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

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

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 hiện : 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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay,

em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô. Với lòng biết

ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Vật Lý – Trường Đại Học

Sư Phạm đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức

quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.

Sau những ngày tháng nghiên cứu và tìm hiểu, đề tài khóa luận tốt nghiệp

của em đã cơ bản hoàn thành. Để đạt được kết quả này, em đã hết sức nỗ lực

đồng thời cũng nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ và ủng hộ của thầy cô,

gia đình và bạn bè. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – Thạc sĩ Lương Văn

Thọ đã tận tâm nhiệt tình hướng dẫn em qua từng buổi học cũng như những buổi

nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực chuyên ngành. Thầy đã trực tiếp hướng dẫn,

định hướng chuyên môn, hỗ trợ kiến thức thực tiễn và tạo mọi điều kiện thuận

lợi nhất để em học hỏi trong quá trình thực nghiệm cũng như thực hiện đề tài

khóa luận tốt nghiệp này.

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình đã luôn động viên, bạn bè đã

luôn giúp đỡ trong suốt quá trình thực hiện đề tài của mình.

Kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn của em còn hạn chế, do vậy, không

tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý

báu của quý Thầy Cô trong lĩnh vực này để em được học hỏi thêm nhiều kinh

nghiệm và sẽ hoàn thành bài khóa luận tốt hơn nữa. Đó cũng sẽ là hành trang

quý giá giúp em hoàn thiện vốn kiến thức của mình sau này.

Em xin chân thành cảm ơn !

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2014

Người thực hiện

Trần Thị Bông

Nguyễn Thị Trà Giao

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU

A. MỞ ĐẦU........................................................................................................ 10

1. Lí do chọn đề tài.............................................................................................. 10

2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................... 11

3. Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 11

4. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu.................................................................. 11

5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài................................................. 12

6. Nội dung và cấu trúc của 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 của vật chất dƣới mặt đất ....................................... 14

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 và độ nứt vỏ ............................................................................ 16

1.2.3. Độ ẩm.................................................................................................... 16

1.2.4. Độ khoáng hóa của nước ngầm ............................................................ 17

1.2.5. Kiến trúc bên trong của đất đá.............................................................. 17

1.2.6. Nhiệt độ và áp suất ............................................................................... 17

1.3. Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp thăm dò điện .................................... 21

1.3.1. Bài toán cơ sở của môi trường nửa không gian.................................... 21

1.3.2. Xác định hàm thế .................................................................................. 24

1.3.3. Lý thuyết về phương pháp thăm dò điện ............................................... 33

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

CHƢƠNG II

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP ẢNH ĐIỆN HAI CHIỀU

(2D) ..................................................................................................................... 38

2.1 Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp ảnh điện (2D) .................................... 38

2.2. Bài toán thuận trong phƣơng pháp thăm dò ảnh điện 2D.................... 39

2.3. Bài toán ngƣợc trong phƣơng pháp thăm dò ảnh điện 2D ................... 42

2.3.1. Tính toán các đạo hàm riêng phần........................................................ 43

2.3.1.1. Mô hình cho môi trường nửa không gian đồng nhất......................... 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 của thiết bị Wenner-Anpha........................................................ 56

3.4. Quy trình đo đạc thực địa của cấu hình thiết bị Wenner- Alpha trong

khảo sát ảnh điện 2D......................................................................................... 58

3.4.1. Điện cực và máy đo .............................................................................. 58

3.4.2. Quy trình đo.......................................................................................... 59

3.4.3. Bảng dữ liệu thu thập được trên hai tuyến đo ...................................... 61

3.4.4. Một vài chú ý trong quá 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 dữ liệu và giải đoán kết quả ............................................................ 64

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

4.2.1. Xử lý dữ liệu .......................................................................................... 64

4.2.1.1. Tuyến đo tại khu vực ranh giới giữa Khu Công Nghiệp Hòa Khánh và

hồ Bàu Tràm: ................................................................................................... 65

4.2.1.2. Tuyến khảo sát tại khu vực ranh giới giữa hồ Bàu Tràm và Khu Dân

Cư:.................................................................................................................... 66

4.2.2. Biện luận và giải đoán kết quả.............................................................. 67

4.2.2.1. Biện luận và giải đoán tuyến thứ nhất ............................................... 67

4.4.2.2. Biện luận và giải đoán tuyến thứ hai ................................................. 68

4.2.2.3. Biện luận và giải đoán tổng hợp cả hai tuyến..................................... 69

C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 71

1. Kết Luận........................................................................................................ 71

2. Kiến Nghị ...................................................................................................... 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 72

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại vật chất theo cách dẫn điện của chúng

Bảng 1.2: Phân loại khoáng vật theo điện trở suất

Bảng 1.3: Điện trở suất của một số đất, đá, khoáng sản và hóa chất phổ biến

Bảng 3.1: Chiều sâu khảo sát trung bình (Ze) cho các thiết bị khác nhau

Bảng 3.2: Dữ liệu tuyến thứ nhất

Bảng 3.2: Dữ liệu tuyến thứ hai

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mô hình phân lớp ngang của môi trường đồng nhất bất đẳng hướng

Hình 1.2: Dáng điệu của hàm J0(mr) và Y0(mr)

Hình 1.3: Dáng điệu của hai hàm thx và cthx

Hình 1.4: Dòng điện chạy từ nguồn dòng điểm và sự phân bố điện thế

Hình 1.5: Sự phân bố điện thế gây ra bởi một cặp điện cực dòng đặt cách

nhau 1m với dòng điện 1A trong môi trường nửa không gian đồng nhất có điện

trở suất 1Ωm

Hình 1.6: Mô hình thiết bị truyền thống với 4 điện cực sử dụng trong thăm dò

điện

Hình 1.7: Các mô hình thiết bị được sử dụng trong thăm dò điện trở suất và

các tham số hình học của chúng

Hình 1.8: Hệ thiết bị bốn cực đối xứng

Hình 2.1: Mạng lưới chữ nhật sử dụng trong phương pháp sai phân hữu hạn

và phần tử hữu hạn của chương trình Res2Dmod.

Hình 2.2: Thiết bị Pole-Pole với điện cực dòng ở điểm gốc và điện cực thế

cách nó một khoảng “a” trên mặt môi trường

Hình 2.3: Các tham số của một khối chữ nhật có liên quan đến việc tính toán

đạo hàm riêng 2D của khối. C và P là các điện cực dòng và điện cực thế tương

ứng.

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA VẬT LÝ – LỚP 10CVL

GVHD: Th.S LƢƠNG VĂN THỌ

SVTH:TRẦN THỊ BÔNG - NGUYỄN THỊ TRÀ GIAO

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 của thiết bị Wenner, cho các cấu hình thiết

bị: Wenner alpha, Wenner beta và Wenner gamma.

Hình 3.4: Cách sắp xếp điện cực trong thăm dò điện 2D và trình tự các phép

đo để xây dựng một mặt cắt giả cho hệ thiết bị wenner-alpha

Hình 4.1: Vị trí các tuyến đo tại Khu Công Nghiệp Hòa Khánh.

Hình 4.2: Khảo sát thực địa tại ranh giới giữa Khu Công Nghiệp và hồ Bàu

Tràm

Hình 4.3: Một buổi khảo sát thực địa tại ranh giới giữa hồ Bàu Tràm và Khu

Dân cư

Hình 4.4: Kết quả ảnh điện 2D tại khu vực ranh giới giữa Khu Công Nghiệp

và hồ Bàu Tràm, với sai số 3.3%.

Hình 4.5: Kết quả ảnh điện 2D tại khu vực nghiên cứu biểu diễn bằng

Surfer8

Hình 4.6: Kết quả ảnh điện 2D tại ranh giới Hồ Bàu Tràm và Khu Dân cư, xử

lý bằng phần mềm Res2dinv

Hình 4.7: Kết quả ảnh điện 2D của tuyến thứ hai biểu diễn bằng Surfer8.