Лабораторная работа № 3 «интерпретация результатов вэз»

(работа выполняется за 2 занятия)

Задание.

(первое занятие)

1. Получить у преподавателя билогарифмический бланк с трехслойными кривыми ВЭЗ и набор палеток.

2. Перенести кривые и оси на кальку, отметив десятичные порядки на осях.

3. Подобрать для каждой кривой соответствующую ей палетку и провести интерпретацию - определить ρ ₁, ρ ₂, ρ ₃, h ₁, h ₂.

4. Оцифровать кривые для последующего ввода в компьютер.

5. Сдать преподавателю результаты палеточной интерпретации и оцифровки, а также аккуратно сложенные по номерам палетки.

(второе занятие)

1. Получить у преподавателя результаты оцифровки.

2. Занести кривые в память компьютера и провести машинную интерпретацию.

3. Распечатать кривые и результаты интерпретации.

4. Получить у преподавателя результаты палеточной интерпретации, и сравнить их с результатами машинного подбора. Объяснить причины расхождений, если таковые имеются.

Для выполнения работы необходимо иметь рабочую тетрадь, карандаш, линейку, стиральную резинку, лист кальки формата А4 (получить у преподавателя), простейший калькулятор.

Описание работы.

1. Интерпретация по палеткам.

Как отмечалось выше, в настоящее время палеточная интерпретация практически полностью вытеснена компьютерной. В связи с этим, в данной работе мы ограничимся только общими знакомством с принципами такой интерпретации и простейшими приемами работы с палетками.

Первые палетки - наборы эталонных кривых ВЭЗ, были выпущены фирмой Шлюмберже в 1937 г. а первые отечественные - в 1938 г. Беломоро-Балтийским комбинатом НКВД. Наибольшее распространение в России получили так называемые палетки Пылаева. Книга А.М. Пылаева «Руководство по интерпретации вертикальных электрических зондирований», изданная в 1948 г. оставалась основным пособием по интерпретации ВЭЗ практически до конца 80-х.

Палетки Пылаева состоят из одной двухслойной, двух вспомогательных палеток и 28 листов содержащих трехслойные палетки. По оси разносов, направленной вниз, в двухслойной палетке отложены значения log _6.25(r/h₁), в трехслойной - log _6.25(r / h _экв.), где h_экв – эквивалентная мощность первых двух слоев. По горизонтальной оси откладывается значение log_6.25(ρ _к/ ρ ₁). Двухслойная палетка воспроизводится на рис.4.5, пример трехслойной приведен на рис.4.6.

Рис. 4.5.Двухслойная

палетка.

Интерпретация двухслойных кривых.

Кривая вычерчивается на бланке (кальке) с нанесением основных декадных осей и совмещается с палеткой. Оси бланка и палетки при совмещении должны быть строго параллельны. Интерпретируемая кривая должна совпадать с одной из палеточных кривых или располагаться между палеточными кривыми. Пересечение осей ρ _к/ ρ ₁ и r/h₁ называется крестом палетки. Это пересечение отмечается на бланке. Индекс конкретной палеточной кривой, с которой совпала интерпретируемая кривая, дает отношение ρ ₂/ ρ ₁, которое также записывается на бланке. В случае, если интерпретируемая кривая проходит между двумя палеточными, это отношение находится путем интерполяции. Затем бланк (калька) совмещается с билогарифмическим бланком, например, тем, на котором строилась исходная полевая кривая, и определяются координаты креста палетки, отмеченного на бланке. Ордината креста дает нам значение h ₁, абсцисса – значение ρ ₁. Зная отношение ρ ₂/ ρ ₁, находим значение ρ ₂.

Интерпретация трехслойных кривых.

Трехслойные палетки разбиты на четыре серии по четырем возможным типам кривых: H, Q, K, A (Рис. 4.6). Индекс каждой палетки включает в себя тип кривой, значения μ₂= ρ ₂/ ρ ₁ и μ₃= ρ ₃/ ρ ₁. Например, индекс А – 19 - ρ ₂² означает, что на палетке даны

Рис.4.6. Пример трехслойной палетки.

эталонные кривые типа А, с значениями μ₂= ρ ₂/ ρ ₁=19 и μ₃= ρ ₃/ ρ₁ = ρ ₂/ ρ ₁)². Обратите внимание на то, что при определении удельного сопротивления третьего слоя в квадрат возводится отношение ρ ₂/ ρ ₁, хотя в индексе палетки стоит обозначение ρ ₂². Все значения при определении ρ ₃ нормируются на ρ ₁. Цифры около каждой кривой палетки дают соответствующие значения ν₂ = h ₂/ h ₁. Кроме кривых на палетке даны вспомогательные линии – прямые «ρ ₁», «ρ ₂» и «m₂= h ₁ + h ₂», и линии «h _1», «h ₂», «S ₂» и «S».

При интерпретации полевая кривая вычерчивается на бланке (кальке) с нанесением основных декадных осей. Для выбора палетки необходимо, прежде всего, определить тип кривой и приблизительно оценить по асимптоте, соответствующей большим разносам, значение ρ ₃. Интерпретируемую кривую совмещают с палеточными кривыми, обеспечивая параллельность осей палетки и бланка. Выбирают палеточную кривую, наилучшим образом совпадающую с интерпретируемой. По индексу кривой определяют ν₂ = h ₂/ h ₁. На бланке отмечают место пересечения вспомогательной линии «h ₁» с кривой, ордината этой точки даст нам значение h ₁. Значение ρ ₁ получаем по абсциссе, соответствующей линии «ρ ₁». По индексу кривой и индексу палетки определяем h ₂, ρ ₂ и ρ ₃. Можно определить h ₂, S ₂ и ρ ₂ по пересечению кривой с линией «h ₂», «S₂»и по линии «ρ ₂». Линии «S» и «m₂» необходимы для использования трехслойных палеток при интерпретации четырехслойных кривых. Для определения координат отмеченных на бланке точек используют, как и в случае с двухслойной кривой, двойной логарифмический бланк.

Результаты интерпретации записываются на отдельном листе в виде таблицы, аналогичной таб.4.2. На кальках должны быть указаны фамилия интерпретатора и вариант кривых.

Если вы интерпретируете полевые кривые с «воротами», необходимо убрать «ворота» путем параллельного переноса всех ветвей кривой вправо, до совпадения с правыми частями ворот.

Оцифровка кривых.

После проведения интерпретации необходимо представить значения ρ _к(АВ/2), соответствующие кривым, которые вы интерпретировали, в виде таблицы для последующего ввода их в компьютер. Для разносов, соответствующих таб.1. (1; 1,5; 3; 5; 9; 15; 25; 40; 65; 100; 150 м) определяются для каждой кривой значения ρ _ки строится таблица, образец которой приведен ниже (таб.4.3.).

Таблица 4.3

Тип кривой	Q	H	K	A
АВ/2	ρ _k	ρ _k	ρ _k	ρ _k
1.0
1.5
и т.д.

2 Компьютерная интерпретация.

1. Получите у преподавателя данные по кривым ВЭЗ.

2. Запустите программу IPI2Win (free).

3. Воспользуйтесь внутренним редактором IPI2Win для ввода данных. Чтобы вызвать внутренний редактор IPI2Win для создания файла данных, выберите пункт меню File, New VES point/ Файл, новый пикет ВЭЗ или щелкните по кнопке {Make new VES point/Новый пикет ВЭЗ} панели управления или нажмите клавиши [Ctrl-Alt-N]. Появится окно New VES point/Новый пикет ВЭЗ.

4.В колонки таблицы заносятся данные о разносах (в колонку AB/2), длине приемной линии (MN), кажущейся поляризуемости (SP), измеренной разности потенциалов (U), токе в питающей линии (I), коэффициенте установки (K), кажущемся сопротивлении (Ro_a). Значения разносов и длин приемных линий следует впечатать в соответствующие ячейки таблицы. Чтобы ввести значения разности потенциалов, тока и кажущейся поляризуемости, нажмите кнопку Input SP, U, I, затем впечатайте значения в соответствующие ячейки таблицы. Чтобы ввести значения кажущегося сопротивления, нажмите кнопку Input app. resist., затем впечатайте значения в соответствующие ячейки таблицы.

5. Выберите тип установки из списка Array окна New VES point.

6. После того, как все данные по пикету введены, щелкните по кнопке { ОК } окна New VES point, чтобы начать создание нового файла данных.

7. Кривая ВЭЗ для вашей точки изображается в окне кривых, в заголовок которого вынесено имя точки ВЭЗ. Имя точки дублируется в поле Name of VES location/Имя ВЭЗ строки состояния непосредственно под панелью инструментов. Полевые значения кажущегося сопротивления отмечены кружками. Сама кривая ВЭЗ представлена черной линией, построенной как сглаживающий сплайн по полевым значениям. Кривая сопротивления изображается в билогарифмическом масштабе.

8. Параметры модели для текущей точки ВЭЗ (сопротивления (и поляризуемости - в режиме ВЭЗ/ВП), мощности слоев, глубины и абсолютные отметки кровель слоев) представлены в окне кривой синей линией - псевдокаротажной кривой. Кроме того, они также представлены в виде таблицы в отдельном окне (окне модели), в заголовок которого вынесено значение невязки теоретической и полевой кривой (одно число в режиме ВЭЗ, два числа в режиме ВЭЗ-ВП). Теоретическая кривая ВЭЗ для текущих параметров модели изображена в окне кривых красной линией. Под невязкой по сопротивлениям понимается относительное отклонение теоретической кривой от полевой кривой для текущей точки зондирования и текущих параметров модели. Под невязкой по поляризуемости (только в режиме ВЭЗ-ВП; показывается в скобках со знаком «±») понимается среднеквадратическое отклонение кривых кажущейся поляризуемости. Эти величины показаны также в поле Fitting error/Невязка строки состояния.

9. Пользуясь априорной информацией, взятой у преподавателя подберите вручную свою теоретическую модель по кривой. Задайте нужное число слоев и их параметры.

10. Чтобы расщепить текущий слой (т. е. слой, выделенный в окне моделей), следует нажать клавиши [Ctrl-N], выбрать пункт меню Model, Split/ Модель, Расщепить, или щелкнуть по кнопке { Split the layer/Расщепить } в панели инструментов. Для объединения слоя, выделенного в окне моделей, с подстилающим его слоем следует нажать клавиши [Ctrl-Y], выбрать пункт меню Model, Join/ Модель, Объединить, или щелкнуть по кнопке { Join two layers / Объединить } в панели инструментов.

11.Чтобы изменить свойство слоя, щелкните в соответствующую ячейку таблицы в окне моделей, впечатайте новое значение параметра и нажмите клавишу [Enter]. Теоретическая кривая перерисуется для новых параметров модели. Для перехода к соседним ячейкам таблицы можно пользоваться клавишами управления курсором (стрелками). Кроме этого, параметры модели можно менять, перетаскивая мышью отрезки кривой псевдокаротажа. При таком способе изменения параметров модели, теоретическая кривая перерисовывается синхронно с изменением модели. Перетаскивание вертикального отрезка изменяет глубину соответствующей границы, а горизонтального - сопротивление соответствующего слоя. Если при перетаскивании удерживать нажатой клавишу [Ctrl], изменяются оба параметра. Если нужно изменить только глубину границы, можно перетащить мышью обозначающий ее отрезок в окне разрезов.

12.После подбора собственной модели сохраните ее и сдайте преподавателю.

13. Осуществите на тех же данных формальную автоматическую интерпретацию вашей кривой.

14. Метод наименьшего числа слоев является самым формальным подходом к интерпретации. Для выполнения автоматической интерпретации по этому методу следует выбрать точку ВЭЗ, кривую для которой следует интерпретировать, и затем выбрать пункт меню Point, New model/ Пикет ВЭЗ, Новая модель или нажать клавишу [F7]. Созданная модель имеет минимальное количество слоев, параметры которых обеспечивают минимальную невязку полевой и теоретической кривых для текущей точки. Этот метод интерпретации может порождать модели с очень тонкими слоями исключительно высокого или низкого сопротивления. Впоследствии параметры таких слоев можно изменить вручную в соответствии с принципом эквивалентности. Метод минимального числа слоев следует использовать для создания грубой модели начального приближения для дальнейшей интерактивной интерпретации при недостатке априорной информации.

15. Управление решением обратной задачи методом наименьшего числа слоев осуществляется заданием минимальной и максимальной невязки, определяющих границы поиска решения, а также заданным минимальным количеством слоев в модели и (в режиме ВЭЗ-ВП) весом невязки по поляризуемости при решении обратной задачи. Чтобы задать значения этих параметров, следует выбрать пункт меню Options/Параметры. В окне Options/Параметры перейдите во вкладку New model/Новая модель, и впечатайте значение минимальной невязки в текстовую строку Minimal error (%)/Мин. невязка (%), максимальной невязки - в текстовую строку Maximal error (%)/Макс. невязка (%), вес, с которым учитывается невязка по поляризуемости - в текстовую строку Charg. weight/Вес поляриз., минимально допустимое количество слоев - в текстовую строку Min. layers number/Мин. число слоев окна Options/Параметры.

16. Если значения каких-либо параметров разреза известны точно (априори или по результатам интерпретации), возможно, их закрепление перед началом автоматической интерпретации. Закрепленные параметры не меняются в процессе подбора. Закрепление параметров является способом более жесткой и управляемой регуляризации процесса подбора. Чтобы закрепить параметр, щелкните в нужную ячейку таблицы окна параметров и затем выберите пункт меню Model, Fix/Модель, Закрепить или нажмите клавишу [Ins]. Для отмены закрепления щелкните по ячейке с нужным параметром и выполните те же действия, т. е. выберите пункт меню Model, Fix/Модель, Закрепить или нажмите клавишу [Ins].

Сохраните полученную модель и сравните ее с ранее полученной.

Требования к отчету

В отчете приводятся общие сведения о работе, таблица результатов интерпретации, составленная по форме таб.4.2., бланк (калька) с кривыми, распечатка с результатами компьютерной интерпретации, объяснения по поводу расхождения результатов компьютерной и палеточной интерпретации.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит регуляризация при палеточной интерпретации?

2. Как исследует интерпретировать по палеткам кривую ВЭЗ с воротами?

3. Из каких соображений выбирается модель начального приближения при компьютерной интерпретации данных ВЭЗ?

4. В каких случаях интерпретатору необходимо закреплять параметры модели?

5. Что минимизирует программа IPI2Win при работе методом регуляризированного подбора?