Геофизик ба уст давхаргын тодорхойлолт
Цэвэр усны хүртээмж нь олон бүс нутагт, ялангуяа хүн амын хурдацтай өсөлт, газар ашиглалтын өөрчлөлт, уур амьсгалын хэлбэлзэл улам бүр нэмэгдэж буй бүс нутагт чухал асуудал болж байна. Эдгээр бэрхшээлүүд байгаа хэдий ч газрын доорх ус нь газрын гадаргаас доош хадгалагддаг тул харьцангуй найдвартай усны эх үүсвэр хэвээр байгаа бөгөөд ууршилт болон цаг агаарын хэлбэлзлээс илүү сайн хамгаалагдсан байдаг. Гэсэн хэдий ч газрын доорх усыг илрүүлэх, зураглах нь зөвхөн таамаглал эсвэл хээрийн туршлагаас илүү ихийг шаарддаг. Өргөн хүрээтэй малтлага хийхгүйгээр газрын доорх усыг "харж" чадах шинжлэх ухааны арга барил шаардлагатай байна. Энэ бол геофизикийн уст давхаргыг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг газар юм.
Усны давхаргыг ойлгох, тэдгээрийг яагаад тодорхойлох шаардлагатай вэ
Усны давхарга гэдэг нь их хэмжээний усыг хадгалж, дамжуулах чадвартай чулуулаг эсвэл газрын доорх тунадасны давхарга юм. Усны давхарга нь ерөнхийдөө элс, хайрга, элсэн чулуу, эсвэл хагарсан шохойн чулуу зэрэг сүвэрхэг, нэвчилттэй материалаас бүрддэг. Үүний эсрэгээр, шавар эсвэл марл гэх мэт нэвчилт багатай эсвэл нэвчилт багатай давхаргыг ихэвчлэн усны урсгалд саад учруулдаг уст давхарга эсвэл уст давхарга гэж нэрлэдэг.
Усны давхаргыг тодорхойлох нь худгийн өрөмдлөгийн байршлыг тодорхойлох, ундны усны хангамжийн системийг төлөвлөх, хөдөө аж ахуйн усжуулалт, болзошгүй ган гачгийг үнэлэх, газрын доорх усны бохирдлыг бууруулах зэрэг янз бүрийн зорилгоор зайлшгүй шаардлагатай . Усны давхаргын байршил, гүн, зузааныг буруу ойлгох нь худаг хуурайших, урсгалын хурд бага байх, усны чанар муудах эсвэл өрөмдлөгийн зардлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
Газар доорх усны судалгаанд геофизикийн үүрэг
Геофизик бол дэлхийн физик шинж чанарыг судалж, тэдгээрийг газрын доорх бүтцийг тайлбарлахад ашигладаг шинжлэх ухаан юм. Газрын доорх усны хувьд геофизикийн аргууд нь цахилгаан эсэргүүцэл, газар хөдлөлтийн долгионы хурд , нягтрал, соронзон чанар, цахилгаан соронзон хариу үйлдэл зэрэг физик шинж чанаруудын хэлбэлзлийг ашиглан литологийн төрөл ба усны ханалтын нөхцлийг ялгадаг.
Геофизикийн гол давуу талууд нь харьцангуй эвдрэлгүй шинж чанар, өргөн хүрээний хамрах хүрээ, үнэтэй өрөмдлөг хийхээс өмнө урьдчилсан дүр зургийг гаргах чадвар юм. Геофизик нь сэжигтэй уст давхаргын хажуугийн (хажуугийн тархалт) болон босоо (гүн) зураглалыг хийх боломжийг олгодог.
Геофизикийн түгээмэл хэрэглэгддэг аргууд
1) Геоцахилгаан арга эсэргүүцэл
Эсэргүүцлийн геоцахилгаан арга нь хамгийн алдартай аргуудын нэг юм гүний усны хайгуулЗарчим нь энгийн: цахилгаан гүйдлийг электродоор дамжуулан газарт шахаж, дараа нь потенциалын зөрүүг нөгөө электродоор хэмждэг. Энэ хэмжилтээс харагдахуйц эсэргүүцлийн утгыг тооцоолж, дараа нь үүнийг газрын доорх эсэргүүцлийн загварт оруулдаг.
Олон нөхцөлд, ялангуяа усанд ууссан эрдэс бодис (ион) их хэмжээгээр агуулагддаг бол усаар ханасан давхаргууд нь хуурай давхаргаас бага эсэргүүцэлтэй байх хандлагатай байдаг. Гэсэн хэдий ч эсэргүүцлийн тайлбар нь үргэлж "хар цагаан" байдаггүй. Жишээлбэл, шавар нь шаварлаг эрдэс бодисын дамжуулалтын шинж чанараас шалтгаалан бага эсэргүүцэлтэй байж болох бөгөөд ингэснээр уст давхаргын хариу урвалыг "дуурайлган" хийдэг. Тиймээс тайлбар нь орон нутгийн геологийн нөхцөл байдлыг харгалзан үзэх ёстой бөгөөд боломжтой бол өрөмдлөгийн өгөгдөлтэй тохируулсан байх ёстой.
Нийтлэг хэмжилтийн тохиргоонд босоо хэлбэлзлийг хайх (дуу авиа гаргах) зориулалттай Schlumberger болон Wenner, мөн илүү нарийвчилсан 2D/3D зураглалын зориулалттай Цахилгаан эсэргүүцлийн томографи (ERT) орно. ERT нь давхаргын хил хязгаар, цаг агаарын бүс эсвэл уст давхаргын үүрэг гүйцэтгэдэг хагарлын шугамыг илрүүлэхэд онцгой ач холбогдолтой.
2) Өдөөгдсөн туйлшралын арга (IP)
IP аргыг ихэвчлэн эсэргүүцэлтэй хослуулдаг. IP нь гүйдэл зогссоны дараа материалын цахилгаан цэнэгийг түр хадгалах чадварыг хэмждэг. Өндөр цэнэгтэй байх утга нь ихэвчлэн шаварлаг материал эсвэл тодорхой эрдэсжилттэй холбоотой байдаг. Уст давхаргын судалгаанд IP нь шавраас үүссэн бага эсэргүүцэлтэй давхаргыг (өндөр цэнэгтэй) гүний усны улмаас үүссэн бага эсэргүүцэлтэй давхаргаас (харьцангуй бага цэнэгтэй) ялгахад тусалдаг. Эсэргүүцэл-IP хослол нь өрөмдлөгийн зорилтыг тодорхойлох нарийвчлалыг сайжруулж чадна.
3) Цахилгаан соронзон арга (EM)
EM аргууд - тухайлбал TEM (Түр зуурын цахилгаан соронзон) эсвэл FDEM (Давтамжийн Домэйн EM) - газартай шууд харьцахгүйгээр (багаж хэрэгслээс хамааран) газрын доорх дамжуулах чанарыг газрын зурагт харуулдаг. EM нь хурдан, өргөн талбайн судалгаанд маш үр дүнтэй бөгөөд ихэвчлэн уст давхарга, эргийн бүс дэх далайн усны нэвтрэх хил хязгаар, эсвэл шаварлаг болон давсны уусмалтай холбоотой дамжуулах бүсийг тодорхойлоход ашиглагддаг.
Жишээлбэл, далайн эргийн бүсэд далайн усаар нэвт шингэсэн гүний ус нь өндөр дамжуулах чадвартай тул цахилгаан соронзон долгион болон эсэргүүцлийн аргыг ашиглан амархан илрүүлэх боломжтой. Энэ мэдээлэл нь усны чанар хангалтгүй газарт өрөмдлөг хийхээс зайлсхийхэд чухал ач холбогдолтой.
4) Газар хөдлөлтийн аргууд (хугарал ба MASW)
Газар хөдлөлтийн аргууд нь газарт уян харимхай долгионы тархалтыг ашигладаг. Газар хөдлөлтийн хугарлын үед долгионы эх үүсвэрээс геофон хүртэлх аяллын хугацааг долгионы хурдны зөрүү дээр үндэслэн давхаргыг загварчлахын тулд шинжилдэг. Үүний зэрэгцээ, MASW (Гадаргуугийн долгионы олон сувгийн шинжилгээ) нь зүсэлтийн долгионы хурдны профайлыг (Vs) олж авахын тулд гадаргуугийн долгионыг шинжилдэг.
Газар хөдлөлтийн аргууд нь усыг шууд "хэмждэггүй" боловч ханалт, цаг агаарын хурд, нягтрал, литологийн өөрчлөлт нь долгионы хурданд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Гүехэн уст давхарга үүсгэх боломжтой сул тунадасны давхаргууд нь ихэвчлэн тодорхой хурдны шинж чанартай бөгөөд илүү нягт суурь чулуулагтай тод ялгаатай байдаг. Газар хөдлөлтийн аргууд нь тунадасны зузаан (хальслалт), суурь чулуулгийн гүн, газрын доорх усны урсгалыг хянаж чадах хагарал зэрэг бүтцийг зураглахад ашигтай байдаг.
5) Газрын нэвтрэлтийн радар (GPR)
GPR нь өндөр давтамжийн цахилгаан соронзон долгион ашиглан өндөр нарийвчлалтай гүехэн байгууламжийг газрын зурагт буулгадаг. Энэ арга нь элс гэх мэт харьцангуй эсэргүүцэлтэй, хуурай материалд үр дүнтэй боловч дохионы сулралаас болж дамжуулагч шавар эсвэл усаар ханасан хөрсөнд гүйцэтгэл нь буурдаг. Усны давхаргын хувьд GPR нь гүехэн давхаргажилт, палео сувгууд эсвэл гүехэн усны давхаргыг бүрдүүлдэг элсний давхаргыг газрын зурагт буулгахад, ялангуяа хэдэн метрээс хэдэн арван метрийн гүнд ашиглахад ашигтай байдаг.
Геофизикийн үндсэн дээр уст давхаргыг тодорхойлох ажлын урсгал
Усны давхаргын сайн судалгаа нь ерөнхийдөө нэгдсэн ажлын урсгалыг дагадаг. Нэгдүгээрт, урьдчилсан судалгаа хийгддэг: геологийн зураглал, геоморфологи, хиймэл дагуулын зураглал, топографийн өгөгдөл, газрын ашиглалт, хур тунадас, одоо байгаа худгийн мэдээлэл (газрын доорх усны түвшний гүн, урсац, усны чанар) цуглуулдаг. Энэ үе шат нь усны давхаргын тооцоолсон төрөл (хязгаарлагдмал эсвэл хязгаарлагдмал), урсгалын чиглэл, нөхөн сэлбэх бүс зэрэг анхны концепцийн загварыг боловсруулахад тусалдаг.
Хоёрдугаарт, геофизикийн судалгааг зорилтот гүн болон газрын гадаргын нөхцөлд үндэслэн хийдэг. Гүн уст давхаргын хувьд эсэргүүцлийн хэмжилт буюу TEM-ийг ихэвчлэн сонгодог; тодорхой траекторын нарийвчилсан зураглалын хувьд 2D/3D ERT-ийг илүүд үздэг; суурь чулуулгийн гүн болон тунадасны зузааныг тодорхойлохын тулд газар хөдлөлтийн хугарал буюу MASW-г нэмэлт байдлаар ашиглаж болно.
Гуравдугаарт, өгөгдлийг боловсруулж, урвуулан ашиглан газрын доорхи загварыг гаргадаг. Дараа нь урвуулан ашиглах үр дүнг геологийн хувьд тайлбарладаг: давхаргын хил хязгаарыг тодорхойлох, ханасан байж болзошгүй бүсийг тэмдэглэх, ус нэвтэрдэггүй давхаргыг тодорхойлох, хагарал, ан цав зэрэг хяналтын бүтцийг ойлгох. Дөрөвдүгээрт, тайлбарыг газрын үнэнтэй харьцуулж баталгаажуулдаг, жишээлбэл, өрөмдлөгийн өгөгдөл, худгийн каротаж, эсвэл дамжуулах чадвар болон хадгалалтын коэффициент зэрэг гидрогеологийн параметрүүдийг тодорхойлохын тулд шахах туршилт хийдэг.
Тайлбарлах бэрхшээлүүд ба өгөгдөл нэгтгэх ач холбогдол
Ашигтай хэдий ч геофизик нь хязгаарлалттай байдаг. Ижил эсэргүүцлийн утгыг өөр өөр материалаар гаргаж авч болно (ховор утгатай), зарим аргаар гүний нягтрал буурдаг бөгөөд цахилгааны дуу чимээ, газрын гадаргуу руу нэвтрэх, эсвэл гадаргын дэд бүтэц зэрэг хээрийн нөхцөл байдал нь өгөгдлийн чанарт сөргөөр нөлөөлдөг. Цаашилбал, давсжилт зэрэг гүний усны шинж чанар нь хариу урвалд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Элсэн дэх цэнгэг ус дунд зэргийн эсэргүүцэлтэй байж болох бол давслаг эсвэл давстай ус хамаагүй бага эсэргүүцэлтэй байдаг.
Тиймээс геофизик, геологи, гидрогеологийн нэгдмэл байдлаар уст давхаргыг хамгийн найдвартай тодорхойлох боломжтой. Өрөмдлөгийн өгөгдөл нь литологийн тодорхой байдлыг өгдөг бол шахах туршилт нь уст давхарга нь бүтээмжтэй эсэхийг баталгаажуулдаг. Нөгөөтэйгүүр, геофизик нь өрөмдлөгийн цэгийн мэдээллийг илүү өргөн тархалтын зураглалд оруулахад тусалдаг бөгөөд өрөмдлөгийн байршлыг буруу хийх эрсдэлийг бууруулдаг.
Хаах
Геофизик нь уст давхаргыг үр ашигтай, шинжлэх ухааны үндэслэлтэйгээр тодорхойлох чухал хэрэгсэл юм. Газрын доорхи физик шинж чанарын өөрчлөлтийг ашигласнаар эсэргүүцэл, IP, EM, газар хөдлөлт, GPR зэрэг аргууд нь газрын доорх усыг хадгалах боломжтой давхаргын бүтэц, гүн, тархалтын талаар ойлголт өгөх боломжтой. Гэсэн хэдий ч амжилттай тайлбар нь орон нутгийн геологийг ойлгох, өрөмдлөг, гидрогеологийн шинжилгээ зэрэг хээрийн өгөгдөлтэй нэгтгэхээс ихээхэн хамаардаг.
Усны эрэлт хэрэгцээ байнга нэмэгдэж буй эрин үед геофизикийг зөв хэрэглэх нь орон нутаг, засгийн газар, аж үйлдвэрүүдэд өгөгдөлд суурилсан шийдвэр гаргахад нь тусалдаг: бүтээмжтэй худгуудыг олох, давстай усны бүсээс зайлсхийхээс эхлээд гүний усны тогтвортой ашиглалтыг хадгалах хүртэл. Тиймээс геофизик нь зөвхөн "усны нээлтийн арга техник" төдийгүй гүний усны нөөцийн хариуцлагатай менежментийн чухал үндэс суурь юм.
