Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp ảnh điện 2d trong khảo sát hiện trạng ô nhiễm môi trường địa chất từ khu công nghiệp hòa khánh đến hồ bàu tràm và khu dân cư xung quanh

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KHOAVẬT LÝ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 2D TRONG KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG ĐỊA CHẤT TỪ KHU CÔNG NGHIỆP HÕA KHÁNH ĐẾN HỒ BÀU TRÀM VÀ KHU DÂN CƢ XUNG QUANH Ngƣời thực : TRẦN THỊ BÔNG NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO Lớp : 10CVL Khóa : 2010-2014 Ngành : VẬT LÝ HỌC Ngƣời hƣớng dẫn : ThS LƢƠNG VĂN THỌ Đà Nẵng, tháng 05 / 2014 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ q Thầy Cơ Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô Khoa Vật Lý – Trường Đại Học Sư Phạm với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập trường Sau ngày tháng nghiên cứu tìm hiểu, đề tài khóa luận tốt nghiệp em hoàn thành Để đạt kết này, em nỗ lực đồng thời nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ ủng hộ thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – Thạc sĩ Lương Văn Thọ tận tâm nhiệt tình hướng dẫn em qua buổi học buổi nói chuyện, thảo luận lĩnh vực chuyên ngành Thầy trực tiếp hướng dẫn, định hướng chuyên môn, hỗ trợ kiến thức thực tiễn tạo điều kiện thuận lợi để em học hỏi trình thực nghiệm thực đề tài khóa luận tốt nghiệp Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình động viên, bạn bè giúp đỡ suốt trình thực đề tài Kiến thức kinh nghiệm thực tiễn em hạn chế, vậy, khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp quý báu quý Thầy Cô lĩnh vực để em học hỏi thêm nhiều kinh nghiệm hồn thành khóa luận tốt Đó hành trang quý giá giúp em hoàn thiện vốn kiến thức sau Em xin chân thành cảm ơn ! Đà Nẵng, tháng 05 năm 2014 Người thực Trần Thị Bông Nguyễn Thị Trà Giao GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU A MỞ ĐẦU 10 Lí chọn đề tài 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 11 Phương pháp nghiên cứu 11 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 11 Ý nghĩa khoa học tính thực tiễn đề tài 12 Nội dung cấu trúc đề tài 13 B NỘI DUNG 14 CHƢƠNG I CƠ SỞ VẬT LÍ-ĐỊA CHẤT CỦA PHƢƠNG PHÁP THĂM DÕ ĐIỆN 14 1.1 Tính chất dẫn điện vật chất dƣới mặt đất 14 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến tính dẫn điện vật chất dƣới mặt đất 16 1.2.1 Thành phần khoáng vật 16 1.2.2 Độ rỗng độ nứt vỏ 16 1.2.3 Độ ẩm 16 1.2.4 Độ khống hóa nước ngầm 17 1.2.5 Kiến trúc bên đất đá 17 1.2.6 Nhiệt độ áp suất 17 1.3 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp thăm dò điện 21 1.3.1 Bài toán sở môi trường nửa không gian 21 1.3.2 Xác định hàm 24 1.3.3 Lý thuyết phương pháp thăm dò điện 33 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL CHƢƠNG II TỔNG QUAN LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN HAI CHIỀU (2D) 38 2.1 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp ảnh điện (2D) 38 2.2 Bài toán thuận phƣơng pháp thăm dị ảnh điện 2D 39 2.3 Bài tốn ngƣợc phƣơng pháp thăm dò ảnh điện 2D 42 2.3.1 Tính tốn đạo hàm riêng phần 43 2.3.1.1 Mơ hình cho mơi trường nửa khơng gian đồng 43 2.3.1.2 Tính đạo hàm riêng phần 45 2.3.2 Phương pháp bình phương tối thiểu 48 CHƢƠNG III ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY VÀ QUY TRÌNH ĐO ĐẠC THỰC ĐỊA CỦA CẤU HÌNH THIẾT BỊ WENNER-ALPHA 52 3.1 Hàm độ nhạy 1D 52 3.2 Hàm độ nhạy 2D 54 3.3 Độ nhạy thiết bị Wenner-Anpha 56 3.4 Quy trình đo đạc thực địa cấu hình thiết bị Wenner- Alpha khảo sát ảnh điện 2D 58 3.4.1 Điện cực máy đo 58 3.4.2 Quy trình đo 59 3.4.3 Bảng liệu thu thập hai tuyến đo 61 3.4.4 Một vài ý trình đo đạc thực nghiệm 62 CHƢƠNG IV ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 2D TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG ĐỊA CHẤT TẠI KHU CÔNG NGHIỆP HÕA KHÁNH 63 4.1 Vị trí khu vực khảo sát 63 4.2 Xử lý liệu giải đoán kết 64 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL 4.2.1 Xử lý liệu 64 4.2.1.1 Tuyến đo khu vực ranh giới Khu Công Nghiệp Hòa Khánh hồ Bàu Tràm: 65 4.2.1.2 Tuyến khảo sát khu vực ranh giới hồ Bàu Tràm Khu Dân Cư: 66 4.2.2 Biện luận giải đoán kết 67 4.2.2.1 Biện luận giải đoán tuyến thứ 67 4.4.2.2 Biện luận giải đoán tuyến thứ hai 68 4.2.2.3 Biện luận giải đoán tổng hợp hai tuyến 69 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 Kết Luận 71 Kiến Nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG 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 sản hóa chất phổ biến Bảng 3.1: Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho thiết bị khác Bảng 3.2: Dữ liệu tuyến thứ Bảng 3.2: Dữ liệu tuyến thứ hai DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mơ hình phân lớp ngang mơi trường đồng bất đẳng hướng Hình 1.2: Dáng điệu hàm J0(mr) Y0(mr) Hình 1.3: Dáng điệu hai hàm thx cthx Hình 1.4: Dịng điện chạy từ nguồn dịng điểm phân bố điện Hình 1.5: Sự phân bố điện gây cặp điện cực dòng đặt cách 1m với dòng điện 1A mơi trường nửa khơng gian đồng 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 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: Mạng lưới chữ nhật sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn phần tử hữu hạn chương trình Res2Dmod Hình 2.2: Thiết bị Pole-Pole với điện cực dòng điểm gốc điện cực cách khoảng “a” mặt mơi trường Hình 2.3: Các tham số khối chữ nhật có liên quan đến việc tính toán đạo hàm riêng 2D khối C P điện cực dòng điện cực tương ứng GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL Hình 3.1: Đồ thị hàm độ nhạy 1D: a Thiết bị Pole-pole; b Thiết bị Wenner Hình 3.2: Các mặt cắt độ nhạy 2D cho thiết bị Wenner-alpha, Wenner-beta, Wenner-gamma 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: Cách xếp điện cực thăm dò điện 2D trình tự phép đo để xây dựng mặt cắt giả cho hệ thiết bị wenner-alpha Hình 4.1: Vị trí tuyến đo Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh Hình 4.2: Khảo sát thực địa ranh giới Khu Cơng Nghiệp hồ Bàu Tràm Hình 4.3: Một buổi khảo sát thực địa ranh giới hồ Bàu Tràm Khu Dân cư Hình 4.4: Kết ảnh điện 2D khu vực ranh giới Khu Công Nghiệp hồ Bàu Tràm, với sai số 3.3% Hình 4.5: Kết ảnh điện 2D khu vực nghiên cứu biểu diễn Surfer8 Hình 4.6: Kết ảnh điện 2D ranh giới Hồ Bàu Tràm Khu Dân cư, xử lý phần mềm Res2dinv Hình 4.7: Kết ảnh điện 2D tuyến thứ hai biểu diễn Surfer8 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU + ρ(Ω.m) : Điện trở suất vật chất + ρapp(Ω.m) : Điện trở suất biểu kiến đo từ thực nghiệm + ε(F/m) : Độ điện thẩm + μ(H/m) : Độ từ thẩm +η : Đô phân cực +ζ : Độ dẫn điện +λ : Hệ số bất đẳng hướng (hệ số thấm) + ρn (Ω.m) : Điện trở suất theo phương thẳng góc với lớp + ρt (Ω.m) : Điện trở suất theo phương phân lớp ngang + t (0C) : Nhiệt độ + ρ18 (Ω.m) : Điện trở suất 18 0C +α : Hệ số nhiệt +ɸ : Tỷ lệ đá chứa chất lỏng + a, m : Tham số thực nghiệm + J (A/m2) : Mật độ dòng điện +δ : Hàm Delta Dirac + ρx : Điện trở suất theo phương x + ρy : Điện trở suất theo phương y + ρz : Điện trở suất theo phương z + ρw (Ω.m) : Điện trở suất chất lỏng + E (V/m) : Cường độ điện trường + I (A) : Dòng phát + U (V) : Điện + Grad U = ∆U : Đạo hàm điện theo trục tọa độ + ∂U/∂r : Đạo hàm điện theo tọa độ + rC1P1= C1P1 (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực thứ GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP + rC1C2= C1C2 (m) KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL : Khoảng cách điện cực dòng thứ điện cực dòng thứ hai + rC2P1= C2P1 (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ hai điện cực thứ + rC2P2= C2P2 (m) : Khoảng cách điện cực dòng thứ hai điện cực thứ hai +k : Tham số hình học + R (Ω) : Điện trở + F3D, F2D, F1D : 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: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL A MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Trong q trình cơng nghệp hóa, đại hóa kinh tế đất nước gặt hái nhiều thành tựu đáng khích lệ, với kinh tế phát triển Khu Công Nghiệp, Khu Dân Cư hình thành Bên cạnh điều kiện thuận lợi điều kiện tự nhiên, địa hình, giao thơng phát sinh vấn đề mơi trường, khói chất thải từ nhà máy sản xuất khu cơng nghiệp làm nhiễm khơng khí, nguồn nước sông hồ làm thay đổi tính chất hóa-lý mơi trường địa chất xung quanh, điều ảnh hưởng đến sức khỏe chất lượng sống người dân gần khu công nghiệp Trước tình hình đó, với phát triển mạnh mẽ khoa học cơng nghệ cơng cụ tính toán tạo điều kiện thuận lợi cho phương pháp địa vật lý có ứng dụng hiệu vào trình nghiên cứu, khảo sát giải vấn đề môi trường, đưa dự báo nhằm giảm thiểu tai biến rủi ro môi trường tác động đến sống an sinh cộng đồng dân cư Các phương pháp địa vật lý dựa việc quan sát trường địa vật lý, trường điện, trường từ, trường phóng xạ, trường trọng lực Kết nghiên cứu phương pháp địa vật lý giúp ta hiểu cấu trúc địa chất, tìm kiếm khống sản lịng đất Trong phương pháp địa vật lý, thăm dò điện giữ vai trò chủ đạo để nghiên cứu cấu trúc vỏ trái đất tìm kiếm khống sản phát chất gây ô nhiễm địa chất Hiện nay, phương pháp ảnh điện 2D phương pháp ln đổi mới, hồn thiện ngày có hiệu nhờ hổ trợ chương trình tính mạnh So với phương pháp khác phương pháp ảnh điện 2D có đặc điểm triển khai đo đạc tương đối đơn giản, xử lý số liệu nhanh phần mềm máy tính Thấy tiện ích, hiệu phương pháp để đưa ứng dụng GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL Hình 3.3: Các mặt cắt độ nhạy 2D thiết bị Wenner, cho cấu hình thiết bị: Wenner alpha, Wenner beta Wenner gamma 3.4 Quy trình đo đạc thực địa cấu hình thiết bị Wenner- Alpha khảo sát ảnh điện 2D 3.4.1 Điện cực máy đo Điện cực thiết bị dẫn điện dùng để đưa dòng điện nhân tạo từ nguồn phát vào đất đá thơng qua dây dẫn điện dịng điện nảy sinh từ đất đá tới máy đo điện Trong thăm dị điện, có lọai điện cực: điện cực phát điện cực thu Điện cực phát thường làm sắt, điện cực thu thường làm đồng (Cu) chì (Pb) Máy thăm dị điện sử dụng máy thăm dò chiều DIAPIR – 10R học viện Hungary sản xuất, loại máy thăm dò điện thuộc hệ dùng board mạch tích hợp vi mạch điện tử với tiêu kỹ thuật sau: 1- Dải đo điện áp: + Điện áp DC: 200mV-1000V ± (0,5 % 1) + Điện áp AC: 200mV-750V ± (0,8 % 3) GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL (Độ phân dải 10mV) 2- Trở kháng đầu vào mạch đo P1 P2 : 10MΩ 3- Bù điện phân cực với giải bù 1,5V 4- Dải đo dòng điện: + Dòng DC: 20mA-20A ± (0,8% 1) + Dòng AC: 20mA-20A ± (1% 3) 5- Điện áp phát cực đại: 800V 6- Nguồn nuôi cho đồng hồ máy hoạt động pin R8 (9V) (Máy tự động tắt đồng hồ không sử dụng để tiết kiệm pin.) 7- Dòng điện phát cực đại: 10A 8- Cách điện mạch thu mạch phát lớn 200 MΩ 9- Tại điểm đo, kết đo thị gồm: - Giá trị dòng điện phát I tính mA - Giá trị hiệu điện thu U tính mV - Điện trở suất   k U tính Ohm I 10- Khả lưu trữ nhớ 5000  6000 điểm đo 11- Kết nối máy tính qua cổng USB 12- Máy làm việc liên tục 24 13- Trọng lượng: khoảng Kg 14- Máy hoạt động điều kiện môi trường Nhiệt độ: - 50 độ C Độ ẩm: < 95% 3.4.2 Quy trình đo Khi tiến hành khảo sát ảnh điện 2D, giả sử ta thực việc di chuyển dây cáp tiến hành cắm m điện cực cách tuyến đo hình 3.4 Khoảng cách điện cực theo thứ tự C1, P1, P2 C giữ không đổi mức đo (C1P1 = P1P2 = P2C 2) Số phép đo ( số điểm đo) mức đo tính theo cơng thức tổng quát sau: (m-3n) ứng với bước dịch GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL chuyển điểm liệu theo khoảng cách điện cực đơn vị (n thừa số mức đo) Đối với mức đo thứ thiết bị thứ (n =1) ứng với khoảng cách giữ điện cực “a”, ta thực ( m-3 ) phép đo dọc theo tuyến để biết thông tin tính chất dẫn điện đối tượng vật chất từ bề mặt đến mức đo thứ dọc theo tuyến đo Phép đo thứ thực với điện cực 1, 2, sử dụng tương ứng với điện cực C1, P1, P2 C Tiếp theo, phép đo thứ thực với điện cực 2, 3, có chức tương ứng với điện cực C1, P1, P2, P2 Cứ tiếp tục tịnh tiến phép đo vậy( với bước tịnh tiến a) dọc theo tuyến đo m-3, m-2, m-1 m sử dụng cho phép đo cuối Tiếp theo, mức đo thứ hai thiết bị thứ ( n=2), ứng với khoảng cách giữ điện cực “2a” (C1P1 = P1P2 = P2C 2= 2a), ta tiến hành ( m-6 ) phép đo dọc theo tuyến để biết thông tin tính chất dẫn điện đối tượng vật chất từ bề mặt đến mức đo thứ hai dọc theo tuyến đo khảo sát Đối với mức đo thứ hai, phép đo thực với điện cực 1,3,5,7 Phép đo thứ hai thực với điện cực 2,4,6,8 Quy trình lắp lại dọc theo tuyến khảo sát điện cực m-6, m-4, m-2 m sử dụng cho phép đo cuối Quy trình thực lặp lại cho mức đo thứ 3, thứ 4, thứ 5,… tương ứng với khoảng cách giữ điện cực “3a”, “4a”, “5a”…phép đo tiến hành đạt khoảng mở cần thiết Lưu ý, phép đo phải tiến hành cách trình tự có hệ thống phép đo thực cách đầy đủ để nhận kết tốt Khi khoảng cách điện cực tăng số lượng phép đo giảm GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL Hình 3.4: Cách xếp điện cực thăm dò điện 2D trình tự phép đo để xây dựng mặt cắt giả cho hệ thiết bị wenner-alpha 3.4.3 Bảng liệu thu thập đƣợc hai tuyến đo S T T X (m) a (m) n 7.5 12.5 17.5 22.5 27.5 15 20 25 30 10 35 … … 5 5 10 10 10 10 10 … 1 1 2 2 … STT X (m) 7.5 12.5 17.5 22.5 a (m) 5 5 U (mV) Ρ (Ω.m) 31.4 2.595 123.2 236.3 236.3 31.4 2.595 92.2 189 189 31.4 2.595 76.6 130 130 31.4 2.595 154.2 333.3 333.3 31.4 2.595 188.8 394 394 62.8 5.19 167.7 185.3 185.3 62.8 5.19 170.6 192.7 192.7 62.8 5.19 117.7 144.3 144.3 62.8 5.19 2300 288.3 288.3 62.8 5.19 2300 317.3 317.3 … … … …… …… Bảng 3.2: Dữ liệu tuyến thứ 60.23 64.37 53.29 67.87 65.53 69.39 70.94 76.99 7.87 8.66 … k n k 1 1 31.4 31.4 31.4 31.4 Ze (m) I (mA) U (V) Ze(m) I(mA) U(V) U(mV) 2.595 2.595 2.595 2.595 10.2 11.5 10.5 10.5 3.32 3.77 4.77 5.01 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO 3320 3770 4770 5010 ρ(Ω.m) 10220.39 10293.74 14264.57 14982.29 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP 10 … 27.5 15 10 20 10 25 10 30 10 35 10 … …… … KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL 31.4 2.595 10.2 3.98 62.8 5.19 11.9 1.78 62.8 5.19 20.2 1.82 62.8 5.19 11 1.51 62.8 5.19 11.6 0.95 62.8 5.19 20.5 1.75 …… …… …… …… Bảng 3.3: Dữ liệu tuyến thứ hai 3980 12252.16 1780 9393.61 1815 5642.67 1510 8620.73 950 5143.10 1753 5370.17 ……… ……… 3.4.4 Một vài ý trình đo đạc thực nghiệm - Trước hết phải xác định khu vực khảo sát, độ dài tuyến đo độ sâu nghiên cứu Khu Cơng nghiệp Hịa Khánh nhằm xác lập thiết bị khảo sát, lựa chọn nguồn dịng thích hợp - Trước đo phải ý khoảng cách cực phát thu để giảm thiểu ảnh hưởng nhiễu 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 đường dây cực phát điện cực thép sắt, đường dây cực thu điện cực đồng, đồng thau kim loại dẫn điên tốt khác độ sâu cắm xuống đất 2/3 chiều dài điện cực - Không tiến hành đo đạc điều kiện thời tiết ẩm ướt để tránh nhiễu điện dẫn đến kết khơng xác - Khi lấy số liệu phải thực đo nhiều lần để kết xác GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL CHƢƠNG IV ỨNG DỤNG PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN 2D TRONG ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG ĐỊA CHẤT TẠI KHU CÔNG NGHIỆP HÕA KHÁNH 4.1 Vị trí khu vực khảo sát Để khảo sát trạng ô nhiễm môi trường địa chất Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh hai tuyến đo lập hai ranh giới bản: tuyến đo với chiều dài khoảng 300m (tại ranh giới Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh hồ Bàu Tràm), tuyến đo với chiều dài khoảng 200m (tại ranh giới hồ Bàu Tràm khu Dân cư) theo hình 4.1 (nhìn từ Google map): Hình 4.1: Vị trí tuyến đo Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh + Một số hình ảnh khảo sát thực địa: GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL - Tại ranh giới Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh hồ Bàu Tràm: Hình 4.2: Khảo sát thực địa ranh giới Khu Công Nghiệp hồ Bàu Tràm - Khu vực ranh giới hồ Bàu Tràm Khu Dân cư: Hình 4.3: Một buổi khảo sát thực địa ranh giới hồ Bàu Tràm Khu Dân cư 4.2 Xử lý liệu giải đoán kết 4.2.1 Xử lý liệu GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL 4.2.1.1 Tuyến đo khu vực ranh giới Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh hồ Bàu Tràm: Có khoảng 500 điểm liệu ghi tuyến đo thứ (tại khu vực ranh giới Khu Công Nghiệp hồ Bàu Tràm), sau xử lý liệu bị nhiễu, file liệu định dạng xử lý phần mềm Res2Dinv với vòng lặp thuật toán sai phân hữu hạn phương pháp bình phương tối thiểu Kết biểu diễn dạng ảnh điện 2D, sai số khoảng 3.3% (hình 4.4): Hình 4.4: Kết ảnh điện 2D khu vực ranh giới Khu Công Nghiệp hồ Bàu Tràm, với sai số 3.3% Kết biểu diễn lại Surfer8: GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL Hình 4.5: Kết ảnh điện 2D khu vực nghiên cứu biểu diễn Surfer8 4.2.1.2 Tuyến khảo sát khu vực ranh giới hồ Bàu Tràm Khu Dân Cƣ: Khoảng 189 điểm liệu thu thập tuyến đo dài khoảng 200m theo hướng bắc-nam Sau xử lý yếu tố gây nhiễu, số liệu định dạng xử lý phần mềm Res2dinv với vịng lặp phương pháp bình phương tối thiểu Kết biễu diễn dạng ảnh điện hai chiều theo hình 4.6: Hình 4.6: Kết ảnh điện 2D ranh giới Hồ Bàu Tràm Khu Dân cư, xử lý phần mềm Res2dinv Kết biểu diễn lại Surfer8 (hình 4.7): GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL  (m) 73381.8984 Depth Iteration RMS error = 8.2% 15 25 35 45 55 65 75 29747.002 85 95 105 115 125 135 145 155 -5 -10 -15 -20 16293.4473 8924.4766 4888.2402 2677.4558 1466.5338 803.2706 439.9787 240.9913 131.9992 72.3004 39.6014 21.691 11.8809 6.5076 3.5644 Hình 4.7: Kết ảnh điện 2D tuyến thứ hai biểu diễn Surfer8 4.2.2 Biện luận giải đoán kết 4.2.2.1 Biện luận giải đoán tuyến thứ Quan sát kết ảnh điện 2D tuyến thứ (với chiều dài khoảng 300m, độ sâu nghiên cứu khoảng 39m, hình 4.5), ta thấy đặc điểm hình thành cấu trúc địa chất bên (đến độ sâu nghiên cứu) khu vực phân thành hai lớp địa chất xen phủ nhau: + Lớp địa chất phía có độ sâu khoảng 15m, giá trị điện trở suất thay đổi với biên độ rộng (trong khoảng từ 29,2 Ω.m đến 10048,57 Ω.m), thành phần vật chất lớp giải đoán: khoảng từ mặt đất đến độ sâu 10m thành phần chủ yếu đất, đá phiến sét, sa thạch, trộn lẫn với đất sét (chủ yếu phân bố đầu tuyến đến vị trí 75m dọc theo tuyến đo), cịn phía khoảng độ sâu từ 10m đến 15m đất đá phù sa ( gồm đát bùn đen cát ngậm nước) + Lớp địa chất phía dưới, phân bố độ sâu khoảng từ 15m đến hết độ sâu nghiên cứu (khoảng 39,4m) dọc theo tuyến đo, thành phần vật chất lớp chủ yếu đất sét, đất đá phù sa (gồm đá sạn vụn, đất bùn đen cát) có độ chứa nước cao Đặc biệt xuất nước ngầm vị trí (trong khoảng 5,5m đến 70,5m dọc theo tuyến đo, độ sâu khoảng 17m đến 33m) hai thấu kính GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL nước vị trí tương ứng (105m đến 135m dọc theo tuyến đo, độ sâu khoảng 23m đến 39m) (165m đến 195m dọc theo tuyến đo, độ sâu khoảng 20m đến 33m), điều chứng tỏ vị trí tồn hệ thống mạch nước ngầm liên thơng với hồ Bàu Tràm Tuy nhiên, theo kết cho thấy nước ngầm bị nhiễm chất điện phân kim loại nặng (do giá trị điện trở suất giảm mạnh đến khoảng 0,593 Ω.m) Trong lớp xuất mảng dị thường điện trở suất cao kéo dài từ vị trí 185m đến cuối tuyến đo độ sâu khoảng 20m đến hết độ sâu nghiên cứu, theo giải đốn mảng đất đá gốc hình thành trước lớp địa chất trên, trình nén tự nhiên trở nên cứng chắc, thành phần chủ yếu đá phiến tảng lớn, đất đá phiến sét với mật độ lớn kéo dài phía cuối tuyến, mảng địa chất có giá trị điện trở suất thay đôi mạnh theo mùa, vào mùa mưa tầng đá thấm nước nên giá trị điện trở suất giảm đến hàng chục đến hàng trăm Ω.m, cịn mùa khơ tăng lên đến vài chục ngàn (Ω.m) 4.4.2.2 Biện luận giải đoán tuyến thứ hai Qua kết ảnh điện 2D xử lý theo hình 4.7 tuyến thứ hai (với chiều dài khoảng 200m từ mặt đất đến độ sâu nghiên cứu khoảng 24m) nhìn chung cấu trúc địa chất phân làm ba lớp: +Lớp (với độ sâu khoảng 10m phân bố dọc theo tuyến đo): có điện trở suất cao dao động khoảng 803,27(m) đến 73381,89(m) phụ thuộc vào độ ẩm lớp theo mùa giải đoán gồm đất đá phiến sét, đất đá bazan, trộn đá phiến xám đen, lớp cứng chắc, đặt móng cơng trình đất tạo ổn định vững cho công trình +Lớp thứ hai (ở độ sâu vào khoảng 10m đến 20m, phân bố dọc theo tuyến đo): lớp có giá trị điện trở suất nằm khoảng 6,51m đến 1466,53m , giá trị điện trở suất lớp thay đổi mạnh theo mùa phụ thuộc vào độ ẩm lớp Thành phần vật chất giải đoán gồm đất cát kết, sa thạch GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL pha trộn số đất bồi phù sa, đất bùn đất sét, lớp mềm lớp có độ chứa nước cao, đặt biệt có diện nước ngầm phân bố vị trí khoảng từ 55m đến 80m từ 100m đến 125m dọc theo tuyến đo, đặt máy khoan phạm vi sử dụng nguồn nước ngầm Điều quan trong phạm vi từ 55m đến 80m có diện mạch nước ngầm cho có liên thơng với nước Hồ bàu Tràm, nước dịch chuyển từ hồ theo hệ thống mạch nước ngầm, nhiên nước cho nhiễm chất điện phân cơng nghiệp Có thể dấu hiệu ô nhiễm chất điện phân kim loại nặng từ nhà máy sản xuất Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh chảy theo ống xả thái trực tiếp Hồ Bàu Tràm +Lớp thứ ba (ở độ sâu 20m trở xuống, phân bố dọc theo tuyến đo): lớp có ranh giới không rõ ràng xen với lớp địa chất (có thể ảnh hưởng độ sâu nghiên cứu), giá trị điện trở suất lớp vào khoảng 4888,24m đến 29747,002m nằm khoảng dao động giá trị điện trở suất lớp địa chất cùng, nên thành phần vật chất lớp gần giống lớp địa chất cùng, lớp hình thành trình bồi đắp loại đất đá phiến sét, đất đá bazan từ nới khác tới để sang lấp xây dựng cơng trình đây, giá trị điện trở suất lớp thay đổi mạnh theo mùa có độ cứng chắc, ổn định cao 4.2.2.3 Biện luận giải đoán tổng hợp hai tuyến Qua quan sát kết hai tuyến đo hai khu vực hai bên hồ Bàu Tràm, ta thấy hai khu vực hai bên hồ Bàu Tràm từ mặt đất đến độ sâu khoảng 10m thành phần vật chất giống đá phiến sét, đất sét, đất bazan, sa thạch lớp địa chất cho lớp hình thành, kết trình bồi đắp, san lấp đất đá từ nơi khác đến để thực quy hoạch xây dựng khu cơng nghiệp Hịa Khánh Điều cho thấy q trình quy hoạch, sang lấp xây dựng khu cơng nghiệp làm cho diện tích hồ Bàu Trạm bị thu nhỏ lại lớp địa chất thứ hai có độ ngậm nước cao gồm đất cát, bùn đen lớp GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL địa chất phân bố xung quanh hồ trước bị sang lấp Điểm đáng ý hai bên hồ Bàu Tràm hai khu vực khảo sát, tầng địa chất thứ hai thành phần chủ yếu bùn đen cát có tồn hệ thống mạch nước ngầm liên thông với hồ (kết cho thấy mật độ nước ngầm phía khu cơng nghiệp lớn phía khu vực dân cư) Tuy nhiên nước ngầm có dấu hiệu nhiễm chất điện phân công nghiệp kim loại nặng (ở phía khu cơng nghiệp có mật độ nhiễm lớn phía khu dân cư), hồ Bàu Tràm đóng vai trị màng lọc, độc chất nước ngầm bị hấp thu phần nồng độ giảm xuống dịch chuyển đến hồ Bàu Tràm Như vậy, qua kết giải đoán ảnh điện 2D cho thấy nước ngầm tác nhân trung gian làm dịch chuyển độc chất ô nhiễm địa chất từ Khu Công Nghiệp Hòa Khánh đến hồ Bàu Tràm từ hồ Bàu Tràm đến khu Dân cư GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết Luận Từ kết nghiên cứu phương pháp ảnh điện 2D khu vực khảo sát, ta thấy có dịch chuyển độc chất ô nhiễm địa chất (được cho có nhiễm chất điện phân cơng nghiệp kim loại nặng) từ Khu Cơng Nghiệp Hịa Khánh đến hồ Bàu Tràm từ hồ Bàu Tràm đến khu vực dân cư xung quanh Tác nhân trung gian làm dịch chuyển lan tuyền độc chất nước ngầm Điều đáng ý mật độ nước ngầm khu vực ranh giới khu công nghiệp hồ Bàu Tràm lớn so với khu vực ranh giới hồ Bàu Tràm khu Dân cư Do đó, lâu dài để giảm khả tích tụ, dịch chuyển lan truyền độc chất ô nhiễm địa chất từ Khu Công Nghiệp Hòa Khánh đến hồ Bàu Tràm khu vực Dân cư xung quanh, làm ô nhiễm nguồn nước hồ, dẫn đến môi trường sinh thái hồ bị thay đổi, giảm diện tích ni trồng thủy sản hồ giảm tiềm kinh tế hồ ảnh hưởng đến sức khỏe cho cộng đồng dân cư xung quanh Kiến Nghị Phải tiến hành điều tra khảo sát diện rộng, thực việc tập trung nước thải từ nhà máy sản suất khu công nghiệp nơi để xử lý tái sử dụng lại trước xả thải mơi trường ngồi hồ Bàu Tràm Lấy mẫu nước giếng khoan hộ dân cư xung quanh đo nồng độ độc chất môi trường cụ thể để thực biện pháp xử lý trước sử dụng GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BƠNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tiếng Việt [1] Nguyễn Ngọc Thu (2006), Phương pháp thăm dị điện 2D, Liên đồn Bản đồ Địa chất Miền Nam [2] Nguyễn Thành Vấn, Lê Ngọc Thanh, Nguyễn Minh Anh (2005), “Áp dụng phương pháp ảnh điện để nghiên cứu tính chất bất đồng mơi trường đất đá”, tạp chí phát triển Khoa học Công nghệ, tập 8, (No.8), ĐHQG Tp.HCM, pp 35-42 [3] Khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGTPHCM, Giáo trình thăm dị điện 1, Tp Hồ Chí Minh [4] Nguyễn Thành Vấn, Nguyễn Kim Đính (2004), Điện từ, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, Tp Hồ Chí Minh  Tiếng Anh [5] Le Ngoc Thanh, Nguyen Thanh Van (2005), “Application of geophysical methods to study the inhomogeneity of electric conductivity in geoenvironment, international conference on deltas (Mekong venue)”, Geological Modeling and Management, Ho Chi Minh city, Vietnam [6] Dey, A and Morrison, H.F (1979), “Resistivity modelling for arbitrary shaped two dimensional structures”, Geophysical Prospecting, (No.27), pp1020-1036 [7] 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 [8] Edwards, L.S.(1977), “A modified pseudosection for resistivity and inducedpolarization”, Geophysics, (No.42), pp 1020-1036 [9] Sasaki Y (1992), Resolution of resistivity tomography inferred from numerical simulation, Geophysical Prospecting, 40, pp 453-464 GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO ... khoa học: “ Nghiên cứu, ứng dụng phƣơng pháp ảnh điện 2D khảo sát trạng ô nhiễm môi trƣờng địa chất từ Khu Công Nghiệp Hòa Khánh đến hồ Bàu Tràm Khu Dân cƣ xung quanh? ?? Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu... tượng: - Khảo sát dẫn điện, thông số điện trở suất khu vực địa chất (giao Khu Công Nghiệp – Hồ Bàu Tràm Hồ Bàu Tràm? ?? Khu DânCcư) - Quan sát dị thường môi trường địa chất gây ô nhiễm khu vực để... Tràm Hình 4.3: Một buổi khảo sát thực địa ranh giới hồ Bàu Tràm Khu Dân cư Hình 4.4: Kết ảnh điện 2D khu vực ranh giới Khu Công Nghiệp hồ Bàu Tràm, với sai số 3.3% Hình 4.5: Kết ảnh điện 2D khu