Гидрогеофизика - Википедия - Hydrogeophysics
Гидрогеофизика это междисциплинарная область исследований, в которой используются геофизика для определения параметров (характеристик; измерений ограничений или границ) и мониторинга процессов гидрологических исследований таких вопросов, как водные ресурсы, загрязнение и экологические исследования.[1] В этой области используются знания и исследователи из области геологии, гидрологии, физики, геофизики, инженерии, статистики и физики горных пород. Он использует геофизику для получения количественной информации о гидрогеологических параметрах с использованием минимально инвазивных методов. Гидрогеофизика отличается от геофизики своими конкретными применениями и методами. Хотя геофизические знания и методы существовали и развивались за последние полвека для применения в горнодобывающей и нефтяной промышленности, участки гидрогеологических исследований имеют другие подземные условия, чем эти отрасли. Таким образом, геофизические методы картирования свойств недр сочетаются с гидрогеология использовать правильные и точные методы для картирования участков мелководных гидрологических исследований.[2]
Фон
Область гидрогеофизики возникла из-за необходимости использования минимально инвазивных методов определения и изучения гидрогеологических параметров и процессов. Определение гидрогеологических параметров важно для поиска водных ресурсов, потребность в которых растет, и для изучения загрязнения воды, которое стало актуальным с ростом использования потенциально опасных химикатов.
Методы и знания геофизики были разработаны для горнодобывающей и нефтяной промышленности, которые включают консолидированные подземные среды с высоким давлением и температурой. Поскольку подземные среды в гидрогеологических исследованиях менее консолидированы и имеют низкие температура и давление, сочетание геофизики с гидрогеологией было необходимо для разработки надлежащих геофизических методов, которые работают в гидрологических целях.[2]
Традиционные гидрогеологические методы определения характеристик недр обычно включают бурение и взятие образцов почвы с участка, что может нарушить работу участка исследования, потребовать слишком много времени или денег или подвергнуть исследователей и людей воздействию вредных химикатов и загрязняющих веществ. Они также предоставляют только локализованную информацию, а не необходимую информацию в масштабе поля. Использование геофизических методов и цифровых технологий позволяет гидрогеологам быстрее изучать гидрологические характеристики в большем масштабе с меньшими затратами и менее инвазивными методами.
Институт перспективных исследований гидрогеофизики был организован в замке Трест в Чешской Республике в июле 2002 года и финансировался НАТО, когда они признали необходимость полностью разработанных, минимально инвазивных процедур для исследования и мониторинга гидрогеологических процессов и параметров в условиях мелководья. Институт объединил геофизиков, занимающихся гидрогеологической характеристикой, с гидрогеологами, заинтересованными в использовании геофизических методов и данных для определения характеристик. Эта группа, а также другие международные исследователи обсудили возможности и проблемы использования геофизических методов для исследования гидрогеологических параметров.
Они определили, что основными препятствиями гидрогеофизики являются пробелы в знаниях и понимании корреляции между гидрогеологическими параметрами и геофизическими характеристиками, а также трудности с возможностью интеграции этих различных наборов информации. Одна из самых больших проблем - это использование организованного, методичного и эффективного способа объединения наборов геофизических и гидрогеологических данных, которые измеряют различные параметры в разных пространственных масштабах. Это самое большое препятствие, потому что в основе гидрогеофизики лежит интеграция гидрогеологии с геофизикой.[3]
Методы
Существует множество различных методов определения свойств и особенностей геологической среды, которые могут быть выполнены из разных мест / близости к участкам исследования:
- Электрические и электромагнитные методы (наземный, воздушный) - измерение удельного сопротивления недр
- Дистанционное зондирование (по воздуху) - картографирование коренных пород, границ раздела вод и оценка качества воды
- Сейсмическая рефракция (поверхность) - отображение кровли коренных пород, разломов и уровень грунтовых вод
- Сейсмическое отражение (поверхность) - картирование кровли коренных пород, границ разломов и зон трещиноватости, а также стратиграфия
- Георадар (поверхность) - картографическая стратиграфия и уровень грунтовых вод; мониторинг содержания воды
- Гидравлическая томография (перекрестие) - измерение гидравлическая проводимость
- Нейтронный зонд (ствол) - мониторинг содержания воды
- Пермеаметр (лаборатория) - измерение гидравлической проводимости
- Сита (лаборатория) - оценка гидравлической проводимости
- Рефлектометр во временной области (лаборатория) - измерение содержания воды[4]
Приложения
Геофизика помогает узнать о многих гидрогеологических вопросах, таких как:
- Определение водоносный горизонт геометрия
- Определение характеристик трещиноватой породы - разломов / трещин и характеристик циркуляции жидкости
- Получение знаний о гидравлических свойствах водоносного горизонта - пропускной способности (скорость, с которой грунтовые воды проходят через водоносный горизонт по горизонтали), пористость, и проницаемость (мера способности пористого материала пропускать жидкость)
- Определение качества воды
- Мониторинг динамических процессов - просачивание через вадозная зона
Эти параметры затем используются для исследования вопросов, включая поиск подземных водных ресурсов, контроль водоносного горизонта или загрязнения из морской воды или промышленных источников, а также хранение вредных веществ под землей. Хорошее измерение этих гидрогеологических параметров помогает лучше понять перенос загрязнения воды и развивать более устойчивые водные ресурсы.[4]
Рекомендации
- ^ «Прикладные геофизические исследования». USGS.
- ^ а б Рубин, Йорам; Хаббард, Сьюзен С. (2005). Гидрогеофизика. Нидерланды: Спрингер. ISBN 9781402031014.
- ^ Hubbard, S .; Рубин Ю. (17 декабря 2002 г.). «Учебный институт оценивает состояние гидрогеофизики». Eos, Transactions American Geophysical Union. 83 (51): 602, 606. Bibcode:2002EOSTr..83..602H. Дои:10.1029 / 2002eo000412.
- ^ а б Nwakwoala, H.O .; Удом, Г.Дж. (Декабрь 2008 г.). «Гидрогеофизика: обзор общих концепций, приложений и перспектив на будущее». Scientia Africana. 7 (2): 54–63.