بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به کاربردهای فراوان روش نوین GPR و اهمیت مطالعه ی هیدرولوژیکی یخچال های برفگیر، تخمین ضخامت برف در قله ی برفگیر کوه کرکس شهرستان نطنز انجام پذیرفت. در این روش با پروفیل زنی خطی و سپس پردازش و تفسیر رادارگرام محدوده ی لایه های مختلف برف و زمین مشخص گردید.
پردازش با استفاده از نرم افزار Reflex و با به کارگیری پارامترهای پردازشی مانند تصحیح اشباع سیگنال، فیلترهای میانگذر و بهره جبران انرژی به دست آمد. میانگین سرعت سیر موج رادار در برف و همچنین ضخامت برف در چندین نقطه با استفاده از سونداژهای مخصوص محاسبه گردیده و تایید شد. با توجه به مبرایی کم امواج در برف، کیفیت رادارگرام نهایی به دست آمده بسیار مطلوب بوده است. درنهایت، نتایج به دست آمده از این مطالعه بسیار رضایت بخش بوده و توانایی روش ژئورادار را در مطالعات مشابه اثبات نمود.
1 مقدمه
رادار نفوذی زمین - - GPR، یک روش ژئوفیزیکی بر پایه انتشار امواج الکترومغناطیسی است که به عنوان یک روش سریع و غیر مخرب برای به تصویر در آوردن سطوح زیرزمینی به کار میرود
امروزه در میان روش های ژئوفیزیکی، GPR توانسته است روز به روز کاربردهای تازه ای را با موفقیت عرضه نماید. ازین رو به کارگیری این روش، روز به روز پر رونق تر و اقتصادی تر شده است. در محی هایی که اهداف رسانای غیرعادی ویا مغناطیسی وجود نداشته باشد، کمیتی که منجر به آشکارسازی ناهنجاری ها در روش GPR میشود، گذردهی دیالکتریک نام دارد
این کمیت را به صورت نسبی، نسبت به گذردهی دیالکتریک هوا سنجیده و با نماد r نمایش میدهند. اساس روش GPR بر تباین دی الکتریکی مواد و همچنین رواب حاکم بر گسیل امواج الکترومغناطیسی استوار است. عامل تعیین کننده در چگونگی عبور و بازتاب موج الکترومغناطیسی از مواد مختلف به میزان ثابت دیالکتریک آنها وابسته است. روش فوق دارای محدودیت هایی نیز هست؛ ازجمله آنکه در محیطهای رسانا موج گسیل شده سریعا میرا شده و عمق نفوذ به شدت کاهش می یابد.
با این حال یکی از محی های بسیار مناسب برای مطالعات ژئورادار یخ و برف می باشد. انتشار سیگنال رادار در یخ و برف نیز تحت تاثیر دو کمیت فیزیکی کنترل می شود. اول نفوذپذیری الکتریکی و دوم رسانایی الکتریکی - لاوس و هابارد،. - 2001 نفوذپذیری نشانگر ظرفیت یخ و ذوب برای نگه داشتن بار الکتریکی و رسانایی بیانگر قدرت ماده در انتقال آن است
وجود آب آزاد و ناخالصی هایی مانند نمک می تواند منجر به بالارفتن مقادیر کمیت های فوق شود. ضخامت برف در یخچال های کوهستانی و بررسی تغییرات سالانه آن می تواند به عنوان یک پارامتر مهم در مطالعات هیدرولوژی به حساب آید. چراکه این یخچال ها از منابع اصلی تامین کننده ی آب در منابع پایین دستی هستند. نکته ی حایز اهمیت آنست که حدودا یک ششم منابع آب در جهان وابسته به همین ضخایر برف است.
اگرچه با استفاده از روش ژئورادار، مطالعه ی ضخامت برف امکان پذیر است؛ اما بدست آوردن نتایج مطلوب ازین روش در گرو پردازش مناسب و تفسیر صحیح می باشد. در بسیاری از رادارگرام های به دست آمده ی اولیه، به ندرت نشانه های بارزی از اهداف مورد نظر را می توان یافت. به همین دلیل موضوع پردازش مقطع ژئورادار مطرح می شود. درپردازش مقاطع GPR، مراحل ابتدایی پردازش شامل آماده سازی و مرتب نمودن داده ها بر اساس فواصل مکانی و سایر ملزومات ویرایش ابتدایی است.
مرحله ی بعدی، شامل تشخیص وبه کارگیری بهره زمانی صحیح و استفاده ی ترکیبی از فیلترهای زمانی و مکانی مناسب است. پردازش پیشرفته داده ها به آن دسته از عملیات پردازشی اطلاق می شود که در آن کاربر به دنبال متمایز نمودن هدف مورد جستجو در مقاطع داده ها است. این کار برای به دست آوردن تصویر واضح تری ازآنومالی ها و ناهنجاری های موردنظر می باشد. تفسیر داده های GPR را می توان به دو بخش عمده تفسیر کمی و تفسیر کیفی تقسیم بندی کرد.
هدف از تفسیر کمی داده ها استخراج ویژگی های فیزیکی مورد نظر از روی اطلاعات موجود در مقاطع می باشد. اینگونه تفسیرها بیشتر در مطالعات آلودگی آب های زیرزمینی ، مهندسی مخازن آب و هیدروکربور و توموگرافی مورد توجه قرار می گیرد. تفسیر کیفی داده ها که به تفسیر گرافیکی نیز معروف است؛ بعد از اعمال پردازش های مناسب بر روی دادهها صورت می پذیرد. به این ترتیب که مقاطع زمانی بدست آمده، بااستفاده از سرعت امواج در محیط زیر سطحی به مقطع عمقی تبدیل می شوند.
در این نوع تفسیر، مفسر در واقع کیفیت و شکل بازتاب ها را نسبت به بازتاب های مجاور تشخیص داده و با توجه به ویژگی این بازتاب ها از جمله پیوستگی، بزرگی و گسترش آنها، این رویدادها را از یکدیگر تفکیک می کند. دراین پژوهش، ابتدا یک پروفیل خطی از داده های GPR برداشت گردیده و سپس با پردازش و تفسیر رادارگرام به دست آمده و مقایسه ی نتایج حاصل با واقعیات محیطی، توانایی روش مذکور در تعیین ضخامت برف ارزیابی می گردد.
2 روش تحقیق
رشته کوه کرکس، بخشی از نیمه شمالی رشته کوههای مرکزی ایران بوده و پهنه ای به وسعت3400 کیلومتر مربع را زیر پوشش قرار داده است؛ به گونه ای که از شمال غربی شهرستان کاشان تا جنوب شرقی شهرستان نطنز ادامه دارد. کوه کرکس با ارتفاع 3895 متر از سطح دریاهای آزاد مرتفع ترین کوه منطقه و از سنگهای آذرین متوسط از لحاظ اسیدی یا بازی آذرآواری تشکیل شده است. قلهی کوه کرکس به علت ارتفاع زیاد، تقریباً در نیمی از سال پوشیده از برف بوده و منبع اصلی چشمه های متعددی است که در دامنههای کوه جریان دارند.
برداشت داده ها توس گروه ژئوفیزیک شرکت مهندسین مشاور زمین آب پی، به صورت پروفیل زنی خطی انجام پذیرفته است. برای برداشت داده ها، با توجه به شرای منطقه مورد نظر از آنتن 250 مگا هرتز دستگاه مالا - MALA - ، استفاده گردیده است. شکل - - 1 مقطع ابتدایی به دست آمده از برداشت داده ها را نشان می دهد.
به هنگام برداشت داده ها، اگر اولین رویداد موج مستقیم که در هوا از فرستنده به گیرنده می رسد تغییر موقعیت دهد؛ جابه جایی صفرزمانی رخ می دهد. این خطا نه فق باعث جابه جایی اولین رویداد، بلکه باعث رانش تمامی رویدادها، از جمله رویدادهای بازتابی از مکان واقعیشان می گردد. برای این منظور، یک مقدار زمینه برای تشخیص اولین رویداد، بکار می رود که به واسطه آن اولین رویداد موج مستقیم هوا را تشخیص دهند. بنابر این در نخستین مرحله، با استفاده از پارامتر تصحیح ایستا - static correction - صفر زمانی رادارگرام را تصحیح میکنیم.
شکل :1 رادارگرام خام به دست آمده از برداشت داده ها
به علت فواصل زمانی کوتاه بین پالسهای ارسالی توس فرستنده، و پالس هایی که به صورت مستقیم از طریق هوا و زمین به گیرنده می رسند و همچنین وجود بازتابهایی که از توده های کم عمق نشأت می گیرند
