Експериментальне обґрунтування геофізичного методу ПІЕМПЗ для вирішення інженерно-геологічних задач

Autor: Chushkina, Iryna Viktorivna, Pikarenia, Dmytro Serhiiovych, Orlinska, Olha Viktorivna, Maksymova, Nataliia Mykolaivna
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
диагностика технического состояния
odometer
loose rocks
метод вертикального электрического зондирования
рыхлые породы
diagnostics of technical condition
метод вертикального електричного зондування
ґрунтові гідротехнічні споруди
method of vertical electric sounding
earth hydroengineering structures
пухкі породи
одометр
діагностика технічного стану
грунтовые гидротехнические сооружения
method of natural pulse electromagnetic field of Earth
метод природного імпульсного електромагнітного поля Землі
метод естественного импульсного электромагнитного поля Земли
электромагнитное излучение
electromagnetic pulses
електромагнітне випромінювання
Zdroj: Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series "Geology. Geography. Ecology"; No. 51 (2019)
Вестник Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина, серия "Геология. География. Экология"; № 51 (2019)
Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, cерія "Геологія. Географія. Екологія"; № 51 (2019)
ISSN: 2410-7360
2411-3913
Popis: Topicality. Preservation and increasing of soil fertility is the essential problem for the agricultural melioration. It was solved in the most intensive way during the period of 1960s-1980s within the framework of “Large-scale program of the melioration development”. Poor technical condition of the internal economic network of Dnipropetrovsk Region is peculiar for more than 136 thous. ha being 68.6 % of the irrigation land area. That results in considerable filtration losses, which stipulates both increased prime cost of the irrigation water and deterioration of environmental and melioration conditions of the neighbouring territories. For a long time, reconstruction of the irrigation system has not been financed properly. Implementation of the measures aimed at restoration and development of irrigation is one of the priorities of the Agreement on the Association between Ukraine and the European Union.Nowadays, much attention is paid to diagnostics of technical state of hydroengineering structures (HES) in melioration systems of CC1 structure category (especially, to the retention basins of irrigation systems) involving non-destructive instrumental methods.According to the recommendations of normative documents, it is proposed to determine the zones of increased filtration within the earth dam body, protective dams, and reservoir beds using a system of geophysical methods including the following ones: vertical electric sounding (VES), microelectric sounding (MES), electric profiling (EP), and method of natural electric fields (NEF).Unfortunately, the mentioned methods are often rather cost- and labour-consuming ones. That emphasizes the topicality of developing and implementing the innovative methods for complex evaluation of technical condition and detection of hidden filtration zones within the bodies of earth HESs. That will help localize and maintain timely the identified site making it possible to prolong operation period of the object and prevent rise of ground water level within the neighbouring territories.Objective of the paper is experimental substantiation of the efficiency of using labour- and time-saving geophysical NPEMFE method to detect filtration and watering zones, being undetected visually, within the hydroengineering structures of melioration systems to improve their operational qualities, reduce their maintenance cost, and prevent deterioration of environmental and melioration conditions of the neighbouring territories.Research methodology. The following conventional methods were applied during the scientific and engineering survey activities: field – geophysical research methods NPEMFE and VES to determine filtration zones, which were not detected visually; experimental – involving odometer of standard modification to detect electromagnetic radiation during the loading of loose argillaceous soil samples; laboratory - standard techniques to specify physical and mechanical properties of soils before and after their compressive studies; computational-analytic – to determine dimensions of filtration water losses from the basin. Golden Software Surfer 8 and AutoCad 10 programme complexes were applied to process the obtained results.Scientific novelty of the research results. For the first time, it has been proved experimentally that electromagnetic radiation increases when loaded with loose argillaceous samples and decreases when the samples are moist. That makes it possible to apply the NPEMFE method to identify visually non-detected filtration zones within the body of hydroengineering structures of melioration systems.Practical value of the research: possibility to use time- and labour-saving NPEMFE method to identify visually non-detected zones of filtration and watering within the body of hydroengineering structures in melioration systems of CC1 structure category has been substantiated experimentally.
В настоящее время диагностика технического состояния грунтовых гидротехнических сооружений (ГТС), также как и локализация участков, требующих первоочередного ремонта, и снижение фильтрационных потерь оросительной воды, являются достаточно актуальными научными и практическими задачами. Многолетние полевые исследования показали высокую эффективность применения геофизического метода естественного импульсного электромагнитного поля Земли (ЕИЭМПЗ) для обнаружения зон повышенной фильтрации и нарушения сложения в теле грунтовых ГТС. Впервые были проведены лабораторные исследования для анализа характера генерации электромагнитного излучения (ЭМИ) в образцах рыхлых грунтов при их нагрузке, чтобы экспериментально обосновать возможность использования быстрого и недорогого (с точки зрения времени и финансов) метода ЕИЭМПЗ для диагностики технического состояния грунтовых ГТС сельскохозяйственного назначения. Результаты экспериментальных исследований позволили определить основные закономерности развития колебаний ЭМИ в грунтовой толще при её сжатии и обводнении, что объясняет возможность определения зон фильтрации и обводнения в теле грунтовых ГТС. Эффективность применения геофизического метода ЕИЭМПЗ рассмотрена на примере регулирующего бассейна (РБ) Калиновской оросительной системы (ОС), исследование технического состояния которого было проведено в комплексе с «количественным» методом вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), дополняющего данные съемки ЕИЭМПЗ. Достоверность результатов съемки методом подтверждается схожестью рисунка поля ЕИЭМПЗ, полученного в результате мониторинга состояния РБ в 2013 и 2017 годах. Экономическая целесообразность внедрения не разрушающих методов для диагностики технического состояния гидротехнических сооружений оросительных систем подчеркивается необходимостью улучшения эколого-мелиоративного состояния прилегающих территорий.
В наш час діагностування технічного стану гідротехнічних споруд (ГТС),водогосподарського комплексу також як і локалізації ділянок, які потребують першочергового ремонту, є досить актуальними науково-практичними задачами. Багаторічні польові дослідження показали високу ефективність застосування геофізичного методу природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) для виявлення зон підвищеної фільтрації і порушень в тілі ґрунтових ГТС. Вперше були проведені лабораторні дослідження для аналізу характеру генерації електромагнітного випромінювання (ЕМВ) в зразках пухких ґрунтів під час їх навантажень, щоб експериментально обґрунтувати можливість використання швидкого і маловитратного (за часом та фінансами) методу ПІЕМПЗ для діагностування технічного стану ґрунтових ГТС водогосподарського призначення. Результати експериментальних досліджень дозволили встановити основні закономірності розвитку коливань ЕМВ в ґрунтовій товщі під час її стиснення та обводнення, що пояснює можливість визначення зон фільтрації та замочування в тілі ґрунтових ГТС. Ефективність застосування геофізичного методу ПІЕМПЗ розглянута на прикладі регулюючого басейна (РБ) Калинівської зрошувальної системи, розташованого в Синельниківському районі Дніпропетровської області. Дослідження технічного стану регулюючого басейну проведено в комплексі з «кількісним» методом вертикального електричного зондування, який доповнив дані зйомки ПІЕМПЗ. Достовірність результатів зйомки підтверджується збіжністю рисунка поля ПІЕМПЗ, отриманого в результаті моніторингу РБ в 2013 р. і 2017 р. Економічна доцільність впровадження не руйнуючого методу для діагностики технічного стану гідротехнічних споруд зрошувальних систем підкреслюється необхідністю покращення еколого-меліоративного стану прилеглих територій.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: