Obtenció d'imatges de la distribució d'impedància elèctrica en el subsòl per a la detecció d'anomalies extenses. Aplicació a la detecció d'humitat i de contaminants
La conservació i protecció del medi ambient estan adquirint cada cop més importància. Un dels factors que influeixen més en la seva degradació és la contaminació. Aquesta tesi es centra en la contaminació del subsòl. com a conseqüència de fuites de productes contaminants provinents de tuberies i dip...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 1999 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/6338 |
| Acceso en línea: | http://www.tdx.cat/TDX-0210106-140929 http://hdl.handle.net/10803/6338 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93650 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | configuració electródica reconstrucció d'imatges prospecció geoelèctrica mostreig síncron tomografia d'impedància elèctrica matriu inversa detecció de fuites 62 621.3 |
| Sumario: | La conservació i protecció del medi ambient estan adquirint cada cop més importància. Un dels factors que influeixen més en la seva degradació és la contaminació. Aquesta tesi es centra en la contaminació del subsòl. com a conseqüència de fuites de productes contaminants provinents de tuberies i dipòsits soterrats a poca profunditat. D'igual forma és interessant la detecció de fuites d'aigua, doncs cada vegada més s'està convertint en un bé escàs que cal preservar.<br/><br/>Aquestes fuites poden ser detectades des de la superfície per mitjà de l'aplicació dels mètodes resistius, derivats dels de prospecció geoelèctrica. L'anàlisi de les corbes de resistivitat aparent obtingudes a la superfície del sòl i la visualització en plans verticals i horitzontals dels canvis de conductivitat elèctrica del subsòl són uns mètodes adients per poder-ne realitzar una monitorització.<br/><br/>La tesi es desenvolupa en tres vessants: estudi del problema directe, estudi de la instrumentació per realitzar mesures i estudi del problema invers amb la conseqüent obtenció d'imatges.<br/>L'estudi del problema directe és el primer pas cap a la detecció de l'anomalia, ja que ens permet obtenir la distribució de potencials a la superfície del terreny tot i coneixent les resistivitats del terreny i de l'objecte que es vol detectar.<br/>Una forma de modelar els objectes és suposar que presenten la forma esfèrica o cilíndrica. La fuita, que es pot associar a una anomalia extensa, ja que es va estenent en el terreny, la suposarem concèntrica amb la canonada o dipòsit. Resolem l'equació de Laplace en un medi homogeni en el que hi ha un elèctrode puntual de corrent i N+1 cilindres concèntrics o N+1 esferes concèntriques de diferents conductivitats. Aquest estudi permet dissenyar una sèrie d'algorismes que generen diferents configuracions electròdiques.<br/>La particularització del problema directe a la configuració Schlumberger permet caracteritzar les anomalies per un moment bipolar normalitzat que respon a una fórmula de recurrència on es fa l'aproximació que es troba sotmesa a l'acció d'un camp elèctric uniforme. A partir de la resistivitat aparent corresponent a la configuració Schlumberger es pot discernir la grandària de la fuita i la seva profunditat.<br/>S'ha de tenir present que quasevol error a les tensions mesurades a la superficie poden afectar la resistivitat aparent, i per tant a la correcta detecció de la fuita. Alguns d'aquests errors són ocasionats pel posicionament dels elèctrodes, el soroll tel·lúric (sobretot en corrent continu) i l'acoblament electromagnètic en mesures en alterna. Per reduir aquest acoblament electromagnètic, els cables injectors i detectors haurien d'estar molt allunyats entre si, la qual cosa no és possible en totes les configuracions electròdiques d'interès i sobretot en les mesures de camp. Per aquesta raó hem considerat la possibilitat d'injectar un senyal quadrat de 1 kHz i una amplitud de pic a pic entre 20 V i 100 V.<br/>El sistema portàtil que hem contribuït a dissenyar, es basa en la injecció de senyals quadrats. La detecció es basa en un desmodulador síncron totalment diferencial. Es realitza un mostreig síncron en la part plana del senyal, de forma que es redueixen considerablement les interferències.<br/>Els algorismes dissenyats per reconstruir en forma d'imatges els canvis de conductivitat del subsòl són d'un sol pas. El mal condicionament de la matriu de sensibilitat requereix aplicar tècniques de regularització per realitzar la seva inversió. S'han estudiat els algorismes de retroprojecció i Marquardt-Levenberg, els quals s'han aplicat a dades sintètiques i a dades experimentals de laboratori i de camp. |
|---|