Acoustic and electromagnetic properties of soils saturated with salt water and NAPL     

Jos M. Carcione  Gza Seriani  Davide Gei 《Journal of Applied Geophysics》2003,52(4):177-191

Electrical, seismic, and electromagnetic methods can be used for noninvasive determination of subsurface physical and chemical properties. In particular, we consider the evaluation of water salinity and the detection of surface contaminants. Most of the relevant properties are represented by electric conductivity, P-wave velocity, and dielectric permittivity. Hence, it is important to obtain relationships between these measurable physical quantities and soil composition, saturation, and frequency. Conductivity in the geoelectric frequency range is obtained with Pride's model for a porous rock. (The model considers salinity and permeability.) White's model of patchy saturation is used to calculate the P-wave velocity and attenuation. Four cases are considered: light nonaqueous phase liquid (LNAPL) pockets in water, dense nonaqueous phase liquid (DNAPL) pockets in water, LNAPL pockets in air, and DNAPL pockets in air. The size of the pockets (or pools), with respect to the signal wavelength, is modeled by the theory. The electromagnetic properties in the GPR frequency range are obtained by using the Hanai–Bruggeman equation for two solids (sand and clay grains) and two fluids (LNAPL or DNAPL in water or air). The Hanai–Bruggeman exponent (1/3 for spherical particles) is used as a fitting parameter and evaluated for a sand/clay mixture saturated with water.Pride's model predicts increasing conductivity for increasing salinity and decreasing permeability. The best-fit exponent of the Hanai–Bruggeman equation for a sand/clay mixture saturated with water is 0.61, indicating that the shape of the grains has a significant influence on the electromagnetic properties. At radar frequencies, it is possible to distinguish between a water-saturated medium and a NAPL-saturated medium, but LNAPL- and DNAPL-saturated media have very similar electromagnetic properties. The type of contaminant can be better distinguished from the acoustic properties. P-wave velocity increases with frequency, and has dissimilar behaviour for wet and dry soils.  相似文献   

Neuzeitlicher Schadstofftrend: Polycylische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) in aquatischen und terrestrischen Sedimenten     

Hubert Hellmann 《洁净——土壤、空气、水》2003,31(2):85-96

A Recent Contamination Trend: Polycylic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Aquatic and Terrestrial Sediments Concentrations of polycylic aromatic hydrocarbons (PAHs) measured in aquatic sediments of small, medium‐sized or very large inland lakes, of estuaries as well as in terrestrial sediments from Germany, the UK, Finland, and the USA were plotted in 10 trend curves over the period from 1800 to 1990. The segments of the bore cores were dated for their deposition age. For comparability of the results, the trend is preferentially shown by the guide parameter fluoranthene. Until the 19th century, a constant background value of C_Fluo = 10…50 μg/kg was observed in all regions. Then a steep increase in concentration followed, reaching in the aquatic sediments a maximum in the period 1940 to 1965, while the individual fluoranthene values ranged widely from 90 to 2400 μg/kg. In several regions, a more or less distinct decrease superseded this maximum, although this development did not appear in terrestrial sediments, in one estuary, and in remote forest lakes in Finland. The trend curves reflect the atmospheric deposition of PAHs in airborne dust and in some cases the import through runoff via rivers. Thus, the sediment profiles depict the development of air pollution by pyrogenic contaminants over more than a century. Sediment profiles from rivers can be used only with a high degree of reservation, because of the irregularity and low representativity of the sedimentation.  相似文献   

重塑非饱和粘土抗剪强度参数与饱和度的关系研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

熊承仁  刘宝琛  张家生  刘多文 《岩土力学》2003,(Z2)

土的饱和度是基于水分状态和密度状态的一个衍生变量。存在因应水分状态变化和因应密度状态变化的两类饱和度变化过程。根据23组不同水分状态和密度状态的UU三轴压缩试验结果,讨论了重塑非饱和粘性土抗剪强度参数与饱和度的关系。数据分析表明:粘聚力与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是准线性的。内摩擦角与水分状态相关的饱和度的关系是强非线性的,与密度状态相关的饱和度的关系是弱非线性的。  相似文献   

西北地区东部春季土壤湿度变化的初步研究   总被引：11，自引：2，他引：11       下载免费PDF全文

柏晶瑜  施小英  于淑秋 《气象科技》2003,31(4):226-230

利用中国西北地区东部 (包括宁夏、内蒙古西部以及甘肃、陕西两省 35°N以北地区 )农业气象站近 2 0年固定地段旬土壤湿度资料 ,对该地区春季土壤湿度的变化进行了初步分析。结果表明 ,中国西北地区东部土壤湿度的变化具有 3年左右的周期 ,而且 2 0世纪 90年代以来呈下降的趋势 ,这与该地区的降水和气温变化有关系 ;西北地区东部的土壤湿度变化对该地区群发性沙尘暴的爆发有一定影响  相似文献   

西北地区戈壁局地陆面物理参数的研究   总被引：30，自引：4，他引：30       下载免费PDF全文

张强  王胜  卫国安 《地球物理学报》2003,46(5):616-623

采用2000年8月～2001年9月在敦煌戈壁上观测的陆面过程资料，分析了敦煌地区荒漠戈壁地表反照率与太阳高度角和土壤湿度的关系以及土壤热传导率与土壤湿度的关系，初步给出了具有试验基础的戈壁局地反照率和土壤热传导率的多因子参数化公式. 并通过与观测值的比较发现试验资料拟合的参数化公式能够比较好地反映降水等气候因子引起的动态变化.  相似文献   

路用探地雷达的应用技术研究进展   总被引：19，自引：12，他引：19  

周杨  冷元宝  赵圣立 《地球物理学进展》2003,18(3):481-486

有效、无损、快捷、简便是公路检测技术发展的方向，当前国内外先进的浅层勘探技术——路用探地雷达检测，以其无损、快捷以及浅层高分辨率的优势被迅速应用于公路检测。本文对近年来路用探地雷达技术的发展及应用情况进行了介绍，详细分析了探地雷达的工作原理、系统组成结构。就探地雷达在公路建设、维护过程中的应用情况进行了系统总结。  相似文献   

1991年江淮暴雨时期的能量和水汽循环研究   总被引：16，自引：3，他引：16  

胡国权  丁一汇 《气象学报》2003,61(2):146-163

通过对 1991年 5～ 7月江淮暴雨期全球范围的水汽输送和不同降水过程中江淮暴雨区及其临近区域的水汽收支和视热源和视水汽汇的计算分析得到了以下结论 :( 1)从水汽输送的机制来看 ,一方面 ,有大量的水汽以定常涡动的方式从孟加拉湾及南海输送到中国江淮地区 ;另一方面 ,江淮地区的瞬变涡动水汽向北输出 ,这可能与江淮地区频繁活动的α和β中尺度系统有关 ,它们将江淮地区汇集的充沛的水汽除了大部分以降水形式降下外 ,剩余部分继续向水汽较少的高纬地区输出 ,以维持全球水汽的平衡。( 2 )在降水过程中 ,局地蒸发项在水汽的供应中或再循环中十分重要 ,其数值一般为降水量的 13 ～ 12 ,这与1998年的降水情况相似。( 3 )在降水过程中 ,暴雨区的水汽主要是从南边界和西边界流入的 ,东边界和北边界则流出 ,并且水汽的流入、流出主要在中低层进行。 (a)在流入边界上 ,水汽通量的垂直分布存在差异 ,暴雨区西边界和南边界的水汽流入的垂直差异可能与其所在的地理位置有密切关系。 (b)对于暴雨区 ,不同强度的降水过程水汽的主要来源有所不同。( 4)在 5次降水过程中 ,视热源和视水汽汇的较大值对应降水的大值区 ,表明了水汽凝结加热对大气加热所起的主要作用。梅雨期降水 ,以对流性降水为主 ,对流活动随季节变化  相似文献   

HLAFS和T63数值预报产品在暴雨分析中的应用     

陈威  姜荣 《黑龙江气象》1997,(3):10-12

首次使用ＨＬＡＦＳ数值预报产品对黑龙江省暴雨进行分析，结合Ｔ６３数值预报产品，利用两者提供的物理一０８时和２０时的实况场和预报场格点资料，对黑龙江省一次暴雨过程进行分析，找出了暴雨发生的物理机制，指出深厚的水汽条件以及水汽的辐合，强烈的上升运动和不稳定能量的存贮和释放是产生暴雨的关键因素。  相似文献   

热惯量法在监测土壤表层水分变化中的研究   总被引：95，自引：2，他引：95  

余涛  田国良 《遥感学报》1997,1(1):24-31,80

利用遥感方法监测一定层水深土壤水分变化，关键是建立卫星数据与地表水热变化关系，该文地遥感定量反演土壤水热变化的数值模拟系统及热惯量在其边界，初始条件确定中所起的作用进行的简述，并介绍了热惯量法求解表层水分含量的发展概况，为进一步提高定量化监测方法的地必琢计算精度，该文发展了地表能量平均方程的一种新的化简方法，经过这样的处理，可从遥感图象数据直接得到真实热惯量值，进而得到土壤水分含量分布，通过野外实  相似文献   

“93.5”黑风暴发展期中尺度期热量和水汽收支诊断          下载免费PDF全文

冯霞  程麟生 《气象》1997,23(3):8-14

１９９３年５月４—６日（“９３．５”）在我国西北地区发生了一次极具破坏力的“黑风暴”。为了诊断这次黑风暴发展期的热量和水汽收支，使用了具有高分辨ＰＢＬ参数化及４０ｋｍ细网络的ＭＭ４对该例控制模拟的输出资料和热量与水汽收支方程。对视热源（Ｑ１）和视水汽汇（Ｑ２）的诊断结果指出，Ｑ１的垂直积分在黑风暴的前部和后部分别呈现一条显著的加热带和冷却带。在黑风暴区，Ｑ１和Ｑ２的区域平均垂直廓线揭示，黑风暴的Ｑ１加热主要发生在对流层的上部，而其中部加热主要出现在发展初期；与Ｑ１相应，Ｑ２在低空和中空分别发生明显的增湿变冷和变干加热。这些结果不仅与因黑风暴过程而观测到的强剧强降温率一致，而且也为改进和发展用于模拟和预报黑风暴的中尺度数值模式提供了一些物理依据  相似文献