小流域尺度上包气带水分运动参数与探地雷达信号的耦合过程研究

The spatial variability of water movement parameter in the vadose zone limits Application of the water movement model in large scale, the application of more restrictions antifouling performance evaluation and researching the migration laws of contaminants in the vadose zone on large scale. How to scientifically and reasonably determine water movement parameters in the vadose zone on the large scale is the key to widely used the vadose zone water movement model. Therefore, exploring a new theory and method is of important theoretical and practical significance, this theory that GPR signal, vadose zone heterogeneity and water movement parameters relating to science, fast and accurate determination of the vadose zone moisture movement parameters, and not destructive medium structure, At the same time is applicable to water source and small watershed. The project uses the comprehensive analysis methods including indoor physical simulation test, in-situ test, numerical simulation and outcrop GPR detection. Its research the coupling process of GPR signal, vadose zone heterogeneous and moisture movement parameters in order to makes the vadose zone moisture movement parameters in large scale to widely used water movement model in the vadose zone, Make the vadose zone water model is widely used in groundwater resource evaluation model and the groundwater pollution transfer model. The Research results of this project provide scientific basis for accurate evaluation of groundwater resources and protection of groundwater environment.

包气带水分运动参数的变异性导致水分运动模型在较大尺度上的运用受到极大的限制。同时，更限制了在大尺度上包气带防污性能评价以及污染物在包气带中迁移规律的研究。如何科学、合理的确定较大尺度上包气带水分运动参数成为包气带水分运动模型推广的关键。在并不破坏性介质结构，适用于水源地和小流域等中尺度上，探索一套新的方法论，使地质雷达信号、包气带非均质性与水分特征参数关联，能够科学、快捷、准确的确定包气带水分运动参数，具有重要的理论与实际意义。本项目采用室内物理模拟试验、原位试验与数值模拟及露头的探地雷达探测分析相结合的思路，开展探地雷达信号、包气带非均质与水分运动参数的耦合过程研究，推动包气带水分运动参数在较大尺度上包气带水分运动模型应用，使包气带水分模型广泛应用于地下水资源评价模型与地下水污染迁移模型，为精确评价地下水资源与保护地下水环境提供科学依据。

包气带在水文循环过程中占有重要的地位, 如何科学、合理的确定较大尺度上包气带水分分布特征和岩性结构成为包气带水分运动模型推广的关键。为此，探索一套新的理论与方法，使地质雷达信号、包气带非均质性与水分分布特征相关联，能够科学、快捷、准确的确定包气带水分参数，并不破坏性介质结构，具有重要的理论与实际意义。. 本项目采用室内物理模拟试验、原位试验与数值模拟及露头的探地雷达探测分析相结合的思路，主要取得以下五个方面的研究成果：（1）研究了不同颗粒含量、容重和装样尺寸条件下包气带水分运动参数的变化特征，该成果为包气带水分运动参数的尺度转换提供重要的理论依据；（2）在研究不同颗粒级配、容重和取样尺寸对包气带水分运动参数的影响的基础上，继续测定了85种介质的包气带水分运动参数，基本构建了包气带水分运动参数的数据库，为预测包气带水分运动参数提供基础数据；（3）利用地质雷达探测不同含水量条件下电磁波波速和双程走时的变化特征，分析波速、走时与含水量之间关系，揭示了出介电常数与含水量之间关系；为地质雷达在包气带水分运移中应用提供科学依据。（4）通过分析振幅的8种属性，确定对埋深和含水量衰减规律最为敏感的属性，研究了包气带剖面含水量与地质雷达电磁波属性之间关系及构建了衰减函数，开展探地雷达信号电磁波与含水量的反演过程研究，构建了地质雷达电磁波与包气带含水量的衰减模型，为推动在流域尺度上利用地质雷达探测包气带含水量的方法提供理论依据；（5）刻画包气带岩性结构非均质性，进行包气带岩性分界研究；利用地质雷达反演包气带入渗参数，探索田间尺度向小流域尺度转换的理论与方法；.项目资助发表论文15篇，待发表论文7篇，培养研究生8名,2名已取得硕士学位，2名预计2018年6月毕业，4名在读；授权专利3项，软件著作权1项；项目投入经费70万元，累计支出66.8万元，预算和开支节基本平衡，结余3.2万元；剩余经费主要用于版面费和知识产权事务费。