Исследование электрических свойств многолетнемерзлой среды и их влияния на распространение радиоволн в ДВ-СВ диапазонах

• Автор: Мельчинов, Виктор Петрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Якутск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1. Радиогеофизическая характеристика подстилающей
среды района исследований
1.1 Результаты экспериментальных исследований электрических свойств криогенных пород в СДВ-СВ диапазонах радиоволн
1.2 Криологическая и геоэлектрическая характеристики
района исследований
1.3 Обоснование цели и задач исследования
Выводы
2. Аппаратура и методика экспериментальных исследований методами ВЭЗ, РЭМЗ и радиокомпарирования
2.1 Аппаратура и методика ВЭЗ и РЭМЗ
2.2 Методика измерений функции ослабления поля
наземным и аэро методами
2.3 Методика расчета поверхностного импеданса слоистых сред и функции ослабления многокусочных импедансных радиотрасс
2.4 Оценка погрешности полевых измерений
Выводы
3. Электрические свойства криогенной подстилающей среды в СДВ - СВ диапазонах радиоволн

3.1 Поверхностный импеданс различных комплексов
горных пород
3.1.1 Статистические характеристики почв и осадочных пород
3.1.2 Статистические характеристики кристаллических пород
3.1.3 Статистические характеристики ГЭР
3.2 Интерпретация частотной зависимости
поверхностного импеданса
3.2.1. Исследование сходимости данных РЭМЗ и ВЭЗ
3.2.2 Физическая интерпретация частотной дисперсии проводимости (сопротивления) криогенной толщи
3.3 Основные закономерности сезонных вариаций параметров ГЭР и поверхностного импеданса в экстремальных
климатических условиях Якутии
Выводы
4. Влияние электрических свойств криогенной подстилающей среды на распространение и возбуждение длинных и средних радиоволн
4.1 Анализ результатов радиокомпарирования поля
4.2 Сезонные вариации электромагнитного поля
4.3 Определение к.п.д. ДВ-СВ антенн, расположенных
на криолитозоне
4.4,Оценка эффективности прогнозирования распространения
радиоволн на многокусочных импедансных трассах
Выводы
Заключение
Литература.

Электрические свойства подстилающей среды существенно влияют на распространение радиоволн вдоль земной поверхности и на эффективность излучения передающих антенн. При расчетах характеристик распространения земных радиоволн удобно использовать так называемый поверхностный импеданс, который определяется электрическими параметрами слоев геоэлектриче-ского разреза (ГЭР). В настоящее время разработаны численные методы расчета функции ослабления над импедансной поверхностью земли, посредством которой можно определить амплитудную и фазовую характеристики электромагнитной волны для любой излучаемой радиостанцией мощности.
Измерения поверхностного импеданса подстилающей среды в СДВ-СВ диапазонах волн проводятся методом радиоэлектромагнитного зондирования и профилирования (РЭМЗ - РЭМП), для определения параметров ГЭР используется метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Хотя по литературным данным явление частотной дисперсии проводимости горных пород не отвергается никем, однако в условиях естественного залегания оно не обнаружено. Поэтому при проведении расчетов поверхностного импеданса по данным ВЭЗ электрические параметры каждого слоя считают постоянными и не учитывается частотная дисперсия удельного электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости среды в пределах каждого слоя ГЭР. В этом случае наблюдается достаточно хорошее совпадение измеренных и расчетных по данным ВЭЗ значений эффективного сопротивления, модуля |8| и фазы ф6 поверхностного импеданса для территорий, где отсутствует многолетняя мерзлота [1,2].
В лабораторных условиях для образцов криогенных горных пород с ростом частоты эффективное сопротивление р,фф уменьшается, эффективная диэлектрическая проницаемость вЭфф стремится к 1. Поэтому можно предположить наличие частотной дисперсии электрических свойств для мерзлых пород в условиях естественного залегания. На это указывает также следующее:
2.3. Методика расчета поверхностного импеданса слоистых сред и функции ослабления многокусочных импедансных радиотрасс.
При решении задач распространения радиоволн вдоль земли необходимо знание поверхностного импеданса. В работах [2,83] приведены рекурентные формулы расчета поверхностного импеданса слоистых сред. Плоская электромагнитная волна падает на плоскую границу раздела 2=0 двух сред воздух-земля. При Т<0 расположена земля, состоящая из п однородных плоскопараллельных слоев, различающихся электрическими свойствами, которые характеризуются проводимостью а, и относительной диэлектрической проницаемостью 8(.
Приведенный поверхностный импеданс для п-слойной структуры записывается в виде [2]:
5(п) =5, (2.10)
где 5Г приведенный поверхностный импеданс однородной земли с параметрами первого слоя;
(}|2^ - корректирующий множитель, учитывающий влияние нижележащих слоев.
д(.) _1 - (у) • ехр(-2л/уг - к?Ь,)
"1 + К»(у).ехр(-2(2Л1)
- коэффициент отражения от границы раздела 1 и 2 слоев, который зависит от коэффициентов отражения нижних слоев: