|
содержание
А.В. Казак, В.В. Калинин, М. Л. Владов
В наше время исследование фильтрационных явлений дна естественных и искусственных водоемов является очень актуальной задачей. Естественные водоемы, особенно в крупных городах (например, Москва река), нуждаются в усиленном контроле на предмет притоков и утечек. 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).
При решении упомянутых задач геофизический метод естественного электрического поля имеет ряд серьезных преимуществ: простота и относительно низкая стоимость полевых наблюдений, большая скорость сбора данных, относительно простые алгоритмы обработки и качественной интерпретации данных. Все это, при наличии соответствующей координатной привязки данных, позволяет использовать метод как для проведения рекогносцировочных работы по обнаружению и исследованию зон фильтрации, так и для проведения режимных наблюдений (мониторинга) за зонами фильтрации с целью выявления потенциально опасных тенденций их развития.
Первый этап работы проходил весной 2005 г. и состоял в разработке и реализации алгоритма решения прямой задачи метода ЕП для упрощенной модели водоема.
На основе решения классической двумерной задачи профилирования над дайкой, полученного получено А.И. Заборовским, для потенциала электрического поля от точечного источника тока и модели Смолуховского - Гельмгольца для расчета фильтрационного потенциала для цилиндрического капилляра 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 (см. Рис. 1). В результате решения вышеупомянутой прямой задачи появилась возможность симуляции результатов полевых наблюдений.
Второй этап работы в данном направлении проходил летом 2005 г. и состоял в создании (восстановлении) и опробовании измерительной аппаратуры и написании программного обеспечения для сбора данных естественного электрического поля в цифровом виде с использованием многоканального АЦП.
Работы проходили совместно с инженерно технологическим центром Курьяновской станции аэрации (ИТЦ КСА) предприятия Мосводоканал, на юго-восточном участке Москвы реки. Оборудование для регистрации естественного электрического поля включало в себя следующие компоненты: три стеклянных электрода на основе солевого моста (медный стрежень в медном купоросе), сделанных по заказу сотрудников кафедры; электрические косы; блок усилителей/фильтров, сделанных сотрудниками кафедры; АЦП производства L- Card и полевой компьютер типа notebook. Также сотрудниками ИТЦ был любезно предоставлен промышленный эхолот производства Lowrance с приемником GPS. В ходе лабораторных работ было написано программное обеспечение для одновременного сбора следующих данных: значения потенциала электрического поля, координаты регистрирующей станции в системе UTM, глубина воды. Полевые наблюдения проводились методом буксировки кос с электродами с малогабаритного судна, любезно предоставленного сотрудниками ИТЦ. Методика опытных наблюдений естественного электрического поля состояла в регистрации продольного градиента естественного электрического поля по дифференциальной схеме включения. После многочисленных испытательных работ, были сделаны 3 полноценных съемки продольного градиента естественного электрического поля на различных участках Москвы реки.
В результате проведенных разработок и исследований имеет место действующий макет цифровой станции для производства наблюдений на акваториях, программа сбора многоканальных данных со спутниковой привязкой, программа решения прямой задачи ЕП в современном варианте и собран полевой материал для дальнейшего совершенствования комплекса ЕП.
 |
| Рис. 1. Интерфейс программы расчета фильтрационного потенциала ЕП на поверхности воды |
|
