پژوهش های ژئوفیزیک کاربردی
سال:1395 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

شمار کابل ها و لوله های مدفون زیر سطح زمین در مناطق شهری، طی سال های گذشته به شدت افزایش یافته است. فقدان نقشه های دقیق زیر سطحی، باعث آسیب رسیدن به این خطوط در طی عملیات مختلف عمرانی می شود؛ بنابراین استفاده از یک روش غیر مخرب برای آشکار سازی این گونه اهداف زیرسطحی کاملاً ضروری است. روش رادار نفوذی به زمین روشی غیر مخرب، سریع و کم هزینه با قدرت تفکیک بالا برای بررسی های نزدیک به سطح زمین است. در مقاطع GPR اهداف استوانه ای (لوله، کابل و غیره) و نقطه ای به صورت هذلولی نمایش داده می شوند. لذا تمایز بین این اهداف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پژوهش با برداشت سه بعدی یا شبکه ای، به وسیله ی دستگاه Noggin Plus با آنتن پوششی با فرکانس مرکزی 250 مگاهرتز، توانایی و عملکرد روش GPR در آشکارسازی تجهیزات زیرسطحی در یک منطقه شهری با شبکه نسبتاً پیچیده ای از تأسیسات زیرسطحی مورد بررسی قرار گرفته است. این شبکه زیرسطحی متشکل از لوله های فلزی و غیرفلزی، کابل ها و کانال های زیرسطحی انتقال آب است. بعد از انجام پردازش های مناسب بر روی داده-های شبکه ای، نقشه ها و مقاطع مختلف دوبعدی و سه بعدی GPR دارای مختصات افقی و عمقی با دقت بالا تهیه شده؛ که در این مقاطع ساختارهای زیرسطحی آشکارسازی شده است. علاوه بر این تخمین قطر لوله های غیر فلزی محتوی آب با دقت حدود یک سانتیمتر امکان پذیر شده است. با برداشت شبکه ای، پردازش های مناسب و به دنبال آن نقشه ها و مقاطع تهیه شده، اطلاعات مفید و دقیقی از اهداف زیرسطحی مدفون در منطقه برداشت به دست آمده است.

تبدیل رادون هذلولی یک تبدیل انتگرالی است؛ که با انتگرال گیری بر مسیر های هذلولی شکل سعی در به دست آوردن طیف سرعت داده های لرزه ای دارد؛ اما از آنجا که این تبدیل در دسته تبدیل های وابسته به زمان قرار می گیرد و برخلاف سایر تبدیل های رادون امکان محاسبه آن در حوزه فرکانس به ازای هر تک فرکانس وجود ندارد؛ باعث می شود تا تحلیل سرعت لرزه ای-که یکی از مهم ترین مراحل پردازش داده های بازتابی است-از جمله زمان گیر ترین مراحل نیز محسوب شود. از طرفی، زمان گیر بودن محاسبه عملگر های پیشرو و پسرو این تبدیل مانع از داشتن یک طیف سرعت با وضوح بالا به کمک الگوریتم های تزریق کننده تُنُکی می شود. در این مقاله، الگوریتم پروانه ای جهت حل سریع این تبدیل معرفی و سپس کاربرد آن در یک الگوریتم آستانه گذاری انقباضی جهت به دست آوردن یک طیف سرعت با وضوح بالا مورد بررسی قرار می گیرد. همان طور که در مثال های عددی نشان داده شده است، روش مطرح شده باعث کاهش زمان محاسبات تا چندین برابر نسبت به روش معمول در به دست آوردن یک طیف سرعت تُنُک خواهد شد.

در این مطالعه ساختار سرعتی پوسته در زیر دو ایستگاه باند پهن شبکه لرزه نگاری ملی ایران (INSN)، آشتیان-اراک (ASAO) و نائین (NASN)، واقع در حاشیه شمال غربی ایران مرکزی نزدیک شهرهای آشتیان و نائین با روش برگردان هم زمان توابع گیرنده موج P و منحنی های پاشندگی سرعت فاز و گروه موج رایلی مورد بررسی قرار گرفت. جهت تعیین توابع گیرنده از روش تکرار واهمامیخت در حوزه زمان و دور لرزهایی با طول مسیر دایره بزرگ چشمه-گیرنده بزرگ تر از ° 30 و کوچک تر از ° 90 و بزرگای بیش از 5 استفاده گردید؛ که در فاصله سال های 2009 تا 2013 در این ایستگاه ها به ثبت رسیده اند. منحنی های پاشندگی سرعت گروه و فاز موج رایلی از مطالعه ی بر روی ساختار پوسته و گوشته ی بالایی فلات ایران در بازه ی دوره ی تناوبی 10 تا 100 ثانیه تأمین شده است. توابع گیرنده، پاسخ ساختار محلی زمین به رسید تقریباً قائم امواج P در زیر یک لرزه سنج سه مؤلفه ای بوده؛ که به تباین های سرعت موج برشی حساس هستند. ناهماهنگی عمق-سرعت در اطلاعات توابع گیرنده باعث غیر یکتایی مسئله ی برگردان می شود؛ اما با دخالت دادن اطلاعات حاصل از سرعت مطلق برآوردهای پاشندگی و برگردان هم زمان این دو مجموعه ی داده ای، می توان بر این محدودیت غلبه کرد و به اطلاعات دقیق تری در مورد ساختار پوسته ای رسید. نتایج این مطالعه نشان می دهند که عمق ناپیوستگی موهو در زیر ایستگاه آشتیان-اراک (ASAO) 2± 50 کیلومتر و در زیر ایستگاه نائین (NASN) 2± 56 کیلومتر است و این عمق در حاشیه شمال غرب ایران مرکزی موهو به طور متوسط 2± 53 کیلومتر است.

در مطالعات ژئوفیزیکی هنگام مواجهه با رسوبات ضخیم، توده ها و یا مدل سازی گوشته، چگالی به صورت یکنواخت نیست و دارای تغییرات در راستاهای مختلف است. این تغییرات ممکن است با افزایش عمق و یا در راستای افقی به صورت افزایش یا کاهشی باشند. در این تحقیق با استفاده از مطالعات پیشین، رابطه ای برای محاسبه آنومالی گرانی افقی و قائم حاصل از چندضلعی دوبعدی با سطح مقطع اختیاری و نامنظم و دارای تغییرات خطی چگالی در راستای افقی و قائم توسعه داده شده است. در ادامه کدی در محیط برنامه نویسی متلب و بر اساس فرمول توسعه داده شده، تهیه شده است و آنومالی گرانی را برای ساختارهایی که دارای چگالی خطی متغیر و یا چگالی ثابت هستند، محاسبه می کند. مدل مصنوعی به کار برده شده در این تحقیق، مدل مصنوعی دوبعدی است که دارای شکلی نامنظم است. در این مدل مصنوعی یک بار چگالی به صورت خطی در راستای قائم به طور افزایشی تغییر یافته است و سپس چگالی به صورت خطی و در راستای افقی به صورت افزایشی تغییر یافته و در هر دو حالت با مدلی که میانگین چگالی به کل توده نسبت داده، مقایسه شده است. نتایج محاسبات و مدل سازی بیان می دارد که مقدار این تفاوت محسوس است و نمی تواند نادیده گرفته شود. لذا در مواردی که نیاز به محاسبات اثر گرانی سنجی با دقت بالاتری است و یا در مطالعات بزرگ مقیاس که نیاز به مدل سازی گوشته است، می توان از اشکال دوبعدی چندوجهی با تغییرات خطی چگالی در راستاهای مختلف استفاده کرد.

روش های مغناطیسی و گرانی سنجی عمدتاً در مراحل اولیه اکتشاف نفت به منظور شناسایی وضعیت زمین شناسی منطقه مورد نظر استفاده می شوند تا تصویری کلی از زیر سطح محدوده مذکور به دست آید. یکی از مباحث مهم در تعبیر و تفسیر این داده ها استفاده از روش های مدل سازی است؛ تا تخمین مناسبی از ساختار موجود از زیر سطح زمین را فراهم سازد. محققین همواره به دنبال ارائه روش های جدیدی در این زمینه بوده اند. یکی از این روش ها، وارون سازی ترکیبی داده ها (گرانی و مغناطیس سنجی) است. استفاده از روش وارون سازی ترکیبی داده های ژئوفیزیکی، موجب آشکارسازی بهتر پارامترهای مدل می گردد. در روش های ترکیبی که از دو یا چند نوع داده با ماهیت های مختلف با یکدیگر و به طور همزمان استفاده می شود با به کارگیری ضرایب خاص بین دو داده ارتباط ریاضی برقرار کرده که در این تحقیق با استفاده از انحراف معیار بین داده ها این امر محقق شده است. در ادامه داده های گرانی و مغناطیس منطقه گرمسار به منظور شناخت توده های نمکی منطقه با روش مدل سازی وارون و سپس مدل سازی وارون ترکیبی مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت نتایج به دست آمده از هر دو روش مدل سازی باهم مقایسه گردید. بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش استفاده از وارون سازی ترکیبی با استفاده از ضریب وزنی برای مناطقی که دارای داده های مغناطیسی و گرانی سنجی هستند، توصیه می شود.

داده های لرزه ای بازتابی همواره شامل انواعی از نوفه از جمله نوفه های ناهمدوس (تصادفی) و همدوس می باشند. نسبت سیگنال به نوفه پایین؛ مراحل پردازش به خصوص برانبارش و مهاجرت را با مشکل مواجه می کند و در نهایت ممکن است منجر به یک تصویر غیر قابل تفسیر از ساختارهای زمین شود. از آنجا که فرض اساسی تبدیل فوریه پایا بودن سیگنال است، بنابراین برای سیگنال های ناپایا کاملاً کارا نیست. با توجه به این که تبدیل موجک، تابع را در حیطه زمان و فرکانس با استفاده از تابع موجک همزمان نشان می دهد؛ بنابراین بر محدودیت های تبدیل فوریه غلبه کرده است. در این مقاله تلاش شده است تا روش نوفه زدایی SURE-LET در حوزه تبدیل موجک گسسته متعامد کاهشی و با استفاده از موجک های مختلف، به منظور تضعیف نوفه های تصادفی اعمال شود. در روش SURE-LET از هرگونه فرضیه ی پیشین بر روی سیگنال های عاری از نوفه اجتناب می گردد. در واقع روش SURE-LET به دو بخش اصلی تقسیم می شود: تضعیف کننده ی موجک که شامل بسط خطی توابع آستانه گذاری (LET) درون مقیاس است. سپس پارامترهای خطی برای به حداقل رساندن خطای نااریب اشتین (SURE)، بین داده های نوفه ای و عاری از نوفه، حل می شوند. با توجه به فرم درجه ی دوم برآورد MSE، پارامترها به راحتی با حل یک سیستم معادلات خطی، بهینه سازی می شوند. نتایج اعمال روش SURE-LET با موجک های مختلف نشان می دهد که موجک های سیملت و کویفلت خروجی بهتری نسبت به سایر موجک ها دارند. با توجه به میزان حفظ سیگنال در کنار تضعیف نوفه برتری روش SURE-LET بر روش های آستانه گذاری نرم و واهمامیخت حوزه f-x نشان داده شده است.