ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ και ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ. Περιβαλλοντική & Τεχνική Γεωφυσική

ΕΘΝΙΚΟ ΚΑΙ ΚΑΠΟΔΙΣΤΡΙΑΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ & ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. Π.Μ.Σ. Σύγχρονες Τεχνολογίες Έργων Διαχ/σης Περιβάλλοντος ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ και ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ Περιβαλλοντική & Τεχνική Γεωφυσική Ιωάννης Αλεξόπουλος Επίκ. Καθηγητής Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής Λάρισα, 14/4/2016

ΓΕΩΛΟΓΙΑ & ΓΕΩ-ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ. μία ΠΟΛΥΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΗ ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ πρόκληση.

ΓΕΩΛΟΓΙΑ & ΓΕΩ-ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ. μία ΠΟΛΥΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΗ ΔΙΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΗ πρόκληση. Παράδειγμα σύνθετης (πολύπλοκης) και δυναμικής (χρονικά μεταβαλλόμενων χαρακτηριστικών) υπεδαφικής δομής. Hoekstra and Blohm, 1995 Εναλλαγές περατών και αδιαπέρατων σχηματισμών, σε παράκτιο περιβάλλον. Αναγκαιότητα ανάδειξης των χαρακτηριστικών της. Αναγκαιότητα εξέλιξης του συστήματος ( κλιματική αλλαγή)

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ ΤΕΧΝΙΚΗ ΓΕΩΦΥΣΙΚΗ Ο κλάδος των γεω-επιστημών που ασχολείται με τη διερεύνηση του φλοιού της γης και τον εντοπισμό γεω-δομών μεγάλου βάθους διασκόπησης (>2-3 km), που ενδιαφέρουν από επιστημονικής και κυρίως από οικονομικής πλευράς Ανάπτυξη & εφαρμογή γεωφυσικών μεθόδων και τεχνικών για την ανάδειξη ρηχών (<500 m) φυσικοχημικών φαινομένων, τα οποία επιδρούν και σχετίζονται άμεσα στη διαχείριση του γεωπεριβάλλοντος [Near Surface Geophysics] Ανάπτυξη & εφαρμογή μεθόδων και τεχνικών στην έρευνα των υπεδαφικών υλικών και δομών μικρού βάθους διασκόπησης (< 50m), που συμβάλλουν σημαντικά στην επίλυση των γεωτεχνικών προβλημάτων [Near Surface Geophysics]

ΣΧΕΣΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΦΥΣΙΚΗΣ - ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ Γεωφυσική Έρευνα Μετρούμενη Φυσική Παράμετρος (στην επιφάνεια της Γης) Φυσική Παράμετρος που διερευνάται (στο εσωτερικό της Γης) ΣΕΙΣΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Φυσική Πηγή (Σεισμός) Ελεγχόμενη Πηγή Διαθλώμενα κύματα Ανακλώμενα κύματα Εδαφική Κίνηση (Μετατόπιση, Ταχύτητα, Επιτάχυνση) Σεισμική Ταχύτητα & Απόσβεση Σεισμική Ταχύτητα Ακουστική Εμπέδηση (Σεισμική Ταχύτητα και Πυκνότητα) ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΠΕΔΙΟ ΓΗΣ Βαρυτική Βαρυτική Επιτάχυνση Πυκνότητα Μαγνητική Ένταση και Διεύθυνση Μαγνητικού Πεδίου Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Παραμένουσα Μαγνήτιση ΓΕΩΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΡΟΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ηλεκτρικό Δυναμικό Και Επαγωγικό Πεδίο Γεωθερμική Βαθμίδα Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Θερμική Αγωγιμότητα και Ροή Θερμότητας ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΟΣ ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΑΓΡΑΦΙΕΣ Ραδιενέργεια (Αριθμός Διασπάσεων ανά sec) Εφαρμογή Γεωφυσικών Τεχνικών μέσα σε Γεώτρηση

ΣΧΕΣΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΦΥΣΙΚΗΣ - ΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ

ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΙΣ & ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ Ελαστικές σταθερές (μέτρο Young, λόγος Poisson, μέτρο ακαμψίας, μέτρο κυβικής ελαστικότητας) / Σεισμικές ταχύτητες, Vp & Vs Πυκνότητα Μαγνητική επιδεκτικότητα / παραμένουσα μαγνήτιση Αγωγιμότητα / Ειδική αντίσταση / Διηλεκτρική σταθερά Ραδιενέργεια (γ- ακτινοβολία, νετρόνια, κ.ά.) Θερμική αγωγιμότητα.. κ.ά. ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΓΕΩΦΥΣΙΚΕΣ ΔΙΑΣΚΟΠΗΣΕΙΣ (geophysical prospecting έρευνα/αναζήτηση) Γεω-σεισμική (Διάθλαση, Ανάκλαση) Βαρυτική Γεω-μαγνητική Γεω-ηλεκτρική (DC ειδική Αντίσταση, Φυσικό Δυναμικό, Επαγόμενη Πόλωση, κ.ά.) Γεω-ηλεκτρομαγνητικές - Γεωραντάρ Ραδιενεργός Γεωφυσικές διαγραφίες σε γεώτρηση Άλλες νεώτερες μέθοδοι (NMR, SASW, κ.α.)

Γεωτεχνική Έρευνα Τεχνικά Έργα Γεωλογία Τεκτονική ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΓΕΩΦΥΣΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ & ΤΕΧΝΙΚΩΝ Υδρογεωλογία Εντοπισμός Ρηχών Στόχων Περιβαλλοντικής Σημασίας Αρχαιομετρία Δικανική Έρευνα Έλεγχος της Επίδρασης Ηλεκτρομαγνητικών Πεδίων στον Άνθρωπο

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις Η έρευνα υδρογονανθράκων (πετρελαίου & φυσικού αερίου) έδωσε την οικονομική δυνατότητα ραγδαίας ανάπτυξης στην εξέλιξη της έρευνας των φυσικών παραμέτρων, της μαθηματικής ανάλυσης, της ανάλυσης σημάτων, των λογισμικών επεξεργασίας και του εξοπλισμού (Η/Υ, οργάνων, συσκευών), με αδρή χρηματοδότηση κυρίως από τις πετρελαϊκές εταιρείες. Βασίζονται στις γνώσεις που αποχτήθηκαν μελετώντας τους σεισμούς [διάρρηξη ("εστία ) διάδοση (προς όλες τις κατευθύνσεις) καταγραφή (σεισμογράφοι) - συμπεράσματα (γεωδομή μέσα από την οποία ταξίδεψαν τα σεισμικά κύματα)]. Οι πηγές σεισμικής ενέργειας είναι ελεγχόμενες πηγές (εκρήξεις, βάρη που πέφτουν από κάποιο ύψος, κ.ά.) και είναι γνωστή η απόσταση πηγή δέκτη. Έδωσαν την δυνατότητα να εξελιχθούν οι γεωφυσικές τεχνικές σε near surface δομές (εφαρμοσμένες γεωλογικές έρευνες, τεχνικές/γεωτεχνικές κατασκευές, γεω-περιβαλλοντικές μελέτες, αρχαιομετρία, κ.ά.).

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις Πρόκειται για μία ενεργητική γεωφυσική μέθοδο διασκόπησης, όπου η κίνηση του εδάφους (ταχύτητα διάδοσης σεισμικών κυμάτων) που προκαλείται από τη σεισμική πηγή, μετρείται σε διάφορες αποστάσεις από την πηγή (δέκτες - γεώφωνα).

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs]

Γεωτρητικά δεδομένα! Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] Γεωλογική (στρωματογραφική & τεκτονική) αξιολόγηση σεισμικής Τομής ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] Γεωλογική (στρωματογραφική & τεκτονική) αξιολόγηση σεισμικών δεδομένων ΑΝΑΚΛΑΣΗΣ

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις σε γεωτρήσεις [Τεχνική γεωφυσική] Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] Τεχνική downhole - uphole

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις σε γεωτρήσεις [Τεχνική γεωφυσική] Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] Τεχνική crosshole

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις σε γεωτρήσεις [Τεχνική γεωφυσική] Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] Τεχνική VSP (Vertical Seismic Profiling)

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις [Τεχνική γεωφυσική] Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] ΧΑΡΤΕΣ κατανομής Σεισμικής Ταχύτητας Vp (από επιφανειακές διασκοπήσεις Ηράκλειο, Κρήτη)

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις, επιφανειακά κύματα (surface waves) [Τεχνική γεωφυσική] Για τους γεωτεχνικούς είναι γνωστό ότι η μέση ταχύτητα των εγκάρσιων κυμάτων V HS του υπεδάφους μέχρι το βάθος Η που αποτελείται από Ν στρώματα, δίνεται από τον τύπο: Όπου V Hs H d i N i 1 N i 1 ( d ) d V i i si το συνολικό βάθος d i το πάχος του στρώματος i σε μέτρα, με i=1, 2, 3,., Ν V si η ταχύτητα των S-κυμάτων του αντίστοιχου στρώματος i Για τον μέσο όρο των 30m ο τύπος γίνεται: V 30 S N i 1 30 d V Η παράμετρος V s 30 χρησιμοποιείται κυρίως για τον χαρακτηρισμό των εδαφών θεμελίωσης. Η πληροφορία αυτή και το μοντέλο ταχυτήτων που προκύπτει, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των εδαφομηχανικών και βραχομηχανικών ιδιοτήτων (λόγος Poisson, μέτρου ακαμψίας), αντικαθιστώντας ή συμπληρώνοντας τον παραδοσιακό τρόπο προσδιορισμού τους (π.χ. επιτόπου δοκιμές φόρτισης ή εργαστηριακές μετρήσεις). Η αδιατάρακτη και γρήγορη λήψη των μετρήσεων αποτελούν πλεονεκτήματα που καθιστούν επιθυμητή την χρήση των επιφανειακών κυμάτων σε γεωτεχνικές εφαρμογές. i si

Γεω-Σεισμικές Διασκοπήσεις, επιφανειακά κύματα (surface waves) [Τεχνική γεωφυσική] Ελαστικές σταθερές & πυκνότητα -> Σεισμικές ταχύτητες [Vp & Vs] Μέθοδος Πολυκαναλικής Ανάλυσης Επιφανειακών Κυμάτων (Μultichannel Analysis of Surface Waves, MASW) Παρέχει τη δυνατή αντιστοίχισης των 1D μοντέλων ταχυτήτων σε διάφορες θέσεις της σεισμικής γραμμής και τη κατασκευή ενός δισδιάστατου (2D) μοντέλου ταχυτήτων V S κατά μήκος της τομής.

Βαρυτική διασκόπηση (δυναμικές μέθοδοι) Βαρυτική επιτάχυνση -> Πυκνότητα

Βαρυτική Διασκόπηση Βαρυτική επιτάχυνση -> Πυκνότητα

Βαρυτική επιτάχυνση -> Πυκνότητα Βαρυτική Διασκόπηση Χάρτης Βαρυτικών Ανωμαλιών Ελλάδας (Μεγάλης Κλίμακας Βαρυτικές Ανωμαλίες)

Βαρυτική Διασκόπηση Βαρυτική επιτάχυνση -> Πυκνότητα Χάρτης Βαρυτικών Ανωμαλιών [Θριάσιο Πεδίο, Αττική] 4220000 4218000 1 (mgal) 0.6 0.2-0.2 4216000 4214000 4212000-0.6-1 -1.4-1.8-2.2-2.6-3 -3.4-3.8-4.2-4.6-5 TOMH 1 TOMH 2-2.6 Υπόμνημα Ισότιμη καμπύλη υπολειμματικής βαρυτικής ανωμαλίας (mgal) 4210000 TOMH 3 Θέση βαρυτικής μέτρησης 456000 458000 460000 462000 464000 466000 468000 470000 Βαρυτική Τομή [Θριάσιο Πεδίο, Αττική]

Βαρυτική Διασκόπηση Βαρυτική επιτάχυνση -> Πυκνότητα Τρισδιάστατη απεικόνιση χάρτη Βαρυτικών Ανωμαλιών [Θριάσιο Πεδίο, Αττική]

Βαρυτική Διασκόπηση Βαρυτική επιτάχυνση -> Πυκνότητα Γεωλογική (τεκτονική) αξιολόγηση Βαρυτικής διασκόπησης [Θριάσιο Πεδίο, Αττική] + + + - +

Μαγνητική Διασκόπηση (δυναμικές μέθοδοι) Ένταση και Διεύθυνση γήινου μαγνητικού πεδίου -> Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Παραμένουσα Μαγνήτιση

Μαγνητική Διασκόπηση Ένταση και Διεύθυνση γήινου μαγνητικού πεδίου -> Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Παραμένουσα Μαγνήτιση Ολικό Γήινο Μαγνητικό Πεδίο (nt) Ένταση Γήινου Μαγνητικού Πεδίου Μαγν. Πόλοι > 60.000 nt Μαγν. Ισημερινός 35.000 nt Ελλάδα 45.000 nt

Μαγνητική Διασκόπηση Ένταση και Διεύθυνση γήινου μαγνητικού πεδίου -> Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Παραμένουσα Μαγνήτιση

Μαγνητική Διασκόπηση Ένταση και Διεύθυνση γήινου μαγνητικού πεδίου -> Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Παραμένουσα Μαγνήτιση Χάρτης Μαγνητικών Ανωμαλιών (μεταλλευτική έρευνα Μογγολία)

Μαγνητική Διασκόπηση Ένταση και Διεύθυνση γήινου μαγνητικού πεδίου -> Μαγνητική Επιδεκτικότητα και Παραμένουσα Μαγνήτιση Αξιολόγηση Μαγνητικών Ανωμαλιών (αρχαιομετρία)

Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα

Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα Γεωηλεκτρικές Τομές & Χάρτες κατανομής ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης

Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΨΕΥΔΟ-ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΕΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΕΙΣ ΥΠΕΔΑΦΟΥΣ

Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Κατακόρυφη έρευνα μεταβολής της ρ - ΤΟΜΕΣ αξιολόγησης Γεωφυσικών Γεωλογικών στοιχείων

Elevation (m.) Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Πλευρικές έρευνες μεταβολής της ρ (μηχανισμός λειτουργία πηγών / παλαιο-κάρστ) NE 355 350 345 ERT-1 Amvrakia Spring 340 Spring Electrode 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Distance (m.) SW 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Resistivity (Ohm.m)

Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ Χάρτες κατανομής (Πραγματικής) Ειδικής Αντίστασης (οριζόντια κατανομή ρ για συγκεκριμένο h )

Γεω-Ηλεκτρική Διασκόπηση Ηλεκτρικό Δυναμικό -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα ΑΡΧΑΙΟΜΕΤΡΙΑ

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Επαγωγικό Πεδίο -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Στόχος ΗΜ μεθόδων είναι ο προσδιορισμός της κατανομής της ειδικής αντίστασης/αγωγιμότητας του υπεδάφους με βάση τα πρωτεύοντα ηλεκτρικά πεδία και τα δευτερεύοντα μαγνητικά πεδία που προκαλεί η διέγερση του υπεδάφους με την εφαρμογή ενός πρωτεύοντος ΗΜ πεδίου. Η διάδοση και οι συνιστώσες του ΗΜ κύματος.

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Επαγωγικό Πεδίο -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Γεω-αγωγιμόμετρια (ΕΜ31 και ΕΜ34 της Geonics)

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Επαγωγικό Πεδίο -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά 2-D επεξεργασία - Αξιολόγηση (Διερεύνηση μεταλλικών αντικειμένων / Μόλυνση ) Αγωγός Αγωγός Δεξαμενή Θέσεις απόθεσης υγρών αποβλήτων Δεξαμενή Αγωγός

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Επαγωγικό Πεδίο -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Βρόχος (loop) εκπομπής μικρής διάρκειας παλμό συνεχούς ρεύματος Βρόχος (loop) λήψης επαγόμενων ρευμάτων Μέθοδος ΤΕΜ (Transient Electromagnetic Method) εναλλασσόμενα ρεύματα επαγωγής (eddy currents) μέσα στον αγωγό

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Επαγωγικό Πεδίο -> Ειδική Αντίσταση, Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Μέθοδος ΤΕΜ (Transient Electromagnetic Method)

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο -> Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Το σύστημα γεωρανταρ (Ground Penetration Radar - GPR)

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο -> Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Το σύστημα γεωρανταρ (Ground Penetration Radar - GPR) ΗΜ ενέργεια από 10 MHz έως 1 GHz

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο -> Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Το σύστημα γεωρανταρ (Ground Penetration Radar - GPR)

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο -> Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Το σύστημα γεωρανταρ (Ground Penetration Radar - GPR) Αρχαιομετρία (συνδυασμός 2D γεωηλεκτρικής τομογραφίας / GPR Αξιολόγηση)

Γεω-ΗλεκτροΜαγνητική Διασκόπηση Ηλεκτρομαγνητικό πεδίο -> Αγωγιμότητα και Διηλεκτρική Σταθερά Το σύστημα γεωρανταρ (Ground Penetration Radar - GPR) 2-D επεξεργασία & 3-D απεικόνιση τομών GPR

Ευχαριστώ για την προσοχή σας!