تتبع تسلل يجمع الجبهة العمق باستخدام الإزاحة المتعددة الوقت الفاصل بين جمع الصفيف هوائي رادار باطن الأرض

الهدف العام من هذه التجربة هو تتبع جبهة التسلل في تربة الحقل باستخدام رادار اختراق هوائي المصفوفة. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال هيدرولوجيا منطقة الفدوز مثل فهم كيفية تسلل المياه إلى التربة أثناء هطول الأمطار. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن جمع تجميع الإزاحة المتعددة بفاصل زمني بسلاسة بأقل جهد أثناء العمليات الديناميكية تحت السطحية مثل التسلل.

وسيكون نوبوهيتو ناجاي ويوكيو توبي على سبيل المثال الإجراء هذا الإجراء. مصفوفة الهوائي هي جوهر هذه التجربة. يوجد داخل هذا السكن 21 هوائي لهذه التجربة.

يوفر هذا التخطيطي تفاصيل إضافية. هناك 10 هوائيات إرسال و 11 هوائيات سحب أحادية ربطة عنق يتم التحكم فيها بواسطة وحدة رادار على شكل موجة مستمرة ذات تردد خطوة. يمكن للمصفوفة التبديل عبر جميع أزواج أجهزة الاستقبال البالغ عددها 110.

تحديد موقع لاختبار التسلل. تأكد من أن السطح مكشوف ومسطح وحوالي ثلاثة أمتار في ثلاثة أمتار. احصل على أنابيب مسامية بطول 2.5 متر.

تسمح مسامية الأنبوب بإطلاق الماء على الأرض. استخدم الأنابيب لبناء نظام تسلل الري على قطعة الأرض. أنابيب هذا النظام متوازية ومفصولة ب 15 سم.

قم بتوصيل الأنابيب في أحد طرفيها بمدخل مياه منظم بالصمام متصل بمصدر مياه. وقم بتوصيل الطرف الآخر بالمخرج. بعد ذلك ، احصل على لوح خشبي رفيع ، أكبر قليلا من مجموعة الهوائي ، وضعه فوق الأنابيب المسامية.

يجب أن تكون اللوحة مسطحة وتغطي الأنابيب. انتقل لتثبيت مستشعرات رطوبة التربة بالقرب من اللوحة. يقيس مستشعر نوع القضيب هذا الرطوبة في عدة أعماق.

أولا ، قم بتثبيت أنبوب وصول المستشعر في الأرض بجوار اللوحة الخشبية. ثم ضع مستشعرات نوع القضيب في أنبوب الوصول. ابدأ بوضع مصفوفة الهوائي على اللوحة الخشبية ، متمركزة على نظام التسلل.

قم بتوصيل المصفوفة بوحدة التحكم باستخدام كبلات متحدة المحور وقم بتوصيل وحدة التحكم بجهاز كمبيوتر. اضبط تسلسل الهوائي لإجراء مسح كامل من خلال جميع مجموعات أجهزة استقبال جهاز الإرسال وابدأ في جمع البيانات. في هذه المرحلة ، انتقل إلى مصدر المياه وابدأ التدفق والتسلل.

أوقف الماء عند حقن كمية محددة مسبقا. بعد ذلك ، توقف عن جمع البيانات باستخدام مصفوفة الرادار. بعد جمع البيانات ، قم بتحليلها للعثور على تقدير السرعة.

هذا مثال على رادارجرام اللقطات المتتابعة من مصفوفة الهوائي. تم أخذ البيانات على مدار 60 دقيقة من التجربة. تتوافق كل منطقة تحدها خطوط سوداء مع البيانات التي تم جمعها بواسطة جهاز إرسال واحد وجهاز استقبال 11.

يشار إلى موقع جهاز الإرسال بواسطة المثلث الأحمر. على طول المحور الثالث هو الوقت الإجمالي من إرسال الإشارة المنعكسة إلى استقبالها. تشير الألوان المختلفة إلى سعة الإشارة.

باستخدام هذه البيانات ، قم بإنشاء مكعب بيانات نقطة المنتصف المشتركة. المحور الجديد هو فصل هوائيات الإرسال والاستقبال. هذا مقطع عرضي لمكعب بيانات نقطة المنتصف المشترك في وقت معين أثناء التجربة.

حدد الانعكاس من جبهة الترطيب لكل إطار من هذا القبيل. استخدم هذه المعادلة لتناسب المنحنيات الزائدية عن طريق ضبط المعلمتين ، t0 و vr. يمثل المنحنى الأبيض وقت سفر الانعكاس من جبهة الترطيب.

المنحنيات الأرجواني هي أوقات السفر للموجات الجوية والأرضية. هذا رادار تمثيلي لتجربة التسلل. يرتبط كل قسم بجهاز إرسال.

على طول المحور الرأسي يوجد وقت السفر من جهاز الإرسال إلى العاكس إلى المستقبل. تشير خريطة ألوان المقياس الرمادي إلى سعة الإشارة. في هذا الفاصل الزمني من إحدى مناطق بيانات نقطة المنتصف الشائعة ، لاحظ أن إشارة السعة العالية تتحرك بثبات إلى أسفل مع تقدم التجربة.

يتم إنتاج الإشارة من خلال الانعكاسات الموجودة في جبهة الترطيب حيث يخترق الماء باطن الأرض. لتحليل السرعة ، استخدم بيانات نقطة المنتصف الشائعة التي يتم أخذها كل دقيقة. في بيانات العينة هذه ، بعد خمس دقائق من التجربة ، فإن أفضل منحنى مناسب للموجة المنعكسة هو الخط الأبيض الثابت ومنحنى الموجة الهوائية هو الخط المتقطع.

مع مرور الوقت ، يزداد وقت السفر خطيا. هذه مخططات لعمق الجبهة المقدرة للترطيب كدالة للوقت المنقضي. المثلثات لنموذج من وسط موحد.

المربعات مخصصة لنموذج من طبقتين يأخذ اللوحة الخشبية الموجودة أسفل المصفوفة في الاعتبار. تشير الفواصل الزمنية باللون الأسود إلى متى بدأت قراءة مستشعر الرطوبة بعمق معين في الزيادة ومتى استقرت. خطرت لنا فكرة هذه الطريقة لأول مرة خلال عرض توضيحي لرادار اختراق الأرض لهوائي المصفوفة.

خطر ببالنا تصحيح بيانات الإزاحة المتعددة ذات الفاصل الزمني. أكبر ميزة لهذا الإجراء هي أننا لم نكن بحاجة إلى تحريك الهوائيات لجمع تجميع الإزاحة المتعددة على عكس الأرض المشتركة التي تخترق أنظمة أكبر. بمجرد أن تبدأ القياس ، يكون الأمر مجرد مراقبة ولا تفعل شيئا.

أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر عدم تحريك الهوائيات بحيث يتم ضمان قابلية تكرار البيانات. بعد تطويرها ، ستمهد هذه التقنية الطريق للباحثين في مجال هيدرولوجيا منطقة الفادوز لاستكشاف حركة المياه في التربة الحقلية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام رادار اختراق الأرض لهوائي المصفوفة لتتبع جبهات التسلل.