Experimental substantiation of the NPEMFE geophysical method to solve engineering and geological problems

Abstract

Preservation and increasing of soil fertility is the essential problem for the agricultural melioration. It was solved in the most intensive way during the period of 1960s-1980s within the framework of “Large-scale program of the melioration development”. Poor technical condition of the internal economic network of Dnipropetrovsk Region is peculiar for more than 136 thous.habeing 68.6 % of the irrigation land area. That results in considerable filtration losses, which stipulates both increased prime cost of the irrigation water and deterioration of environmental and melioration conditions of the neighbouring territories. Fora long time, reconstruction of the irrigation system has not been financed properly. Implementation of the measures aimed at restoration and development of irrigation is one of the priorities of the Agreement on the Association between Ukraine and the European Union.Nowadays, much attention is paid to diagnostics of technical state of hydroengineering structures (HES) in melioration systems of CC1 structure category (especially, to the retention basins of irrigation systems) involving non-destructive instrumental methods.According to the recommendations of normative documents, it is proposed to determine the zones of in-creased filtration within the earth dam body, protective dams, and reservoir beds using a system of geophysi-cal methods including the following ones: vertical electric sounding (VES), microelectric sounding (MES), electric profiling (EP), and method of natural electric fields (NEF). Unfortunately, the mentioned methods are often rather cost-and labour-consuming ones. That empha-sizes thetopicality of developing and implementing the innovative methods for complex evaluation of tech-nical condition and detection of hidden filtration zones within the bodies of earth HESs. That will help local-ize and maintain timely the identified site makingitpossible to prolong operation period of the object and prevent rise of ground water level within the neighbouring territories.

В наш час діагностування технічного стану гідротехнічних споруд (ГТС),водогосподарського комплексу також як і локалізації ділянок, які потребують першочергового ремонту, є досить актуальними науково-практичними задачами. Багаторічні польові дослідження показали високу ефективність застосування геофізичного методу природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) для виявлення зон підвищеної фільтрації і порушень в тілі ґрунтових ГТС. Вперше були проведені лабораторні дослідження для аналізу характеру генерації електромагнітного випромінювання (ЕМВ) в зразках пухких ґрунтів під час їх навантажень, щоб експериментально обґрунтувати можливість використання швидкого і маловитратного (за часом та фінансами) методу ПІЕМПЗ для діагностування технічного стану ґрунтових ГТС водогосподарського призначення. Результати експериментальних досліджень дозволили встановити основні закономірності розвитку коливань ЕМВ в ґрунтовій товщі під час її стиснення та обводнення, що пояснює можливість визначення зон фільтрації та замочування в тілі ґрунтових ГТС. Ефективність застосування геофізичного методу ПІЕМПЗ розглянута на прикладі регулюючого басейна (РБ) Калинівської зрошувальної системи, розташованого в Синельниківському районі Дніпропетровської області. Дослідження технічного стану регулюючого басейну проведено в комплексі з «кількісним» методом вертикального електричного зондування, який доповнив дані зйомки ПІЕМПЗ. Достовірність результатів зйомки підтверджується збіжністю рисунка поля ПІЕМПЗ, отриманого в результаті моніторингу РБ в 2013 р. і 2017 р. Економічна доцільність впровадження не руйнуючого методу для діагностики технічного стану гідротехнічних споруд зрошувальних систем підкреслюється необхідністю покращення еколого-меліоративного стану прилеглих територій.