kê thơng số đặc T T trưng ξ η theo bảng Bảng Một số thông số đặc trưng ξ vùng núi Tây Bắc Tây Nguyên T Vùng Tây Bắc Thông số Giá trị nhỏ Giá trị lớn Giá trị trung bình Trị tuyệt đối nhỏ Trị tuyệt đối trung bình ξ η T T η T Vùng Tây Nguyên ξ T Hình Mơ hình 3D ξT (”) vùng Tây Bắc η Hình Mơ hình 3D ηT (”) vùng Tây Bắc T -21.90 -23.23 -13.64 -13.89 +17.01 +30.12 +12.46 +10.78 -0.82 +0.74 -0.35 -1.00 0.01 0.01 0.00 0.001 5.34 9.39 3.10 3.02 Bên cạnh đó, chúng tơi dựng mơ hình 3D thể T T độ lớn, quy luật biến thiên ξ η hình 3-6 Số liệu bảng hình 3-6 cho thấy: Hình Mơ hình 3D ξT (”) vùng Tây Nguyên - Trên hai vùng xét, ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi mang dấu âm, dương biến thiên phức tạp - Độ lớn ξ T η vùng Tây Bắc tương ứng biến thiên từ -21.9” đến +17.01” từ -23.23” T đến +30.12” Độ lớn ξ T η vùng Tây Nguyên nhỏ hơn, tương ứng biến thiên từ -13.64” đến +12.46 -13.89” đến +10.78” T Các nhận xét cho thấy: ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi vùng núi Tây Bắc 94 Hình Mơ hình 3D ηT (”) vùng Tây Nguyên 3.2.2 Kết khảo sát tương quan giá trị ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi độ cao địa hình Phân bố giá trị cao độ ξ T η T theo phân khoảng Tại khu vực xét cụ thể, thực phân lớp địa hình với chênh cao hai lớp Bảng Trị số tuyệt đối trung bình liền kề 100m, tính trị trung bình trị tuyệt đối T ξ T η T ( ξ η T ) cho phân TB khoảng Kết tổng hợpTB bảng Số liệu bảng cho thấy, hai vùng xét, ảnh hưởng địa hình độ lệch dây dọi khơng có xu biến thiên với độ cao điểm xét Tại khu vực có độ cao lớn, ảnh hưởng địa hình đạt trị số nhỏ ngược lại ξ T η T theo phân khoảng cao độ Vùng Tây Bắc Phân khoảng cao độ (m) T ξ TB (" ) T η TB (" ) ξT Vùng Tây Nguyên TB (" ) ηT TB (" )