Seguimiento infiltración frente profundidad usando Time-lapse offset múltiple reúne recogidos con arreglo antena tierra penetrante Radar

La figura 3 muestra un time-lapse panel Diagrama de combinaciones de Tx-Rx 110 adquirido cada 1.5 s durante los primeros 60 minutos del experimento de infiltración, después de convertir los datos de la frecuencia al dominio del tiempo. Para mejorar la reflexión en profundidad, un filtro pasabanda se aplicó seguido por compensación de ganancia. El diagrama de panel puede dividirse en 10 secciones, cada sección corresponde a un Tx particular. La ubicación del Tx es indicada por un triángulo blanco, y cada segmento corresponde a una señal de Time-lapse grabada para un Rx. El eje vertical muestra el tiempo de viaje de dos vías o TWT, es decir, el tiempo necesario para la onda del EM viajar desde el transmisor hacia el receptor y el reflector eventual. Los perfiles muestran la amplitud de la señal en un mapa de color de escala de grises. Un gran contraste en el color indica gran amplitud en la señal de radar registrados. Reflexiones de la onda EM se producen en la interfaz entre capas de diferente constante dieléctrica o de objetos con diferentes características eléctricas que el medio circundante; un alto contraste dieléctrico determinarán una reflexión de gran amplitud. Durante el proceso de infiltración de agua, hay una zona denominada la zona de transición donde el contenido de agua aumenta gradualmente desde el borde de la zona de adherencia de soldadura, que es donde el agua penetra en el suelo inicialmente secado. La onda del EM es probable que se refleja no en las afueras, pero dentro de la zona de transición, como se observa en los estudios de detección de agua tabla18. En el resto del manuscrito, este área de la reflexión se conoce como el frente de humectación. En la figura 3, una señal de alta amplitud aparece y se mueve constantemente hacia abajo tiempo avanza durante el experimento. Esta reflexión se produce de hecho por el frente de humedecimiento que el agua penetra poco a poco hacia abajo en el subsuelo. De este diagrama, COG y CMP se pueden reconstruir como se muestra en la figura 2 de Iwasaki et al. 16 Se realizó análisis de velocidad en el CMP datos cada 1 minuto. Para cada conjunto de datos CMP, el tiempo del recorrido bidireccional dado por la ecuación (1) fue cabido a la reflexión desde el frente de humedecimiento ajustando t0 y vr, suponiendo una capa uniforme en la zona mojada. Fue corregido tiempo cero montando la onda de aire con la velocidad de 0,3 m/ns. Figura 4 muestra los datos CMP a intervalos de 5 minutos de tiempo transcurrido te = 5 min a te = 50 min junto con las curvas de mejor ajuste aparecen como líneas blancas (líneas sólidas para la onda reflejada) y línea punteada para la onda de aire. Puesto que la onda de aire no es una onda reflejada, sino la señal directa entre emisor y receptor, el tiempo de viaje aumenta linealmente con el desplazamiento. Todas las curvas se ajustaron a los picos positivos (en color blanco) de las ondas reflejadas. Dispone de todas las curvas bien a las curvas reflejadas observadas que se muestra en el CMP de radargramas en compensaciones todos, que significa que los valores estimados para t0 y vr son buenos. Para el experimento de infiltración, un panel de madera secando se colocó entre la antena y los tubos porosos. Debido a que el panel tiene un mucho constante dieléctrica menor que la de suelo mojado, sus efectos en la propagación de la onda EM pueden no ser despreciables, aunque es delgado. Un modelo de dos capas entonces se consideraba además el modelo de capa uniforme mencionado, suponiendo un valor de 3 para la constante dieléctrica de la superior 5 cm. También para este segundo modelo, se estimó la EM ola velocidad vr por ajuste en el reflejo producido por el frente de humedecimiento de la curva. En Figura 5, Estimado profundidades frente de humedecimiento se trazan en función de te para los modelos simples y doble capa. Se aprecia que el frente de humedecimiento se mueve hacia abajo casi linealmente con el tiempo para ambos modelos, a excepción de una desaceleración entre te = 10 min y te = 20 minutos las diferencias entre dos modelos inicialmente no son importante, pero el tiempo transcurre la estimación para el modelo de uniforme se mueve ligeramente más rápido en comparación con el modelo de dos capas. En la figura 5, símbolos de diamante se utilizan para marcar los tiempos cuando las lecturas de los sensores de humedad comenzaron a aumentar y cuando más tarde llegaron a ser constantes; éstos están conectados con una línea sólida para cada profundidad del sensor. Como se mencionó anteriormente, la reflexión de la onda EM no necesariamente ocurre en el borde mismo de la zona húmeda; en otras palabras, teniendo en cuenta una cierta profundidad, se puede esperar de esta reflexión a ser emparejar el punto en hora en las lecturas de un sensor comienzan a aumentar. En este sentido, la reflexión es atribuible a un nivel de profundidad en el frente de infiltración donde se ha alcanzado una cierta saturación de agua, en comparación con el área inmediatamente inferior. Teniendo en cuenta los sensores a los 30, 40 y 60 cm de profundidad, la estimación de la profundidad de humedecimiento frente obtenida de los datos GPR cae en el rango mostrado por las líneas sólidas en la línea de tiempo. El tiempo cuando el GPR Estimado orinarse frente llegó a 20 cm de profundidad corresponde a la época cuando se observó el aumento repentino en la lectura del sensor, mientras que la estimación GPR alcanzó la profundidad de 10 cm mucho más rápido que lo que fue producido por el sensor de humedad , aunque la señal de reflexión desde el frente de humedecimiento se observa claramente después de te = 5 minutos (figura 4). También, debe mencionarse que la extrapolación de la GPR Estimado curva no pasa por el origen. Aunque no está claro qué causó esta discrepancia a menor profundidad, puede haber unas posibles explicaciones. Puede atribuirse a la heterogeneidad en las propiedades del suelo, o puede ser debido a la falta de uniformidad en la aplicación de agua. Si es el caso, esto tendría un mayor efecto durante el proceso de infiltración que en una etapa posterior. Otra explicación podría ser que la rugosidad de la superficie afecta la determinación de tiempo cero. Además del efecto del panel de madera y los tubos porosos, el efecto de la rugosidad de la superficie debe tenerse en cuenta. Figura 1 : Esquema de la matriz de tierra penetrante configuración de antena de radar utilizado en este estudio. Estructuras en forma de V son antenas monopolo de corbatín. Hay 10 antenas de transmisión (Tx) y recepción (Rx) antenas de alineados horizontalmente de 11. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 2: esquemas de la experiencia de infiltración. (A) vista superior y (B) vista lateral en la que la antena se colocó encima de seis tubos porosos de 250 cm alinean 15 cm de separación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 3 : Time-lapse radargramas obtuvieron durante los primeros 60 minutos del experimento infiltración. Los datos consisten en señales registradas 110 combinaciones de antena. Una rebanada corresponde a datos Time-lapse con una sola combinación de Tx-Rx. Un color diferente se utiliza para la amplitud de la señal. Líneas negras verticales datos separados para los triángulos de cada Tx. White indican las ubicaciones de Tx. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 4 : Radargramas de CMP en te = 5 min a te = 55 min a intervalos de 5 min. El blanco líneas sólidas representan manualmente equipado trayecto bidireccional de la reflexión desde el frente de mojado, mientras que las líneas discontinuas blancas representan el tiempo del recorrido de la onda de aire. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 5 : Mojar profundidades frente. Mojar profundidades frente estimado de matriz GPR en time-lapse multi-offset se reúnen en función del tiempo transcurrido para el uniforme (triángulos) y los modelos de dos capas (cuadrados). Líneas negras con diamantes en ambos extremos muestran el tiempo entre el aumento inicial en lecturas y cuando alcanzaron un nivel constante para cada profundidad del sensor (es decir, la duración de la zona de transición). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.