Гидрогеофизика

Гидрогеофизика — это междисциплинарная область исследований, в которой геофизика используется 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 геологии, гидрологии, физики, геофизики, инженерии, статистики и физики горных пород. Он использует геофизику для предоставления количественной информации о гидрогеологических параметрах с использованием минимально инвазивных методов. Гидрогеофизика отличается от геофизики своими специфическими применениями и методами. Хотя геофизические знания и методы существовали и развивались за последние полвека для применения в горнодобывающей и нефтяной промышленности, на участках гидрогеологических исследований условия подповерхностных слоев отличаются от условий в этих отраслях. Таким образом, геофизические методы картирования свойств недр в сочетании с гидрогеологией позволяют использовать правильные и точные методы для картирования участков гидрологических исследований на мелководье. ^{[ 2 ]}

Фон

Область гидрогеофизики возникла из-за необходимости использования малоинвазивных методов определения и изучения гидрогеологических параметров и процессов. Определение гидрогеологических параметров важно для поиска водных ресурсов, что является растущей потребностью, и изучения загрязнения воды, что стало актуальным с ростом использования потенциально опасных химических веществ.

Методы и знания геофизики разработаны для горнодобывающей и нефтяной промышленности, в которой задействованы консолидированные подземные среды с высоким давлением и температурой. Поскольку подземные среды при гидрогеологических исследованиях менее консолидированы и имеют низкую температуру и давление, сочетание геофизики с гидрогеологией было необходимо для разработки соответствующих геофизических методов, работающих в гидрологических целях. ^{[ 2 ]}

Традиционные гидрогеологические методы определения характеристик недр обычно включают бурение и отбор проб почвы с участка, что может нарушить работу участка исследования, стоить слишком много времени и денег или подвергнуть исследователей и людей воздействию вредных химических веществ 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 более крупных масштабах с меньшими затратами и менее инвазивными методами.

В июле 2002 года в замке Трест в Чешской Республике был организован Институт перспективных исследований гидрогеофизики, который финансировался НАТО, когда они признали необходимость полностью разработанных минимально инвазивных процедур для исследования и мониторинга гидрогеологических процессов и параметров в неглубоких подземных условиях. Институт объединил геофизиков, занимающихся гидрогеологическими характеристиками, с гидрогеологами, заинтересованными в использовании геофизических методов и данных для характеристики. Эта группа вместе с другими международными исследователями обсудила возможности и проблемы использования геофизических методов для исследования гидрогеологических параметров.

Они определили, что основными препятствиями гидрогеофизики являются пробелы в знаниях и понимании взаимосвязи между гидрогеологическими параметрами и геофизическими характеристиками, а также трудности в интеграции этих различных наборов информации. Одной из самых больших проблем является использование организованного, методического и эффективного способа объединения наборов геофизических и гидрогеологических данных, которые измеряют разные параметры в разных пространственных масштабах. Это самое большое препятствие, поскольку в основе гидрогеофизики лежит интеграция гидрогеологии с геофизикой. ^{[ 3 ]}

Методы

Существует множество различных методов определения свойств и особенностей недр, которые можно выполнить из разных мест/близостей к объектам исследования:

Электрические и электромагнитные методы (поверхностные, авиационные) – измерение удельного сопротивления недр.
Дистанционное зондирование (с воздуха) – картографирование коренных пород, границ раздела вод и оценка качества воды.
Сейсмическая рефракция (поверхность) — картирование кровли коренных пород, разломов и уровня грунтовых вод.
Сейсмическое отражение (поверхность) - картирование кровли коренных пород, границ разломов и зон разломов, а также стратиграфия.
Геолокация (поверхностная) – картографирование стратиграфии и уровня грунтовых вод; мониторинг содержания воды
Гидравлическая томография (сквозная) – измерение гидравлической проводимости.
Нейтронный зонд (скважина) – мониторинг содержания воды
Пермеаметр (лабораторный) – измерение гидравлической проводимости.
Сита (лабораторные)- оценка гидравлической проводимости
Рефлектометр во временной области (лаборатория) - измерение содержания воды. ^{[ 4 ]}

Приложения

Геофизика помогает узнать многие гидрогеологические вопросы, такие как:

Определение водоносного горизонта геометрии
Определение характеристик трещиноватых пород – разломов/трещин и характеристик циркуляции жидкости.
Получение знаний о гидравлических свойствах водоносного горизонта - пропускаемости (скорости, с которой грунтовые воды протекают через горизонтальный водоносный горизонт), пористости и проницаемости (мера способности пористого материала пропускать жидкость).
Определение качества воды
Мониторинг динамических процессов – просачивание через вадозную зону

Эти параметры затем используются для расследования вопросов, включая поиск ресурсов подземных вод, контроль водоносных горизонтов или загрязнение морской водой или промышленными источниками, 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 ]}

Ссылки

^ «Прикладные геофизические исследования» . Геологическая служба США .
^ Jump up to: ^а ^б Рубин, Йорам; Хаббард, Сьюзен С. (2005). Гидрогеофизика . Нидерланды: Спрингер. ISBN 9781402031014 .
^ Хаббард, С.; Рубин, Ю. (17 декабря 2002 г.). «Исследовательский институт оценивает состояние гидрогеофизики» . Эос, Труды Американского геофизического союза . 83 (51): 602, 606. Бибкод : 2002EOSTr..83..602H . дои : 10.1029/2002eo000412 .
^ Jump up to: ^а ^б Нвакваала, ХО; Удом, GJ (декабрь 2008 г.). «Гидрогеофизика: обзор общих концепций, приложений и перспектив на будущее». Наука Африкана . 7 (2): 54–63.

[USGS-1] «Прикладные геофизические исследования» . Геологическая служба США .

[Hydrogeophysics-2] Jump up to: ^а ^б Рубин, Йорам; Хаббард, Сьюзен С. (2005). Гидрогеофизика . Нидерланды: Спрингер. ISBN 9781402031014 .

[Study_Institute-3] Хаббард, С.; Рубин, Ю. (17 декабря 2002 г.). «Исследовательский институт оценивает состояние гидрогеофизики» . Эос, Труды Американского геофизического союза . 83 (51): 602, 606. Бибкод : 2002EOSTr..83..602H . дои : 10.1029/2002eo000412 .

[Hydrogeophysics_Journal-4] Jump up to: ^а ^б Нвакваала, ХО; Удом, GJ (декабрь 2008 г.). «Гидрогеофизика: обзор общих концепций, приложений и перспектив на будущее». Наука Африкана . 7 (2): 54–63.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]