СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ

Заводы-изготовители — Иркутсккабель, Москабельмет, Сарансккабель, Севкабель, Камкабель

Провод СИП 3 1×120

Конструкция

1. Токопроводящая жила — скручена из круглых проволок из алюминиевого сплава, уплотненная, имеет круглую форму. Число проволок в токопроводящей жиле, ее наружный диаметр и электрическое сопротивление указаны в таблице:

2. Изоляция — выпрессована из светостабилизированного сшитого полиэтилена черного цвета. Номинальная толщина изоляции защищенных проводов на наминальное напряжение 10-20 кВ — 2,3 мм, на номинальное напряжение 32 кВ — 3,5 мм. Нижнее предельное отклонение от номинальной толщины изоляции — (0,1 + 0,1 x бн) мм,где бн -номинальная толщина изоляции . Верхнее предельное отклонение не нормируется.

Применение

Провода защищенные марки СИП-3 предназначены для применения в воздушных линиях электропередачи на напряжение 20 кВ, а также для ответвлений к вводам в жилые дома, хозяйственные постройки в районах с умеренным и холодным климатом, в атмосфере воздуха типов II — промышленная и III — морская по ГОСТ 15150-69.

Технические характеристики

Провода стойки к воздействию температуры окружающей среды от -60°С до +50°С.

Провода стойки к монтажным изгибам, к воздействию солнечного излучения.

Монтаж проводов производится при температуре окружающей среды не ниже -20°С.

Радиус изгиба при монтаже и установленного на опорах провода не менее 10D, где D — наружный диаметр провода.

Удельное объёмное сопротивление защитной изоляции при длительно допустимой температуре нагрева токопроводящих жил не менее 1х10¹² Ом·см.

Пробивное напряжение защитной изоляции после выдержки в воде при температуре (+20 ± 5)°С в течение не менее 1 ч не менее 24 кВ частотой 50 Гц.

Допустимый нагрев токопроводящих жил при эксплуатации не должен превышать +90°С в нормальном режиме эксплуатации и +250°С — при коротком замыкании.

Допустимые токовые нагрузки проводов, рассчитанные при температуре окружающей среды +25°С, скорости ветра 0,6 м/с и интенсивности солнечной радиации 1000 Вт/м², а также допустимые токи односекундного короткого замыкания:

Строительная длина провода согласовывается при заказе.

Срок службы провода — не менее 40 лет.

Провода СИП

Выбор типа и сечения проводов СИП для воздушной линии в СНТ — Дневник злостного критика-рецидивиста

Разновидности СИП

СИП имеет несколько разновидностей:

• СИП-1 — несущая нулевая жила без изоляции, фазные жилы заизолированы. Изоляция — термопластичный светостабилизированный полиэтилен. Крепится за нулевую жилу. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ с частотой 50 Гц.


• СИП-1А — то же, что и СИП-1, но все жилы заизолированы


• СИП-2 — несущая нулевая жила без изоляции, фазные жилы заизолированы. Изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен (полиэтилен с поперечными молекулярными связями). Крепится за нулевую жилу. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ с частотой 50 Гц.


• СИП-2А — то же, что и СИП-2, но все жилы заизолированы.


• СИП-3 — одножильный провод. Жила выполнена из уплотнённого сплава или уплотнённой сталеалюминевой конструкции проволок. Изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен. Рабочее напряжение: до 35 кВ.


• СИП-4 — все жилы заизолированы. Изоляция — термопластичный светостабилизированный полиэтилен. Не имеет несущей жилы. Крепится за все жилы одновременно. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ с частотой 50 Гц.


• СИП-5 — то же, что и СИП-4, но изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен.

Для прокладки воздушных линий в СНТ наиболее приемлемым является провод СИП-2А.

Недостатки других типов СИП:

• У СИП-1 и СИП-2 на неизолированной нулевой жиле при её обрыве возможно присутствие опасного для людей потенциала.


• У СИП-1, СИП-1А и СИП-4 менее прочная изоляция.


• СИП-3 предназначен для напряжений свыше 1000 вольт. Кроме того, это одиночный провод, его не сворачивают в жгут.


• СИП-4 и СИП-5 могут применяться только для отводов к домам. Из-за отсутствия упрочнённой несущей жилы могут растягиваться со временем.

Расчёт сечения фазных жил СИП

При расчёте сечения фазных проводов следует учитывать не только максимальный ток, который они могут держать, а ещё и падение напряжения на конце линии, которое не должно превышать 5% при максимальной нагрузке. При расстояниях свыше 100 метров падение напряжения в линии уже становится узким местом. Провод ещё держит нагрузку, но до конца провода доходит слишком низкое напряжение.

Рассмотрим ситуацию на примере моего СНТ. Длина магистральной линии 340 метров. Максимальная мощность энергопринимающих устройств — 72 кВт. Требуется подобрать соответствующий СИП. Для этого вычислим максимальный ток, который может протекать в проводах:

Вычислим максимальную мощность, приходящуюся на 1 фазу.
72 кВт / 3 фазы = 24 кВт = 24000 Вт.

Вычислим максимальный ток одной фазы. На выходе из трансформатора по стандарту 230 В. При подсчёте учитываем также емкостную и индуктивную нагрузку от бытовых приборов, используя косинус фи = 0,95.
24000 Вт / (230 В * 0,95) = 110 А

Итак, провод должен держать 110 А. Смотрим технические характеристики СИП для разных сечений, и видим, что 110 А вполне выдержит СИП с сечением фазных жил 25 кв.мм.

Казалось бы, что ещё нужно? Но не всё так просто. У нас линия длиной 340 метров, а любой провод имеет своё собственное сопротивление, которое снижает напряжение на его конце. Согласно допускам, падение напряжения на максимальной нагрузке в конце линии не должно превышать 5%. Посчитаем падение напряжения для нашего случая с жилами 25 кв.мм.

Рассчитаем сопротивление 350 м провода сечением 25 кв.мм.:

Удельное сопротивление алюминия в СИП — 0,0000000287 ом·м.
Сечение провода — 0,000025 кв.м.
Удельное сопротивление провода 25 кв.мм = 0,0000000287 / 0,000025 = 0,001148 ом·м
Сопротивление 350 метров провода сечением 25 кв.мм. = 0,001148 * 350 = 0,4018 ом

Рассчитаем сопротивление нагрузки 24 000 Вт:

Выведем удобную для расчёта формулу.

Рассчитаем полное сопротивление всей цепи, сложив оба полученных выше сопротивления:

0,4018 ом + 2,094 ом = 2,4958 ом

Рассчитаем максимальный ток в проводе, который может возникнуть, исходя из полного сопротивления цепи:

230 В / 2,4958 ом = 92,1564 А

Рассчитаем падение напряжения в проводе, перемножив максимально возможный ток и сопротивление провода:

92,1564 А * 0,4018 ом = 37 В

Падение напряжения в проводе в 37 вольт — это 16% от исходного напряжения 230 вольт, что намного больше допустимых 5%. Вместо 230 вольт на конце линии при полной нагрузке окажется всего 230 — 37 = 193 вольта вместо допустимых 230 — 5% = 218,5. Поэтому сечение жил надо увеличивать.

Для рассматриваемого нами случая подойдёт сечение фазных жил 95 кв.мм. Это существенно больше, чем необходимо по току, но при максимальной нагрузке на конце линии такое сечение даст падение напряжения 10,8 В, что соответствует 4,7% от исходного напряжения, что вписывается в допуск.

Таким образом, нам для линии 350 метров и нагрузки по 24 кВт на фазу, необходим СИП-2А сечением фазных жил 95 кв.мм.

Замечу, что при неравномерной нагрузке на фазы усиливается ток по нулевому проводнику, а значит, его сопротивление тоже начинает играть роль, и его следует включить в расчёт (например, увеличить расчётную длину провода, скажем, в полтора раза). При очень неравномерной нагрузке (например, зимой, когда в СНТ живёт 1-2 человека, отапливающихся электрообогревателями, которые сидят на 1, или пусть даже на 2 фазах) может возникнуть перекос фаз на самом трансформаторе. В этом случае напряжение на нагруженных фазах падает ещё больше, а на не нагруженной — возрастает. Поэтому в идеале таким потребителям следует ставить трёхфазный ввод, и включать разные обогреватели в разные фазы.

P.S.:
Расчёт однофазной линии производится аналогично трёхфазной, только мощность потребителей не делится на 3 фазы и указывается двойная длина линии, поскольку в однофазной линии нулевая жила нагружена одинаково с фазной.
 

Выбор нагрузки стервятника. Виды сип кабелей, сечение и особенности конструкции

Просматривая на простоте интернета на тему проводки, нашел на одном форуме тему с обсуждением «Выдержит ли сип до 15х15 кВт». Вопрос возникает потому, что на подключение частного дома выделяется 15 кВт 380 вольт. Ну народ не интересует мало ли проложить на ответвлении от ВЛ 16 квадрат? Заглянул в ПУЭ, но почему-то ничего не нашел про мощность СИП.Здесь есть только табличка 1.3.29 «Допустимый длительный ток для неизолированного провода по ГОСТ 839-80». И показывает, что максимально допустимый ток для сечения 16 кв.мм. провода типа АС, АСКС, АСК вне помещения 111 ампер. Ну хоть что-то для начала.

Сколько киловатт выдерживает СИП 4х16?

Но есть ГОСТ 31943-2012 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи». В конце гостей, в пункте 10 инструкции по эксплуатации стоит знак

Сколько киловатт выдерживает СИП — таблица:

Метод расчета

Берем табличку 10 и находим из нее, что жил один гриф 16 кв. Мм. выдерживать — 100 ампер. И тут самое главное, на сколько надо умножить 100А — на 220 или на 380? Тут надо смотреть с точки зрения потребителей, которые будут подключаться к грифу. Если это обычный жилой дом, то трехфазных приборов не так много (ну единственное что приходит на ум индукционная плита или электрическая духовка, хотя они по своей сути 220В), если это какой-то ремонт цех, то есть еще трехфазное оборудование (лифты, сварочные, компрессорные).

В начале темы поднимался вопрос: «Выдержит ли гриф до 4х16 15кВт»? Поэтому для частного дома умножаем 220Вх100А = 22кВт по фазе. Но не забывайте, что у нас три фазы. А это уже 66 киловатт всего на жилой дом. Что такое 4-кратная маржа   в отношении выпущенных технических спецификаций.

В настоящее время для прокладки воздушных линий электропередач вместо нескольких отдельных голых алюминиевых проводов, скрепленных болтами с изоляторами, используют провод СИП ( СИП ).СИП представляет собой один или пучок из нескольких изолированных проводов, который крепится к опорам специальными креплениями для одного или всех проводов одновременно (в зависимости от его типа).

разновидности СИП

СИП имеет несколько разновидностей:

• СИП-1 — несущая нулевая жила без изоляции, фазные жилы изолированные. Изоляция — термопластичный светостабилизированный полиэтилен. Устанавливается на нулевой сердечник. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ при частоте 50 Гц.


• СИП-1А — то же, что СИП-1, ​​но все жилы изолированные


• СИП-2 — несущая нулевая жила без изоляции, фазные жилы изолированные. Изоляция — сшитый светостабилизированный полиэтилен (полиэтилен с поперечными молекулярными связями). Устанавливается на нулевой сердечник. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ при частоте 50 Гц.


• СИП-2А аналогичен СИП-2, но все жилы изолированные.


• СИП-3 — провод одножильный.Сердечник выполнен из уплотненного сплава или уплотненной сталеалюминиевой конструкции из проволок. Утеплитель — сшитый светостабилизированный полиэтилен. Рабочее напряжение: до 35 кВ.


• СИП-4 — все жилы изолированные. Изоляция — термопластичный светостабилизированный полиэтилен. Не имеет несущего сердечника. Крепится ко всем проводникам одновременно. Рабочее напряжение: до 0,66/1 кВ при частоте 50 Гц.


• СИП-5 — то же, что СИП-4, но утеплитель — сшитый светостабилизированный полиэтилен.

Для монтажа ВЛ в ​​СНТ наиболее приемлем провод СИП-2А.

Недостатки других типов СИП:

• У СИП-1 и СИП-2 на неизолированной нулевой жиле при ее обрыве возможно наличие потенциально опасного для людей.


• СИП-1, ​​СИП-1А и СИП-4 имеют менее прочную изоляцию.


• СИП-3 рассчитан на напряжение свыше 1000 вольт. Кроме того, это одиночный провод, он не сворачивается в жгут.


• СИП-4 и СИП-5 можно использовать только для розеток в дома. Из-за отсутствия усиленного несущего сердечника они со временем могут растягиваться.

Расчет сечения фазных жил СИП

При расчете сечения фазных жил следует учитывать не только максимальный ток, который они могут выдержать, но и падение напряжения в конце линии , который не должен превышать 5% при максимальной нагрузке.На расстояниях более 100 метров падение напряжения в линии уже становится узким местом. Провод по-прежнему держит нагрузку, но напряжение на конце провода слишком низкое.

Рассмотрим ситуацию на примере моего СНТ. Длина магистральной линии составляет 340 метров. Максимальная мощность энергоприемников 72 кВт. Требуется выбрать соответствующий CIP. Для этого рассчитаем максимальный ток, который может протекать в проводах:

Рассчитаем максимальную мощность на фазу.
72 кВт/3 фазы = 24 кВт = 24000 Вт.

Рассчитать максимальный ток одной фазы. На выходе трансформатора по стандарту 230 В. При расчете также учитываем емкостную и индуктивную нагрузки от бытовых приборов с помощью косинуса фи = 0,95.
24 000 Вт / (230 В * 0,95) = 110 А

Значит, провод должен держать 110 А. Смотрим спецификации СИП для разных сечений, и видим, что 110 А вполне выдержит СИП с сечением жил 25 кв.мм.

Казалось бы, что еще нужно? Но не все так просто.Наша линия имеет длину 340 метров, и каждый провод имеет свое сопротивление, что снижает напряжение на его конце. По допускам падение напряжения при максимальной нагрузке в конце линии не должно превышать 5 %. Рассчитаем падение напряжения для нашего случая с жилами 25 кв.мм.

Рассчитать сопротивление 350 м провода сечением 25 кв. мм.:

Удельное сопротивление алюминия в СИП равно 0,0000000287 Ом·м.
Сечение провода — 0,000025 кв.м.
Удельное сопротивление провода 25 кв.м.Мм = 0,0000000287 / 0,000025 = 0,001148 Ом·м
Сопротивление 350 метров провода сечением 25 кв.мм. = 0,001148 * 350 = 0,4018 Ом

Рассчитаем сопротивление нагрузки 24 000 Вт:

Выведем удобную формулу для расчета.

Рассчитайте максимальный ток в проводе, который может возникнуть из-за импеданса цепи:

230 В / 2,4958 Ом = 92,1564 А

Рассчитайте падение напряжения в проводе, умножив максимальное возможный ток и сопротивление провода:

92,1564 А * 0,4018 Ом = 37 В

Падение напряжения в проводе 37 вольт составляет 16% от исходного напряжения 230 вольт, что намного больше допустимых 5%. Вместо 230 вольт в конце линии при полной нагрузке будет всего 230 — 37 = 193 вольт вместо допустимых 230 — 5% = 218. 5. Следовательно, сечение вен должно быть увеличено.

Для рассматриваемого нами случая подойдет сечение фазных жил 95 кв.мм. Это значительно больше, чем требуется по току, но при максимальной нагрузке в конце линии это сечение даст падение напряжения 10,8 В, что соответствует 4,7 % от начального напряжения, что укладывается в допуск.

Таким образом, нам для линии 350 метров и нагрузки 24 кВт на фазу нужен СИП-2А с сечением фазной жилы 95 кв.Мм.

Замечу, что при неравномерной нагрузке на фазу ток усиливается нейтральным проводником, а значит его сопротивление тоже начинает играть роль, и его надо учитывать в расчете (например, увеличить расчетную длину провода, скажем, в полтора раза). При очень неравномерной нагрузке (например, зимой, когда в СНТ проживает 1-2 человека, отапливаемом электронагревателями, которые сидят на 1, а то и на 2 фазы) на самом трансформаторе могут возникать перекосы фаз. При этом напряжение на нагруженных фазах еще больше падает, а на ненагруженных — возрастает. Поэтому в идеале такие потребители должны иметь трехфазный ввод и включать в разные фазы разные ТЭНы.

ПС.:
Расчет однофазной линии производится аналогично трехфазной, только мощность потребителей не делится на 3 фазы и указывается двойная длина линии, так как в однофазной линии нулевой проводник нагружен одинаково с фазной линией.

Основным назначением кабелей СИП является передача электроэнергии по воздушным линиям.Кабель активно используется при отводе электроэнергии от магистральных магистралей к жилым и хозяйственным строениям, а также при строительстве сетей освещения на улицах населенных пунктов.

Самонесущий изолированный провод (СИП)

Фазные алюминиевые провода со светостабилизирующим изоляционным покрытием черного цвета. Полиэтиленовое покрытие отличается высокой устойчивостью к влаге и ультрафиолетовым солнечным лучам, которые разрушают резиновую или обычную полимерную изоляцию.

Провода скручены в жгут вокруг нулевой алюминиевой жилы, в центре которой стальная проволока. Сердцевина нулевой жилы является несущей основой всего кабеля. Некоторые конструкции СИП-кабелей с малым сечением и малым количеством жил имеют облегченный вес, так как в этих типах отсутствует стальной сердечник. СИП расшифровывается как самонесущий изолированный провод.

Существует пять основных типов проводов CIP:

1. СИП-1 включает в себя три фазы, каждая из которых скручена в пучок из нескольких алюминиевых проводов вокруг сердечника из алюминиевого сплава.Провода четвертой нулевой жилы скручены вокруг стального сердечника. Фазы изолированы термопластом, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. На кабеле марки СИП-1А нулевой провод, как и фазные, в изолированной оболочке. Такие кабели выдерживают длительное время нагрева при 70°С.

Кабель строительный СИП-1, ​​СИП-1А

1. СИП-2 и СИП-2А имеют аналогичную конструкцию с СИП-1 и 1А, отличие только в изоляционной оболочке. Утеплитель представляет собой «сшитый полиэтилен» — соединение полиэтилена на молекулярном уровне в виде сетки с широкими ячейками с трехмерными поперечными связями.Эта изоляционная структура гораздо более устойчива к механическим воздействиям и выдерживает более низкие и более высокие температуры при длительном воздействии (до 90°С). Это позволяет использовать данную марку СИП-кабеля в холодных климатических условиях при больших нагрузках. Максимальное напряжение передаваемой электроэнергии до 1 кВ.

1. СИП-3 — одножильный кабель со стальным сердечником, вокруг которого скручены проволоки из алюминиевого сплава AlMgSi. Изолированная оболочка из «сшитого полиэтилена» позволяет использовать СИП-3 для строительства воздушных линий электропередачи напряжением до 20 кВ.Кабель имеет рабочую температуру 70°С и может длительное время эксплуатироваться в диапазоне температур от минус 20°С до +90°С. Такие характеристики позволяют использовать СИП-3 в различных климатических условиях: в условиях умеренного климата, холод или тропики.

Кабель внутреннего устройства SIP-3

1. СИП-4 и СИП-4Н не имеют нулевой проволоки со стальным стержнем, они состоят из парных жил. Буква H указывает на то, что провода находятся в сердечнике из алюминиевого сплава.Изоляция из ПВХ, устойчивая к ультрафиолетовому излучению.

СИП-4

1. СИП-5 и СИП-5Н — две жилы имеют схожую конструкцию с СИП-4 и СИП-4Н, отличие в изоляционной оболочке. Технология сшитого полиэтилена позволяет увеличить время работы при максимально допустимой температуре на 30 процентов. ЛЭП с использованием СИП-5 применяют в условиях холодного и умеренного климата, пропуская электроэнергию напряжением до 2 В.5 кВ.

Внутреннее устройство СИП-5

В зависимости от условий эксплуатации и нагрузки потребляемой электроэнергии выбрать марку и сечение кабеля СИП.

Подбор и расчет сечения проводов СИП для подключения различных объектов потребления производится по классической методике. Максимальная потребляемая мощность электроустановок Расчет токовой нагрузки осуществляется по формуле:

I = P\U√³, где

— Р — суммарная потребляемая мощность;

— I — максимальный потребляемый ток;

— У — напряжение сети.

Руководствуясь значением максимального тока, по заранее рассчитанным таблицам, следует подобрать нужное сечение провода СИП.

Параметры наиболее применяемых СИП-кабелей для соединения зданий с магистральными линиями электропередачи (СИП-1, ​​СИП-1А, СИП-2, СИП-2А)

Раздел в мм и количестве вен	копировалось Tivle фазовая фаза в ОММ для 1 км	максимальный Действителен Фазовый ток C Термопластичный TEAK ISO на	Максимально допустимая тока с крестом поли- лен	Короткое замыкание кА длительностью 1 с
1×16 + 1×25	1.91	75	105	1
2×16	1,91	75	105	1
2×25	1,2	100	135	1,6
3×16	1,91	70	100	1
3×25	1,2	95	130	1,6
3×16 + 1×25	1. 91	70	100	1
3×25 + 1×35	1,2	95	130	1,6
3×120 + 1×95	0,25	250	340	5,9
3×95 + 1×95	0,32	220	300	5.2
3×95 + 1×70	0,32	220	300	5.2
3×50 + 1×95	0,44	180	240	4,5
3×70 + 1×70	0,44	180	240	4,5
3×50 + 1×70	0,64	140	195	3.2
3х50 + 1х50	0,64	140	195	3.2
3×35 + 1×50	0.87	115	160	2.3
3×25 + 1×35	1,2	95	130	1,6
3×16 + 1×25	1,91	70	100	1
4×16 + 1×25	1,91	70	100	1
4×25 + 1×35	1,2	95	130	1. 2

При выборе сечения и марки СИП провода важно учитывать не только максимальную токовую нагрузку, но и температуру, время, в течение которого кабель может эксплуатироваться в экстремальных условиях.Обычно допустимая продолжительность составляет от 4000 до 5000 часов.

Максимальная температура проводов

При выборе типа кабеля СИП и его сечения для отопления обязательно следует учитывать вид изоляции: сшитый полиэтилен или термопласт. С учетом потери напряжения, термической стойкости при коротком замыкании, механической прочности при недостаточном значении одного из параметров выбирают кабель большого сечения.

При использовании СИП допускается перегрузка кабелей до 8 часов в сутки, 100 часов в год и не более 1000 часов за весь период работы. Чаще всего СИП-2А используется для подключения жилых домов или хозяйственных объектов, это связано с некоторыми недостатками других моделей кабеля:

• у СИП-1 и СИП-2 нулевой проводник не изолирован, при его обрыве возможно возникновение наведенного потенциала, опасного для человека;
• СИП-1(А), СИП-4 имеет непрочную изоляцию;
• СИП-3 применяется только при напряжении выше 1000В; это один провод;
• СИП-4 или СИП-5 не имеют центральной несущей жилы, поэтому их можно использовать только на коротких дистанциях, на больших промежутках трос натягивается и провисает.

Из вышеприведенной таблицы видно, что кабель СИП-2А может быть с одинаковым или разным сечением жил. Обычно при сечении фазных жил 70 кв./мм нулевая жила по прочности составляет 95 мм/кв. При большем сечении фаз не увеличивают несущую фазу, достаточно механической прочности. При равномерном распределении электроэнергии по фазам нулевые электрические и тепловые нагрузки практически не затрагиваются. Для сетей освещения кабели сечением 16 или 25 кв./ мм обычно используются.

Пример расчета сечения кабеля СИП для подключения объекта с суммарной мощностью электроприборов 72 Вт, на расстоянии 340 м от магистральной ЛЭП. Опоры для подвески кабеля СИП необходимо размещать с интервалом не более 50 м, это значительно снизит механическую нагрузку на провода. Рассчитайте максимальный ток трехфазной цепи при включении всех электроприборов. При условии, что нагрузка будет распределяться между фазами равномерно, на одну фазу придется:

72 кВт / 3 = 24 кВт.

Максимальный ток на одной фазе с учетом индуктивной и емкостной нагрузок электроприборов (коэффициент cos fi = 0,95) составит:

24 кВт/(230В * 0,95) = 110А.

По таблице выбирается кабель СИП сечением 25 А; однако при длине кабеля 340 м необходимо учитывать потери напряжения, которые должны быть не более 5%. Для удобства длина кабеля округлена до 350 м:

• в CIP удельное сопротивление алюминия 0,0000000287 Ом/м;
Сопротивление провода
• составит Rпр. = (0,0000000287 / 0,000025) Ом/м * 350 м = 0,4 Ом;
Сопротивление нагрузки
• на 24 кВт. Rn = U 2 * cos fi: P = 230 2 * 0,95/24кВт = 2094 Ом;
• полное сопротивление — Rfol. = 0,40 Ом. + 2094 Ом. = 2,5 Ом.

Исходя из расчетных данных, максимальный ток в фазной жиле составит:

I=U/R=230В: 2.5 Ом = 92 А

Падение напряжения равно I max * Rпр. = 93А * 0,4 Ом = 37В.

37 вольт составляет 16 процентов от напряжения сети U = 230В, это больше допустимых 5%. По расчетам, подходит СИП сечением 95 кв./мм. Потери с таким проводом 11 В, это 4,7%. При расчете однофазной линии общую мощность не делят на 3, длину кабеля умножают на 2.

Советы по монтажу провода СИП к дому представлены в этом видео.

Можно сделать вывод, что SIP-кабели имеют ряд преимуществ перед более старыми моделями. алюминиевый кабель без изоляции. Кабель хорошо защищен от короткого замыкания при прокладке в ветвях деревьев и других сложных условиях эксплуатации. Его можно укладывать на стены зданий, сооружений, вдоль заборов, при этом не требуется высокой квалификации рабочих. Отсутствие специальных опор и изоляторов сокращает время и стоимость монтажа. Благодаря изоляции и другим конструктивным особенностям сфера использования кабелей СИП значительно расширилась.

Оценка спектральных измерений поля вызванной поляризации во временной и частотной области

Основные моменты

•

разнообразие инструментов.

•

Разрешение во временной и частотной областях для согласованных результатов визуализации SIP.

•

Обработка значительно расширяет полосу частот данных во временной области.

•

Оцените свойства прибора перед проектированием полевых съемок SIP.

Abstract

Было показано, что измерения спектральной индуцированной поляризации (SIP) коррелируют с важными параметрами в гидрогеологических и экологических исследованиях. Хотя измерения SIP часто собирались в частотной области (FDIP), последние разработки продемонстрировали возможности решения частотной зависимости комплексной проводимости с помощью измерений, собранных во временной области (TDIP).Поэтому целью наших полевых исследований является сравнение измеренной частотной зависимости в широком диапазоне частот, разрешенной с помощью FDIP и TDIP. В отличие от предыдущих исследований, мы проводили измерения с использованием различных инструментов и технологий измерения как для FDIP, так и для TDIP. Это позволяет исследовать надежность различных измерений и оценивать различные источники ошибок, оценивать преимущества и недостатки различных методов измерения. Наши результаты демонстрируют согласованность данных, собранных с помощью различных инструментов.Измерения кажущегося сопротивления, а также результаты инверсии показали количественные одинаковые значения для всех приборов. Измерения эффекта IP также сопоставимы, в частности, показания FDIP на низких частотах (< 10 Гц) оказались количественно одинаковыми для разных инструментов. Измерения TDIP согласуются для данных, собранных обоими устройствами. Как и ожидалось, пространственное распределение значений также согласуется для низкочастотных данных (в FDIP) и измерений поздних времен в TDIP (> 0.1 с). Однако качество данных для более высоких частот в FDIP (т. е. ранние времена в TDIP) показывает большие различия, что отражает различия между инструментами для борьбы с электромагнитным загрязнением данных IP. Подводя итог, можно сказать, что различные приборы и методы измерения могут обеспечивать согласованные отклики при изменении отношения сигнал-шум и конфигураций измерения.

Ключевые слова

Ключевые слова

ключевые слова

. Авторы.Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Преимущества кабеля с медной жилой по сравнению с кабелем с алюминиевой жилой

По сравнению с кабелем с алюминиевым сердечником, кабель с медным сердечником имеет следующие преимущества:
1、 Хорошая стабильность и коррозионная стойкость — медный сердечник устойчив к окислению и коррозии, а алюминиевый сердечник легко окисляется и подвергается коррозии.
2、 Низкая температура нагрева — при одинаковом токе теплоемкость кабеля с медным сердечником того же сечения намного меньше, чем у кабеля с алюминиевым сердечником, что делает работу более безопасной.
3. Низкое удельное сопротивление — удельное сопротивление кабеля с алюминиевым сердечником примерно в 1,68 раза выше, чем у кабеля с медным сердечником.
4、 Высокая прочность – допустимое напряжение при комнатной температуре для меди на 7-28% выше, чем для алюминия. Особенно стресс при высокой температуре, разница между ними очень большая.
5、 Высокая пропускная способность по току — из-за низкого удельного сопротивления кабель с медным сердечником того же сечения примерно на 30% выше, чем допустимая допустимая нагрузка по току (максимальный ток, который может пройти) кабеля с алюминиевым сердечником
6、 Низкое энергопотребление — из-за низкого удельного сопротивления меди, по сравнению с алюминиевым кабелем, медный кабель имеет низкое энергопотребление, что очевидно.Это способствует повышению коэффициента использования выработки электроэнергии и защите окружающей среды.
7. Сопротивление усталости — алюминий легко ломается после многократного изгиба, а медь — нет. По показателю упругости медь примерно в 1,7-1,8 раза выше, чем алюминий.
8、 Хорошая пластичность: пластичность медного сплава составляет 20-40%, электротехнической меди — более 30%, а алюминиевого сплава — всего 18%.
9、 Стойкость к окислению и коррозионная стойкость: разъем кабеля с медным сердечником имеет стабильную работу и не вызывает аварий из-за окисления.Соединение кабеля с алюминиевой жилой нестабильно, что часто приводит к увеличению контактного сопротивления и нагреву из-за окисления. Следовательно, уровень аварийности намного выше, чем у кабеля с медным сердечником.
10、 Низкие потери напряжения – из-за низкого удельного сопротивления кабеля с медной жилой, когда один и тот же ток протекает через один и тот же участок. Падение напряжения кабеля с медным сердечником невелико. То же самое расстояние передачи может обеспечить более высокое качество напряжения; при допустимом падении напряжения передача по кабелю с медным сердечником может достигать большого расстояния, то есть зона покрытия источника питания велика, что способствует планированию сети и сокращению количества точек питания.
11、 Удобная конструкция,
Медный сердечник гибок, а допустимый радиус изгиба мал, поэтому трубу удобно поворачивать и пропускать;
Медный сердечник устойчив к усталости и его нелегко сломать после многократного изгиба, поэтому проводка удобна;
Медный сердечник обладает высокой механической прочностью и может выдерживать большие механические напряжения, что обеспечивает большое удобство строительства и укладки, а также создает условия для механизированного строительства.

РЕШЕНО: У меня SIP газы Handymate .. купил

ВСЕГДА ОТСОЕДИНЯЙТЕ ЭЛЕКТРОПИТАНИЕ И снимайте кожух или кожух двигателя. Там, вероятно, где-то от 2 до 8 винтов. *Теперь пропылесосьте пыль вокруг двигателя и приводных механизмов. До чего вы не можете добраться пылесосом, используйте маленькую тряпку или щетку. Чистый двигатель не засоряется и не перегревается. *После того, как вы очистили двигатель, найдите какие-либо пресс-масленки, они обычно есть на агрегатах коммерческого класса, но они могут быть и у вас. Для тех из вас, кто никогда их не видел, они размером с ластик для карандашей и имеют отверстие на конце.они обычно находятся на подшипниках. Если у вас нет смазочного шприца, вы можете купить небольшой шприц и смазку в местном магазине автозапчастей менее чем за 10 долларов. Если у вашего устройства цепной привод, очистите цепь от лишней пыли и нанесите небольшое количество смазки цепь, а также при необходимости смажьте приводную цепь и подъемную цепь. При наличии используйте белую литиевую смазку. Проверьте все приводные ремни на предмет износа, найдите порезы и зазубрины и при необходимости замените.

*Поднимите ремень и осмотрите его нижнюю сторону на предмет износа.Если он выглядит изношенным или сгоревшим, необходимо заменить ремень.

*Протирайте платформу и нижнюю часть ремня мягкой тканью, прогулочную платформу следует смазывать не реже одного раза в 6 месяцев спреем или гелем или воском. Проверьте руководство пользователя, чтобы узнать, что рекомендует производитель.

Ремонт беговой дорожки

Беговое полотно движется, но слышен громкий скрежет.

Ослабьте ремень и посмотрите, исчез ли шум, если нет, возможно, неисправен передний ролик.Иногда можно побрызгать на подшипник в ролике смазкой типа WD40 и это решит проблему, но может потребоваться замена ролика. Если шум не исчезнет, ​​то, вероятно, подшипники мотора неисправны и их придется заменить двигатель.

Вы можете посетить свой веб-сайт беговой дорожки по адресу: http: //treadmills.cc/

Спасибо за рейтинг

Удачи

Индуцированная поляризация | Экологическая геофизика

Введение

Конрад Шлюмберже (Добрин, 1960), вероятно, был первым, кто сообщил о явление индуцированной поляризации, которое он назвал «спровоцированным поляризация.»  При создании условного удельного сопротивления измерений, он отметил, что разность потенциалов, измеренная между потенциальными электродами, часто не падала мгновенно обнуляется при отключении тока. Вместо этого разность потенциалов сначала резко падала, а затем постепенно уменьшается до нуля через заданный интервал времени. Некоторые слои земли могут стать электрически поляризованными. образуя батарею при подаче электрического тока.На отключив поляризующий ток, земля постепенно разряжается и возвращается к равновесию.

Изучение затухающей разности потенциалов в зависимости от время сейчас известно как изучение индуцированной поляризации (ИП) в временной области (рис. 1а). В этом методе геофизик ищет части земли, где ток сохраняется в течение короткого время после прекращения подачи тока.Другой метод заключается в изучении влияния переменного тока на измеренное значение удельного сопротивления, которое называется IP в «частоте домен» (рис. 1б). В этом методе геофизик пытается найти части земли, где удельное сопротивление уменьшается с увеличением частоты приложенного тока увеличивается. Индуцированная электрическая поляризационный метод широко применяется при разведке рудных тел, в основном из рассеянных сульфидов.Использование ИС в геотехнические и инженерные приложения были ограничены, и использовались в основном для разведки подземных вод. ИП подземных вод исследования, как правило, проводились с IP во временной области.

Рис. 1. (a) Иллюстрации сигналов во временной области и (b) в частотной области (Glaser, 2007).

Общая теория эффекта ИС

Происхождение индуцированной электрической поляризации сложное и не хорошо понимал.Это прежде всего потому, что несколько физико-химические явления и условия, вероятно, ответственны за его возникновение. Будет дано только довольно простое обсуждение здесь. Согласно Seigel (1970), когда металлический электрод погружают в раствор ионов определенной концентрации и валентность, устанавливается разность потенциалов между металлом и стороны решения интерфейса. Эта разница в потенциал является явной функцией концентрации ионов, валентность и др.При подаче внешнего напряжения на интерфейс, возникает ток, и падение потенциала через интерфейс изменяется от своего начального значения. То изменение напряжения на интерфейсе называется «перенапряжением» или «поляризационный» потенциал электрода. Перенапряжения из-за накопления ионов на стороне электролита интерфейс, ожидающий удаления. Постоянная времени накопления и затухание обычно составляет несколько десятых секунды.

Таким образом, перенапряжение возникает всякий раз, когда ток вызывается течь через границу между ионным и электронным проводимость. В нормальных горных породах ток, протекающий под действие приложенной ЭДС осуществляется за счет ионной проводимости в электролит в порах породы. Однако есть, некоторые минералы, которые имеют меру электронной проводимости (почти все сульфиды металлов (кроме сфалерита), такие как пирит, графит, некоторые угли, магнетит, пиролюзит, самородные металлы, некоторые арсениды и другие минералы с металлическим блеском). На рис. 2 в упрощенном виде показано, как перенапряжения образуются на электронной проводящей частице в электролите под действием течения.

Рис. 2. Перенапряжение на металлической частице в электролите. (Сейгель, 1970 г.; разрешение на авторские права предоставлено Геологической службой Канада)

Рисунок 3. Неметаллический агент индуцированной поляризации. (Сейгель 1970 г.; разрешение на авторское право предоставлено Геологической службой Канады)

Определены важнейшие источники неметаллических ВП в горных породах. типы глинистых минералов (Vacquier 1957, Seigel 1970). Эти эффекты, как полагают, связаны с электродиализом глины частицы. Это только один тип явления, которое может вызвать «сортировка ионов» или «мембранные эффекты».»  Например, рис. 3 показывает катионселективную зону мембраны, в которой подвижность катион увеличивается по сравнению с анионом, вызывая ионное градиенты концентрации и, следовательно, поляризация. Второй К группе явлений относятся электрокинетические эффекты, вызывающие градиенты напряжения через «потенциал потока» явление. Эти градиенты напряжения будут иметь одинаковые внешний вид как эффекты поляризации из-за разделения гэ.Электрокинетические эффекты кажутся менее важными, чем мембранные. эффекты в общей картине поляризации.

В IP во временной области несколько индексов использовались для определения поляризуемость среды. Зайгель (1959) определил «заряжаемость» (в секундах) как отношение площади под кривая спада (в милливольт-секундах, мВ-с) к потенциалу разница (в мВ), измеренная до отключения тока. Комаров и др., (1966) определил «поляризуемость» как отношение разность потенциалов через заданное время после включения ток отключается от разности потенциалов перед переключением ток выкл. Поляризуемость выражается в процентах.

Seigel (1959) показал, что на гетерогенном средний состоит из n различных материалы, кажущаяся заряжаемость η _a приблизительно соотносится с кажущимся сопротивление на

(1)

где  

η _и = заряжаемость i материал,

р _и = удельное сопротивление i-го материала.

Сейгель обеспечил достоверность из

(2)

Уравнения 1 и 2 дают полезную формулу для га/ч2:

(3)

Если теоретическое выражение для кажущегося удельное сопротивление ρ _a is известно, то соответствующее выражение для приведенного кажущегося возможность зарядки η _a /η _i банка быть производным.

Спектрально-индуцированная поляризация

Спектрально-индуцированная поляризация (SIP) измеряет изменение сопротивление с частотой. Поэтому метод требует несколько измерений удельного сопротивления на разных частотах. Они могут быть записаны в частотной области или во времени. домен. Во временной области, где измерения напряжения записанный после того, как ток передачи был выключен, затухание напряжения измеряется несколько раз по мере его затухания.С использованием преобразование Фурье, эти данные могут быть преобразованы в частотная область, обеспечивающая значения удельного сопротивления при различных частоты.

Измерения SIP иногда используются при разведке полезных ископаемых для помочь в идентификации графита и глины от сульфида минерализация. Кроме того, некоторые сведения о привычке могут быть получены поляризуемые минералы. Это также может быть используется для картирования глины и, в некоторых случаях, загрязнения.

Зондирование и профилирование

Используемые приемы зондирования и профилирования при измерении удельного сопротивления также используются в методе ВП. Зондирование ВП чаще всего выполняется с помощью массива Шлюмберже, полюсно-дипольная решетка или решетка Веннера, и обычно во времени домен. Кажущаяся возможность зарядки η _a в зависимости от расстояния между электродами a построен в логарифмических координатах.Кривая IP-зондирования процедуры сопоставления интерпретируемых кривых, либо графически, с использованием наборы эталонных кривых IP-зондирования или с помощью компьютера. В присутствуют только несколько двухслойных мастер-кривых (для массива Веннера) были опубликованы в США (Seigel, 1959; Frische and фон Буттлар, 1957). Трех- и четырехслойные кривые были издано в Советском Союзе.

Кривая зондирования ВП может иметь важное значение для дополнения Кривая зондирования удельного сопротивления.Например, удельное сопротивление и Кривые IP-зондирования для следующего четырехслойного геоэлектрического разреза показаны на рисунке 4:

Рис. 4. Кажущееся удельное сопротивление и кажущаяся заряжаемость (IP) кривые зондирования для четырехслойной модели. (Зохди 1974а, 1974б)

Очевидно, что слой 3 не различим на четырехслойная кривая удельного сопротивления (которая напоминает двух- или трехслойную изгиб).Но слой 3 характеризуется другим заряжаемость от окружающих слоев, а его наличие четко обозначены кривой зондирования ВП.

При профилировании полюс-диполь или диполь-диполь (см. рис. 5) массивы используются почти исключительно. Его можно легко использовать в полевых условиях с использованием коротких отрезков провода или многожильных кабелей позволяя несколько значений множителя интервала (n) быть измеряется от одного текущего местоположения диполя.На одного или двоих значения n, результаты IP и удельного сопротивления отображаются как профили. Для более чем двух значений n профильный метод представления становится запутанным. двумерный (обычно называемый псевдоразрезом) формат был разработан для представления данных (рис. 5). Такая форма изложения помогает переводчику разделить влияние IP и изменений удельного сопротивления вдоль линия от вертикальных вариаций. Угол 45 °, используемый для построения данных, равен совершенно произвольно.Графики псевдоразрезов оконтурены, и полученные аномальные паттерны могут быть признаны вызвано определенной исходной геометрией и/или коррелировано с линией ровняться. Однако контурные данные не предназначены для представления разрезы электрических параметров недр (Hallof, 1980). Графики данных псевдоразрезов являются просто удобным метод для отображения всех данных вдоль одной заданной строки в одном презентация.

Рисунок 5. Метод диполь-дипольного построения.

Скважинная визуализация

В межскважинной визуализации или томографии используются методы, аналогичные тем, которые используются при зондировании и профилировании, в результате чего получается электрическое поперечное сечение удельного сопротивления или распределения свойств IP. Этот метод использовался для многих различных приложений, включая: визуализацию целостности проницаемого реактивного барьера (PRB), картирование углеводородных загрязнителей, визуализацию временных рядов инфильтрации подземных вод, трассерные исследования, оценку проницаемости и коэффициента пропускания и т. д.На рис. 6 представлен пример данных удельного сопротивления и ВП-томографии, взятых с площадки, загрязненной углеводородами (керосином). Колонка почвы показывает мелкозернистый слой на глубине, отображаемый по данным удельного сопротивления. Данные IP позволяют предположить, что этот мелкозернистый слой, по-видимому, сдерживает поток углеводородов в недрах.

Рисунок 6. Удельное сопротивление и отклики IP на участке, загрязненном углеводородами (Slater et al, 2006)

Примеры

Пример 1 — Разведка подземных вод.   Большинство опубликованные истории болезни с использованием опросов ИС относились к добыче полезных ископаемых разведка, но те, кто занимается разведкой подземных вод, растет: Vacquier, et al. (1957), Кузьмина и Огильви (1965), Бодмер и др. (1968) и Sternberg, et al. (1990). Кузьмина и Огильви сообщили о работах, проделанных у реки Саук-Су в Крыму. и в Калининской области Армении. В Крыму ИП работают состоял в основном из IP-зондирования (временной области) с использованием метода Веннера. множество.Аллювиальные отложения на изучаемом участке плохо изучены. дифференцированы по их сопротивлениям, но три горизонта были четко различаются по их поляризуемости (рис. 6). То разрез состоял из верхнего слоя слабой поляризуемости (h2 = 2-4 м; η1 = 0,8-1,5%), что представляет собой сухой суглинистый слой; Второй слой сильной поляризуемости (h3 = 18-20 м; η2 = 3-5%), который представлял собой глинисто-песчаный пласт, насыщенный пресной водой; и третий слой слабой поляризуемости (h4 очень толстый; η3 = 1%), который представляет собой непроницаемые алевролиты.Опрос в этой области демонстрирует, что работа ИС предоставила более полную информацию о залегании подземных вод, чем зондирование удельного сопротивления в одиночестве.

Рис. 6. Геоэлектрический разрез, кривые ВЭЗ и ВП на аллювиальные отложения. (Зохди, 1974б).

Пример 2 — Обнаружение металлических труб и кабелей. Чжан и Луо (1990) показывают модельные эксперименты. и аналитические результаты, которые показывают, что при определенных обстоятельствах подземная металлическая труба или армированный кабель могут внести аномалии в IP (и кажущееся сопротивление) с большой амплитудой и широким диапазон.Эти результаты важны по двум причинам. То во-первых, такие рукотворные особенности могут вызвать «шум» или ошибки в электроразведке. Общее правило Большой палец при планировании съемки заключается в том, чтобы ориентировать замеры и профили как почти перпендикулярно любым известным подземным трубам или кабелям, поскольку позволяют полевые условия. Очевидная вторая причина Важность этого документа заключается в том, что IP может быть использован для определения местонахождения труба или кабель. Рисунок 7 (Zhang and Luo, 1990) показывает результаты. опроса ИС с использованием массива градиентов в Байме, Китай. Ан η _a аномалия от 10% до 3% шириной более 200 м. полученное вблизи дороги (штрихпунктирные линии на фигура). Эта аномалия прослеживается на протяжении 4 км по р. Дорога. Тенденция аномалий в основном соответствует дорога и не зависит от простирания пласта или структурного направления в пределах перспективного участка.По-видимому, это происходит в результате проложенный кабель связи вдоль шоссе, а не геологический Особенности. Профили кажущегося сопротивления (т. линии из точек и двойных штрихов на рисунке) также, по-видимому, коррелируют с кабелем, но с гораздо меньшей последовательностью или амплитудой.

Рис. 7. Профили плана для η _, и ρ _a с использованием массива градиентов в Байме, Китай, на протяжении подземный кабель (Чжан и Луо, 1990; разрешение на авторское право предоставлено Общество геофизиков-разведчиков).

  Пример 3. Сопоставление загрязнение почвы и грунтовых вод.   Cahyna, Mazac и Vendhodova (1990) демонстрируют ценную интеллектуальную собственность. пример, используемый для определения материала типа шлака, содержащего цианид комплексы, загрязнившие подземные воды в Чехословакия. На рис. 8 показаны контуры η _a (проценты), полученные из 10-метровой сетки профили. Наибольшая аномалия ВП (ηa = 2.44%) напрямую примыкал к участку выхода загрязняющего вещества (обозначен А). Заштрихованная область показывает поляризуемость более 1,5% и вероятно, представляет собой максимальную концентрацию загрязнитель. Область с меньшей поляризуемостью более 0,75 % интерпретировалось как отсутствие какого-либо шлакосодержащего вещества. загрязнитель.

Рисунок 8.Сеть профилей SRP-IP с контурами IP против ηa (%) и степень загрязняющих веществ, интерпретируемых на основе геофизической съемки. (Cahyna, Mazac and Vendhodova 1990; разрешение на авторское право предоставлено Общество геофизиков-разведчиков)

Страницы, найденные в разделе «Наземные методы» и «Скважинные методы» в основном основаны на отчете Министерства транспорта США:

Вайтман, В.Э., Джалинос Ф., Сирлес П. и Ханна К. (2003). «Применение геофизических методов к проблемам, связанным с автомобильными дорогами». Федеральное управление автомобильных дорог, Отдел шоссейных дорог Центральных федеральных земель, Лейквуд, Колорадо, публикация № FHWA-IF-04-021, сентябрь 2003 г. http://www.cflhd.gov/resources/agm/

Взаимосвязь между спектрально-индуцированной поляризацией и гидравлическими свойствами насыщенного и ненасыщенного песчаника — Бинли — 2005 — Исследование водных ресурсов

1.Введение

[2] Точное моделирование потока подземных вод и переноса растворенных веществ необходимо для надежной оценки уязвимости ресурсов водоносного горизонта. Однако характеристика свойств потока и переноса грунтов и горных пород является сложной задачей, особенно в ненасыщенных состояниях, из-за отсутствия подходящих методов измерения на месте. Лабораторные измерения могут предоставить ценную информацию о характеристиках почвы в местах отбора проб, однако отбор проб никогда не может быть выполнен с достаточной пространственной плотностью, чтобы обеспечить полную характеристику участка.Кроме того, трудно избежать искажения образца. Следовательно, существует острая потребность в надежных, пространственно обширных и минимально инвазивных методах, которые могут измерять физические свойства, связанные с представляющими интерес гидрологическими величинами. Методы геофизической разведки все чаще используются для определения свойств насыщенных и ненасыщенных зон. Помимо преимущества минимального воздействия на недра, геофизические методы имеют дополнительное значительное преимущество перед обычными гидрологическими измерениями, заключающееся в том, что они обеспечивают измерения на относительно больших объемах опоры.

[3] Геофизические методы электромагнитной (грунтовой) проводимости, удельного сопротивления и георадара (GPR) широко использовались в гидрологических исследованиях для определения литологических границ и помощи в разработке концептуальных моделей недр. Взаимосвязь между геофизическими параметрами и гидравлическими свойствами широко исследована. В насыщенных грунтах зависимость диэлектрической проницаемости от пористости, например, хорошо установлена ​​[90–118 Birchak et al., 1974]. Точно так же хорошо известны зависимости пористости от электропроводности (σ) согласно закону Арчи [ Archie , 1942]. В ненасыщенных почвах изменение диэлектрической проницаемости в зависимости от влажности [например, Topp et al. , 1980] является общепринятым и лежит в основе использования рефлектометрии во временной области (TDR) для оценки содержания влаги [ Robinson et al. , 2003]. Соотношения типа Арчи между содержанием влаги в почве и σ также использовались для вывода об изменении содержания влаги в недрах с использованием электрических и электромагнитных методов. Взаимосвязь между σ и гидравлической проводимостью ( K ) была исследована в ряде подземных сред. В богатых глиной пористых грунтах электропроводность будет увеличиваться по мере увеличения содержания глины, и благодаря этому может существовать отрицательная корреляция между электропроводностью и гидравлической проводимостью [например, Kosinski and Kelly , 1981]. В грунтах, не содержащих глину, может быть очевидна положительная корреляция между σ и K , поскольку на электрическую проводимость будет сильно (и положительно) влиять пористость (Φ).Кроме того, часто цитируемая аналогия между потоком подземных вод и электрическим потоком ограничена тем фактом, что электрическая проводимость масштабируется с Φ в степени 1,5–2,5 в рыхлых материалах, тогда как гидравлическая проводимость масштабируется с Φ до гораздо более высокого порядка. Однако более важным является то, что гидравлическая проводимость в основном определяется эффективным размером пор, тогда как электропроводность является функцией пористости. Поэтому может показаться, что универсальные модели, объясняющие связь между σ и K , вряд ли существуют [ Purvance and Andricevic , 2000].

[4] Все эти соотношения основаны на чувствительности геофизических параметров к относительным объемам поровой, жидкой и газовой фаз среды. Однако на насыщенную гидравлическую проводимость сильно влияют геометрические и физические характеристики внутренних поверхностей пористой среды в дополнение к измерениям объемного объема. Геофизические методы, которые зависят от характеристик поверхности, немногочисленны. Один из таких методов, индуцированная поляризация (IP), который использовался в течение ряда лет для других целей (в основном для разведки полезных ископаемых) [ Sumner , 1976], привлек значительное внимание в последнее время для применения к гидрологической характеристике, и это возможная связь между ВП и гидравлическими свойствами отложений, что является предметом настоящего исследования.

1.

[6] Предыдущая работа показывает, что величина этой поляризации на одной частоте измерения (т. е. σ″) тесно связана с микрогеометрическими свойствами.Он в первую очередь контролируется общей площадью поверхности минерального флюида в образце, которую можно оценить по общей площади поверхности минерального флюида на единицу объема пор ( S _por ). Предыдущая работа показала, что σ″ демонстрирует почти линейную зависимость от S _por [ Börner and Schön , 1991; Бернер и др. , 1996; Slater and Glaser , 2003]. Поскольку размер зерна и поверхность связаны обратной зависимостью, другие исследователи обнаружили почти обратную линейную зависимость между σ″ и эффективным размером зерна [ Vanhala , 1997a; Slater and Lesmes , 2002], хотя точный характер этой взаимосвязи зависит от того, как площадь поверхности распределяется в диапазоне размеров зерна [ Slater and Glaser , 2003]. Также были предложены модели, связывающие размер пор, а не размер зерна с этой поляризацией [например, Titov et al. , 2002]. Химия жидкости и насыщенность также влияют на поляризацию и могут усложнить интерпретацию микрогеометрических свойств [ Klein and Sill , 1982; Уксус и Ваксман , 1984; Ванхала и др. , 1992].

[7] Важная микрогеометрическая информация также потенциально может быть получена путем анализа характера частотной зависимости σ*(ω).Это связано с тем, что время релаксации связано с масштабом длины индуцированного разделения зарядов вдоль границы раздела минерал-флюид. Скотт и Баркер [2003] недавно исследовали взаимосвязь между размером каналов пор в песчаниках и частотно-зависимой поляризацией. В их исследовании рассматривался ряд пермо-триасовых песчаников, полученных из ряда мест по всей Великобритании. Для этих песчаников Скотт и Баркер [2003] показали убедительную корреляцию между диаметром «преобладающего порового канала» и частотой, при которой возникает пик фазового угла. Если такие отношения существуют, то можно также предположить наличие связи между гидравлическими характеристиками и спектрами ВП.

1.2. SIP-модели

1.3. Гидравлические и электрические поляризационные отношения

[10] Признавая важность площади поверхности для потока жидкости, ряд исследователей исследовали возможность использования IP для оценки гидравлической проводимости ряда отложений. Worthington and Collar [1984] и Olorunfemi and Griffiths [1985] обсуждают потенциальную связь между IP и гидравлической проводимостью песчаников и демонстрируют доказательства связи, используя поляризуемость как меру IP. Olorunfemi и Griffiths [1985] не учитывают влияние электропроводности образца на заряжаемость, что может объяснять наблюдаемое ими явное увеличение эффекта IP с увеличением гидравлической проводимости.

18 μm

9 por

9 por

9 1 ). Бернер и др. [1996] использовал измерения IP для определения оценок S _por в рыхлых песках и гравиях, и из этих измерений в сочетании с измерениями K наблюдалось, что b в уравнении (6) находится в диапазоне 2.8 до 4,6.

[12] Связь между величиной эффекта IP и S _por , показанная Börner and Schön [1991], основана на предполагаемой модели CPA (уравнение (5)), описывающей частотную зависимость сложная электропроводность. Börner and Schön [1991] эмпирически показали линейную зависимость между σ″(ω ₀ ) и S _или и Börner et al. [1996] с некоторым успехом продемонстрировали практическое применение этого подхода к рыхлым пескам и гравию.

[13] de Lima и Niwas [2000] также приняли петрофизическую модель типа Kozeny-Carman, связывающую IP с гидравлической проводимостью глинистых песчаников. Они определили «коэффициент литопористости», который учитывает содержание глины, пористость и гидравлическую извилистость с помощью параметров, полученных из геоэлектрических измерений. Эквивалентная объемная электропроводность сланцевого слоя, покрывающего поверхность пор, определялась по измерениям σ″.Частотная зависимость ответа IP игнорируется в подходе de Lima и Niwas [2000]; вместо этого они формулируют свою модель в терминах обычных параметров IP во временной области.

[14] Slater и Lesmes [2002] рассмотрели модель Бёрнера в своем исследовании лабораторных измерений с использованием природных песков, ледниковых отложений и искусственных песчано-глинистых смесей. На основе электрических измерений на наборе образцов с диапазоном значений гидравлической проводимости на пять порядков они выявили ограничения в практическом применении модели Бёрнера и предложили более простую модель с использованием размера зерна (более простое измерение, чем S _por для целей калибровки модели), основанный на эмпирической модели типа Хазена, а не на площади поверхности, как общей связи между мнимой составляющей электропроводности и гидравлической проводимости.

[15] Хотя эти модели демонстрируют обнадеживающий успех для образцов, демонстрирующих ограниченную частотную зависимость фазового угла, неясно, насколько универсально они могут применяться. Консолидированные породы могут иметь отчетливый пик в фазе спектров электропроводности [например, Scott and Barker , 2003; Clennell and de Lima , 2003] таким образом, что модель CPA недействительна. В таких случаях кажется неуместным принимать воображаемую проводимость одной частоты в качестве репрезентативной меры поляризации, а затем соотносить ее с площадью поверхности или каким-либо другим геометрическим фактором, влияющим на гидравлическую проводимость.В этих случаях необходимо подобрать модель типа CC, которая учитывает фазовый пик в дисперсии. Было показано, что среднее время релаксации τ в модели CC зависит от размера зерна [например, Vanhala , 1997a], а недавняя работа Scott and Barker [2003] продемонстрировала сильную связь между размер пор и показатель времени релаксации (хотя в своем исследовании они специально не рассматривали модели релаксации). Поэтому логично предположить, что для отложений, демонстрирующих значительную частотную зависимость поляризации, время релаксации модели C-C может дать полезную информацию о факторах, контролирующих гидравлическую проводимость.

[16] Если такие взаимосвязи наблюдаются, то могут существовать возможности для определения полезных гидравлических характеристик на месте на основе частотно-зависимых электрических измерений. Кроме того, разработка методов визуализации недр для исследований ВП [например, Kemna et al. , 2004] может позволить получить подробную характеристику пространственной изменчивости этих гидравлических свойств с очевидным потенциалом для параметризации гидрологической модели. Однако общепризнанно, что применение этих методов в полевых условиях, как правило, ограничено узким (низким) диапазоном частот (исходя из нашего опыта, менее 10 Гц с доступными в настоящее время полевыми приборами) из-за эффектов емкостной и электромагнитной связи.

[17] Для определения практической ценности любой наблюдаемой электрогидравлической зависимости также необходимо изучить влияние изменений водонасыщенности на измеренный отклик ВП (поскольку ожидается, что полевые исследования параметров гидрологической модели зоны аэрации, вероятно, проводить в условиях ненасыщенной почвенной влаги). Сообщалось о нескольких исследованиях таких эффектов. О зависимости высокочастотной поляризации от песчаников различной насыщенности сообщили Knight и Nur [1987], но они были ограничены частотным диапазоном от 10 кГц до 1 МГц. Су и др. [2000] также исследовал поляризацию песчаников при различной водонасыщенности, но ограничил свое исследование частотами от 100 Гц до 15 МГц. Совсем недавно Ulrich и Slater [2004] сообщили об измерениях отклика SIP в частотном диапазоне от 0,1 Гц до 1 кГц на образцах рыхлого песка при переменной водонасыщенности. Степенной закон увеличения σ″ с насыщением, наблюдаемый Ulrich и Slater [2004], предполагает, что поляризация в почвах может быть усилена зонами пониженной ионной подвижности, образующимися в поровых каналах [ Schön , 1996; Ульрих и Слейтер , 2004]. Такие зоны действуют как ионоселективные мембраны и увеличивают эффективную поляризацию образца. Хотя образцы Ulrich и Slater [2004] показали лишь ограниченную частотную зависимость, сдвиг фазового пика в сторону более высоких частот с уменьшением насыщения согласуется с концептуальной моделью раннего дренирования более крупных поровых каналов. Титов и др. [2004], хотя и на основании ограниченного набора измерений, предполагают аналогичную зависимость поляризации от водонасыщенности, что подтверждает другие выводы [например, Ogilvy and Kuzmina , 1972; Илисето и др., 1982; Olorunfemi and Griffiths , 1985]. Ясно, что эти результаты могут ограничить полезность использования измерений SIP для определения гидравлической проводимости в аэрационной зоне.

1.4. Цели

[18] Наша общая цель состоит в том, чтобы исследовать связь между гидравлическими и электрическими свойствами отложений в конкретном водоносном горизонте британского триасового песчаника. Мы хотим оценить потенциальную ценность использования IP для ограничения параметров моделей аэрационных зон, которые необходимы для прогнозирования процессов пополнения в пределах водоносного горизонта.Для этого мы решили провести измерения на образцах, извлеченных из этого водоносного горизонта на двух участках, где ранее была проведена значительная работа. Два участка, Эггборо и Хатфилд (расположение см. на рис. 1), были изучены в рамках текущей программы по оценке уязвимости водоносного горизонта с использованием гидрогеофизических методов. Бинли и др. [2001] показали на полигоне в Хэтфилде, как межскважинный радар можно эффективно использовать для отслеживания движения фронта смачивания в песчанике при естественном питании.Используя массивы скважин, Binley et al. [2002a] нанесли на карту миграцию трассеров воды в аэрационной зоне с использованием методов сопротивления и радиолокации и использовали результаты для определения эффективных гидравлических свойств в моделях аэрационной зоны. Бинли и др. [2002b], с помощью радара и удельного сопротивления показано, что сезонные изменения профилей влажности на двух участках обнаруживают значительное сходство, результаты которого были использованы для разработки моделей процессов естественного пополнения [ Binley and Beven , 2002; Кассиани и Бинли , 2005]. Бровелли и др. [2005] исследовали взаимосвязь между электрическими свойствами (постоянная электропроводность и электрическая диэлектрическая проницаемость) и насыщенностью песчаников с участков с использованием инструментов моделирования в масштабе пор. Кроме того, West et al. [2003] разработали петрофизические модели для местных песчаников, чтобы связать объемное содержание влаги с высокочастотными (радарными) электрическими свойствами. Здесь, вместо того, чтобы исследовать потенциальные универсальные отношения между электрическими и гидравлическими свойствами, мы хотим определить, существуют ли полезные отношения, которые могут быть применены для разработки гидрологической модели для этого конкретного водоносного горизонта.

Расположение полевых площадок. Сайт Хэтфилда: 53,56365 ° широты, -1,01557 ° долготы. Сайт Эггборо: 53,70213° широты, −1,13807° долготы.

[19] Конкретной целью нашей работы является оценка полезности модели Börner et al. [1996] в связи IP и гидравлической проводимости в ряде литологических пород на двух участках. Предыдущие спектральные измерения IP на триасовых песчаниках Великобритании показали значительную частотную зависимость поляризации [ Scott and Barker , 2003; Clennell and de Lima , 2003], и поэтому мы предполагаем ограниченное значение Börner et al.Модель [1996]. Поэтому мы также хотим изучить гидравлическую информацию, полученную из спектральных измерений IP этих отложений, с целью определения более подходящей меры поляризации, связанной с гидравлической проводимостью.

[20] Учитывая, что наша постоянная цель состоит в том, чтобы использовать геофизику для параметризации моделей потока аэрационной зоны, применяемых к этому важному водоносному горизонту Великобритании, необходимо оценить влияние частичного флюидонасыщения на показатели IP. Кроме того, признавая, что широкий частотный диапазон электрических измерений довольно трудно получить в полевых условиях, мы также хотели бы изучить полезность измеряемых в полевых условиях свойств для прогнозирования гидравлических свойств (как исследовано Slater и Lesmes [2002] на рыхлом песке). /глиняные смеси). Для достижения этих целей была проведена серия экспериментальных измерений физических и электрических свойств образцов, взятых с двух участков в Великобритании.

2.Методология

[21] Шервудский песчаник на двух участках месторождения имеет речное происхождение и в основном является средне- и мелкозернистым, хотя иногда наблюдаются полосы алевролитов. На обоих участках наносной покров минимален (обычно толщиной от 2 до 3 м), а уровень грунтовых вод обычно составляет 17 м (Эггборо) и 10 м (Хатфилд). В марте 2003 г. на участке Эггборо был извлечен керн длиной 20 м и диаметром 100 мм. Чтобы дополнить керн, блоки песчаника (обычно 200 мм × 200 мм × 200 мм) были получены из карьеров в Эггборо и Хатфилде. Были предприняты меры для обеспечения того, чтобы образцы из карьера не подвергались сильному выветриванию, путем удаления не менее 300 мм песчаника перед раскопками. В дальнейшем мы будем называть эти образцы из карьера «блоками», чтобы отличить их свойства от свойств керна.

[22] Образцы керна и каждого из блоков были извлечены для различных физических, гидравлических и электрических измерений, как подробно описано ниже. Была предпринята попытка отобрать образцы достаточно широкого диапазона песчаника, чтобы изучить предполагаемый контраст свойств.Тем не менее, было отобрано ограниченное количество образцов крупнозернистого песчаника, так как было трудно пробурить неповрежденные пробки из-за слабой цементации и склонности к дроблению.

[23] На образцах, извлеченных из керна и блоков, были выполнены следующие измерения (измеренные свойства доступны в качестве вспомогательного материала): (1) гранулометрический состав с использованием системы лазерной дифракции Coulter Counter LS230, (2) сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) визуализация и анализ для определения состава образца, (3) тесты капиллярного давления с введением ртути (MICP) (с использованием устройства Micrometrics AutoPore III) на неповрежденных образцах пробки диаметром 10 мм для определения распределения размера порового канала и общей пористости, (4) газопроницаемость на образцах неповрежденной пробки диаметром 20 мм, что позволяет преобразовать оценки гидравлической проводимости в соответствии с Bloomfield и Williams [1995], (5) емкость катионного обмена (CEC) путем насыщения обменных центров натрием с использованием раствора ацетата натрия и определения вытесненного натрия с использованием атомной абсорбции и (6) площадь поверхности пор на неповрежденных подобразцах с использованием адсорбции газообразного азота, рассчитанная с использованием 5-точечной БЭТ [90]. 118 Брунауэр и др., 1938]. Для определения газопроницаемости неповрежденных пробок диаметром 20 мм пробки извлекались в горизонтальном и вертикальном направлениях для учета анизотропии песчаника. Для площади поверхности пор на неповрежденных подобразцах с использованием адсорбции газообразного азота и рассчитанных с использованием метода БЭТ по 5 точкам, значения были использованы с измеренной MICP общей пористостью для определения отношения площади поверхности к объему пор [см. , Knight and Nur , 1987] при условии постоянной плотности зерна. 2,64 г см ⁻³ .

[24] Кроме того, подземные воды, извлеченные из скважины Эггборо, были проанализированы на наличие основных ионов, и была приготовлена ​​синтетическая подземная вода с аналогичными пропорциями C1 ⁻ , NO ₃ ⁻ , SO ₄ ⁻ , Na ⁺ , Mg ²⁺ , Ca ²⁺ (32 мг L ^-1 , 707 мг L ^-1 , 112 мг L ^-1 , 21 мг L , 21 мг L 1 , мг л ^-1 , 229 мг л ^-1 соответственно), в результате чего электропроводность равна 0. 10 См ^-1 . Искусственная подземная вода использовалась для проб насыщенных проб для электрических измерений, описанных ниже.

[25] Электрические измерения проводились с использованием прибора Radic Research SIP Fuchs. Мы приняли подход для объединенных образцов, представленный Vinegar и Waxman [1984], в котором торцевые крышки, заполненные электропроводящей жидкостью, используются для подачи тока и измерения разности потенциалов на образце. На рис. 2 представлена ​​фотография экспериментальной установки.Несколько ключевых моментов заслуживают внимания.

Устройство держателя образца для измерения SIP на образцах песчаника.

[26] 1. Образец песчаника диаметром 20 мм был залит парафином, а затем заключен в акриловую оболочку, чтобы предотвратить физическое разрушение слабосцементированных образцов.

[27] 2. Медные дисковые электроды использовались для подачи тока, как показано на рисунке 2, а плотность тока поддерживалась на значениях ниже 0. 05 А м ⁻² .

[28] 3. Электроды Ag-AgCl использовались для измерения потенциала и вставлялись в держатель так, чтобы конец электрода был заподлицо с внутренней частью камеры торцевой крышки (т. е. они не выступали на путь прохождения тока) .

[29] 4. Образцы насыщались под вакуумом дегазированной гелием синтетической скважинной водой и оставлялись для уравновешивания на 24 часа перед любыми измерениями SIP.

[30] 5.Для измерения водонасыщенности проб резервуары торцевой крышки заполнялись насыщающей жидкостью (синтетический раствор подземных вод). Для ненасыщенных измерений торцевые крышки заполнялись смесью 4% агара и синтетических грунтовых вод, что предотвращало попадание жидкости торцевых крышек в образец за счет капиллярного действия. Такой подход оказался эффективным для измерений сопротивления постоянному току на образцах ненасыщенного песчаника, выполненных Тейлором и Баркером [2002].

[31] 6.Насыщающую жидкость и приготовленные образцы выдерживали при 20°С в инкубаторе.

[32] 7. Ненасыщенные образцы готовили с помощью испарительной сушки. Мы признаем, что гистерезис в электрическом отклике вероятен [см., например, Knight , 1991], но хотим здесь исследовать, проявляются ли какие-либо измеримые изменения в поведении SIP при одном режиме денасыщения. Для каждого уровня насыщения образцы были насыщены, а затем высушены до тех пор, пока не была достигнута целевая потеря массы (с использованием пористости, оцененной по измерениям MICP на образцах пробки, извлеченных рядом с участком образца пробки SIP).Чтобы свести к минимуму влияние изменений солености раствора, мы приняли подход Titov et al. [2004] с использованием разной солености для разных уровней насыщения, так что конечная соленость при целевом насыщении принималась равной синтетическим грунтовым водам.

[33] 8. Спектры были измерены на 17 частотах в диапазоне от 0,01 Гц до 1 кГц, чтобы обеспечить точную идентификацию кривой релаксации на образцах песчаника. Для каждого образца измеряли два спектра и регистрировали средний отклик для последующей обработки.Это позволило удалить случайные очевидные выбросы.

[34] Были проведены испытания «заготовок» образцов, заполненных жидкостью и гелем, для оценки шума прибора. На рис. 3 показаны фазовые фазовые спектры для бланков образцов, заполненных жидкостью и агаром, с электропроводностью, соответствующей проводимости образцов. Результаты показывают емкостные ошибки фазового угла около 0,5 мрад в диапазоне частот от 0,01 Гц до 100 Гц для проб воды и около 1 мрад для пробы агара. Эти ошибки составляют менее 5% ожидаемых фазовых углов в образцах песчаников рассматриваемого здесь типа [ Scott and Barker , 2003; Clennell and de Lima , 2003].Выше 100 Гц емкостная связь в измерительной системе становится более существенной, с ошибками около 3 мрад для более резистивных образцов.

Ответ

SIP на «чистых» образцах воды и агара.

3. Физико-гидравлические характеристики

[35] Чтобы проиллюстрировать контрастный размер зерна в керне, на рисунке 4 показано изменение среднего размера зерна ( d ₅₀ ) с глубиной. Полосы тонкого песчаника в керне отчетливо видны, как и очевидные восходящие последовательности отслаивания, наблюдаемые в аналогичных кернах, извлеченных из двух участков [см., e.г., Бинли и др. , 2001]. Влияние этой слоистости на вертикальный поток через зону аэрации на участке было продемонстрировано Cassiani и Binley [2005]. Для сравнения, d ₅₀ измерения 159, 106 и 135 мкм были зарегистрированы для трех блоков карьера песчаника Хэтфилд и 92 и 235 мкм для двух блоков карьера Эггборо. На основании гранулометрического анализа содержание глины (размер частиц <2 мкм) варьировало от 2 до 4%.

Медиана распределения размеров зерен в керне, извлеченном на участке Эггборо.

[36] Для исследования с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) был подготовлен ряд подобразцов. Анализ изображений и спектров с энергодисперсионного спектрометра показал схожий основной состав: кварц, полевые шпаты (от 3 до 7%), гематит (от 3 до 7%), другие минералы, включая глины, в основном каолинит (от 3 до 7%). Таким образом, содержание глины, оцененное по анализу СЭМ, сравнимо с содержанием глины, полученным на основе анализа размера частиц.

[37] Испытания на проницаемость выявили примерно три порядка значений гидравлической проводимости (см. Таблицу 1).Минимальная анизотропия была очевидна для большинства случаев, когда пары образцов были извлечены в горизонтальном и вертикальном направлениях, что дало среднее значение анизотропии 2,2 (горизонтальное к вертикальному).

Таблица 1. Сводка физических свойств, полученных для всех образцов керна и блоков песчаника

Собственность	Количество образцов	Минимум	Максимум	Медиана
Горизонтальная гидравлическая проводимость, м д −1	18	0. 034	5,976	0,291
Вертикальная гидравлическая проводимость, м d −1	22	0,014	7,953	0.302
Пористость, %	19	25,8	34,5	29,9
Размер порового канала, D 0 , мкм	19	12. 2	42,3	19,6
Показатель модели ван Генухтена, n	19	1,70	2,55	1.91
ЦИК, мэкв 100 г −1	22	4,15	8.30	6,22
Площадь поверхности на единицу объема пор, S por , мкм −1	17	11. 1	50,7	31,4

[38] Согласно Bloomfield et al. [2001], данные о давлении впрыска MICP были проанализированы путем подбора модели van Genuchten [1980] (van Genuchten): где S _eff – эффективная насыщенность, θ – содержание смачивающей жидкости, θ _r – остаточное содержание жидкости, θ _{s 90 18} – содержание жидкости при насыщении а n — параметры.[39] Значения давления были преобразованы в эквивалентные значения диаметра порового канала, D , с использованием уравнения Уошберна [см. Bloomfield et al. , 2001]: где ç — межфазное натяжение, γ — угол смачивания. Тогда параметры эквивалентной модели ван Генухтена (уравнение (7)) равны D ₀ , n и S _r , где D 8 0 соответствует размеру поры капиллярное давление ψ ₀ (из уравнения (8)) и S _r – остаточная флюидонасыщенность. Блумфилд и др. [2001] ссылаются на D ₀ как на «преобладающий размер порового канала», эквивалентный давлению, при котором происходит максимальное проникновение несмачивающей жидкости. Чтобы проиллюстрировать изменчивость измеренных откликов, на рисунке 5 показаны примерные кривые MICP и подобранные модели ван Генухтена для трех образцов, извлеченных из керна песчаника. В таблице 1 представлен диапазон ответов, наблюдаемых в 19 подвыборках, проанализированных с помощью MICP (параметры модели ван Генухтена для каждой пробы доступны во вспомогательном материале).

Распределение поровых каналов для трех образцов, извлеченных из керна вместе с подобранными параметрами Ван Генухтена D ₀ и n . Символы показывают измеренные распределения, а линии обозначают подобранную модель ван Генухтена.

[40] Диапазон измерений CEC и S _или показан в таблице 1. Как и ожидалось, два измерения показывают значительную положительную линейную корреляцию ( r ² = 0. 69, график не показан). Размер порового канала D ₀ значительно коррелирует с log K , как видно на рисунке 6. Обратите внимание, что показатель степени D ₀ в степенной зависимости с K намного больше чем значение 2, наблюдаемое в большинстве эмпирических моделей [см., например, Nelson , 1994]. Однако отношения между D ₀ и K , аналогичные показанным на рисунке 6, были отмечены Bloomfield et al. [2001] для широкого спектра образцов триасового песчаника Великобритании.

Изменение вертикальной гидравлической проводимости в зависимости от характерного размера порового канала, D ₀ .

4. Гидравлические отношения SIP в насыщенном песчанике

[41] Пример спектров ВП (отображенных по величине проводимости и фазовому углу) при полном водонасыщении для трех образцов, извлеченных из керна, показан на Рисунке 7. Характерный размер порового канала D ₀ для образцов составляет: 52,95 мкм (VEC16-1), 22,55 мкм (VEC15-5) и 19,16 мкм (VEC7-5). Эти примеры показывают «классические» кривые релаксации типа Коула-Коула с фазовыми углами максимума от 10 до 20 мрад, что согласуется с ранее измеренными спектрами в песчаниках этого типа [ Scott and Barker , 2003; Clennell and de Lima , 2003]. Примеры на Рисунке 7 показывают измеримое увеличение фазового угла с характерным размером порового канала в диапазоне частот, обычно используемом для полевых измерений (0.1–1 Гц), что свидетельствует о возможности дифференцировать литологию, по крайней мере, внутри этих песчаников с помощью полевых измерений ВП (электрические параметры для каждого образца доступны во вспомогательном материале).

Пример SIP-ответа трех образцов, извлеченных из керна. Характерный размер порового канала D ₀ для образцов составляет 52,95 мкм (VEC16-1), 22,55 мкм (VEC15-8) и 19,16 мкм (VEC7-5).

[42] Спектры показывают заметную разницу в частоте, при которой возникает фазовый угол пика, что указывает на разницу во времени релаксации (из уравнения (4)).Это ясно показано на рисунке 8, где очевидна значительная (приблизительно линейная) корреляция между D ₀ и τ. Обратите также внимание на рис. 8, что не существует явной (или измеримой) зависимости IP-спектров от ориентации образца, хотя, как указывалось ранее, гидравлическая анизотропия в образцах относительно слабая.

Изменение времени релаксации модели СС, τ, с характеристическим размером порового канала модели ван Генухтена, D ₀ .

[43] Для оценки потенциального использования Börner et al. [1996] IP- K сначала необходимо проверить применимость модифицированного соотношения Козени-Кармана в уравнении (6). Рисунок 9 показывает, что для измерений на песчаниках здесь существует значительная взаимосвязь между S _por и KF . Интересно, что показатель степени b в уравнении (6) получен из наших измерений (3.6) близко к теоретически полученному значению 3,1, полученному на основе модели PARIS Pape et al. [1982].

Изменение произведения вертикальной гидравлической проводимости, K , и коэффициента пласта, F , с площадью поверхности на единицу объема пор, S _por .

[44] Для применения модели Börner et al. [1996], мы должны сначала продемонстрировать связь между IP и S _или , как сообщается Börner and Schön [1991].Однако спектральный ВП-отклик наших образцов явно не соответствует модели с постоянным фазовым углом (см. рис. 7), и из-за различий во временах релаксации было бы неуместно использовать единственную частотную меру воображаемой электропроводности в качестве репрезентативной. ИП спектры. На рисунке 10а показано, что связь между σ″ и S _por не является линейной, что демонстрирует, что зависимость Börner и Schön [1991] действительно не выполняется для наших образцов (используя здесь 1. 4 Гц в качестве произвольной опорной частоты, хотя аналогичное поведение наблюдается и для других частот). Хотя существует общая тенденция к увеличению мнимой проводимости в зависимости от площади поверхности и объема пор, связь слабая ( r ² = 0,18) и явно имеет ограниченную практическую прогностическую ценность. Напротив, существует четкая взаимосвязь τ ∝ S _или ^-1 , как показано на рисунке 10b. Эту зависимость следует ожидать на основе обратной зависимости между удельной площадью поверхности и размером зерен/пор породы.По мере увеличения площади поверхности время релаксации сокращается из-за увеличения вклада большего количества зерен меньшего размера (или каналов пор), составляющих породу. Следовательно, может показаться, что постоянная времени τ этих образцов обеспечивает меру некоторой эффективной шкалы длины зерен (или пор), l , то есть τ ∝ l . Сравнение τ со средним размером зерна d ₅₀ подтверждает это соотношением τ ∝ d ₅₀ ( r ² = 0. 62, график не показан). Эти результаты согласуются с другими опубликованными исследованиями [например, Vanhala , 1997b], хотя часто предполагается, что τ ∝ l ² (см. обсуждение Kemna [2000]). Поскольку мы уже установили, что гидравлическая проводимость пропорциональна отношению площади поверхности к объему пор (рис. 9), то следует связь между временем релаксации τ и гидравлической проводимостью, что показано на рис. 11.

Изменение параметров IP в зависимости от площади поверхности на единицу объема пор, S _por .(а) Мнимая электропроводность на частоте 1,4 Гц, σ″; (б) время релаксации модели C-C, τ.

Изменение времени релаксации модели C-C, τ, при вертикальной гидравлической проводимости, K .

[45] Потенциальное значение этой зависимости τ- K является значительным. Для наших образцов, которые не соответствуют предположению о постоянном фазовом угле, необходимом для применения ранее разработанных моделей IP- K , может показаться, что изменение гидравлической проводимости сильно коррелирует со временем релаксации Коула-Коула, предполагая, что это гораздо более подходящая мера IP для этих отложений для гидрологической характеристики. Если рассматривать τ как меру характерного размера этих особенностей, то следует связь между спектральным ВП и гидравлической проводимостью.

[46] Мы признаем, что время релаксации модели C-C не является внутренним свойством образца. Он неявно связан с проводимостью образца, как продемонстрировал Vanhala [1997b], который обобщил результаты ряда более ранних исследований. Vanhala [1997b] свидетельствует об уменьшении τ с увеличением электропроводности σ в насыщенных образцах. Пелтон и др. [1978] также отметил, что для эквивалентной электрической цепи, представляющей модель CC, τ ∝ σ _DC ^{−1/ c} , где σ _DC – проводимость постоянного тока, а c показатель CC (см. уравнение (3)). Поскольку c обычно лежит в диапазоне от 0,1 до 0,6, то опять же ожидается, что τ будет уменьшаться по мере увеличения σ. Для наших образцов, насыщенных одним и тем же поровым флюидом, наблюдается слабая связь между τ и σ _DC ( r ² = 0. 17, график не показан), что позволяет предположить, что электрическая проводимость может иметь лишь минимальное влияние на зависимость τ- K .

5. Поведение SIP в ненасыщенном песчанике

[47] В литературе имеются данные о влиянии водонасыщенности на поляризацию [например, Ulrich and Slater , 2004; Титов и др. , 2004], однако нам неизвестны предыдущие исследования влияния насыщения на время релаксации. Если на спектральную кривую релаксации ВП сильно влияет распределение размеров поровых каналов в насыщенных образцах, то было бы логично заключить, что по мере снижения флюидонасыщенности кривая релаксации будет меняться, отражая распределение размеров поровых каналов, которые остаются насыщенными. .Если мы свяжем τ со шкалой эффективной длины, связанной с гидравлически проводящими порами, то по мере уменьшения насыщения ожидается сокращение времени релаксации. Однако, как отмечалось выше, изменение проводимости образца при насыщении также будет влиять на время релаксации.

[48] Изменения в фазовых спектрах образцов, протестированных здесь, показаны на Рисунке 12 для двух образцов с контрастным распределением поровых каналов по размерам. В обоих случаях по мере уменьшения флюидонасыщенности кривая релаксации смещается в сторону более высоких частот.Если мы рассмотрим кривую релаксации как распределение элементов поляризации (как постулировали Lesmes и Morgan [2001]), то одна из интерпретаций состоит в том, что меньшие каналы пор имеют тенденцию доминировать в распределении времен релаксации, поскольку более крупные поры обезвоживаются и вызывают сдвиг. в объемном эффективном времени релаксации (параметр модели КК τ). На рис. 13 показано изменение τ в зависимости от насыщения для двух образцов VEC7-5 и VEC16-1. Если мы рассмотрим соотношение τ ∝ σ _DC ^{−1/ c} Pelton et al. [1978], из наших экспериментов c обычно составляло около 0,3, и, таким образом, мы ожидаем значительного увеличения времени релаксации из-за уменьшения проводимости, связанного с уменьшением насыщения. Поэтому может показаться, что любые изменения времени релаксации, связанные с уменьшением объемной проводимости при более низких насыщениях, маскируются тем, что мы интерпретируем как эффективное уменьшение масштаба длины пор по мере обезвоживания более крупных пор.

Спектры фазового угла SIP для образцов керна при различной водонасыщенности.(а) образец VEC7-5; (б) образец ВЭЦ16-1.

Изменение времени релаксации модели C-C, τ, с насыщением для образцов керна VEC7-5 и VEC16-1.

[49] В насыщенных образцах мы наблюдали изменение постоянной времени на один порядок при изменении гидравлической проводимости на три порядка (рис. 11). Результаты, подобные приведенным на рис. 13, показывают изменение постоянной времени модели C-C на один-два порядка между значениями насыщения 100 и 25%.Это явно влияет на то, насколько полезны измерения SIP, если они проводятся в зоне аэрации. Соответствующая коррекция полевых данных, собранных в ненасыщенной зоне, должна применяться для приведения к эквивалентной реакции полностью насыщенной среды, связанной с насыщенной гидравлической проводимостью. Необходимая оценка водонасыщенности на месте может быть получена из изменений проводимости постоянного тока с помощью закона Арчи.

6. Последствия для параметризации модели подземных вод

[50] Предложенные ранее зависимости IP- K , основанные на одночастотных измерениях поляризации, кажутся неподходящими для исследуемого песчаника.Полученные здесь результаты предполагают, что там, где наблюдается значительная дисперсия фазового угла, важно определить время релаксации как показатель гидравлического масштаба длины в пористой среде. Неспособность сделать это привела бы к бессмысленным оценкам K , если бы кто-то принял ранее разработанные подходы, основанные на величине IP из модели с постоянной фазой. Наблюдалась корреляция между постоянной времени Коула-Коула и гидравлической проводимостью, и, учитывая трехпорядковую вариацию наблюдаемой гидравлической проводимости образца, потенциальное значение этой электрогидравлической зависимости при моделировании подземных вод является значительным. Наши результаты показывают, что только по SIP можно определить изменчивость гидравлической проводимости в песчанике, хотя и с зависимостью от конкретного участка.

6.1. Возможное применение в полевых исследованиях

[51] Важным значением этой наблюдаемой взаимосвязи является возможность использования геофизических методов каротажа или визуализации в полевых условиях для установления гидравлических свойств на месте. Одним из преимуществ такого подхода является тот факт, что геофизические измерения могут быть выполнены в полевых условиях при различных объемах поддержки измерений: каротаж скважины может обеспечить измерения в масштабах длины в сантиметрах, тогда как построение изображений на поверхности или в скважине позволяет измерять масштабы длины в несколько метров.Однако наблюдаемая корреляция может иметь ограниченное практическое значение, поскольку измерение спектров проводимости в широком диапазоне частот затруднено, если вообще возможно, в полевых условиях. Два основных фактора ограничивают диапазон частот, измеряемый в полевых исследованиях: (1) измерения на частотах выше 10–50 Гц могут страдать от таких эффектов, как индуктивная и емкостная связь, (2) низкочастотные измерения занимают много времени (одно измерение на частоте 0,01 Гц). займет десять или более минут, что ограничивает применение методов визуализации недр).Вполне вероятно, что эффекты сопряжения можно свести к минимуму, используя, например, оптические кабели для подключения датчика, но это значительно удорожает и усложнит конструкцию датчика и может оказаться непомерно дорогим для расходуемого размещения электродов в скважине. Поэтому необходимо оценить значение измерений в ограниченном частотном диапазоне при прогнозировании гидравлических свойств на основе комплексных данных проводимости.

[52] Очевидно, что для того, чтобы зафиксировать изменение времени релаксации, проявляемое образцами, требуются многочастотные данные.Однако для практического применения мы должны учитывать небольшое количество частот, которые также должны быть меньше 10 Гц, скажем, для минимизации эффектов связи. Если мы рассмотрим фазовые углы на трех частотах, квадратичная функция может быть аппроксимирована данными и вычислена точка перегиба в квадратичной функции. Изучив типичные спектры (например, рисунок 7), мы можем зафиксировать форму фазовых спектров в диапазоне от 0,1 до 10 Гц. Чтобы изучить это, измерьте фазовый угол на частотах 0.Для каждого образца спектров были извлечены частоты 09 Гц, 1,4 Гц и 11,7 Гц. Параболическая функция вида: был подобран к трем наборам данных для определения параметров a , b и c — константы, где f — текущая частота инжекции, а φ — измеренный фазовый угол. Затем была вычислена точка перегиба на оси частот, которую мы обозначаем здесь как f ₃ . Рисунок 14 иллюстрирует, насколько хорошо это просто полученное значение коррелирует с измеренной гидравлической проводимостью ( r ² = 0.75). Подгонка неудовлетворительна для высоких (>1 м d ^-1 ) значений гидравлической проводимости, поскольку время релаксации будет относительно высоким, а точка перегиба не будет должным образом ограничена узким диапазоном используемых частот. Мы также признаем, что такая взаимосвязь может иметь ограниченные прогностические возможности, но она может служить полезным литологическим дискриминатором для применения в полевых условиях.

Изменение частоты трехточечного перегиба, f ₃ , с вертикальной гидравлической проводимостью, K .Сплошная линия показывает соответствие степенному закону f ₃ = 0,135 K ^−0,633 ( r ² = 0,75).

6.2. Ненасыщенные гидравлические характеристики

[53] В дополнение к эмпирическому установлению связи между насыщенной гидравлической проводимостью и временем релаксации SIP, наши эксперименты подтвердили возможную связь между доминирующим размером порового канала и временем релаксации (рис. 8), как ранее было установлено на основе наблюдений Скотт и Баркер [2003].Такая взаимосвязь имеет потенциальную ценность для исследований загрязнения подземных вод, поскольку размер порового канала может оказывать значительное влияние, например, на мобилизацию микробиоты [см. , например, Bloomfield et al. , 2001]. Однако, возможно, большее значение здесь имеет потенциальная связь между ненасыщенными гидравлическими характеристиками и параметрами SIP. Характерный размер порового канала, D ₀ , связан через уравнение Уошберна (уравнение (8)) с параметром ψ ₀ модели давления-насыщения Ван Генухтена, и, таким образом, мы продемонстрировали эмпирическую связь между постоянная времени Коула-Коула и этот гидрологический параметр (хотя мы понимаем, что такая связь может существовать не для всех почв).На самом деле можно утверждать о параллелизме между моделями ван Генухтена и СС. Уравнения (3) и (7) имеют аналогичную форму, и основные определяющие параметры моделей ван Генухтена и СС связаны с одними и теми же характеристиками почвы с точки зрения размера пор (или зерен). В модели ван Генухтена ψ ₀ представляет собой характеристическое капиллярное давление, связанное с эффективным размером пор (или зерен), а показатель степени n связан с распределением пор (или зерен) по размерам.

[54] Для протестированных здесь образцов мы наблюдали показатели модели C-C и ван Генухтена в относительно узком диапазоне (0,0.25 < с < 0,39; 1,6 < n < 2,6) и, следовательно, недостаточно данных для эмпирической проверки этой связи. Мы предполагаем обратную связь между этими двумя параметрами; по мере того, как показатель модели ван Генухтена n увеличивается для образцов с более широким диапазоном размеров пор, дисперсия в спектрах ВП также увеличивается ( c уменьшается), отражая более широкий диапазон размеров пор (или зерен).

[55] Наши результаты продемонстрировали значительное влияние насыщения флюидом на фазовые спектры проводимости, указывая на заметное уменьшение времени релаксации при уменьшении насыщения.Если время релаксации неявно связано с некоторой мерой масштаба длины, влияющей на гидравлическую проводимость, то можно предположить взаимосвязь между изменением гидравлической проводимости с насыщением и функцией насыщения τ. Такие концепции требуют механистических моделей для поддержки экспериментальных наблюдений, и, если они будут разработаны и подтверждены, они могут предложить значительный потенциал для характеристики ненасыщенной гидравлической проводимости с помощью электрогеофизических измерений.

7.Выводы

[56] Предыдущие полевые исследования на участках Хэтфилд и Эггборо отметили влияние слоев мелких песчаников/алевролитов на миграцию фронтов естественного и искусственного увлажнения в пределах преимущественно среднего песчаника в аэрационной зоне. Полученные здесь результаты показывают, что SIP явно способен различать эти литологические типы в песчаниках. Использование ранее предложенных моделей, связывающих параметры ВП с гидропроводностью, представляется нецелесообразным из-за значительной дисперсии, наблюдаемой в фазовых спектрах электропроводности.Приняв модель Коула-Коула в качестве макроскопического представления спектров ВП, наши результаты продемонстрировали четкую связь между временем релаксации этой модели и некоторой мерой гидравлического масштаба длины. Время релаксации показывает значительную корреляцию с гидравлической проводимостью, охватывающую три порядка величины, предполагая, что только на основании спектральных данных IP можно оценить гидравлическую проводимость. Мы также наблюдали корреляцию между характерным размером порового канала и постоянной времени релаксации Коула-Коула, что указывает на возможность прогнозирования этого параметра модели давления-насыщения с помощью электрических данных.

[57] Оценки гидравлической проводимости явно полезны для моделей насыщенного и ненасыщенного потока, хотя основное внимание в нашей работе уделяется разработке методологий для характеристики гидравлических свойств в аэрационной зоне. Следовательно, были проведены эксперименты для оценки влияния спектров IP на изменения флюидонасыщенности. Наши результаты выявили значительное влияние насыщения на измеренные спектры. Эти результаты могут ограничивать применимость гидроэлектрических моделей, использующих измерения SIP. Однако, напротив, они могут предложить новые возможности для разработки физически обоснованных моделей, связывающих ненасыщенные гидравлические характеристики со спектральными данными IP. Если мы рассматриваем время релаксации как некоторую меру масштаба длины, влияющую на гидравлическую проводимость, то логично предположить, что это может быть распространено на ненасыщенные среды и предложить средства определения ненасыщенной гидравлической проводимости посредством электрогеофизических измерений.

[58] Недавние достижения в инструментарии SIP и алгоритмах моделирования в сочетании с лучшим пониманием физического значения отклика IP поощряют инженерные применения этого метода в полевых условиях.В настоящее время существуют инструменты и программное обеспечение, позволяющие получать двухмерные или трехмерные изображения поляризуемости недр. Измерения IP, как и измерения удельного сопротивления постоянному току, могут выполняться в конфигурациях отображения через отверстия [ Kemna et al. , 2004], таким образом предоставляя информацию в объемах поддержки измерений, которые сопоставимы с теми, которые требуются для гидрологических моделей. Мы полагаем, что, в зависимости от развития инструментов, полевые измерения SIP могут обеспечить гидравлическую параметризацию, а не просто обычное литологическое зонирование с использованием геофизики.Однако главной задачей будущего остается разработка соответствующих механистических моделей, поддерживающих связь между SIP и гидравлическими свойствами.

Благодарности

[59] Этот проект был бы невозможен без поддержки многих других. John Bloomfield (BGS, Wallingford, UK) предоставил доступ к приборам MICP и газопроницаемости; Даррен Гудди (BGS, Уоллингфорд, Великобритания) предоставил процедуры подгонки модели ван Генухтена; Андреас Кемна (ICG4, Юлих, Германия) предоставил фитинг Cole-Cole; Yuxin Wu (Университет штата Нью-Джерси, штат Нью-Джерси, США) провела азотный БЭТ-анализ; Джефф Джонстон (Ланкастерский университет, Великобритания) оказал экспертную техническую поддержку в разработке и изготовлении держателей образцов. Джорджио Кассиани выражает благодарность Министерству образования, университетов и исследований Италии (MIUR) за частичную поддержку гранта FIRB RBAU01TAL5. Экспериментальная работа и анализ финансировались в рамках гранта Совета по исследованиям окружающей среды Великобритании (NERC) NER/A/S/2001/01175. Мы также признательны двум анонимным рецензентам, рецензенту К. Титову, помощнику редактора С. Хаббарду и редактору С. Тайлеру, за их конструктивные комментарии, которые помогли улучшить рукопись.

Вспомогательный материал к этой статье содержит физические, гидравлические и электрические данные, используемые для получения взаимосвязей в статье вместе с дополнительными данными.

.

Имя файла	Описание
wrcr10436-sup-0001-readme. txtобычный текстовый документ, 1,4 КБ	readme.txt
wrcr10436-sup-0008-t01.текстовый документ txt, 524 B	Таблица S1. Емкость катионного обмена
wrcr10436-sup-0003-ts02.txtобычный текстовый документ, 4,4 КБ	Таблица S2. Гидравлическая проводимость
wrcr10436-sup-0004-ts03.txtобычный текстовый документ, 1,7 КБ	Таблица S3. Анализ проникновения ртути и параметризация модели van Genuchten
wrcr10436-sup-0005-ts04.текстовый документ txtplain, 1,3 КБ	Таблица S4. Анализ размера частиц
wrcr10436-sup-0006-ts05.txtпростой текстовый документ, 912 B	Таблица S5. Анализ площади поверхности с использованием BET
wrcr10436-sup-0007-ts06.txtобычный текстовый документ, 3 КБ	Таблица S6. Электрические свойства и модель Cole-Cole соответствуют данным SIP
wrcr10436-sup-0008-t01.текстовый документ txt, 524 B	Таблица с разделителями табуляцией 1.

Обратите внимание: Издатель не несет ответственности за содержание или функциональность любой вспомогательной информации, предоставленной авторами. Любые вопросы (кроме отсутствующего содержания) следует направлять соответствующему автору статьи.

Каталожные номера

• Арчи, Г.E. (1942), Каротаж удельного электрического сопротивления как помощь в определении некоторых характеристик коллектора, Trans. Являюсь. Инст. Мин. Металл. Домашний питомец. англ. , 146, 54–62.
• Бинли, А., и К. Бевен (2002), Неопределенность модели потока в зоне Вадоза, обусловленная геофизическими данными, Грунтовые воды , 41(2), 119–127.
• Бинли, А., П. Виншип, Р. Миддлтон, М. Покар и Дж. Уэст (2001), Характеристика динамики зоны аэрации с высоким разрешением с использованием межскважинного радара, Water Resour. Рез. , 37(11), 2639–2652.
• Бинли, А. М., Г. Кассиани, Р. Миддлтон и П. Виншип (2002a), Параметризация модели течения в зоне Вадоза с использованием межскважинного радиолокатора и построения изображений удельного сопротивления, J. Hydrol. , 267, 147–159.
• Бинли, А., П. Виншип, Л. Дж. Уэст, М. Покар и Р. Миддлтон (2002b), Сезонные изменения содержания влаги в ненасыщенном песчанике, полученные на основе скважинного радиолокатора и профилей удельного сопротивления, J. Hydrol. , 267(3–4), 160–172.
• Бирчак, Дж. Р., К. Г. К. Гарднер, Дж. Э. Хипп и Дж. М. Виктор (1974), Микроволновые зонды с высокой диэлектрической проницаемостью для определения влажности почвы, Proc. IEEE , 62, 93–98.
• Блумфилд, Дж.P. и A.T. Williams (1995), Эмпирическая корреляция проницаемости для жидкости и газа для использования в исследованиях свойств водоносных горизонтов, Q. J. Eng. геол. , 28, С143– С150.
• Блумфилд, Дж. П., Д. К. Гуди и М. И. Брайт (2001), Распределение размеров поровых каналов в пермо-триасовых песчаниках Соединенного Королевства и некоторые последствия для гидрогеологии загрязнителей, Hydrogeol. J. , 9, 219–230.
• Бернер, Ф. Д. и Дж. Х. Шён (1991), Связь между квадратурной составляющей электропроводности и удельной поверхностью осадочных пород, Log Anal. , 32, 612–613.
• Börner, F. D., JR Schopper, and A. Weller (1996), Оценка свойств переноса и хранения в зоне почвы и грунтовых вод по измерениям вызванной поляризации, Geophys.проспект. , 44, 583–601.
• Бровелли, А., Г. Кассиани, Э. Далла, Ф. Бергамини, Д. Питеа и А. М. Бинли (2005), Электрические свойства частично насыщенных песчаников: новый вычислительный подход с гидрогеофизическими приложениями, Water Resour. Рез. , 41, W08411, doi: 10.1029/2004WR003628.
• Брунауэр, С., PH Emmett, and E. Teller (1938), Адсорбция газов в многомолекулярных слоях, J. Am. хим. соц. , 60, 309–319.
• Кассиани Г. и А. Бинли (2005 г.), Моделирование ненасыщенного потока в слоистой формации в квазистационарных условиях с использованием ограничений геофизических данных, Adv. Водный ресурс. , 28(5), 467–477.
• Кленнелл, М.Б. и О.А.Л. де Лима (2003), Петрофизическая диагностика глинистых песков с помощью спектроскопии электрического импеданса (спектрально-индуцированная поляризация), доклад, представленный на 8-м Международном конгрессе Бразильского геофизического общества, Рио-де-Жанейро, 14–18 сентября.
• de Lima, O.A.L., and S. Niwas (2000), Оценка гидравлических параметров глинистых песчаниковых водоносных горизонтов на основе геоэлектрических измерений, J. Hydrol., 235, 12–26.
• Диас, К.А. (2000), Развитие модели для описания низкочастотной электрической поляризации горных пород, Геофизика , 65(2), 437–451.
• Илисето, В., Г. Сантарато и С. Веронезе (1982), Подход к идентификации тонкодисперсных отложений с помощью лабораторных измерений с индуцированной поляризацией, Geophys.проспект. , 30, 331–347.
• Джонс, Д. П. (2002), Исследование глиноорганических реакций с использованием комплексного удельного сопротивления, М.С. дис., 403 с., каф. of Geophys., Colo. Sch. Мин, Золотой.
• Кемна, А. (2000), Томографическая инверсия комплексного удельного сопротивления — теория и применение, доктор философии. диссертация, 176 стр., Рурский ун-т.Бохум, Бохум, Германия.
• Кемна, А. , А. Бинли и Л. Слейтер (2004), Межскважинные IP-изображения для инженерных и экологических приложений, Геофизика , 69(1), 97–105.
• Кляйн, Дж. Д., и В. Р. Силл (1982), Электрические свойства искусственного глинистого песчаника, Геофизика , 47, 1593–1605.
• Найт, Р. Дж. (1991), Гистерезис удельного электрического сопротивления частично насыщенных песчаников, Геофизика , 56, 2139–2147.
• Найт, Р. Дж. и А. Нур (1987), Геометрические эффекты в диэлектрическом отклике частично насыщенных песчаников, Log Anal. , 28, 513–519.
• Косински, В. K. и W.E. Kelly (1981), Геоэлектрические зондирования для прогнозирования свойств водоносных горизонтов, Ground Water , 19, 163–171.
• Лесмес, Д. П. и С. П. Фридман (2005), Взаимосвязь между электрическими и гидрогеологическими свойствами горных пород и почв, в книге «Гидрогеофизика», под редакцией Ю. Рубина и С. С. Хаббарда, стр. 87–128, Springer, Нью-Йорк.
• Лесмес, Д.P. и F.D. Morgan (2001), Диэлектрическая спектроскопия осадочных пород, 90–118 J. Geophys. Рез. , 106, 13 329–13 346.
• Мейджор, Дж., и Дж. Силик (1981), Ограничение на использование дисперсионной модели Коула-Коула в интерпретации комплексного удельного сопротивления, Геофизика , 46, 916–931.
• Нельсон, П. Х. (1994), Взаимосвязь проницаемость-пористость в осадочных породах, Log Anal. , 35(3), 38–61.
• Огилви А. А., Кузьмина Е. Н. (1972), Гидрогеологические и инженерно-геологические возможности применения метода наведенных потенциалов, Геофизика , 3, 839–861.
• Olhoeft, G.R. (1985), Низкочастотные электрические свойства, Geophysics , 50, 2492–2503.
• Олорунфеми, М.О. и Д. Х. Гриффитс (1985), Лабораторное исследование индуцированной поляризации триасового песчаника Шервуд в Ланкашире и его гидрогеологические применения, Geophys. проспект. , 33, 110–127.
• Пейп, Х., Л. Рипе и Дж. Р. Шоппер (1982), Классическая модель связи проницаемости с удельной поверхностью, Log Anal. , 23(1), 5–13.
• Пелтон, В.Х., С. Х. Уорд, П. Г. Халлоф, В. Р. Силл и П. Х. Нельсон (1978), Распознавание минералов и устранение индуктивной связи с многочастотным IP, Геофизика , 43, 588–609.
• Purvance, D.T., and R. Andricevic (2000), О корреляции электрогидравлической проводимости в водоносных горизонтах, Water Resour. Рез. , 36, 2905–2913.
• Робинсон, Д. А., С. Б. Джонс, Дж. М. Рэйт, Д. Ор и С. П. Фридман (2003), Обзор достижений в области измерений диэлектрической и электрической проводимости в почвах с использованием рефлектометрии во временной области, Vadose Zone J. , 2, 444–475.
• Schön, JH (1996), Физические свойства горных пород: основы и принципы петрофизики, Elsevier, Нью-Йорк.
• Скотт, Дж.Б. Т. и Р. Д. Баркер (2003), Определение размера порового канала в пермо-триасовых песчаниках с помощью низкочастотной электрической спектроскопии, Geophys. Рез. лат. , 30(9), 1450, doi:10.1029/2003GL016951.
• Слейтер, Л., и Д.Р. Глейзер (2003), Контроль индуцированной поляризации в песчаных рыхлых отложениях и применение к характеристике водоносного горизонта, Геофизика , 68, 1547–1558.
• Слейтер, Л.и Д. П. Лесмес (2002), Электрогидравлические соотношения для рыхлых отложений, Water Resour. Рез. , 38(10), 1213, doi:10.1029/2001WR001075.
• Su, Q., Q. Feng, and Z. Shang (2000), Изменение электрического импеданса в зависимости от водонасыщенности породы, Geophysics , 65(1), 68–75.
• Самнер, Дж.С. (1976), Принципы индуцированной поляризации для геофизических исследований, Elsevier, Нью-Йорк.
• Taylor, S.B., and R.D. Barker (2002), Удельное сопротивление частично насыщенных триасовых песчаников, Geophys. проспект. , 50, 603–613.
• Титов К., Комаров В., Тарасов В. и Левицкий А. (2002), Теоретическое и экспериментальное исследование поляризации, вызванной временной областью, в водонасыщенных песках, J.заявл. Геофиз. , 50, 417–433.
• Титов, К., А. Кемна, А. Тарасов и Х. Верекен (2004), Индуцированная поляризация ненасыщенных песков, определенная с помощью измерений во временной области, Зона Вадозе J. , 3, 1160–1168.
• Топп, Г.С., Дэвис Дж.Л. и Аннан А.П. (1980), Электромагнитное определение содержания влаги в почве: Измерение в коаксиальных линиях передачи, Water Resour.Рез. , 16(3), 574–582.
• Ульрих, К. , и Л.Д. Слейтер (2004), Измерения индуцированной поляризации на ненасыщенных, рыхлых песках, Геофизика , 69(3), 762–771.
• van Genuchten, MT (1980), Уравнение в замкнутой форме для прогнозирования гидравлической проводимости ненасыщенных почв, Soil Sci.соц. Являюсь. J. , 44, 892–898.
• Vanhala, H. (1997a), Картографирование загрязненного нефтью песка и ила с помощью метода спектральной индуцированной поляризации (SIP), Geophys. проспект. , 45, 303–326.
• Vanhala, H. (1997b), Лабораторные и полевые исследования экологических и геологоразведочных приложений метода спектральной индуцированной поляризации (SIP), докторская диссертация, 34 стр. , геол. Surv. Финляндии, Хельсинки.
• Vanhala, H., H. Soininen, and I. Kukkonen (1992), Обнаружение органических химических загрязнителей методом спектрально-индуцированной поляризации в среде ледников, Geophysics , 57, 1014–1017.
• Vinegar, HJ, and MH Waxman (1984), Индуцированная поляризация глинистых песков, Geophysics , 49, 1267–1287.
• West, LJ, K. Handley, Y. Huang, and M. Pokar (2003), Диэлектрическая дисперсия радиолокационной частоты в песчанике: значение для определения содержания влаги и глины, Water Resour. Рез. , 39(2), 1026, doi:10.1029/2001WR000923.
• Worthington, P. F., and F.A. Collar (1984), Релевантность индуцированной поляризации для количественной оценки пласта, Mari.Домашний питомец. геол. , 1, 14–26.

полевой эксперимент с использованием корзинчатого геотермального теплообменника

Эксперимент на месте. Геотермальная установка: пять теплообменников (ТО) расположены в линию и заглублены на глубину от 1,1 до 3,5 метров. Работали всего две корзины: одна (HE.5) для правильной работы теплового насоса и другая (HE1) для замораживания земли. только этот последний теплообменник (HE1) контролировался с помощью температурной томографии и томографии удельного электрического сопротивления.Корзина HE.5 находится слишком далеко, чтобы влиять на этот эксперимент, тепловой насос был запущен в 0 часов и проработал 518 часов. Температура земли регистрировалась каждую минуту благодаря 41 зонду (4-проводной Pt100), разделенному на 7 вертикальных профилей. эти профили расположены на 0, 3, 6, 7, 8, 11, 20, 21 м (расстояние по оси x), а используемые теплообменники расположены на 7 м для HE.1 и на 24 м для HE.5. , соответственно. Электротомография (ЭРТ): до и во время эксплуатации геотермальной системы проводился геофизический мониторинг.В конце было записано девять томографических изображений с использованием терраметра SAS-1000 (ABEM), связанного с 64 электродами, расположенными по прямой линии (2D-съемка с расстоянием между электродами в один метр). Кажущееся сопротивление было инвертировано с помощью программного обеспечения IP4DI, включающего пространственную и временную регуляризацию. Лабораторные эксперименты. Мы взяли пробы почвы вокруг теплообменника с помощью шнека. почва состоит из смеси глины, ила и небольшого количества гравия. Два образца выбираются для проведения некоторых электрических измерений при разных температурах.Их высушивали, а затем насыщали водой из водоносного горизонта (0,117 S/м при 27°C) и помещали в терморегулируемую ванну (KISS K6 от Huber). На каждом уровне температуры был выполнен спектр SIP с ZSIP, от 0,01 Гц до 45 кГц. Уровни температуры: 20, 15, 10, 5, 2, 0, -2, -4, -6, -8, -10, -14, -18°С. ФАЙЛЫ— Поле. Измерения температуры и обратное сопротивление: Этот файл содержит измерения температуры и инвертированное сопротивление из геофизического мониторинга, представленные в статье.Поле. Сравнение проводимости с температурой: Этот файл соответствует данным, извлеченным из температурных и инвертированных разделов удельного сопротивления, чтобы подтвердить зависимость удельного сопротивления от температуры. — Лаборатория. Сравнение проводимости с температурой: Этот файл содержит данные фазовой и квадратурной проводимости в зависимости от температуры для обоих образцов, измеренные в лаборатории методом SIP.

.