intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

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

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:89

Thêm vào BST
Báo xấu
67
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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

  1. 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
  2. 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
  3. 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 DMĐĐ Danh mục động đất DMĐĐĐL Danh mục động đất độc lập 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 48 Bảng 4.3. Ví dụ về kết quả dự báo đối với một số trận động đất 49 Bảng 4.4. So sánh kết quả dự báo động đất với xác xuất tin cậy khác  54 nhau Danh mục các hình Hình 2.1. Hàm phân bố mật độ xác suất 25 Hình 2.2. Giới hạn của tiểu vùng S 27 Hình 2.3. Sơ đồ miêu tả chuỗi các sự kiện trong DMĐĐ và các khái  28 niệm dùng trong thuật toán Hình 3.1. Đồ thị của hàm mật độ xác suất của phân phối chuẩn 32 Hình 3.2. Sơ đồ khối của chương trình dự báo động đất theo mô hình  34 thống kê Hình 3.3. Giao diện nhập dữ  liệu đầu vào 40 Hình 3.4. Giao diện hiển thị kết quả 41 Hình 4.1. So sánh độ chênh lệch về thời gian Tmax­Tdb  và Tthực­ Tdb 48 Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện tính liên tục của dải số liệu về thời gian  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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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. u Phân bố loại II có dạng: G 2 ( x) exp[ ( ) k ]  với k > 0, x ≥ ε , u > ε  ≥ 0  x 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. w x k Phân bố loại III có dạng: G 3 ( x) exp[ ( ) ]  với  k > 0, x     w,  u 
  16. 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: pi t e ( pi t ) n N  = P [  N = 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: P [ I (max i) ≤  i ] = P [ N = 0 ] = e pi t Trong đó I (max i) 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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. ̣ ̉ ận văn đa tham gia th Trong giai đoan 2008­2010 tac gia lu ́ ̃ ực hiên Nhiêm vu ̣ ̣ ̣  Hợp tac quôc tê Viêt­Nga theo Nghi đinh th ́ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ư câp Nha n ́ ̀ ươc: “Đanh gia tiêm năng ́ ́ ́ ̀   ̣ ̉ ̣ ̉ ợp cac tai liêu đia chât, đia vât ly va đia chân”. đia chân lanh thô Viêt Nam theo tô h ́ ̃ ́ ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ́   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 ́ ̣ ̉ ́ ́ ́ ́  ̉ ̣ ược mơi chi la nh qua nhân đ ́ ̉ ̀ 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 chương 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 ́ ̣ ̣ ̉ ̉ ́ ̀ ̀  ̣ ̉ ́ ̉ ́ ̣ ̀ ợp vơi cac điêu kiên th thiên đê co thê ap dung phu h ́ ́ ̀ ̣ 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
  20. 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 ́ ̣ ́ ̉ ̣   ̉ ́ ưng nghiên c [25]. Tuy nhiên cung cân phai co nh ̃ ̀ ̃ ứu so sanh, bô sung đê co thê ́ ̉ ̉ ́ ̉  ́ ́ ́ ́ ̉ đanh gia tinh đung đăn cua no. ́ ́ Tât ca nh ̃ ́ ̃ ẫn dắt tập thể  tác giả  đến ý tưởng “Xây   ́ ̉ ưng ly do nêu trên đa d 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
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học
320 tài liệu
1253 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2