Nghiên cứu áp dụng phương pháp ảnh điện (Electrical Tomography) trong tìm kiếm các nguồn nước dưới đất và điều tra địa chất công trình, địa chất môi trường. ứng dụng trên vùng bazan

côc ®Þa chÊt vµ kho¸ng s¶n viÖt nam

liªn ®oµn §CTV-§CCT miÒn trung

b¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi

nghiªn cøu ¸p dông ph−¬ng ph¸p ¶nh ®iÖn

(electrical tomography) trong t×m kiÕm

c¸c nguån n−íc d−íi ®Êt vµ ®iÒu tra

®Þa chÊt c«ng tr×nh, ®Þa chÊt m«i tr−êng.

øng dông trªn vïng bazan

Chñ nhiÖm ®Ò tµi: Hoµng Ngäc Cõ

5953

25/7/2006

Nha Trang – 2006

MỤC LỤC

Nội dung Trang

Mở đầu 1

Chương I - Phương pháp và khối lượng công tác

I.1 - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phương pháp ảnh điện 3

I.2 - Xác định vùng đo đạc thử nghiệm xây dựng các mô hình

ảnh điện 4

I.3 - Mua phần mềm RES2DINV & RES3DINV 6

I.4 - Cài đặt, khai thác các tính năng của phần mềm RES2DINV 6

I.5 - Nghiên cứu chạy thử chương trình RES2DINV với số liệu

đã có tại Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT 7

I.6 - Thu thập tài liệu ĐC, ĐCTV - ĐCCT 12

I.7 - Nghiên cứu cải tiến cách thi công phương pháp đo sâu điện

sang thi công phương pháp ảnh điện bằng các máy đo hiện có 13

Chương II - Kết quả chạy chương trình xác định các mô hình ảnh điện

II.1 - Lập mô hình ảnh điện phục vụ nghiên cứu ĐCTV 15

II.2 - Lập mô hình ảnh điện phục vụ nghiên cứu ĐCCT 19

II.3 - Lập mô hình ảnh điện nghiên cứu ĐCMT 26

Chương III - Quy trình đo ảnh điện áp dụng trong tìm kiếm

các nguồn nước dưới đất và điều tra ĐCCT, ĐCMT

III.1 Cơ sở xây dựng quy trình 29

III.2 Tóm tắt nội dung quy trình đo ảnh điện 30

Chương IV - Nhận xét về kết quả thực hiện đề tài và những ứng dụng

vào thực tế sản xuất

IV.1 - Nhận xét về những kết quả thực hiện đề tài 32

IV.2 - Một số kiến nghị 35

Chương IV - Kinh phí thực hiện đề tài 36

Phụ lục A - Một số mô hình kết quả đo ảnh điện áp dụng vào thực tế

sản xuất tại Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT 43

Phụ lục B - Quy trình đo ảnh điện áp dụng trong tìm kiếm các nguồn nước

dưới đất và điều tra ĐCCT, ĐCMT 59

Phụ lục C - Hướng dẫn sử dụng chương trình RES2DINV 83

Tài liệu tham khảo 110

1

MỞ ĐẦU

Trên thế giới các phương pháp thăm dò điện sử dụng công nghệ chuyển

đảo ngược dữ liệu, đã được ứng dụng từ lâu trong các lĩnh vực khảo sát, thăm dò

khoáng sản, tìm kiếm các nguồn nước dưới đất và cũng được ứng dụng sang rất

nhiều lĩnh vực khảo sát khác. Ở Việt nam, các phương pháp địa vật lý, nhất là tổ

hợp các phương pháp thăm dò điện (đo sâu điện, đo mặt cắt điện, đo sâu phân

cực kích thích, vv) cũng được áp dụng từ rất sớm, song việc xử lý dữ liệu mới

chỉ dừng lại ở mức độ phân tích định tính cũng như định lượng các loại tài liệu,

xác định một số tham số cơ bản như chiều dày lớp phủ (trầm tích bở rời, vỏ

phong hoá các loại đá), chiều dày các đới nứt nẻ, các giá trị điện trở suất của các

lớp, làm cơ sở cho việc dự báo các vị trí triển vọng (sinh khoáng, tầng chứa

nước) theo các dị thường địa vật lý. Việc áp dụng các phần mềm trong việc xây

dựng các mô hình địa vật lý theo các dạng phương pháp khảo sát còn rất hạn chế,

nhất là các mô hình kết quả dạng ảnh, có độ chính xác và tính trực quan cao vẫn

chưa được áp dụng nhiều.

Gần đây với sự phát triển hết sức nhanh chóng của những ứng dụng công

nghệ thông tin trong việc chuyển tải các loại thông tin, trong đó có những thông

tin thuộc lĩnh vực khảo sát địa vật lý, chúng ta được biết thêm về những ứng

dụng từ các phần mềm, được xây dựng trên cơ sở áp dụng các thuật toán nâng

cao vào việc chuyển đảo ngược dữ liệu, tạo ra các mô hình dạng ảnh từ các số

liệu khảo sát thực địa, đạt độ chính xác cao hơn hẳn các phương pháp xử lý tài

liệu theo lối truyền thống. Việc áp dụng các phần mềm này, không những mang

lại độ chính xác cao khi xử lý số liệu, với các kết quả thu được sát với thực tế

hơn mà còn giảm được rất nhiều thời gian tính toán so với cách xử lý truyền

thống trước đây. Mặt khác các kết quả xử lý còn có thể thử lại với các tham số

cài đặt khác nhau của chương trình từ đó đưa ra được các mô hình kết quả sát

với thực tế nhất.

Trong số những thuật toán nâng cao, có phương pháp bình phương tối

thiểu (Least-Squares Method), được ứng dụng một cách rộng rãi trong thực tế,

trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có ứng dụng vào việc xây dựng phần

mềm có tên RES2DINV & RES3DINV của hãng GEOTOMO SOFTWARE.

Phần mềm này được quảng bá trên mạng internet với những tính năng ưu việt

của sản phẩm trong việc xử lý số liệu ảnh điện, áp dụng được với nhiều kiểu

thiết bị khảo sát khác nhau.

Cùng với những mô hình kết quả, đúc kết từ những khảo sát thực tế trên

những vùng khác nhau của nhiều quốc gia, do nhiều tác giả nghiên cứu, trên

nhiều đối tượng địa chất, như là những ví dụ minh hoạ cho những ứng dụng của

phần mềm đã thực sự có sức lôi cuốn, hấp dẫn đối với những người làm công

tác địa vật lý, về tính hiện đại, độ chính xác cao, về cơ sở lý thuyết vững chắc

của phương pháp cũng như về tính trực quan cao của những mô hình kết quả và

đặc biệt là khả năng ứng dụng rộng rãi của phần mềm này dung nạp được với

nhiều hệ thiết bị áp dụng trong khảo sát thực địa.

Từ những thực tế trên và xuất phát từ những yêu cầu ngày càng cao đối

với công tác địa vật lý trong các lĩnh vực khảo sát khác nhau, nói chung và trong

lĩnh vực khảo sát địa chất thuỷ văn - địa chất công trình, địa chất môi trường,

2

nói riêng, mà cụ thể là thông qua những khảo sát này phải chỉ ra được những vị

trí triển vọng của địa tầng ngầm có khả năng chứa nước để bố trí các công trình

khoan cấp nước, cũng như phải xác định được môi trường ngầm dưới mặt đất,

nơi sẽ đặt các công trình xây dựng, sẽ có bức tranh về cấu trúc nền móng như

thế nào, có thuận lợi cho việc xây dựng các công trình ngầm hay không? Ngoài

ra, liệu tình hình ô nhiễm các chất thải công nghiệp cũng như các tai biến địa

chất, sẽ được kiểm soát như thế nào khi có những thông tin về sự phát tán các

chất nhiễm bẩn được thể hiện trên các mặt cắt ảnh điện.

Mặt khác khi những bài toán về xây dựng mô hình ngày càng được ứng

dụng nhiều ở Việt nam trong việc giải quyết các vấn đề về dự báo, thì việc đưa

vào áp dụng các phần mềm hiện đại với mục đích giải được các bài toán ngược

trong các khảo sát địa vật lý điện là hết sức cần thiết, để từ đó có thể đưa ra được

các kết quả khảo sát dưới dạng các mô hình trên các đối tượng địa chất khác

nhau. Khi các kết quả kiểm chứng trên các công trình khai đào tại các vị trí dị

thường địa vật lý trên các mặt cắt mô hình kết quả ảnh điện khẳng định thông tin

đúng đắn do địa vật lý cung cấp thì có thể sử dụng những mô hình này như là

những mô hình chìa khoá áp dụng cho những vùng khảo sát mới, chưa có thông

tin về các khảo sát ảnh điện.

Xuất phát từ những cần thiết trên và căn cứ vào quyết định số 1527/QĐ￾BTNMT ngày 02 tháng 11 năm 2004 của Bộ Tài nguyên và Môi trường, về việc

phê duyệt nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2004 trong đó có nhiệm vụ triển

khai thực hiện đề tài “Nghiên cứu áp dụng phương pháp ảnh điện (Electrical

Tomography) trong tìm kiếm các nguồn nước dưới đất và điều tra địa chất công

trình, địa chất môi trường. Áp dụng trên vùng bazan”, Vụ khoa học công nghệ

đã ký hợp đồng nghiên cứu khoa học và công nghệ (số 335/BTNMT-HĐKH,

ngày 15 tháng 11 năm 2004) giao cho Liên đoàn địa chất thuỷ văn - địa chất

công trình miền Trung (viết tắt là Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT) thực hiện đề

tài này.

Theo các nội dung của Hợp đồng đã ký, Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT có

trách nhiệm hoàn chỉnh hợp đồng trong thời gian 19 tháng, với tổng kinh phí

được cấp là 297.000.000 đồng, thực hiện trong hai đợt: Đợt I (năm 2004) -

125.000.000 đồng và đợt II (năm 2005) - 172.000.000 đồng, giao nộp sản phẩm

vào tháng 12 năm 2005. Tuy nhiên, do có một số khó khăn nảy sinh trong quá

trình thực hiện đề tài, Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT đã có công văn số

324/TVCTMT-KT, ngày 14 tháng 11 năm 2005 xin gia hạn nộp báo cáo đề tài

đến hết tháng 3 năm 2006 và đã được Vụ khoa học và Công nghệ chấp thuận tại

công văn số 4578/BTNMT-KHCN.

Tập thể tác giả tham gia thực hiện đề tài gồm có kỹ sư địa vật lý Hoàng

Ngọc Cừ, chủ nhiệm đề tài; Nguyễn Đức Thái, kỹ sư địa chất; Nguyễn Ton, kỹ

sư địa chất công trình; Vũ Duy Bảo, cử nhân Anh văn. Trong quá trình thực hiện

đề tài, tập thể tác giả đã nhận được sự quan tâm, đóng góp các ý kiến giúp đỡ,

chỉ đạo của các cán bộ kỹ thuật Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT, của Ban lãnh

đạo Liên đoàn, Phòng Địa chất (Cục Địa chất và Khoáng sản Việt nam), Vụ

Khoa học và Công nghệ (Bộ Tài nguyên và Môi trường) cùng các đồng nghiệp

trong ngành địa chất.

3

Tập thể tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với những đóng góp, sự

giúp đỡ nhiệt tình của các cá nhân và tập thể trên đây giúp báo cáo hoàn tất được

các nội dung cần thiết đặt ra trong đề cương nghiên cứu.

Chương I

PHƯƠNG PHÁP VÀ KHỐI LƯỢNG CÔNG TÁC

Để giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài, trong quá trình thực

hiện đã áp dụng các phương pháp và kỹ thuật công tác như sau:

I.1 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của phương pháp ảnh điện

Để có cơ sở áp dụng hoàn chỉnh phương pháp ảnh điện vào thực tế và

chạy được các số liệu đo đạc với chương trình RES2DINV, cần tìm hiểu bản

chất của phương pháp ảnh điện cũng như cơ sở lý thuyết của phương pháp này.

Qua các văn liệu tìm kiếm được trên mạng internet và qua sách hướng dẫn

sử dụng cho thấy bản chất của phương pháp ảnh điện thực chất là phương pháp

đo sâu điện một hướng theo các hệ thiết bị khác nhau. Điểm khác biệt so với

phương pháp đo sâu điện thuần tuý theo các hệ thiết bị đối xứng thông thường,

là ở chỗ, các tâm đo sâu quy ước, ứng với các khoảng mở khác nhau của thiết bị

AB, vừa được dịch chuyển về một phía theo hướng tuyến đo, vừa theo chiều sâu

tăng dần. Nói một cách khác, trong phương pháp đo sâu điện đối xứng thuần tuý,

với mục tiêu bóc lớp là chính nên người ta chỉ khai thác các thông tin phản ánh

sự thay đổi của các giá trị điện trở suất của môi trường ngầm theo các độ sâu

khác nhau tại cùng một vị trí trên tuyến đo; còn trong phương pháp đo ảnh điện,

do cách bố trí và dịch chuyển các điện cực trên tuyến người ta có thể khai thác

các thông tin không những phản ánh sự thay đổi này theo chiều sâu tăng dần mà

còn sang bên cạnh (lateral) theo hướng tuyến khảo sát. Dưới góc độ toán học,

phương pháp đo sâu điện đối xứng thuần tuý đề cập tới môi trường khảo sát 1D

(one dimension), còn các phương pháp đo ảnh điện đề cập tới môi trường khảo

sát 2D (two dimensions) và đây cũng là cơ sở xuất xứ tên gọi của phần mềm

RES2DINV.

Sơ đồ nguyên lý, cách bố trí các điện cực đo trên tuyến trong phương

pháp đo ảnh điện khi khảo sát với hệ thiết bị Wenner, được thể hiện như hình 1

dưới đây.

Các giá trị điện trở suất tại mỗi cự ly đo sâu của thiết bị AB cũng được

tính theo công thức:

ρK = K × ∆V/I (Ωm) (1)

Trong đó: ρK - Giá trị điện trở suất biểu kiến ứng với mỗi cự ly thiết bị AB;

K - Hệ số thiết bị ứng với mỗi khoảng mở AB của hệ thiết bị đo.

K = 2Πa - Đối với hệ thiết bị Wenner và

K = n (n + 1)(n + 2)Πa - Đối với hệ thiết bị lưỡng cực trục.

a - Khoảng mở giữa các điện cực tương ứng với số lần đo, là bội số

của khoảng cách ban đầu giữa các điện cực, được chọn tuỳ thuộc mức độ chi tiết

cần khảo sát. Đối với những khảo sát phục vụ điều tra địa chất thuỷ văn (ĐCTV),

giá trị ban đầu của đại lượng a thường được chọn trong khoảng 1 ÷ 10m; còn đối

4

với các khảo sát phục vụ điều tra địa chất công trình (ĐCCT), giá trị ban đầu của

đại lượng này được chọn từ 0,5 ÷ 5m.

∆V - Giá trị điện thế đo được giữa hai đầu điện cực thu M, N;

I - Dòng phát vào môi trường đất đá.

Như vậy đại lượng cuối cùng cần quan tâm là các giá trị điện trở suất biểu

kiến (ρK), có thể thu được từ rất nhiều kiểu thiết bị đo khác nhau, tuỳ thuộc vào

điều kiện áp dụng và mục tiêu, nhiệm vụ đặt ra trong các đề án. Qua đây cho

thấy cơ sở lý thuyết áp dụng cho phương pháp đo sâu điện thông thường, là hoàn

toàn áp dụng cho khảo sát ảnh điện, vấn đề còn lại là cần tìm ra cách thi công

hợp lý với các điều kiện về máy, thiết bị và hình thức thi công mang tính thủ

công trong điều kiện hiện nay tại các cơ sở sản xuất địa chất.

I.2 Xác định vùng đo đạc thử nghiệm xây dựng các mô hình ảnh điện

Trên cơ sở tài liệu thu thập, tiến hành tổng hợp các tài liệu và chọn ra các

vùng đo đạc thực địa bổ sung nhằm xây dựng các mô hình ảnh điện như sau:

- Chọn vùng có dự án khu qui hoạch bãi chôn lấp, xử lý rác tại Tp. Pleiku,

tỉnh Gia Lai để xây dựng mô hình ĐCTV.

Vùng nghiên cứu nằm ở phía Đông Bắc Tp. Pleiku, thuộc khu vực xã

Biển Hồ, có vị trí nghiên cứu được thể hiện trên bản đồ địa hình tỷ lệ 1/25.000.

Trong vùng dự án đã được tiến hành khảo sát địa vật lý (Liên đoàn ĐCTV -

ĐCCT MT thi công) ngoài số liệu tham khảo từ 4 tuyến đo (T1, T2, T3, T4), còn

tiến hành khối lượng đo lập mô hình là 50 điểm/tuyến - tuyến đo BS (Xem sơ đồ

bố trí tuyến đo vùng dự án quy hoạch bãi chôn lấp, xử lý rác, thành phố Pleiku,

tỉnh Gia Lai).

- Để lập mô hình ảnh điện phục vụ khảo sát địa chất công trình, ngoài các

số liệu tham khảo do Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT thi công trong hợp đồng

khảo sát ĐCCT giữa Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Đồng Nai với

Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT tại 2 vùng dự án xây dựng hồ chứa nước Long

giao và hồ chứa nước Cầu Dầu, thị xã Long Khánh, tỉnh Đồng Nai, còn có số

5

liệu từ một tuyến đo bổ sung khác của đề tài (T1 Cầu Dầu) với các lỗ khoan

khảo sát ĐCCT làm tham số đối chiếu (Xem sơ đồ bố trí tuyến đo địa vật lý

vùng dự án khảo sát ĐCCT hồ chứa nước Cầu Dầu, thị xã Long Khánh, tỉnh

Đồng Nai).

- Mô hình phục vụ nghiên cứu ĐCMT, được tiến hành thu thập số liệu

trên một đoạn tuyến ngắn ngoài khu vực có nước thải từ dây chuyền sản xuất bia,

đã qua xử lý, được đưa trở lại môi trường ngầm. Mục đích của khảo sát là nhằm

theo dõi sự lan toả của lượng nước thải này có được nhận dạng trên mặt cắt ảnh

điện để từ đó có thể sử dụng phương pháp như một công cụ khảo sát nhanh, sơ

bộ đánh giá tình hình ô nhiễm cũng như phạm vi phát triển của các chất thải

công nghiệp. Số liệu được đo cắt ngang mương dẫn nước thải, nằm phía ngoài

hàng rào công ty bia San Miguel, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh hoà.

Đối với mô hình ĐCTV, cần nghiên cứu khả năng khảo sát xuống các

tầng chứa nước sâu trong đá bazan, cũng như tìm hiểu khả năng thẩm lậu của

dòng điện phát nên hệ số giãn cách điện cực được sử dụng là n = 14. Hệ thiết bị

Wenner được sử dụng để thu thập số liệu. Khoảng cách ban đầu giữa các điện

cực a = 10m; khoảng cách AB lớn nhất 420m, tương ứng với khoảng mở của

thiết bị thu thế MN = 140m. Khối lượng đã thực hiện là 50 điểm đo sâu ảnh điện.

Quy trình đo ngoài thực địa được thực hiện với sơ đồ 4 tời di động. Máy

đo là loại máy thăm dò điện dòng một chiều (GESKA). Sử dụng các điện cực

thu có độ phân cực tự nhiên bé (bằng chì). Kỹ thuật thi công thực địa được thực

hiện theo kiểu đo thứ 2 (đo theo từng lớp điểm dữ liệu), từ thiết bị AB lớn nhất

(AB = 420m) về thiết bị AB bé nhất (AB = 30m). Việc sử dụng sơ đồ đo

Wenner cho thấy khả năng thu thế đảm bảo độ tin cậy, phần lớn các giá trị thế

đo đều lớn hơn 1mV, rất ít các giá trị thế đo ∆V nhỏ dưới 0.5mV.

- Mô hình phục vụ nghiên cứu ĐCCT được thử nghiệm với hệ thiết bị

lưỡng cực trục, với khoảng cách ban đầu của lưỡng cực a = 10m. Đo mở rộng

khoảng cách lưỡng cực thêm 2 lần, tương ứng với a = 20m và a = 30m. Số lần

đo tổng cộng 14 lần đo. Kỹ thuật thi công thực địa vẫn được thực hiện như cách

đo thứ 2, tức là vẫn thực hiện đo theo từng lớp điểm dữ liệu với hệ thống 4 tời di

động, bắt đầu từ các thiết bị có độ dài lưỡng cực lớn nhất (OO’ = 240m) về thiết

bị có độ dài nhỏ nhất (OO’ = 20m). Máy đo sử dụng vẫn là máy GESKA.

- Mô hình phục vụ nghiên cứu địa chất môi trường được thực hiện với hệ

thiết bị Wenner, với khoảng cách ban đầu giữa các điện cực nhỏ (a = 3m) để có

thể khảo sát chi tiết địa tầng ngầm giới hạn trong khoảng độ sâu nghiên cứu

không lớn. Số lần đo thực hiện là n= 14. Kỹ thuật thi công thực địa cũng như đối

với các mô hình khảo sát khác là kiểu đo thứ 2 (đo theo từng lớp điểm dữ liệu).

Số lượng điểm đo ở khoảng mở lớn nhất của thiết bị AB là 2 điểm, với tổng số

điểm dữ liệu là 334 điểm. Máy đo sử dụng nhãn hiệu GESKA. Tuyến đo có

phương vuông góc với kênh dẫn nước thải của nhà máy bia. Máy đo cũng như

các dụng cụ trong hệ thống thiết bị đo vẫn được giữ nguyên như đối với các mô

hình trên đây.

6

I.3 Mua phần mềm chuyên môn RES2DINV & RES3DINV

Việc mua phần mềm chuyên môn được căn cứ vào số lượng phần mềm

được phê duyệt trong đề cương là 1 phần mềm, có tên gọi RES2DINV &

RES3DINV. Vì là một phần mềm có bản quyền nên được kèm theo một khoá

cứng.

Quy trình mua phần mềm được thực hiện giao dịch qua mạng internet.

Căn cứ vào các thông số kỹ thuật của phần mềm được đăng tải trên mạng, qua

đường thư điện tử giao dịch với hãng GEOTOMO SOFTWARE, MALAYSIA.

Hãng cho phép tải về phiên bản demo của chương trình để chạy thử. Quá trình

cài đặt, chạy thử phiên bản demo diễn ra thông suốt, không gặp trở ngại. Có thể

chạy thử file số liệu với một số tính năng cơ bản của chương trình, thu được kết

quả là các mặt cắt mô hình dạng ảnh.

Bước tiếp theo, cũng thông qua đường thư điện tử, giao dịch với hãng,

yêu cầu hãng đưa ra báo giá chính thức sản phẩm phần mềm, phí vận chuyển và

các thủ tục cần thiết tại Việt nam. Sau khi nhận được báo giá và một số hướng

dẫn liên quan đến thủ tục hải quan, phương thức vận chuyển, Liên đoàn ĐCTV -

ĐCCT MT đã làm thủ tục chuyển tiền (USD) qua Ngân hàng ngoại thương tại

Nha trang, Khánh hoà.

Phần mềm nhận được từ nhà sản xuất (hãng GEOTOMO SOFTWARE)

cùng các phụ kiện đi kèm, gồm có:

- 01 đĩa CD ROM chứa chương trình cài đặt chính RES2DINV &

RES3DINV lên máy tính để bàn hoặc máy tính xách tay; các chương trình phụ

trợ để cài đặt khoá cứng và chương trình chính giúp cho chương trình có thể

tương thích được với những hệ điều hành khác nhau (Win95, 98SE,

Win2000,XP, NT); các chương trình tạo các file hỗ trợ, giúp chương trình chính

dung nạp được với các hệ thiết bị đo khác nhau; các ví dụ minh hoạ được nhà

sản xuất tổng hợp từ các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả trên các vùng

khảo sát thuộc nhiều châu lục.

- 01 khoá cứng (dạng USB) giúp mở chương trình với đầy đủ các chức

năng của một phần mềm có bản quyền.

- 01 quyển sách hướng dẫn sử dụng bằng tiếng Anh và những mô tả về cơ

sở lý thuyết của chương trình, các hệ thiết bị đặc trưng, các ví dụ minh hoạ.

Sau khi hoàn thành việc mua sắm phần mềm RES2DINV & RES3DINV,

với nguồn kinh phí còn dư, Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT MT, căn cứ vào các nội

dung hướng dẫn trong Thông tư 145, đã có công văn số 220/ĐT-KHCN, ngày

29 tháng 7 năm 2005 gửi Bộ Tài nguyên và Môi trường, xin phép được sử dụng

phần kinh phí dôi dư vào việc mua sắm một số thiết bị văn phòng (máy tính

xách tay, máy in, sửa chữa hệ thống mạng LAN cơ quan liên đoàn) phục vụ xử

lý, lưu trữ số liệu địa vật lý, hỗ trợ công tác in ấn, công tác vận hành mạng của

cơ quan và đã được Bộ Tài nguyên và Môi trường cho phép tại Công văn số

3174/BTNMT-KHCN, ngày 8 tháng 8 năm 2005.

I.4 Cài đặt, khai thác các tính năng của phần mềm RES2DINV

Cài đặt phần mềm bằng cách chạy file nén “Setup.exe” của chương trình

RES2DINV. Quá trình cài đặt phần mềm diễn ra thông suốt, không gặp trở ngại.

7

Những tính năng bổ sung được nhà sản xuất phần mềm cập nhật cho đến

thời điểm mua phần mềm (tháng 12/2005), tương thích với các hệ điều hành

thông dụng hiện nay như Win98SE, ME, 2000, NT và XP nên có thể cài đặt trên

tất cả các máy tính có cài đặt các loại hệ điều hành tương tự. Chương trình cài

đặt khoá cứng, được tiến hành sau khi cài đặt chương trình chính và chạy

chương trình tạo các file hỗ trợ các cấu hình đo như Jacobwin.exe. Khoá cứng

dạng USB được nhận dạng ngay khi các drivers dành cho khoá cứng được cài

đặt. Như vậy việc cài đặt chương trình RES2DINV chạy độc lập với chương

trình cài đặt khoá cứng giúp cho việc cài đặt chương trình chính được dễ dàng

và thuận lợi cho việc sử dụng chương trình, được cài đặt trên các máy tính tính

khác nhau, bằng cách cắm khoá cứng vào cổng USB bất kỳ là chương trình sẽ tự

động nhận dạng khoá cứng và khi ấy có thể làm việc như một chương trình có

đầy đủ tính năng của một chương trình có bản quyền. Ngược lại, chương trình

vẫn có thể mở được và chạy dưới dạng của một chương trình demo. Việc này

khác với các loại phần mềm sử dụng mã cài đặt (số serial number), chương trình

chỉ chạy được khi có mã số cài đặt riêng đi kèm phần mềm được mua hoặc được

cung cấp qua mạng từ nhà sản xuất. Việc chạy chương trình như vậy cũng chỉ

thực hiện được trên một máy tính duy nhất, người sử dụng thứ hai muốn làm

việc được với phần mềm loại này chỉ có cách sao chép toàn bộ hệ điều hành

chứa chương trình cài đặt thông qua việc sử dụng chương trình “GHOST.EXE”,

rất phiền toái.

Sau khi cài đặt xong chương trình, để tìm hiểu các tính năng của phần

mềm RES2DINV, những người thực hiện đã tiến hành dịch trọn bộ sách hướng

dẫn sử dụng từ tiếng Anh sang tiếng Việt. Tuy việc đăng ký của đề tài chỉ đề cập

đến việc ứng dụng phần mềm RES2DINV song để tiện lợi cho việc sử dụng

sách được liên tục và có hệ thống thì phần RES3DINV cũng được dịch luôn và

được đóng kèm phần bản dịch RES2DINV. Toàn bộ tài liệu sách hướng dẫn sử

dụng phần mềm RES2DINV & RES3DINV gồm 167 trang, được đóng thành

một tập riêng với tên gọi “RES2DINV & RES3DINV, chương trình chuyển đảo

nhanh dữ liệu đo sâu điện trở suất và đo sâu phân cực trong môi trường 2D và

3D”.

Các tính năng chương trình được khai thác thông qua bản dịch, đồng thời

cũng là sách hướng dẫn sử dụng chung cho hai phiên bản RES2DINV &

RES3DINV.

I.5 Nghiên cứu chạy thử chương trình RES2DINV với số liệu đã có tại Liên

đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Trung

Trên cơ sở khai thác các tính năng chương trình từ bản dịch sách hướng

dẫn sử dụng, với số liệu đo thực tế từ một công trình khảo sát địa vật lý xác định

vị trí triển vọng để bố trí lỗ khoan cấp nước, được thực hiện theo hợp đồng đã ký

giữa Trung tâm nghiên cứu giống thuỷ sản miền Trung, có cơ sở tại xã Phước

Đồng - Thành phố Nha Trang, với Liên đoàn ĐCTV - ĐCCT miền Trung, nhóm

thực hiện đề tài đã tiến hành tạo file số liệu theo định dạng dành cho hệ thiết bị

áp dụng. Đối tượng khảo sát là đá xâm nhập granit, có lớp mặt bị phong hoá

thành cát hạt thô, lẫn sạn sỏi. Bề dày của đới phong hoá không đồng đều, dao

động từ một vài mét tới trên mười mét. Nhiều chỗ có mặt của các tảng lăn đá

8

granit, có kích thước lớn. Vị trí khảo sát thuộc đới đổ lở của dãy núi đá, có mặt

ở phía Tây - Nam của Thành phố Nha Trang, gồm chủ yếu đá xâm nhập granit,

granodiorit, có màu trắng lẫn khoáng vật biotit màu đen. Ngoài ra, trên vùng

sườn cao của núi đá, có gặp cả đá phun trào riodacite. Theo tài liệu địa chất, tại

đây rất có thể có mặt của đứt gãy kiến tạo dọc theo dãy núi, gây ra sự đổ lở của

các tảng đá trên vùng sườn. Một đặc điểm cũng cần lưu ý là vị trí khảo sát lại

nằm sát biển, cách mép bờ biển khoảng 60 - 100m.

Tuyến khảo sát được bố trí chéo góc với bờ biển, đầu tuyến bắt đầu từ

phía địa hình sườn cao, kết thúc tuyến đo cách mép biển khoảng 30m. Sử dụng

sơ đồ đo Wenner, với khoảng cách ban đầu giữa các điện cực là 10m, bước đi

được thực hiện d = 10m, bằng với khoảng cách điện cực ban đầu. Do chiều dài

tuyến khảo sát ngắn, hơn nữa vị trí khảo sát lại nằm sát biển nên số lần đo lớn

nhất được thực hiện là n = 10 lần, ứng với khoảng mở lớn nhất của thiết bị khảo

sát A100M100N100B (ABmax = 300m); chiều sâu khảo sát khoảng 50m. Số

lượng điểm đo với ABmax là 15 điểm. File dữ liệu có dạng như sau:

GROUNDWATER SURVEY - TTNCTS3

10

1

284

1

0

15 10 816.4

25 10 596.6

35 10 656.2

45 10 378.2

55 10 219.8

65 10 249.6

75 10 175.8

85 10 200.9

95 10 276.3

.

.

.

270 100 282.6

280 100 175.8

290 100 167.4

0

0

0

0

0

File số liệu được nhập theo định dạng trên, có cấu trúc vị trí các điểm dữ

liệu, được thể hiện như trong hình dưới đây. Các dấu “×” là vị trí của điểm dữ

liệu trên mặt cắt, ứng với các độ mở khác nhau của thiết bị AB, còn giá trị điện

trở suất tại vị trí điểm dữ liệu được chương trình ẩn đi (mặc định của chương

trình). Việc hiển thị các khối mô hình và vị trí điểm dữ liệu được hiển thị hoàn

9

toàn tự động thông qua sử dụng tuỳ chọn “Display model block” từ thực đơn

“Inversion” trên thanh công cụ chính ở đỉnh màn hình.

H.2 - Bố trí tự động các điểm dữ liệu trên mặt cắt file dữ liệu thử nghiệm

Sau khi hoàn tất việc nhập file dữ liệu và kiểm tra mặt cắt điểm dữ liệu

được thể hiện như hình trên có nghĩa là file dữ liệu đã được nhập đúng, không

có những sai sót về vị trí thể hiện điểm dữ trên tuyến đo, tiến hành chạy chương

trình với những cài đặt cơ bản như sau:

- Convergence limit (giới hạn hồi quy): Đặt bằng 5%;

- Number of iterations (số lần tính lặp): Đặt bằng 5;

- RMS Convergence limit (giới hạn hồi quy đối với sai số RMS): Đặt bằng

2%;

- Use extended mode (sử dụng mô hình nở rộng): Đặt “No”’

- Allow number of model blocks to exceed datum points: Đặt “cannot

exceed the number of data points”;

- Make Sure model blocks have same width: Đặt “All model blocks have

the equal width”;

- Reduce effect of side block: Đặt “Severe”;

- Đặt “Leave contour lines in display” từ thực đơn “Change display

settings”.

Các cài đặt khác giữ nguyên như mặc định của chương trình. Sau khi chạy

chương trình, lần lượt thu được các mặt cắt như trong hình 3 dưới đây:

Mặt cắt trên cùng (Measured Apparent Resistivity Pseudosection) là mặt

cắt ảo điện trở suất biểu kiến, được nội suy trực tiếp từ các giá trị điện trở suất

biểu kiến theo các tâm đo sâu đã thực hiện như hình 2 trên đây.

Mặt cắt thứ 2 (Calculated Apparent Resistivity Pseudosection), nằm giữa,

là mặt cắt được chương trình tự động tính chuyển các giá trị điện trở suất tại các

vị trí ảo về vị trí thực trên tuyến.

10

MẶT CẮT KẾT QUẢ MÔ HÌNH ẢNH ĐIỆN TUYẾN 3

TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU GIỐNG THUỶ SẢN MT, XÃ PHƯỚC ĐỒNG - NHA TRANG

H.3 - Kết quả chạy thử chương trình với file dữ liệu có sẵn

Mặt cắt thứ 3 (Inverse Model Resistivity Section) là mặt cắt mô hình

chuyển đảo trên cơ sở mặt cắt ảo điện trở suất tính chuyển, theo các cài đặt chạy

chương trình trên đây.

Quan sát các mặt cắt trên đây cho thấy có sự khác biệt khá rõ sự phân bố

các vùng dị thường trên mặt cắt: Trên mặt cắt ảo, các vùng dị thường tương ứng

với các giá trị điện trở suất biểu kiến, thể hiện mức độ phân tán, nhưng khi

chuyển sang mặt cắt tính chuyển, các vùng màu giới hạn giữa các đường đẳng

trị điện trở suất tỏ ra trơn tru hơn. Sự khoanh định giữa các vùng màu trong mặt

cắt này, tuy chưa thật sự rõ nét nhưng trông gọn hơn. Sang đến mặt cắt chuyển

đảo, các vùng dị thường điện trở suất cao, thấp được khu trú ra một cách rõ nét.

Đối với mặt cắt chuyển đảo trên đã khu trú ra được hai đới dị thường điện trở

suất cao, nằm ở phần đáy trái và phần trên bên phải của mặt cắt mô hình. Những

vùng dị thường này tương ứng với điện trở suất của đá xâm nhập nằm dưới mực

Điểm dị thường3

(Cọc 150m) Điểm dị thường 1 (Cọc 290m) Điểm dị thường 2 (Cọc 85m)

- Mặt cắt ảo điện trở suất biểu kiến đo tại thực địa

LKTD

- Mặt cắt điện trở suất biểu kiến, tính chuyển từ mặt cắt ảo về mặt cắt thực

Mặt cắt mô hình điện trở suất chuyển đảo

Thang phân mức các giá trị điện trở suất trên mô hình

theo màu, Ωm

Khoảng cách ban đầu

giữa các điện cực là 10m

Wenner Arrangement for Groundwater Survey

11

nước ngầm, có cấu tạo rắn chắc không nứt nẻ và phần vỏ phong hoá lẫn tảng lăn

nằm trên mực nước ngầm. Vùng dị thường điện trở suất cao, có các giá trị thay

đổi trong khoảng 335 ÷ 3187Ωm, thể hiện mức độ cứng chắc, nứt nẻ rất yếu đến

không nứt nẻ của đá xâm nhập.

Các dị thường điện trở suất thấp, được khu trú khá gọn trên mặt cắt và có

mặt trên các khoảng cọc, theo thứ tự, từ 60 ÷ 90m, 120 ÷ 160m và 240 ÷ 340m

nhưng phân bố ở các độ sâu khác nhau. Hai đới dị thường gần nhau, nằm ở phần

đầu tuyến, có chiều sâu phân bố đến khoảng 22 ÷ 36m thuộc về đới phong hoá,

phong hoá dở dang của đá xâm nhập song nằm ở miền địa hình cao. Ở độ sâu có

mặt của tầng đá cứng, có biểu hiện của sự nứt nẻ song bề dày của đới này không

lớn nên khả năng chứa nước có thể sẽ không cao.

Đới dị thường điện trở suất thấp chính nằm ở phần đáy dưới phía phải của

mặt cắt, có các giá trị điện trở suất, ở vị trí trung tâm vùng dị thường, dao động

trong khoảng 16,7 ÷ 74,8Ωm. Lúc đầu, đới dị thường này được giải đoán liên

quan đến sự nhiễm mặn sâu của đá cứng do sự xâm nhập của nước biển, nên

việc bố trí lỗ khoan khảo sát tại vị trí này có thể không đem lại kết quả mong

muốn. Tuy nhiên, sau khi tham khảo tài liệu địa chất và qua kết quả chạy

chương trình thể hiện như trên mặt cắt chuyển đảo thì việc dự kiến sự có mặt

của của đứt gãy trong đá xâm nhập là có cơ sở. Đặc biệt là được sự quan tâm

của Bên A (Trung tâm quốc gia giống hải sản miền Trung), lỗ khoan khảo sát đã

được triển khai vào vị trí dị thường này. Song để có hệ số an toàn cao hơn, vị trí

lỗ khoan đã được lùi trở lại so với vị trí trung tâm 30m, tức là vào cọc 260m trên

tuyến đo. Vị trí này thuộc về phần rìa của vùng dị thường.

Địa tầng ngầm bên dưới điểm dị thường, theo kết quả giải đoán tài liệu

ảnh điện được dự kiến như sau:

- Từ 0 ÷ 25m là vỏ phong hoá của đá gốc, nằm trên mực nước ngầm và

một phần đới phong hoá dở dang của đá gốc.

- Từ 25 ÷ 45m là tầng đá gốc, phía trên cứng chắc, không nứt nẻ; phía

dưới có nứt nẻ nhưng rất yếu. Điện trở suất của đới này dao động trong khoảng

158 ÷ 710Ωm.

- Từ 45m trở xuống dự báo là đới nứt nẻ mạnh của đá gốc, có điện trở

suất từ 16,7 ÷ 74,8Ωm.

Địa tầng khoan thực tế tại cọc 260m như sau:

- Từ 0 ÷ 15m: Sét bột lẫn cuội, dăm, kết cấu rời rạc. Không có khả năng

chứa nước.

- Từ 15 ÷ 19m: Lớp sét dẻo màu xám, nâu vàng, lẫn ít sạn. Không có khả

năng chứa nước.

- Từ 19 ÷ 21m: Granit biotit, phong hoá dở dang. Khả năng chứa nước

kém.

- Từ 21 ÷ 44m: Granit syenit - biotit màu xám đen, cứng chắc, không nứt

nẻ, không chứa nước.

- Từ 44 ÷ 55m: Granit syenit màu xám đen, nứt nẻ mạnh, có khả năng

chứa nước.

12

- Từ 55 ÷ 60m: Granosyenit màu xám đen, không nứt nẻ, không có khả

năng chứa nước.

Như vậy kết quả dự báo độ sâu có mặt của tầng đá cứng, nứt nẻ gần như

phù hợp với kết quả khoan thực tế. Khi khoan vào tầng 44 - 55m, mực nước

trong lỗ khoan dâng lên gần bề mặt địa hình và cao hơn mực nước biển. Lỗ

khoan sau đó được bơm thí nghiệm, đạt lưu lượng 2,5l/s là một kết quả khá bất

ngờ vì sự có mặt của tầng chứa nước nhạt, có áp lực nhẹ chứa trong đới nứt nẻ

của đá xâm nhập nằm ngay sát biển. Sự có mặt của đới nứt nẻ, chứa nước nhạt

với áp lực nhẹ này có thể giải thích liên quan đến sự có mặt của đứt gãy kiến tạo

dưới sâu gây ra sự rạn nứt của tầng đá xung yếu phía trên hoặc sự có mặt của

một pha đá mạch, có tính chất cơ lý khác với đá vây quanh, dễ bị nứt nẻ. Bằng

chứng là mẫu khoan thu thập ở đoạn địa tầng này, ngoài đặc tính nứt nẻ còn có

màu xám khác hẳn với loại đá tảng trên mặt cũng như trong lỗ khoan ở những

độ sâu khác. Đới nứt nẻ này tạo thành đường dẫn nước nhạt từ nơi có địa hình

cao xuống chứa trong các khe nứt của đới dập vỡ và là tầng chứa nước chính

trong lỗ khoan.

Như vậy, với file số liệu thử nghiệm, chương trình RES2DINV chạy

thông suốt, cho ra kết quả có thể ứng dụng ngay vào trong thực tế, không gặp

một trục trặc nào. Ở bước tiếp theo sẽ tiến hành thu thập tài liệu ĐCTV - ĐCCT

phục vụ cho việc đo đạc thử nghiệm theo các mô hình đặt ra.

I.6 Thu thập tài liệu ĐC, ĐCTV - ĐCCT phục vụ cho việc đo đạc, xử lý số

liệu theo các mô hình

Để giúp việc giải đoán các mô hình ảnh điện, các tài liệu sau đây đã được

thu thập:

1. Mô hình Địa chất thuỷ văn:

- Các phiếu lỗ khoan ĐCTV, ĐCCT vùng dự kiến quy hoạch bãi chôn lấp,

xử lý rác thải tại thành phố Pleiku.

- Bản đồ số hoá khu vực nghiên cứu.

- Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất vùng Pleiku - Biển hồ.

- Tài liệu khảo sát địa vật lý bằng phương pháp ảnh điện vùng dự án.

2. Mô hình Địa chất công trình:

- Các phiếu lỗ khoan ĐCCT vùng dự án xây dựng hồ chứa nước Long

Giao, huyện Cẩm Mỹ, thị xã Long khánh, tỉnh Đồng Nai.

- Bản đồ số hoá vùng hồ chứa nước Long giao.

- Báo cáo tìm kiếm nước dưới đất vùng Xuân Lộc, tỉnh Đồng Nai

- Các phiếu lỗ khoan ĐCCT vùng dự án xây dựng hồ chứa nước Cầu Dầu,

thị xã Long khánh, tỉnh Đồng Nai.

- Bản đồ số hoá vùng hồ chứa nước cầu Dầu.

- Tài liệu khảo sát Địa vật lý trên 2 vùng dự án.