Гидрорадиолокация донных отложений водных объектов суши

Христофоров, Иван Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Гидрорадиолокация донных отложений водных объектов суши
ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Гидрорадиолокация донных отложений водных объектов суши"

На правах рукописи

Христофоров Иван Иванович

ГИДРОРАДИОЛОКАЦИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ СУШИ (на примере бассейна р. Лена)

25.00.27 - Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук £ д ЦО^ 20)3

Барнаул - 2013 005540571

005540571

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Инстшуте горного дела Севера им. Н. В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Омельяненко Александр Васильевич

доктор технических наук, ФГБУН Инстшут горного дела им. Н. В. Черского Севера СО РАН, заведующий лабораторией

георадиолокации

Гриб Николай Николаевич

доктор технических наук, профессор, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный

университет им. М. К. Аммосова, заместитель директора по науке

Ноговицын Дмитрий Д митриевич

кандидат географических наук, ФГБУН Инстшут физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова СО РАН, ведущий научный сотрудник

ФГБУН Инстшут мерзлотоведения им. П. И. Мельникова СО РАН (г. Якутск)

Защита диссертации состоится декабря 2013 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 003.008.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте водных и экологических проблем Сибирского отделения Российской академии наук (ИВЭП СО РАН) по адресу: 656038, г. Барнаул, ул. Молодежная, 1. Факс 8(3852)240396. E-mail: iwep@iwep.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт водных и экологических проблем СО РАН

Автореферат разослан «/.У» ноября 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, .

кандидат географических наук, доцент И.Д. Рыбкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное социально-экономическое развитие региона напрямую зависит от развитой транспортной инфраструктуры. Практически все крупные линейные инженерные сооружения (нефге- и газопроводы, железные и автомобильные дороги, линии электропередачи, системы водоснабжения и пр.) пересекают разнообразные водные объекты, в том числе участки водных переходов крупных рек. Трубопроводы относятся к объектам повышенной экологической опасности. Особо уязвимы подводные речные переходы, где на трубопровод воздействуют русловые процессы. Возможные последствия с выбросом нефти на речных переходах по степени тяжести несопоставимы с авариями на суше, поскольку зона аварийного поражения охватывает все аспекты среды обитания человека. В связи с этим детальное изучение русловых процессов, процессов формирования и переноса донных отложений, а также пространственно-временных закономерностей распределения речного стока являются актуальными задачами при проектировании, строительстве и эксплуатации линейных инженерных сооружений на участках водных переходов.

В настоящее время активно развиваются дистанционные методы изучения гидрогеологических сред, в которых метод подповерхностной радиолокации хорошо зарекомендовал себя при изучении водных объектов суши. Основными организациями, разрабатывающими серийные георадары для исследования поверхностных вод суши, являются: ООО «Логис» (г. Раменское, Московская область), Geophysical Survey Systems, Inc. (США) марка "SIR", «Sensor&Softwear» (Канада), «Radar Inc.» (Латвия) и др. Исследования в области подповерхностной радиолокации рек и пресноводных водоемов отражены в работах разных лет Финкелыптейна М. И., Золотарёва В. П., Калинина В. В., Копейкина В. В., Владова М. Л., Старовойтова А. В., Омельяненко А. В., Крылова С. С., Боброва Н. Ю., Пятиловой А. М., а также в работах зарубежных ученых Cook J. С., Waite А. Н., El-Said М. А. Н., Evans S., Houck R. Т., Toth Т. и других авторов. В то же время существует необходимость разработки методики и аппаратного обеспечения специально для изучения глубоководных водоемов, а также донных отложений крупных рек в экстремальных северных условиях. Метод подповерхностной радиолокации при исследовании геологических сред принято называть «георадиолокацией», для изучения водных объектов в контактном и погружном вариантах целесообразно применять термин «гидрорадиолокация».

В диссертации решаются актуальные научно-технические задачи повышения эффективности гидрорадиолокационного изучения водных объектов суши с целью обеспечения гидроэкологической безопасности территории и хозяйственных объектов при строительстве и эксплуатации водных переходов линейных инженерных сооружений, а также прогнозирования возникновения наводнений и паводковых ситуаций в пределах затороопасных участков русел на примере сибирских рек.

Основная идея работы заключается в использовании эффекта смещения спектра частот зондирующих сигналов при контактной и погружной гидрорадиолокации водных объектов суши для оптимизации параметров гидрорадиолокатора.

Цель работы - повышение эффективности гидрорадиолокационных исследований донных отложений водных объектов суши посредством разработки и реализации способа и методики погружной гидрорадиолокации.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

1. Исследовать влияние электропроводности погружного раствора на процесс формирования спектра гидрорадиолокационного сигнала антеннами, погруженными в раствор.

2. Установить допустимые пределы спектров частот гидрорадиолокаторов для исследований водоемов с естественной минерализацией.

3. Разработать методику гидрорадиолокационной съемки для повышения эффективности и достоверности исследования дна и донных отложений водных объектов суши.

4. Разработать методические приемы гидрорадиолокационных измерений для обнаружения линейных инженерных сооружений (трубопроводов, затопленных металлических конструкций и др.), проложенных по дну, и погребенных в донных отложениях на участках речных переходов.

Объект исследования: дно и донные отложения рек и пресноводных водоемов.

Содержание исследований: анализ и обобщение опубликованных источников, лабораторные, опытно-методические и экспериментальные работы, обработка, интерпретация и представление данных измерений натурных объектов с использованием программных продуктов GeoScan_32, AutoCad, Surfer и др.

Защищаемые положения:

1. Способ гидрорадиолокации водных объектов суши, основанный на экспериментально установленных пределах смещения спектров частот зондирующих сигналов, формируемых антеннами, расположенными в водной среде.

2. Методика гидрорадиолокации, отличающаяся нормированным погружным расположением антенн для использования водной поверхности в качестве естественного диэлектрического рефлектора, позволяющая эффективно исследовать структурные особенности дна и донных отложений, выявлять и прослеживать подводные и заглубленные в дно трубопроводы и другие линейные инженерные сооружения речных переходов.

Научная новизна:

1. Впервые экспериментально установлены пределы смещения спектров частот гидрорадиолокаторов при зондировании водной среды с различной минерализацией и обоснованы параметры приемных трактов гидрорадиолокаторов со сдвигом спектра частот для повышения

эффективности исследований при изучении водных объектов суши и происходящих в них процессов.

2. Для повышения достоверности исследований водных объектов суши при применении метода погружной гидрорадиолокации предложено экспериментально настраивать глубину расположения антенн с целью использования водной поверхности в качестве естественного диэлектрического рефлектора, что в 1,6 раза повышает энергию сформированного зондирующего сигнала.

3. Экспериментально обоснован критерий соотношения равноглубинных амплитуд для оценки характеристик дна водоема.

4. Установлена возможность повышения точности результатов гидрорадиолокационных исследований путем обработки сигналов по предложенной методике триангуляции трех пересекающихся профилей, что особенно актуально при изучении пространственно-временных закономерностей распределения речного стока на реках с высокими скоростями течения.

5. Обоснован амплитудно-частотный спектральный критерий для идентификации обводненных пород донных отложений, к примеру, аллювиальных, по смещению спектра частот.

6. Выявлен критерий обнаружения карстовых образований по нарушешюсти осей синфазности принимаемых сигналов .

7. Экспериментально установлено, что при зондировании гидрорадиолокатором со смещенными спектрами частот с обводненной поверхности влажного груггга увеличивается глубинность исследований за счет смещения спектра зондирующего сигнала в сторону низких частот.

Достоверность полученных автором результатов обеспечивается: большим объемом экспериментальных и натурных измерений, полученных с применением специализированной методики исследований; разработкой методики исследований, обработкой и интерпретацией материала, подтвержденного значительным объемом заверочного бурения; независимой экспертной оценкой супервайзера, которым проведены контрольные и заверочные работы с использованием GPS привязки координат на триангуляционных участках наблюдений речного перехода магистрального нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан (ВС - ТО) через р. Лена.

Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты экспериментальных исследований позволили обосновать разработку специализированной гидрорадиолокационной аппаратуры с двойным спектром регистрируемых частот. В результате, с применением разработанной методики измерений, регистрации и обработки сигналов, получены положительные и достоверные результаты исследования дна и донных отложений на стадии изысканий под строительство на участке речного перехода нефтепровода ВС-ТО, на речном (р. Лена) переходе магистрального газопровода (г. Якутск), на стадии выбора оптимального участка под строительство совмещенного железнодорожного моста через р. Лена.

Основная часть исследований по теме диссертации имеет целевую практическую направленность, выполнена в рамках Госбюджетной НИР ИГДС СО РАН VII.60.4.2 №01.2.010 50749 (2010-2012 гг.) и следующих Государственных контрактов: ГК №1.10.12 «Исследование возможности георадиолокации донных отложений речных водоемов со льда и водной поверхности» (ГУ МЧС России по РС(Я), 2006-2007 гг.); Договор №2/06 (генеральный заказчик ПИРС, г. Москва, 2006 г.) «Научное сопровождение геофизических работ по инженерным изысканиям трассы нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан. Подводный переход нефтепровода через р. Лена»; ПС №1052 «Исследование и прогнозирование процессов заторообразовашш на реках Якутии в период весеннего паводка» (ГУ МЧС России по РС(Я), 2011-2013 гг.).

Разработанная методика погружных гидрорадиолокационных исследований водоемов используется в качестве лекционного материала для студентов старших курсов кафедры геофизических методов разведки полезных ископаемых геологоразведочного факультета Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова.

Личный вклад автора. Представленные в диссертационной работе лабораторные и экспериментальные результаты выполнены непосредственно автором. Автор принимал личное участие на всех этапах исследований, включая разработку методических особенностей гидрорадиолокации, обработку и шггерпретацию данных измерений, систематизацию и научный анализ полученных результатов.

Апробация работы. Материалы исследований апробированы на 16 научных конференциях разного уровня, в том числе в: IV Международной научной школе молодых ученых и специалистов, посвященной 30-летшо ИГЖОН РАН «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (г. Москва, 2007); Международной конференции «Развитие идей МИ. Агошкова в области оценки и рационального освоения месторождений полезных ископаемых» (г. Москва, 2008); IV Евразийском симпозиуме EURASTRENCOLD-2008 (г. Якутск, 2008); VII Международной научно-практической конференции молодых специалистов «Геофизика-2009» (г. Санкт-Петербург, 2009); VIII Международном геофизическом научно-практическом семинаре (г. Санкт-Петербург, 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Защита населения и объектов экономики от водной стихии Северных рек» (г. Якутск, 2013) и др.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на геофизических семинарах Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А Трофимука СО РАН (2012 г., 2013 г.). Диссертационная работа доложена на расширенном заседании Ученого совета Института горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН.

дипломом «Золотая медаль Интерэкспо ГЕО - Сибирь 2012» в номинации «Дистанционные методы зондирования земли, мониторинг окружающей среды» (2012 г, г. Новосибирск).

Публикации. Автором опубликовано 29 научных работ. По материалам диссертационной работы опубликовано 17 научных работ, в том числе 5 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 106 наименований. Общий объем работы включает 139 страниц машинописного текста, 6 таблиц, 66 рисунков, 4 приложения.

Автор выражает благодарность академику М. И. Эпову и д.г.-м.н., профессору Н. О. Кожевникову за ценные советы, замечания и предложения, высказанные на геофизических семинарах Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН. Автор благодарен д.г.н., профессору Савкину В. М. за полезную информацию и консультации по вопросам гидрологии.

Особую признательность автор выражает своему научному руководителю д.т.н. Омельяненко Александру Васильевичу за всестороннюю поддержку в научных исследованиях.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, указаны научная новизна и личный вклад автора, сформулированы основные научные положения, отмечена практическая значимость, реализация и апробация работы.

Первая глава диссертации содержит обзор основных параметров подповерхностной радиолокации, сведения об отечественных и зарубежных приборах подповерхностного радиолокационного зондирования для исследования дна и донных отложений рек и озер. Приведен анализ электрофизических характеристик воды и обзор гидрохимических характеристик рек и озер Якутии. Представлен опыт применения гидрорадиолокации водоемов, включая результаты погружных исследований. Поставлена и обоснована цель, определены задачи диссертационного исследования.

Во второй главе описаны проведенные лабораторные и натурные эксперименты по исследованию пределов смещения спектров частот георадиолокаторов при зондировании с водной поверхности различной электропроводности с целью выбора оптимальных параметров приемных трактов гидрорадиолокаторов. Проведен сравнительный анализ спектральных характеристик отраженных сигналов от глубинных границ при контактных измерениях с водной среды различной минерализации.

Третья глава посвящепа разработке методики гидрорадиолокационного исследования донных отложений водных объектов суши, начиная с рекогносцировочных работ и методики измерений, в том числе в погружном варианте измерений. Уточнена специфика обработки, выбраны и установлены

критерии интерпретации данных измерений. Подробно представлены методические особенности применения гидрорадиолокации при погружных исследованиях донных отложений пресных водоемов.

В четвертой главе представлены экспериментальные результаты гидрорадиолокационных исследований условий залегания линейных инженерных сооружений в донных отложениях рек, полученные с помощью разработанной методики для предупреждения опасных гидрологических явлений при обеспечении безопасности жизнедеятельности. Рассмотрены основные методические аспекты гидрорадиолокации донных отложений. Экспериментально подтверждена возможность применения разработанной методики погружной гидрорадиолокации для достоверного определения мощности наносов и картирования аллювиальных отложений в целях определения пропускной способности по сечению рек.

Защищаемые положения

1. Способ гндрорадиолокации водных объектов суши, основанный на экспериментально установленных пределах смещепия спектров частот зондирующих сигналов, формируемых антеннами, расположенными в водной среде.

Обоснованием возможностей подповерхностного радиолокационного зондирования из минерализованного раствора известной электропроводности послужили результаты физического моделирования процессов формирования электромагнитных радиолокационных сигналов в водной среде в пределах влияния однородного полупространства геологического разреза. Измерения проводились сверхширокополосными георадиолокаторами «ОКО-2» с эффективными частотами антенн АБ 250, 400 и 700 МГц. Минерализация погружного раствора №С1 изменялась в пределах от 0 до 16 г/л. На рисунке 1 приведён график зависимости спектров формируемых сигналов георадиолокаторов в зависимости от минерализации 0,1 г/л до 6 г/л, что соответствует изменению удельной электропроводности 190-^- 11400 мкСм/см. Установлено, что при контакте с водной поверхностью спектр частот смещается в сторону низких частот до 130, 215, 500 МГц соответственно. Существенное влияние на смещение эффективной частоты спектра начинает оказывать раствор с удельной проводимостью выше 10000 мкСм/см, при этом частотный сдвиг георадиолокаторов спектра частот 250 МГц и 400 МГц понижается до значений 92 МГц и 131 МГц соответственно. Для георадиолокатора спектра частот 700 МГц сдвиг спектра не установлен.

Амплитуда зондирующих импульсов всех георадиолокаторов с увеличением минерализации уменьшается приблизительно в 8 раз, что объясняется одинаковым шунтирующим воздействием электропроводности раствора на нормированное резонансное сопротивление излучения антенн.

Удельная электропроводность минерализованного раствора Рисунок 1 — Сдвиг частот спектров георадиолокаторов при контакте антенн с раствором №С1.

В результате экспериментальных исследований установлено влияние удельной электропроводности погружного раствора на процесс формирования спектра гидрорадиолокационного сигнала.

Проведенные эксперименты показали целесообразность эффективного применения гидрорадиолокаторов для исследования рек и водоемов при условии перестройки приемного тракта с учетом частотного сдвига зондирующего сигнала генерируемого погружными антеннами. Ниже рассмотрена возможность использования в качестве гидрорадиолокаторов приборы с эффективными частотами 50 и 100 МГц (см. рисунок 2). Шкала удельного электрического сопротивления (УЭС) представлена в логарифмическом масштабе.

Из опубликованных литературных источников значения УЭС основных крупных рек Якутии составляет от 10 -=- 65 Ом-м. Озера Якутии имеют пределы средних значений УЭС от 6-^-60 Ом-м, редко встречаются реликтово-термокарстовые озера, рекомендованные под строительство грязелечебниц со значением УЭС 1,3 н- 2 Ом-м. УЭС водоемов также зависит от температуры и от сезона года, но эти изменения незначительны и входят в предельные значения.

/, МГц 160

Üj 140

« 120 'S

I 1«»

£■* 80 о

-3 60

-1

г 4о ii а. я

t 20

.Минерализация (по O.A. Алехину) Высокая Повышенная Средняя (переведенная в Ом*м): (<5,3) (5,3 + 10,5) (10,5+26,3)

Малая

(>26,3)

р.Л, (меже|й>7

р:ЕТг

рЛена

!ь) (иЪлииады)

p.OSi, р.Обь

рЛургяй р.Атрск р.'Геджсн ________

(Казахстан) (Туржме шстан) (Туркменистан) р.Днес1р. _ (межень) (иолиеодьсЦ 1

I р.Амур

1,000

2,000

«АБ 100

-АБ 50

32,000 64,000 128,000 Удельное электрическое сопротивление водной взвеси ^^В Предел значений УЭС для пресноводных водоемов Якутии Е^ТГЛ Предел значений УЭС минеральной водной взвеси р. Б.Куранах

Рисунок 2 - Влияние УЭС погружного раствора на частотную дисперсию низкочастотных гидрорадиолокаторов

Наложение на график УЭС воды наиболее характерных по электропроводности рек стран СНГ в первом приближении приведено для наглядности. Определения значения УЭС в экспериментах с изменяемой минерализацией водной взвеси сопоставлены с расчетными значениями по раствору хлорида натрия.

Для гидрорадиолокатора с эффективной частотой 50 МГц частотная девиация спектра излучения от степени минерализации погружного раствора не установлена, сдвиг эффективной частоты при погружении в раствор составляет 22 МГц.

Лабораторными исследованиями определены максимальные пределы УЭС водной взвеси с содержанием различной концентрации глины. Добавление количества глины в исходную воду уменьшает значение УЭС взвеси, при этом верхний предел изменений зависит от минерализации исходной воды. На верхних пределах УЭС практически отсутствует девиация частоты, начиная со значений 2500 3000 Омм для дистиллированной воды до значений 14 Ом-м для воды со средней минерализацией. Нижний предел определен по стабилизации значения электропроводности независимо от концентрации взвеси. В результате предел УЭС для пресной природной воды с содержанием глины р. Б. Куранах составляет 28 Ом-м - 17 Ом-м. В установленном пределе эффективная частота спектра сигнала остается неизменной и сдвигается для гидрорадиолокаторов АБ 50 и АБ 100 до 30 МГц и 85 МГц соответственно.

В результате проведенных экспериментов рассмотрены возможности эффективного использования низкочастотных гидрорадиолокаторов в диапазоне частот минимальных затуханий радиосигналов 15 ^75 МГц для исследования водоемов с естественной минерализацией. Определены оптимальные спектры частот перестройки приемных трактов георадиолокаторов для использования в целях гидрорадиолокации при исследовании донных отложений водных объектов суши.

При погружении неэкранированных антенн гидрорадиолокатора в водную среду возникает отражение генерируемого сигнала от водной поверхности и формируется суммарный зондирующий сигнал, состоящий из двух последовательных импульсов с соотношением амплитуд, в соответствии с коэффициентом отражения Френеля для диэлектрических проницаемостей воды 81=81 и воздуха е2=1, который рассчитывается по формуле

°тР + ПрИ длительности генерируемого импульса, равному

одному периоду эффективной частоты и. времени задержки отраженного от рефлектора, образованного водной поверхностью сигнала, равной длительности импульса, получаем суммарный двухпериодный сигнал по энергии в 1,6 раза больше зондирующего, так как энергия сигнала направленная в верхнюю полусферу перераспределяется в исследуемую водную среду посредством диэлектрического рефлектора. По сравнению с методикой контактных измерений погружная гидрорадиолокация позволяет максимально использовать для зондирований энергию генерируемого сигнала. Для получения неискаженного по фазе сигнала необходимо оптимизировать настройку полученного естественного диэлектрического резонатора погружением антенн до глубины Нр = Алреды / 2, где Череды - длина волны в водной среде. Разработанный процесс формирования энергетически эффективного зондирующего сигнала реализован методикой погружной гидрорадиолокации, результат которой представлен на рисунке 3.

прямой

наведенный

сигнал

амплитудные и временные характеристики отраженного сигнала от дна водоема

Рисунок 3 — Пример отражения от дна водоема суммарного зондирующего сигнала гидрорадиолокатора, сформированного водной поверхностью, используемой в качестве диэлектрического рефлектора

Первый наведенный сигнал на приемную антенну спектрально искажен и представляет собой суперпозицию прямых и преломленных сигналов наведенных по воде и границе вода-воздух (рефлектору). Импульс, отраженный от поверхности дна водоема, двухпериодный и по соотношениям амплитудных значений соответствует теоретическим расчетам. Форма двухпериодного сигнала снижает разрешающую способность методики по времени дискретизации сигналов, но повторные отраженные сигналы, формирующие «двойную» границу раздела исследуемых сред, увеличивают надежность измерений повторяемостью результата стабильного по времени задержки сигнала At равному времени периода эффективной частоты генерируемого сигнала.

Повышение достоверности результатов при гидрорадиолокационном исследовании участков с повышенным течением реки.

При исследовании рек с большой шириной (более 1 км) и относительно быстрым течением (более 1 м/с) возникают трудности с получением прямолинейных профилей даже по створам. В этом случае необходимым условием съемки является использование GPS канала для привязки данных измерений по криволинейным профилям. Это реализуется измерениями по продольным и поперечным взаимопересекающимся гидрорадиолокационным профилям с целью получения большего количества точек их пересечений. Методически это решается продольным профилированием по произвольному прохождению дополнительными галсами, которые пересекают продольные профиля. Точки измерений в пересечениях профилей с одинаковыми координатами принимаются за достоверные события, подтверждаемые повторными измерениями. Чем больше точек пересечений, тем больше достоверных событий по повторяемости результатов. Более качественные результаты дают пересечения трех профилей в виде треугольника для обеспечения триангуляционных расчетов. Если точки пересечения профилей находятся в пределах неизменчивости подводного рельефа в области

триангуляции, то достоверность измерений распространяется на весь участок площади дна водоема.

Изменение поляризационного согласования антенны при гидрорадиолокации линейных неоднородностей.

Перед выполнением экспериментальных работ линейными дипольными антеннами методом гидрорадиолокационного зондирования рекомендуется провести рекогносцировочные работы по азимутальной ориентации антенн для выбора оптимального угла соосности между приемной и передающей антеннами. Это необходимо для рассогласования ориентации антенн для надежного прослеживания линейных объектов на пределах энергетической возможности гидрорадиолокатора, к примеру, с целью выявления и прослеживания трубопроводов и кабелей при съемке галсами.

В результате отработки методики при проведении экспериментальных работ по оптимизации ориентации антенн сделан вывод, что при угле соосности до 135° достигаются наиболее высокие амплитудные значения отраженных сигналов от глубинных линейных объектов. Экспериментально установлено, что значения относительных амппшуд при ориентации антенн под 105° и 120° повышается в 3,8 раза относительно значений, полученных при соосном расположении антенн.

Для обнаружения и прослеживания линейных неоднородностей необходимо изменять взаимную ориентацию (поляризацию) антенн. При исследовании положения трубопровода на дне водоема целесообразно менять соосное расположение антенн при смене галса на угол ± 45°. Этот методический подход позволяет расширить зону надежного выявления трубопроводов и линейных коммуникаций при съемке перемещениями по галсам.

Экспериментально обоснована возможность применения амплитудно-частотного спектрального критерия для обнаружения обводненных нарушенностей (карстовых образований) в коренных породах по значительному смещению эффективной частоты спектра отраженных сигналов в область низких частот.

На рисунке 4 изображен гидрорадиолокационный профиль, подтвержденный совместными измерениями с независимым экспертом -супервайзером, с выявленным подводным карстовым образованием шириной 36 м и мощностью 10 м, заполненным аллювиальными отложениями. Аномалия подтверждена данными инженерно-геологического бурения

скв. 32 (ЯкутТИСИЗ). По русловой части участка речного перехода ЯкутТИСИЗ пробурены более 20 скважин, подтверждающих результаты гидрорадиолокационных измерений.

Эффективная частота спектра сигналов гидрорадиолокатора 60 МГц, отраженных от карстового образования, смещается до 18 МГц. Смещение частоты спектра по отношению к эффективной частоте сигналов, отраженных от донных отложений рядом с карстовым образованием, составило 10 МГц.

По смещению амплитудно-частотных спектральных характеристик гидрорадиолокационных сигналов обоснован критерий, позволяющий идентифицировать участки нарушенного и ненарушенного строения коренных пород.

сшгфазности

Гидрорадиолокационный разрез структурного дна реки (р. Лена) СКВ 32 / / ^

фазо-частотньш критерий

/1=18 МГц 28 МГц Л/-10 МГц

20 40 60 80 /¡МГц Амплитудно-частотный спектральный критерий

I ¡снижение рельефа дна, подобное карстовому образованию

Рисунок 4 - Пример использования критериев интерпретации

гидрорадиолокационных измерений для идентификации нарушенности структуры дна и изучения донных отложений (речной переход нефтепровода ВС-ТО, р.Лена)

Критерий А1=11 0 равноглубшшых амплитуд

Ка=-^= 10 _500_

гАг=1100

Для идентификации нарушенности коренных пород выбран фазо-частотный критерий, определяющий изменчивость фазовой целостности (синфазности) спектра сигналов, отраженных от донных отложений. На примере гидрорадиолокационного профиля (см. рисунок 4), где прослеживаются понижения рельефа дна, которые указывают на наличие карстовых образований, показано, что оценка сигналов по предлагаемому критерию не подтверждает его и этот вывод подтвержден данными бурения.

Для определения изменчивости свойств поверхности дна разработан критерий равноглубинных амплитуд КА. Критерий определяет соотношение значений амплитуд, отраженных от дна или донных отложений сигналов при одинаковых глубинах одного и того же водоема. Критерий используется для картирования донных отложений и применим для исследований водных объектов суши.

Гидрорадиолокационное определение мощности наносов и картирование аллювиальных отложений в затороопасных участках рек в целях расчета пропускной способности реки по сечению позволяет обоснованно подходить к прогнозированию возникновения опасных заторообразований, приводящих к паводковым наводнениям, и своевременно (в сезон открытой воды) давать рекомендации по целевой расчистке русла от наносов в местах их образований.

Установлена возможность эффективного применения метода подповерхностного зондирования с применением методики гидрорадиолокации для прогнозирования паводковых явлений, связанная с необходимостью изучения структуры речного дна, картирования слоя донных отложений, выявления и определения параметров карстовых образований в коренных породах дна и обводненных породах береговой зоны.

Результаты проведенных исследований дают основание утверждать о возможности успешного применения методики гидрорадиолокации для решения гидрологических задач, изучения подводных геологических структур с целью выявления зон нарушенностей рельефа дна водоемов. С учетом гидрометеорологических параметров, представляется возможность расчета вероятности возникновения наводнений в период весеннего паводка. Данные мониторинга могут быть использованы для оптимизации технологических решений при проведении летних превентивных мероприятий по расчистке русле рек от донных отложений на затороопасных участках.

(высота над уровнем моря)

Рисунок 5 - Поперечный разрез р. Лены по створу второй очереди проектируемого магистрального газопровода, построенный по данным гидрорадиолокации, (Результаты подтверждены буровыми работами ЯкутТИСИЗ)

В затороопасных участках реки гидрорадиолокацией определяются параметры: Н - уровень воды; Ни- мощность донных отложений, перекрывающих русло (см. рисунок 5).

Использование полученных параметров позволяет перейти к моделированию с целью расчета пропускной способности русла рек для прогнозирования уровня паводковых вод на затороопасных участках.

В качестве превентивного мероприятия предлагается целевая расчистка русла от донных отложений для обеспечения расчетной пропускной

способности реки в отличие от технологического углубления русла только по фарватеру для обеспечения судоходства.

Разработанная методика погружной гидрорадиолокации позволяет эффективно решать задачи в области сезонного мониторинга донных отложений глубоководных водоемов при проектировании, строительстве и эксплуатации линейных инженерных сооружений на речных переходах.

Рисунок 6 - Вариант трехмерного представления данных шдрорадиолокации участка реки по створу проектируемого моста через р. Лена. Я - Поверхность коренного дна ■I - Поверхность аллювиальных отложений

На рисунке б представлен вариант трехмерного представления данных гидрорадиолокации участка реки, в районе створа проектируемого железнодорожно-автомобильного моста через р. Лена. Изображены 313 поверхности погребенного рельефа коренного дна и распределения донных отложений по площади русла, позволяющие под разными ракурсами проводить более детальную оценку мощности и распространения донных отложений по коренному дну реки.

Заключение

Полученные автором основные результаты работ состоят в следующем:

1. Выявленный эффект смещения частот при погружных исследованиях рек и пресных водоемов послужил основанием для разработки гидрорадиолокатора (ООО «Логис») со сдвигом спектра частот с эффективными частотами 60 МГц и 30 МГц.

2. По результатам лабораторных и натурных экспериментов установлены пределы смещения спектров частот электромагнитных радиолокаторов при зондировании с водной среды различной электропроводности, что позволило оптимизировать параметры приемных трактов разработанных гидрорадиолокаторов для изучения водных объектов суши.

3. При зондировании линейными широкополосными дипольными антеннами с эффективной частотой 50 МГц установлено, что спектр сигнала, отраженного от границы на глубине 7,5 м, смещается на 13 МГц в низкочастотную область при изменении электропроводности воды с 250 мкСм/см до 14000 мкСм/см.

4. Предложено при погружных измерениях экспериментально настраивать глубину погружения антенн для использования водной поверхности в качестве естественного диэлектрического рефлектора, что в полтора раза повышает энергию формирования зондирующих сигналов, в результате чего увеличивается глубинность исследований донных отложений водных объектов суши.

5. Установлена возможность повышения достоверности результатов гидрорадиолокационных исследований путем обработки данных измерений по методу триангуляции трех взаимно пересекающихся профилей, что особенно актуально при изучении пространственно-временных закономерностей распределения речного стока на реках с высокими скоростями течения.

6. Установлены критерии, рекомендуемые к использованию для интерпретации результатов гидрорадиолокации дна и донных отложений пресных водоемов - амплитудно-частотный спектральный критерий, фазо-частотный спектральный критерий и критерий соотношения равноглубинных амплитуд.

7. Экспериментально подтверждена и предложена возможность применения разработанной методики гидрорадиолокации водных объектов суши для достоверного определения мощности наносов и картирования аллювиальных отложений на затороопасных участках рек.

8. Разработанная методика гидрорадиолокации позволяет эффективно решать задачи сезонного мониторинга донных отложений глубоководных водоемов.

9. Применение разработанных методических особенностей гидрорадиолокации с целью обнаружения и прослеживания заглубленных в грунт дна линейных инженерных сооружений в комплексе с методикой гидрорадиолокационного 3D картирования русел рек позволяет детально изучать качество укладки подводных трубопроводов на речных переходах, а также выходов трубопроводов на берега с целью контроля за состоянием хозяйственных объектов и обеспечения гидроэкологической безопасности территорий.

В результате выполненных исследований предложено решение актуальной научно-технической задачи - повышение эффективности гидрологических исследований водных объектов суши посредством разработки и реализации методики гидрорадиолокации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих изданиях:

В научных журналах и изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1. Омельяненко А. В. Особенности георадиолокации обводненных сред /А. В. Омельяненко, И. И. Христофоров //Горн, информ.- аналит. бюлл. 2012. №9. С.127-132.

2. Омельяненко А. В. Метод двухспектральной георадиолокации для зондирования обводненных геологических сред /А. В. Омельяненко, И. И. Христофоров //Наука и образование. 2013. №1. С.33-38.

3. Христофоров И. И. Результаты георадиолокации дна и донных отложений речных переходов линейных инженерных сооружений /И.И.Христофоров, А. В. Омельяненко// Наука и образование. 2013. №1. С.38—43.

4. Омельяненко А. В. Методологические возможности георадиолокационного исследования донных отложений северных рек / А. В. Омельяненко, И. И. Христофоров // Проблемы региональной экологии. 2013. №2. С.51-55.

5. Христофоров И. И. Дистанционный контроль качества укладки трубопроводов на речных переходах / И. И. Христофоров // Экология урбанизированных территорий. 2013. №2. С.127-129.

Публикации в материалах научных мероприятий:

6. Христофоров И. И. Возможности георадиолокационного обследования водоемов на частотах 150, 250, 400 МГц / И. И. Христофоров // II Ларионовские чтения (г. Якутск, 7-10 февр. 2006 г.) - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2006. С.63-66.

7. Христофоров И. И. Возможности реализации двухспектральной георадиолокации при инженерных изысканиях на ВСТО / И. И. Христофоров // Эрэл-2007: материалы конференции научной молодёжи, посвящ. 50-летию СО РАН (г. Якутск, 14-15 мая 2007 г.) - Якутск: Изд-во ЯНЦ СО РАН, 2008. С. 112-115.

8. Христофоров И. И. Георадиолокация структурных нарушений горного массива в комплексе инженерных изысканий под строительство линейных сооружений / И. И. Христофоров, А. В. Омельяненко // Южная Якутия - новый этап индустриального развития: материалы Международной научно-практической конференции (г. Якутск, 1-8 фев. 2008 г.) - Якутск: Изд-во Технического института, 2008. Т. 3. С.55-60.

9. Христофоров И. И. Использование геофизических методов для контроля технологической безопасности эксплуатации подводного газопровода / И. И. Христофоров, К. И. Кайгородов // Безопасность горного производства в Республике Саха (Якутия): материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвящ. 70-летию д.т.н., проф. Е. Н. Чемезова (г. Якутск, 22-24 апр. 2008 г.) - Якутск: Изд-во Якут. гос. ун-та, 2008. С.76-78.

10. Омельяненко А. В. Двухспектральная георадиолокация обводненных полигонов россыпных месторождений / А. В. Омельяненко, И. И. Христофоров // Проблемы комплексного освоения георесурсов: материалы III Международной научной конференции (г.Хабаровск, 16-18 сенг. 2009 г.) - Хабаровск: ИГД ДВОРАН, 2010. Т.4. С.60-66.

11. Христофоров И. И. Двухспектральная георадиолокация /И. И. Христофоров // Геофизика-2009: материалы VII Международной научно-практической конференции молодых специалистов (г. Санкт-Петербург, 5-9 окт. 2009г.) - СПб: Изд-во Санкт-Петербургского ун-та, 2009. С.483-486.

12. Христофоров И. И, Обоснование эффективности использования георадиолокационного мониторинга при проектировании и эксплуатации нефте- и газопроводов на речных переходах / И. И. Христофоров // Эрэл-2009: материалы конференции научной молодежи (г. Якутск, 1-3 дек. 2009 г.) -Якутск: Изд-во РИО «Феникс», 2009. С.151-155.

13. Христофоров ИИ. Георадиолокационные исследования речных переходов линейных инженерных сооружений / И. И. Христофоров // Молодежь и научно-технический прогресс в современном мире: материалы 11-ой Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых (г. Якутск, 24 - 25 мар. 2010 г.) - Якутск: Издательско-полиграфический комплекс СВФУ, 2010. С. 177-180.

14. Христофоров И. И. Георадиолокационное 3D картирование донных отложений речных водоемов / И. И. Христофоров // XV Лаврентьевские чтения, посвящ. 300-легию со дня рождения М. В. Ломоносова (г. Якутск,11-15 апр. 2011 г.) -Якутск: Изд-во Якут. гос. ун-та,, 2011. С.122-128.

15. Христофоров И. И. Георадиолокационные исследования водоемов Якутии при решении инженерно-геологических задач / И. И. Христофоров // Эрэл-2011: материалы Всероссийской конференции научной молодежи (г. Якутск, 24-29 окт. 2011 г.) - Якутск: Изд-во «Цумори Пресс», 2011. Т. 1. С.241-242.

16. Христофоров И. И. Исследование спектральных характеристик сигналов при георадиолокационном зондировании в контакте с электропроводящими средами / И. И. Христофоров // Проблемы горной науки: взгляд молодых ученых: материалы научной конференции молодых ученых и специалистов ИГДС СО РАН, посвящ. памяти акад. Н. В. Черского (г. Якутск,7 фев. 2012 г.) - Якутск: Изд-во ФГБУН Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2013. С.128-131.

17. Христофоров И. И. Разработка георадиолокационной методики определения мощности и картирования наносов на затороопасных участках Северных рек / И. И. Христофоров // Защита населения и объектов экономики от водной стихии Северных рек: сб. докл. общероссийской научно-практической конференции (г. Якутск, 28 - 29 июня, 2013 г.) - Якутск: Изд-во ООО «Компания Дани-Алмас», 2013. С. 141-144.

Подписано в печать 15.11.2013 г. Формат 60x84/16 Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Физ.л. 1,25. Тираж 100. Заказ 216.

Отпечатано в типографии ООО «Издательство Сфера» 677013, г. Якутск, тел/факс 73-46-29

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Христофоров, Иван Иванович, Якутск

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук

На правах рукописи

04201453745

Христофоров Иван Иванович

ГИДРОРАДИОЛОКАЦИЯ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ СУШИ (на примере бассейна р. Лена)

25.00.27 - Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, А.В. Омельяненко

ЯКУТСК-2013

СОДЕРЖАНИЕ с.

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. Обзор гидрорадиолокационных исследований рек и пресных водоемов 11

1.1. Общие сведения о георадиолокационных исследованиях 11

1.2. Сведения о реках и озерах бассейна р. Лена, электрофизические и гидрохимические характеристики природных вод 21

1.3. Аппаратура и опыт гидрорадиолокационных исследований рек и пресных водоемов 28

Выводы, цель и задачи исследований 34

ГЛАВА 2. Исследование возможности повышения эффективности применения гидрорадиолокации водных объектов суши 36

2.1. Исследование пределов смещения спектров зондирующих сигналов при гидрорадиолокации водных сред с изменяемой минерализацией 36

2.2. Обоснование выбора эффективной частоты спектра гидрорадиолокационного сигнала при исследовании водных сред с различной минера- 42 лизацией

2.3. Результаты апробации способа гидрорадиолокации водных объектов суши 55 Выводы 63 ГЛАВА 3. Методика гидрорадиолокационного исследования донных отложений водных объектов суши 64

3.1. Обоснование методики погружной гидрорадиолокации 64

3.2. Методические особенности гидрорадиолокационных измерений 74

3.3. Обработка данных и выбор критериев интерпретации данных гидрорадиолокации 77

3.4. Особенности обнаружения и прослеживания линейных неоднород-ностей в водоемах и водотоках 86 Выводы 89

ГЛАВА 4. Результаты гидрорадиолокации водных объектов суши 92

4.1. Гидрорадиолокационные исследования на участке речного перехода магистрального газопровода р. Лена 93

4.2. Гидрорадиолокационные исследования на участке речного перехода нефтепровода р. Лена 100

4.3. Гидрорадиолокационные исследования донных отложений мостовых переходов 104

4.4. Опыт гидрорадиолокационного изучения руслового процесса распределения наносов на участке опасного заторообразованием 111 Выводы 119 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121 Список используемых источников 123 Приложение А 134 Приложение Б 135 Приложение В 136

ВВЕДЕНИЕ

Современное социально-экономическое развитие региона напрямую зависит от развитой транспортной инфраструктуры. Практически все крупные линейные инженерные сооружения (нефте- и газопроводы, железные и автомобильные дороги, линии электропередачи, системы водоснабжения и пр.) пересекают разнообразные водные объекты, в том числе участки водных переходов крупных рек. Трубопроводы относятся к объектам повышенной экологической опасности, особо уязвимы подводные речные переходы, где на трубопровод воздействует русловые процессы. Возможные последствия с выбросом нефти на речных переходах по степени тяжести несопоставимы с авариями на суше, поскольку зона аварийного поражения охватывает все аспекты среды обитания человека. Поэтому детальное изучение русловых процессов, процессов формирования и переноса донных отложений и пространственно-временных закономерностей распределения речного стока являются актуальными задачами при проектировании, строительстве и эксплуатации линейных инженерных сооружений на участках водных переходов. Кроме этого, запланированный к строительству в 2014 году, совмещённый железно-дорожно-автомобильный мост через р. Лена в районе г. Якутск в перспективе позволит организовать уникальный трансконтинентальный маршрут: страны западной Европы - Северный морской путь - р. Лена - Якутский речной порт - Амуро - Якутская магистраль - Китай и другие страны Азии. Так, от п. Тикси (устье р. Лена, море Лаптевых) до г. Пекин, дорога через Якутский речной порт составит 1700 км речного и 3700 км железнодорожных путей, а через Берингов пролив только Морской путь составит порядка 10200 км. При этом интенсивное развитие инфраструктуры неразрывно связано с изменением рельефа и ухудшением экологии региона, отсюда исследование особенностей режима северных рек имеет важное значение при разработке мероприятий по охране и восстановлению водных объектов, также по борьбе с опасными гидрологическими явлениями.

В настоящее время активно развиваются дистанционные методы изучения гидрогеологических сред, в которых метод подповерхностной радиолокации хорошо зарекомендовал себя при изучении водных объектов суши. Основными организациями, разрабатывающими серийные георадары для исследования поверхностных вод суши, являются: ООО «Логис» (г. Раменское, Московская область), Geophysical Survey Systems, Inc. (США) марка "SIR", «Sensor&Softwear» (Канада), «Radar Inc.» (Латвия) и др. Исследования в области подповерхностной радиолокации рек и пресноводных водоемов отражены в работах разных лет Финкельштейна М.И., Золотарёва В.П., Калинина В.В., Копейкина В. В., Владова М.Л., Старовойтова A.B., Омельяненко A.B., Крылова С.С., Боброва Н.Ю., Карпова Д.В., Строчкова Ю.А., Пятиловой A.M., Калашникова А.Ю. и др., а также в работах зарубежных ученых Cook J.C., Waite А.Н., El-Said М.А.Н., Evans S., Houck R.T., Toth Т. и других авторов. В то же время существует необходимость проработки методики и аппаратного обеспечения специально для изучения глубоководных водоемов, а также донных отложений крупных рек в экстремальных северных условиях. Метод подповерхностной радиолокации при исследовании геологических сред принято называть «георадиолокацией», для изучения водных объектов в контактном и погружном вариантах целесообразно применить термин «гидрорадиолокация».

Основная идея работы заключается в использовании эффекта смещения спектра частот зондирующих сигналов при контактной и погружной гид-

рорадиолокации водных объектов суши для оптимизации параметров гидрорадиолокатора.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

4. Разработать методические приемы гидрорадиолокационных измерений для обнаружения линейных инженерных сооружений (трубопроводов, затопленных металлических конструкций и др.), проложенных по дну, и, погребенных в донных отложениях на участках речных переходов.

Объект исследования: дно и донные отложения рек и пресноводных водоемов.

Защищаемые положения:

1. Способ гидрорадиолокации водных объектов суши, основанный на экспериментально установленных пределах смещения спектров частот

зондирующих сигналов, формируемых антеннами, расположенными в водной среде.

Научная новизна:

5. Обоснован амплитудно-частотный спектральный критерий для идентификации обводненных пород донных отложений, к примеру,

аллювиальных, по смещению спектра частот.

6. Выявлен критерий обнаружения карстовых образований по нарушенности осей синфазности принимаемых сигналов .

7. Экспериментально установлено, что при зондировании гидрорадиолокатором со смещенными спектрами частот с обводненной поверхности влажного грунта увеличивается глубинность исследований за счет смещения спектра зондирующего сигнала в сторону низких частот.

Достоверность полученных автором результатов обеспечивается: большим объемом экспериментальных и натурных измерений, полученных с применением специализированной методики исследований; разработкой методики исследований, обработкой и интерпретацией материала, подтвержденного значительным объемом заверочного бурения; независимой экспертной оценкой супервайзера, которым проведены контрольные и завероч-ные работы с использованием GPS привязки координат на триангуляционных участках наблюдений речного перехода магистрального нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан (ВС - ТО) через р. Лена.

георадиолокации донных отложений речных водоемов со льда и водной поверхности» (ГУ МЧС России по РС(Я), 2006-2007 гг.); Договор №2/06 (генеральный заказчик ПИРС, г. Москва, 2006 г.) «Научное сопровождение геофизических работ по инженерным изысканиям трассы нефтепровода Восточная Сибирь - Тихий Океан. Подводный переход нефтепровода через р. Лена»; ГК №1052 «Исследование и прогнозирование процессов заторообразований на реках Якутии в период весеннего паводка» (ГУ МЧС России по РС(Я), 2011-2013 гг.).

Личный вклад автора. Представленные в диссертационной работе лабораторные и экспериментальные результаты выполнены непосредственно автором. Автор принимал личное участие на всех этапах исследований, включая разработку методических особенностей гидрорадиолокации, обработку и интерпретацию данных измерений, систематизацию и научный анализ полученных результатов.

Апробация работы. Материалы исследований апробированы на 16 научных конференциях разного уровня, в том числе в: IV Международной научной школе молодых ученых и специалистов, посвященной 30-летию ИПКОН РАН «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых» (г. Москва, 2007); Международной конференции «Развитие идей М.И. Агошкова в области оценки и рационального освоения месторождений полезных ископаемых» (г. Москва, 2008); IV Евразийском симпозиуме EU-RASTRENCOLD-2008 (г. Якутск, 2008); VII Международной научно-практической конференции молодых специалистов «Геофизика - 2009» (г. Санкт-Петербург, 2009); VIII Международном геофизическом научно-практическом семинаре (г. Санкт-Петербург, 2010); Всероссийской научно-

практической конференции «Защита населения и объектов экономики от водной стихии Северных рек» (г. Якутск, 2013) и др.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на геофизических семинарах Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН (2012 г., 2013 г.). Диссертационная работа доложена на расширенном заседании Ученого совета Института горного дела Севера им. Н. В. Черского СО РАН.

Результаты работы отмечены дипломами: Международной выставки «Северные технологии спасения - 2006» по теме «Георадиолокационная аппаратура в разнесенных спектрах частот 30- 60 МГц» (2006 г, г. Ленек) и дипломом «Золотая медаль Интерэкспо ГЕО - Сибирь 2012» в номинации «Дистанционные методы зондирования земли, мониторинг окружающей среды» (2012 г, г. Новосибирск).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ГИДРОРАДИОЛОКАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

РЕК И ПРЕСНЫХ ВОДОЕМОВ

1.1. Общие сведения о георадиолокационных исследованиях

GPR - Ground penetrating radar, (в переводе с английского) - подповерхностное радиолокационное зондирование (ПРЗ) - геофизический метод, основанный на излучении импульсов электромагнитных волн и регистрации сигналов, отраженных от различных объектов зондируемой среды. Метод подповерхностной радиолокации при исследовании геологических сред называют георадиолокационным, для изучения водоемов целесообразно называть метод гидрорадиолокационным. В последние десятилетия метод ПРЗ интенсивно развивается, разрабатывается аппаратура и методика, совершенствуется программное обеспечение. Универсальность современных георадиолокаторов позволяет использовать их при решении широкого круга инженерно-геологических, горно-геофизических, гидрогеологических, экологических, прикладных задач горного дела, археологии, оборонной промышленности, транспортного, промышленного и гражданского строительства, железных и автомобильных дорог, аэродромов и т.д.

Разработка и исследования в области георадиолокации проводились в МФТИ под руководством Ю.И Лещанского, в РКИИГА под руководством М.И. Финкелыптейн и В.П. Золотарёва, в МГУ на кафедре геофизики (М.К. Крылов, В.К. Хмелевской, A.B. Калинин), в Ленинградском Арктическом и Антарктическом НИИ (В.В. Богородский, В.Н. Рудаков, М.А. Гинсбург), а также ученых, таких как Тархов А.Г., Бреховских Л.М., Петровский А.Д., Черняк Г.Я., Трепов Г.В., Якупов B.C., Зыков Ю.Д., Омельяненко A.B., Не-радовский Л.Г., Федорова Л.Л. и др. Зарубежные ученые Cook J.C., Waite А.Н., Schmidt S.J., Barringer A.R., Lowy H., LeimbachG., El-Said M.A.H., Evans S., Beckmann P., Maeno N., Ozawa Y., Kuroiwa D., SmithM.W. и многие др.

Основные отечественные организации разрабатывающие георадары: ООО «Логис» (г. Раменское Московской области) [54]; ООО «Геологоразведка» (г. Москва) [53]; СКБ ИРЭ Р�

Информация о работе

Христофоров, Иван Иванович
кандидата технических наук
Якутск, 2013
ВАК 25.00.27

Диссертация

Гидрорадиолокация донных отложений водных объектов суши - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы