Ηλεκτρικές Διασκοπήσεις για την Χαρτογράφηση Αγωγών και Διαρροών

Transcript

1 Ηλεκτρικές Διασκοπήσεις για την Χαρτογράφηση Αγωγών και Διαρροών Δρ. Νίκος Παπαδόπουλος Εργαστήριο Γεωφυσικής Δορυφορικής Τηλεπισκόπισης και Αρχαιοπεριβάλλοντος Ινστιτούτο Μεσογειακών Σπουδών (Ι.Μ.Σ.) Ίδρυμα Τεχνολογίας Έρευνας (Ι.Τ.Ε.) ΗΜΕΡΙΔΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΧΡΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ, ΓΕΩΦYΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΠΕΡΦΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΓΙΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΔΙΑΡΡΟΩΝ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ΥΔΡΕΥΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΥΠΡΟ Curium Palace Hotel 14 Ιανουαρίου 2014

2 ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ Εφαρμογή των νόμων της φυσικής για την μελέτη του εσωτερικού της γης ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ (Applied Geophysics <10 4 m) Μελέτη επιφανειακών στρωμάτων του φλοιού της γης για τον εντοπισμό δομών οικονομικού ή άλλου ενδιαφέροντος Γεωφυσική Πετρελαίου Περιβαλλοντική Γεωφυσική Γεωφυσική Μηχανική Αρχαιο-γεωφυσική Υδρογεωφυσική Βιογεωφυσική (Exploration geophysics) (Environmental geophysics) (Engineering geophysics) (Archaeological geophysics) (Hydrogeophysics) (Biogeophysics)

3 Γεωφυσικές Μέθοδοι Σεισμική Ανάκλαση t 2 1/u 2 Δ 2 Σεισμική Διάθλαση t 1/u 1 1/u 0 Δ

4 Γεωφυσικές Μέθοδοι Μαγνητική Μέθοδος Βαρυτική Μέθοδος

5 Γεωφυσικές Μέθοδοι Ηλεκτρομαγνητική Μέθοδος Terrain conductivity Time Domain EM VLF

6 Μέθοδος της Ειδικής Ηλεκτρικής Αντίστασης 1 Παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος που ρέει στο υπέδαφος και μέτρηση της διαφοράς δυναμικού σε διαφορετικές θέσεις που δημιουργείται εξαιτίας της ροής του ηλεκτρικού ρευματος Η μετρούμενη διαφορά δυναμικού αντικατοπτρίζει τη δυσκολία με την οποία το ρεύμα ρέει μέσα στη γη 2 Η δυσκολία με τη οποία ρέει το ρεύμα στο υπέδαφος δίνει μία ένδειξη για την αντίσταση του υπεδάφους 3 Έμμεσος τρόπος καθορισμού της γεωλογίας και λιθολογίας της περιοχής μελέτης 6

7 Διάδοση του Ηλεκτρικού ρεύματος στα πετρώματα και στο έδαφος Ηλεκτρολυτική επαγωγή Το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσα στο έδαφος με την βοήθεια των ιόντων (αλάτων) που είναι διαλυμένα στο νερό που γεμίζει τους πόρους ή τις ρωγμές των ιζημάτων και των βραχωδών σχηματισμών 7

8 Η Ειδική Ηλεκτρική Αντίσταση εξαρτάται από: Πορώδες των σχηματισμών Θερμοκρασία Είδος και γεωλογική ηλικία πετρωμάτων Χημική σύσταση νερού Πιθανές διαρρήξεις-διακλάσεις-ρήγματα

9 Μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης του εδάφους ειδ. ηλ/κη αντίσταση Α Μ Ν Β ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ρ = R K ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ

10 Μέθοδος Ηλεκτρικής Τομογραφίας (ERT) 10

11 Τρισδιάστατη Ηλεκτρική Τομογραφία (3D ERT) X (m) Y (m) X (m) Y (m) X (m) Y (m) X (m) -1 (m)-0.5 Y X (m) -1 (m)-0.5 Y X (m) -0.5 Y (m) Y = 0 m Y = 1 m 2D Τομές Y = 2 m Y = 3 m Y = 4 m Y = 5 m

12 Διαχρονική παρακολούθηση της μεταβολής της γεωηλεκτρικής δομής του υπεδάφους Εφαρμογές ροή υπόγειου νερού, μεταφορά ρύπων, καθορισμός υδρογεωλογικών παραμέτρων και διαδικασιών μελέτη διαρροής σε φράγματα Τεχνικές Αντιστροφής που λαμβάνουν υπόψιν και τη παράμετρο του χρόνου (Kim et al, 2009, Καραούλης 2010)

13 Παραδείγματα Αγωγός με αέρα ity_meters/resistivity_ meters.html Διαρροή σε φράγματα Διαρροή σε δεξαμενές

14 Ελεγχόμενο Πεδίο Δοκιμών Δήμος Λακατάμιας Παρακολούθηση Ελεγχόμενης Διαρροής Νερού

15 Ελεγχόμενο Πεδίο Δοκιμών Δήμος Λακατάμιας Παρακολούθηση Ελεγχόμενης Διαρροής Νερού

16 Μεθοδολογία Γεωφυσικής Διασκόπησης Πραγματοποίηση γεωφυσικών μετρήσεων στο διάστημα Ιουνίου 2013 Υπεδάφειο Ραντάρ (Ground Penetrating Radar) Ηλεκτρική Τομογραφία (Electrical Resistivity Tomography ERT) Ηλεκτρική Τομογραφία 3 D Ηλεκτρική Τομογραφία για καθορισμό γεωλογικού μοντέλου της περιοχής Διαχρονικές μετρήσεις Ηλεκτρικής Τομογραφίας κατά μήκος 2 τομών για την παρακολούθηση της ροής του νερού στο υπέδαφος Επεξεργασία στατικών δεδομένων με αλγορίθμους 3 D αντιστροφής Επεξεργασία διαχρονικών δεδομένων με αλγορίθμους 4 D αντιστροφής Ερμηνεία αποτελεσμάτων

17 3 D Ηλεκτρική Τομογραφία Κατακόρυφες τομές Παράμετροι μετρήσεων Πολυκάνναλο όργανο Syscal Pro Διάταξη Διπόλου Διπόλου 8 Παράλληλες Τομές μήκους 27m Απόσταση ηλεκτροδίων 1m Απόσταση τομών 2m Βάθος ~5.5 6m

18 3 D Ηλεκτρική Τομογραφία γεωλογική ερμηνεία Kροκάλες Άμμος Επιχώσεις Ohm m Άμμος με κροκάλες <35 Ohm m Αργιλικό Υλικό

19 3 D Ηλεκτρική Τομογραφία 3 D γεωηλεκτρικό μοντέλο

20 Πείραμα Διαχρονικής Παρακολούθησης Παράμετροι μετρήσεων Παρακολούθηση κατά μήκος L2, L8 Μετρήσεις ERT κάθε min 9 φάσεις μετρήσεων σε διάστημα 4.5 ωρών Dip Dip, ίδια πρωτόκολλα μετρήσεων

21 Πείραμα Διαχρονικής Παρακολούθησης Τομή L2 Γεωηλεκτρικά Μοντέλα σε διαφορετικές φάσεις Τ1 Τ2 Τ3 Τ4 Τ5 Τ6 Τ8 Τ9

22 Πείραμα Διαχρονικής Παρακολούθησης Τομή L2 Εικόνες διαφορών της αντίστασης μεταξύ χρονικών φάσεων (Τ1 Τ4)/Τ1 (Τ1 Τ3)/Τ1 (Τ1 Τ6)/Τ1 (Τ1 Τ8)/Τ1 (Τ1 Τ5)/Τ1 (Τ1 Τ2)/Τ1 (Τ1 Τ9)/Τ1

23 Πείραμα Διαχρονικής Παρακολούθησης Τομή L8 Εικόνες διαφορών της αντίστασης μεταξύ χρονικών φάσεων (Τ1 Τ5)/Τ1 (Τ1 Τ9)/Τ1 (Τ1 Τ4)/Τ1 (Τ1 Τ6)/Τ1 (Τ1 Τ8)/Τ1 (Τ1 Τ2)/Τ1 (Τ1 Τ3)/Τ1

24 Πείραμα Διαχρονικής Παρακολούθησης Διεύθυνση Ροής Υδάτων στο Υπέδαφος προς Ανατολικά

25 4 D Ερμηνεία 3 D Ηλεκτρικής Τομογραφίας Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών Πάφος 3D Dip Dip Array 11 x 7 grid 96 electrodes Dx=Dy=1m depth = 2.5m 9 Monitoring phases 7m 11 m

26 4 D Ερμηνεία 3 D Ηλεκτρικής Τομογραφίας Ινστιτούτο Γεωργικών Ερευνών Πάφος

27 Μελλοντική Έρευνα Προτάσεις Καθορισμός υδρογεωλογικών παραμέτρων και διαδικασιών Συσχέτιση γεωφυσικών/υδρογεωλογικών παραμέτρων με δορυφορικά/φασματικά δεδομένα και αεροφωτογραφίες Βελτίωση υπαρχόντων αλγορίθμων επεξεργασίας τομογραφικών (στατικών και διαχρονικών) γεωηλεκτρικών δεδομένων σε 2 και 3 διαστάσεις Ανάπτυξη τεχνικών ταυτόχρονης επεξεργασίας γεωφυσικώνδορυφορικών δεδομένων (fusion techniques)

28 Laboratory for Geophysical Satellite Remote Sensing & Archaeo environment Institute for Mediterranean Studies Foundation for Research & Technology, Hellas (F.O.R.T.H.)

29 A common and integrated approach of TECHNOLOGY- CULTURE INFORMATICS through innovative actions of GEO-INFORMATICS Research Directions: Geophysical Mapping Geographical Information Systems (GIS) Satellite Remote Sensing Aerial, Photogrammetry, Virtual Reality Archaeo-environment Emphasis to the promotion and management of the Cultural and Natural Environment

30 Lab Personnel 2 Researchers Apostolos Sarris Nikos Papadopoulos 3 PhD Students Sylviane Déderix, PhD cand. Meropi Manataki, PhD cand. Stella Kirkou, PhD cand. 3 Technical Staff Computer Science Aris Kydonakis, MA cand Angelos Chliaoutakis, PhD cand Nikos Papadopoulos, Jn., MA cand 9 Post Docs Jamieson Donati, Post Doc Dimitris Alexakis, Post Doc Gianluca Cantoro, Post Doc Carmen Cuenca García, Post Doc Tuna Kalayci, Post Doc Kleanthis Simyrdanis, Post Doc François Xavier Simon, Post Doc Giorgos Papantoniou, Post Doc Nasos Argyriou, Post Doc

31 Ηλεκτρικές Διασκοπήσεις για την Χαρτογράφηση Αγωγών και Διαρροών Δρ. Νίκος Παπαδόπουλος Εργαστήριο Γεωφυσικής Δορυφορικής Τηλεπισκόπισης και Αρχαιοπεριβάλλοντος Ινστιτούτο Μεσογειακών Σπουδών (Ι.Μ.Σ.) Ίδρυμα Τεχνολογίας Έρευνας (Ι.Τ.Ε.) ΗΜΕΡΙΔΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΧΡΗΣΗ ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΩΝ, ΓΕΩΦYΣΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΠΕΡΦΑΣΜΑΤΙΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΓΙΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΔΙΑΡΡΟΩΝ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ΥΔΡΕΥΣΗΣ ΣΤΗΝ ΚΥΠΡΟ Curium Palace Hotel 14 Ιανουαρίου 2014