zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Mô hình độ dẫn điện trong môi trường lỗ rỗng sử dụng mô hình ống mao dẫn có kích thước thay đổi

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp đo độ dẫn điện của môi trường lỗ rỗng là một trong những phương pháp không phá hủy được sử dụng phổ biến trong địa vật lý để nghiên cứu các vấn đề về môi trường, tìm kiếm dầu mỏ, nước ngầm, phát hiện và theo dõi sự lan truyền của dòng nước ngầm bị ô nhiễm dưới bãi rác hoặc để nghiên cứu các tính chất, đặc điểm của môi trường lỗ rỗng (độ rỗng, hàm lượng nước, thành phần khoáng chất, v.v…).

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mô hình độ dẫn điện trong môi trường lỗ rỗng sử dụng mô hình ống mao dẫn có kích thước thay đổi

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 MÔ HÌNH ĐỘ DẪN ĐIỆN TRONG MÔI TRƯỜNG LỖ RỖNG SỬ DỤNG MÔ HÌNH ỐNG MAO DẪN CÓ KÍCH THƯỚC THAY ĐỔI Lương Duy Thành, Nguyễn Mạnh Hùng Trường Đại học Thủy lợi, email: thanh_lud@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Phương pháp đo độ dẫn điện của môi trường lỗ rỗng là một trong những phương pháp không phá hủy được sử dụng phổ biến trong địa vật lý để nghiên cứu các vấn đề về môi trường, tìm kiếm dầu mỏ, nước ngầm, phát hiện và theo dõi sự lan truyền của dòng nước ngầm bị ô nhiễm dưới bãi rác hoặc để Hình 1. Lỗ rỗng có kích thước thay đổi nghiên cứu các tính chất, đặc điểm của môi trường lỗ rỗng (độ rỗng, hàm lượng nước, 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU thành phần khoáng chất, v.v…). Có nhiều phương pháp lý thuyết được sử dụng để nghiên cứu hiện tượng dẫn điện như phương pháp trung bình thể tích, phương pháp môi trường hiệu dụng, phương pháp lý thuyết thấm, phương pháp phân tích đường tới hạn, hoặc các phương pháp mô phỏng như phương pháp phần tử hữu hạn, lưới Boltzman v.v… Một trong các phương pháp được sử dụng phổ biến là phương pháp mô hình ống mao dẫn (OMD) do sự đơn giản nhưng hiệu quả trong việc thu nhận mô hình giải tích và do Hình 2. Mô hình OMD đó dễ dàng dự đoán ảnh hưởng của các tham có kích thước thay đổi số đặc trưng lên độ dẫn điện. Hầu hết các công bố có liên quan sử dụng mô hình OMD Theo mô hình OMD, môi trường lỗ rỗng có kích thước không đổi dọc theo chiều dài được tạo bởi các ống mao dẫn có bán kính ống mao dẫn [1]. Tuy nhiên, trong thực tế thay đổi từ rmin đến rmax và tuân theo phân bố kích thước lỗ rỗng thường thay đổi theo chiều fractal. Xét một môi trường xốp ngậm nước dài ống theo kiểu lọ mực (inkbottles) bao hoàn toàn có chiều dài Lo và tiết diện ngang gồm thân (pore body) và cổ lỗ rỗng (pore là AREV như chỉ ra trong hình 2. Theo [2], throat) như chỉ ra trong hình 1 [2]. Do đó, mỗi ống mao dẫn lại có kích thước thay đổi trong báo cáo này, chúng tôi sử dụng mô theo kiểu lọ mực có bước sóng λ và chiều dài hình OMD có kích thước thay đổi theo kiểu L (bao gồm N bước sóng hay L = Nλ) dạng: lọ mực để nghiên cứu xây dựng mô hình độ  ar if x  [0  n, c  n] r ( x)   (1) dẫn điện cho môi trường lỗ rỗng. r if x  [c  n,   n] 268
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 trong đó a là thừa số xuyên tâm (0  a  1), c Để tính đến sự uốn khúc của lỗ rỗng, là thừa số chiều dài (0  c  1) và n = 0, 1, .., người ta sử dụng độ uốn khúc τ được cho bởi: N - 1. Nếu c = 1 hoặc c = 0, chúng ta có mô L  (10) hình OMD có kích thước không đổi với bán Lo kính lần lượt là ar hoặc r. Thể tích của một (chú ý Lo và L được biểu diễn qua hình 2). ống mao dẫn riêng lẻ được cho bởi [2]: Ngoài ra điện trở của môi trường lỗ rỗng L  c   RREV (Ω) có liên hệ với độ dẫn điện σ (S/m) V p ( r )   r 2 ( x ) dx  N    ( ar ) 2 dx   r 2 dx  o o c  qua biểu thức: Lo  L r f V ( a , c ) 2 (2) RREV  (11) AREV với fV (a, c)  a c  1  c . Khi ống mao dẫn ngậm 2 Kết hợp các phương trình (7), (9), (10) và nước với độ dẫn σw, điện trở của ống khi đó (11), chúng tôi thu nhận biểu thức giải tích được cho bởi: cho độ dẫn điện của môi trường lỗ rỗng cN N L dx ngậm nước: Rp     o  w r ( x )  w a 2 r 2  w r 2 2  w  (12) L  2 f V ( a , c ) f R ( a, c )  f R ( a, c ) , (3)  wr 2 Thay fV (a, c) và f R (a, c) vào (12), ta có: a 2 (1  c)  c  wa 2 với f R (a, c)  .  a2  2 (a 2 c  1  c)(a 2  a 2 c  c) Do đó, điện trở của môi trường lỗ rỗng ngậm  f (a, c) nước được mô tả ở trên được cho bởi [1]:  w 2 (13)  rmax 1 1 a2 RREV   rmin R p r  f (r )dr (4) trong đó f (a, c)  (a c  1  c)(a 2  a 2 c  c) 2 . trong đó f (r ) là hàm phân bố lỗ rỗng. Ở đây, Phương trình (13) là kết quả chính trong chúng tôi dùng phân bố fractal [1]: báo cáo này. Kết quả chỉ ra sự phụ thuộc của f (r )  Drmax r  D 1 D (5) độ dẫn điện của môi trường lỗ rỗng vào độ dẫn điện của nước (σw) và tính chất của môi D là tham số đặc trưng cho môi trường lỗ rỗng, có thể được xác định thực nghiệm hoặc trường lỗ rỗng (ϕ, τ, a và c). Trong trường tính từ tính chất của môi trường lỗ rỗng: hợp ống mao dẫn thẳng có kích thước không ln  đổi a = 1 hoặc c = 0 và τ = 1, phương trình D  2 (6) (13) trở thành σ = σw ϕ. Kết quả này trùng với ln  trong đó  là độ xốp và   rmin / rmax . định luật thực nghiệm Archie thường được dùng trong địa Vật lý. Từ phương trình (4), (5), ta có:  wrmax D 1    2 1 2 D 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN  (7) RREV L ( 2  D ) f R ( a, c ) Theo định nghĩa, độ rỗng là tỷ số giữa thể tích lỗ rỗng (Vpore) và thể tích tổng (VREV ): rmax V pore V rmin p (r ) f (r )dr   (8) VREV AREV Lo Kết hợp (2), (5) và (8), chúng ta có: Lf V (a, c) Drmax (1   2 D ) 2 Hình 3. Sự thay đổi của hệ số f  (9) AREV Lo (2  D) theo các tham số a và c 269
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Để chỉ ra sự ảnh hưởng của dạng hình học lỗ Do vậy, biểu thức (15) không còn phù hợp. Để rỗng lên độ dẫn điện, chúng tôi vẽ sự phụ thuộc tính tới độ dẫn điện bề mặt σs, phương trình của hệ số f theo các tham số a và c (hình 3). (15) được hiệu chỉnh dạng [4]: Kết quả chỉ ra hệ số f nằm trong giữa 0 (tương  wa 2  s (14) ứng với các lỗ rỗng bị thắt nút) và 1 (ứng với lỗ  2 (a 2 c  1  c)(a 2  a 2 c  c) rỗng có kích thước không thay đổi). Nếu áp dụng (14) với σs = 3×10-4 S/m [8] thì mô hình đề xuất có thể giải thích tốt số liệu thực nghiệm (đường nét liền bên trên). Hình 4. Sự thay đổi của σ theo σw ứng với mẫu S6 công bố bởi [3] Hình 5. Sự thay đổi của σ theo σw ứng với Bảng 1. Các đại lượng d (μm), ϕ (-) mẫu S1 [3]. Các đường trên và dưới lần lượt và σw (S/m) tương ứng với đường kính, tương ứng với biểu thức (14) và (13) độ xốp và độ dẫn điện nước. Chỉ số * ứng với các số liệu công bố trong [3] 4. KẾT LUẬN Mẫu d* (μm) ϕ* (-) σ* w (S/m) a c Chúng tôi đã xây dựng một mô hình cho S1 56 0.4 10-4 to 0.1 0.5 0.1 độ dẫn điện của môi trường lỗ rỗng sử dụng mô hình OMD. Mô hình thu được chỉ ra sự S6 300 0.4 10-4 to 0.1 0.5 0.1 phụ thuộc của độ dẫn điện của môi trường lỗ Tiếp đó, để kiểm tra tính khả thi của mô rỗng vào độ dẫn điện của nước và tính chất hình được đề xuất, chúng tôi so sánh nó với số của môi trường lỗ rỗng. Tiếp đó, mô hình liệu thực nghiệm đã công bố trong [3] (mẫu S6 được so sánh và kiểm chứng với số liệu thực và S1 trong bảng 1). Hình 4 chỉ ra sự thay đổi nghiệm đã được công bố. Kết quả bước đầu của độ dẫn điện của mẫu S6 theo độ dẫn điện chỉ ra mô hình đề xuất có thể giải thích tốt số của nước ứng với số liệu thực nghiệm công bố liệu thực nghiệm. bởi [3] (các đường tròn) và đường lý thuyết dự 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO đoán từ mô hình đề xuất (theo [4], τ được lấy là 1.07 ứng với cùng mẫu sử dụng). Các tham số [1] Thanh, L. D., Jougnot, D., Van Do, P., a và c được tìm thông qua hàm “fminsearch” Nghia, N. V., A physically based model for the electrical conductivity of water- trong Matlab sao cho sai số nhỏ nhất (bảng 1). saturated porous media, Geophys. J. Int., Kết quả chỉ ra mô hình đề xuất có thể giải thích 219 (2019), 866-876. tốt số liệu thực nghiệm cho mẫu S6. Tương tự, [2] Soldi, M.; Guarracino, L.; Jougnot, D. A hình 5 chỉ ra sự thay đổi của σ theo σw ứng với Simple Hysteretic Constitutive Model for mẫu S1. Kết quả chỉ ra mô hình không giải Unsaturated Flow, Transp. Porous Media, thích tốt số liệu thực nghiệm (đường nét liền 120 (2017), 271-285. [3] Bole`ve, A., A. Crespy, A. Revil, F. Janod, dưới), đặc biệt khi độ dẫn điện của nước nhỏ. and J. L. Mattiuzzo, Streaming potentials of Nguyên nhân là kích thước hạt của S1 nhỏ hơn granular media: Inuence of the dukhin and nhiều so với S6 và khi đó độ dẫn điện bề mặt σs reynolds numbers, J. Geophys. Res., đóng vai trò đáng kể và không thể bỏ qua [4]. B08204 (2007). 270

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.