xây dựng bản đồ điện trở suất của đất đá trầm tích tỉnh tiền giang bằng công nghệ gis - ncs

1

MỞ ðẦU

1. Tính cấp thiết
Từ thập niên 1980, nhiều ñề tài nghiên cứu ñịa chất ñã triển khai trên ñịa bàn
tỉnh Tiền Giang [4],[16],[17]. Thập niên 1990, các phương án ño ñịa vật lý
thăm dò nước ngầm ñược thực hiện [10],[11], với 800 ñiểm ño sâu ñiện trải
dọc theo các tuyến giao thông chính của tỉnh. Các số liệu ñược lưu trữ bằng
tài liệu giấy, hạn chế tái sử dụng. Như vậy về mặt khoa học, số liệu ñiện trở
suất chưa ñược tận dụng hết công suất. Ngày nay cùng với sự phát triển
mạnh mẽ của công nghệ thông tin, nhằm gia tăng khả năng ứng dụng của số
liệu ño sâu ñiện, công nghệ GIS ñược ứng dụng ñể xây dựng nên một cơ sở
dữ liệu không gian (geodatabase), hình thành nên các lớp bản ñồ ñiện trở suất
theo từng tầng ñịa chất tương ứng. Dữ liệu ñiện trở suất dễ dàng thêm mới,
cập nhật, phân tích, truy vấn trên máy tính, phục vụ tối ưu cho các mục ñích
nghiên cứu khoa học và ứng dụng lâu dài trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang.
Trong ñiều kiện phát triển kinh tế xã hội tỉnh Tiền Giang hiện nay, vấn ñề
quy hoạch phát triển KT-XH của tỉnh rất cần có nguồn dữ liệu về các diễn
biến tài nguyên thiên nhiên, ñể từ ñó xây dựng ñịnh hướng quy hoạch khai
thác một cách bền vững, có kiểm soát và ñược giám sát chặt chẽ, nhằm
quản lý và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, ñi ñôi với bảo vệ môi
trường ngày càng tốt hơn. Song song, các hoạt ñộng công nghiệp hóa, sự
gia tăng dân số, quá trình mở rộng ñô thị kéo theo nhu cầu gia tăng xây
dựng nhà cửa, kết cấu hạ tầng, ðiều ñó ñòi hỏi cần làm rõ cấu trúc ñịa
chất, tiềm năng nước dưới ñất, sự phân bố các vùng ñất yếu phục vụ cho
việc quy hoạch khai thác nước dưới ñất, xây dựng công trình, Với ý nghĩa
ñó, việc xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá các lớp ñịa chất trầm tích
nhằm góp phần minh giải một cách ñầy ñủ ñặc ñiểm ñịa chất trầm tích tỉnh
Tiền Giang là một việc làm cần thiết. Qua các bài toán ứng dụng về phân
vùng mặn nhạt nước dưới ñất, cấu trúc phân lớp ñịa chất trầm tích phục vụ

xây dựng công trình trên cơ sở phân tích bản ñồ ñiện trở suất sẽ giúp cho
2

các cơ quan quản lý, các ñơn vị chuyên môn tại ñịa phương có cơ sở khoa
học ñầy ñủ hơn ñể hoạch ñịnh chiến lược khai thác tài nguyên một cách tối
ưu.
2. Mục tiêu: Mục tiêu của luận án là thu thập các số liệu ño sâu ñiện ñã có
trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang, hình thành CSDL ñiện trở suất và mục tiêu
chính yếu là xây dựng các lớp bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tỉnh
Tiền Giang bằng công nghệ GIS.
3. ðối tượng, phạm vi nghiên cứu
ðối tượng: ðất ñá trầm tích bảy tầng ñịa chất: Holocen, Pleistocen trên,
Pleistocen giữa trên, Pleistocen dưới, Pliocen trên, Pliocen dưới, Miocen
trên. ðịa bàn nghiên cứu: tỉnh Tiền Giang.
4. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu
Nguồn tài liệu trong luận án này ñược thu thập từ các phương án ño sâu
ñiện của các ñề tài cấp tỉnh về khảo sát, thăm dò nước ngầm, cùng với các
nguồn tài liệu ñiều tra cơ bản, khảo sát ñịa chất thủy văn, ñịa chất công
trình, ño carota giếng khoan do các ñơn vị như ðoàn ðịa chất thủy văn –
ðCCT 803, Viện Quy hoạch thủy lợi Nam bộ, Phân viện ðịa lý TP
HCM, triển khai từ năm 1984 ñến nay. Ngoài ra, luận án cũng thực hiện
ño sâu ñiện bổ sung 300 ñiểm.
Các phương pháp ñược áp dụng:
- Phương pháp thu thập, thống kê, tổng hợp tài liệu,
- Phương pháp ño sâu ñiện; Phân tích tự ñộng ñường cong ño sâu ñiện,
- Phương pháp phân tích GIS,
- Phương pháp nội suy Kriging.
Ngoài ra, CSDL của luận án ñược xây dựng theo cách tiếp cận mô hình
Geodatabase; Chương trình ứng dụng xây dựng bản ñồ ñiện trở suất ñược
lập trình bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic.Net, thực hiện trên nền

ArcGIS 9.3; Các phần mềm máy tính khác cũng ñuợc sử dụng như: Excel,
MapInfo, Surfer 4.3, Surfer 9.1.
5. Những ñóng góp mới của luận án
3

- Xây dựng cơ sở dữ liệu ñiện trở suất các tầng ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền
Giang phục vụ cho các bài toán phân tích không gian liên quan.
- Hình thành chương trình ứng dụng khai thác CSDL, thực hiện các thuật
toán nội suy thành lập các bản ñồ ñiện trở suất theo các tầng ñịa chất.
- Xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá bảy tầng ñịa chất trầm tích tỉnh
Tiền Giang bằng công nghệ GIS.
Kết quả của việc xây dựng bản ñồ ñiện trở suất ñược ứng dụng ñể giải ñoán
hai bài toán: Phân vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang và Xây
dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất theo tuyến phục vụ xây dựng công
trình tại huyện Cai Lậy, là huyện trọng ñiểm của tỉnh.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
6.1. Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu ña ngành; Phục vụ cho việc nghiên cứu
của các ngành khác; Giảng dạy.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn: Luận án thực hiện 2 bài toán ứng dụng:

Xác ñịnh
vùng phân bố mặn nhạt các tầng chứa nước dưới ñất và Xây dựng mô hình
cấu trúc phân lớp ñịa chất phục vụ xây dựng công trình. Ngoài ra bản ñồ ñiện
trở suất của ñất ñá trầm tích còn ñược ứng dụng trong các lĩnh vực: nông
nghiệp, ñiện lực, viễn thông, …
7. Cấu trúc luận án
Luận án gồm 163 trang thuyết minh, 78 hình, 19 bảng, 12 bản ñồ, 02 trang
liệt kê danh mục các công trình nghiên cứu của nghiên cứu sinh, 05 trang
tài liệu tham khảo. Nội dung ngoài phần mở ñầu và phần kết luận, luận án
còn phân thành 3 phần, 5 chương: Phần 1: Tổng quan gồm 2 chương (1)

Tổng quan về cơ sớ lý thuyết và các nghiên cứu có liên quan (2) ðặc ñiểm
tự nhiên; Phần 2: Xây dựng bản ñồ ñiện trở suất gồm 2 chương (3) Phân
tích xử lý số liệu ño sâu ñiện (4) Ứng dụng GIS xây dựng bản ñồ ñiện trở
suất; Phần 3: Kết quả - Ứng dụng gồm 1 chương (5) Kết quả và bài toán
ứng dụng.
4

Chương 1: Tổng quan cơ sở lý thuyết và các nghiên cứu có liên quan
1.1. Cơ sở lý thuyết
1.1.1. ðiện trở suất
1.1.1.1. Các yếu tố ảnh hưởng ñến ñiện trở suất của vật liệu ñịa chất:
Các yếu tố ảnh hưởng lên ñiện trở suất của vật liệu ñịa chất, bao gồm:
Thành phần khoáng vật; ðộ rỗng và ñộ chứa nước; ðộ ẩm; ðộ khoáng hoá
của nước ngầm; Kiến trúc bên trong; Nhiệt ñộ và áp suất.
1.1.1.2. Xác ñịnh giá trị ñiện trở suất bằng phương pháp ño sâu ñiện
ðiện trở suất biểu kiến
a
ρ
ñược tính theo công thức:
∆
=
a
U
k
I
ρ
(1.8)
ðiện trở suất của môi trường phân lớp ngang ñược cho biểu thức:

a

ρ
= f(
1
ρ
,
2
ρ
, … ,
n
ρ
; h
1
, h
2
, h
3
,……, h
n
, r)
Trường hợp lý tưởng nhất là xem các lớp gần như song song nhau và ñược
phân biệt bởi các tham số hình học và tính chất ñiện của chúng. ðiện thế
trên mặt môi trường phân lớp ngang do một nguồn dòng I ñặt tại một ñiểm
trên mặt gây ra ñược cho bởi biểu thức:

1
1 0
0
( ,0) ( ) ( )
2
i

I
U r R m J mr dm
ρ
π
∞
=
∫
(1.10)
Mô hình trên là mô hình phân lớp ngang, tính chất ñiện trong mỗi lớp là
ñồng nhất và biến ñổi nhảy vọt khi chuyển sang lớp khác.
1.1.2. Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS)
1.1.2.1. Mô hình dữ liệu GIS: Dữ liệu không gian ñược biểu diễn theo mô
hình vector hoặc mô hình raster
1.1.2.2. Xử lý dữ liệu GIS:

gồm 3 nhóm chức năng chính: Xử lý dữ liệu
không gian, Xử lý dữ liệu thuộc tính, Kết hợp dữ liệu không gian và thuộc
tính
1.2. Các nghiên cứu có liên quan
5

Trong luận án nêu ñầy ñủ các nghiên cứu về ñịa chất, ñịa vật lý ñã triển
khai trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang và các ứng dụng GIS có liên quan.
1.2.1. Các vấn ñề còn tồn tại trong các nghiên cứu trước ñây:
- Tài liệu ñịa chất, ñịa vật lý ñược lưu trữ bằng tài liệu giấy; bản ñồ ñược ño
vẽ, trình bày bằng các phương pháp thủ công, truyền thống
- Các nghiên cứu GIS trong lĩnh vực ñịa chất, ñịa vật lý chỉ mới ñược ứng
dụng cho việc xây dựng bản ñồ số hoặc hỗ trợ hiển thị kết quả của các công
trình ñơn lẻ.
- Việc lựa chọn giá trị ñiện trở suất ño sâu ñiện ñể giải ñoán ranh mặn nhạt

của các tầng chứa nước dưới ñất trên ñịa bàn nghiên cứu, chỉ ñược thực
hiện bằng phương pháp so sánh tham số

giữa ñộ tổng khoáng hóa nước
dưới ñất với giá trị ñiện trở suất ño sâu ñiện gần giếng khoan ðCTV nên
tính thuyết phục chưa cao.
1.2.2. Những nội dung chính cần nghiên cứu:
- Xây dựng quy trình tích hợp phương pháp ño sâu ñiện và phương pháp
phân tích GIS ñể xây dựng bản ñồ ñiện trở suất.
- Xây dựng các lớp bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá 7 tầng ñịa chất trầm tích
tỉnh Tiền Giang. Trong ñó, bao gồm các nội dung:
+ Xây dựng CSDL (geodatabase) ñiện trở suất ñất ñá trầm tích
+ Xây dựng chương trình ứng dụng máy tính có chức năng thêm mới, cập
nhật dữ liệu ño sâu ñiện, ñồng thời thực hiện các tác vụ phân tích, nội suy
thành lập bản ñồ ñiện trở suất
- Ứng dụng bản ñồ ñiện trở suất ñể thực hiện hai bài toán ứng dụng:
+ Phân vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang: xây dựng hàm tương
quan và xác ñịnh tiêu chuẩn của giá trị ñiện trở suất ño sâu ñiện tương quan với
ñộ tổng khoáng hoá nước dưới ñất M≈1000mg/l. Xác ñịnh vùng phân bố mặn
nhạt của các tầng chứa nước dưới ñất n
2
1
, n
2
2
, n
1
3
.
+ Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất phục vụ xây dựng công

trình.
6

Chương 2: ðặc ñiểm tự nhiên
Tỉnh Tiền Giang nằm về phía ðông Bắc ñồng bằng Sông Cửu Long, nằm
trong vùng kinh tế trọng ñiểm phía Nam; trải dài trên bờ Bắc Sông Tiền với
chiều dài trên 120 km. Về ranh giới hành chính: Phía ðông giáp biển ðông;
phía Tây giáp tỉnh ðồng Tháp; phía Nam giáp tỉnh Bến Tre, Vĩnh Long;
phía Bắc và ðông Bắc giáp tỉnh Long An và TP.Hồ Chí Minh. Diện tích tự
nhiên toàn tỉnh 2.484,2 km
2
, chiếm khoảng 6% diện tích ðBSC. Tiền
Giang có 10 ñơn vị hành chính: 1 thành phố (thành phố Mỹ Tho), 1 thị xã
(thị xã Gò Công) và 8 huyện (Cái Bè, Cai Lậy, Châu Thành, Tân Phước,
Chợ Gạo, Gò Công Tây, Gò Công ðông, Tân Phú ðông); với 169 ñơn vị
hành chính cấp xã (7 thị trấn, 16 phường, 146 xã). Tỉnh Tiền Giang có ñịa
hình bằng phẳng, với ñộ dốc nhỏ hơn 1% và cao trình biến thiên từ 0,4-1,8
m so với mặt nước biển, phổ biến từ 0,8-1,1 m.
ðịa chất trầm tích: toàn bộ Tiền Giang ñược tạo thành bởi các trầm tích
sông biển hỗn hợp hoặc sông ñầm lầy và biển ñầm lầy trẻ (tuổi Holocen),
dấu ấn của quá trình biển lùi ñể lại các cung giồng cát phân bố ở huyện
Châu Thành, Chợ Gạo, Gò Công. ðặc biệt là quá trình hình thành ñồng
bằng phù sa rộng lớn chạy dọc ven sông Tiền và ñồng bằng ven biển cửa
sông ở Gò Công giàu vi lượng, tỷ lệ sét cao.
Nước ngầm ở Tiền Giang có 7 tầng chứa nước từ trên xuống. Trong ñó có 3
tầng chứa nước có gía trị công nghiệp, sinh hoạt là trầm tích cát hạt mịn
tuổi Pliocen trên có ñộ sâu 200 – 300 m, trong trầm tích cát hạt nhỏ trung
tuổi Pliocen dưới sâu 300 – 400 m và trong trầm tích cát hạt mịn tuổi
Miocen thường sâu 350 – >400 m.

7

Chương 3: Phân tích - Xử lý tài liệu ño sâu ñiện
3.1. Phân tích ñường cong ño sâu ñiện
ðể xác ñịnh các thông số ñiện trở suất, bề dày của các lớp ñịa chất, ñầu tiên
tiến hành phân tích ñường cong ño sâu ñiện tại vị trí ñiểm ño có lỗ khoan
ñịa chất .

Hình 3.8. Phân tích
ñư
ờ
ng cong ño sâu ñi
ệ
n

8











Bản ñồ 3.1. Bản ñồ phân bố ñiểm ño sâu ñiện
3.2. Mặt cắt ñiện trở suất: Kết quả phân tích từng ñiểm ño kết nối thành
tuyến. Mặt cắt ñiện trở suất ñược hình thành theo từng tuyến ño và ñược
ñối chiếu với tài liệu carota lỗ khoan, cột ñịa tầng của các giếng khoan

nước dưới ñất trên tuyến.















Hình 3.8.
Phân tích ñư
ờ
ng cong ño sâu ñi
ệ
n

Hình 3.10. Mặt cắt ñiện trở suất tuyến 1

9

Luận án trình bày 6 mặt cắt ñiện trở suất theo 6 tuyến ño sâu ñiện, qua ñó
biểu hiện khá toàn diện sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích
theo chiều sâu của vùng nghiên cứu. Báo cáo tóm tắt này minh hoạ mặt cắt

ñiện trở suất tuyến 1, tuyến ño ñược bố trí theo hướng Tây-ðông, là tuyến
xương sống của tỉnh, chạy dọc theo ñường giao thông chính ñi qua gần như
toàn bộ các huyện thị thành, hiện diện ñủ các thành phần ñịa chất trầm tích
trên ñịa bàn tỉnh Tiền Giang.
- Ở ñộ sâu lớn hơn (450 – 500)m là ñất ñá kết tinh (Mz), ðiện trở suất trên
70 Ωm. Hiện tầng này chưa có tài liệu nghiên cứu ñầy ñủ về thành phần ñịa
chất, cũng như các thông số liên quan.
- Nằm bất chỉnh hợp bên trên (Mz), từ ñộ sâu (360 – 400)m là trầm tích
Miocen (N
1
3
).Tầng (N
1
3
) này phân bố trên toàn tuyến khảo sát. Tuyến này
có 2 vùng phân biệt theo giá trị ñiện trở suất: vùng phù sa sông và vùng ven
biển, vùng các huyện phía Tây và trung tâm tỉnh có ñiện trở suất >= 15Ωm,
trong khi ñó các huyện phía ñông: Gò Công Tây, TX Gò Công từ ñiểm ño
TK-15 ñến cuối tuyến, ñiện trở suất xuống thấp <8Ωm. Thành phần thạch
học chủ yếu là sét, sét bột, cát bột, cát hạt trung ñến thô lẫn sạn.
- Chuyển tiếp lên trên tới ñộ sâu (270 – 300)m là trầm tích Pliocen dưới
(N
2
1
). Trầm tích (N
2
1
) phân bố trên toàn tuyến. Tuyến này ñiện trở suất phổ
biến trong khoảng (12 – 20)Ωm ở vùng các huyện phía Tây và trung tâm,
vùng các huyện phía ñông từ vị trí ñiểm ño TK-12 ñến cuối tuyến có ñiện

trở suất thấp <8Ωm. Thành phần thạch học là sét, sét bột, cát hạt trung, thô
lẫn sạn sỏi, thạch anh, silic.
- Chuyển tiếp lên trên ñến ñộ sâu (150 - 190)m là trầm tích Pliocen trên
(N
2
2
) phân bố trên toàn tuyến. ðiện trở suất thay ñổi mang tính cục bộ theo
các khu vực nhỏ, rời rạc như tại xã Tân Thanh (Cái Bè), Tân Hội (Cai Lậy),
một phần xã ðiềm Hy (Châu Thành) có ñiện trở suất <10Ωm, các xã thuộc
các huyện phía tây và trung tâm có ñiện trở suất cao hơn (8 – 15)Ωm.
Riêng huyện phía ñông như Gò Công Tây, TX Gò Công có ñiện trở suất
10

thay ñổi trong khoảng (2-10)Ωm. Thành phần thạch học chủ yếu là sét, sét
bột, cát hạt trung, thô lẫn sạn sỏi.
- Lên tiếp ñến ñộ sâu (50-70)m là trầm tích Pleistocen (Q
1
) phân bố trên
toàn tuyến. ðiện trở suất thay ñổi khá cục bộ ở các huyện phía tây có nơi
có ñiện trở suất thấp (4 – 8)Ωm tại các ñiểm ño thuộc xã Tân Thanh, Tân
Hội, ðiềm Hy, có nơi ñiện trở suất cao hơn (10 – 15) Ωm ở các xã còn lại.
Riêng ñịa bàn từ xã ðạo Thạnh (TP Mỹ Tho chuyển về các huyện phía
ñông ñến cuối tuyến ño ñiện trở suất xuống thấp từ 8 Ωm xuống thấp ñến
2Ωm. Thành phần chủ yếu là bột sét chứa kết vón oxyt sắt, hoặc lẫn sạn
laterit, cát hạt trung ñến thô.
- Trên cùng là trầm tích Hôlocen (Q
2
). Lớp này tương ứng với ñới trầm
tích bở rời tơi xốp, ñộ ẩm cao phủ trên bề mặt; ðiện trở suất lớp này thay
ñổi khá phức tạp có nơi ñiện trở suất từ 1 - 2Ωm (ñất nhiễm mặn phèn), có

nơi vượt hơn 40Ωm (ñất ñắp, phù sa bãi bồi). Thành phần ñất ñá chủ yếu là
sét bột, bột sét, sét bùn lẫn xác thực vật, ñôi khi là cát hạt mịn ñến trung.
3.3. Tập số liệu ñiện trở suất: Kết quả phân tích, chọn lọc 1000 ñiểm ño
sâu ñiện phân bố với hơn 20 tuyến ño chạy dọc theo hướng Tây-ðông, Bắc-
Nam hình thành nên một tập số liệu ñiện trở suất vùng nghiên cứu. Kết quả
cho thấy: giá trị ñiện trở suất thay ñổi theo chiều sâu, biểu hiện ñược sự phân
lớp theo 7 tầng ñịa chất trầm tích, thứ tự từ trên xuống dưới: trầm tích
Holocen (Q
2
), trầm tích Pleistocen trên (Q
1
3
), trầm tích Pleistocen giữa - trên
(Q
1
2-3
), trầm tích Pleistocen dưới (Q
1
1
), trầm tích Pliocen trên (N
2
2
), trầm tích
Pliocen dưới (N
2
1
), trầm tích Miocen trên (N
1
3
); kết quả phân tích số liệu theo

tuyến cho thấy giá trị ñiện trở suất cũng có sự khác biệt theo phương ngang,
giữa các ñịa bàn có ñặc ñiểm ñiều kiện tự nhiên khác nhau như: vùng ven
biển (vùng 1), vùng trung tâm (vùng 2), vùng ven sông Tiền và vùng bồn
trũng ðTM (vùng 3).
11





















Chương 4: Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản ñồ ñiện trở suất

12

Chương 4: Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản ñồ ñiện trở suất
Trong chương này, Công nghệ GIS ñược ứng dụng ñể xây dựng nên một cơ
sở dữ liệu (geodatabase) ñiện trở suất, hình thành chương trình ứng dụng tự
ñộng hoá xây dựng bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích vùng nghiên
cứu. Khi ñó, thực hiện thao tác click chọn bất kỳ một vị trí nào trên bản ñồ
ñiện trở suất, kết quả nội suy sẽ cho một giá trị ñiện trở suất tại vị trí ñó.
4.1. Phương pháp nội suy Kriging
ðối với bài toán xây dựng các bề mặt phân bố dữ liệu có xem xét ñến mối
quan hệ giữa sự biến ñộng của dữ liệu và vị trí của chúng trong không gian, thì
phương pháp Kriging là một phương pháp tối ưu trong GIS ñể giải quyết các
yêu cầu của bài toán nội suy. Kriging là phương pháp thống kê không gian
(geostatistics), bằng cách sử dụng các giá trị ñược biết ñến (ñiểm mẫu) và
semivariogram (dựa trên sự phân bố không gian của các ñiểm mẫu) ñể xác
ñịnh giá trị không rõ. [42].
4.1.1. Bài toán ứng dụng:
Giả sử có ba giá trị ñã biết Y1, Y2, và Y3, sử dụng phương pháp Kriging
ước tính giá trị không rõ (ñiện trở suất) tại ñiểm P, Y
P
.
ðể thực hiện ước tính, ba tham số phải ñược xác ñịnh là W1 , W2, và W3.
Thủ tục Kriging bắt ñầu với hệ phương trình sau:




ở ñây là semivariance giữa các ñiểm kiểm soát i và j tương ứng với
khoảng cách h giữa chúng, λ là hệ số Lagrange.
Giá trị cần dự ñoán ñược cho bởi hệ thức:

(4.18)

và sai số: (4.19)
Các phương pháp ñược sử dụng trong Kriging lợi thế hơn các thủ tục nội
suy khác do giá trị ước tính có sai số là tối thiểu. [42]

(4. 15)

13

4.1.2. Thuật toán:

Hình 4.9. Quy trình thuật toán nội suy

14

4.2. Cài ñặt cơ sở dữ liệu: Cấu trúc CSDL ñược lưu trong tập tin
Repository DVL.mdb. Từ tập tin này, dùng công cụ CaseTool do ArcGIS
cung cấp tạo thể hiện (instance) trên hệ quản trị.
4.2.1. Mô tả lớp ñối tượng và thuộc tính
Bảng 4.4. Diễn giải các thuộc tính lớp dữ liệu ñiện trở suất

15

4.2.2. Cài ñặt CSDL: CSDL ñược cài ñặt và thể hiện thông qua giao diện
của phần mềm ArcCatalog.










Hình 4.10. Lưu trữ các lớp thuộc tính, lớp không gian, domain trong
geodatabase

Dữ liệu ñược nhập/chuyển ñổi vào hệ CSDL gồm các lớp:
- Dữ liệu nền: Hành chính, Giao thông, Thủy hệ, ðịa vật ñặc trưng

- Dữ liệu chuyên ñề: ðiện trở suất
4.3. Lưu ñồ giải thuật: Luận án ñã trình bày các giải thuật: thêm mới,cập
nhật, tìm kiếm, nội suy.
4.4. Xây dựng chương trình ứng dụng: Chương trình ứng dụng xây dựng
bản ñồ ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang ñược viết bằng ngôn ngữ lập trình
Visual Basic. Net, thực hiện trên nền ArcGIS 9.3. Các tính năng của
chương trình ứng dụng bao gồm: thêm mới, cập nhật, tìm kiếm, nội suy
thành lập bản ñồ ñiện trở suất (theo vùng, theo huyện, theo vùng tuỳ chọn).

16

Chương 5: Kết quả và bài toán ứng dụng
5.1. Quy trình xây dựng bản ñồ ñiện trở suất










Hình 5.1. Quy trình kết hợp phương pháp ño sâu ñiện và GIS
5.2. Bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá trầm tích
Thực hiện quy trình (5.1), bản ñồ ñiện trở suất của ñât ñá 7 lớp ñịa chất
trầm tích tỉnh Tiền Giang ñược thành lập, ñiện trở suất của ñất ñá mỗi tầng
ñịa chất ñược biểu thị trên bản ñồ số hóa bằng một lớp dữ liệu không gian

Bản ñồ 5.1. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Holocen



17










Bản ñồ 5.2. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Pleistocen trên

Bản ñồ 5.3. Bản ñồ ðTS ñất ñá trầm tích tầng Pleistocen giữa trên










Bản ñồ 5.4. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Pleitocen dưới



18










Bản ñồ 5.5. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Pliocen trên

Bản ñồ 5.6. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Pliocen dưới











Bản ñồ 5.7. Bản ñồ ñiện trở suất ñất ñá trầm tích tầng Miocen trên
19

Hình ảnh bảy lớp bản ñồ ðTS, qua sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất phản ảnh
ñược ñặc ñiểm thành tạo của từng tầng ñịa chất trầm tích theo chiều sâu và
theo phương ngang trong mỗi lớp trầm tích.
5.3. Bài toán ứng dụng
5.3.1.Xây dựng Bð vùng phân bố mặn nhạt các tầng chứa nước dưới ñất
5.3.1.1. Tương quan giữa ñộ tổng khoáng hóa M (mg/l) và ñiện trở suất ño

sâu ñiện tầng chứa nước ρ
t
(ohm.m):
5.3.1.1.a) Phân tích tham số:
Bảng 5.1. So sánh ðTS ño sâu ñiện với ño carota giếng khoan ðCTV











Theo tài liệu nghiên cứu về ñộ tổng khoáng hóa nước dưới ñất vùng phía Bắc
Sông Tiền của TS. Nguyễn Hồng Bàng, giá trị ðTS ño carota ρ
ka
≈15
Ω.m
là
tiêu chuẩn xác ñịnh ranh giới mặn nhạt nước dưới ñất M≈1000mg/l [1].
ðối chiếu bảng 5.1, giá trị ñiện trở suất ño sâu ñiện ρ
t
≈ 10 ohm.m (tương
quan M≈1000mg/l) ñược chọn ñể phân tích bản ñồ ñiện trở suất.
5.3.1.1.b) Phân tích ñịnh lượng
Hàm tương quan M và ρ
t

ñược xây dựng dựa trên cơ sở số liệu thống kê:
- Giá trị ρ
t
(ohm.m) có ñược từ bản ñồ ñiện trở suất.
- Giá trị M (mg/l) có ñược từ việc thu thập kết quả phân tích mẫu nước tại
vị trí giếng khoan ñịa chất thủy văn.

20

Kết quả: ρ
t
≈ 10 Ω.m (vùng 1,2)
ρ
t
≈ 8,4Ω.m (vùng 3)

5.3.1.2. Bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất: Ứng dụng GIS, thực
hiện chồng 3 lớp bản ñồ của 3 tầng chứa nước n
2
2
, n
2
1
, n
1
3
, kết quả hình thành
bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang

M ≈ 1000 mg/l

Hình 5.2. ðồ thị tương quan M (mg/l) và ρ
t
(ohm.m) vùng 1,2
Hình 5.3. ðồ thị tương quan M (mg/l) và ρ
t
(ohm.m) vùng 3

21









Bản ñồ 5.8. Bản ñồ phân bố vùng mặn nhạt nước dưới ñất tỉnh Tiền Giang
Kết quả ñược nêu ở phần kết luận, mục 1, bài toán ứng dụng 1
5.3.2. Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất huyện Cai Lậy phục vụ
xây dựng công trình
Phần này ứng dụng phương pháp nội suy không gian GIS trên bản ñồ ñiện
trở suất nhằm phân tích và hiển thị các ñốí tượng bên dưới lòng ñất dưới
dạng các mặt cắt ñịa ñiện theo các tuyến ño.

Các mặt cắt ñịa ñiện cho thấy
sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất tương quan với sự thay ñổi thành phần thạch
học của từng lớp ñịa chất trên vùng nghiên cứu.
Dưới ñây là mặt cắt tuyến 1 dài 23.300 m, ñi qua các loại ñất thuộc trầm
tích sông – biển, biển - ñầm lầy.


Hình 5.18. Mắt cắt ñịa ñiện tuyến 1

Hình 5.18. Mắt cắt ñịa ñiện tuyến 1

Thông tin của từng lớp biểu hiện qua các ñặc ñiểm sau:
- Lớp 1: dày 5 – 20 m, ñiện trở suất dao ñộng trong khoảng (0,5–20)Ω.m,
tương ứng với trầm tích Holocen; bề mặt phù sa cổ có khuynh hướng nâng



22

dần về hướng ñông của tuyến ño. Trong lớp này gồm các lớp nhỏ: Lớp ñất
mặt; Lớp sét bột xám ñen, mỏng, dưới lớp ñất mặt; Lớp bùn sét màu xám
ñen.
- Lớp 2:

từ bề mặt phù sa cổ xuống ñến 26 m, thành phần thạch học chủ
yếu là sét xám xanh, nâu, loang lổ vàng; cát hạt mịn màu xám vàng, ñiện
trở suất từ 1 – 18 Ω.m; tương ứng với trầm tích Pleistocen. Trong lớp này
có các lớp: Lớp sét bột màu xám xanh, trạng thái dẻo cứng; Lớp cát hạt mịn
màu vàng;
- Lớp 3: từ ñộ sâu khoảng 26 m trở xuống, thành phần thạch học là sét hạt
mịn, xám vàng, xám trắng ñốm vàng, trạng thái nửa cứng, ñiện trở suất 8 -
>20Ω.m, tương ứng trầm tích Pleistocen.
Kết quả chung ñược nêu ở phần kết luận, mục 1, bài toán ứng dụng 2.

PHẦN KẾT LUẬN
1. Kết quả ñạt ñược
- Hình thành tập số liệu ñiện trở suất: Giá trị ñiện trở suất thu ñược từ kết
quả phân tích, chọn lọc 1000 ñiểm ño sâu ñiện, ñược kiểm chứng bằng tài

liệu carota lỗ khoan, giếng khoan ñịa chất thủy văn. Kết quả phân tích khá
tương hợp với cấu trúc ñịa chất vùng nghiên cứu
- Xây dựng cơ sở dữ liệu (geodatabase) ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang: Tập
số liệu ñiện trở suất ñược nhập/ chuyển ñổi vào hệ quản trị cơ sở dữ liệu
GIS. Cơ sở dữ liệu ñiện trở suất ñược thiết kế thuận lợi cho việc thực hiện
các tác vụ cập nhật, phân tích, thống kê, truy vấn. Là nền tảng cho việc xây
dựng chương trình ứng dụng GIS giải ñoán các bài toán ứng dụng cụ thể.
Ngoài ra, CSDL này sẽ giúp cho các nhà nghiên cứu ñịa vật lý, ñịa chất có
cơ sở ñể luận giải, so sánh về những vấn ñề liên quan ñến sự biến ñổi của
tự nhiên, nhất là giai ñoạn biến ñổi khí hậu toàn cầu.
- Quy trình xây dựng bản ñồ ñiện trở suất: quy trình kết hợp hai phương
pháp (phương pháp ño sâu ñiện và phương pháp phân tích GIS) ñể xây
dựng bản ñồ ñiện trở suất. Quy trình tiến hành từ bước xử lý, phân tích ñiện
23

trở suất biểu kiến, giá trị ñiện trở suất thật thu ñược ñược thực hiện các
bước kiểm chứng ñể khắc phục tính ña trị của lời giải bài toán ngược. Quy
trình này có thể là tài liệu cho sinh viên thực hiện các luận văn tốt nghiệp
liên quan ñến vấn ñề tích hợp các phương pháp khoa học ñể giải các bài
toán ứng dụng.
- Chương trình ứng dụng xây dựng bản ñồ ñiện trở suất tỉnh Tiền Giang:
Chương trình ứng dụng ñược viết bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic.
Net, ngôn ngữ truy vấn SQL, thực hiện trên nền ArcGIS 9.3. Chương trình
này giúp cho việc thêm mới, cập nhật dữ liệu ño sâu ñiện ñược dễ dàng,
thuận lợi và thường xuyên; qua ñó ngày càng làm giàu thêm CSDL và giúp
cho việc nội suy xây dựng bản ñồ ðTS, giải ñoán các bài toán ứng dụng ñạt
ñộ tin cậy cao hơn.
- Bản ñồ ñiện trở suất của ñất ñá bảy lớp ñịa chất trầm tích tỉnh Tiền Giang:
Bản ñồ ðTS ñược trình bày theo từng lớp (layer) dữ liệu. Tuỳ vào mục ñích
ứng dụng, khai thác tài nguyên ở tầng nông hay tầng sâu, mà thông tin mỗi

lớp dữ liệu ñược sử dụng kết hợp cùng với bài toán tương quan ñể giải
quyết vấn ñề ñặt ra của nhu cầu thực tiễn. Trong luận án này, hai bài toán
ứng dụng của bản ñồ ðTS ñược thực hiện bao gồm:
1. Xác ñịnh vùng phân bố mặn - nhạt của các tầng chứa nước dưới ñất tỉnh
Tiền Giang: Luận án ñã ñưa ra giá trị ñiện trở suất ρ
t
≈ 10 ohm.m (vùng
trung tâm và ven biển), ρ
t
≈ 8,4 ohm.m (vùng trũng ðTM và ven sông
Tiền) tương quan ñộ tổng khoáng hoá M ≈ 1000 mg/l của nước chứa trong
các tầng ñịa chất trầm tích từ kết quả thực nghiệm của bài toán tương quan
hàm lũy thừa. Trên cơ sở khoa học này, bản ñồ phân vùng mặn nhạt nước
dưới ñất tỉnh Tiền Giang ñược xây dựng, gồm 4 vùng: vùng nhiễm mặn,
diện tích 535,9 km
2
, vùng có 1 tầng chứa nước nhạt, diện tích 294,4 km
2
,
vùng 2 tầng chứa nước nhạt, diện tích 1.036 km
2
, vùng có 3 tầng chứa nước
nhạt, diện tích 538,2 km
2
. Như vậy có thể khẳng ñịnh một cách chắc chắn
rằng tiêu chuẩn ñịa ñiện ñể phân vùng mặn nhạt nước dưới ñất có tính phân
biệt giữa các vùng có ñặc ñiểm tự nhiên khác nhau.
24

2. Xây dựng mô hình cấu trúc phân lớp ñịa chất huyện Cai Lậy phục vụ xây

dựng công trình: Trên cơ sở mối tương quan giữa giá trị ñiện trở suất với
thành phần thạch học của các lớp ñịa chất, mô hình cấu trúc phân lớp ñịa
chất phục vụ xây dựng công trình huyện Cai Lậy ñược thành lập. Kết quả
của mô hình cho thấy khu vực trung tâm (thị trấn Cai Lậy) ñi về hướng Bắc
(xã Tân Bình, Mỹ Phước Tây, Phú Cường) là khu vực có cấu trúc ñịa chất
công trình thuận lợi cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng; vì tầng sét phủ dày,
nông; tầng bùn mỏng. Ở trung tâm thị trấn ñi về hai hướng Tây, ðông
không có sự phân biệt. Khả năng mở rộng cơ sở hạ tầng ñô thị theo khuynh
hướng ñi về hướng Bắc của thị trấn là hợp lý.
2. Những vấn ñề cần quan tâm nghiên cứu và phát triển tiếp theo
ðể hoàn thiện ñề tài, các vấn ñề ñộc lập cần nghiên cứu tiếp tục như:
2.1. Ứng dụng logic mờ trong việc xác ñịnh biên (vị trí chuyển tiếp) của
các tầng ñịa chất từ dữ liệu ñiện trở suất
2.2. Sự biến ñổi giá trị ñiện trở suất theo thời gian của các tầng Pleistocen,
Holocen
2.3. Bài toán ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp và viễn thông