Pitfalls («Подводные камни моделирования»)

 

Тогда как эта программа покажет Вам разрез кажущихся сопротивлений для данной модели и установки, есть много других показателей, с которыми нужно считаться перед выбором установки для фактических размеров области. Один важный показатель является вероятностью, что конкретно будет измерено потенциальными электродами. Вся используемая аппаратура имеет конечную точность в измерениях вызванного потенциала, с использованным каким бы то ни было входным током. Полученные данные заглушаются наличие произвольного шума. Этот показатель особенно важный для установок осевого dipole-dipole, экваториального dipole-dipole, pole-dipole и Schlumberger. Вы можете определить потенциал для установки деля значение кажущегося сопротивления на геометрический коэффициент (смотри Рисунку 1) и умножайте это на использованный ток. Интересна и общая ошибка, особенно в Северной Америке, - использование установки осевого dipole-dipole во многих ситуациях где он не пригоден (особенно с значениями "n", превышающими 6). Пожалуйста, используйте Приложение А руководство RES2DINV, или имеется свободная лекция " Формирование электрических изображений для исследований окружающей среды и проектирования" или более того, консультации технических примечаний на формировании электрического изображения). Вы можете загрузить эти документы с Интернета web сайт www.geoelectrical.com.

 

Отказ от ответственности

 

Этим программным обеспечением предусмотрено "что -" без любых явных или неявных гарантий включая соответствие для конкретной цели. Ни автор ни распространитель ответственности за любой ущерб или потерю, вызванных использованием этой программы не несет.

 

С тех пор как это - программа стала свободной, никакие гарантии не даны. Я буду благодарным за сообщение о дефектах и приложу усилие по исправлению этих дефектов. Если Вы хотите обратиться ко мне, пожалуйста пошлите email на [e-mail] или [e-mail].

 

 

Ссылки

Dey, A. и Morrison, H.F., 1979, Моделирование сопротивлений для произвольных сформированных двумерных структур. Geophysical, Prospecting, 27, 1020-1036.

 

Edwards, L.S., 1977, Модифицирование псевдоразреза для сопротивлений и вызванной поляризации. Geophysical Prospecting, 42, 1020-1036.

 

Loke, M.H., 1994, Двумерная инверсия данных кажущихся сопротивлений. Неопубл. Ph.D. Тезис, Un. Бирмингем (U.K.).

 

Loke, M.H. И Barker, R.D., 1995. Деконволюция наименьшеми-квадратами кажущихся сопротивлений псевдоразреза. Geophysics, 60, 1682-1690.

 

McGillivray, P.R. и Oldenburg, D.W., 1990. Методы для расчета Frechet производных и чувствительность для не-линейной обратной задачи: сравнительный анализ. Geophysical, Prospecting, 38, 499-524.

 

Silvester P.P. И Ferrari R.L., 1990. Конечные элементы для инженеров электриков (2-е

ред.). Cambridge University Press.

Zhou, B. и Greenhalgh, S.A., 2000. Межскважинная томография сопротивлений с использованием различных конфигураций электродов. Geophysical Prospecting, 48, 887-912.

 

 

Приложение A: Подводные исследования

Следующая диаграмма показывает различно возможные ситуации для подводных исследований сопротивления.

 

Подводные электроды

Случай 1: Водный уровень с плоской поверхностью дна

 

Геометрический коэффициент = 4πаs/(a+s)

s = (a²+4t²) ^0.5

 

Случай 2: Водный уровень с волнообразной поверхностью дна но со всеми электродами ниже водной поверхности.

 

 

Случай 3: Исследование канала с некоторыми электродами выше водного уровня.

 

Настоящая программа поддерживает только ситуацию, показанную в случае 1, с водным уровнем постоянной мощности над плоской поверхностью дна (хотя программа инверсии RES2DINV поддерживает все 3 случая). Файл WATER.MOD является файлом данных примера модели со слоем воды. Начальная часть файла с данным форматом имеет следующим вид:-

 

Файл WATER.MOD Комментарии

Модель с уровнем воды | Название

51,16 | 51 электрод, 16 уровней данных

1 | 1, указывает на уровень воды, нормальное 0

50.00,-100.00,200.00,-4.0 | Сопротивление воды, левый предел водного уровня,

| правый предел, мощность воды

1.00 | Подразделение расстояний электродов

2 | Количество значений сопротивления модели

| Остальная часть файла следует за стандартным форматом

 

 

Левые и правые горизонтальные пределы водного слоя не использованы, настоящая версия программы поддерживает только Случай 1 на Рисунке 5. Для будущего использования включен Случай 3, где водный слой имеет конечную горизонтальную протяженность. Отметьте, что толща воды дана как отрицательная величина. Глубина электродов установлена при 0 м., то есть уровень данных глубинный, и глубинные значения ниже положительные. Следовательно, верх водного слоя, выше 0-го уровня данных - водная толща, имеет отрицательное значение.

 

 

Приложение B: модели ВП

Файл MODELIP.MOD пример файла модели со значением ВП (примечание, с точки зрения поляризуемости с подразделением V/V, которое - 1000 раз меньше чем более обычное подразделение mV/V). По существу, дополнительная секция модели включена следуя за секцией со значениями сопротивлений. Ниже показана часть файла MODELIP.MOD с комментариями.

 

Файл WATER.MOD Комментируется

1111111111111111111111 | Последняя строка кодов сопротивлений модели

IP present | Ключевое слово ' IP present ', чтобы указать модель ВП

3 | Три моделирующих значения ВП

0.00,0.10,0.20 | Значения поляризуемости

0000000000000000000000 | Коды IP

 

 

Приложение C: Вычисление значений чувствительности 2D (доступно ограниченно)

 

Эта опция к настоящему времени подвергается тестированию, и использование не ограниченно только для зарегистрированных пользователей программного обеспечения RES2DINV. Вам понадобится подключить RES2DINV в компьютер для того, чтобы использовать эту характеристику.

 

Эта опция вычисляет 2D - чувствительность для значений сопротивлений гомогенной половины-пространства для электродов установки, где электроды могут находиться на поверхности или подземлей. Образец чувствительности показывает области ниже горизонта, которые имеют значительное влияние на измерение кажущихся сопротивлений. Оно по существу показывает области отображенные установкой. Функция чувствительности в основном отображает степень, на которую изменяется сопротивление в разделе нижнего горизонта влияющее на измерительные электроды установки. Более высокие значения функции чувствительности, большие измерения характерны в области приповерхностного влияния. Математически, функция чувствительности дана производной Frechet (McGillivray и Oldenburg 1990). Для гомогенного полупространства, 3-D и 2-D формы могут вычисляться аналитическими функциями чувствительности (Loke и Barker 1999).

 

Есть две основные полезные ситуации этого типа вычисления. Первая ситуация - в понимании поведения установки в скважине (Zhou и Greenhalgh, 2000). Она покажет область сканирования скважинной установки, и надо надеяться лучший проект для межскважинных исследований. Вторая ситуация - в проектировании стримеров (кос) для мобильного осмотра систем, как например, в воде покрывшей области. В этой проблеме, количество узлов в кабеле очень ограничено (обычно менее чем 10) и токовые электроды установлены в двух из узлов. Требование к доступному оборудованию должно создавать последовательность измерений, которые дают информацию о нижнем горизонте в пределах наложенных ограничениями.

 

Для того, чтобы использовать эту опцию, должен быть подключен к компьютеру соответствующий электронный ключ перед пуском программы RES2DMOD. После того, как установите к программе RES2DMOD, щелкните опцию ‘Model computation’ (Вычисление модели) в верхней зоне меню, и должны быть отображены следующие пункты меню.

 

Щелкая опцию ‘Calculate 2D sensitivity section’ (Вычислить 2D разрез чувствительности) появляется следующий диалоговый блок. Вы можете выбрать тип и параметры для поверхностной или скважинной установки, или прочитать параметры из текстового файла. Текстовый файл особенная опция, полезна, если Вы хотите вычислить значения чувствительности для нескольких конфигураций установок в то же самое время.

 

(a). Ввод поверхностной установки.

Эта опция - для вычисления значений чувствительности единственной стандартной поверхностной установки. Когда эта опция выбрана, будет показан следующий диалоговый блок.

 

 

 

Предусмотренные стандартные установки - Wenner Альфа, Wenner Бета, Wenner Гамма и Pole-Pole; а также dipole-dipole, Wenner-Schlumberger и pole-dipole. Для dipole-dipole, Wenner-Schlumberger и pole-dipole установок, также нужно значение- “n” dipole показатель разделения. Также поддерживается общий формат установки, где позиции электродов C1, C2, P1 и P2 определены пользователем. По умолчанию, программа устанавливает позиции электродов так, что длина установки является 1 метр с первым электродом на 0-ой отметке измерений и последний электрод на отметке 1.0 метр. Затем нужны значения диапазонов x (горизонтальный) и z (вертикальный) нижнего горизонта, чтобы вычислять значения чувствительности, а также расстояние между вычисляемыми точками. Для того, чтобы избегать особенности в электродах, минимальная z величина должна быть больше, чем 0.0 метров.

 

Для вычерчивания целей, программа умножает значение чувствительности на цифровой коэффициент масштабирования, обычно между 100 и 100000, так что конечная максимальная величина чувствительности - между 100 и 1000. По умолчанию, программа вычислит коэффициент масштабирования автоматически, но пользователь может также установить коэффициент масштабирования.

 

(b). Ввод скважинной установки.

Эта опция - для вычисления единственной скважинной установки. При выборе этой опции откроется следующий диалоговый блок.

 

 

В этом случае, как x так и z координаты четырех электродов должны быть определены пользователем.

 

 

(c). Read array parameters from file (Прочитать параметры установки из файла).

Эта опция позволяет пользователю вычислять значения чувствительности установок разнообразных конфигураций. Входной файл должен иметь расширение TXT. Когда эта опция выбрана, чтобы подсказать пользователю файла данных установки, показан следующий входной диалоговый блок.

В основном, x и z координаты каждой конфигурации установки набраны в текстовый файл. Файл ARRAYS.TXT является примером входного файла. Ниже - описание формата файла.

 

Файл ARRAYS.TXT | Отформатируйте Описание

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Конфигурации Примера | Название

Номер установки | Заголовок данных названия номера установки

3 | Количество конфигураций в этом файле

Устройство расстояний электродов | Заголовок

1 | Значение размещения устройства электродов

Координаты электродов (xc1,zc1,xc2,zc2,xp1,zp1,xp2,zp2) | Заголовок

установка 1 = поверхность dipole-dipole | Заголовок для первой установки

1,0 | x и z позиция электрода C1

0,0 | x и z позиция электрода C2

3,0 | x и z позиция электрода P1

4,0 | x и z позиция электрода P2

установка 2 = поверхностный pole-dipole | Заголовок для установки второй (pole-dipole)

0,0 | x и z позиция электрода C1

-1000,0 | электрод C2, внимание, очень большое расстояние x

2,0 | x и z позиция электрода P1

3,0 | x и z позиция электрода P2

установка 3 = скважинно-поверхностная bipole-bipole | Заголовок для третьей установки (скважинная установка)

0,1 | x и z позиция электрода C1 (в скважине)

0,2 | x и z позиция электрода C2 (в скважине)

2,0 | x и z позиция электрода P1 (на поверхности)

3,0 | x и z позиция электрода P2 (на поверхности)

 

Начиная и заканчивая расстояния x - позиция, чтобы вычислять значение чувствительности, | Заголовок.

-2.0,6.0,0.02 | x Дипазон вычисления и расстояния.

Начиная и заканчивая расстояния z - позиция, чтобы вычислять значение чувствительности, | Заголовок.

0.02,5.0,0.02 | z Дипазон вычисления и расстояния.

Данные сопротивлений (ohm.m) | Заголовок.

1 | Подповерхностных сопротивлений.

Максимальный ток (Амп.) | Заголовок

1.0 | Максимальное текущее значение

Минимальный потенциал (mV) | Заголовок

0.1 | Минимальное потенциальное значение

Отметьте, что в теории электрод C2 для установки pole-dipole - в бесконечности. Исключительно для вычисления он может быть установлен на большом расстоянии от других электродов. После того, как программа завершила вычисления, она предложит пользователю имя выходных файлов, чтобы сохранить значение чувствительности. Цель файлов описана в следующем разделе. После того, как экономия чувствительности оценится, программа затем спросит, чтобы пользователь выбирал конфигурацию установки, чтобы вычерчивать раздел чувствительности.

Например, после того, как расчет чувствительности оценится для файла ARRAYS.TXT, будет показан следующий диалоговый блок.

Отметьте, что хотя файл имеет только три конфигурации установки, есть четвертый раздел. Четвертая секция имеет встроенные значения чувствительности первых трех индивидуальных установок. После выбора подходящего номера установки, программа вычерчивает секцию контура для значение чувствительности, как например, на Рисунке 2 для первой конфигурации установки в файле ARRAYS.TXT. Чтобы оценить чувствительность программа автоматически выберет коэффициент масштабирования и будет иметь разумный диапазон, когда умножено на этот показатель. Тем не менее, Вы можете изменить коэффициент масштабирования, если результирующий очерченный раздел не пригодный.

 

Если Вы хотите отобразить раздел для другой конфигурации, вам понадобится читать выходной файл, содержащий значения чувствительности (для этого примера, выходной файл будет ARRAYS_OUT.TXT) используйте опцию “Read array parameters from file” (Прочитать параметры установки из файла) описанную раньше. Программа обнаружит, что выходной файл уже имеет значения чувствительности и не выполнит вычисления чувствительности снова.

Рисунок 2. Раздел чувствительности для первой конфигурации установки в файле ARRAYS.TXT. Отметьте, что она - dipole-dipole установка с n равной 2.

 

Примеры файлов установок

Кроме файла ARRAYS.TXT, следующие файлы примера могли быть интересными для различных приложений.

DIPOLES.TXT: установка dipole-dipole с большими значениями n, колеблющимися от 7 до 11. Показывает, что dipole-dipole (и pole-dipole), становится менее чувствительным к более глубоким частям нижнего горизонта, так как значение n становится слишком большим.

BOREHOLES.TXT: Различные конфигурации межскважинных установок.

STREAMERS_WSEX.TXT: Коса с 11 узлами, со всеми заземленными электродами или на водной поверхности. Этот стример (коса) основан на типе конфигурации Schlumberger. Раздел чувствительности, который показывает раздел нижнего горизонта интересно отображенный системой стримера.

STREAMERS_WSEX_UW.TXT: Тот же стример, но подводный. Для планирования подводного обследования с кабелем, протащенным вдоль реки/озера/моря.

DIPOLES_OM.TXT: Мобильная поверхностная система для обследования, то есть другой тип стримера. В этом случае есть ограничение, что длина dipole установлена в 1.0 метр. Для того, чтобы получать вертикальное разрешение, показатель n изменен от 0.25 до 2.0.

 

Выходные файлы

После того, как расчет чувствительности оценится, программа сохранит данные во множество файлов. Один файл загружает все данные во внутренний формат, использованный программой RES2DMOD PLUS, тогда как остальная загрузка оценки чувствительности для каждой конфигурации установки вычерчивается программой в формате использованном SURFER 2D. Так как пример, для входного файла ARRAYS.TXT, программа загрузит значения чувствительности для всех установок в файл ARRAYS_OUT.TXT. Этот файл может быть прочитан программой RES2DMOD PLUS с опцией “Read array parameters from file” (Прочитать параметры установки из файла) описано ранее. В этом случае, программа обойдет шаг расчета значений чувствительности. Также три других выходных файла (ARRAYS_OUT_1.DAT, ARRAYS_OUT_2.DAT и ARRAYS_OUT_3.DAT для входного файла ARRAYS.TXT), которые имеют значения чувствительности в формате SURFER. Четвертый файл, ARRAY_OUT_TOTAL.DAT, имеет встроенные значения чувствительности в формате SURFER.