بخشی از مقاله
چکیده
روش هاي متداول ژئوفیزیکی نظیر لرزه اي، ژئوالکتریکی و الکترومغناطیسی، تنها پس از تفسیرهاي پیچیده قادرند شاخص هایی از خصوصیات هیدرولیکی زیرسطحی به دست دهند . حال آنکه روش SNMR قادر است آب آزاد درون حفره ها را به طور مستقیم تشخیص دهد و دو پارامتر مهم زیرسطحی، یعنی تخلخل و تراوایی رامستقیماً به دست آورد. به طور کلی جهت به دست آوردن مدل SNMR بهینه از زیر سطح، اطلاع از ساختار مقاومت ویژه زیر سطحی کمک شایانی به وارون سازي دقیق تر داده هاي SNMR می کند. به صورتی که تلفیق آنها با یکدیگر نتایج قابل قبولی را در اختیار ما قرار خواهد داد.
این مطالعه به منظور معرفی این روش به عنوان یک روش کارامد در تعیین آب زیر سطحی آزاد و مقایسه اي با نتایج سایر روش ها در زمینه اکتشاف آب هاي زیر زمینی است. نتایج مطالعه نشان می دهد که ترکیب این روش با سایر روش ها به خوبی می تواند آب زیرسطحی را شناسایی کند. به گونه اي که لایه هایی که ممکن است در تفسیرهاي سایر روش ها به اشتباه به عنوان زون آبدار شناسایی گردد نظیر لایه هاي رسانا در روش مقاومت ویژه الکتریکی، با ترکیب نتایج قابل تشخیص میباشد.
-1 مقدمه
بحران روز افزون کمبود آب در چند دهه اخیر، توجه را به سوي ارزیابی و استخراج آبهاي زیرزمینی جلب کرده است. روشهاي متعددي براي ارزیابی آبهاي زیرزمینی ابداع شده استتقریباً. همه روشهاي ژئوفیزیکی، - سونداژ مقاومت ویژه - VES - ، الکترومغناطیسی، سایزمیک و GPR - رادار نفوذ کننده در زمین - میزان تخلخل و تراوایی آبخوان یا آبخوان نیمه تراوا را به صورت غیرمستقیم برآورد میکنند
به علاوه، در همه روشهاي ژئوفیزیکی وجود مسئله نبود یکتایی در تفسیر، منجر به مواجهه با چندین تفسیر زمین شناسی متعدد می شود. درحالی که روش SNMR یا تشدید مغناطیسی هسته سطحی فقط به آب آزاد درون منفذي حساس است و ازاین رو تفسیر آن نسبت به دیگر روشهاي هیدروژئوفیزیکی با ابهام کمتري روبه رو است. بنابراین با این روش میتوان تخلخل و تراوایی مخازن را به صورت مستقیم اندازه گرفت.
-2 روش تحقیق
1-2 مبانی روش SNMR
پاسخ تشدید مغناطیسی برابر است با - شکل: - 1-2
e - t - = E0 exp - -t/T2* - sin - ω0t+φ0 - - 1-2 -
که در آن E0 دامنه اولیه سیگنال، t زمان، T2* زمان واهلش عرضی، ω0 نوسان حرکت تقدیمی، φ0 فاز جریان برگشتی است. که E0 از رابطه 2-2 بدست می آید:
E0= E0d.exp - τdead/T2 - - 2-2 -
که در واقع بعد از تاخیر زمان مرده - τdead - ، E0d و T2* و φ0d اندازهگیري میشوند و با قرار گرفتن در معادله 1-2 ولتاژ القایی محاسبه میشود.
شکل:1-2 ثبت سیگنال ارسالی و سیگنال واهلش در اندازه گیري SNMR و پارامترهاي هیدروژئولوژي بدست آمده از سیگنال ثبت شده
-2-2 تشدید مغناطیسی پروتون
اندازهگیري سیگنالSNMR با استفاده از یک لوپ دایرهاي یا مربعی صورت میگیرد . با عبور جریان الکتریکی متناوب - i - t از داخل لوپ ، یک میدان مغناطیسی ثانویه به داخل زمین القا میشود. این جریان عبارت است از :[1]
i - t - = I.cos - 2πf.t - - 3-2 -
این جریان متناوب براي مدت محدودي - τ - در لوپ برقرار میشود - شکل . - 1- 2 هرچه مدت τ و همچنین شدت جریان I - بیشینه دامنه جریان متناوب - بیشتر باشد، میدان به اعماق بیشتري نفوذ میکند. درواقع حاصل ضرب τ و I عبارت است از گشتاور تپ - pulse moment - ، که عمق نفوذ، تابعی از آن است :
- 4-2 - پس از آنکه جریان متناوب در داخل لوپ قطع میشود، دراثر واهلش پروتونها، یک سیگنال ولتاژ واپاشنده در لوپ القا میشود که تابعی از زمان اندازهگیري و میزان گشتاور تپ است
به ازاي هر مقدار گشتاور تپ، یک مقدار E0 و یک مقدار T2* و یک مقدارϕ به دست میآید .در واقع در حالت یک بعدي، این روش سه منحنی سونداژ به دست می دهد: E2 - Q - ، T2* - Q - ، .ϕ - Q - با وارون سازي دادههاي E2 - Q - ، میتوان درصد محتوي آب - تخلخل درحالت اشباع - را به دست آورد. با وارون سازي T2* - Q - میتوان تراوایی را با استفاده از روابط تجربی کنیون تعیین کرد.
تحقیقات آزمایشگاهی نشان میدهد که ثابت زمانی واپاشی براي آبهاي محصور، کمتر از 20 الی 30 میلی ثانیه است و براي آبهاي آزاد این مقدار بین 30 تا 100 میلی ثانیه قرار دارد - شیروف و همکاران، . - 1991 در حال حاضر، با دستگاههاي اندازهگیري موجود نمی توان سیگنالهاي کوتاه - کمتر از 30 میلی ثانیه - را اندازهگیري کرد .بنابراین چیزي که عملاً دستگاههایی نظیر NUMIS براي ژئوفیزیکدان روشن میسازند، آب آزاد درون منافذ است. بنابراین، محتوي آب اندازهگیري شده با این روش عبارت است از قسمتی از حجم کل زیر سطح که آب آزاد آن را اشغال کرده است
زمان واهلش عرضی T2*، مربوط به یک واکنش، در اصطلاح اسپین -اسپین است. در واقع T2* زمان لازم براي از دست رفتن همدوسی چرخش پروتونها است. زمان واهلش T2* از چند میلی ثانیه براي مواد خوب دانهبندي شدهي اشباع از آب تا بالاي 1000 میلی ثانیه در کارستها تغییر میکند. از آنجا که واهلش در سطح دانه سریعتر رخ میدهد، زمان واهلش به اندازهي متوسط ذرات و دانه بندي مواد بستگی دارد
