Infiltração, profundidade da frente usando o lapso de tempo offset multi reúne de rastreamento coletados com matriz chão de antena Radar de penetração

A Figura 3 mostra um lapso de tempo painel diagrama de 110 combinações de Tx-Rx adquiriu cada 1,5 s durante o primeiro 60 min do experimento infiltração, depois de converter os dados de frequência para o domínio do tempo. Para reforçar a reflexões em profundidade, um filtro passa-banda foi aplicado seguido por compensação de ganho. O diagrama do painel pode ser dividido em 10 seções, cada seção correspondente a um determinado Tx. A localização do Tx é indicada por um triângulo branco, e cada fatia corresponde a um lapso de tempo sinal gravado para um Rx. O eixo vertical mostra o tempo de viagem em dois sentidos ou TWT, ou seja, o tempo necessário para a onda EM viajar a partir do transmissor, ao eventual refletor e volta para o receptor. Os perfis de exibem a amplitude do sinal em um mapa de cores em tons de cinza. Um grande contraste na cor indica alta amplitude do sinal de radar gravado. Reflexões de onda EM que são produzidos na interface entre camadas diferentes de constante dielétrica ou por objetos com diferentes características elétricas do que no meio circundante; um alto contraste dielétrico irá determinar uma reflexão de grande amplitude. Durante o processo de infiltração de água, há uma zona referida como a zona de transição onde o conteúdo de água aumenta gradualmente da borda da zona umectante, que é onde a água penetra o solo inicialmente seco. A onda EM é susceptível de ser refletido não no limite, mas dentro da zona de transição, como observado em estudos de deteção de água tabela18. No restante do manuscrito, esta área de reflexão é referida como a frente de molhamento. Na Figura 3, um sinal de alta amplitude aparece e move-se continuamente para baixo conforme o tempo avança durante o experimento. Esta reflexão é realmente produzida pela frente de molhamento como a água gradualmente para baixo penetra no subsolo. Este diagrama, COG e CMP podem ser reconstruído como mostrado na Figura 2 de Iwasaki et al 16 Análise de velocidade foi a CMP dados obtidos a cada 1 min. Para cada conjunto de dados da CMP, o tempo de viagem em dois sentidos, dado pela EQ. (1) foi montado para a reflexão da parte dianteira de umectação ajustando t0 e vr, assumindo uma camada uniforme na zona molhada. Zero hora foi corrigida por encaixe a onda de ar com a velocidade de 0,3 m/ns. A Figura 4 mostra dados CMP em intervalos de 5 min de tempo transcorrido te = 5 min para te = 50 min juntamente com as curvas de ajuste exibido como linhas brancas (linhas sólidas para a onda refletida) e a linha tracejada para a onda de ar. Desde que a onda de ar não é uma onda refletida, mas o sinal direto entre o emissor e o receptor, o tempo de viagem aumenta linearmente com o deslocamento. Todas as curvas foram equipadas para os picos positivos (na cor branca) das ondas refletidas. Todas as curvas bem montadas as curvas refletidas observadas mostradas no radargrams CMP em todos os deslocamentos, o que significa que os valores estimados para t0 e vr são boas. Para o experimento de infiltração, um painel de madeira seco foi colocado entre a antena e os tubos porosos. Porque o painel tem uma muito baixa constante dielétrica do que a de solo úmido, seus efeitos sobre a propagação de ondas EM podem não ser insignificantes, mesmo que seja fino. Um modelo de duas camadas considerou-se, então, juntamente com o modelo de camada uniforme acima mencionados, assumindo um valor de 3 para a constante dielétrica do top 5 cm. Também para este segundo modelo, a de velocidade de onda EM vr foi estimada por encaixe para o reflexo produzido pela frente de molhamento de curva. Em Figura 5, estimado umectante frente profundidades são plotadas em função de te para ambos os modelos simples e duplo. Este pode ser apreciado que a frente de molhamento se move para baixo quase linearmente com o tempo para ambos os modelos, com exceção de um abrandamento entre te = 10 min e te = 20 min. diferenças entre os dois modelos são inicialmente não significativo, mas como tempo decorrido a estimativa para o modelo uniforme se move um pouco mais rápido em comparação com o modelo de duas camadas. Na Figura 5, símbolos de diamante são usados para marcar os tempos, quando as leituras dos sensores da umidade começaram a aumentar, e quando eles mais tarde se tornou constantes; Estes são conectados com uma linha sólida para cada profundidade de sensor. Como mencionado acima, a reflexão da onda EM não necessariamente ocorre no limite da zona húmida; em outras palavras, considerando uma certa profundidade, não se pode esperar desta reflexão para ser correspondente ao ponto no tempo quando as leituras de um sensor começam a aumentar. Neste sentido, a reflexão é atribuível a um nível de profundidade na parte da frente de infiltração, onde atingiu uma certa saturação de água, em comparação com a área imediatamente abaixo. Considerando-se os sensores em 30, 40 e 60 cm de profundidade, a estimativa da profundidade da frente umectante obtida a partir dos dados GPR cai bem no intervalo mostrado pelas linhas sólidas sobre o cronograma. O tempo quando o GPR estimado umectantes frente chegaram a 20 cm de profundidade corresponde ao tempo quando foi observado o aumento súbito da leitura do sensor, enquanto a estimativa GPR alcançado a profundidade de 10 cm muito mais rápido do que o que foi produzido pelo sensor de umidade , embora o sinal de reflexão da parte dianteira de umectante é claramente observado após te = 5 min (Figura 4). Além disso, tem de ser mencionado que a extrapolação de GPR estimada curva não passa através da origem. Embora não seja claro o que causou esta discrepância em profundidades mais rasas, pode haver algumas explicações possíveis. Isso pode ser atribuído à heterogeneidade nas propriedades do solo, ou pode ser devido a não uniformidade na aplicação de água. Se for o caso, isto teria um efeito maior mais cedo durante o processo de infiltração do que numa fase posterior. Outra explicação seria que a rugosidade da superfície afeta a determinação do tempo zero. Além do efeito do painel de madeira e os tubos porosos, o efeito da rugosidade da superfície deve ter em conta. Figura 1 : Esquema de matriz à configuração de antena de radar penetrante utilizada neste estudo terra. Estruturas em forma de V são antenas monopolo de gravata borboleta. Existem 10 antenas de transmissão (Tx) e 11 receber antenas (Rx) alinhadas horizontalmente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 2: esquemas do experimento infiltração. (A) uma vista superior e (B) uma vista lateral, no qual a antena matriz foi colocada em cima de seis tubos porosos de 250 cm alinhados 15 centímetros distante. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 3 : Radargram de lapso de tempo obtidos durante o primeiro 60 min do experimento infiltração. Dados consistem em sinais gravados para 110 combinações de antena. Uma fatia corresponde ao lapso de tempo dados coletados com uma única combinação de Tx-Rx. Uma cor diferente é usada para a amplitude do sinal. Linhas verticais pretas de dados separada para cada triângulos Tx. White indicam os locais das Tx. clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4 : Radargrams da CMP no te = 5 min para te = 55 min em intervalos de 5 min. O linhas sólidas representam manualmente branco equipado tempo de viagem em dois sentidos da reflexão da frente umectante, enquanto as linhas tracejadas brancas representam o tempo de viagem da onda de ar. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 5 : Umectante frente profundidades. Umectantes frente profundidades estimado a partir de matriz GPR em Time-Lapse offset multi se reúnem em função do tempo decorrido para o uniforme (triângulos) e os modelos de duas camadas (quadrados). Linhas pretas com diamantes em ambas as extremidades mostram o tempo entre o aumento inicial de leituras e quando estas atingiu um nível constante para cada profundidade de sensor (ou seja, a duração da zona de transição). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.