Ученые Сколтеха и СПбГУ предложили математический метод интерпретации данных по грунтовым водам. Новый метод более эффективен и обеспечивает большую точность визуализации подземных потоков для планирования строительных работ, мониторинга состояния дамб и определения мест бурения скважин для нужд сельского хозяйства, промышленности и частного потребления в засушливых районах.
Изучение потоков подземных вод важно для безопасной эксплуатации дамб, строительства и разведки подземных источников с пресной водой. Грунтовые воды представляют опасность для элементов фундаментов зданий и систем метрополитена, размывая их. Также водные потоки указывают на уязвимые места в дамбах, создающие риск прорыва. В регионах с засушливым климатом, например, в Испании, Израиле, Австралии или на юге России, знание того, где вода течет под землей и картирование позволяет использовать этот ценный ресурс для водоснабжения.
В последнее десятилетие для визуализации подземных водных потоков стали активно применять измерения естественного электрического поля. В основе этого подхода лежит открытие, что вода при фильтрации через пористую породу создаёт электрический потенциал, по которому можно обнаружить потоки жидкости.
Хотя современная техника позволяет точно измерять электрический потенциал на поверхности, реконструировать по нему местонахождение водных потоков — более трудная задача. До настоящего времени не существовало математического метода обработки данных естественного поля, который бы точно учитывал сложный рельеф местности и быстро работал на большом количестве данных.
В недавней статье в IEEE TGRS российская исследовательская группа из Сколтеха и Санкт-Петербургского государственного университета предложила такой метод. Новый метод пригоден для быстрой обработки большого количества измерений. Кроме того, он в точности учитывает сложную геометрию расчётной области, что особенно важно для прогнозирования прорывов дамб: поскольку сложная геометрия этих сооружений сильно влияет на распределение электрического потенциала.
«В конечном счёте результат нашего исследования — заметное повышение качества геофизической интерпретации», — прокомментировал работу её первый автор, научный сотрудник Сколтеха Михаил Маловичко. «Математик скажет: мы повысили точность решения обратной задачи. Учитывая улучшение качества визуализации, мы считаем, что этот подход имеет большие перспективы в индустрии».
Исследование было опубликовано в журнале IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.
Источник: Сколтех.
