Аппаратурно-методический комплекс для геофизических исследований процессов фильтрации на пресноводных водоемах

Казак, Андрей Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Аппаратурно-методический комплекс для геофизических исследований процессов фильтрации на пресноводных водоемах
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Аппаратурно-методический комплекс для геофизических исследований процессов фильтрации на пресноводных водоемах"

На правах рукописи

Казак Андрей Владимирович

ииз451684

АППАРАТУРНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ФИЛЬТРАЦИИ ИА ПРЕСНОВОДНЫХ ВОДОЕМАХ

25.00.10 Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва —2008

003451684

Работа выполнена на кафедре сейсмометрии и геоакустики геологического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Калинин Виктор Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Никитин Алексей Алексеевич

кандидат технических наук Левин Анатолий Самуилович

Ведущая организация: Институт геоэкологии им. Е. М. Сергеева

Российской академии наук

Защита состоится 19 ноября 2008 года в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 501.001.64 при Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, ГЗ МГУ, зона «А», Геологический факультет, аудитория 308

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (ГЗ МГУ, зона «А», 6 этаж)

Автореферат разослан 16 октября 2008 года Ученый секретарь диссертационного совета

Основные положения

Актуальность исследования. В настоящее время в Российской Федерации наблюдается развитие и совершенствование во всех сферах промышленности и народного хозяйства. Не исключением стали контроль за состоянием водных ресурсов и повышение требований к эксплуатации поверхностных водных объектов, как с технической, так и экологической точек зрения.

Важной группой процессов, протекающих в рамках любого естественного или искусственного водоема, является совокупность гидродинамических явлений, выражающаяся в существовании фильтрации воды в водоем и/или из водоема. Исследование фильтрационных явлений ложа различных естественных и искусственных водоемов является в настоящее время очень актуальной задачей. Объясняется это существованием зон «нежелательной» фильтрации в ложе водоемов, которые изменяют их первоначальные функции, а также нарушают экологическое равновесие самих водоемов с прилегающими к ним территориями.

С этой позиции все искусственные водоемы можно разделить на две 1руппы: водоемы, в которые попадание загрязнений нежелательно (водохранилища) и водоемы, 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 техногенных притоков и утечек. Притоки могут вызвать загрязнение воды в водоеме, а утечки могут привести к активизации или увеличению интенсивности процессов выветривания на прилегающих территориях (карстово-суффозионные процессы), к подтоплению жилых и промышленных объектов и т. д. В последнее время остро стоит проблема выявления областей развития карста, приуроченных к зонам интенсивной фильтрации, как в крупных мегаполисах, например в г. Москве, так и на территориях масштабных гидротехнических сооружений, типа водохранилищ. Другая важная задача - это обнаружение и локализация в пространстве мест, через которые в водоем поступают загрязняющие вещества, как из залегающих ниже водоносных горизонтов, так и из подземных коммуникаций, находящихся в аварийном состоянии. В случае естественных водоемов на территории крупных мегаполисов (р. Москва) очень актуальна задача определения местоположения источников вторичного загрязнения (илы) на дне водоема, которые могут располагаться в окрестности областей утечек воды из водоема. Проблема подтопления городских агломераций также имеет место практически во всем мире. Сохранение воды надлежащего качества в поверхностных водных объектах приобретает особую важность. Так как проблема водоснабжения велика, то для учета потерь воды, целесообразно использовать эффективный и производительный метод исследования областей утечек и разгрузки воды через ложе водоемов.

Одним из традиционных методов исследования процессов фильтрации является гидрологический метод, который является трудоемким, малопроизводительным и, зачастую, недостаточно разрешенным в пространстве, особенно при исследованиях водоемов со значительными площадями акваторий. Как следствие редкой сети гидрологических наблюдений понижается точность определения местоположения и геометрии зон фильтрации. В связи с этим возникает потребность в более оперативном и производительном способе локализации зон фильтрации воды, а также определения таких характеристик зон фильтрации, как направление (приток, утечка), скорость и расход воды.

Среди возможных вариантов решения этой задачи, использование комплекса геофизических методов является привлекательным по ряду причин. Во-первых, наличие процессов фильтрации приводит к появлению в окружающем пространстве аномалий ряда физических полей. Комплексное исследование и анализ данных по набору физических полей, наиболее чувствительных к процессам фильтрации воды через дно и борта водоема, позволяет получить более достоверную и разностороннюю оценку параметров фильтрации. Во-вторых, имеется возможность проводить наблюдения физических полей бесконтактным способом, в том смысле, что измерения выполняются в объеме воды вблизи дневной поверхности. Это обстоятельство позволяет преодолеть ряд технических трудностей при измерениях и существенно повысить производительность исследований, а, следовательно, увеличить пространственную и временную разрешающую способность исследований.

Основная цель исследования состоит в разработке теоретических, технических, аппаратных и вычислительных аспектов комплекса геофизических методов для дистанционного, бесконтактного и высокопроизводительного исследования процессов фильтрации, протекающих в ложе пресноводных водоемов любого типа, конфигурации и масштаба.

Основные задачи исследования:

1) Выбор комплекса геофизических методов для исследования фильтрационных процессов на водоемах.

2) Создание алгоритма решения прямой задачи метода естественного электрического поля, как центрального метода комплекса и исследование количественных закономерностей естественного электрического поля, связанного с фильтрационными процессами через ложе водоема.

3) Разработка способа прецизионного определения комплексного электрического сопротивления водных электролитов, как фактора обладающего сильной реакцией на изменение химического состава и качества воды.

4) Анализ динамической характеристики термоприемника и реализация способа её коррекции для увеличения быстродействия измерителя температуры как при зондировании в грунте, так и при непрерывном движении в водной толще.

5) Обоснование и разработка аппаратно-программного аналого-цифрового комплекса для регистрации данных комплекса геофизических методов, как в лабораторных, так и в полевых условиях в процессе непрерывного перемещения измерительных датчиков в среде.

6) Разработка и тестирование программ цифровой обработки данных комплекса геофизических методов.

7) Испытание предложенного аппаратурно-методического комплекса в ходе геофизических исследований природных объектов.

8) Анализ подходов к качественной и количественной интерпретации данных, полученных в результате обработки.

Объектом исследования является совокупность явлений фильтрации воды через ложе естественных и искусственных водоемов.

Предмет исследования состоит в изучении естественного электрического, термического полей и поля электрического сопротивления в водной толще, в том числе связанных с процессами фильтрации жидкости через дно и борта водоемов.

Методологическая и теоретическая основа исследования. Основу работы составили научные труды отечественных и зарубежных авторов, специализирующихся в области теории математического моделирования естественных процессов, области геофизических методов исследования земной коры, а также в области разработки методов измерения физических полей в условиях натурных наблюдений. Среди отечественных пионеров-исследователей фильтрационных процессов на водоемах геофизическими методами необходимо указать следующие имена: Огильви А. А., Богословский В. А., Калинин А. В., Калинин В. В., Владов М. Л., Мусатов А. А., Горбунов А. А., Модин И. Н. Стоит также огласить имена отечественных исследователей, принимавших и принимающих активное участие в разработке теории геофизических полей фильтрационной природы: Заборовский А. И., Альпин Л. М., Семенов А. С., Кормильцев В. В., Титов К. В., Коносавский П. К. Имена зарубежных исследователей, изучавших похожие проблемы и решавших сходные задачи такие: William R. Sill, Robert F. Corwin, David V. Fitterman, Andrew P. Bérubé и др.

Исследование выполнено с использованием математических, статистических методов, а также метода сравнений и аналогий, метода обобщений и метода натурных наблюдений.

Информационная база исследования. В качестве информационных источников в работе использовались:

1) Научные источники в виде данных и сведений из монографий, журнальных статей, кандидатских и докторских диссертаций, научных и производственных докладов и отчетов, материалов научных конференций.

2) Результаты собственных расчетов и проведенных лабораторных и натурных экспериментов.

3) Официальные документы в виде законодательных актов, государственных стандартов и нормативных документов.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1) Впервые разработан и реализован алгоритм решения прямой задачи метода естественного электрического поля (ЕП) для плоскопараллельной модели водоема (воздух, вода, однородное полупространство) с произвольным расположением зон фильтрации различных типов на дне.

2) Реализован в цифровой форме и усовершенствован ранее известный алгоритм восстановления потенциала естественного электрического поля по данным наблюдения дипольными установками.

4) Реализован в цифровой форме и развит ранее известный алгоритм коррекции динамической характеристики измерителя температуры, а также исследована область его применения и ограничения.

5) Проведены лабораторные и натурные испытания многофункционального масштабируемого аналого-цифрового аппаратно-программного комплекса, предназначенного для проведения геофизических исследований в водном объеме, как в статическом (точечном), так и в динамическом (непрерывное движение) режимах.

6) Отработаны методические вопросы наблюдения естественного электрического поля, полей температуры и электрического сопротивления вблизи поверхности ряда водоемов с целью выявления зон фильтрации воды. Развиты представления о пространственной структуре изучаемых физических полей на водоемах. Существенно дополнена имеющаяся фактологическая база по теме исследований.

Современная аппаратная аналогово-цифровая база реализации комплекса обеспечивает высокую точность выходных данных, а также позволяет использовать реализацию комплекса как самостоятельно, так и в связке с другими методами, как в лабораторных условиях, так и для натурных исследований пресноводных водоемов любого типа, конфигурации и масштаба в широком диапазоне условий наблюдения.

Личный вклад автора диссертации в общий результат исследования:

1) Получено аналитическое решение и разработан численный алгоритм для моделирования естественного электрического поля фильтрационной природы для упрощенной модели водоема. Алгоритм реализован в виде прикладного программного обеспечения для ЭВМ.

2) Выполнены все численные и основная часть лабораторных экспериментов.

3) Практически реализованы стыковка и согласование комплекса измерительной аппаратуры с аналого-цифровой измерительной частью и ЭВМ посредством разработки соответствующего прикладного программного обеспечения для комплексной регистрации данных комплекса.

4) Выполнены все натурные наблюдения.

Защищаемые положения. Защищается совокупность теоретических, методических разработок, лабораторных и натурных исследований, включающая следующее:

1) Выбран комплекс геофизических методов, состоящий из ЕП, резистивиметрии и термометрии в водном объеме, предназначенный для дистанционных исследований искусственных и естественных водоемов на предмет нахождения параметров фильтрационных процессов через поверхность водного объема.

2) Получено решение прямой задачи метода ЕП для упрощенной модели водоема при наличии источников тока фильтрационной природы. На базе теоретического решения была разработана программа моделирования на персональной ЭВМ, которая позволила разработать эффективные методики натурных наблюдений по методу ЕП в водном варианте.

3) Предложен и реализован способ раздельного измерения компонентов комплексного сопротивления электрохимической ячейки, а также сделана оценка статической и динамической погрешностей измерения. Апробация метода осуществлялась при измерении активного и реактивного сопротивления водного раствора соли №С1 с помощью двухэлектродной электрохимической ячейки. Метод позволяет существенно повысить точность определяемых абсолютных значений проводимости.

метода позволяет повысить точность определения температуры и положения источников аномалий.

5) Проведены представительные по объемам опытно-методические исследования доступных поверхностных объектов (Новодевичьи пруды, юго-восточный участок р. Москвы и её притоки) предложенным аппаратурно-методическим комплексом. На нескольких объектах, которые, согласно априорным данным, в сильной степени подвержены явлениям фильтрации, были зарегистрированы аномалии физических полей, которые, по результатам комплексирования методов, наиболее вероятно соответствуют наличию значимых фильтрационных явлений. В результате обработки данных предложенного комплекса были сделаны оценки направления фильтрации и, в некоторых случаях, площади развития фильтрационных процессов.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований докладывались автором на следующих мероприятиях: день научного творчества студентов МГУ (г. Москва, 2006 г.); международная выставка-конференция общества EAGE «69th EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2007» (г.Лондон, 11-14 июня 2007 г.); международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2008» (г. Москва, 7-11 апреля 2008 г.). Результаты исследования вошли в состав научно-производственных отчетов и помогли в деятельности двух профильных организаций: МГУП «Мосводоканал» и ЗАО «Центр практической геоэкологии О плюс К» (ЦПГ).

Публикации. Основные положения работы и результаты исследований по различным направлениям опубликованы в 5 научных статьях и 3 сборниках материалов к профильным научно-практическим конференциям.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и 4 приложений. Содержит 222 страницы машинописного текста, в том числе 1 таблицу, 36 рисунков и библиографический список использованных литературных источников из 168 наименований, из которых 30 иностранных.

Благодарности. Автор сердечно благодарит научного руководителя Калинина В. В. за постоянное внимание, бесконечное терпение и безграничное понимание, снисходительность, жесткую и конструктивную критику выводов деятельности автора в процессе выполнения и написания работы. Особую благодарность автор выражает заведующему кафедрой сейсмометрии и геоакустики геологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова Владову М. Л. за всемерную финансовую и материальную поддержку работы, а также за организацию части натурных наблюдений. Автор также желает высоко оценить помощь, ценные замечания и рекомендации следующих сотрудников геологического факультета: кафедра сейсмометрии и геоакустики - Старовойтов А. В., Степанов П. Ю., Калашников А. Ю.; кафедра геофизических методов исследования земной коры - Шевнин В. А., Горбунов А. А., Модин И. Н., Бобачев А. А.; кафедра гидрогеологии

- Орлов М. С. Часть натурных наблюдений не смогла бы быть реализована без самоотверженного участия и поддержки супруги автора Казак Е. С. и студентов кафедры сейсмометрии и геоакустики Зелинского Н. Р. и Ли В. О. Исследования на акватории р. Москвы были бы невозможными без заразительного энтузиазма и щепетильности Щегольковой Н. М. из ИТЦ МГУП «Мосводоканал».

Автор в бесконечном долгу перед своими родителями Казаком В. Г. и Казак Т. Г. за предоставленную возможность заниматься научной деятельностью в процессе учебы в аспирантуре.

Содержание работы Глава 1. Обзор состояния области исследования и выбор комплекса методов

Отечественный специалист по изучению естественных электрических полей (ЕЭП) Земли Семенов А. С. в одной из своих недавних работ описывает морфологию ЕЭП, включающую более восьми типов, среди которых «важными для использования в геологии» являются: электрохимические (рудные), фильтрационные, диффузионно-адсорбционные, фоновые, «меняющиеся во времени» поля, поля устойчивых отрицательных и устойчивых положительных аномалий, поля нефтяных месторождений и естественные электрические поля акваторий. Поля фильтрационной природы, ставятся Семеновым А. С. на «.. .второе место по своему значению в геологии», так как «.. .градиент потенциала фильтрационных полей колеблется в пределах от сотых долей до единиц милливольт на метр».

Известно, что протекание жидкости через пористую среду, вызывает появление электрического и магнитного полей. Такие фильтрационные поля являются следствием электрофильтрации - члена класса электрокинетических явлений, впервые открытых и описанных профессором Московского университета Рейссом Ф. Ф. в 1807 г. Сами фильтрационные поля известны в физической химии под названием «потенциалов течения» или «потенциалов протекания». Впервые явление электрофильтрации было подробно исследовано Квинке Г. в 1859 г., который для объяснения механизма потенциала протекания ввел понятие двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела твердой и жидкой фаз. Основные исследования структуры и свойств ДЭС, связанны, среди прочих, с именами Смолуховского, Гельмгольца, Гун, Чепмена, Штерна и Грэма. В настоящее время отсутствует однозначное истолкование как механизма возникновения электрического поля фильтрационной природы, так и его количественных закономерностей.

К задачам, которые потенциально можно решить путем исследования фильтрационных полей методом ЕП, среди прочих, относятся следующие: определение направления движения и скорости подземных вод; изучение утечек и притоков вод в

водохранилищах, каналах, пресноводных и морских акваториях; контроль за фильтрацией вод через плотины; контроль за утечкой загрязненных вод из очистных сооружений.

В главе приводится краткий обзор различных случаев применения метода ЕП для решения инженерно-геологических, гидрогеологических и геоэкологических задач, связанных с процессами фильтрации подземных вод через дно и борта естественных и искусственных водоемов. Большой вклад в развитие этой области науки внесли отечественные исследователи Семенов А. С., Альпин JI. М., Боровинская JI. Б., Горелик А. М., Агапов Г. И., Вендельштейн Б. Ю., Богословский В. А., Огильви А. А., Калинин В. В., Владов M. JL, Мусатов А. А., Модин И. Н., Шевнин В. А., Баласанян С. Ю., Оганесян Г. М., Титов К. В., Великин С. А., Сапожников Б. Г., Кормильцев В. В., Жаворонкова В. В., Мусаев И. А. и др. Среди зарубежных публикаций необходимо особо выделить работы таких авторов как William R. Sill, Robert F. Corwin, David V. Fitterman, Ishido T., Sprunt, E. S., Andrew P. Bérubé и др. Показано что, несмотря на большой опыт успешного применения метода ЕП для исследования явлений фильтрации на земной поверхности и на дне, случаи систематического изучения компонентов поля вблизи дневной поверхности открытых естественных и искусственных водоемов являются весьма эпизодичными.

Идея изучения компонентов ЕЭП, связанных с процессами фильтрации, в поверхностном слое воды является привлекательной по следующим причинам: простота расположения сенсоров в поверхностном слое (включая трехмерные конфигурации измерительных установок), высокая стабильность условий измерения, минимальная опасность повреждения и обрыва измерительных систем при буксировке по сравнению с наземными и донными измерениями. Как следствие имеет место существенный прирост производительности полевых работ.

Измерение удельного электрического сопротивления (УЭС) воды (резистивиметрия) входит в качестве стандартной процедуры в любой комплекс геофизических методов для решения инженерно-геологических и геоэкологических задач. В рамках настоящего исследования знание этой величины необходимо для решения как минимум двух задач. Во-первых, для получения количественных параметров в методе ЕП необходимо знание электрического сопротивления среды, в которой протекают фильтрационные процессы и производятся измерения. Во-вторых, хорошо известна сильная реакция величины УЭС на изменение физико-химических свойств природных вод, что дает возможность комплексировать данные УЭС с результатами интерпретации альтернативных методов геофизики, для выявления мест притоков.

Выявление фильтрационных процессов может осуществляться путем наблюдения поля температур (термометрия) как в водном объеме, так и во внутренних точках грунтового массива. По данным термометрии, в определенных случаях, можно найти количественные характеристики таких процессов как питание и разгрузка, фильтрация

подземных вод и т. д. В электрохимии хорошо известен факт, что в области малых минерализации, которой соответствует большинство природных вод, величина УЭС достаточно чувствительна к температуре. Поэтому, достоверные данные температуры позволяют внести поправки в результаты резистивиметрии, а, следовательно, уменьшить ошибку при решении прямых и обратных задач метода ЕП.

Очевидно, что данные резистивиметрии и термометрии могут напрямую использоваться в качестве диагностических признаков, чувствительных к интенсивности фильтрационных процессов, площади их развития и минерализации фильтрующейся воды.

Таким образом, выбран комплекс из относительно независимых, но взаимно обусловленных геофизических методов, состоящий из ЕП, резистивиметрии и термометрии в водном объеме, предназначенный для геофизических исследований водоемов на предмет нахождения параметров фильтрационных процессов через поверхность водного объема.

Глава 2. Метод естественного электрического поля на акваториях

В начале главы представлен краткий обзор современных методов решения прямой задачи для метода ЕП. Анализ показал, что имеет место явный дефицит решения прямой задачи метода ЕП на акваториях, связанной с явлениями фильтрации через дно и борта водоема, в то время как практика таких наблюдений, хотя и эпизодически, но имеет место. Представляется обоснованным, что геоэлектрическая модель водоема (водный объем и окружающие отложения), на первом этапе своей разработки не должна быть излишне сложной, что позволяет исследовать поле не только во всем объеме среды, но и получать асимптотические оценки для более сложных случаев строения среды, а также определять порядки величин.

Для выяснения основных количественных закономерностей в рамках исследования был сделан выбор на одномерной двухслойной модели водоема, представленной на рис. 1. Модель состоит из нижнего полупространства донных отложений с УЭС рь, залегающего выше горизонтального слоя воды мощности h с УЭС pw и воздушного верхнего полупространства с УЭС ра = со. Элементы модели разделены двумя горизонтальными и параллельными границами: дно Р и граница вода - воздух Q. Все элементы модели однородные и изотропные по электрическим свойствам. Задача ставится следующим образом: найти распределение потенциала всюду в водном слое от точечного источника тока А силой 7, расположенного на границе Р.

Перед записью решения необходимо уточнить физическую природу источника тока А. В рамках модели

Ра"" Q

Р» h

А^г

Рис. 1. Принятая геоэлектрическая модель водоема.

предполагается, что в непосредственной близости к водному слою в точке А расположена лишь одна из пары сопряженных областей вхождения/выхождения жидкости в объем породы, а расположение дополняющей области неизвестно, но полагается достаточно удаленным, для того чтобы считать точку А единичным точечным источником тока, стекающего во все проводящее пространство. Поток жидкости через объем горной породы полагается установившимся, а скорость потока и соответствующее электрическое поле стационарным. Таким образом, в точке А рассматривается стационарный точечный механо-электрический генератор, который преобразует механическую энергию жидкости, фильтрующейся через объем горной породы, в электрический ток, стекающий в проводящую среду.

Решение для потенциала электрического поля в слое воды получено в аналитическом виде методом решения уравнения Лапласа и может быть представлено следующим образом:

В целях увеличения производительности алгоритма численного моделирования фильтрационного поля, под эффективным источником тока понимается некая двумерная квадратная область поверхности дна водоема, на которой расположены выходы капилляров зоны фильтрации. При формировании такой модели, были приняты как минимум три существенных допущения о структуре водопроницаемого порового пространства отложений, расположенных ниже дна водоема. Во-первых, все капилляры зоны фильтрации полагаются цилиндрическими и вертикальными (оси капилляров пересекаются под прямым углом с поверхностью дна водоема Р) с постоянным радиусом по их длине. Во-вторых, предполагается, что капилляры распределены равномерно в объеме породы с некоторой площадной пористостью (отношение суммарной площади сечений капилляров к площади квадратной площадки). В-третьих, считается, что мощность отложений под дном достаточно велика, а, следовательно, и обратные выходы капилляров расположены на достаточной глубине, чтобы их потенциал не учитывать в расчетах. Сделанные предположения позволяют воспользоваться моделью Смолуховского - Гельмгольца для тока проводимости, стекающего с концов капилляров зоны фильтрации.

Линейность решения (1) задачи позволяет формировать на дне водоема зоны фильтрации произвольной формы путем аппроксимации их геометрии набором

(1)

рь - д,, 2е[0;й] Рь + Р„' г е (-со; со)

эффективных источников тока. В результате всюду в водном слое можно вычислить потенциал фильтрационного поля от всех эффективных источников тока образующих зоны фильтрации. После приведения выражения (1) к прямоугольной системе координат выражение для суммарного потенциала можно записать как:

хе (-а>;со); у е (-<»;<»); ге[0;/1]

где Л^ - общее количество эффективных источников, входящих в состав всех зон фильтрации; Л, Хь Ук - ток проводимости и координаты к-ого эффективного источника соответственно.

На основе выражения (2) численными методами исследованы количественные закономерности распределения потенциала ЕЭП в водном слое для принятой модели водоема. Одна из выявленных особенностей состоит в том, что максимум аномалии потенциала от зоны фильтрации падает с увеличением глубины водоема медленнее, чем растет «ширина» аномалии при тех же условиях. С практической точки зрения такое поведения аномальной части потенциала ЕЭП выгодно с двух сторон. Во-первых, малая скорость уменьшения максимума аномалии с увеличением глубины водоема, повышает отношение сигнал/шум и увеличивает вероятность выявления аномалии в процессе полевых наблюдений. Во-вторых, большая степень «расширения» аномалии с увеличением глубины водоема позволяет её обнаружить на значительном расстоянии от фактического источника. Для типичных значений УЭС дна (50 - 100 Ом-м), при прочих равных условиях, максимум аномалии ЕЭП от источника фильтрации линейно растет с контрастом сопротивлений в диапазоне pJpь > 10 и нелинейно падает до нуля при pJpь <10.

Таким образом, получен инструмент для нахождения количественных характеристик ЕЭП фильтрационной природы в водном слое в непосредственной близости к дневной поверхности. Появилась возможность оценивать порядки изучаемых величин и разрабатывать эффективные методики натурных наблюдений по методу ЕП в водном варианте.

Глава 3. Измерение комплексного электрического сопротивления водных

Изучение литературы показало, что даже в специальных разделах электрохимии, посвященных определению электропроводности электролитов, имеют место принципиальные трудности, которые связаны со сложностью процессов протекающих в

(2)

электролитов

электрохимической ячейке при пропускании через неё электрического тока. Сама ячейка зачастую описывается в эквивалентных электротехнических терминах в виде сложных соединений (эквивалентных схем) частотно-зависимых сопротивлений и емкостей, а также дополнительных элементов ответственных за фарадеевские процессы (элементы Варбурга).

Анализ показал, что при определении абсолютных значений сопротивления жидких растворов существенную роль играют условия измерения (величина и частота измерительного тока, геометрия и материал измерительной ячейки, наличие взвесей). За немногими исключениями, в опубликованных данных не указываются использованные технические элементы и их характеристики, что делает крайне затруднительным сопоставление, а тем более сравнение, величин, полученных различными авторами и в различных условиях.

В рамках исследования был разработан высокоточный метод измерения комплексного сопротивления электрохимической ячейки. За основу эквивалентной электрической схемы двухэлектродной электрохимической ячейки взята схема Эршлера -Рэндлса. Не рассматривая разнообразные электрохимические процессы в ячейке, предполагается, что в процессе измерения сопротивления ячейка - это линейный стационарный электрический двухполюсник с сосредоточенными параметрами, состоящий из последовательно соединенных сопротивлений: активного Ях и реактивного X. Принципиальная электрическая схема предложенной измерительной системы изображена на рис. 2.

В случае измерений с помощью предложенной установки, но с использованием лишь одного из двух эталонных сопротивлений, например можно раздельно определить активную ^(/о) и реактивную Д/о) части комплексного сопротивления ячейки, где /о - частота изменения напряжения. Для решения задачи требуется знание величин II¡„, Ль Ы\ и их (см. рис. 2). Первые измерения показали, что если величина Ях этим методом определяется достаточно устойчиво, то величина X в большинстве случаев оказывается мнимой. Анализ погрешностей искомых величин показал, что ошибка определения значения X катастрофически быстро возрастает по мере стремления отношения Х/Я\ к 0.

(Q uir

JL 1 Ui'

Ячейка

Рис. 2. Принципиальная

электрическая схема измерительной системы. Ri и Яг - эталонные сопротивления; Rx и X - активное и реактивное сопротивления ячейки; 14, - амплитуда входного напряжения; Ux и Uij — амплитуды напряжения, снимаемые с ячейки и эталонных сопротивлений Я/ и Ä>

Поэтому в качестве основной схемы измерения была принята схема, включающая оба эталонных сопротивления (см. рис. 2), а метод работы был назван методом «двух сопротивлений» или «211». Уравнения, определяющие искомые величины, приведены ниже:

Я^1 * 2

К1 К:

Кг-КиКг+КТ

К1

(3)

(4)

А,, =

и.

К-

(5)

Анализ выражений (3) - (4) показывает, что если эталонные сопротивления и Л2 известны точно, а значения относительной погрешности 5ЛТ1 и ЪК2 имеют один знак и равны по модулю значению Ш (величины 11\ и и2 находятся в одной и той же части шкалы), то относительная погрешность определения величин Ях и X определяется следующими выражениями:

8Л =-

Д+А,

+ 2

8К = -

(п + 1)— + 2 Я

8К

ък-

5Л; п =

(6)

(7)

Формально, как следует из (6), относительная погрешность 5ЯХ минимальна, когда отношение /?2/Т?1 близко к нулю, однако это условие лишено физического смысла. Условия реальных измерений таковы, что величины 5К\ и йК2 близки, когда величины К\ и К2 имеют один порядок. Рекомендуется поддерживать значение п равным ~ 1,5 - 2, а соотношение Я\/Ях малым по сравнению с 2. При этом минимальная относительная ошибка Ях примерно равна величине 28ЛГ. Относительная погрешность определения величины дХ, как видно из (7), также стремится к своему минимуму при стремлении отношений Я^/Хн Я/Х к нулю. Необходимо отметить, что приведенные выше выражения отражают наилучший с позиции погрешности случай. Выражения для общего случая, то есть когда 8АГ1 Ф ЪК2 и они имеют разные знаки, ввиду их громоздкости опущены. Сравнительный анализ (6) - (7) с их аналогами для случая с одним сопротивлением показал, что в предложенном методе «двух сопротивлений» величина Ях, а особенно величина X, определяются в целом более устойчиво.

Метод «двух сопротивлений» апробирован на цепях с известным активным и реактивным сопротивлениями и в рамках лабораторных экспериментов по измерению сопротивления водного раствора №С1 в диапазоне концентраций 0,05 - 1,0 г/л, который

1800 О 1600

>5 1400 ш г к

1200 1000 600 600

1 400

Ш <

200 0

900 —

О О О 2

□ □ □ 3

X X X 4

. _д--д 5

800

ш 700 —

х ~ к

2 боо —

§ 500 -Я

о 3

о зоо -Ч

О Г

И 200

з: &

Я 100

Ш||Ш1|1Ш|1111|1Ш||Щ|Ш1|Ш1|ММ|11М|

О 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Минерализация, г/л

О О О 1

® <*> ® ® ® ® ® ®

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Минерализация, г/л

Рис. 3. Зависимость активного сопротивления Ях и реактивного сопротивления X от концентрации водного раствора соли Р/аС1:1 - метод «211»: Д; = 61,9 Ом, = 123,8 Ом; 2 - метод «211»: Я, = 115 Ом, Я2 = 230 Ом; 3-метод «211»: Я, = 471 Ом, Я2 = 942 Ом; 4-метод «2Я»: Я, = 1000 Ом, Я2 = 2000 Ом; 5 - альтернативный метод «скачка».

соответствует большинству природных вод. Измерительная ячейка представляла собой коаксиальную конструкцию из нержавеющей стали. Измерения проводились на частоте 6 кГц с амплитудой напряжения < 5 мВ. Рекомендации по выбору эталонных сопротивлений соблюдались в процессе всего эксперимента. На рис. 3 представлены зависимости активной и реактивной частей комплексного сопротивления от концентрации электролита определенные по методу «двух сопротивлений».

Для верификации полученных результатов и более полного представления о поведении величин Ях и X в частотной области использовалась известная связь между переходной и частотной характеристиками линейных электрических цепей. На основе последней был предложен альтернативный метод измерения сопротивления, условно названный методом «скачка».

Как видно на рис. 3, значения Ях, определенные по обоим методам, совпадают с точностью не менее 1 % в диапазоне концентраций 0 - 0,45 г/л. Значительный разброс точек при малых концентрациях является следствием неверно выбранных значений эталонных сопротивлений при работе по методу «двух сопротивлений». Указанная ошибка была устранена и на рис. 3 нанесены повторно измеренные данные, по которым видно, что в начальной части кривой сопротивления, определенные по обоим методам, также совпадают с точностью более 1 %.

В завершении главы экспериментально показана сильная частотная зависимость действительной и мнимой частей комплексного сопротивления ячейки от частоты, которая

не позволяет однозначно сравнивать результаты измерений без указания условий эксперимента. Выявлены геометрические и поверхностные свойства электродов, в сильной мере влияющие на определение абсолютных удельных значений сопротивления водных электролитов.

Глава 4. Измерение температуры в динамическом режиме

В главе сделан обзор свойств термоприемников на основе терморезистора и теоретический анализ работы измерительного преобразователя температуры в статическом и динамическом режимах. Показаны принципиальные проблемы, связанные даже с теоретическим расчетом динамики измерителя температуры в условиях конвективного теплообмена.

В технических приложениях эта проблема обходится путем введения эвристического параметра - постоянной времени термоприемника. Тогда, если спектр Фурье исходной температурной аномалии обозначить 5о(/ю), то спектр записи, полученной с помощью измерителя температуры «с задержкой первого порядка», будет выражаться следующим образом:

= -—|- (8)

где у - мнимая единица; ю - круговая частота; т0 - характерное время (постоянная времени) приемника температуры. Для коррекции динамической характеристики в специализированной литературе предлагается подействовать на выражение (8) фильтром вида:

0(]со) = \ 0 (9)

1 + усуг, 4

где Т)< То. Спектр полученного в результате фильтрации сигнала будет следующим: •^О'®) = = -ЯОй))—1— (Ю)

Из выражения (10) видно, что в результате подобной обработки исходного сигнала появляется возможность математически уменьшить характерное время датчика температуры с т0 до т(.

Несмотря на упрощенную модель термоприемника и кажущуюся простоту процедуры коррекции, в главе подробно рассмотрены следующие вопросы: устойчивость вычислительного метода по отношению к погрешностям задания времени То, и влияние на результат обработки неустранимого шума естественного происхождения, присутствующего в сигнале, подаваемом на вход. Численные эксперименты показали хорошую устойчивость процедуры коррекции в диапазоне вариации параметров, соответствующем реальным условиям наблюдений.

& 17 -I

— Запись термометра

- Результат коррекции

- Результат подбора

100 150 Время, с

1Ш|Ш1||Ш||Щ|Ш1|Ш1|1111|Щ||1111|Ш1|

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Время, с

Рис. 4. Исходные записи термометра и результаты их коррекции: слева - случай отсутствия обтекания; справа - случай интенсивного обтекания датчика температуры водой.

Для демонстрации возможностей метода коррекции динамической характеристики измерительного преобразователя температуры был поставлен ряд лабораторных опытов по измерению кривой температуры датчика при скачкообразном изменении температуры окружающей среды и последующему «увеличению» быстродействия термометра. Результаты повышения быстродействия термометра для исследованных условий теплообмена представлены на рис. 4. В результате коррекции удалось увеличить характерное время термометра для случая отсутствия обтекания в 4 раза, а для случая интенсивного обтекания в 5 раз соответственно. Достигнутый результат отражает предельные возможности коррекции, которые связанны с упрощенной моделью процессов конвективного теплообмена.

Описанный метод коррекции динамической характеристики термоприемника принципиально можно использовать и в режиме реального времени, в частности, при непрерывной буксировке датчика в объеме изучаемой жидкости. Однако в этом случае необходимо тщательно заботиться о стабилизации условий теплообмена между датчиком и окружающей средой на протяжении периода измерений. Автору представляется, что это требование может быть удовлетворено двумя принципиально различными способами: методическими особенностями системы наблюдения (стационарные условия обтекания датчика) и выбором специальной конструкции датчика температуры.

Глава 5. Опыт применения комплекса при решении геоэкологических задач

Техническое обеспечение исследований методами ЕП, резистивиметрии и термометрии основано на многофункциональном комплексе аппаратуры,

спроектированном и изготовленном научным руководителем исследования на кафедре, а его программное обеспечение и согласование с аналого-цифровой измерительной частью и ЭВМ разработаны и реализованы автором.

Для измерения потенциалов ЕЭП применяется усилитель со следующими характеристиками: уровень шума, приведенный к входу, 9 нВЛ/Гц; смещение нулевого уровня, приведенное к входу, < 1 мкВ/°С; 4 канала (обычный и дифференциальный режим). Для контактного измерения элементов ЕЭП руководителем настоящего исследования были разработаны специальные неполяризующиеся электроды, работающие по принципу солевого моста, реализованного за счёт контакта двух растворов через сменную волокнистую мембрану, что решает проблему загрязнения поверхности электрода. Конструктивно, электрод выполнен в виде обтекаемого продолговатого цилиндра и оснащен элементами, повышающими плавучесть, а также съемным жестким чехлом. В лабораторных условиях естественный «дрейф» собственного нуля электродов не превышал 200 мкВ/ч и имел преимущественно линейный характер.

Измерение температуры выполняется контактным способом посредством промышленного терморезистора, заключенного в тонкостенный медный корпус. В качестве измерительного устройства выступает специально разработанный модуль термометра на основе мостовой схемы со стабилизацией измерительного тока и переменным коэффициентом усиления выходного сигнала. Основные характеристики измерителя температуры следующие: измеряемая температура 3-35 °С; точность ± 0,05 °С; средняя чувствительность для низких температур ~ 0,002 °С, для высоких температур ~ 0,006 °С; постоянная времени терморезистора в воде в условиях естественной конвекции 34 с; смещение нуля сквозного канала <0,15 °С/час.

Электрическое сопротивление жидкости измеряется на частоте 5,7 кГц с использованием коаксиальной двухэлектродной электрохимической ячейки проточного типа. Метод «двух сопротивлений» по условиям измерений не подходит для натурных наблюдений в режиме непрерывного движения. Поэтому было принято решение измерять модуль комплексного сопротивления раствора путем включения ячейки в цепь измерительного усилителя, работающего в режиме постоянного тока (амплитуда гармонического тока не зависит от сопротивления ячейки). Поскольку в предполагаемом диапазоне минерализации жидкости мнимая часть комплексного сопротивления не превышает 10%, измеряемая величина дает достаточное представление о проводимости, понимаемом в общепринятом смысле этого слова. Основные характеристики измерителя сопротивления следующие: эквивалентное выходное сопротивление усилителя > 10-50 МОм; амплитуда тока через измерительную ячейку 130 мкА; смещение нуля по выходному сигналу 0,15 В/ч; измеряемое сопротивление: 0-2 кОм; чувствительность ~ 0,003 В/Ом.

Все измерительные каналы были согласованы с входным импедансом и диапазоном напряжений промышленного 11-разрядного АЦП с УВХ, сопряженного с ПК типа notebook. Со стороны ЭВМ аппаратно-программный комплекс замыкала программа для комплексной регистрации и анализа геофизических данных, разработанная автором.

В главе приводится описание техники и результатов исследования предложенным аппаратурно-методическим комплексом южного участка р. Москвы и Новодевичьих прудов.

В рамках акваторных исследований Новодевичьих прудов и прилегающей к ним территории требовалось выяснить наличие фильтрационных процессов и уточнить плановое положение зон фильтрации. Дополнительно необходимо было определить мощности и объем донных отложений, которые находились с использованием метода радиолокации.

Измерения элементов ЕЭП проводились на поверхности воды способом потенциала по детальной прямоугольной сетке. Температура и УЭС воды измерялись с малым шагом вдоль восточных берегов прудов на урезе воды в течение ~ 5.5 ч в облачную безветренную погоду. Радиолокационные исследования выполнялись промышленным устройством на частоте 300 МГц.

В результате обработки данных метода ЕП получено распределение потенциала на поверхности прудов (рис. 5). Мал. Новодевичий пруд характеризуется небольшими градиентами потенциала ЕЭП, в то время как в северо-восточной части Бол. Новодевичьего пруда наблюдается сильная положительная аномалия до 50 мВ относительно потенциала нулевого электрода, которая предположительно связана с относительно большим притоком воды в озеро. Результаты моделирования предложенным методом показали, что площадь развития фильтрации ~ 7000 м2. Невозможность указать более определенные значения связана с ограничениями модели. Оценка скорости фильтрации по величине аномалии в результате моделирования, дала неестественно большие для изучаемого района скорости фильтрации (> 0,1 м/сут), что может быть связано с наличием других, отличных от фильтрационных, источников ЕЭП в пределах пруда. Учитывая небольшую глубину (1,5 - 2 м) и застойный режим пруда, автор связывает зарегистрированную аномалию потенциала с возможным наличием окислительно-восстановительных и диффузионно-адсорбционных процессов на дне пруда. Расположение зон «повышенного увлажнения» по периметру прудов, полученное по данным радиолокации, в северо-восточной части Бол. Новодевичьего пруда в целом совпадает с положением аномалии потенциала ЕЭП.

Анализ данных термометрии и резистивиметрии показал, что в период исследований Мал. Новодевичий пруд характеризуется аномалией температуры в 1 °С и примерно постоянным фоновым УЭС воды ~ 47 Ом-м, а в Бол. Новодевичьем пруду отмечается повышение температуры в северо-восточном направлении с 11,5 до 14 °С и понижение

Рис. 5, Распределение потенциала ЕЭП на поверхности Большого и Малого Ношодевичьих прудов. Результаты интерпретации данных береговой радиолокации: прямоугольники светлой заливки -предполагаемые, а прямоугольники темной заливки - достоверные зоны «повышенного увлажнения» по данным радиолокации.

УЭС волы с 55 до 45 Ом м. Аномалии температуры и УЭС располагаются в северовосточной части Бол. Новодевичьего пруда и, предположительно, связаны с притоком в озеро воды с повышенной температурой и пониженной минерализацией в этом месте.

Совокупность данных метода ЕП, термометрии, резистивимегрии, позволяет утверждать, что значительная доля зарегистрированных потенциалов ЕЭП связана с фильтрационными процессами. В результате обработки радиолокационных данных определены глубины иолы, кровли и подошвы современных осадков на Новодевичьих прудах, и рассчитан объем современных осадков, которые потенциально являются вторичным источником загрязнения водоема. Согласно полученным результатам автор и руководитель склоняются в пользу гипотезы о существовании подземного притока вод а Бол Новодевичий пруд в период проведения исследований И результате совместного

анализа данных предложенного комплекса были локализованы участки развития фильтрационных процессов; установлены направления и оценены площади зон фильтрации.

Исследования юго-восточного участка р. Москвы выполнялись с целью совершенствования знаний о структуре и параметрах ЕЭП вблизи поверхности воды и выяснения возможности использования водного варианта метода ЕП при решения задач геоэкологии, гидро- и инженерной геологии в пределах крупных городских агломераций. По ряду причин исследования были выполнены с различной степенью полноты рассматриваемого комплекса геофизических методов.

Большая часть натурных наблюдений методом ЕП здесь проводились по способу градиента путем буксировки массива измерительных электродов в водной толще. База градиента выбиралась по результатам моделирования ЕЭП фильтрационного происхождения с учетом априорных данных о размерах и положении зон фильтрации. Для совершенствования знания о характере ЕЭП в водном объеме, на нескольких участках дополнительно выполнялись исследования по способу потенциала (вертикальные и горизонтальные профили). При исследованиях осуществлялось эхолотирование и позиционирование данных с помощью промышленного цифрового эхолота. Общий объем наблюдений в период 2005 - 2007 г. превысил 120 км.

Были опробованы обе предложенные в настоящем исследовании схемы расположения электродов - при «обычном» и дифференциальном включении. Показано, что в последнем случае уровень промышленной помехи удалось снизить в несколько раз. Компоненты ЕЭП на поверхности р. Москвы исследовались по ряду длинных профилей, пройденных с годовым интервалом. Ввиду сильной изменчивости разностных производных ЕЭП, анализ данных производился в терминах потенциала ЕЭП, восстановленного с точностью до постоянной составляющей по методу развитому в настоящем исследовании.

На рис. 6 представлен сравнительный анализ результатов восстановления потенциала ЕЭП по данным натурных наблюдений продольного градиента ЕЭП по профилю от Бесединского моста до причала Курьяновской станции аэрации (КСА) с общей длиной 12 км в 2005 г. (база 20 м) и 2006 г. (база 15, 35 и 55 м). Результат демонстрирует хорошую взаимную корреляцию распределений потенциала, полученных с интервалом в 1 год. На координате 9000 м от начала профиля имеет место сильно выраженная депрессия дна реки. Над депрессией наблюдается отрицательная аномалия потенциала ЕЭП с относительным значением 5 мВ, которая, согласно представлениям о составе отложений дна и минерализации воды, соответствует месту развития фильтрационных процессов типа утечек. Аномально большая для р. Москвы глубина воды, а также сравнительно небольшие линейные размеры депрессии позволяют некоторым специалистам делать вывод о её тектонической природе, а, следовательно, она может рассматриваться как зона повышенной проницаемости, через которую возможна интенсивная фильтрация воды.

О 1000 2000 ЗООО 40СЮ 5000 6000 7000 ВООО 9000 1 0000 11000 12000 Расстояние вдоль профиля, м

Рис. 6. Результаты восстановлении потенции 1,7 ЕЭП по профилю от Бесединскаго моста до причала КСА по данным натурных наблюдений продольного градиента ЕЭП 2005 г. (баю = 20 м) и 2006 г. (oaia = 15, 35 и 55 м) соответственно.

Заключение

На основании исследований, проведенных в области разработки аппаратурно-методического комплекса щфизических методов для исследования явлений фильтрации жидкости через ложе пресноводных водоемов можно сделать следующие выводы:

1) Предложенный аппаратурно-методический комплекс, основанный на водном варианте метода ЕП, термометрии и резисгивимегрии в водном объеме, представляется обоснованным и необходимым для дистанционного исследования процессов фильтрации Жидкости через границы пресноводных водоемов при помощи измерений с дневной поверхности, как в статическом режиме, так и в процессе непрерывного движения,

2) Практическая реализация комплекса в аппаратурной и методической частях применительно к натурным наблюдениям реальных поверхностных водных объектов, особенно на участках с заведомо известным наличием фильтрации, покачала возможность использования комплекса для качественною решения чадач локализации зон фильтрации в пространстве и выяснения направления фильтрации, и его эффективность с позиции временных и материальных затрат.

3) Методы количественной интерпретации данных комплекса, с целью нахождения скоростей и объемов фильтрации связаны с увеличением количества информации об исследуемом водоеме, построением специфических физико-геологических моделей изучаемых физических полей и требуют дальнейшей математической разработки.

Основные результаты выполненных теоретических и опытных исследований сводятся к следующему:

1) На основании теоретического анализа выбран комплекс из относительно независимых, но взаимно обусловленных геофизических методов, состоящий из ЕП, резистивиметрии и термометрии в водном объеме, предназначенный для геофизических исследований водоемов на предмет нахождения параметров фильтрационных процессов через поверхность водного объема.

2) Решена прямая задача метода ЕП о нахождении потенциала ЕЭП для принятой плоскопараллельной двухслойной геоэлектрической модели водоема. Исследованы количественные закономерности распределения потенциала ЕЭП в водном объеме, позволяющие обоснованно проектировать параметры измерительной аппаратуры и методики наблюдений в водном слое в непосредственной близости к дневной поверхности в широком диапазоне глубин воды, отношений УЭС водного слоя и отложений дна и размеров зон фильтрации.

3) Предложены два варианта методики натурных наблюдений методом ЕП. Развита и исследована процедура «восстановления» потенциала ЕЭП по данным градиентных (дипольных) установок.

4) Предложен метод «двух сопротивлений» для раздельного измерения действительной (активное сопротивление) и мнимой (реактивное сопротивление) частей комплексного сопротивления водных электролитов. Оценены точность, возможности и ограничения метода.

5) Метод «двух сопротивлений» апробирован на водном растворе соли ЫаС1 в широком диапазоне концентраций. Оценено влияние переходного процесса, связанного с вариацией измеряемого сопротивления во времени (непрерывная буксировка ячейки), на точность измерения.

6) Вычислительно реализован метод коррекции динамической характеристики преобразователя температуры с целью увеличения его быстродействия. Исследованы возможности и ограничения метода. Сделан анализ устойчивости процедуры коррекции к погрешности входных параметров и наличию шума во входных данных.

7) Практически реализована коррекция динамической характеристики термометра в условиях конвективного теплообмена и достигнуто «увеличение» быстродействия в 4 - 5 раз. Исследованы факторы, влияющие на качество коррекции данных, полученных в динамическом режиме наблюдений.

8) Разработан и практически реализован многофункциональный масштабируемый цифровой аппаратно-программный комплекс для проведения геофизических исследований предложенным комплексом в водном объеме, как в статическом (точечном), так и в динамическом режиме.

9) Проведены опытно-методические работы по исследованию структуры ЕЭП и выявлению зон фильтрации на доступных поверхностных водных объектах (Новодевичьи пруды, юго-восточный участок р. Москвы и её притоки) предложенным аппаратурно-методическим комплексом. На нескольких объектах, которые, согласно априорным данным, в сильной степени подвержены явлениям фильтрации, зарегистрированы аномалии физических полей, которые, по результатам комплексирования методов, наиболее вероятно, соответствуют значимым фильтрационным явлениям. Определены направления фильтрации и сделаны полуколичественные оценки площади развития фильтрационных процессов.

10) На основании достигнутых измерительных возможностей разработанного аппаратурно-методического комплекса возможно проведение мониторинга состояния водоемов на предмет развития и эволюции явлений фильтрации.

В свете изложенных результатов представляются обоснованными следующие рекомендации:

1) Результаты натурных наблюдений предложенным аппаратурно-методическим комплексом существенно расширили имеющуюся, преимущественно в аналоговом виде, фактологическую базу данных об элементах ЕЭП, температуре и сопротивлении водоемов, расположенных в пределах крупной городской агломерации - г. Москвы. Наблюденные фоновые значения, пространственные закономерности и временная динамика исследуемых полей служат основой для совершенствования методики натурных наблюдений и расширения фундаментального знания о природе наблюдаемых аномалий.

2) На текущем этапе исследований, предложенный комплекс может эффективно использоваться как экспресс-метод для выявления аномалий физических полей, наиболее вероятно, связанных с наличием процессов фильтрации на пресноводных водоемах. Обработка и анализ данных комплекса позволяют определить местоположение эпицентра, направление и оценить площадь фильтрации.

3) Для получения количественных результатов интерпретации данных комплекса, в особенности метода ЕП, представляется необходимым повысить размерность и детализацию имеющейся геоэлектрической модели конкретного изучаемого водоема и обогатить имеющуюся микроскопическую модель источника фильтрации некоторыми петрофизическими параметрами (извилистость капиллярной сети, тип пористости, гидравлическая проницаемость).

4) При необходимости, для увеличения производительности работ необходимо повысить быстродействие термометрической аппаратуры аппаратными или вычислительными методами, включая коррекцию динамической характеристики термоприемника в режиме реального времени.

5) Для повышения информативности используемого комплекса геофизических методов целесообразно его дополнить методами сейсмоакустики и набором технологически и

динамически совместимых химических сенсоров, обладающих значительной реакцией на изменение состава и свойств жидкости.

Список публикаций автора по теме диссертационной работы

1) Казак, А. В. Решение прямой задачи метода естественного электрического поля для пресноводных акваторий / А. В. Казак, В. В. Калинин, M. JI. Владов // Геофизика. - 2007. -№ 2. - С. 49-55.

2) Калинин, В. В. Методика измерения электропроводности поверхностных природных вод. Основы теории / В. В. Калинин, А. В. Казак // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. -2008,-№2.-С. 58-63.

3) Калинин, В. В. Методика измерения электропроводности поверхностных природных вод. Результаты эксперимента / В. В. Калинин, А. В. Казак // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. - 2008. - № 3. - С. 48-54.

4) Калинин, В. В. Способ и устройство для измерения сопротивления водных электролитов / В. В. Калинин, А. В. Казак // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2008. - Т. 74, № 8. - С. 46-48.

5) Калинин, В. В. Опыт комплексных геофизических исследований пресноводных акваторий при решении геоэкологических задач на примере Новодевичьих прудов / В. В. Калинин, А. В. Казак, А. В. Старовойтов // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. - 2008. - № 6. - С. 558-568.

6) Казак, А. В. Моделирование поля фильтрационного потенциала на водоемах для решения геоэкологических задач методом ЕП [Электронный ресурс] / А. В. Казак // День научного творчества студентов МГУ, 2006. Геологический факультет. Тезисы докладов. -Режим доступа: http://geo.com.ru/db/msg.html?mid=1175949&uri=kazak.htm.

7) Kazak, А. V. Application of spontaneous potential method to the engineering investigations of open freshwater reservoirs [Электронный ресурс] / A. V. Kazak, V. V. Kalinin, M. L. Vladov // Extended abstracts CD-ROM of the 69th EAGE Annual Conférence & Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2007, 11-14 June 2007, London, UK. - EAGE Publications BV, 2007. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - ISBN 978-90-73781-54-2.

8) Казак, A. В. Комплексные геофизические исследования при решении геоэкологических задач на Новодевичьих прудах [Электронный ресурс] / А. В. Казак, В. В. Калинин // Материалы докладов XV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» / Отв. ред. И. А. Алешковский, П. Н. Костылев, А. И. Андреев. - М. : Изд-во МГУ; СП МЫСЛЬ, 2008. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). -Адрес ресурса в сети интернет: http://www.lomonosov-msu.ru/2008/. - ISBN 978-5-91579003-1.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Казак, Андрей Владимирович

Введение.

Глава 1. Обзор состояния области исследования и выбор комплекса методов.

§ 1.1. Общие сведения о естественном электрическом поле.

§ 1.2. Общие сведения о методе естественного электрического поля.

§ 1.3. Применение метода естественного электрического поля для исследования фильтрационных явлений.

§ 1.4. Выбор комплекса геофизических методов.

§ 1.5. Выводы.

Глава 2. Метод естественного электрического поля на акваториях.

§ 2.1. Решение прямой задачи для упрощенной модели водоема.

§ 2.1.1. Обзор методов и подходов.

§ 2.1.2. Решение задачи.

§ 2.1.3. Количественные закономерности поля.

§ 2.2. Методика натурных наблюдений.

§ 2.3. Обработка данных и подходы к решению обратной задачи.

§ 2.3.1. Компенсация смещения нуля измерительных электродов.

§ 2.3.2. Позиционирование данных в пространстве.

§ 2.3.3. Особенности процедуры восстановления потенциала.

§ 2.3.4. Обзор возможности и методов решения обратной задачи.

§ 2.4. Выводы.

Глава 3. Измерение комплексного электрического сопротивления водных электролитов.

§ 3.1. Теоретический обзор возможностей контактного измерения сопротивления.

§ 3.2. Сущность метода.

§ 3.3. Эксперимент.

§ 3.3.1. Аппаратурная часть и условия эксперимента.

§ 3.3.2. Результаты.

§ 3.3.3. Верификация результатов.

§ 3.3.4. Обсуждение.

§ 3.3.5. Переход к удельным величинам.

§ 3.4. Методика и техника натурных наблюдений.

§ 3.5. Выводы.

Глава 4. Измерение температуры в динамическом режиме.

§ 4.1. Основные сведения об измерении температуры посредством терморезистора.

§ 4.1.1. Статический режим.

§ 4.1.2. Динамический режим.

§ 4.2. Коррекция динамической характеристики термоприемника.

§ 4.2.1. Сущность, возможности и ограничения метода.

§ 4.2.2. Лабораторный эксперимент.

§ 4.3. Выводы.

Глава 5. Опыт применения комплекса при решении геоэкологических задач.

§ 5.1. Измерительный комплекс.

§ 5.1.1. Аппаратное оснащение метода ЕП.

§ 5.1.2. Аппаратное оснащение метода термометрии.

§ 5.1.3. Аппаратное оснащение метода резистивиметрии.

§ 5.1.4. Средства регистрации данных.

§ 5.2. Исследование фильтрации на Новодевичьих прудах.

§ 5.2.1. Геологическая и гидрогеологическая характеристика района исследования.

§ 5.2.2. Аппаратура и методика.

§ 5.2.3. Результаты.

§ 5.2.4. Выводы.

§ 5.3. Исследование естественного поля на реке Москве и её притоках.

§ 5.3.1. Аппаратура и методика.

§ 5.3.2. Результаты.

§ 5.3.3. Выводы.

§ 5.4. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Аппаратурно-методический комплекс для геофизических исследований процессов фильтрации на пресноводных водоемах"

Актуальность исследования.В настоящее время Российская Федерация в экономическом плане переживает свое возрождение и подъем после длительного периода застоя и упадка. Развитие и совершенствование наблюдается во всех сферах промышленности и народного хозяйства. Не исключением стал интерес к контролю за состоянием естественных и искусственных водных ресурсов страны во всём их многообразии. Стремление соответствовать постоянно совершенствующимся и строгим международным стандартам повышает требования к эксплуатации водных объектов, как с технической точки зрения, так и с точки зрения экологии.

С этой позиции все искусственные водоемы можно разделить на две группы: водоемы, в которые попадание загрязнений нежелательно (водохранилища), и водоемы, 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 техногенных притоков и утечек. Притоки могут вызвать загрязнение воды в водоеме, а утечки могут привести к активизации или увеличению интенсивности процессов выветривания на прилегающих территориях (карстово-суффозионные процессы), к подтоплению жилых и промышленных объектов и т. д. Необходимость проведения исследований характера, параметров и динамики фильтрационных процессов во времени и пространстве в ложе водоемов все чаще стала отмечаться различными исследователями. В последнее время остро стоит проблема выявления областей развития карста, приуроченных к зонам интенсивной фильтрации, как в крупных мегаполисах, например в г. Москве [29], так и на территориях масштабных гидротехнических сооружений, типа водохранилищ [103]. Другая важная задача —это обнаружение и локализация в пространстве мест, через которые в водоем поступают загрязняющие вещества как из залегающих ниже водоносных горизонтов, так и из подземных коммуникаций, находящихся в аварийном состоянии. В случае естественных водоемов на территории крупных мегаполисов (р. Москва) очень актуальна задача определения местоположения источников вторичного загрязнения (илы) на дне водоема, которые могут располагаться в окрестности областей утечек воды из водоема. Проблема подтопления городских агломераций также имеет место практически во всем мире.

Необходимо отметить, что наблюдения за фильтрационными явлениями через дно и борта водоемов являются неотъемлемой частью процесса эксплуатации любого водного объекта, начиная с его проектирования и кончая утилизацией. Это особенно актуально для современного водного фонда Российской Федерации, так как множество водных объектов нуждается в мониторинге явлений фильтрации на предмет возможного ремонта и восстановления [23].

Сохранение запасов воды надлежащего качества в поверхностных водных объектах приобретает особую важность. Так как проблема водоснабжения велика, то для учета потерь воды, целесообразно использовать эффективный и производительный метод исследования областей утечек и разгрузки воды через ложе водоемов.

Задача изучения процессов фильтрации на акваториях имеет свои особенности и трудности. Исследования зон фильтрации в ложе водоемов традиционно выполняются гидрологическими методами/ путем наблюдения скорости движения и расхода воды в выбранных вертикальных сечениях водоема с последующим взаимным сравнением и анализом. В таком варианте точность определения мест утечек и притоков воды через дно и борта водоема напрямую зависит от частоты расположения сечений в пространстве. Это обстоятельство сильно снижает производительность работ при исследовании водоемов со значительными площадями акваторий, иногда исчисляемыми десятками и сотнями квадратных километров. Как следствие редкой сети гидрологических наблюдений, понижается точность определения местоположения и геометрии зон фильтрации. Поэтому возникает потребность в более оперативном и производительном способе локализации зон фильтрации воды на пространственной границе водоема, а также определения таких характеристик зон фильтрации, как направление (приток, утечка), скорость и расход воды.

Среди возможных вариантов решения этой задачи использование комплекса геофизических методов является привлекательным по ряду причин. Во-первых, наличие процессов фильтрации приводит к появлению в окружающем пространстве аномалий ряда физических полей. Комплексное исследование и анализ данных по набору физических полей, наиболее чувствительных к процессам фильтрации воды через дно и борта водоема, позволяет получить более достоверную и разностороннюю оценку параметров фильтрации. Во-вторых, имеется-возможность проводить наблюдения физических полей бесконтактным способом, в том смысле, что измерения выполняются в объеме воды вблизи дневной поверхности. Это обстоятельство позволяет преодолеть ряд технических трудностей при измерениях и существенно повысить производительность исследований, а, следовательно, увеличить пространственную и временную разрешающую способность исследований.

Основные задачи исследования:

1) Выбор комплекса геофизических методов для исследования фильтрационных процессов на водоемах.

3) Разработка способа прецизионного определения комплексного электрического сопротивления водных электролитов' как фактора обладающего сильной реакцией на изменение химического состава и качества воды.

5) Обоснование и разработка аппаратно-программного аналого-цифрового комплекса для регистрации данных комплекса геофизических методов как в лабораторных, так и в полевых условиях в процессе непрерывного перемещения измерительных датчиков в среде.

6) Разработка и тестирование программ цифровой обработки данных комплекса геофизических методов.

8) Анализ подходов к качественной и количественной интерпретации данных, полученных в результате обработки.

Методологическая и теоретическая основа исследования. Основу работы составили научные труды отечественных и зарубежных авторов, специализирующихся в области теории математического моделирования естественных процессов, области геофизических методов исследования земной коры, а также в области разработки методов измерения физических полей в условиях натурных наблюдений. Среди отечественных пионеров-исследователей фильтрационных процессов на водоемах геофизическими методами необходимо указать следующие имена: Огильви А. А., Богословский В. А., Калинин А. В., Калинин В. В., Владов М. Л., Мусатов А. А., Горбунов А. А., Модин И. Н. Стоит также огласить имена отечественных исследователей, принимавших и принимающих активное участие в разработке теории геофизических полей фильтрационной природы: Заборовский А. И., АпьпинЛ. М., Семенов А. С., Кормильцев В. В., Титов К. В., Коносавский П. К. Имена зарубежных исследователей, изучавших похожие проблемы и решавших сходные задачи такие: William R. Sill, Robert F. Corwin, David V. Fitterman, Andrew P. ВёгиЬё и др.

Информационная база исследования. В качестве информационных источников в работе использовались:

2) Результаты собственных расчетов и проведенных лабораторных и натурных экспериментов.

3) Официальные документы в виде законодательных актов, государственных стандартов и нормативных документов.

Научная новизна исследования состоит в следующем:

1) Впервые разработан и реализован алгоритм решения прямой задачи метода естественного электрического поля для плоскопараллельной модели водоема (воздух, вода, однородное полупространство) с произвольным расположением зон фильтрации различных типов на дне.

5) Проведены лабораторные и натурные испытания многофункционального масштабируемого аналого-цифрового аппаратно-программного комплекса, предназначенного для проведения геофизических исследований в водном объеме как в статическом (точечном), так и в динамическом (непрерывное движение) режимах.

Практическая значимость исследования. Предложен аппаратурно-методический геофизический комплекс, а также теоретически разработан и практически выполнен вариант его аппаратно-программной реализации для определения местоположения, типа, размеров и геометрии зон фильтрации через дно и борта естественных и искусственных пресноводных водоемов, а также для оценки скорости фильтрации жидкости. Комплекс может быть практически использован для прогноза развития неблагоприятных природных и техногенных процессов, для решения задач геоэкологического мониторинга, а также для выработки обоснованных рекомендаций для проектных организаций. Предложенный комплекс позволяет существенно расширить фактологическую базу и дать количественные величины для построения более адекватных геологических, гидрогеологических, гидрологических и геофизических моделей. Современная аппаратная аналогово-цифровая база реализации комплекса обеспечивает высокую точность выходных данных, а также позволяет использовать реализацию комплекса как самостоятельно, так и в связке с другими методами, как в лабораторных условиях, так и для натурных исследований пресноводных водоемов любого типа, конфигурации и масштаба в широком диапазоне условий наблюдения.

Защищаемые положения. Защищается совокупность теоретических, методических разработок, лабораторных и натурных исследований, включающая в себя следующее:

1) Выбран комплекс геофизических методов, состоящий из ЕП, резистивиметрии и термометрии в водном объеме, позволяющий проводить дистанционные геофизические исследования искусственных и естественных водоемов на предмет нахождения параметров фильтрационных процессов через поверхность водного объема.

3) Предложен и реализован способ раздельного измерения компонентов комплексного сопротивления электрохимической ячейки, а также сделана оценка статической и динамической погрешностей измерения. Апробация метода осуществлялась при измерении активного и реактивного сопротивления водного раствора соли NaCl с помощью двухэлектродной электрохимической ячейки. Метод позволяет существенно повысить точность определяемых абсолютных значений проводимости.

4) Вычислительно реализован метод коррекции динамической характеристики преобразователя температуры с целью увеличения его быстродействия. По результатам лабораторного эксперимента в режимах естественной и вызванной конвекции было достигнуто увеличение быстродействия термометра в 4 —5 раз. Программная реализация метода позволяет повысить точность определения температуры и положения источников аномалий. 5) Проведены представительные по объемам опытно-методические исследования доступных поверхностных объектов (Новодевичьи пруды, юго-восточный участок р. Москвы и её притоки) предложенным аппаратурно-методическим комплексом. На нескольких объектах, которые, согласно априорным данным, в сильной степени подвержены явлениям фильтрации, были зарегистрированы аномалии физических полей, которые, по результатам комплексирования методов, наиболее вероятно, соответствуют наличию значимых фильтрационных явлений. В результате обработки данных предложенного комплекса были сделаны оценки направления фильтрации и, в некоторых случаях, площади развития фильтрационных процессов.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследований докладывались автором на следующих мероприятиях: день научного творчества студентов МГУ (г. Москва, 2006 г.); международная выставка-конференция общества EAGE «69th EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC 2007» (г. Лондон, 11-14 июня 2007 г.); международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2008» (г. Москва, 7-11 апреля 2008 г.). Результаты исследования вошли в состав научно-производственных отчетов и помогли в деятельности двух профильных организаций: МГУП «Мосводоканал» и ЗАО «Центр практической геоэкологии О плюс К» (ЦПГ).

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 5 глав, заключения и 4 приложений. Содержит 222 страницы машинописного текста, в том числе 1 таблицу, 38 рисунков и библиографический список использованных литературных источников из 168 наименований, из которых 30 иностранных.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Казак, Андрей Владимирович

Основные результаты выполненных теоретических и опытных исследований сводятся к следующему:

1) На основании теоретического анализа выбран комплекс из относительно независимых, но взаимно обусловленных геофизических методов, состоящий из ЕП, резистивиметрии и термометрии в водном объеме, предназначенный для геофизических исследований искусственных и естественных водоемов на предмет нахождения параметров фильтрационных процессов через поверхность водного объема.

2) Решена прямая задача метода ЕП о нахождении распределения потенциала ЕЭП для принятой плоскопараллельной геоэлектрической модели водоема, состоящей из двух полупространств (дно, воздух) и одного слоя конечной мощности (вода), при наличии зон фильтрации произвольной формы, расположенных на дне. Исследованы количественные закономерности распределения потенциала ЕЭП в водном объеме, позволяющие обоснованно проектировать параметры измерительной аппаратуры и методики наблюдений в водном слое в непосредственной близости к дневной поверхности в широком диапазоне глубин воды, отношений УЭС водного слоя и отложений дна, и размеров зон фильтрации.

3) На основе полученного решения прямой задачи метода ЕП предложены два варианта методики натурных наблюдений методом ЕП. Развита и исследована процедура «восстановления» потенциала ЕЭП по данным градиентных (дипольных) установок. Предложен граф обработки данных водного варианта метода ЕП с целью получения качественных и количественных выводов о развитии процессов фильтрации жидкости.

5) Метод «двух сопротивлений» апробирован на водном растворе соли NaCl в широком диапазоне концентраций. Оценено влияние переходного процесса, связанного с вариацией измеряемого сопротивления во времени (непрерывная буксировка ячейки), на точность измерения.

7) Проведен лабораторный эксперимент по практической реализации метода коррекции в условиях конвективного теплообмена, в рамках которого математическими методами достигнуто увеличение» быстродействия термометра в 4 — 5 раз. Исследованы факторы, влияющие на качество коррекции данных, полученных в динамическом режиме наблюдений (непрерывная буксировка термометра в водном объеме).

9) Проведен ряд опытно-методических работ по исследованию структуры ЕЭП и выявлению зон фильтрации на доступных поверхностных водных объектах (Новодевичьи пруды, юго-восточный участок р. Москвы и её притоки) предложенным аппаратурно-методическим комплексом. На нескольких объектах, которые, согласно априорным данным, в сильной степени подвержены явлениям фильтрации, были зарегистрированы аномалии физических полей, которые, по результатам комплексирования методов, наиболее вероятно, соответствуют наличию значимых фильтрационных явлений. В результате обработки данных предложенного комплекса были1 сделаны оценки направления фильтрации и сделаны полуколичественные оценки площади развития фильтрационных процессов.

10) На основании достигнутых измерительных возможностей разработанного аппаратно-методического комплекса возможно проведение мониторинга состояния водоемов на предмет развития и эволюции явлений фильтрации.

В свете изложенных результатов представляются обоснованными следующие рекомендации:

1) Результаты натурных наблюдений предложенным аппаратурно-методическим комплексом существенно расширили имеющуюся, преимущественно в аналоговом виде, фактологическую базу данных об элементах ЕЭП, температуре и сопротивлении в водном объеме современных водоемов, расположенных в пределах крупной городской агломерации - г. Москвы. Наблюденные фоновые значения, пространственные закономерности и временная динамика исследуемых полей служат основой для совершенствования методики натурных наблюдений и расширения фундаментального знания о природе наблюдаемых аномалий.

2) На текущем этапе исследований, предложенный комплекс может эффективно использоваться как экспресс-метод для выявления аномалий физических полей, наиболее вероятно связанных с наличием процессов фильтрации на пресноводных водоемах. Обработка и анализ данных комплекса позволяют определить местоположение эпицентра, направление и оценить площадь фильтрации.

3) Для получения количественных результатов интерпретации данных комплекса, в особенности метода ЕП, представляется необходимым повысить размерность и детализацию имеющейся геоэлектрической модели конкретного изучаемого водоема с целью получения адекватного представления об исследуемых явлениях. Также представляется необходимым обогатить имеющуюся микроскопическую модель источника фильтрации некоторыми петрофизическими параметрами (извилистость капиллярной сети, тип пористости, гидравлическая проницаемость).

5) Для повышения информативности используемого комплекса геофизических методов целесообразно его дополнить методами сейсмоакустики, кинематическая сторона которых позволяет получить дополнительные сведения о геометрическом строении дна водоема и отложений под дном, а динамическая часть потенциально дает дополнительные сведения о степени водонасыщенности и фильтрационных свойствах грунтов. Также представляется уместным добавить в имеющийся измерительный комплекс набор технологически и динамически совместимых химических сенсоров для измерения фактора рН, содержания кислорода и других параметров, обладающих значительной реакцией на изменение состава и свойств жидкости.

Сложность процесса фильтрации жидкости через пористую среду при наличии глинистой составляющей, извилистости поровых каналов, кольматации проводящих областей, а также прямые лабораторные эксперименты показывают, что движение жидкости в сложных проницаемых средах, как правило, происходит по сценарию перколяции. В реальных условиях пытаться оценить объем фильтрующейся жидкости с помощью принятой модели прямых параллельных капилляров не представляется возможным. Следовательно, имеющаяся модель не всегда адекватна и требует либо уточнения, либо полной замены. Поэтому возникает необходимость определения абсолютных значений скорости фильтрации для калибровки данных предложенного комплекса и целесообразность дополнения предложенного комплекса аппаратурно-техническими и методическими решениями для прямого измерения абсолютных значений скорости фильтрации жидкости.

Заключение

На основании исследований, проведенных в области разработки аппаратурно-методического комплекса геофизических методов для исследования явлений фильтрации жидкости через ложе естественных и искусственных пресноводных водоемов в связи с решением геоэкологических, инженерно- и гидрогеологических задач, можно сделать следующие выводы:

1) Предложенный аппаратурно-методический комплекс, основанный на водном варианте метода ЕП, термометрии и резистивиметрии в водном объеме, представляется обоснованным и необходимым для дистанционного исследования процессов фильтрации жидкости через границы пресноводных водоемов при помощи измерений с дневной поверхности, как в статическом режиме, так и в процессе непрерывного движения.

2) Практическая реализация комплекса в аппаратурной и методической частях применительно к натурным наблюдениям реальных поверхностных водных объектов, особенно на участках с заведомо известным наличием фильтрации, показала возможность использования комплекса для качественного решения задач локализации зон фильтрации в пространстве и выяснения направления фильтрации, и его эффективность с позиции временных и материальных затрат.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Казак, Андрей Владимирович, Москва

1. Агапов, Г. И. Потенциалы фильтрации / Г. И. Агапов // Прикладная геофизика : сб. ст. — М. ; Л., 1952. Вып. 8. - С. 56-77.

2. Азизов, А. М. Точность измерительных преобразователей / А. М. Азизов, А. Н. Гордов. — Л. : Энергия, 1975.-256 с.

3. Альпин, Л. М. Влияние геоэлектрического разреза на распределение электрического поля фильтрационного происхождения / Л. М. Альпин // Прикладная геофизика : сб. ст. 1957. -Вып. 17. - С. 137-146.

4. Альпин, Л. М. Влияние среды на результаты наблюдения потенциалов фильтрации / Л. М. Альпин // Геофизическая разведка : сб. науч. ст. — 1960. Выш 1. - С. 3-6.

5. Андриевский, Р. А. Синтез и свойства пленок фаз внедрения / Р. А. Андриевский // Успехи химии. 1997. - Т. 66, № 1. - С. 57-77.

6. Бабаян, Р. Р. Предельные возможности электрометрических усилителей со структурой МДМ / Р. Р. Бабаян // Датчики и системы. 2007. - № 3. - С. 19-22.

7. Бабиков, М. А. Элементы и устройства автоматики / М. А. Бабиков, А. В. Косинский. — М. : Наука, 1965.-312 с.

8. Баласанян, С. Ю. Экспериментальные исследования естественных электрических полей в связи с расширением гидрогеологических и инженерно-геологических задач : дис. . канд. геол.-мин. наук : 04.00.12 / Баласанян Сергей Юрьевич. Ереван, 1975. - 136 с.

9. Бичиашвили, Т. Г. Полевой прибор для измерения биопотенциалов растений / Т. Г. Бичиашвили, К. А. Дидебулидзе // Электронная обработка материалов. 1985. — № 6 (126). -С. 68-71.

10. Богородский, М. М. Неполяризующиеся электроды для электроразведки / М. М. Богородский, В. В. Новыш // Электромагнитные зондирования Земли. М., 1985. - С. 155— 159.

11. Богословский, В. А. Геофизические методы изучения фильтрации из водохранилищ : дис. . канд. геол.-мин. наук / Богословский Вадим Александрович. — М., 1970. 262 с.

12. Богословский, В. А. Геофизические наблюдения за состоянием земляных плотин / В. А. Богословский, А. А. Огильви // Гидротехника и мелиорация. 1971. - № 8. — С. 28—33.

13. Богословский, В. А. К вопросу о влиянии дренажных устройств на электрические поля фильтрации / В. А. Богословский, А. А. Огильви // Взаимодействие поверхностного и -подземного стока. М. : Изд-во Моск. ун-та, 1979. — Вып. 5. — С. 91—98.

14. Богословский, В. А. Комплексирование геофизических методов при решении инженерно-' геологических, гидрогеологических и экологических задач : дис. . докт. геол.-мин. наук в ф. науч. докл.: 04.00.12 / Богословский Вадим Александрович. М., 1993. - 72 с.

15. Богословский, В. А. Некоторые особенности электрофильтрационных полей в трещиноватых средах / В. А. Богословский, В. С. Недильченко // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. -1974.-№3,-С. 118-120.

16. Богословский, В. А. Электрометрические и термометрические исследования при изучении фильтрации из водохранилища в условиях распространения трещиноватых скальных пород /

17. B. А. Богословский, А. А. Огильви // Гидрогеология и инженерная геология: Экспресс-информация / ВНИИ экон. минер, сырья и геол.-развед. работ. ВИЭМС. 1970. - № 16.1. C. 1-11.

18. Бойко, В. П. Ячейка для измерения электропроводности растворов / В. П. Бойко, Т. Я.-В. Бойко // Приборы и техника эксперимента. — 1992. № 4. - С. 207-209.

19. Бондарев, В. И. Сейсморазведка / В. И. Бондарев. Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2007. — 690 с.

20. Боровинская, Л. Б. О применении метода естественного электрического поля при изучении фильтрации в почво-грунтах / Л. Б. Боровинская // Почвоведение. 1970. - № 11. — С. 29-35.

21. Боровинская, Л. Б. Об изучении фильтрации воды Волго-Донского канала по изменению потенциалов естественного электрического поля / Л. Б. Боровинская // Почвоведение. — 1964. — № 5. — С. 69-72.

22. Варакин, Л. Е. Теория сложных сигналов / Л. Е. Варакин. — М. : Советское радио, 1970. — 376 с.

23. Великин, С. А. Локальный геофизический мониторинг состояния правобережного примыкания плотины Вилюйской ГЭС-1 / С. А. Великин, А. М. Снегирев // Вестн. КРАУНЦ. Сер. Науки о земле. 2005. - Вып. 6, № 2. - С. 77-85.

24. Венделынтейн, Б. Ю. Потенциалы течения в горных породах / Б. Ю. Венделынтейн // Геофизические исследования нефтяных и газовых скважин. -М.: Недра, 1971. — С. 27-43.

25. Волков, А. И. Большой химический справочник / А. И. Волков, И. М. Жарский. — Мн. : Современная школа, 2005. — 608 с.

26. Волобуев, А. Н. Курс медицинской и биологической физики : Для студентов, аспирантов и врачей / А. Н. Волобуев. М., 2002. - 431 с.

27. Выявление зон экологически опасных процессов на акваториях методом естественного электрического поля / А. В. Калинин, В. В. Калинин, Л. М. Кульницкий, М. Л. Владов, Н. В. Шалаева // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. 1996. - № 3. - С. 86-91.

28. Галушко, В. П. О резонансных свойствах электрохимических автоколебательных систем / В. П. Галушко, Б. Е. Лимин // Доклады АН СССР. 1964. - Т. 154, № 1. - с. 191-192.

29. Геологические проблемы Московской агломерации : Сб. науч. тр. / Под ред. Г. А. Голодковской, А. В. Калинина. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. - 192 с.

30. Геотермические методы исследований в гидрогеологии / Отв. ред. Н. М. Фролов — М. : Недра, 1979.-285 с.

31. Глестон, С. Введение в электрохимию / С. Глестон. — М. : Изд-во иностр. лит-ры, 1951. — 767 с.

32. Горелик, А. М. Метод электрического поля фильтрации для определения радиуса дисперсионной воронки при откачках из скважины / А. М. Горелик, П. П. Нестеренко // Известия АН СССР. Серия геофизическая. 1956. - № 11. - С. 1361-1363.

33. Графов, Б. М. Турбулентный диффузионный слой в электрохимических системах / Б. М. Графов, С. А. Мартемьянов, JL Н. Некрасов. М.: Наука, 1990. — 295 с.

34. Графов, Б. М. Электрохимические цепи переменного тока / Б. М. Графов, Е. А. Укше: — М. : -Наука, 1973.- 128 с.

35. Григоров, О. Н. Электрокинетические явления / О. Н. Григоров. JI. : Изд-во ЛГУ, 1973. -197 с.

36. Грилихес, М. С. Контактная кондуктометрия: Теория и практика метода / М. С. Грилихес, Б. К. Филановский. Л.: Химия, 1980. - 176 с.

37. Гриневский, С. О. К методике проведения и интерпретации термометрических измерений для выявления зон субавквальной разгрузки подземных вод / С. О. Гриневский, В. В. Прокофьев // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. — 2005. — № 3. — С. 55-61.

38. Гуревич, А. Е. Практическое руководство по изучению движения подземных вод при поисках полезных ископаемых/А. Е. Гуревич. — Л. : Недра, 1980. 216 с.

39. Дамаскин, Б. Б. Введение в электрохимическую кинетику / Б. Б. Дамаскин, О. А. Петрий. -М.: Высшая школа, 1983. 400 с.

40. Добош, Д. Электрохимические константы / Д. Добош. М.: Мир, 1980. - 365 с.

41. Добрынин, В. М. Петрофизика (физика горных пород) / В. М. Добрынин, Б. Ю. Венделыптейн, Д. А. Кожевников. М. : Изд-во "Нефть и газ" РГУ Нефти и газа им. И. М. Губкина, 2004. - 368 с.

42. Долгаль, А. С. Аппроксимационные преобразования естественного электрического поля / А. С. Долгаль // Геофизика. 2001. - № 6. - С. 53-58.

43. Духин, С. С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем / С. С. Духин. Киев: Наукова думка, 1975. - 246 с.

44. Жаворонкова, В. В. Магнитное поле при фильтрации жидкости в тонком пласте / В. В. Жаворонкова, М. А. Медведева // Вопросы теории электрометрии / АН СССР, Уральское отд., Ин-т геофизики. Свердловск, 1990. - С. 55-63. - Деп. в ВИНИТИ, № 2051-В90.

45. Заборовский, А. И. Электроразведка / А. И. Заборовский. М. : Гостоптехиздат, 1963. -423 с.

46. Заездный, А. М. Гармонический синтез в радиотехнике и электросвязи / А. М. Заездный. Л. : Энергия, 1971.-527 с.

47. Злочевская, Р. И. Электроповерхностные явления в глинистых породах / Р. И. Злочевская, В. А. Королев. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. - 177 с.

48. Ильин, Ю. Т. Характеристика некоторых видов неполяризующихся электродов / Ю. Т. Ильин, Е. К. Ильина // Ученые записки Ленинградского ун-та. Серия Физ. и геол. наук. -1983.-Вып. 30, №4Ц.-с. 154-159.

49. Иоссель, Ю. Я. Расчет электрической емкости / Ю. Я. Иоссель, Э. С. Кочанов, М. Г. Струнский. JI.: Энергоиздат, 1981. - 288 с.

50. Кабанов, Б. Н. Определение потенциала нулевого заряда на электроде из двуокиси свинца / Б. Н. Кабанов, И. Г. Киселева, Д. С. Лейкис // Доклады АН СССР. 1954. - Т. ХСГХ, № 5. -С. 805-808.

51. Казак, А. В. Решение прямой задачи метода естественного электрического поля для пресноводных акваторий / А. В. Казак, В. В. Калинин, М. Л. Владов // Геофизика. 2007. -№2.-С. 49-55.

52. Калинин, В. В. Восстановление потенциала естественного электрического поля по данным измерения разности потенциалов установками произвольной длины / В. В. Калинин, М. Л. Владов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. 1993. - № 2. - С. 90-93.

53. Калинин, В. В. Выделение мест разгрузки и притока грунтовых вод путем измерения естественных электрических потенциалов на акваториях с движущегося судна / Калинин В. В., Мусатов А. А. // Инженерная геология. 1980. - № 1. - С. 118-120.

54. Калинин, В. В. Комплексные геофизические исследования для изучения верхней части разреза на мелководных акваториях : дис. докт. физ.-мат. наук : 01.04.12 / Калинин Виктор Васильевич. М., 1985. - 496 с.

55. Калинин, В. В. Метод "набортных" геотермических исследований по измерениям на грунтовых колонках / В. В. Калинин, А. В. Калинин, М. Л. Владов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. 1999. - № 2. - С. 61-65.

56. Кинетика электродных процессов / А. Н. Фрумкин, В. С. Багоцкий, 3. А. Иофа, Б. Н. Кабанов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1952. - 319 с.

57. Колосов, А. Л. Определение нулевой линии в методе потенциалов собственной поляризации горных пород / А. Л. Колосов // Геофизический журнал. 1990. - Т. 12, № 5. - С. 26-31.

58. Колосов, A. JI. Решение обратной задачи в методе потенциалов собственной поляризации (СП) с помощью некоторых функциональных параметров / A. JI. Колосов // Геофизический журнал. 1986. - Т. 8, № 1. - С. 34-38.

59. Комплексные акваторные электроразведочные исследования в восточной части Германии / А. А. Бобачев, С. И. Волков, Д. JL Коларов, И. Н. Модин, А. Мюллер, Е. В. Перваго, В. А. Шевнин // Разведка и охрана недр. 2004. - № 5. — С. 22-27.

60. Конторович, М. И. Операционное исчисление и нестационарные явления в электрических цепях / М. И. Конторович. М.: Гос. изд-во технико-теоретической лит-ры, 1955. — 227 с.

61. Корепанов, В. Е. Высокоточные неполяризующиеся электроды для наземной геофизической разведки / В. Е. Корепанов, А. Н. Свенсон. — Киев : Наукова думка, 2007. — 98 с.

62. Кормильцев, В. В. Зависимость потенциала течения от радиуса пор / В. В. Кормильцев, О. А. Хачай // Известия АН СССР. Серия: Физика земли. 1979. - № 2. - С. 75-78.

63. Кормильцев, В. В. Электрокинетические явления в пористых горных породах / В. В. Кормильцев, АН СССР, Уральское отд., Ин-т геофизики. Екатеринбург, 1995. - 48 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 192-В95.

64. Кочанов, Н. С. Основы синтеза линейных электрических цепей во временной области / Н. С. Кочанов. М.: Связь, 1967. - 200 с.

65. Краус, М. Измерительные информационные системы / М. Краус, Э. Вошни. М. : Мир, 1975. -310 с.

66. Кривоносов, А. В. Статические характеристики поликристаллических терморезисторов / А. В. Кривоносов, В. Я. Кауфман. М. : Энергия, 1976. - 120 с.

67. Кроновер, Р. М. Фракталы и хаос в динамических системах / Р. М. Кроновер. — М. : Техносфера, 2006. 488 с.

68. Кузьмин, Г. А. Подсеточное моделирование фильтрации в пористых автомодельных средах / Г. А. Кузьмин, О. Н. Соболева // Прикладная механика и теоретическая физика (ПМТФ). — 2002. Т. 43, № 4. - С. 115-126.

69. Курбатов, А. И. Использование электрокинетического потенциала в почвенных исследованиях / А. И. Курбатов, Е. И. Шестаков, Т. С. Красотина. М. : Изд-во МСХА, 1989. -30 с.

70. Левич, В. Г. Физико-химическая гидродинамика / В. Г. Левич. — М. : Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1959. 700 с.

71. Лейкис, Д. И. Определение потенциала нулевого заряда электродов из двуокиси свинца методом измерения твердости / Д. И. Лейкис, Е. К. Венстрем // Доклады АН СССР. — 1957. — Т. 112, № 1. С. 97-99.

72. Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. М. : Высшая школа, 1967. - 600 с.

73. Марков, В. А. Выбор оптимального шага съемки в электроразведке методом ЕП / В. А. Марков // Разведочная геофизика. 1986. - Вып. 102. - С. 69-71.

74. Методы конечных разностей и конечных элементов в геофизике / Р. С. Челокьян, А. Л. Колосов, А. С. Кашик, Н. И. Бахова. Киев, 1999. - 315 с.

75. Москва. Геология и город / Гл. ред. В. И. Осипов, О. П. Медведев М. : Московские учебники и Картолитография, 1997. — 400 с.

76. Мусаев, И. А. Потенциалы естественного электрического поля земли в задачах изучения геодинамических и сейсмических явлений : дис. . канд. физ.-мат. наук : 25.00.10 / Мусаев Исмаил Алилович. Махачкала, 2002. - 267 с.

77. Мыцик, Н. В. Электрометрические наблюдения при изучении фильтрации из оросительных каналов / Н. В. Мыцик, В. А. Богословкий // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4, Геология. — 1977. № 2.-С. 126-128.

78. Нелинейное взаимодействие акустических волн в газонасыщенных морских осадках / С. В. Карпов, 3. Клусек, A. JL Матвеев, А. И. Потапов, А. М. Сутин // Акустический журнал. — 1996. Т. 42, № 4. - С. 527-533.

79. Новыш, В. В. Морской электрополемер на солевых мостах с постоянной гидроэлектрической измерительной цепью для магнитотеллурических зондирований дна океана / В. В. Новыш // Электромагнитные зондирования. М., 1987.-С. 145-152.

80. Нудельман, П. Я. Некоторые предельные аппроксимационные теоремы синтеза цепей и сигналов / П. Я. Нудельман // Радиотехника. 1971. - Т. 26, № 9. - С. 49-56.

81. Опыт картирования газонасыщенных донных отложений городского участка р. Москвы / М. JI. Владов, В. В. Калинин, Н. М. Щеголькова, М.Н. Козлов, А. В. Старовойтов, М. С. Судакова // Вода и экология: проблемы и решения. 2005. - № 2 (23). - С. 53-60.

82. Пайлеванян, С. Р. К вопросу методики определения направления фильтрации методом естественного электрического поля / С. Р. Пайлеванян // Известия АН АрмССР. Серия: Науки и земле. 1984. - № 4. - С. 76-80.

83. Пальшин, Н. А. Наземные измерения электрических полей, индуцируемых движением морской воды / Н. А. Пальшин и др. // Океанология. 1999. - Т. 39, № 3. - С. 463-473.

84. Парабучев, И. А. Проблемы инженерно-геологического изучения массивов слабо карстующихся карбонатных пород при создании крупных водохранилищ / И. А. Парабучев // Инженерная геология. 2007. - Вып. Декабрь. - С. 45-47.

85. Петров, А. А. Интерпретация данных естественного электрического поля при поисках гидротермальных сульфидных объектов / А. А. Петров // Геофизика. 2000. - № 6. - С. 4851.

86. Пехович, А. И. Расчеты теплового режима твердых тел / А. И. Пехович, В. М. Жидких. JI. : Энергия, 1976. — 351 с.

87. Полупроводниковые термосопротивления : Сб. ст. / Под ред. Б. С. Сотскова. — М. JI. : Гос. энерг. изд-во, 1959. - 232 с.

88. Результаты комплексных геофизических исследований на р. Волге / Калинин В. В., Модин И. Н., Мусатов А. А., Шевнин В. А. // Геофизические методы в гидрогеологии, инженерной геологии и гидротехнике. Ереван, 1985. — С. 218-219.

89. Российская Федерация. Правительство Москвы. Постановление № 355-ПП от 17 апреля 2001 г. О Генеральной схеме отвода и очистки поверхностного стока с территории г. Москвы на период до 2010 г. // Вестн. Мэра и Пр-ва Москвы. 2001. - № 18.

90. Салем, Р. Р. Начала теоретической электрохимии / Р. Р. Салем. М. : Комкнига, 2005. -320 с.

91. Салем, Р. Р. Теория двойного слоя / Р. Р. Салем. М. : Физматлит, 2003. - 104 с.

92. Самолюбов, Б. И. Придонные стратифицированные течения / Б. И. Самолюбов. М. : Научный мир, 1999. - 464 с.

93. Сапожников, Б. Г. Гидродинамическая модель электрокинетических явлений / Б. Г. Сапожников // Российский геофизический журнал. — 2002. — № 29-30. — С. 13-24.

94. Свинцов, И. В. Моделирование электрического поля датчика с плоскопараллельной системой электродов / И. В. Свинцов, В. Я. Свинцов // Датчики и системы. 2008. - № 2. - С. 25-28.

95. Семенов, А. С. Естественные электрические поля Земли природа и использование в геологии / А. С. Семенов, М. Е. Новожилова // Вестн. СПбГУ. Сер. 7. - 1994. - Вып. 3, № 21. -С. 12-17.

96. Семенов, А. С. Электроразведка методом естественного электрического поля / А. С. Семенов. Л.: Недра, 1968. - 380 с.

97. Скорчеллетти, В. В. Теоретическая электрохимия / В. В. Скорчеллетти. — Л. : Химия, 1974. -568 с.

98. Солодовников, В. В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления / В. В. Солодовников. М.: Физматлит, 1960. - 655 с.

99. Сочельников, В. В. Электростатический способ измерения электрического поля в проводящей среде / В. В. Сочельников // Известия АН СССР. Серия: Физика земли. — 1997. — № 10.-С. 94.

100. Справочник по электрохимии / Под ред. А. М. Сухотина. JI.: Химия, 1981. - 488 с.

101. Справочник химика. Том третий. Химическое равновесие и кинетика свойства растворов электродные процессы / М. JI. : Химия, 1964. - 1005 с.

102. Титов, К. В. Электрокинетические явления в горных породах и их применение в геоэлектрике : дис. . докт. геол.-мин. наук : 25.00.10 / Титов Константин Владиславович. — СПб., 2003.- 198 с.

103. Трубецкой, О. А. Определение электрокинетических параметров почвы / О. А. Трубецкой. -Пущино : НЦБИ, 1987. 15 с.

104. Удалов, Н. П. Полупроводниковые датчики / Н. П. Удалов. — М. JI.: Энергия, 1965. - 240 с.

105. Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров / X. Уонг. — М. : Атомиздат, 1979. 212 с.

106. Файф, У. Флюиды в земной коре / У. Файф, Н. Прайс, А. Томпсон. М. : Мир, 1981. - 436 с.

107. Федер, Е. Фракталы / Е. Федер. М.: Мир, 1991. - 254 с.

108. Филиппов, П. И. Методы определения теплофизических свойств твердых тел / П. И. Филиппов, А. М. Тимофеев. Новосибирск : Наука СО, 1976. - 104 с.

109. Фрайден, Дж. Современные датчики. Справочник / Дж. Фрайден. — М. : Техносфера, 2006. -592 с.

110. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. СПб. : Химия, 1995. -400 с.

111. Фрумкин, А. Н. Двойной слой и электродная кинетика / А. Н. Фрумкин и др.. М. : Наука, 1981.-376 с.

112. Фукс, М. JI. Щуп для определения содержания поваренной соли в сырах методом кондуктометрии / М. JI. Фукс // Датчики и системы. — 2006. — № 4. — С. 41.

113. Хризман, С. С. Цифровые измерительные приборы и системы / С. С. Хризман. — Киев: Наукова думка, 1970. 328 с.

114. Чермак, В. Тепловое поле Европы / В. Чермак, Д. Чепмен, Г. Поллак. М. : Мир, 1982. — 376 с.

115. Электрокинетические свойства капиллярных систем / О. Н. Григоров, 3. П. Козьмина, А. В. Маркович, Д. А. Фридрихсберг. М.; JI.: Изд-во АН СССР, 1956. - 352 с.

116. Электрофизиологические исследования нейронов : сб. ст. / отв. ред. А. А. Спасский и др.. -Кишинев, 1971.

117. Berube, Andrew P. A graphical 3D finite element program for modelling self-potentials generated by flow through a porous medium / Andrew. P. Berube // Journal of Environmental & Engineering Geophysics.-2007.-Vol. 12, Iss. 2.-P. 185-197.

118. Bogoslovsky, V. A. Application of geophysical methods for studying the technical status of earth dams / V. A. Bogoslovsky, A. A. Ogilvy // Geophysical Prospecting. — 1970. Vol. 18, Iss. si. - P. 758-773.

119. Bogoslovsky, V. A. Electrometric observations of antifiltrational cementation curtains / V. A. Bogoslovsky, A. A. Ogilvy // Geophysical Prospecting. 1973. - Vol. 21, Iss. 2. - P. 296-314.

120. Bogoslovsky, V. A. Natural potential anomalies as a quantitative index of the rate of seepage from water reservoirs / V. A. Bogoslovsky, A. A. Ogilvy // Geophysical Prospecting. — 1970. — Vol. 18, Iss. 2.-P. 261-268.

121. Bogoslovsky, V. A. The study of streaming potentials on fissured media models / V. A. Bogoslovsky, A. A. Ogilvy // Geophysical Prospecting. 1972. - Vol. 20. - P. 109-117.

122. Brown, S. R. A note on the description of surface roughness using fractal dimension / Stephen R. Brown // Geophysical Research Letters. 1987. - Vol. 14, N. 11. - P. 1095-1098.

123. Brown, S. R. Fluid flow through rock joints: the effect of surface roughness / Stephen R. Brown // Journal of Geophysical Research. 1987. - Vol. 92, N. B2. - P. 1337-1347.

124. Brown, S. R. Tranport of fluid and electric current through a single fracture / Stephen R. Brown // Journal of Geophysical Research. 1989. - Vol. 94, N. B7. - P. 9429-9438.

125. David R. Lide, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, 88th Edition, 2008, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL.

126. Electrokinetic spontaneous polarization in porous media: petrophysics and numerical modelling / K. Titov, Yu. Ilyin, P. Konosavski, A. Levitski // Journal of Hydrology. 2002. - Vol. 267, N. 3-4. -P. 207-216.

127. Fitterman, D. V. Calculations of self-potential anomalies near vertical contacts / David V. Fitterman // Geophysics. 1979. - Vol. 44, N. 2. - P. 195-205.

128. Fitterman, D. V. Modeling of self-potential anomalies near vertical dikes / David V. Fitterman // Geophysics. 1983.-Vol. 48, N. 2.-P. 171-180.

129. Fitterman, D. V. Relationship of the self-potential green's function to solutions of controlled source direct-current potential problems / David V. Fitterman // Geophysics. 1979. - Vol. 44, N. 11. — P. 1879-1881.

130. Fitterman, D. V. Theory of electrokinetic-magnetic anomalies in a faulted half-space / David V. Fitterman // Journal of Geophysical Research. 1979. - Vol. 84, N. В11. - P. 6031-6040.

131. Grahame, David C. Properties of electrical double layer at a mercury surface. I. Methods of measurement and interpretation of results / David C. Grahame // Journal of the American Chemical Society. 1941. - Vol. 63, N. 5. - P. 1207-1215.

132. Ishido, T. Experimental and theoretical basis of electrokinetic phenomena in rock-water systems and its applications to geophysics / Tsuneo Ishido, Hitoshi Mizutani // Journal of Geophysical Research. 1981. - Vol. 86, N. B3. - P. 1763-1775.

133. Monitoring of an infiltration experiment using the self-potential method / B. Suski, A. Revil, K. Titov, P. Konosavsky, M. Voltz, C. Dages, O. Huttel // Water Resources Research. 2006. - Vol. 42.-P. W08418.

134. Monitoring reservoir fluid flow from surface self potential (SP) measurements: application to geothermal reservoirs / Mathieu Darnet, Guy Marquis, Stephen J. Oates, Salvador Handal Candray // SEG Expanded Abstracts. 2004. - Vol. 23.

135. Numerical modelling of self-potential signals associated with a pumping test experiment / K. Titov, A. Revil, P. Konosavski, S. Straface, S. Troisi // Geophysical Journal International. — 2005. — N. 162.-P. 1-10.

136. Ogilvy, A. A. Geophysical studies of water leakages from reservoirs / A. A. Ogilvy, M. A. Ayed, V. A. Bogoslovsky // Geophysical Prospecting. 1969. - Vol. 17, Iss. 1. - P. 36-62.

137. Revil, A. Characterization of transport properties of argillaceous sediments: Application to the Callovo-Oxfordian argillite / A. Revil, P. Leroy, K. Titov // Journal of Geophysical Research. — 2005.-Vol. 110.-P. B06202.

138. Sill, W. R. Self-potential modeling from primary flows / William R. Sill // Geophysics. 1983. -Vol. 48, N. 1.-P. 76-86.

139. Sprunt, E. S. Streaming potential from multiphase flow / Eve S. Sprunt, Tony B. Mercer, Nizar F. Djabbarah // Geophysics. 1994. - Vol. 59, N. 5. - P. 707-711.

140. Titov, K. Monitoring of water seepage from a reservoir using resistivity and self polarization methods: case history of the Petergoph fountain water supply system / K. Titov, V. Loukhmanov, A. Potapov // First Break. 2000. - Vol. 10. - P. 431^35.

141. Vichabian, Y. Self potentials in cave detection / Yervant Vichabian, Frank Dale Morgan // The Leading Edge. 2002. - Vol. 21, N. 2. - P. 866-871.

142. Wurmstich, B. Feasibility of streaming potential measurements during hydrofracturing / Burkhard Wurmstich, Thomas Buttgenbach, F. Dale Morgan // SEG Expanded Abstracts. — 1995. — Vol. 14, N. 30.

143. Wurmstich, B. Modeling of streaming potential responses caused by oil well pumping / Burkhard Wurmstich, Frank Dale Morgan // Geophysics. 1994. - Vol. 59, N. 1. - P. 46-56.

Информация о работе

Казак, Андрей Владимирович
кандидата физико-математических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.10

Диссертация

Аппаратурно-методический комплекс для геофизических исследований процессов фильтрации на пресноводных водоемах - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы