Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Xây dựng thuật toán và sơ đồ khối của chương trình dự báo động đất theo mô hình thống kê

Luận văn Thạc sĩ 

Lời cảm ơn

Luận văn này được hoàn thành tại Viện Vật lý Địa cầu ­ Viện KH&CN Việt  
Nam trên cơ sở giải quyết một trong các nhiệm vụ của đề  tài độc lập cấp Viện  
khoa học Việt Nam, mã số: VAST.ĐL.09/11­12: “Xây dựng bộ  chương trình thử  
nghiệm dự báo ngắn hạn động đất trên cơ sở mô hình thống kê kết hợp sử dụng  
các phương pháp Vật lý kiến tạo, áp dụng đối với lãnh thổ Việt Nam và các cùng  
lân cận” do TSKH. Ngô Thị  Lư làm chủ nhiệm. Trong suốt quá trình hoàn thành  
luận văn tôi đã nhận được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của TSKH. Ngô Thị  
Lư. Tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới cô. Tôi cũng xin chân  
thành cảm  ơn Ban lãnh đạo Viện Vật lý Địa cầu đã quan tâm và tạo mọi điều  
kiện thuận lợi để  tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm  ơn TS.  
Nguyễn Đức Vinh (ĐH Khoa học Tự nhiên ­ ĐH Quốc Gia Hà Nội (ĐHKHTN –  
ĐHQGHN), TS. Phạm Đình Nguyên (Viện Vật lý Địa cầu ­ Viện KH&CN Việt  
Nam) đã có những góp ý quý báu trong quá trình hoàn thiện luận văn. Tác giả xin  
cảm ơn các đồng nghiệp Viện Vật lý Địa cầu, các cán bộ phòng Vật lý kiến tạo,  
phòng Địa động lực, đặc biệt là Ths. Phùng Thị  Thu Hằng, CN Lê Thị  Thuấn và  
KS Đỗ  Thị  Hiên vì sự  giúp đỡ  nhiệt tình, thiết thực cho tôi trong  suốt quá trình 
thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của luận văn.
Luận văn này là sự  tiếp tục trau dồi, hoàn thiện và phát triển những kiến  
thức   tôi   đã   tiếp   thu   được   trong   thời   gian   học   tập   tại   trường   ĐHKHTN   ­  
ĐHQGHN. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở bộ môn Vật lý Địa cầu, đặc  
biệt là TS. Đỗ Đức Thanh, TS. Nguyễn Đức Vinh, TS. Nguyễn Đức Tân.
Tôi vô cùng biết  ơn gia đình đã luôn động viên, tạo điều kiện thuận lợi nhất  
cho tôi học tập và làm việc!
Mặc dù đã có nhiều cố gắng song luận văn này không tránh khỏi những thiếu  
sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý từ các thầy cô, các bạn đồng nghiệp!
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Trần Việt Phương

1


Luận văn Thạc sĩ 

môc lôc
           MỞ ĐẦU.......................................................................................................6
Chương 1: TỔNG QUAN.........................................................................................9
        1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu dự báo động đất trên thế giới...............9
        1.2. Tình hình nghiên cứu dự báo động đất ở Việt Nam...............................11
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT THEO MÔ HÌNH THỐNG 
KÊ.........................................................................................................19
        2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp.........................................................19
        2.2. Qui trình dự báo động đất theo mô hình thống kê...................................26
Chương 3: THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH DỰ  BÁO ĐỘNG ĐẤT THEO MÔ 
HÌNH THỐNG KÊ..................................................................................................31
         3.1. Thuật toán và sơ đồ  khối của chương trình dự  báo động đất theo mô  
hình thống kê:.........................................................................................................31
        3.2. Ngôn ngữ lập trình...................................................................................35
        3.3. Chương trình............................................................................................36
        3.4. Hướng dẫn sử dụng phần mềm..............................................................37
        3.5. Các giao diện của chương trình...............................................................40
        3.6. Code chương trình....................................................................................41
Chương 4:  ÁP DỤNG CHƯƠNG TRÌNH DỰ  BÁO ĐỘNG ĐẤT THEO MÔ 
HÌNH THỐNG KÊ THỬ NGHIỆM DỰ BÁO CHO CÁC KHU VỰC CỤ 
THỂ...........................................................................................................45
4.1. Các tài liệu sử dụng.................................................................................45
4.2. Áp dụng thử nghiệm chương trình đối với khu vực tây bắc việt nam. .45

4.3. Áp dụng thử nghiệm dự báo đối với danh mục động đất đông nam á. .50
4.4. So sánh kết quả  dự  báo trong 2 trường hợp khi lựa chọn xác xuất tin 
cậy của dự báo khác nhau......................................................................53
4.5. Nhận xét...........................................................................................55        

Trần Việt Phương

2


Luận văn Thạc sĩ 

KẾT LUẬN.............................................................................................................56
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................58
PHỤ LỤC 1.............................................................................................................65
PHỤ LỤC 2.............................................................................................................72

Bảng ký hiệu các chữ viết tắt

Danh mục động đất

DMĐĐ

Danh mục động đất độc lập

DMĐĐĐL
Danh mục các bảng

Bảng 4.1. Kết quả áp dụng chương trình thử nghiệm dự báo động đất 

47

cho khu vực Tây Bắc Việt Nam trong 2 trường hợp
Bảng 4.2. So sánh độ chênh lệch Tmax­Tdb  với Tthực­ Tdb
Bảng 4.3. Ví dụ về kết quả dự báo đối với một số trận động đất
Bảng 4.4. So sánh kết quả dự báo động đất với xác xuất tin cậy khác 

48
49
54

nhau
Danh mục các hình
Hình 2.1. Hàm phân bố mật độ xác suất
Hình 2.2. Giới hạn của tiểu vùng S
Hình 2.3. Sơ đồ miêu tả chuỗi các sự kiện trong DMĐĐ và các khái 

25
27
28

niệm dùng trong thuật toán
Hình 3.1. Đồ thị của hàm mật độ xác suất của phân phối chuẩn
Hình 3.2. Sơ đồ khối của chương trình dự báo động đất theo mô hình 

32
34

thống kê
Hình 3.3. Giao diện nhập dữ  liệu đầu vào

Hình 3.4. Giao diện hiển thị kết quả
Hình 4.1. So sánh độ chênh lệch về thời gian Tmax­Tdb  và Tthực­ Tdb
Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện tính liên tục của dải số liệu về thời gian 

40
41
48
50

xuất hiện động đất
Hình 4.3. Phân bố độ chênh lệch giữa thời gian dự báo và thời gian đã 

52

xảy ra sự kiện trên thực tế (ngày) 

Trần Việt Phương

3


Luận văn Thạc sĩ 

Các công trình đã công bố
Trong quá trình học tập và làm việc tại viện Vật lý địa cầu để  hoàn thành 
luận văn, tác giả  luận văn đã tham gia và là đồng tác giả  của các công trình đã 
được công bố dưới đây:

1. Ngô Thị Lư, Trần Việt Phương (2009), “Tách các nhóm tiền chấn, dư chấn từ 
danh mục động đất khu vực Đông Nam Á (chu kỳ 1278­2008) bằng phương pháp  

cửa sổ  không gian thời gian” Các khoa học về Trái đất 31(1), Hà Nội, 2009.Tr. 
35­ 43.

2.   Burmin V.Yu., Ngô Thị  Lư, Trần Việt Phương (2009), “Đánh giá tính hiệu 
quả  của hệ  thống trạm địa chấn hiện có của Việt Nam” Các thiết bị  địa chấn, 
Viện Hàn lâm khoa học Nga, 45(1), Moscow, 2009. Tr. 44­61.  (Tiếng Nga).

3. Rodkin M.V.*, Ngo Thi Lu **, Pisarenko V.F.*, Tran Viet Phuong** and Vu 
Thi Hoan **(2010), “Change in the regime of growth of cumulative seismic energy 
with   time:   examination   from   the   regional   catalogue   of   Vietnam”,  8th  General 
Assembly of Asian Seismological Commision (ASC 2010). (*­ International Institute 
of Earthquake Prediction Theory and Mathematical Geophysics  Russian Academy 
of Sciences (IIEPT RAS); **­ Institute of Geophysics VAST (Vietnam Academy of 
Science and Technology).

4.   V.Yu.   Burmin*,   Ngo  Thi   Lu**,   Tran   Viet   Phuong**(2010),  “Design   of   an 
optimal network of seismic stations in North Vietnam”  8th  General Assembly of  
Asian  Seismological   Commision  (ASC   2010).  *Schmidt Institute of Physics of the 
Earth, Russian Academy of Sciences,  Moscow, Russia; **Institute of Geophysics of 
Vietnamese Academy of Science and technology, Hanoi.

5. Ngo   Thi   Lu,   Nguyen   Anh   Quan,   Tran   Viet   Phuong   (2010),   “Establishing   a 
computer   program   for   earthquake   prediction   on   the   vietnamese   territory   and 
adjacent regions by zoning of Earth’s crust types” Journal of Geology, series B(35­
36/2010). tr. 111­130).

Trần Việt Phương

4

Luận văn Thạc sĩ 

6. Ngô Thị  Lư, Trần Việt Phương (2012) “Thiết lập chương trình dự  báo động 
đất theo mô hình thống kê”,  Địa chất, Số  331­332; 5­8/2012, tr.  40­49. ISSN 
0866­7381.

7. Ngô Thị  Lư, Trần Việt Phương (2012) “Cải biên thuật toán và xây dựng sơ 
đồ  khối của chương trình dự  báo động đất cực đại bằng phương pháp vật lý 
kiến tạo”, Tc Địa chất  331­332; 5­8/2012, tr. 50­58. ISSN 0866­7381.

8. Ngô Thị  Lư, Trần Việt Phương (2012) “Về  một cách tiếp cận mới đề  xây  
dựng thuật toán và quy trình dự báo động đất theo mô hình thống kê”,  Các khoa  
học về Trái đất 34(3), Hà Nội, 2012, tr. 3­7.

9. Ngô Thị  Lư  (Chủ  nhiệm đề  tài), Trần Việt Phương, Phùng Thị  Thu Hằng, 
Nguyễn Hữu Tuyên và nnk (2011)  Đánh giá tiềm năng địa chấn lãnh thổ  Việt  
Nam theo tổ hợp các tài liệu địa chất­địa vật lý và địa chấn ,  Nhiệm vụ hợp tác 
khoa học quốc tế giữa hai viện Hàn lâm Khoa học Việt Nam và viện HLKH Liên 
bang Nga theo Nghị định thư cấp Nhà nước (giai đoạn 2008­2010). Hà Nội, 2011. 
Báo cáo tổng kết đề tài. 163tr. 

Trần Việt Phương

5


Luận văn Thạc sĩ 

MỞ ĐẦU

Những năm gần đây, thảm hoạ  động đất, sóng thần trên toàn cầu ngày một  
gia tăng, nhất là đối với khu vực Đông Nam Á. Do có vị trí địa lý nằm tại nơi tiếp 
giáp giữa 2 vành đai hoạt động địa chấn lớn liên quan với 2 vành đai phá huỷ 
kiến tạo chính hoạt động mạnh mẽ nhất trên hành tinh, nên Đông Nam Á không 
những chịu  ảnh hưởng của hoạt động phá huỷ  kiến tạo mạnh mà còn chịu độ 
nguy hiểm động đất và sóng thần rất cao.  Đặc biệt, thảm hoạ  động đất sóng 
thần Sumatra ngày 26.12.2004, thảm hoạ do động đất Tứ  Xuyên (12.05.2008) và 
động đất (4.2010) (Trung Quốc), thảm họa  động đất  Tōhoku (Nhật Bản)  vào 
ngày 11 tháng 3 năm 2011 đã gây tổn thất vô cùng nghiêm trọng về người, về của 
và cả  về  sự  phá huỷ  môi trường. Gần đây nhất, hiện tượng động đất liên tục  
xảy ra tại khu vực đập thủy điện sông Tranh 2 gây hoang mang trong dư luận cả 
nước nói chung và tỉnh Quảng Nam nói riêng. Tình hình thực tế nêu trên làm cho  
vấn đề  dự  báo động đất, sóng thần, vốn là vấn đề  nan giải và luôn mang tính 
thời sự  trên qui mô toàn cầu, càng trở  nên cấp thiết hơn và đang được các nhà  
khoa học vô cùng quan tâm. Lãnh thổ VN tham gia vào thành phần của ĐNA, nên 
ít nhiều chịu  ảnh hưởng của vùng hoạt động kiến tạo và vùng nguy hiểm địa 
chấn, được đặc trưng bởi tính địa chấn và hoạt động kiến tạo tích cực như vậy.  
Do đó, nghiên cứu dự  báo động đất đối với lãnh thổ  Việt Nam và các vùng lân  
cận không những là vấn đề  có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao mà còn là một  
nhiệm vụ  có tính cấp thiết đối với thực tế  địa chấn Việt Nam. Để  giải quyết  
vấn đề mang tính thời sự như vậy đối với một lãnh thổ bất kỳ, một trong những 
nhiệm vụ  quan trọng hàng đầu là cần xây dựng và thiết lập một chương trình,  
cho phép dự báo thời gian, địa điểm và độ mạnh của trận động đất có thể xảy ra  
trong tương lai gần nhằm xây dựng các biện pháp phòng tránh, giảm thiểu tối đa 
thiệt hại có thể. Nhiệm vụ  như  vậy càng có ý nghĩa hơn trong bối cảnh Viện  
VLĐC đang thực hiện Dự  án tăng cường trang thiết bị  trạm, phục vụ  báo tin  
động đất và cảnh báo sóng thần. 

Trần Việt Phương

6


Luận văn Thạc sĩ 

Để giải quyết vấn đề nêu trên, một trong những nhiệm vụ có tính cấp thiết 
là cần tiến hành là “Xây dựng thuật toán và sơ đồ khối của chương trình dự báo  
động đất theo mô hình thống kê”. Đó chính là lý do mà tác giả luận văn đã chọn 
tên đề tài nghiên cứu này.

Mục tiêu của luận văn
1. Xây dựng thuật toán mới và thiết lập chương trình dự  báo động đất theo 
mô hình thống kê.

2. Áp dụng thử  nghiệm chương trình được thiết lập đối với khu vực Tây  
Bắc Việt Nam và khu vực Đông Nam Á để  so sánh kết quả  dự  báo với với các 
sự kiện đã xảy ra trong thực tế nhằm kiểm tra tính đúng đắn của chương trình.
Nhiệm vụ của luận văn
1. Tìm hiểu phương pháp dự báo động đất theo mô hình thống kê trên cơ sở 
tổ hợp các tài liệu địa vật lý và địa chấn.
2. Thu thập các tài liệu địa vật lý và địa chấn cho khu vực nghiên cứu, phân 
tích, lựa chọn và chỉnh lý số liệu phục vụ hướng nghiên cứu.

3. Xây dựng thuật toán, sơ đồ khối, lựa chọn ngôn ngữ lập trình phù hợp và  
thiết lập chương trình phân loại vỏ Trái đất trên máy tính.

4. Áp dụng thử nghiệm chương trình đã được thiết lập đối với các khu vực 
khác nhau, nhận xét và đánh giá khả năng ứng dụng của chương trình.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

1. Đã chuyển giao, áp dụng một cách sáng tạo phương pháp dự  báo bằng 
mô hình thống kê, góp phần giải quyết nhiệm vụ dự báo được thời gian , tọa độ 
và magnitude của động đất ở Việt Nam và lân cận.

Trần Việt Phương

7


Luận văn Thạc sĩ 

2. Thời gian gần đây có rất nhiều các trận động đất  mạnh xảy ra, gây nên 
những tổn thất vô cùng nặng nề  về  người và của. Vì vậy, xây dựng một phần 
mềm có khả năng dự báo trước được động đất là một yêu cầu vô cùng cấp thiết  
có ý nghĩa khoa học và có ý nghĩa thực tiễn.

3. Những nội dung đã được thực hiện trong luận văn này góp phần thiết  
thực vào việc giải quyết một trong nhiệm vụ của Đề tài độc lập cấp Viện khoa  
học   Việt   Nam,   mã   số:   VAST.ĐL.09/11­12:   “Xây   dựng   bộ   chương   trình   thử  
nghiệm dự báo ngắn hạn động đất trên cơ sở mô hình thống kê kết hợp sử dụng  
các phương pháp Vật lý kiến tạo, áp dụng đối với lãnh thổ Việt Nam và các cùng  
lân cận”.

Cấu trúc của luận văn
Luận văn gồm phần mở  đầu, 4 chương, kết luận, tài liệu tham khảo và 2 
phụ  lục. Toàn bộ  các nội dung nêu trên được trình bày trên 76 trang đánh máy 
khổ A4, với 10  hình vẽ và 4 bảng biểu minh họa (không kể phần phụ lục).
Phần mở đầu gồm 4 trang trình bày tính cấp thiết và lý do chọn đề tài:  “Xây  
dựng thuật toán và sơ  đồ  khối của chương trình dự  báo động đất theo mô  

hình thống kê”. Trong phần này còn trình bày  mục tiêu , nhiệm vụ, các kết quả 
nhận được, các điểm mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn.
Chương 1: gồm 10  trang, giới thiệu tổng quan về  tình hình nghiên cứu dự 
báo động đất trên thế  giới và ở  Việt Nam, các phương pháp xác định magnutide  
cực đại của động đất và vùng phát sinh động đất mạnh.
Chương 2: gồm 12 trang với 3 hình vẽ trình bày cơ sở lý thuyết của phương  
pháp và quy trình dự báo động đất.

Trần Việt Phương

8


Luận văn Thạc sĩ 

Chương 3: gồm 14 trang với 4 hình vẽ. Nội dung chương này trình bày thuật  
toán, sơ đồ  khối, giới thiệu về  ngôn ngữ  lập trình được sử  dụng, các giao diện 
của chương trình và hướng dẫn sử dụng chương trình.
Chương 4: gồm 11 trang với 3 hình vẽ  và 4 bảng biểu trình bày kết quả  áp 
dụng thử nghiệm chương trình đã lập để dự báo động đất cho khu vực Tây Bắc 
Việt Nam và khu vực Đông Nam Á. Trên cơ sở các kết quả này tác giả đã đưa ra 
những nhận xét và đánh giá về  khả  năng áp dụng và các  ưu điểm của chương  
trình đã lập.

Trần Việt Phương

9


Luận văn Thạc sĩ 

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu dự báo động đất trên thế giới:

Từ  lâu các nhà khoa học đã thống kê và tổng kết được những nguyên nhân 
chính gây ra động đất, nơi nào thường xuyên xảy ra động đất và tính toán được  
những tham số cơ bản của một trận động đất khi nó diễn ra. Tuy nhiên, vấn đề 
dự báo sớm động đất sẽ xảy ra ở đâu, khi nào và có độ lớn bao nhiêu là điều mà  
các nhà khoa học hướng đến thì vẫn là một bài toán chưa có lời giải trọn vẹn. 
Qua nhiều thế kỷ, người ta đã dựa trên những cơ  sở  khác nhau, từ  các hoạt  
động khác thường của một số loài vật tới những hình thù kỳ lạ của các đám mây, 
sự  biến đổi đột ngột của mực nước giếng, hay sự  thay đổi hàm lượng radon  
hoặc hydro trong đất đá để  tìm cách dự  báo động đất. Một trong những lần 
người ta đã dự  báo được chính xác là trận động đất tại Haicheng, Trung Quốc,  
năm 1975. Lệnh di tản đã được phát đi một ngày trước khi trận động đất mạnh  
7,3 độ  Richter tàn phá thành phố. Trong nhiều tháng trước đó, người ta đã ghi  
được hàng loạt những trận động đất nhỏ, cùng với nó là sự  thay đổi mực nước  
ngầm và sự  dâng lên của bề  mặt địa hình. Tuy nhiên, rất ít trận động đất có  
những dấu hiệu tiền báo như thế. Sau thành công ở Haicheng, cũng chính các nhà 
địa chấn học Trung Quốc đã không thể  dự  báo một trận động đất với sức hủy 
diệt còn lớn hơn tại Tangshan năm 1976. Với cường độ 7,6 độ Richter, trận động 
đất này đã cướp đi sinh mạng của 250 nghìn người. 
Ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ  dự  báo thiên tai 
ngày càng được hoàn thiện hơn. Các trận động đất thường là kết quả  chuyển 
động của các bộ phận đứt gãy trên vỏ Trái đất, cấu tạo chủ yếu từ chất rắn. Tuy  
rất chậm nhưng mặt đất vẫn luôn chuyển động và động đất xảy ra khi ứng suất  
(nội lực phát sinh trong vật thể biến dạng do các tác nhân bên ngoài tác dụng) cao 

Trần Việt Phương

10


Luận văn Thạc sĩ 

hơn sức chịu đựng của đất đá. Các nhà khoa học nhận thấy rằng việc đo những 
sự thay đổi trong các đoạn đứt gãy khó hơn nhiều so với việc đo biến thiên ứng  
suất, đặc biệt là các đứt đoạn nằm sâu bên trong thạch quyển. Gần đây , các 
chuyên gia khoa học của Viện nghiên cứu Carnegie ­ Mỹ đã tìm ra cách để kiểm 
tra và giám sát chiều dài của các đoạn đứt gãy, cũng như  sự  dịch chuyển của  
chúng trên vỏ  Trái đất. Phát hiện này có thể  là một phương pháp mới đầy hữu  
ích, giúp cho việc dự báo các trận động đất bằng cách định vị  chính xác các đứt 
gãy có khả năng làm rung chuyển mặt đất và gây ra các trận động đất. Trong khi  
đó, các chuyên gia của Viện Nghiên cứu vũ trụ  thuộc Viện Hàn lâm khoa học  
Nga lại tiếp cận việc dự báo động đất sớm từ vũ trụ  bằng việc lắp đặt thiết bị 
dự  báo động đất trên trạm không gian quốc tế. Thiết bị  này có thể  ghi nhận 
những biến đổi của các dòng điện tử  và proton có năng lượng trung bình trong  
khoảng không gian gần Trái đất. Các nhà khoa học cho rằng những thay đổi của  
các dòng điện tử  và proton này có liên quan tới các quá trình địa vật lý trên Trái  
đất như dông tố, động đất, vv… Do vậy, khi ghi  nhận được những thay đổi này, 
chúng ta có thể dự báo động đất với độ chính xác cao.
     Ngoài ra, người ta đã và đang sử dụng hàng loạt các phương pháp nghiên cứu 
dự báo động đất khác dựa trên việc làm sáng tỏ các dấu hiệu khác nhau như:
­

Các dấu hiệu về sự phát triển của vùng nguồn (dị thường về mật độ các 
đứt gãy sinh chấn),

­

Quan hệ giữa vận tốc lan truyền sóng dọc và sóng ngang,

­

Năng lượng giải phóng trong các chuỗi động đất, và hàng loạt các dấu 
hiệu khác có đặc trưng báo trước các động đất tương lai (các động đất  
sẽ xảy ra).

     Trong một loạt các phương pháp khác người ta lại sử dụng các bất thường đồng 
thời trong diễn biến của một số các dấu hiệu có bản chất vật lý khác nhau. Một số 
công trình theo hướng này chứa các công thức thuật toán dự báo động đất. Đó là các 
thuật toán dự báo động đất CN và M8. Kết quả dự báo động đất theo kiểu như vậy là 

Trần Việt Phương

11


Luận văn Thạc sĩ 

chỉ ra vùng động đất mạnh trong tương lai, mà ở đó trong một khoảng thời gian nào đó 
(thường là nhiều năm và gọi là dự báo trung hạn) sẽ xảy ra động đất.    
     Ưu điểm của hệ phương pháp và các thuật toán dự báo trung hạn như trên là  
làm sáng tỏ được các dấu hiệu của động đất tương lai, có ý nghĩa vật lý và cho 
phép đánh giá chúng bằng các phương pháp thống kê. Tuy nhiên, tính không xác 
định của độ  chính xác dự  báo động đất trung hạn có thể  coi là nhược điểm cơ 
bản của các phương pháp này. Vì vậy, trong luận văn này, tác giả  sẽ   ứng dụng  
mô hình thống kê để  thiết lập chương trình thử  nghiêm d
̣

ự  báo ngăn han đ
́ ̣ ộng  
đất và magnitude của chúng, ap dung đ
́ ̣
ối với lãnh thổ  Việt Nam và các vùng lân 
cận. Cách tiếp cận mới này vừa đơn giản hơn mà lại có khả  năng loại bỏ được  
các nhược điểm của các phương pháp nêu trên. 
   1.2. Tình hình nghiên cứu dự báo động đất ở Việt Nam: Nghiên cứu dự báo 
động đất ở Việt Nam chủ yếu được tiến hành theo hai nhóm phương pháp chính 
như sau:
Dự báo động đất cực đại trên cơ sở các tài liệu địa chất – địa vật lý.
Dự báo động đất cực đại trên cơ sở phân tích thống kê địa chấn.
* Dự báo động đất cực đại trên cơ sở tài liệu địa chất – địa vật lý bao gồm một  
số phương pháp như sau:
1.2.1. Phương pháp tính Mmax  theo quy mô vùng phát sinh  động đất: 
Theo phương pháp này, người ta dựa vào sự  liên hệ  giữa kích thước của đoạn  
đứt gãy sinh chấn (L) cũng như bề dày tầng sinh chấn (H) với M max động đất [37, 
38, 43, 44]:
Mmax ≤ 2lg L(km)  + 1.77
Mmax ≤ 4lg H(km)  + 0.48

Trần Việt Phương

12


Luận văn Thạc sĩ 

         Độ  chính xác của phương pháp phụ  thuộc vào việc chúng ta xác định kích 
thước   của   đoạn   đứt   gãy   sinh   chấn   và   bề   dày   tầng   sinh   chấn   như   thế   nào.  

Phương pháp này áp dụng tốt cho vùng có đứt gãy hoạt động nhưng đồng thời nó  
lại không thể  dự  báo được Mmax  cho những vùng khác không có đứt gãy hoạt 
động.
1.2.2. Phương pháp kiến tạo vật lý: Theo phương pháp này cho rằng, vị 
trí, năng lượng của động đất mạnh cực đại của mỗi vùng phụ thuộc vào gradient  
vận tốc chuyển động kiến tạo thẳng đứng trong thời kì tân kiến tạo. Trong đó 
nếu gradient vận tốc lớn hơn 10 ­8/ năm thì trên diện tích 1000 km2 có thể xảy ra 
động đất cấp 7 một lần trong 1000 năm. Sau đó gradient vận tốc cứ  tăng lên 3 
lần thì độ mạnh động đất tăng lên 1­2 cấp. Song cần lưu ý rằng, động đất trước 
hết là hệ quả của các chuyển động hiện đại mà gradient vận tốc trung bình trong  
cả  chu kỳ  tân kiến tạo có thể  không phản ánh được, do đó có thể  gradient của 
vận tốc  ấy không phản ánh mức độ  nguy hiểm động đất hiện nay. Thêm nữa  
động đất mạnh không chỉ là hệ quả của chuyển động thẳng đứng mà thường là 
hệ quả  của các chuyển động ngang. Trong từng trường hợp đó gradient vận tốc  
chuyển động thẳng đứng không nói lên điều quan trọng nhất. 
1.2.3. Phương pháp đánh giá chuyên gia
     Cơ sở chính của phương pháp này là việc xác định mức độ phản ánh của các 
lớp đối tượng địa chất – địa vật lý về  đặc trưng hoạt động động đất. Mức độ 
phản ánh này được biểu diễn qua trọng số của từng tham số. Sau khi phân loại 
đối tượng, gán trọng số cho đối tượng, chúng ta tổng hợp ảnh hưởng của các đối 
tượng để  dự  báo khu vực có khả  năng phát sinh động đất mạnh cũng như  thành  
lập bản đồ dự báo chấn động cực đại [42].
              1.2.4. Sử dụng kết hợp các tài liệu địa chất – địa vật lý: Các phương 
pháp này bước đầu đã được áp dụng ở Việt Nam trong một số công trình trên cơ 
sở sử dụng các đặc trưng cấu trúc vỏ [8, 39, 40]. Ngoài ra, các tác giả  của công  

Trần Việt Phương

13

Luận văn Thạc sĩ 

trình [27] cũng sử  dụng một số đặc trưng cấu trúc vỏ  Trái đất để  áp dụng thử 
nghiệm dự  báo động đất theo vecto dấu hiệu nhiều chiều. Tuy nhiên, các kết 
quả  nhận đựơc trong những công trình nêu trên còn hết sức sơ  lược. Mặt khác 
cũng chưa có tác giả  nào xây dựng được thuật toán và thiết lập được chương  
trình dự  báo động đất phù hợp với điều kiện thực tế  Việt Nam trên cơ  sở  các  
phương pháp áp dụng.
   * Các phương pháp dự báo động đất cực đại trên cơ sở phân tích thống kê địa  
chấn đã và đang được sử dụng ở Việt Nam chủ yếu là: 
1.

Bài toán phân bố cực trị Gumbel:

Cơ sở lý thuyết các hàm phân bố cực trị của Gumbel đã được trình bày trong 
nhiều công trình nghiên cứu ở Việt Nam và thế giới [52, 53, 10, 27, 28, 34].
Nếu ta coi X là các biến ngẫu nhiên có hàm phân bố là F(X)
F(X) = P{X   x}  thì xác suất để cho x là lớn nhất trong n mẫu độc lập từ 
cùng phân bố F(X) sẽ là:
G(x) = P{ X1   x, X2   x,..., Xn   x } = Fn (x)
Đó chính là hàm phân bố của các cực trị. Nếu như ta biết được hàm phân bố 
ban đầu F(X) thì sẽ rất đơn giản để nhận được chính xác phân bố  của các cực trị.  
Nhưng thông thường ta không biết được hàm phân bố ban đầu, nên cần phải xem đến 
dạng đường tiệm cận của sự phân bố các cực trị. Khi áp dụng lý thuyết phân bố cực 
trị Gumbel vào trong dự báo động đất luôn phải tuân thủ 2 giả thiết, đó là [10]:
­ Các cực trị quan sát được trong một khoảng thời gian cho trước độc lập đối 
với nhau.
­ Các điều kiện đã xảy ra trong quá khứ vẫn có thể xảy ra trong tương lai.
Gumbel đã xây dựng được 3 loại hàm phân bố tiệm cận các cực trị, trong đó hàm 

phân bố cực trị loại I có dạng:

Trần Việt Phương

14


Luận văn Thạc sĩ 

G 1 ( x)

exp[ e

( x u)

 với   > 0

]

ở đây: u ­ là đặc trưng các cực trị,  ­ là hàm cường độ cực trị ; u và   là các tham 
số cần xác định.
Phân bố loại II có dạng:

G 2 ( x)

exp[ (

u
x

) k ]  với k > 0, x ≥ ε , u > ε  ≥ 0 

Trong đó k – là đại lượng hình dạng, ε – là giá trị cận dưới của các cực trị, u – đặc 
trưng các cực trị, u, k, ε là các tham số cần xác định.
Phân bố loại III có dạng:

G 3 ( x)

exp[ (

w x k
) ]  với  k > 0, x     w,  u < 
w u

w 
Trong đó, w – là giá trị cận trên của các cực trị, u, k, w là các tham số cần xác định.
Từ 3 hàm phân bố tiệm cận trên ta thấy phân bố tiệm cận loại II có tồn tại giá trị 
cận dưới ε  nên chúng không được sử dụng để đánh giá chấn cấp cực đại động đất. 
Thông thường chúng ta chỉ dùng 2 hàm còn lại để giải quyết nhiệm vụ trên.
Nguyễn Kim Lạp và Nguyễn Duy Nuôi [19] đã sử dụng hàm phân bố tiệm 
cận loại I của Gumbel  để  tính độ  nguy hiểm động đất cho các vùng ở  khu vực 
Đông Nam Á với chu kỳ  khoảng số  liệu cực trị  là 6 tháng và 1 năm. Nguyễn 
Hồng Phương [28] sử dụng hàm phân bố loại III của Gumbel kết hợp với hợp lý  
cực đại và phân bố  β để tính cho các vùng nhỏ trên lãnh thổ Việt Nam. Nguyễn  
Đình Xuyên và Nguyễn Ngọc Thủy  sử dụng hàm Gumbel loại I cải tiến để tính  
cho các vùng thuộc khu vực thủy điện Sơn La [43]. Trần Thị  Mỹ  Thành đã tính  
Mmax cho 23 vùng nguồn dựa theo hàm Gumbel III [34]…
 2. Phương pháp hợp lý cực đại có thể tính được giới hạn chặn hai phía 
của dãy những trận động đất chính và hoạt động địa chấn theo luật phân bố 
Poisson và biểu thức Gutenberg­Richter.  Phương trình biểu diễn quan hệ  giữa 

Trần Việt Phương

15


Luận văn Thạc sĩ 

tần   suất   xuất   hiện   động   đất   NM  và   chấn   cấp   M   là   phương   trình   nổi   tiếng 
Gutenberg­Richter [53]:
lg NM  = a ­ bM
Quy luật xuất hiện động đất tuân theo quy luật phân bố  Poisson. Trong 
mỗi vùng nguồn, coi động đất là các sự  kiện độc lập (loại bỏ  tiền chấn và dư 
chấn), xác suất P N để xảy ra N trận động đất có chấn cấp M ≥ m0, gây ra cường 
độ  chấn động I lớn hơn mức i nào đó, trên toàn vùng nguồn trong khoảng thời 
gian t năm thỏa mãn phương trình:
e t ( t)n
P N = P [  N = n ] = 
n!

          n = 0, 1, 2 ...
trong đó ν là vận  tốc  trung  bình  xuất hiện động đất có chấn cấp M ≥  
m0. Nếu xem pi là xác suất xuất hiện một trận động đất có chấn cấp M ≥ m0, thì 
xác suất để xuất hiện N trận động đất sẽ là:
N

 = P [  N = n ] = 

e

pi t

( pi t ) n
n!

    

         n = 0, 1, 2 ...
Trong trường hợp đặc biệt, phân bố  xác suất của cường độ  chấn động  
cực đại trong khoảng thời gian t năm được xem như:

i)
P [ I (max
≤  i ] = P [ N = 0 ] = e

pi t

i)
Trong đó I (max
là cường độ chấn động cực đại trong khoảng thời gian t năm 

đối với vùng nguồn.
Hai phương pháp, hợp lý cực đại và sử  dụng hàm phân bố  Gumbel, vừa  
nêu trên đều mang bản chất của xác suất thống kê.  Ưu điểm của các phương  

Trần Việt Phương

16

Luận văn Thạc sĩ 

pháp này là áp dụng thuận tiện, dễ  dàng. Nhưng nó cũng mang nhược điểm  
chung của phương pháp xác suất là các mô hình được xây dựng trên giả  định là 
lịch sử lặp lại, độ  tin cậy của kết quả phụ thuộc vào việc thu thập số  liệu đầy 
đủ và chính xác đến đâu.
3. Sử dụng quy luật biểu hiện hoạt động động đất :
 Phương pháp ngoại suy địa chấn dựa trên cơ sở là động đất cực đại đã 
xảy ra trên một vùng nào đó tại một đoạn của đứt gãy thì nó cũng có thể xảy ra ở 
những đoạn khác của đứt gãy đó, hoặc  ở  trên những đoạn đứt gãy khác tương 
đương với nó về vai trò cũng như đặc trưng của chúng trong kiến tạo khu vực. 
Phương pháp dự báo Mmax dựa vào hoạt động tiền chấn – dư chấn
Trước những trận động đất lớn thường có một vài trận động đất nhỏ 
(tiền chấn) báo hiệu thời kì yên tĩnh đã chuyển sang thời kì hoạt động động đất 
và sau kích động chính cũng xuất hiện những trận  động đất nhỏ  (dư  chấn).  
Nghiên cứu quy luật hoạt động tiền chấn – dư chấn giúp dự báo được kích động  
chính (nếu đã có tiền chấn) và những dư  chấn (khi biết kích động chính). Bài  
toán này đã được đề  cập và giải quyết năm 2003 bởi các tác giả  của công trình 
[45]. 
       Mô hình thời gian – magnitude để đánh giá khả năng phát sinh động đất
Theo   mô   hình   này,   một   số   tác   giả   của   Nhật   Bản   và   Thổ   Nhĩ   Kỳ 
(Papazachos B.C., Karakaisis G.F.,..) đã chỉ ra rằng, thời gian xuất hiện của một 
trận động đất tại một nguồn phát sinh động đất phụ thuộc vào magnitude và thời  
gian xuất hiện của trận động đất xảy ra trước trong vùng theo công thức: 
Log T = bMmin +cMp +a
Trong đó, Mp là magnitude của trận động đất chính xảy ra trước đó, Mmin 
ngưỡng magnitude của trận động đất dùng trong thống kê xảy ra tại nguồn sinh 

Trần Việt Phương

17


Luận văn Thạc sĩ 

chấn, T là khoảng thời gian giữa các trận động đất Mp và Mmin. Các hệ số a, b, c 
được xác định theo phương pháp hồi quy bội từ  các giá trị  thực tế  của T, Mp và 
Mmin. Dựa vào mô hình thời gian – magnitude có thể đánh giá được khả năng phát  
sinh động đất theo thời gian cho từng vùng nguồn. Kết quả  nhận được là xác  
suất trận động đất cấp M xảy ra sau khoảng thời gian  t năm tính từ  năm hiện 
tại làm mốc.
Ở Việt Nam, bài toán dự báo động đất kiều này được áp dụng lần đầu  
năm 2002 cho khu vực Lai Châu ­ Điện Biên [9]. Sau đó, năm 2004, Đặng Thanh  
Hải lại tiếp tục áp dụng phương pháp này cho phần phía Bắc lãnh thổ Việt Nam  
[10].
      Tóm lại, dự báo thời gian phát sinh động đất ở Việt Nam  chủ yếu mới chỉ là 
dự  báo trung hạn và dài hạn dựa trên các quy luật phát sinh động đất thông qua 
thuật toán thông kê, như  dự  báo tần suất lặp lại động đất, mô hình thời gian – 
magnitud, quy luật hoạt động tiền chấn… Các phương pháp: hợp lý cực đại và 
sử dụng hàm phân bố Gumbel nêu trên đều mang bản chất của xác suất thống kê.  
Ưu điểm của các phương pháp này là áp dụng thuận tiện, dễ  dàng. Nhưng nó  
cũng mang nhược điểm chung của các phương pháp xác suất là các mô hình được  
xây dựng trên giả định rằng lịch sử lặp lại, độ tin cậy của kết quả phụ thuộc vào 
tính đầy đủ và độ chính xác của số liệu sử dụng. Thêm nữa, kết quả của việc áp 
dụng các phương pháp thống kê kiểu này chỉ  cho phép nhận được những đánh 
giá rất sơ  lược  về  qui luật phân bố  động đất và  tần suất lặp lại  động đất 
(thường là trung hạn và dài hạn (từ  vài trăm năm đến hàng nghìn năm) đối với 
một khu vực mà không thể  chỉ ra một cách cụ  thể  ngày giờ, địa điểm và độ  lớn  
của trận động đất có khả năng xảy ra trong tương lai gần. 
Phương pháp ngoại suy địa chấn thì dựa trên cơ  sở  là động đất cực đại đã 

xảy ra trên một vùng nào đó tại một đoạn của đứt gãy thì nó cũng có thể xảy ra ở 
những đoạn khác của đứt gãy đó, hoặc  ở  trên những đoạn đứt gãy khác tương 

Trần Việt Phương

18


Luận văn Thạc sĩ 

đương với nó về  vai trò cũng như  đặc trưng của chúng trong kiến tạo khu vực. 
Nguyên lý này có thể  dẫn đến đánh giá sai về  Mmax  vì động đất mạnh nhất đã 
quan sát thấy có thể chưa phải là động đất cực đại có khả năng xảy ra, thêm vào 
đó, điều kiện địa chấn kiến tạo khó có thể  xem là đồng nhất. Để  khắc phục 
những hạn chế  đã nêu, cần phải mở  rộng vùng nghiên cứu để  có thể  đánh giá 
tính tương đồng của vỏ Trái đất trên quy mô lớn hơn, điều này sẽ  làm tăng tính 
đúng đắn khi lấy Mmax là đại diện cho những mảnh có đặc trưng kiến tạo tương 
đồng. Đồng thời cũng cần phải thu thập và sử dụng một lượng lớn các tham số 
liên quan đến đặc trưng địa chấn, đặc điểm kiến tạo của khu vực, ví dụ như  tài 
liệu từ, trọng lực, móng kết tinh, các mặt gián đoạn, các đứt gãy và số  liệu về 
động đất…Có nghĩa là, chúng ta phải sử dụng tổ hợp các tài liệu địa chất, địa vật 
lý và địa chấn để có thể đánh giá một cách đúng đắn nhất về tiềm năng địa chấn 
khu vực nghiên cứu.
Trong giai đoan 2008­2010 tac gia lu
̣
́
̉ ận văn đa tham gia th
̃
ực hiên Nhiêm vu
̣

̣
̣ 
Hợp tac quôc tê Viêt­Nga theo Nghi đinh th
́
́ ́ ̣
̣ ̣
ư câp Nha n
́
̀ ươc: “Đanh gia tiêm năng
́
́
́ ̀
 
đia chân lanh thô Viêt Nam theo tô h
̣
́ ̃
̉
̣
̉ ợp cac tai liêu đia chât, đia vât ly va đia chân”.
́ ̀ ̣
̣
́ ̣
̣ ́ ̀ ̣
́  
Trong qua trinh th
́ ̀
ực hiên Nhiêm vu nay, tac gia đã cùng các đ
̣
̣
̣ ̀ ́

̉
ồng nghiệp bươć  
đâu đa xây d
̀ ̃
ựng một chương trinh cho phep đanh gia d
̀
́ ́
́ ự  bao tiêm năng đia chân
́ ̀
̣
́ 
(Mmax) trên cơ sở ap dung ph
́ ̣
ương phap phân loai vo Trai đât. Tuy nhiên, cac kêt
́
̣
̉
́ ́
́ ́ 
qua nhân đ
̉
̣ ược mơi chi la nh
́
̉ ̀ ưng đanh gia b
̃
́
́ ươc đâu. Đăc biêt, do ban chât cua
́ ̀
̣
̣

̉
́ ̉  
phương phap đoi hoi phai s
́ ̀ ̉
̉ ử dung tô h
̣
̉ ợp 5 tham sô đăc tr
́ ̣ ưng cua vo Trai đât, ma
̉
̉
́ ́
̀ 
trên thực tê tai Viêt Nam cac sô liêu ch
́ ̣
̣
́ ́ ̣
ưa co đây đu trên toan khu v
́ ̀ ̉
̀
ực nghiên cứu, 
nhât la sô liêu vê mât đô dong nhiêt Q. Ban thân ch
́ ̀ ́ ̣
̀ ̣
̣ ̀
̣
̉
ương trinh đ
̀ ược xây dựng bởi  
tac gia và các đ
́

̉
ồng nghiệp cung cân đ
̃
̀ ược tiêp tuc hiêu chinh, cai biên va hoan
́ ̣
̣
̉
̉
́ ̀ ̀ 
thiên đê co thê ap dung phu h
̣
̉ ́ ̉ ́ ̣
̀ ợp vơi cac điêu kiên th
́ ́
̀
̣
ực tê cua Viêt Nam. 
́ ̉
̣
Như  vậy, thực tế  của công tác nghiên cứu dự  báo động đất trong nước và 
quốc tế nêu trên cho thấy bài toán dự báo thời gian, địa điểm và độ lớn của trận  
động đất có khả năng xảy ra trong tương lai gần với độ chính xác nhất định vẫn  

Trần Việt Phương

19


Luận văn Thạc sĩ 

là một bài toán chưa có lời giải trọn vẹn và vẫn là điều mà các nhà khoa học cần 
hướng đến. Mặt khác, trong các nghiên cứu dự báo động đất đã được tiến hành 
ở Việt Nam như đã nêu trên, hầu hết các tác giả đều áp dụng các phần mềm của  
các tác giả nước ngoài, được thiết kế phù hợp với các điều kiện số liệu thực tế 
của các nước đó. Vì vậy, áp dụng các phần mềm đó đối với thực tế  địa chấn 
Việt Nam phần lớn đều phải tự động mặc nhiên chấp nhận một số điêu kiên 
̀
̣ ở  
đâu vao nh
̀ ̀
ư  cac qui lu
́
ật hay các thông số  chuẩn của các nước khác. Điều này  
không những không phù hợp với điều kiện thực tế  của Việt Nam mà còn chắc 
chắn luôn dẫn đến một sai số hệ thống nào đó trong các đánh giá dự  báo động 
đất. Phân mêm nhân đ
̀
̀
̣ ược trong cac nghiên c
́
ứu gần đây nhất cua tac gia lu
̉ ́
̉ ận văn  
cùng các đồng nghiệp la môt đong gop m
̀ ̣
́
́ ơi cho th
́
ực tê đia chân cua Viêt Nam
́ ̣

́ ̉
̣
 
[25]. Tuy nhiên cung cân phai co nh
̃
̀
̉
́ ưng nghiên c
̃
ứu so sanh, bô sung đê co thê
́
̉
̉ ́ ̉ 
đanh gia tinh đung đăn cua no.
́
́ ́
́
́ ̉
́
Tât ca nh
́ ̉ ưng ly do nêu trên đa d
̃
́
̃ ẫn dắt tập thể  tác giả  đến ý tưởng “Xây  
dựng bộ chương trình thử nghiêm d
̣
ự  báo ngăn han đ
́
̣ ộng đất trên cơ  sở  mô  
hình thống kê kêt h

́ ợp sử dung các ph
̣
ương pháp vật lý kiến tạo, áp dụng đối  
với lãnh  thổ Việt Nam và các vùng lân cận” nhằm giải quyết bài toán nan giải 
không chỉ đối với thực tế địa chấn Việt Nam nói riêng, mà cả  trong thực tế  địa 
chấn quốc tế nói chung. Tác giả luận văn lựa chon đề tài: “ Xây dựng thuật toán  
và sơ đồ  khối của chương trình dự  báo động đất theo mô hình thống kê” nhằm 
giải quyết một trong những nội dung của ý tưởng nêu trên. 

Trần Việt Phương

20


Luận văn Thạc sĩ 

Chương 2

PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO ĐỘNG ĐẤT THEO MÔ HÌNH THỐNG KÊ

Trên thế  giới, người ta đã và đang sử  dụng hàng loạt các phương pháp  
nghiên cứu dự  báo động đất khác nhau như; dựa trên việc làm sáng tỏ  các dấu  
hiệu về dị thường mật độ các đứt gãy sinh chấn [50]; hay quan hệ giữa vận tốc  
lan truyền sóng dọc và sóng ngang[26]; năng lượng giải phóng từ  chuỗi các trận 
động đất [3], cũng như  hàng loạt các dấu hiệu khác có đặc trưng báo trước các 
động đất tương lai, và cũng sử  dụng các bất thường đồng thời trong diễn biến 
của một số  các dấu hiệu có bản chất vật lý khác nhau [1, 18, 30, 31]. Một số 
công trình theo hướng này chứa các công thức thuật toán dự  báo động đất như: 
các thuật toán dự báo động đất KH và M8 [3, 13, 17]. Kết quả dự báo đông đất  
theo các phương pháp này là chỉ ra vùng động đất mạnh trong tương lai, mà ở đó  

trong một khoảng thời gian nào đó (thường là nhiều năm và gọi là dự  báo trung 
hạn) sẽ xảy ra động đất. Các phương pháp và thuật toán dự  báo trung hạn như 
trên có  ưu điểm là làm sáng tỏ  được các dấu hiệu của động đất tương lai, có ý 
nghĩa vật lý và cho phép đánh giá chúng bằng các phương pháp thống kê trên cơ 
sở các thông tin địa chấn có được. Tuy nhiên, các phương pháp này lại có nhược  
điểm chính là không xác định được độ  chính xác của các kết quả  dự  báo và  
không xác định được thời gian và magnitude của sự  kiện dự  báo. Vì vậy, trong  
luận văn này, tác giả  sẽ  áp dụng cách tiếp cận mới, được đề  xuất bởi tác giả 
A.P. Grishin [5, 6] trên cơ  sở   ứng dụng mô hình thống kê để  thiết lập chương 
trình thử  nghiệm dự  báo thời điểm xảy ra động đất và magnitude của chúng và 
áp dụng dự  báo động đất đối với lãnh thổ  Việt Nam và các vùng lân cận. Cách 
tiếp cận này vừa đơn giản hơn mà lại có khả năng loại bỏ được các nhược điểm  
của các phương pháp dự báo trung hạn nói trên [5, 6]. 
2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp:

Trần Việt Phương

21


Luận văn Thạc sĩ 

Bản chất của phương pháp là dựa trên ý tưởng về khái niệm tập hợp các  
trận động đất với chấn tiêu trong một tiểu vùng S nào đó ở dạng chuỗi thời gian  
của các tham số ngẫu nhiên (thời điểm xảy ra động đất Ti, độ lớn của trận động 
đất (magnitude) Mi) với các khoảng cách thời gian ngẫu nhiên giữa chúng ( ti). 
Như vậy nhiệm vụ của mô hình thống kê là dự báo thời điểm xảy ra động  
đất Ti tại vùng S và độ  mạnh (magnitude Mi) của nó. Khi đó, thời điểm xảy ra 
động đất Ti và magnitude Mi của động đất dự  báo được coi là sự  kiện ngẫu 
nhiên. Bài toán dự  báo thời điểm xảy ra động đất Ti và magnitude Mi của nó  

chính là là bài toán xác định kỳ vọng toán học và các khoảng tin tưởng của chúng 
với xác suất bảo đảm Pg đặc trưng cho độ chính xác của dự báo. 
Với ý nghĩa đó, nguồn số  liệu xuất phát duy nhất để  làm việc theo mô  
hình thống kê là danh mục (hay đoạn danh mục) động đất đối với khu vực chứa  
tiểu vùng dự báo. Mô hình dự báo sẽ cho các khoảng tin tưởng đối với thời gian  
và magnitude của trận động đất với chấn tiêu thuộc giới hạn của tiểu vùng đó, 
mà nó sẽ  xảy ra sau sự  kiện cuối cùng trong vùng với danh mục động đất nêu  
trên. 
Khoảng tin tưởng   thỏa  mãn xác suất  Pg  thường được  hiểu  là đoạn 
x(Pg)  trên trục của tham số  dự  báo   ,  mà đối với nó xác suất để  cho giá trị 
ngẫu nhiên   rơi vào đoạn  x(Pg) bằng Pg (SX{  €  x(Pg)} =  Pg).
Mô hình này đưa ra giả  định đơn giản về khả  năng sử  dụng trong đoạn 
danh mục xử lý một giới hạn về magnitude của các sự kiện theo một dải đã cho, 
giả  định về  khả  năng suy giảm cực đại mật độ  phân bố  đối với các tham số 
ngẫu nhiên của tập hợp và về tính độc lập thống kê của tập hợp các số gia ngẫu  
nhiên  Mi từ tập hợp các khoảng thời gian ngẫu nhiên  Ti = Ti=1­Ti. 
Các giả định như trên đã được kiểm chứng trên các ví dụ về tính toán các 
hệ số tương quan giữa chúng và có thể coi là chấp nhận được [5, 6].

Trần Việt Phương

22


Luận văn Thạc sĩ 

Theo đó, có thể mô tả mô hình và thuật toán dự báo như sau:
Giả sử có một tiểu vùng S trong khu vực nguy hiểm địa chấn có danh mục 
động đất độc lập (đã được loại bỏ  khỏi các tiền chấn và dư  chấn). Giả  sử  đã 
biết

thời điểm xảy ra động đất và magnitude của trận động đất sau cùng trong tiểu  
vùng S với magnitude M không nhỏ  hơn ngưỡng  Mmin   cho trước. Ngưỡng Mmin 
được xác định tùy theo mục đích dự báo. Trận động đất sau cùng này được gọi là  
trận động đất tựa (sự  kiện tựa) và được ký hiệu là   Zop.  Khi dự  báo động đất 
mạnh, thường thường  Mmin  = 4­5.  Trong các trường hợp còn lại, giá trị  Mmin 
được xác định bởi mức đại diện của danh mục động đất theo ngưỡng magnitude. 
Nhiệm vụ của mô hình là dự báo thời điểm xảy ra động đất và magnitude  
của trận động đất với chấn tâm trong tiểu vùng S, xảy ra ngay sau sự kiện tựa. 
Trận   động   đất   đó   được   gọi   là   trận   động   đất   dự   báo.   Thời   điểm   xảy   ra   và 
magnitude của trận động đất dự  báo được coi là các đại lượng ngẫu nhiên. Khi  
đó,  khái niệm  dự   báo  động đất được  hiểu  là  xác  định  kỳ  vọng  toán  học  và 
khoảng tin cậy của chúng khi cho trước xác suất đảm bảo  Pg, đặc trưng cho độ 
chính xác của dự báo. 
Nhiệm vụ dự báo gồm các bước như sau:

1. Tiến hành phép chọn  Vb  từ  danh mục động đất (DMĐĐ) tất cả  những 
trận động đất với chấn tâm thuộc tiểu vùng S có magnitude M  Mmin và 
với thời điểm xảy ra chúng thuộc khoảng thời gian nào đó (Tvb, Tcat).

­ Ranh giới dưới  Tvb  của nó được chọn sao cho phép chọn  Vb  lấy 
được hết những trận động đất từ DMĐĐ thuộc chu kỳ số liệu quan  
sát nào đó (nếu trong danh mục có các sự  kiện đó) và những trận  
động đất từ  một phần của DMĐĐ mà đối với nó Mmin không phải 
là mức đại diện. 

Trần Việt Phương

23

Luận văn Thạc sĩ 

­ Ranh giới trên Tcat là ranh giới thời gian trên của DMĐĐ. 
Phép chọn Vb nhận được có nghĩa đối với đoạn danh mục mà mô hình sẽ  xử lý 
nó. 
Giả sử phép chọn Vb là tuần tự theo thời gian và trong đó: 
T1 và Top là các thời điểm xảy ra sự kiện đầu tiên và sự kiện cuối cùng,
Còn sự kiện j xảy ra ở thời điểm Tj  với magnitude Mj. 

2. Từ lựa chon Vb xác định sự kiện tựa Zop (nó xảy ra ở thời điểm Top).
3. Thành   lập   từ   phép   chọn   chuỗi   các   khoảng   thời   gian   ngẫu   nhiên   

∆t j = t j +1 − t j và
chuỗi các số  gia:   ∆m j

(2.1)

= m j +1 − m j   giữa các trận động đất liền nhau trong 

phép chọn. 

4. Xác định trong khoảng thời gian đã chọn (Tvb, Tcat) nhóm các khoảng thời 
gian chạy { ti , ti +1 } với i=1,2,..k, Ti      Tvb  , Tk+1    Tcat, sao cho trong mỗi  
khoảng chạy có từ  10 đến 20 sự  kiện. Những khoảng này sẽ  được coi là ngẫu 
nhiên bởi vì chúng ta chưa biết tất cả những nguyên nhân gây ra sự thay đổi của  
chúng. 
Tính  t si =

ti +ti +1
.

2

5. Theo công thức toán học thống kê tính:
­ Kỳ vọng toán học  MO( ∆t j ) ;  MO (∆m j ) ;
­ Độ lệch bình phương trung bình  σ ( ∆t j ) và  σ ( ∆m j ) , khi giả thiết rằng 
chúng ta hoàn toàn không biết nguyên nhân vật lý gây ra trận động đất tiếp theo, 
và   coi   chúng   là   hằng   số   trong   mỗi   khoảng   chạy   { ti , ti +1 }.   Các   giá   trị 

Trần Việt Phương

24


Luận văn Thạc sĩ 

MO(∆ti ) ;   MO (∆mi ) và   σ (∆ti ) và   σ ( ∆mi ) được đưa vào điểm giữa Tsi  {

ti , ti +1 }.   Sau   đó   xác   định   giá   trị   các   hàm   số   MO∆t (Tsi ) ;   MO∆m(Tsi )   , 

σ (∆tsi ) và  σ (∆msi ) .
6. Xác định các giá trị  trung bình và độ  lệch bình phương trung bình đối với 
thời gian phát sinh và magnitude của trận động đất tiếp theo (động đất dự  báo), 
xảy ra tiếp theo sau sự kiện tựa, mà các số  liệu của nó chưa có trong danh mục  
động đất ban đầu, theo các công thức sau:

Tpr = top + MO∆t (Top )  ;                                  
m pr = mop + MO∆ m(Top ) ;                                           

(2.2)

σ t pr = σ∆t (Top ) ;                                                  

(2.3)

σ m pr = σ∆m(Top ) ;                                                  

(2.4)

Thay cho các giá trị   σt pr  và    σ m pr  với tư  cách đặc trưng của độ  chính 
xác dự  báo có thể  sử  dụng các ranh giới dưới và các ranh giới trên của các  
khoảng tin tưởng đối với thời điểm phát sinh và magnitude của trận động đất tựa  
(sự kiện tựa) như sau:
­ Các ranh giới dưới: 
pr
Tmin
= Tpr − min{δ T , Tpr ­Top }                          
pr
mmin
= m pr − min{δ m, m pr ­m op }

­ Các ranh giới trên:

Trần Việt Phương

25

(2.5)