Xây dựng bản đồ điện trở suất của đất đá trầm tích tỉnh tiền giang bằng công ngh

ðẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ðẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------ Nguyễn Xuân Thành XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT CỦA ðẤT ðÁ TRẦM TÍCH TỈNH TIỀN GIANG BẰNG CÔNG NGHỆ GIS Chuyên ngành: Vật lý ðịa cầu Mã số chuyên ngành: 62 44 15 01 Phản biện 1: PGS. Nguyễn Văn Giảng Phản biện 2: TS. Nguyễn Ngọc Thu Phản biện 3: TS. Nguyễn Hồng Bàng Phản biện ñộc lập 1: TS.

Lê Minh Vĩnh Phản biện ñộc lập 2: TS. Huỳnh Hữu Nghĩa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. NGUYỄN THÀNH VẤN Tp. Hồ Chí Minh - Năm 2012 i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi.

Các số liệu trích dẫn ñều có nguồn gốc rõ ràng, các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. ii LỜI CẢM ƠN Chân thành bày tỏ lòng biết ơn PGS. Nguyễn Thành Vấn, người Thầy ñã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành Luận án này. Tôi cũng chân thành biết ơn TS.

Nguyễn Ngọc Thu, TS. Nguyễn Hồng Bàng, TS. Lê Ngọc Thanh ñã hỗ trợ và giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện luận án. Chân thành cám ơn quí thầy cô ñã tận tình ñóng góp kiến thức chuyên môn giúp tôi hoàn thiện công trình nghiên cứu khoa học.

Chân thành cám ơn Phòng ðào tạo sau ñại học, Bộ môn Vật lý ñịa cầu, Khoa Vật lý – Vật lý kỹ thuật thuộc trường ðại học Khoa học tự nhiên Tp.HCM, Sở Khoa học và Công nghệ Tiền Giang, ñã tạo ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ, hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Thương mến gởi tặng thành quả nghiên cứu của tôi ñến gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp ñã ủng hộ, ñộng viên, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian qua. Trân trọng ! iii MỤC LỤC Trang Trang bìa i Lời cam ñoan ii Lời cám ơn iii Mục lục iv Các từ viết tắt ix Danh sách hình x Danh sách bản ñồ xiii Danh sách bảng xiv MỞ ðẦU 1. ðặt vấn ñề 1 2.

Tính cấp thiết 2 3. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 4. Mục tiêu và nhiệm vụ 3 5. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu 4 6.

Những ñiểm mới của luận án 5 7. Luận ñiểm bảo vệ 5 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 6 9. Nội dung luận án 7 PHẦN 1.

TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN 1. ðiện trở suất 9 1. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñiện trở suất của vật liệu ñịa chất 9 1.

Mối liên hệ giữa ñiện trở suất với vật liệu ñịa chất, hóa chất công 12 nghiệp iv 1. Xác ñịnh giá trị ñiện trở suất bằng phương pháp ño sâu ñiện 14 1. Hệ thống thông tin ñịa lý 15 1. Khái niệm hệ thống thông tin ñịa lý 15 1.

Mô hình dữ liệu GIS 16 1. Xử lý dữ liệu GIS 18 1. Các nghiên cứu có liên quan 24 1. Các nghiên cứu ñịa chất, ñịa vật lý 24 1.

Các nghiên cứu về xây dựng bản ñồ ñịa chất 24 1. Các nghiên cứu ñịa vật lý 25 1. Các nghiên cứu ứng dụng GIS 25 1. Các vấn ñề ñặt ra cho nghiên cứu 26 1.

Các vấn ñề còn tồn tại trong các nghiên cứu trước ñây 26 1. Những nội dung cần nghiên cứu 27 Chương 2. ðẶC ðIỂM TỰ NHIÊN 29 2. Vị trí ñịa lý 29 2.

ðiều kiện tự nhiên 30 2. Thổ nhưỡng 37 2. ðặc ñiểm ñịa chất – ñịa chất thuỷ văn 38 2. Hoạt ñộng ñứt gãy 46 2.

ðịa chất thủy văn 46 v 2. Tầng chứa nước Holocen 46 2. Tầng chứa nước Pleistocen trên 47 2. Tầng chứa nước Pleistocen giữa trên 47 2.

Tầng chứa nước Pleistocen dưới 48 2. Tầng chứa nước Pliocen trên 49 2. Tầng chứa nước Pliocen dưới 50 2. Tầng chứa nước Miocen trên 50 PHẦN 2.

XÂY DỰNG BẢN ðỒ ðIỆN TRỞ SUẤT Chương 3. PHÂN TÍCH XỬ LÝ SỐ LIỆU ðO SÂU ðIỆN 52 3. Phương pháp phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện 52 3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp ño sâu ñiện 52 3.

ðặc ñiểm của phương pháp ño sâu ñiện 54 3. Quy trình phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện 57 3. Tổng hợp tài liệu - xác ñịnh sự phân lớp ñịa chất 61 3. Kết quả phân tích – xử lý số liệu ño sâu ñiện 65 3.

Phân tích ñiện trở suất theo tuyến ño 65 3. Phân tích ñường cong ño sâu ñiện 65 3. Mặt cắt ñiện trở suất 67 3. Tập số liệu ñiện trở suất 79 Chương 4.

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS XÂY DỰNG BẢN ðỒ 82 ðIỆN TRỞ SUẤT 4. Các ứng dụng GIS liên quan việc xây dựng CSDL ñiện trở suất 82 4. Mô hình dữ liệu Geodatabase 82 4. ðặc tính Geodatabase 83 4.

Mô hình hướng ñối tượng trong GIS 85 4. Ràng buộc toàn vẹn 89 4. Phương pháp nội suy không gian. Phương pháp Kriging 92 4.

Thuật toán nội suy 97 4. Cài ñặt cơ sở dữ liệu 99 4. Lưu ñồ giải thuật 102 4. Giải thuật thêm mới ñiểm ño sâu ñiện 102 4.

Giải thuật hiệu chỉnh/ cập nhật thông tin ñiểm ño sâu ñiện 103 4. Giải thuật tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện 104 4. Gỉải thuật nội suy theo vùng chọn trên bản ñồ 105 4. Chương trình ứng dụng xây dựng bản ñồ ñiện trở suất 106 4.

Chức năng thêm mới ñiểm ño sâu ñiện 106 4. Chức năng cập nhật ñiểm ño sâu ñiện 107 4. Chức năng tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện 107 4. Chức năng nội suy thành lập bản ñồ ñiện trở suất 110 4.

Nội suy theo vùng 111 4. Nội suy theo huyện/ thị 112 4. Nội suy theo vùng tùy chọn 113 PHẦN 3: PHẦN KẾT QUẢ - ỨNG DỤNG Chương 5. KẾT QUẢ VÀ BÀI TOÁN ỨNG DỤNG 115 5.

Quy trình xây dựng bản ñồ ñiện trở suất 115 5. Bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích 116 5. Bài toán ứng dụng 126 5. Bài toán ứng dụng 1: Xác ñịnh vùng phân bố mặn nhạt của các 126 tầng chứa nước dưới ñất 5.

Tương quan giữa ñộ tổng khoáng hóa M (mg/l) và ñiện trở 126 suất tầng chứa nước ρt (ohm. Phân ñịnh theo ñiện trở suất các tầng chứa nước trong 131 Kaizôzoi 5. Xác ñịnh vùng phân bố mặn - nhạt của các tầng chứa nước 138 vii pliocen trên n21 , pliocen dưới n22 và miocen trên n13 5. Bài toán ứng dụng 2: Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa 143 chất huyện Cai Lậy tỉnh Tiền Giang phục vụ xây dựng công trình 5.

Phân lớp ñịa chất công trình 144 5. Giá trị ñiện trở suất của các lớp ñịa chất công trình 145 5. Ứng dụng công nghệ GIS tạo mặt cắt ñịa ñiện 148 5. Mặt cắt ñịa ñiện 151 5.

Nhận ñịnh 157 NHẬN ðỊNH CHUNG 159 PHẦN KẾT LUẬN 1. Kết quả ñạt ñược 161 2. Những vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu và phát triển 162 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 164 TÀI LIỆU THAM KHẢO 166 viii CÁC TỪ VIẾT TẮT CSDL: Cơ sở dữ liệu DSS (Decision Support System): Hệ hỗ trợ ra quyết ñịnh ÐBSCL: Ðồng bằng sông Cữu Long ðCCT: ðịa chất công trình ðCTV: ðịa chất thủy văn ðSð: ðo sâu ñiện ðTM: ðồng Tháp Mười ðTS: ðiện trở suất ðVL: ðịa Vật lý GIS ( Geographic Information System): Hệ thống thông tin ñịa lý KT-XH: Kinh tế - Xã hội RMS (Root Mean Squares): Sai số trung bình bình phương SDSS (Spatial Decision Support System): Hệ hỗ trợ ra quyết ñịnh không gian ix DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1.1: Hệ thống thông tin ñịa lý 16 Hình 1.2: Ghép biên các mảnh bản ñồ 18 Hình 1.3: Sliver tạo ra do số hoá hoặc chồng 2 lớp bản ñồ 19 Hình 1.4: Quy trình biên soạn ñồ hoạ 19 Hình 1.5: Mô tả biểu ñồ Venn 20 Hình 1.6: Vùng thích hợp cho khai thác nước dưới ñất 21 Hình 1.7: Chồng lớp dữ liệu không gian 22 Hình 1.8: Chồng xếp dữ liệu vector 23 Hình 1.9: Kết quả tìm kiếm vùng ñược chọn trên cơ sở thao tác chồng ghép 23 lớp dữ liệu qui hoạch ñô thị và lớp hiện trạng sử dụng ñất Hình 2.1: Sơ ñồ vị trí Tỉnh Tiền Giang 29 Hình 3.1: Sơ ñồ bố trí các cực ño sâu ñiện theo hệ thiết bị Schlumberger 52 Hình 3.2: ðường cong ño sâu ñiện 54 Hình 3.3: Tương quan giữa ñường cong ñiện trở suất biểu kiến và ñiện trờ 55 suất thật Hình 3.4: Các bước cơ bản trong phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện 56 Hình 3.5: Quy trình phân tích ñường cong ño sâu ñiện 57 Hình 3.6: Các bước phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện 60 Hình 3.7: Cột ñịa tầng 2 lỗ khoan tiêu biểu 62 Hình 3.8: Phân tích ñường cong ño sâu ñiện 66 Hình 3.9: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 1 75 Hình 3.10: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 2 76 Hình 3.11: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 3 77 Hình 3.12: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 4 77 Hình 3.13: Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 5 78 Hình 3. Mặt cắt ñiện trở suất thật tuyến 6 78 Hình 4.1: Các ñối tượng phi không gian 84 Hình 4.2: Các ñối tượng không gian 84 Hình 4.3: Quan hệ giữa các ñối tượng 84 x Hình 4.4: Tham chiếu không gian 85 Hình 4.5: Nội suy theo phương pháp Triangulation 90 Hình 4.6: Nội suy IDW (Weighting (Bonham-Carter, 1994) 91 Hình 4.7: ðồ thị Semi-variance 95 Hình 4.8: Vị trí ñiểm nội suy P và các ñiểm mẫu 97 Hình 4.9: Quy trình thuật toán nội suy 98 Hình 4.10: Lưu trữ các lớp thuộc tính, lớp không gian, domain trong 100 geodatabase Hình 4.11: Giao diện hiển thị dữ liệu nền sau khi nhập vào CSDL 101 Hình 4.12: Giao diện hiển thị dữ liệu ñiện trở suất sau khi nhập vào CSDL 101 Hình 4.13: Lưu ñồ giải thuật thêm mới ñối tượng 102 Hình 4.14: Lưu ñồ giải thuật hiệu chỉnh/ cập nhật thông tin ñối tuợng 103 Hình 4.15: Lưu ñồ giải thuật tìm kiếm ñối tượng 104 Hình 4.16: Lưu ñồ giải thuật nội suy theo vùng chọn trên bản ñồ.17: Biểu tượng thêm mới ñiểm ño sâu ñiện 106 Hình 4.18: Giao diện thêm mới ñiểm ño sâu ñiện 106 Hình 4.19: Biểu tượng cập nhật thông tin ñiểm ño sâu ñiện 107 Hình 4.20: Giao diện cập nhật thông tin ñiểm ño sâu ñiện 107 Hình 4.21: Menu tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện 108 Hình 4.22: Giao diện tìm kiếm ñiểm ño sâu ñiện 108 Hình 4.23: Giao diện kết quả tìm kiếm vị trí ñiểm ño sâu ñiện trên bản ñồ 109 theo ký hiệu ñiểm ño Hình 4.24: Giao diện kết quả tìm kiếm vị trí ñiểm ño sâu ñiện trên bản ñồ 110 theo huyện/thị Hình 4.