معايرة نموذج (GHPPS) باستخدام السعة التبادلية الكاتيونية لتطوير تفسير المقاومة الكهربائية في الصخور الرملية غير المتجانسة

Abstract

يُعدّ التقدير الدقيق لتشبع الماء في النطاق غير المشبع أحد أهم التحديات وأكثرها تعقيدًا في التطبيقات الهيدرولوجية والبيئية. ومع ذلك، غالبًا ما تفشل النماذج التقليدية، مثل قانون (Archie’s Law)، في التكوينات الحاملة للطين, بسبب إهمالها التوصيل السطحي وافتراضها معامل تشبع ثابت(n = 2). يكز هذا البحث على معايرة نموذج غلوفر-هول-بوس (GHP) وامتداده المشبع جزئيًا (GHPPS) باستخدام بيانات تجريبية عالية الجودة من عينات لبية من الحجر الرملي الترياسي لتكوين وايلدمور (Taylor & Barker, 2002, 2006). في ظل ظروف التشبع الكامل، تراوح عامل الهندسة (m) بين 1.62 و1.86، وتراوحت الموصلية السطحية (σr) بين 10.23 و24.0 ملي سيمنز/متر. علاوة على ذلك، في حالة التشبع الجزئي، تراوح معامل التشبع (n) بين 0.49 و0.77، مما يُظهر انخفاضًا ملحوظًا مقارنةً بالقيمة المتعارف عليها لأرتشي. والأهم من ذلك، أظهر n ارتباطات خطية قوية مع سعة التبادل الكاتيوني (CEC، R² = 0.91) وكثافة الشحنة الحجمية (Qv، R² = 0.895). وبالمثل، ارتبطت σr ارتباطًا وثيقًا بسعة التبادل الكاتيوني (CEC) (R²=0.70). تؤكد هذه النتائج أن محتوى الطين لا يتحكم فقط في الموصلية السطحية، بل يُحدد أيضًا السلوك الوظيفي للعلاقة بين التشبع والموصلية. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام نموذج GHPPS أن معامل التشبع (n) للعينات التجريبية يتراوح بين 0.49 و0.77. تُظهر هذه القيم ارتباطات قوية مع السعة التبادلية الكاتيونية (R²=0.91) ومعدل التدفق الحجمي بالإضافة إلى ذلك، يُسهم التفاعل القوي بين n و m و σr مع السعة التبادلية الكاتيونية في تقييد نموذجي GHP و GHPPS باستخدام قياسات السعة التبادلية الكاتيونية الميدانية. ويُعزز استخدام هذه النماذج المُقيدة لتفسير مسوحات التصوير بالحث الكهرومغناطيسي والمقاومة الكهربائية من إمكانية التنبؤ بملوحة المياه المسامية. كما يسمح بتقييد نموذجي GHP و GHPPS عن طريق قياس السعة التبادلية الكاتيونية في الحقل. ويُعزز استخدام هذه النماذج المُقيدة لتفسير مسوحات التصوير بالحث الكهرومغناطيسي والمقاومة الكهربائية من إمكانية التنبؤ بتغيرات ملوحة المياه المسامية.