Description:

"First Break том 26, Август 2008, специальная тема Геофизика окружающей среды и инженерная геофизика. Monitoring aquifer-system response to groundwater pumping and artificial recharge John W. Bell, Falk Amelung, Alessandro Ferretti, Marco Bianchi и Fabrizio Novali представляют новый спутниковый метод для обнаружения и измерения долговременного и сезонного отклика системы водоносных горизонтов на закачивание и пополнение водных запасов. Этот метод потенциально может быть использован для мониторинга нефтяных и газовых резервуаров. Этот исследовании мы представляем результаты опытного исследования в Las Vegas Valley, Nevada. Мы создали серию карт поля скоростей долины на периоды времени 1992-1996, 1996-2000 и 2003-2005, которые показывают, что несмотря на возрастающий уровень воды связанной с программой искусственного пополнения запасов (повторной загрузки) подземной воды, на нескольких участках долины продолжается длительное остаточное неэластичное уплотнение системы водоносных горизонтов. На других участках же долговременное проседание остановилось и местами поменяло направление на обратное. По долговременным трендам были выделены сезонные отклики на периодические циклы закачивания и пополнения и проанализированы по пространственным и временным особенностям. Результаты показывают колебания, в которых максимальные сезонные отклики связаны с последними этапами годичных циклов искусственного пополнения запасов, а сходные признаки сезонного проседания связаны с летними циклами закачивания. Задача и сфера рассмотрения Многие бассейны подземных вод в засушливых и полузасушливых западных регионах Соединенных Штатов испытали уплотнение системы водоносных горизонтов или проседание в ответ на интенсивное закачивание. В этой статье мы исследуем процессы системы водоносных горизонтов, используя новый метод дистанционной регистрации, который становится все более распространенным благодаря устройству для измерения явления поверхностной деформации охватывающему обширные области. Программа исследований интерферометрического радара с синтезированной апертурой (InSAR) в сфере гидрогеологических проблем быстро продвинулась за последнее десятилетие и регулярно применяется для широкого ряда задач, касающихся ресурсов подземной воды, включая моделирование течения подземной воды, оценку гидротехнических свойств системы водоносных горизонтов и усовершенствование рационального использования и воспроизведения источников подземной воды (Galloway and Hoffmann, 2006). Применение InSAR предоставляет методологию для выявления движений земной поверхности, создаваемых откачиванием и пополнением системы водоносных горизонтов. В этой статье мы представляем результаты опытного исследования в Долине Лас Вегас (Bell et al., 2008), которое фокусируется на конфигурационном и временном отклике системы водоносных горизонтов на закачивание и искусственное пополнение запасов воды. Рис. 1 Объем полного закачивания, пополнения запасов воды и результирующего закачивания в Долине Лас Вегас, 1950-2005 гг. Программа пополнения водных запасов, запущенная водохозяйственным окружным управлением Долины Лас Вегас (LVVWD) в конце 1980-х годов, привела к ежегодному сокращению результирующего закачивания, кроме 2002 г. Мы представляем набор карт деформаций грунта, которые позволяют использование стандартных InSAR с большей разрешающей способностью и точности. Методология Обычный дифференциальный спутниковый InSAR с повторным прохождением является методологией, в которой по двум радарным сценам одной и той же площади полученным в разное время находится фазовая информация, по которой можно измерить движение почвы амплитудой менее сантиметра в виде интерферограммы сдвига фаз. Успешное применение традиционного InSAR к исследованию деформации грунта обычно зависит от числа переменных параметров: пригодность данных архивного радара к диапазону временной диаграммы деформационного события; соответствующая геометрия спутниковой базы интерферометра (базовая линия); извлечение согласованных фазовых данных, определение и удаление фазовых изменений, не связанных с деформацией грунта. 1 Nevada Bureau of Mines and Geology, University of Nevada, Reno, USA. 2 Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science, University of Miami, USA. 3 Tele-Rilevamento Europa, Italy. * Corresponding author, E-mail: fabrizio.novali@treuropa.com. Специальная тема First Break том 26, Август 2008 Геофизика окружающей среды и инженерная геофизика. Метод непрерывного рассеивателя (отражателя) (PS) использует установление и применение отдельных рефлекторов радара, или непрерывных рассеивателей, которые представляют ячейку с разрешающей способностью менее пикселя и остаются когерентными в течение длительного временного интервала. Достоинства методики PS следующие: 1) получена хорошая фазовая когерентность почти по всем радарным картинкам независимо от геометрии базовой линии, и может быть выполнена интерферометрия длинной базовой линии с разделением до 1.6 км; 2) могут быть использованы все имеющиеся в архиве радарные съемки и 3) могут быть оценены и удалены из фазы деформационного сигнала вклады атмосферных фаз. Подход, базирующийся на множестве интерферограмм, оптимально объединяющем более 20 радарных картинок используется для последовательного выявления когерентных объектов посредством всех временных последовательностей и получения точных данных фазовых изменений для каждого объекта. Это облегчается использованием "управления нулевой базовой линии", которое оценивает геометрический фазовый вклад радарных картинок с различными базовыми линиями и исправляет эту фазовую компоненту соответственно эталонной картинки или картинки-"оригинала". Выявление устойчивых элементов, отражателей, выполняется по анализу временных последовательностей радарных амплитудных значений и обзору устойчивых ярких радарных отражателей. Ложные сигналы фазового изменения (артефакты), обусловленные атмосферными вкладами, оцениваются посредством использования анализа атмосферного фазового экрана. Вклады атмосферной фазы определяются для каждого радарного обнаружения и вычитаются из остаточной полной фазы, полученной при обработке интерферометрии. Методика Для исследований имелись в распоряжении две независимые сети спутниковых данных, полученные Европейским управлением космических исследований. Для анализа PS временных последовательностей мы использовали 50 комплектов ERS-satellite с нисходящим треком над Долиной Лас Вегаса между апрелем 1992 г. и августом 2000 г., и 19 комплектов ENVISAT-satellite (все комплекты ENVISAT на время исследования) с нисходящим треком между октябрем 2002 г. и маем 2005 г. После оценки APS и внесения поправок в каждый комплект, были обработаны два набора данных по алгоритму PSInSAR (Ferretti et al., 2001), чтобы извлечь фазовые данные деформации для каждого PS, вычислить смещение радарной линии визирования каждой PS относительно "эталонных" комплектов и получить поля средних скоростей по двум независимым наборам данных. Из-за крутизны (~23) сектора обзора для радарных данных ERS и ENVISAT мы предполагаем, что измеренные смещения LOS вертикальные. Сначала был проанализирован район в рамке 40 км на 40 км, содержащий 500000 элементов PS (рис. 2). Заметны области проседания в Северо-западной Котловине Погружения и вдоль меридиональной оси долины. Очень заметно сильное структурное влияние на карту поля скоростей с участками проседания, резко ограниченными разломами, что находится в хорошем соответствии с ранее полученными результатами обычного InSAR (Amelung et al., 1999; Hoffmann et al., 2001; Bell et al., 2002). Подобласть 20 на 20 км, содержащая 90000 точек PS данных и расположенная в центре области нарушений NWSB-Eglington, выделена внутри рамки области, чтобы изучить более детально отклик системы водоносных горизонтов на временные вариации при закачивании и искусственном пополнении запасов воды (рис. 2). Эта область представляет самое большое проседание с 1960-х годов, хотя основные участки закачивания под'... Ключевые слова: способность, запас, подземный, подземный вода, prati, amelung, временной, вегаснуть, показать, сма, среда, временной последовательность, исследование, модель, точка, water, экстензометр, август, область, скорость, искусственный, результат, фазовый, линия, группа, bell, система водоносный, сезонный, май, мм, пространственный, значение, ласа вегаснуть, набор, инженерный геофизик, запас вода, геофизик, интенсивный закачивание, break, инженерный, поле, valley, методология, ers, водоносный горизонт, удаленный, долговременный, долина, ferretti, groundwater pumping, сопоставление, дать, комплект, максимальный сезонный, lvvwd, нисходящий трек, geosci, получить, элемент, область расположенный, использованный, последовательность, пополнение запас, апрель, октябрь, система, долговременный тренд, ласа, изменение, zebker, специальный, карта, вода, остаточный, уровень, объект, insar, csb, las, максимальный, тренд, чаша, воздымание, горизонт, разрешающий способность, отклик, весна, игра, сезонный отклик, galloway, радарный, уровень вода, амплитуда, использовать, водоносный, радар, период, тема, сезонный амплитуда, дать ers, geology, расположенный, ps, особенность, уплотнение, мма, пополнение, показывать, отклик система, связанный, смотреть, envisat, las vegas, doi, течение, проседание, область примыкающий, nwsb, окружающий, предполагать, hoffmann, vegas, статья, nevada, исследовать, закачивание, долина ласа, создать