آبیابی ژئوفیزیک جهت حفاری چاه کشاورزی در کرمانشاه

معرفی روش ژئوالکتریک

مقدمه:

در مناطق ناشناخته و مشكوك به وجود ذخائر آب زيرزميني مطلوب از نظرکمي و کيفي، چنانچه مطالعات زمين شناسي سطحي نتواند جواب اطمينان بخشي بدهد و در عين حال نتوان وجود آب را با قاطعيت منتفي دانست
از روشهاي مطالعات ژئوفيزيكي براي شناسائي وضعيت لايه هاي زيرزمين و منابع موجود در آنها استفاده ميکنند.
به منظور بررسي وضعيت ساختماني سازندها، تفكيك لايه ها، تعيين موقعيت و نوع ذخائر زيرزميني مثل هيدروکربورها، آب و يا مواد معدني گوناگون و سرانجام مشخص کردن خصوصيات فيزيكي لايه ها نظير ضرائب الاستيك و مقاومت ويژه الكتريكي و … کاوشهاي ژئوفيزيكي انجام مي شود.
قوانين جاذبه گرانشي و نحوه انتشار امواج الاستيك پاسخگوي چگونگي تأثير ميدانهاي مغناطيسي و الكتريكي بر روي مواد متشكله لايه هاي زمين مي باشد و چنانچه نتايج بدست آمده بطور صحيح تعبير و تفسير شوند، اطلاعات مفيد و ارزشمندي از وضعيت زمين ساخت محدوده مورد مطالعه و محل تجمع کانيهاي معدني و سفره هاي آب زيرزميني در اختيار متخصصين قرار مي دهد.

اساس اکتشافات ژئوفيزيكي با توجه به منشاء کمیتهاي فيزيكي مورد بررسي به دو گروه عمده تقسيم مي شود.
در گروه اول کميتهاي فيزيكي با منشاء طبيعي شامل راديومتري طبيعي، گران سنجي، مغناطيس سنجي، فاکتورهاي حرارتي و مكانيسم زمين لرزه ها در مهندسي زلزله و تعيين پتانسيل خودزا بررسي ميگردند.

در گروه دوم که اکثر روشهاي معمول ژئوفيزيكي جزو آن مي باشد، عكس العمل زمين و لايه ها به جريانات مصنوعي اعمال شده، مورد مطالعه قرار مي گيرد و شامل روشهاي لرزه نگاري و الكتريكي مي باشد . در کاوشهاي الكتريكي، فاکتورهاي مقاومت، پلاريزاسيون القائي (IP) ، اکتشافات الكترومغناطيسي(EM) و …. اندازه گيري مي گردند.
در روشهاي معمول ژئوفيزيكي وضعيت لايه هاي زمين و تشخيص محل حفره ها و شكستگي هاي موجود، ضخامت رسوبات آبرفتي و عمق سنگ کف، برآورد کمي و کيفي آبدهي سفره هاي آبدار زيرزميني و تعيين پارامترهاي ديناميكي و ساير مشخصات فيزيكي لايه ها بررسي و مطالعه مي شوند
متداول ترين شيوة مطالعات در اين روش بررسيهاي ژئوالكتريكي و لرزه نگاري مي باشد که امكان مطالعه لايه ها را تا عمق محدودي ميسر مي نمايد.

انجام مطالعات ژئوالكتريك

اساس انجام مطالعات ژئوالكتريك بر تعيين مقاومت مخصوص الكتريكي زمين (Ressistivity Measurment) با استفاده از فرمول سادة

V((اختلاف پتانسيل = I ( شدت جريان ) × R ( (مقاومت)
برنامه ريزي شده است . اندازه گيري مقاومت ويژه الكتريكي از روشهاي متداول ژئوفيزيكي بمنظور شناسائي نوع رسوبات و ذخائر معدني فلزي و غيرفلزي و عمدتا شناسايي سفره هاي آب زيرزميني، مي باشد .
چون مواد مختلف تشكيل دهنده لايه ها داراي مقاومت ويژه الكتريكي متفاوتي هستند، با استفاده از اين روش مي توان لايه ها و مواد مختلف را از يكديگر تفكيك کرد، مقاومت ويژه الكتريكي تابعي از قابليت هدايت الكتريكي است و بطور کلي به جنس و ميزان تراکم کانيهاي متشكله سنگ بستگي دارد . بنابراين مقدار مقاومت مخصوص الكتريكي و يا قابليت هدايت الكتريكي به عوامل متعدد زير بستگي دارد:
الف- حجم، وضع قرارگرفتن و نحوة ارتباط خلل و فرج و فضاهاي باز موجود در سنگ
ب- حجم آب موجود در خلل و فرج و شكستگي ها و قابليت هدايت الكتريكي آن در ارتباط با مقدار املاح موجود
ج- جنس کانيهاي تشكيل دهنده سنگ ها

مقاومت ويژه الكتريكي يك لايه به وضعيت زمين شناسايي منطقه مورد مطالعه بستگي دارد و براي تفكيك لايه ها برحسب جنس ، علاوه بر اندازه گيري مقاومت ويژه الكتريكي آنها مي بايد مقاومت ويژه تشكيلات زمين شناسي موجود در آن منطقه نيز مطالعه شود.

در اين روش ابتدا مقاومت ظاهري الكتريكي زمين با استفاده از دستگاههاي مربوطه اندازه گيري و به کمك داده هاي حاصل مي توان مقاومت ويژه الكتريكي و ضخامت لايه هاي زيرزميني را محاسبه نمود
دقت نتايج بدست آمده تابعي از سلامت دستگاهها و کابلهاي جريان، تخصص و مهارت نيروي انساني، شرايط جوي وعوامل محيطي، مي باشد.

روش اجرا

تفكيك و شناسايي لايه هاي زمين برحسب مقاومت ويژه الكتريكي آنها توسط سونداژ الكتريكي صور ت مي گيرد، نحوه عمل بدين ترتيب است که يك جريان الكتريكي مستقيم توسط دو الكترود جريان A و B از جنس فلز برنج به زمين ارسال شده و همزمان با آن اختلاف پتانسيل بین دو الكترود مياني(MN) را در سطح زمين اندازه گيري مي نمايند.
با توجه به نحوة قرار گيري دو الكترود فرستنده جريان A) و ( Bو دو الكترود گيرنده جريان يا ولتاژ (M,N) نسبت به يكديگر و معلوم بودن مقادير شدت جريان ارسالي(I) و اختلاف پتانسيل برگشتي(V) در سطح زمین با استفاده از فرمول اهم مي توان مقدار مقاومت ويژه الكتريكي را اندازه گيري کرد. براساس نحوه قرار گرفتن الكترودها نسبت به يكديگر، آرايه هاي مختلفي نظير شلومبرژه، ونر، دو قطبي، قطبي -دو قطبي، هامل و … را مي توان نام برد . آرايش شلومبرژه مناسب ترين نوع در انجام سونداژ الكتريكي ميباشد. در اين نوع آرايه ها دو الكترود فرستنده جريان B و A در طرفين دو الكترود گيرنده جريان N و Mو در يك امتداد در سطح زمين قرار مي گيرند . اين چهار الكترود نسبت به نقطه مرکزي(O) که بعنوان محل انجام سونداژ الكتريك در نظر گرفته مي شود، متقارن بوده و همواره فاصله الكترودهاي A و B بزرگتر از ٥ برابر فاصله الكترودهاي M و N مي باشد.

موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی منطقه مورد مطالعه

موقعیت جغرافیایی و زمین شناسی منطقه مورد مطالعه

اراضی مورد مطالعه در 25 کیلو متری غرب کرمانشاه و در زون ساختاری زاگرس واقع شده است. سازند زمین شناسی اراضی آبرفتهای کواترنری با نماد Qt2 میباشد که در دامنه کوهی با لیتولوژی آهک و دولومیت و شیل و …. مربوط به سازندهای گروه بنگستان با سن کرتاسه بالایی قرار گرفته است.
گروه بنگستان نام گروهی از سازندهای زمین‌شناسی حوضه زاگرس با سن آلبین تا کامپانین است که شامل یک چرخه رسوبی از سازندهای کژدمی، سَروَک، سورگاه و ایلام می‌باشد. مجموعه این سازندها گروه بنگستان نام گرفته‌اند که نام آن از کوه بنگستان در شمال بهبهان گرفته شده است.

اراضی مورد مطالعه

هیدروژئولوژی منطقه

در اراضی مورد مطالعه که در دامنه کوههای بخش شمالی خود واقع شده است آبخوان آب زیرزمینی به طور کامل در تمامی نقاط تشکیل نشده است و آب زیرزمینی به صورت رگه ای از آبرفتها و درز و شکافهای ایجاد شده بر اثر گسلهای فرعی عبور کرده و احتمالا در پائین دست آبخوان آب زیرزمینی به صورت کامل تشکیل میگردد. محل پیشنهادی حفر چاه بعد از ردیابی رگه های آب زیرزمینی و انجام سونداژ الکتریکی (ژئوالکتریک) در مرکز رگه پیشنهاد شده اند.

عملیات صحرائی ژئوالکتریک

در محدوده مورد مطالعه در 1 نقطه سونداژ الکتریکی با طول الکترودهای فرستنده جریان 600 متر با روند شرقی-غربی انجام شده است و اطلاعات مربوط به نقطه پیشنهادی در ادامه گزارش ارائه میگردد
4-1 – تفسیر یک بعدی داده های مقاومت ویژه الکتریکی سونداژ نقطه پیشنهادی AB=600 m

اراضی مورد مطالعه در نقطه سونداژ الکتریکی از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:

1. بخش اول از سطح زمین تا عمق حدود 1.5 متری حاوی خاک سطحی
2. بخش دوم از عمق حدود 2 تا 11 متری شامل آبرفت و لایه های رس
3. بخش سوم تا عمق حدود 85 متری شامل لایه های آبرفتی با میان لایه های رس و دارای آب و رطوبت
4. بخش چهارم از عمق 85 متر به بعد شامل سنگهای متراکم آهکی-رسی با مقاومت بالا و فاقد آب

نتیجه گیری

• با توجه به مقاومت های مناسب در نقطه مورد مطالعه این نقطه جهت حفاری پیشنهاد میگردد.
• در صورت تصمیم به حفاری نهایتا تا عمق 90 متر حفاری صورت پذیرد.
• پیشنهاد میگردد با توجه به ریزشی نبودن سازندها حفاری به روش ضربه ای صورت پذیرد.
• لوله ها از عمق 10 متر به بعد مشبک گردند.
• به محض رسیدن به لایه های سخت آهکی حفاری متوقف گردد.
• براورد های مربوط به عمق لایه ها و آب زیرزمینی و مقدار آن در تمامی روشهای مطالعاتی صحت صد در صدی نداشته و
• وجود خطا در برآوردها اجتناب ناپذیر میباشد.
• مختصات جغرافیایی ثبت شده دارای خطا میباشد و نقطه پیشنهادی جهت حفاری در زمین علامت گذاری شده است.