Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp ảnh điện 1d khảo sát sự phân bố nước ngầm theo độ sâu tại khu dân cư mới (ở bờ đông) gần chân cầu thuận phước

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOA VẬT LÝ - - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC Ngƣời thực hiện: NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Lớp : 11CVL Khóa: 2011-2015 Ngành : VẬT LÝ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn: ThS LƢƠNG VĂN THỌ Đà Nẵng, 05/2015 GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL LỜI CẢM ƠN Thực khóa luận tốt nghiệp nhằm mục đích giúp sinh viên hình thành ý tƣởng vấn đề nghiên cứu, biết cách tổng hợp vận dụng lý thuyết để ứng dụng vào thực tế Sau năm tháng nghiên cứu tìm hiểu, đề tài khóa luận tốt nghiệp tơi hồn thành Để đạt đƣợc kết này, nỗ lực đồng thời nhận đƣợc nhiều quan tâm, giúp đỡ ủng hộ thầy cô, gia đình bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc xin đƣợc bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Ban giám hiệu, thầy cô khoa Vật Lý Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng truyền đạt kiến thức quý báu suốt bốn năm học tập rèn luyện trƣờng Tôi xin chân thành cảm ơn hƣớng dẫn tận tình thầy giáo – Thạc sĩ Lƣơng Văn Thọ, khoa Vật Lý trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Đà Nẵng Trong suốt thời gian thực đề tài, bận rộn công việc nhƣng thầy dành nhiều thời gian trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng chun mơn, quan tâm giúp đỡ tận tình tạo điều kiện thuận lợi trình thực nghiệm nhƣ thực khóa luận tốt nghiệp Cuối tơi xin chân thành cảm ơn gia đình động viên, bạn bè giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Với vốn kiến thức hạn hẹp thời gian tiến hành q trình thực nghiệm có hạn nên đề tài khơng tránh khỏi sai sót Tơi mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, phê bình q thầy khoa Đó hành trang q giá giúp tơi hồn thiện vốn kiến thức sau Tơi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng 05/2015 Sinh viên thực Nguyễn Thị Cẩm Trâm GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU A MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: 10 III PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 10 IV MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: 11 V Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: 12 VI NỘI DUNG VÀ CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI: 12 B NỘI DUNG 13 CHƢƠNG 1: 13 CƠ SỞ VẬT LÝ – ĐỊA CHẤT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÕ ĐIỆN 13 1.1.TÍNH CHẤT DẪN ĐIỆN CỦA VẬT CHẤT DƢỚI MẶT ĐẤT: 13 1.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN TÍNH DẪN ĐIỆN CỦA VẬT CHẤT DƢỚI MẶT ĐẤT: 16 1.2.1 Thành phần khoáng vật: 16 1.2.2 Độ rỗng độ nứt nẻ: 16 1.2.3 Độ ẩm: 16 1.2.4 Độ khoáng hóa nƣớc ngầm: 16 1.2.5 Kiến trúc bên đất đá: 17 1.2.6 Nhiệt độ áp suất: 17 1.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÒ ĐIỆN: 22 CHƢƠNG II: 28 TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ẢNH ĐIỆN MỘT CHIỀU (1D) 28 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D: 28 2.2 BÀI TOÁN THUẬN TRONG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D: 41 2.3 BÀI TOÁN NGƢỢC TRONG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D: 44 CHƢƠNG III: 48 NGHIÊN CỨU ĐỘ NHẠY, CẤU HÌNH THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH 48 ĐO ĐẠC THỰC ĐỊA 48 GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL 3.1 MƠ HÌNH CHO MƠI TRƢỜNG NỬA KHƠNG GIAN ĐỒNG NHẤT: 48 3.2 HÀM ĐỘ NHẠY 1D: 51 3.3 ĐỘ NHẠY CỦA THIẾT BỊ WENNER- ALPHA: 55 3.4 QUY TRÌNH ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM CỦA CẤU HÌNH THIẾT BỊ WENNER- ALPHA TRONG KHẢO SÁT ẢNH ĐIỆN 1D: 57 3.4.1 Mơ hình lý thuyết phân lớp ngang: 57 3.4.2 Điện cực máy đo: 58 3.4.2.1 Điện cực: 58 3.4.2.2 Máy đo: 58 3.4.3 Bảng thiết bị đo: 60 3.4.4 Quy trình đo: 62 3.4.5 Một vài ý trình đo thực nghiệm: 63 CHƢƠNG IV: 65 ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT 65 SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI 65 (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC 65 4.1 VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA KHU VỰC KHẢO SÁT: 65 4.1.1 Vị trí địa lý: 65 4.1.2 Địa hình: 66 4.1.3 Khí hậu: 66 4.1.3.1 Mƣa : 66 4.1.3.2 Bốc nƣớc : 67 4.1.3.3 Nhiệt độ : 67 4.1.3.4 Gió: 67 4.1.3.5 Độ mặn: 67 4.2 XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ GIẢI ĐOÁN KẾT QUẢ: 68 4.2.1 Xử lý số liệu: 68 4.1.2 Giải đoán kết nhận xét: 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Bảng 1.1: Phân loại vật chất theo cách dẫn điện chúng Bảng 1.2: Phân loại khoáng vật theo điện trở suất Bảng 1.3: Điện trở suất số đất, đá, khoáng vật hóa chất phổ biến Hình 1.4: Dịng điện chạy từ nguồn dịng điểm sƣ phân bố điện Hình 1.5: Sự phân bố điện gây cặp điện cực dòng đặt cách 1m với dòng điện 1A môi trƣờng nửa không gian đồng chất có điện trở suất 1Ωm Hình 1.6: Mơ hình thiết bị truyền thống với điện cực sử dụng thăm dị điện Hình 1.7: Các mơ hình thiết bị đƣợc sử dụng thăm dò điện trở suất tham số hình học chúng Hình 1.8: Hệ thiết bị bốn cực đối xứng Hình 2.1: Mơ hình phân lớp ngang môi trƣờng đồng bất đẳng hƣớng Hình 2.2: Dáng điệu hàm J0(mr) Y0(mr) Hình 2.3: Dáng điệu hai hàm thx cthx Hình 3.1: Thiết bị Pole- pole với điện cực dịng điểm gốc điện cực cách khoảng a(m) mặt mơi trƣờng Hình 3.2: Đồ thị hàm độ nhạy 1D a, Hàm độ nhạy cho thiết bị pole- pole b, Hàm độ nhạy thiết bị Wenner Bảng 3.1: Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho thiết bị khác (Ater Adward, 1977) Bảng 3.2: Bảng ghi số liệu đo thực địa (cấu hình Wenner-alpha) Hình 3.3: Các mặt cắt độ nhạy 2D thiết bị Wenner, cho cấu hình thiết bị: Wenner alpha, wenner beta wenner gamma Hình 3.4: Mơ hình thực tế phân lớp ngang GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL Hình 3.5: Hệ máy thăm dò điện chiều Diapir 10R Hungari, nguồn 160V, điện cực cuộn cáp Hình 3.6: Vị trí tuyến khảo sát nhìn từ Google map Hình 3.7: Sơ đồ quy trình đo cho cấu hình thiết bị Wenner – Alpha Hình 3.8: Một buổi đo đạc ngoại thực địa khu vực khảo sát Hình 4.1: Họa đồ phƣờng Nại Hiên Đông khu vực cầu Thuận Phƣớc Bảng 4.1: Nhiệt độ phân bố năm khu vực khảo sát Bảng 4.2: Bảng số liệu tuyến khảo sát Hình 4.3: Kết ảnh điện 1D khu vực địa chất (nằm gần phía bờ Đơng) gần chân Cầu Thuận Phƣớc, xử lý phần mềm Res1dinv, với sai số 7.53% GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU + (Ωm) : Điện trở suất theo phƣơng thẳng góc với lớp (Ωm) : Điện trở suất theo phƣơng chân lớp +t (oC) : Nhiệt độ : Điện trở suất 180C +α : Hệ số nhiệt : Điện trở suất vật chất (Ωm) + app ( Ωm) : Điện trở suất biểu kiến đƣợc đo từ thực nghiệm +ε(F/m) : Độ điện thẩm +μ(H/m) : Độ từ thẩm +η : Độ phân cực +ζ : Độ dẫn điện +λ : Hệ số bất đẳng hƣớng (hệ số thẩm) +a, m : Tham số thực nghiệm +J(A/ ) : Mật độ dòng điện +δ : Hàm Delta Dirac +E(V/m) : Cƣờng độ điện trƣờng +I(A) : Dòng phát +U(V) : Điện + Grad U = ∆U : Tốc độ biến thiên điện theo trục tọa độ + : Đạo hàm điện theo tọa độ GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL = (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực thứ = (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực dòng thứ + = (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ hai điện cực thứ + = (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ hai điện cực thứ hai + + hai +k : Tham số hình học +R(Ω) : Điện trở + : Đạo hàm Frechet hay hàm độ nhạy 3D, 2D, 1D +”a (m)” : Khoảng cách hai điện cực liên tiếp +”L (m)” : Chiều dài tối đa thiết bị +”n” : Thừa số độ sâu thiết bị GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL A MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Hiện với phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa, hàng loạt khu kinh tế, khu dân cƣ, khu công nghiệp đƣợc đầu tƣ phát triển vùng ven biển Miền Trung Bên cạnh lợi điều kiện tự nhiên, giao thơng, địa hình… khó khăn việc cung cấp nƣớc xâm nhiễm mặn tới nguồn nƣớc phía biển vấn đề đáng quan tâm Song song với phát triển khoa học kĩ thuật việc ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ vào đời sống ngày rộng rãi phong phú Riêng ngành địa vật lý việc ứng dụng khoa học kĩ thuật vào trình địa chất nhằm giải vấn đề nhân sinh vấn đề môi trƣờng cần thiết Đối với phƣơng pháp địa vật lý có nhiều phƣơng pháp khác tùy vào mục tiêu cụ thể đặc điểm đối tƣợng nghiên cứu mà ta lựa chọn phƣơng pháp phù hợp Hiện nay, phƣơng pháp ảnh điện 1D phƣơng pháp hiệu quả, giá thành rẻ khảo sát địa chất cơng trình, có nhiệm vụ khảo sát cấu trúc hình học tính chất điện mơi trƣờng đất đá thay đổi theo độ sâu, thơng qua thăm dị khống sản mạch nƣớc ngầm dựa việc khảo sát điện trƣờng tự nhiên nhân tạo đất đá So với phƣơng pháp khác phƣơng pháp ảnh điện 1D có ƣu điểm nhƣ triển khai đo đạc tƣơng đối đơn giản, xử lý số liệu nhanh phần mềm máy tính Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp đƣợc xây dựng từ tốn phân bố điện trƣờng mơi trƣờng dẫn điện phân lớp ngang Nhận thấy đƣợc tiện ích, hiệu ứng dụng vào thực tiễn phƣơng pháp, em tiến hành thực nghiệm nghiên cứu thực đề tài: “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC” GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: * Đối tƣợng: - Khảo sát dẫn điện, thông số điện trở suất phân bố cấu trúc địa chất theo phƣơng nằm ngang gần nằm ngang Khu Dân Cƣ bờ Đông gần chân cầu Thuận Phƣớc theo hƣớng Đông – Tây * Phạm vi nghiên cứu: - Nguyên cứu ứng dụng phƣơng pháp ảnh điện vào vấn đề thực tiễn lĩnh vực khoa học – kĩ thuật môi trƣờng - Khảo sát thực địa Khu Dân Cƣ bờ Đông gần chân cầu Thuận Phƣớc nằm góc giao đƣờng Lê Đức Thọ đƣờng Ngơ Thì Hiệu, Tp Đà Nẵng - Thời gian nghiên cứu: Buổi sáng, chiều liên tục vòng tuần III PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: * Phƣơng pháp lý thuyết: - Tổng quan sở địa chất – vật lý phƣơng pháp thăm dò điện - Tổng quan lý thuyết ảnh điện 1D * Phƣơng pháp thực nghiệm: - Đánh giá độ nhạy, lựa chọn cấu hình thiết bị thích hợp cho đối tƣợng khảo sát - Triển khai quy trình đo đạc thực nghiệm cấu hình thiết bị chọn cho phƣơng pháp ảnh điện 1D - Thu thập, xử lý số liệu giải đoán kết phần mềm Res1D GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL Nhiệt độ : - 50 độ C Độ ẩm : < 95% Trong trình đo đạc thực địa, ứng với cấu hình thiết bị, máy phát dịng vào mơi trƣờng địa chất thu tín hiệu hiệu điện hai cực thu, sau tính giá trị điện trở suất biểu kiến theo cơng thức sau: =k  Trong đó: U : hiệu điện hai cực thu P1, P2 I : cƣờng độ dòng phát hai cực C1, C2 k : tham số hình học đƣợc tình cơng thức k = .n.a(n+1) Hình 3.5:Hệ máy thăm dị điện chiều Diapir 10R Hungari, nguồn 160V, điện cực cuộn cáp 3.4.3 Bảng thiết bị đo: Trong tiến hành khảo sát, ta chuẩn bị dây cáp cắm điện cực, thiết bị Wenner- Alpha điện cực cách ( C1P1 = C1P2 = C2P2 ) GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 60 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL Bảng 3.2 Bảng ghi số liệu đo thực địa (cấu hình Wenner-alpha) Số thiết bị đo STT A C1C2/2 Hệ số P1P2/2 k 0,5 0,75 0,25 3,14 1,6 2,4 0,8 10,05 25,12 7,5 2,5 31,4 6,4 9,6 3,2 40,19 7,8 11,7 3,9 48,98 15,5 23,25 7,75 97,34 34 51 17 213,52 40 60 20 Hƣớng Đông-Tây I (mA) U(mV) ρ(Ωm) 251,2 Đối với phƣơng pháp ảnh điện 1D, ta giữ cố định tâm O thiết bị điểm đo dịch chuyển cực phát cực thu hai phía cho khoảng cách thiết bị tăng dần Nghĩa ta tăng dần khoảng cách cặp điện cực C1P1 , C1P2 , C2P2 cho C1P1 = C1P2 = C2P2 suốt trình đo Khoảng cách điện cực tối đa a = 40m, độ sâu cao Ze = 0,519.40 = 20,76m Ta thực đo cho thiết bị với độ sâu tăng dần từ 0,26m đến độ sâu cực đại 20,76m GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 61 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL 3.4.4 Quy trình đo: • Vị trí khu vực khảo sát nhìn từ Google map: Hình 3.6: Vị trí tuyến khảo sát nhìn từ Google map • Quy trình đo: Theo bảng thiết bị nêu trên, C1C2/2 khoảng cách cực phát tâm cố định O, P1P2/2 khoảng cách cực thu tâm cố định O Với điểm thứ tƣơng ứng a = 0,5m (a khoảng cách liên tiếp điện cực), khoảng cách cực phát tâm O 0,75m, khoảng cách cực thu tâm O 0,25m, ta thực đƣợc điểm đo sâu thứ Để tăng chiều sâu khảo sát, khoảng cách điện cực so với tâm O đƣợc dịch chuyển theo thứ tự nhƣ bảng số liệu nêu Điểm thứ hai tƣơng ứng với a = 1,6m, khoảng cách cực phát tâm O 2,4m, khoảng cách cực thu tâm O 0,8m, ta thực đƣợc điểm đo sâu thứ hai Quy trình đƣợc lặp lại tƣơng tự cho điểm đo sâu thứ 3, thứ 4…đến điểm đo sâu thứ 9, phép đo đƣợc tiến hành đạt khoảng cách cần thiết với độ sâu tối đa 20,76m theo sơ đồ sau: GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 62 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL C2 P2 P1 C1 Máy đo C1 P1 C2 P2 (Hƣớng mở mở bị) (Hướng cácthiết thiết) (Đông) C1 P1 P2 C2 bị (Tây) 10 1 10 Ze 0.5m (Độ sâu nghiên cứu Ze Ze 0.25m) 20.8m Hình 3.7: Sơ đồ đo đạc thực địa cho cấu hình thiết bị Wenner-Alpha 3.4.5 Một vài ý trình đo thực nghiệm: - Trƣớc hết phải dự kiến mơ hình Vật lý- địa chất đối tƣợng nghiên cứu Khu dân cƣ bờ Đông gần chân cầu Thuận Phƣớc nằm góc giao đƣờng Lê Đức Thọ đƣờng Ngơ Thì Hiệu nhằm xác lập thiết bị khảo sát, lựa chọn nguồn dịng thích hợp -Tâm điểm đo sâu đặt vị trí phẳng, xung quanh tâm điểm đo phạm vi bán kính 20m- 30m khơng đƣợc có: mƣơng rãnh hang hố trũng tự nhiên… - Vị trí điểm tiếp đất làm việc thiết bị đo phải đƣợc định vị trƣớc cọc gỗ đánh dấu sẵn dây điện - Trƣớc đo phải ý khoảng cách cực phát cực thu để giảm thiểu ảnh hƣởng nhiễu điện GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 63 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL - Các dây dẫn điện thu dòng phát phải đặt xa - Dây thu điện phải rải mặt đất, không đƣơc để dây treo lơ lửng (tránh tƣợng cảm ứng điện) - Khi cắm cực tiếp đất, đặc biệt làm việc với khoảng cách thiết bị lớn phải tìm cách giảm điện trở tiếp đất điện cực - Tiếp đất đƣờng dây cực phát điện cực thép sắt, đƣờng dây cực thu điện cực đồng, đồng thau kim loại dẫn điện tốt khác độ sâu cắm xuống đất tối đa 2/3 chiều dài điện cực - Không tiến hành đo đạc điều kiện thời tiết ẩm ƣớt để tránh nhiễu điện dẫn đến kết khơng xác - Khi lấy số liệu phải thực đo nhiều lần để kết đƣợc xác Hình 3.8: Một buổi đo đạc ngoại thực địa khu vực khảo sát GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 64 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL CHƢƠNG IV: ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC  4.1 Vị trí đặc điểm khu vực khảo sát: 4.1.1 Vị trí địa lý: Hình 4.1 Họa đồ phƣờng Nại Hiên Đông khu vực cầu Thuận Phƣớc Khu vực tiến hành thực nghiệm khu đất trống nằm gần phía bờ đơng chân cầu Thuận Phƣớc, thuộc Phƣờng Nại Hiên Đông, Quận Sơn Trà, TP Đà Nẵng GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 65 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL Tọa độ vị trí : 160 5’ 42B 108013’41Đ, có diện tích 4,28 km², cách trung tâm TP Đà Nẵng khoảng 2.5 km phía Đơng Bắc + Phía Bắc Tây Bắc khu vực thực nghiệm tiếp giáp với vịnh Đà Nẵng + Phía Đơng Đơng Nam tiếp giáp với vịnh Đà Nẵng âu thuyền Thọ Quang, đặc biệt khu âu thuyền Thọ Quang bị ô nhiễm nặng + Phía Tây Nam tiếp giáp với cửa sơng Hàn 4.1.2 Địa hình: Địa hình khu vực thực nghiệm thuộc loại địa hình đồng tích tụ nguồn gốc sông – biển, bãi thấp cửa sông Bề mặt bãi bồi cao khoảng 1.5 đến 2m, rộng 200 đến 400m, dài khoảng đến 1.6 km Thành phần cát hạt trung đến nhỏ lẫn bột sét, cát bột sét màu xám đen, sét than 4.1.3 Khí hậu: Cũng nhƣ khu vực khác thuộc TP Đà Nẵng nói chung, khu vực thực nghiệm nằm vùng nhiệt đới gió mùa Mùa mƣa thời kỳ đầu mùa khơ thời kỳ hoạt động gió mùa Đơng Bắc, nhiệt độ trung bình ngày < 21 độ Mùa khơ trùng với hoạt động gió mùa Tây Nam, nhiệt độ trung bình ngày > 35 độ Do ảnh hƣởng gió mùa Tây Nam Đơng Nam gây nên lƣợng mƣa khơng ổn định, phụ thuộc vào tính chất cƣờng độ gió mùa Chế độ khí hậu đƣợc thể số yếu tố sau : 4.1.3.1 Mƣa : Một năm thƣờng có mùa : mùa mƣa mùa khô Mùa mƣa thƣờng ngắn mùa khô Mùa mƣa tháng đến tháng 12 Mùa khô tháng đến tháng Tổng lƣợng mƣa năm đạt xấp xỉ 2500mm Lƣợng mƣa lớn thƣờng vào tháng 10, đạt khoảng 760mm Lƣợng mƣa nhỏ thƣờng vào tháng 3, đạt khoảng 21mm GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 66 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL 4.1.3.2 Bốc nƣớc : Lƣợng nƣớc bốc trung bình năm khoảng 1049mm Nƣớc bốc mạnh thời kỳ gió Tây Nam chi phối, tháng đến tháng lƣợng nƣớc bốc thƣờng đạt từ 100mm đến 125mm, có tháng đạt 200mm Trong tháng mùa mƣa lƣợng nƣớc bốc thấp, trung bình đạt < 60mm tháng 4.1.3.3 Nhiệt độ : Khu vực Đà Nẵng có nhiệt cao Lƣợng nhiệt tiếp nhận từ mặt trời năm đồng Tổng nhiệt trung bình năm 93000 C Vƣợt xa tiêu chuẩn nhiệt đới 75000 C Biên độ dao động nhiệt lớn, đạt 7.80 C Chế độ nhiệt đƣợc thể bảng 4.1: Bảng 4.1: Nhiệt độ phân bố năm khu vực khảo sát Tháng 10 11 12 Cả năm Ttb(0C) 21.3 22.2 23.9 26.1 28.1 29 29.1 28.8 27.3 25.8 23.9 21.8 25.8 4.1.3.4 Gió: Hƣớng gió Đà Nẵng tƣơng đối phân tán, hầu nhƣ hƣớng có gió, tần suất hƣớng thay đổi theo thời gian Trong tháng mùa đông, đặc biệt có gió mùa Đơng Bắc có gió mạnh: 10 đến 14m/s, đạt 20m/s Trong tháng mùa hè, gió mạnh thƣờng xuất có bão áp thấp nhiệt đới: gió mạnh đạt 40m/s 4.1.3.5 Độ mặn: Độ mặn bị chi phối chế độ mƣa, chế độ thủy triều phân bố theo độ sâu GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 67 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL Độ mặn vịnh cao từ tháng đến tháng 6, độ mặn tầng đáy từ 29.8 đến 30 phần nghìn, tầng mặt từ 20.1 đến 25.5 phần nghìn Độ mặn thấp xuất mùa mƣa, độ mặn tầng đáy thƣờng từ 18.6 đến 26.5 phần nghìn, tầng mặt từ đến 15.8 phần nghìn 4.2 Xử lý số liệu giải đoán kết quả: 4.2.1 Xử lý số liệu: Để lấy thông tin thay đổi điện trở suất theo độ sâu đối tƣợng nghiên cứu, tiến hành đo cho thiết bị khác theo cấu hình thiết bị Wenner-alpha, kích thƣớc thiết bị đƣợc mở rộng tuyến đo theo hƣớng Đông-Tây Sau xử lý yếu tố gây nhiễu, liệu đƣợc thu thập qua bảng 4.2: Bảng 4.2: Bảng số liệu tuyến khảo sát Số thiết bị đo Hƣớng Đông-Tây A a(m) C1C2/2 P1P2/2 Hệ số k I (mA) U(mV) ρ(Ωm) 0,5 0,75 0,25 3,14 283,33 6930 76,80 1,6 2,4 0,8 10,05 180 936,67 52,30 25,12 346,67 410 29,71 7,5 2,5 31,4 203,33 123,33 19,05 6,4 9,6 3,2 40,19 416,67 115,10 11,10 7,8 11,7 3,9 48,98 586,67 85,27 7,12 15,5 23,25 7,75 97,34 92,67 5,87 6,16 34 51 17 213,52 71,73 4,33 12,90 40 60 20 251,2 146,13 9,7 16,67 Từ bảng số liệu 4.2, file liệu đƣợc định dạng phần mềm Res1Dinv tiến hành giải tốn ngƣợc với vịng lặp theo phƣơng pháp bình phƣơng tối thiểu GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 68 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL Marquardt-Levenberg Kết đƣợc biễu diễn dƣới dạng ảnh điện chiều với sai số 7.53% (theo hình 4.3): Hình 4.3 Kết ảnh điện 1D khu vực địa chất (nằm gần phía bờ Đông) gần chân Cầu Thuận Phƣớc,xử lý phần mềm Res1dinv, với sai số 7.53% 4.1.2 Giải đoán kết nhận xét: Về cấu trúc địa chất khu vực đƣợc chia thành lớp: + Lớp thứ nhất: Có giá trị điện trở suất vào khoảng 75.1Ωm, phân bố từ mặt đất đến độ sâu khoảng 2.1m Thành phần vật chất chủ yếu lớp gồm đất phù sa, đất sét trộn lẫn sa thạch, đá phiến sét vụn nát Đặt biệt có dấu hiệu nƣớc ngầm lớp sét đất phù sa, nƣớc theo giải đoán không bị nhiễm phèn GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 69 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL chất điện phân Nếu đặt giếng khoan đến lớp địa chất sử dụng đƣợc nguồn nƣớc ngầm ổn định phục vụ cho việc xây dựng cơng trình dân dụng lâu dài phục vụ sinh hoạt ngày + Lớp thứ hai: Phân bố độ sâu khoảng từ 2.1m đến 3.3m, giá trị điện trở suất vào khoảng 15.2Ωm, độ dày lớp vào khoảng 1.2m Thành phần vật chất lớp đƣợc giải đoán chủ yếu đất sét trộn lẫn với cát kết, lớp địa chất bồi đắp từ nơi khác đến trình san lấp Mật độ chứa nƣớc lớp cao lớp thứ nhất, theo miền giá trị điện trở suất kết ảnh điện 1D lớp có dấu hiệu nƣớc ngầm tồn theo hai hình thức: nƣớc khối nƣớc mặt có liên thơng với lớp thứ Nƣớc ngầm lớp khơng có dấu hiệu bị nhiễm, đóng giếng khoan đến lớp địa chất sử dụng đƣợc nguồn nƣớc với mật độ nƣớc lớn lớp + Lớp thứ ba: Phân bố độ sâu khoảng từ 3.3m đến 8.0m (có độ dày khoảng 4.7m), giá trị điện trở suất lớp thấp vào khoảng 2.5Ωm, thành phần vật chất chủ yếu đất sét, bùn đất cát trầm tích ngậm nƣớc cao Mật độ chứa nƣớc lớp cao, có nƣớc ngầm Nếu muốn khai thác sử dụng nƣớc giếng bơm phục vụ sinh hoạt Khu dân cƣ phải đóng đến lớp địa chất sử dụng đƣợc nguồn nƣớc ổn định Tuy nhiên, theo kết điện trở suất cho thấy nƣớc có dấu hiệu bị ô nhiễm, đƣợc dùng tƣới tiêu chăm sóc cây, cịn muốn sử dụng sinh hoạt ăn uống ngày cần phải tiến hành biện pháp lọc khử chất độc hại tác dụng không tốt đến sức khỏe ngƣời + Lớp thứ tƣ: Phân bố độ sâu khoảng từ 8.0m đến 20.8m (độ sâu nghiên cứu tối đa tập hợp hệ thiết bị), giá trị điện trở suất vào khoảng 285.5Ωm, độ dày lớp vào khoảng 12,8m Thành phần vật chất chủ yếu gồm cát kết, sa thạch, trộn lẫn với đá phiến sét lƣợng nhỏ đất bồi phù sa Lớp có mật độ chứa nƣớc thấp lớp trên, lớp thuộc tầng địa chất gốc bồi đắp từ GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 70 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL nơi khác tới, có độ ẩm thay đổi mạnh theo mùa lớp nhìn chung khơng có dấu hiệu nƣớc ngầm GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 71 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nhƣ vậy, khóa luận tơi thực đƣợc nhiệm vụ đặt ra: + Nghiên cứu tổng quan sở địa chất-vật lý phƣơng pháp thăm dò điện: tìm hiểu tham số quan trọng nghiên cứu trƣờng điện từ vật chất gần mặt đất, tính chất dẫn điện, nhƣ yếu tố ảnh hƣởng đến tính chất dẫn điện vật chất gần mặt đất thăm dị điện nói chung + Nghiên cứu sở lý thuyết phƣơng pháp ảnh điện 1D: từ sở mơ hình phân lớp ngang dẫn đƣợc quy luật phân bố hàm liên quan đến dòng phát cấu hình thiết bị có liên quan, tạo sở thực nghiệm phƣơng pháp ảnh điện 1D + Nghiên cứu thực địa, cấu hình thiết bị quy trình đo đạc thực nghiệm phƣơng pháp đo sâu điện trở suất cho đối tƣợng nghiên cứu: đánh giá độ nhạy thiết bị đo Wenner-alpha, chọn thiết bị đo, quy trình đo đạc thực nghiệm theo hƣớng Đông-Tây khu vực địa chất nghiên cứu + Thu thập xử lý số liệu đo đạc thực nghiệm phần mềm chuyên dụng Res1D, từ giải đoán biện luận kết đo Qua kết thu đƣợc nhận thấy phƣơng pháp ảnh điện 1D cho ta tranh tổng quan cấu trúc địa chất phân bố theo phƣơng ngang (hoặc gần nằm ngang) theo hƣớng Đơng-Tây, quan sát đƣợc phân bố nƣớc ngầm theo độ sâu khu vực nghiên cứu Từ ta luận giải đƣợc kết phục vụ cho việc thăm dò sử dụng nguồn nƣớc ngầm, nhƣ xây dựng móng cơng trình khu vực Chẳng hạn, mật độ phân bố nƣớc ngầm khu vực khảo sát tăng dần từ mặt đất đến độ sâu khoảng 8.0m, từ kết giải đoán cho thấy để khai thác sử dụng nguồn nƣớc ngầm ổn định chất lƣợng ta phải đặt giếng khoan máy bơm đến độ sâu khoảng từ 2.1m đến 3.3m (tức phạm vi lớp địa chất thứ hai) Tuy nhiên, khoan đến lớp thứ ba nguồn nƣớc đƣợc sử dụng để tƣới rửa vật GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 72 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL dụng bình thƣờng, sử dụng sinh hoạt ăn uống ngày cần phải tiến hành xử lý tẩy, khử chất ô nhiễm độc hại nƣớc Hơn nữa, sử dụng phƣơng pháp ảnh điện 1D có thiết bị gọn nhẹ, quy trình đo đạc khảo sát tiến hành nhanh gọn dễ thao tác thực địa, dễ thu thập số liệu, kinh phí khảo sát thấp so với phƣơng pháp địa vật lý địa chất cơng trình khác với nhiệm vụ cung cấp đƣợc thông tin địa chất cần thiết khu vực khảo sát, cần đƣợc nghiên cứu, phát triển ứng dụng nhiều nƣớc ta lĩnh vực địa chất cơng trình (xây dựng móng, để có đƣợc bền vững móng cơng trình) khai thác tìm kiếm tài ngun nƣớc ngầm (để có đƣợc nguồn nƣớc ổn định cung cấp cho cơng trình dân sinh sinh hoạt ngày) GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 73 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ_LỚP 11CVL TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tiếng Việt [1] Khoa Vật lý, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGTPHCM, Giáo trình thăm dị điện 1, Tp Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Thành Vấn, Nguyễn Kim Đính (2004), Điện từ, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, Tp Hồ Chí Minh B Tiếng Anh [3] Dey, A and Morrison, H.F (1979), “Resistivity modelling for arbitrary shaped two dimensional structures”, Geophysical Prospecting, (No.27), pp1020-1036 [4] Edwards, L.S (1977), “A modified pseudosection for resistivity and inducedpolarization”, Geophysics, (No.42), pp 1020-1036 [5] Le Ngoc Thanh, Nguyen Thanh Van (2004), “Application pf geophysical methods to study geologycal structures of Mekong river bank to determine the weak zones capable of erosion”, Proceedings of International Symposium on Shallow Geology and Geophysics, Hanoi, April 12-14, 2004 [6] Loke M.H and Barker R.D (1996), Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudesection by a quasi-Newton method, Geophysical prospecting 44, pp 131-152 GVHD: ThS LƢƠNG VĂN THỌ SVTH : NGUYỄN THỊ CẨM TRÂM Trang 74 ... 65 ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT 65 SỰ PHÂN BỐ NƢỚC NGẦM THEO ĐỘ SÂU TẠI KHU DÂN CƢ MỚI 65 (Ở BỜ ĐÔNG) GẦN CHÂN CẦU THUẬN PHƢỚC 65 4.1 VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA KHU VỰC KHẢO... khu vực cầu Thuận Phƣớc Bảng 4.1: Nhiệt độ phân bố năm khu vực khảo sát Bảng 4.2: Bảng số liệu tuyến khảo sát Hình 4.3: Kết ảnh điện 1D khu vực địa chất (nằm gần phía bờ Đơng) gần chân Cầu Thuận. .. điện phân lớp ngang Nhận thấy đƣợc tiện ích, hiệu ứng dụng vào thực tiễn phƣơng pháp, em tiến hành thực nghiệm nghiên cứu thực đề tài: “NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 1D KHẢO SÁT SỰ