CHƯƠNG II TỔNG QUAN LÝ THUYẾT ĐO SÂU ĐIỆN
2.4Bài toán ngược đo sâu điện
2.4.1 Tính chất của bài toán ngược, khả năng giải quyết.
Cũng như các phương pháp địa vật lý thăm dò khác, bài toán ngược đo sâu điện có nhiệm vụ xác đinh các tham số hình học và tham số điện của môi trường từ số liệu trường điện đo được trên mặt môi trường. Phạm vi ứng dụng của phương pháp, khả năng xử lý và độ tin cậy của lời giải là các điều kiện quyết định vai trò của mỗi phương pháp trong lĩnh vực địa vật lý thăm dò.
Do đó, bài toán ngược có ý nghĩa thực tiễn và là kết quả sau cùng đối với phương pháp thăm dò mà ở đây là phương pháp đo sâu điện. Để tiến hành giải bài toán ngược đo sâu điện người phân tích cần hiểu rõ và nắm vững không chỉ về mặt lý thuyết, phương pháp thu thập số liệu, quy luật thay đổi của dạng đường cong….Vì kết quả của bài toán ngược phụ thuộc rất lớn vào các tính chất sau:
Tính đơn trị
Tikhonov (1949) đã chứng minh định lý về tính đơn trị của nghiệm bài toán ngược trong đo sâu điện. Sau đó, Druxkin (1982) đã chứng minh định lý đơn trị có tính tổng quát hơn cho môi trường ba chiều bất kỳ. Nội dung định lý có thể tóm tắt như sau:
Cho môi trường có độ phân giải σ(M) phụ thuộc vào thành phần tọa độ và hàm thế U(P) tại mọi điểm. Trong môi trường bất kỳ với mọi phân bố thế, nếu U1(P) ≠ U2(P) thì σ1(M)≠ σ2(M).
Tính ổn định
Trên mỗi môi trường, ứng với một thiết bị đo có một đường cong biểu diễn bởi hàm điện trở suất biểu kiến ρb(r) duy nhất và ngược lại. Do sai số của phép đo, các đường cong khác nhau trong phạm vi sai số có thể xem như được dẫn xuất từ các môi trường khác nhau về cấu trúc và các tham số điện. Vì vậy bài toán ngược đo sâu điện xác định các tham số thực của môi trường có tính không ổn định.
Theo nguyên lý tương đương, với mức độ khác nhau không quá một giới hạn nhất định cho trước, các đường cong điện trở suất biểu kiến được xem là tương đương nhau, các môi trường địa điện tương ứng được gọi là môi trường địa điện tương đương, nhưng trong một số trường hợp chúng có thể khác nhau về độ lớn các tham số
điện hay cả dạng cấu trúc. Do đó, trong một số trường hợp một sự biến đổi nhỏ của đường cong điện trở suất biểu kiến có thể gây sự khác biệt rất lớn ở nghiệm của bài toán ngược. Trong trường hợp môi trường đơn giản như phân lớp ngang, ta có hai nguyên lý tương đương S và T. Đây là điều khẳng định tính không ổn định của bài toán ngược.
Nguyên lý tương đương
Vì tính đơn trị của nghiệm bài toán khi giải phương trình Laplace, nếu có một môi trường với sự phân bố điện trở suất xác định thì phân bố điện thế do một hệ thống cực phát dòng nào đó gây ra trên mặt đất sẽ xác định, do đó đường cong đo sâu điện trên môi trường ấy cũng xác định, khi có một môi trường thứ hai khác môi trường thứ nhất thì cũng có một đường cong đo sâu ứng với nó khác đường cong thứ nhất.
Tuy nhiên, trong thực tế các phép đo đạc ngoài thực địa cũng như các khâu chỉnh lý số liệu, vẽ đồ thị,…bao giờ cũng mắc một số sai số nào đó. Do vậy, hai đường cong đo sâu điện khác nhau có sai số ít hơn một giới hạn thực tế nào đó (thông thường khoảng 5%) được xem là trùng nhau.
Hai lát cắt điện có tham số khác nhau trong một phạm vi nào đó sao cho các đường cong đo sâu điện ứng với chúng khác nhau rất ít và trong giới hạn sai số thực tế có thể xem là trùng nhau, được gọi là hai lát cắt tương đương.
Như vậy, một đường cong đo sâu điện có thể ứng với nhiều lát cắt địa điện tương đương khác nhau vì vậy việc giải bài toán ngược của đo sâu điện trở nên đa trị. Nguyên nhân gây ra tình trạng nói trên trong đo sâu điện gọi là nguyên lý tương đương.
Nguyên lý tương đương S: Đối với đường cong ba lớp dạng H(ρ1 > ρ2< ρ3) và dạng A (ρ1 < ρ2< ρ3) khi h2 bé điện trở suất biểu kiến ρb phụ thuộc vào độ dẫn dọc S2=h2/ρ2 của lớp thứ hai một cách toàn bộ chứ không phụ thuộc riêng lẻ vào h2, ρ2. Vậy khi biến đổi h2, ρ2 trong một phạm vi nào đó sao cho bảo đảm điều kiện S2 = h2/ ρ2=const thì đường cong ρb xem như không đổi.
Nguyên lý tương đương T: Đối với đường cong ba lớp dạng K (ρ1 < ρ2> ρ3) và dạng Q (ρ1 > ρ2> ρ3) khi h2 bé điện trở suất biểu kiến ρb phụ thuộc vào điện trở suất ngang T2=h2.ρ2 của lớp thứ hai một cách toàn bộ chứ không phụ thuộc riêng lẻ vào h2,
ρ2. Vậy khi biến đổi h2, ρ2 sao cho bảo đảm điều kiện T2=h2. ρ2=const thì đường cong ρb xem như không đổi.
Đối với môi trường nhiều lớp hơn có thể mở rộng nguyên lý tương đương của môi trường ba lớp: đối với một lớp mỏng thứ i bất kỳ, tham số Si = hi / ρi (khi ρi+1> ρi ) hoặc Ti = hi. ρi (khi ρi+1< ρi) sẽ ảnh hưởng quyết định lên dáng điệu đường cong chứ không phải riêng lẻ hi, ρi.
Để hạn chế độ ảnh hưởng của tính không ổn định đòi hỏi phải có quan điểm và phương pháp thích hợp như: giảm sai số phép đo, nâng cao độ tin cậy, hàm lượng thông tin của số liệu đo và độ phân giải của phương pháp đo, phát triển phương pháp tính nhanh bài toán thuận trên mô hình bất kì và phương pháp giải bài toán ngược hiệu quả đối với nhiều dạng cấu trúc.
CHƯƠNG III
NGHIÊN CỨU ĐỘ NHẠY, CẤU HÌNH THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM
Mỗi phương pháp địa vật lý đều có những đối tượng nghiên cứu và ưu, nhược điểm riêng, do đó, để đạt hiểu quả tốt trong nghiên cứu ta cần tìm hiểu kỹ về phương pháp đang sử dụng. Đối với phương pháp thăm dò điện một chiều tìm hiểu và áp dụng trong đề tài luận văn này cần xác định rõ được phương pháp đo, hệ thiết bị sử dụng và khoảng mở C1C2/2 cho phù hợp với đối tượng nghiên cứu.
Trong chương 1 và chương 2 đã trình bày tổng quan phương pháp thăm dò điện và cơ sở lí thuyết phương pháp đo sâu điện. Trong chương này ta sẽ trình bày độ nhạy một số cấu hình thiết bị và ứng dụng thực tế tại khu vực địa chất tại góc giao nhau giữa đường Nguyễn Sinh Sắc và đường Chúc Động, Quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng theo hướng Đông-Tây, sử dụng phương pháp phân tích tự động đường cong đo sâu với hệ thiết bị Wener-Alpha để đánh giá khả năng và dấu hiệu chứa nước ngầm.