روش های ژئوفیزیک در مطالعات آب های زیرزمینی و اکتشاف آب :: بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

ابزار وبمستر

Bootstrap Example

تصوير ثابت

عضويت در خبرنامه ايـميـل پايگاه بيسيــن - عضويت پس از کليک بر روي لينک فعال سازي که براي شما ارسال خواهد شد تکميل مي شود

پشتيباني شده با بيسين

روش های ژئوفیزیک در مطالعات آب های زیرزمینی و اکتشاف آب

مقدمه

امروزه مطالعات آب های زیرزمینی چه از منظر شناخت ذخائر موجود (آب های سطحی و عمیق) و چه از دیدگاه حفظ این ذخائر و جلوگیری از آلودگی های زیست محیطی، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. از اینرو مطالعات منابع آب زیرزمینی و مدیریت آن مورد توجه روز افزون قرار گرفته است. با در نظر گرفتن این موضوع در وحله اول به دسته بندی ذخائر آب زیرزمینی پرداخته می شود. ذخائر آبی را می توان از دیدگاه های مختلف به گروه بندی های متفاوتی دسته بندی نمود که دو نمونه بسیارمهم این نوع دسته بندی عبارت است از: تفکیک ذخائر آب زیرزمینی از نظر زمین شناسی و تجدید پذیری. می توان ذخائر آب زیرزمینی را از دیدگاه زمین شناسی به دسته های آب زیرزمینی موجود در آبرفت، آب زیرزمینی موجود در سازند های سخت و آب زیرزمینی موجود در شکستگی ها و گسلش ها دسته بندی نمود. همچنین از لحاظ تجدید پذیری، ذخائر آب زیرزمینی به دو دسته تجدید پذیر و تجدید ناپذیر تفکیک می گردند که آب های سطحی تاحدودی تجدید پذیر و آب های عمیق به عنوان ذخائر تجدید ناپذیر تقسیم بندی می گردند (مقیاس زمانی برای این دسته بندی طول عمر بشر می باشد). این موضوع اهمیت مدیریت و شناسایی این ذخائر را صد-چندان می نماید. یکی از بهترین روش های شناسایی ذخائر آب زیرزمینی بدون ایجاد تاثیرات مخرب زیست محیطی مانند حفاری و... کاربرد روش های ژئوفیزیکیست که در ادامه کلیاتی از روش های  ژئوفیزیکی پرکاربرد  در اکتشاف ذخائر آب زیرزمینی ارائه می گردد.

2-روش  های ژئوفیزیکی

کلمه  Geophysics از دو عبارت  Geo  و  Physics تشکیل شده و بیانگر شناسایی و تفکیک مواد تشکیل دهنده زمین شناسی با تکیه بر خواص فیزیکی آن ها می باشد. خواص مورد بررسی و روش های ژئوفیزیکی مربروطه در جدول 1 ارائه شده است. علاوه بر این باید به این موضوع اشاره نمود که قدرت تفکیک و عمق نفوذ هر یک از روش های ژئوفیزیکی مرتبط با شرایط محیطی و... می تواند متغیر باشد که تا حدودی اطلاعات مربوطه در جدول مذکور آمده است. در ادامه به شرح مختصری از هر یک از روش های ذیل پرداخته خواهد شد.

جدول-1 روش های مختلف ژئوفیزیکی کاربردی در مطالعات اکتشاف آب زیرزمینی

1-2-روش مقاومت  ویژه الکتریکی

در این روش به ارزیابی مقادیر  مقاومت ویژه ساختار های زیرسطحی پرداخته می گردد. با توجه به این موضوع که با آب دار شدن یک محیط و یا افزایش تخلخل (اولیه و یا ثانویه)؛ تغییر در مقادیر مقاومت ویژه ایجاد  می شود، می توان به شناسایی نواحی آبدار آبرفت سطحی، شناسایی آب موجود در سازند های سخت و شناسایی نواحی آبدار شکستگی ها و گسلش های زیرسطحی پرداخت. در طی این مطالعه همواره با تزریق جریان الکتریکی توسط الکترود های جریان و اندازه گیری مقادیر اختلاف پتانسیل بین الکترود-های پتانسیل، به اندازه گیری مقادیر  مقاومت ویژه پرداخته خواهد شد (شکل 1). با استفاده از  این روش می توان به شناسایی نواحی سطحی تا نیمه عمیق پرداخت. باید به این موضوع اشاره نمود که با افزایش فواصل الکترودی ،دسترسی به اعماق بیشتر میسر می گردد، اما به موازات آن، با حرکت به سمت عمق از قدرت تفکیک این روش کاسته خواهد شد.

شکل-1  نحوه برداشت به روش مقاومت ویژه (سمت بالا) و آرایه های مختلف برداشت (سمت پایین).

2-2-روش لرزه نگاری انعکاسی و انکساری

در روش لرزه نگاری به بررسی خواص مواد زیرزمینی با تکیه بر امپدانس صوتی مواد پرداخته می  شود. به بیان دیگر ، در ابتدا یک موج مکانیکی از منبع فرستنده به داخل زمین ارسال و در ادامه پاسخ  انعکاس و انکسار این موج دریافت می گردد. بسته به اینکه طبیعت انکسار امواج مورد توجه  باشد و یا انعکاس؛ روش های لرزه ای به دو دسته انعکاسی و انکساری دسته بندی می گردند. در این روش قدرت تفکیک و عمق نفوذ به فاصله بین گیرنده ها ، محدوده فرکانسی موج ارسالی و عمق مورد مطالعه بستگی دارد(شکل 2) . این روش ژئوفیزیکی از حجم داده بیشتر و به تبع آن از دقت بالاتری برخوردار است و می توان از  این روش برای مطالعات آب های سطحی تا  عمیق استفاده نمود. شایان ذکر است از این روش جهت ارزیابی ذخائر نفتی در اعماق بالا استفاده می گردد.

شکل-2 روش لرزه نگاری انکساری و انعکاسی.

3-2-روش گرانی سنجی

 همانگونه که از نام این روش نیز می توان استنتاج نمود، هدف از این روش   ارزیابی مواد زیر سطحی با توجه به تغییر در میزان چگالی آنها است. در اصل فرض اصلی این روش بر این موضع استوار است که دو ماده با جرم و فاصله مشخص از یکدیگر نیروی جاذبه  گرانشی را بر یکدیگر وارد می نمایند که با جرم این مواد رابطه مستقیم و  با مجذور فاصله بین آنها رابطه   عکس دارد. با در نظر گرفتن این موضوع و توجه به اینکه مواد تشکیل دهنده زمین شناسی دارای جرم های متغیر هستند می توان با ارزیابی نیروی گرانش و مقایسه آن ها نسبت به یک نقطه ثابت، ساختار های زیرسطحی و تا حدودی جنس مواد تشکیل دهنده،  زمین شناسی را  تفکیک نمود. امروزه با پیشرفت تنجهیزات  برداشت گرانی سنجی، برداشت در قالب میکروگراویمتری انجام می گیرد که به مراتب دارای دقت  و قدرت تفکیک بالاتری می باشد (شکل 3). این روش نیز  برای اعماق کم تا نواحی عمیق مورد استفاده قرار می گیرد بگونه ای که در مطالعات اکتشاف ذخائر نفتی ، در فاز های آغازین مطالعات  قرار دارد. شایان ذکر است با حرکت به سمت عمق از میزان قدرت تفکیک این روش نیز  کاسته می شود.

شکل-3 فرض اصلی روش گرانی سنجی.

4-2-روش های الکترومغناطیسی

در روش  های الکترومغناطیس نیز تغییر در میزان رسانندگی الکتریکی مورد ارزیابی قرار  می گیرد. در تمامی روش های الکترومغناطیس همواره یک موج الکترومغناطیسی با استفاده از فرستنده که ممکن است دارای منشاء طبیعی (MT) و یا مصنوعی باشد،   به داخل زمین ارسال می گردد. پس از برخورد موج ارسالی به مواد رسانای زیرسطحی یک میدان الکترومغناطیسی القایی در سطح ایجاد شده  که بررسی آن پاسخ به برداشتهای ژئوفیزیکی است. همچنین در برخی از روش های الکترومغناطیسی  مانند GPR بازتاب موج ارسالی  از لایه های  اندازه گیری میشود که گویای طبیعت مواد زیر سطحی است. روش های الکترومغناطیسی با توجه به طبیعی و یا مصنوعی بودن چشمه مورد استفاده، برداشت در حیطه زمان و یا فرکانس و همچنین فرکانس مورد استفاده به دسته ها مختلفی تقسیم بندی  می گردند.از اینرو روش های الکترومغناطیسی متنوعی وجود دارد که  بارزترین آن ها عبارتند از :

(Magneto Metric Resistivity (MMR
Small Loop System
Large Loop System
(Time Domain System (TDEM
(Very Low Frequency (VLF
(Radio Magnetotelluric (RMT
(Magnetotelluric (MT و (Audio Magneto Telluric  (AMT
(Control Source Electromagnetic (SCEM
(Control Source Audio Magnetotelluric (CSAMT
(Ground Penetrating Radar (GPR
(Neutron Magnetic Resonance (NMR


در میان روش های فوق، برخی از آن ها از جمله روش های TDEM, MT, AMT, CSEM, CSAMT, NMR, VLF  و  GPR  را می توان نام برد. شکل  4 نشان دهنده محدوده فرکانسی مورد  استفاده و عمق تقریبی هر یک از این روش ها است. اصولا در روش های الکترومغناطیسی با حرکت به سمت عمق باید از فرکانس های پایین تر  (در روش های حیطه فرکانس)  و یا زمان های بیشتر  یا ابعاد بزرگتر آرایه برداشت (در برداشت های حیطه زمان) استفاده نمود. شایان  ذکر است روش-های الکترومغناطیس رنج وسیعی از اعماق را پوشش می دهند و غیرمخرب ترین نوع از روش های ژئوفیزیکی بشمار می آیند. عمق مورد بررسی در روش های الکترومغناطیسی با توجه به فرکانس مورد استفاده و رسانندگی الکتریکی مواد زیر سطحی متفاوت  است. هر  چه مواد تشکیل دهنده زمین شناسی دارای رسانندگی بالاتری باشد، عمق نفوذ کاهش می یابد. با توجه به مطالب فوق،  می توان محدوده عمقی مورد بررسی در روش های الکترومغناطیسی را در روش GPR از  چند سانی متر تا بیشینه حدود 30 متر  و برای روش MT که بیشترین عمق نفوذ را بخود اختصاص می دهد از چند ده متر تا حدود 10 کیلومتر را معرفی نمود.

 یکی از مزایای روش های الکترومغناطیسی هزینه پایین تر و سرعت نسبتاً بالای آن ها نسبت به سایر روش های ژئوفیزیکی می-باشد. بطور مثال می توان به روش VLF برای بررسی ساختار های زمین شناسی  مانند گسلش و ... در نواحی نزدیک به سطح (عمق بیشینه 80  متر) اشاره نمود. سرعت بالای این روش  در مطالعات مقدماتی جهت شناسایی ساختار های نزدیک به سطح بسیار کاربردی و ارزشمند می باشد.

 علاوه بر این ،روش های نوین دیگری مانند روش NMR به عنوان یکی دیگر از روش های ارزشمند الکترومغناطیس  بشمار می رود. این روش به میزان آب موجودددر سازند  پاسخ می دهد. به بیان دیگر،  این  روش بر اساس منحرف نمودن اتم های هیدروژن  با استفاده از امواج الکترومغناطیس و بررسی نحوه بازگشت  آن ها به حالت تعادل به شناسایی میزان هیدروژن ودر ادامه میزان آب موجود در سازند  می پردازد.  عمق مورد مطالعه توسط این روش با توجه به مدت زمان ارسال  موج ارسالی و آریش و ابعاد فرستنده و گیرنده ارتباط دارد (شکل 5).

 از جمله دیگر روش های الکترومغناطیسی که طبیعتی متفاوت نسبت به سایر روش های اشاره شده  دارد،  روش با نام GPR  است که در اصل به بازتاب امواج الکترومغناطیسی ارسال شده توسط فرستنده پاسخ می دهد و در شناسایی نواحی سطحی (اعماق کمتر از 10 متر) دقت بسیار بالایی را ازخود نشان می دهد. این روش بیشتر برای شناسایی نواحی نزدیک به سطح مورد استفاده قرار می گیرد و طبیعتی مانند روش لرزه نگاری انعکاسی دارد. 

شکل-4 محدوده فرکانسی روش های الکترومغناطیسی و عمق مورد بررسی.

منبع: شرکت مهندسین مشاور صحراکاو


ویدئوهای جامع مدل سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی در نرم افزار GMS و با مدل های MODFLOW و MT3DMS

پيامک بزنيد (پيامک در اسرع وقت بررسي شده و با شما تماس گرفته خواهد شد): 09376577189

نشاني ايميل: www.Basin.ir@Gmail.com

_______________________________________________________

براي مشاهده راهنماي دانلود فايل هاي پايگاه بيسيــن همينجا کليک کنيد

W3Schools

________________________________________________________________

سفارش پروژه داريد؟ يا قصد همکاري در انجام پروژه؟ و يا قصد فروش فايل خود؟

با فشردن دکمه زير يکي از بخش هاي "سفارش انجام پروژه" يا "همکاري با بيسين" و يا "فروش فايل" را انتخاب فرماييد

________________________________________________________________

آمار آنلاین-مقایسه ای بارش در حوضه های اصلی کشور

این نمودار ممکن است برای دقایقی به دلیل بروزرسانی غیر فعال شود


نظرات  (۱)

  • داود باقری   

    باسلام وخسته نباشید،مطلب فوق مختصر ومفید بود،ممنون از زحماتتون

فرم ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">

درباره بهترين هاي بيسيـــن بدانيد...

Bird

يکي از مهمترين اهداف اين سايت تهيه آموزش هاي روان از ابزارهاي کاربردي علوم آب است.

اهميت مطالعات محيطي با ابزارهاي نوين در چيست؟

امروز با فارغ التحصيلي جمع کثير دانشجويان سالهاي گذشته و حال، با گذر از کمي گرايي ديگر صرف وجود مدارک دانشگاهي حرف اول را در بازار کار نمي زند؛ بلکه سنجش ديگري ملاک؛ و شايسته سالاري به ناچار! باب خواهد شد. يکي از مهم ترين لوازم توسعه علمي در هر کشور و ارائه موضوعات ابتکاري، بهره گيري از ابزار نوين است، بيسين با همکاري مخاطبان مي تواند در حيطه علوم آب به معرفي اين مهم بپردازد.

جستجو در بيسين

ابزارهاي نوين

بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

بیسین جهت ارائه مطالب و خدمات تخصصی در حیطه نرم افزارها و مدل های شبیه سازی مهندسی آب با رویکرد پژوهشی-آموزشی ایجاد شده است که توسعه خود را در گرو همکاری مخاطبان می بیند.

اطلاعات سايت

  • www.Basin.ir@gmail.com
  • مديريت بيسين
  • تاريخ امروز:
  • تنها پيامک: 09376577189