امروزه روش های ژئوفیزیکی سطحی مانند الکترومغناطیس (EM) و مقاومت ویژه (RS) به دلیل سرعت بالا، هزینه کم و غیر مخرب بودن به طورگسترده در تعیین ویژگی های سیستم آب های زیر زمینی و همچنین بهبود مدل های هیدرولوژیکی به کار گرفته می شوند.
روش های مذکور بدلیل حساسیت غیر مستقیم به پارامتر های هیدرولوژیکی مورد نظر مانند محتوی آب، رسانندگی هیدرولیکی و تخلخل, مانع از کسب اطلاعات بیشتر ار لایه های آبی زیر سطحی می شوند. در دو دهه اخیر روش سونداژ تشدید مغناطیسی (MRS) به عنوان یک روش امید بخش جهت تعیین دقیق تر مشخصات سیستم آب های زیر زمینی پدیدار شده است، به طوریکه این تکنیک تنها ابزار ژئوفیزیکی می باشد که یک تخمین مستقیم از محتوای آب و ساختار فضاهای خالی لایه آبخوان در اختیار ما قرار می دهد.
اصول روش سونداژ تشدید مغناطیسی
اندازه گیری سیگنال سونداژ تشدید مغناطیسی با استفاده از یک لوپ مربعی یا دایره ای صورت می گیرد بطوریکه با عبور جریان الکتریکی متناوب با فرکانس لارمور از داخل لوپ یک میدان الکترومغناطیسی ثانویه ایجاد و به داخل زمین گسیل داده می شود. هنگامی که هسته های هیدروژن در معرض میدان الکترومغناطیسی ثانویه قرار می گیرند، به تراز با انرژی بالاتر تغییر مکان می دهند.
با قطع میدان الکترومغناطیسی، هسته های هیدروژن به وضعیت قبلی یعنی تراز با انرژی پایین برگشته و در نتیجه یک میدان الکترومغناطیسی ثانویه ساطع می کند که این میدان باعث القا یک ولتاژ با دامنه ضعیف در لوپ می شود.
مراحل برانگیختگی مولکول های آب و سپس رسیدن به حالت تعادل که منجر به تولید سیگنال MRS می شود
اصول کلی اندازه گیری به روش MRS
بعد از ثبت سیگنال MRS پارامتر های E0 و T2* از طریق آشکار سازی همزمان برای بدست آوردن پوش سیگنال و برازش منحنی نمایی میراشونده به پوش سیگنال تخمین زده می شوند. پارامتر های استخراج شده به ترتیب متناسب با محتوی آب و اندازه متوسط ذرات است
روش ثبت سیگنال در دستگاه تک کاناله Numis Plus
برداشت داده با دستگاه Numis Plus کاملا خودکار و با رایانه صورت می گیرد. از این رو انتخاب پارامتر های اولیه اندازه گیری اهمیت خاصی دارد. بهترین شرایط تشدید هنگامی رخ می دهد که تپ فرستنده در بسامد لارمور فرستاده شود. بنابراین اولین گام در اندازه گیری بدست آوردن بسامد لارمور محلی است. نسبت سیگنال به نویز (S/N) شاخصی از مناسب بودن محل برای اندازه گیری است. شکل لوپ ممکن است دایره ای، مربعی و یا به شکل 8 باشد. شکل لوپ 8 نسبت سیگنال به نویز را تا 10 برابر افزایش می دهد ولی عمق نفوذ آن تا حدودی کاهش می یابد. انتخاب تعداد pule moment نیز اهمیت خاصی دارد. هرچه تعداد pulse moment بالاتر باشد منحنی سونداژ صاف تری بدست می آید. معمولا ار 4 تا 40 گشتاور تپ استفاده می شود. همچنین در طول اندازه گیری MRS می توان از سونداژزنی الکتریکی قائم نیز استفاده کرد.
قسمت های مختلف دستگاه Numis Plus
- دو مبدل DC/DC، برای تولید گشتاور تپ مناسب
- ژنراتور: قسمت اصلی واحد اندازه گیری که هم نقش فرستنده و هم نقش گیرنده را دارد
- قرقره و کابل برای پهن کردن لوپ آنتن
- واحد خازن های تیونینگ (معمولا شامل دو سری که جریان متناوب لازم در بسامد لارمور را تامین می کند)
- لپ تاپ برای کنترل کیفیت و پردازش داده ها
- باطری
نمونه ای از سیگنال MRS در دو مکان مختلف دارای آبخوان و بدون آبخوان
همان طور که دیده می شود در حالت دوم نویز و سیگنال کاملا روی هم افتاده اند.
منحنی سونداژ
بعد از اندازه گیری سیگنال MRS در pulse moment های مختلف (معمولا 16 عدد) و انجام پردازش های مختلف بر روی داده ها و استخراج پارامترهای سیگنال ( مانند: دامنه اولیه و زمان واهلش )، منحنی سونداژ حاصل می شود.
شکل 1 سیگنال سونداژ تشدید مغناطیسی را برای یک pulse moment معین نشان می دهد
شکل 2 منحنی سونداژ بدست آمده از 16 pulse moment مختلف را نمایش می دهد
شکل 3 محتوای آب بدست آمد از وارون سازی داده های دامنه های اولیه (نشان داده شده در شکل 2) نسبت به عمق را نمایش می دهد
هدف از وارون سازی داده های MRS، سه پارامتر زیر است
درصد محتوای آب از طریق وارون سازی داده های مربوط به دامنه های اولیه سیگنال MRS
تراوایی، که تابعی از نتیجه وارون سازی زمان واهلش و تخلخل محاسبه شده از راه وارون سازی دامنه اولیه است مقاومت ویژه، که ازطریق وارون سازی داده های فاز حاصل می شود.
نمونه ای از یک سونداژ MRS در منطقه ای با دو لایه آبخوان سطحی و نسبتا عمیق
مثال هایی از برداشت های انجام شده در ایران
محلات استان مرکزی
الویرآباد قم
همدان
شبه مقطع و مقطع بدست آمده از مدلسازی یک بعدی یکی از پروفیل های سونداژ الکتریکی و همچنین تفسیر حاصل از سونداژ SNMR1 در محل مورد مطالعه
پروژه تخصصی در لینکدین
تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)