Numerical modelling of natural electric field associated with pumping from wells

Abstract

Естественное электрическое поле (ЕП) – один из важнейших признаков, позволяющих судить о потоке воды в грунтах и горных породах, поэтому метод естественного поля является одним из важнейших геофизических методов в гидрогеологии. Метод позволяет получить сведения о распределении потенциала на поверхности Земли, благодаря чему удается установить распределения гидрогеологических параметров среды. Приводится обзор теории естественного поля, на основе которой проводится численное моделирование ЕП фильтрационной природы. При помощи численного моделирования, основанного на методе конечных разностей, анализируется влияние ряда факторов на измеряемый на поверхности потенциал. В частности, рассматривается влияние материала обсадных колонн, кольматации фильтра скважины и степени вскрытия скважиной водоносного горизонта. В результате получен ряд зависимостей, позволяющих по поведению ЕП судить о параметрах водоносного горизонта.

Self-potential (SP) signals are important features which allow to study groundwater flow in soils and rocks. That is why the study of SP signals is one of the most important geophysical methods in hydrogeology. The distribution of SP on the surface allows to determinate the distribution of hydraulic heads and such hydrogeological parameters as hydraulic conductivity and storativity. The theory of the self-potential produced by groundwater flow is presented and on the basis of this theory the SP numerical modelling is carried out. Using numerical modelling, the influence of several factors on the SP signals on the surface is analyzed. The results show some patterns of the electrical fields behavior which allow to estimate hydrogeological parameters of an aquifer.