|
содержание
Казак Андрей Владимирович. Кафедра сейсмометрии и геоакустики
Научный руководитель - Калинин Виктор Васильевич
В земных недрах существует множество разнообразных по своей природе и характеристикам электрических полей. Для изучения электрических полей от естественных источников был создан метод естественного электрического поля. В начале своего применения он решал преимущественно рудные задачи. Особняком от рудных задач стоит задача изучения физико-химических процессов, протекающих на водоемах. Работа, результат который демонстрируется в данном докладе касается фильтрационных процессов на водоемах.
В наше время исследование фильтрационных явлений дна естественных и искусственных водоемов является очень актуальной задачей. Объясняется это существованием зон <нежелательной> фильтрации на дне водоемов, которые изменяют их первоначальные функции, а также нарушают экологическое равновесие прилегающих к ним территорий. С этой позиции все искусственные водоемы можно разделить на те, попадание чего-либо в которые нежелательно (водохранилища) и те, утечки из которых являются крайне нежелательными (отстойники, пруды для сброса отработанной воды с АЭС). Естественные водоемы, особенно в крупных городах (р. Москва), нуждаются в усиленном контроле на предмет притоков и утечек. Притоки могут вызвать загрязнение воды в водоеме, а утечки могут привести к активизации процессов выветривания на прилегающих к водоему территориях (образование карстов в г. Москва).
Как и во всяком геофизическом методе, важную роль играет решение прямой задачи. Немаловажным результатом решения прямой задачи является знание характера распределения физического поля. Это позволяет разработать оптимальную методику полевых наблюдений как со стороны затрат, так и со стороны сбора необходимых и достаточных данных для решения обратной задачи.
На основе решения классической двумерной задачи профилирования над дайкой, полученного получено А.И. Заборовским, для потенциала электрического поля от точечного источника тока (см. Рис. 1) и модели Смолуховского - Гельмгольца для расчета фильтрационного потенциала для цилиндрического капилляра (см. Рис. 2) был создан алгоритм расчета поля фильтрационного потенциала на поверхности водоема. Полученный алгоритм был реализован в виде программного обеспечения, позволяющего, при задании таких параметров среды как расположение зон фильтрации на дне водоема, глубина дна, удельные электрические сопротивления воды и отложений дна, рассчитать поле потенциала, а также модуля горизонтальной проекции градиента потенциала на заданной квадратной сети. Кроме этого имеется возможность расчета тех же параметров, а также компонент горизонтальной проекции градиента потенциала вдоль заданного профиля, с заданием шага по профилю и базы на которой вычисляется градиент (см. Рис. 3).
 |
Рис. 1 Модификация задачи электропрофилирования над жилой для построения модели водоема |
 |
| Рис. 2 Модель Смолуховского - Гельгольца для расчета фильтрационного потенциала для цилиндрического капилляра |
 |
| Рис. 3 Интерфейс программы расчета фильтрационного потенциала на поверхности воды |
В результате решения вышеупомянутой прямой задачи появилась возможность симуляции результатов полевых наблюдений. Выгода от этого заключается в следующем: 1) возможность выбора оптимальной и информативной сети реальных полевых наблюдений - разработка эффективной методики съемки, 2) данные о порядке измеряемых величин - настройка измерительной аппаратуры, 3) обоснованный выбор базы, на которой следует измерять компоненты градиента естественного электрического поля.
Дальнейшая работа по данной тематике будет проводиться по следующим направлениям: 1) Решение обратной задачи, 2) Учет влияния рельефа дна и берегов водоема (построение 3 D модели водоема), 3) Детализация петрофизических параметров зон фильтрации (попытка учета извилистости и распределения капилляров).
|
