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La figure 3 montre un Time-lapse panneau diagramme de 110 combinaisons de Tx-Rx acquis chaque 1,5 s durant les 60 premières minutes de l’expérience de l’infiltration, après la conversion des données de fréquence en domaine temporel. Afin de renforcer les réflexions en profondeur, un filtre passe-bande a été appliqué suivie par compensation de gain. Le schéma du panneau se divisent en 10 sections, chaque section correspond à un particulier Tx. L’emplacement de l’émetteur est indiqué par un triangle blanc, et chaque tranche correspond à un Time-lapse signal enregistré pour un Rx. L’axe vertical indique le temps de déplacement bidirectionnel ou le TWT, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que l’onde électromagnétique voyager de l’émetteur, le réflecteur éventuels vers le récepteur. Les profils d’affichage l’amplitude du signal dans une carte de couleur en niveaux de gris. Un grand contraste de couleur indique la forte amplitude du signal de données radar enregistrées. Réflexions d’ondes EM sont produites à l’interface entre les couches à la constante diélectrique différente ou par des objets ayant des caractéristiques électriques différentes que le milieu environnant ; un contraste élevé de diélectrique déterminera une réflexion de grande amplitude. Au cours du processus d’infiltration de l’eau, il y a une zone appelée la zone de transition où la teneur en eau augmente progressivement depuis le bord de la zone de mouillage, c'est-à-dire où l’eau pénètre dans le sol sec au départ. L’onde électromagnétique est susceptible d’être traduit pas à la limite, mais au sein de la zone de transition, tel qu’observé dans les études de la nappe phréatique détection18. Dans le reste du manuscrit, ce domaine de réflexion est dénommé le mouillage devant. Dans la Figure 3, un signal de forte amplitude apparaît et se déplace progressivement vers le bas comme l’heure avance pendant l’expérience. Cette réflexion est en effet produite par le front de mouillage, car l’eau pénètre peu à peu vers le bas dans le sous-sol. Sur ce schéma, COG et CMP peuvent être reconstruite comme illustré à la Figure 2 de Iwasaki et al. 16
Analyse de la vitesse a été effectuée sur les données CMP a obtenu toutes les 1 min. Pour chaque ensemble de données de la CMP, le temps de déplacement bidirectionnel donné par l’équation (1) a été ajusté à la réflexion du mouillage devant en ajustant t0 et vr, en supposant une couche uniforme dans la zone humide. Temps zéro a été corrigée en ajustant l’air-ondes à la vitesse de 0,3 m/ns. La figure 4 montre les données de la COP/MOP à 5 min d’intervalle de temps écoulé te = 5 min à te = 50 min ainsi que les courbes ajustés affichés comme des lignes blanches (lignes pleines pour l’onde réfléchie) et la ligne pointillée pour la vague de l’air. Depuis la vague d’air n’est pas une onde réfléchie mais le signal direct entre l’émetteur et le récepteur, le temps de déplacement augmente linéairement avec l’offset. Toutes les courbes ont été ajustées aux sommets positives (dans la couleur blanche) des ondes réfléchies. Toutes les courbes monté bien sur les courbes réfléchies observées montrés les radargrammes CMP à toutes les compensations, ce qui signifie que les valeurs estimées pour t0 et vr sont bonnes. Pour l’expérience de l’infiltration, un panneau en bois sec a été placé entre l’antenne et des tubes poreux. Parce que le panneau a une constante de diélectrique beaucoup plus faible que celle du sol humide, ses effets sur la propagation des ondes EM peuvent être non négligeables, même si elle est mince. Un modèle à deux couches a ensuite été examiné en plus du modèle de ladite couche uniforme, en supposant que la valeur 3 pour la constante diélectrique des 5 premiers centimètres. Aussi pour ce deuxième modèle, l’EM vague vitesse vr a estimé en courbe à la réflexion produite par le front de saturation.
Dans Figure 5, estimation des profondeurs avant mouillage sont tracées en fonction te pour les deux modèles simples et double couche. Il peut être apprécié que le mouillage devant se déplace vers le bas presque linéairement avec le temps pour les deux modèles, à l’exception d’un ralentissement entre te = 10 min et te = 20 min. différences entre les deux modèles ne sont initialement pas significative, mais avec le temps s’écoule, l’estimation du modèle uniforme se déplace légèrement plus rapide par rapport au modèle bicouche. Dans la Figure 5, les symboles de diamant sont utilisés pour marquer les temps lorsque lectures depuis les capteurs d’humidité a commencé à augmenter et quand ils sont devenus plus tard stables ; ceux-ci sont reliés par un trait plein pour la profondeur de chaque capteur. Comme mentionné ci-dessus, la réflexion de l’onde électromagnétique ne se produit pas nécessairement à la limite de la zone humide ; en d’autres termes, compte tenu d’une certaine profondeur, on ne peut pas s’attendre à cette réflexion pour être correspondant au point dans le temps quand les lectures d’un capteur commencent à augmenter. En ce sens, la réflexion est attribuable à un niveau de profondeur à l’avant infiltration où une certaine saturation de l’eau a été atteint, par rapport à la zone immédiatement inférieure. Si l'on considère les capteurs à 30, 40 et 60 cm de profondeur, l’estimation de la profondeur de mouillage avant obtenue à partir des données GPR s’inscrit bien dans la plage indiquée par les lignes solides sur la timeline. Le moment où le GPR estime mouillage avant arrive à 20 cm de profondeur correspond à l’heure où l’augmentation soudaine de la lecture de la sonde a été observée, tandis que l’estimation GPR a atteint la profondeur de 10 cm beaucoup plus rapide que ce qui a été produit par la sonde d’humidité , même si le signal de réflexion du mouillage devant on observe clairement après te = 5 min (Figure 4). Aussi, il doit être mentionné que l’extrapolation de la GPR estime courbe ne passe pas par l’origine. Même si on ne sait ne pas ce qui a causé cet écart à des profondeurs moindres, il peut y avoir quelques explications possibles. Elle peut être attribuée à l’hétérogénéité des propriétés du sol, ou il peut être en raison de la non uniformité dans l’application de l’eau. Si tel est le cas, cela aurait un effet plus marqué plus tôt pendant le processus d’infiltration qu’à un stade ultérieur. Une autre explication pourrait être que la rugosité de la surface influe sur la détermination du temps zéro. En plus de l’effet du panneau en bois et des tubes poreux, l’effet de la rugosité de surface devrait être tenu compte.

Figure 1 : Schéma du tableau au sol pénétrante configuration d’antenne radar utilisée dans cette étude. Structures en forme de V sont des antennes de monopole de noeud papillon. Il y a 10 antennes de transmission (Tx) et 11 réception d’antennes (Rx) alignés horizontalement. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2: schémas de l’expérience de l’infiltration. (A) une vue de dessus et (B) une vue latérale dans laquelle l’antenne a été placé sur le dessus de six tubes poreux 250 cm alignés espacés de 15 cm. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Radargram Time-lapse obtenu durant les 60 premières minutes de l’expérience de l’infiltration. Données consistent en des signaux enregistrés pour 110 combinaisons d’antenne. Une tranche correspond à Time-lapse données recueillies avec une combinaison unique de Tx-Rx. Une couleur différente est utilisée pour l’amplitude du signal. Les lignes noires verticales des données distinctes pour chaque triangles Tx. White indiquent les emplacements des Tx. s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : Radargrammes de la COP/MOP à te = 5 min à te = 55 min à intervalles de 5 min. Le blanc les lignes pleines représentent manuellement montés deux voies voyage temps de la réflexion de l’avant du mouillage, tandis que les lignes en pointillé blanches représentent le temps de déplacement de la vague d’air. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : Mouiller avant profondeurs. Mouillage devant profondeurs estimées à partir tableau GPR en Time-lapse multi-offset se réunissent en fonction du temps écoulé pour l’uniforme (triangles) et les modèles (carrés) de deux couches. Les lignes noires de diamants aux deux extrémités indiquent la durée entre l’augmentation initiale de lectures et quand il atteint un niveau stable pour la profondeur de chaque capteur (c.-à-d., la durée de la zone de transition). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.