延时电电阻率层析成像的原型系统

文摘

原型系统延时收购2 d电电阻率层析成像(ERT)和时域反射计测量(TDR)被安装在测试网站受到山体滑坡的影响在巴斯利卡塔地区(意大利南部)。系统的目的是监控实时雨水渗透进入土壤和获取信息的变化在第一层的含水量底土和可能的这种变化对滑坡活动的影响。雨量计放置在测试网站提供了降雨强度和频率的信息,并显示采集的时间间隔。安装系统,并给出了初步结果。

1。介绍

山体滑坡是复杂的地质现象取决于许多因素。为了研究这些因素,理解运动的触发机制,监测其动态演化有必要应用多学科的方法。雨水渗透进入土壤和孔隙水压力的增加包气带可以被认为是浅层滑坡引发的主要原因之一。通常,标准技术用来测量土壤的含水量和地下水位水平地区的潜在不稳定的热带病研究和培训特别规划方法和水压测量,分别。这些技术,同时允许考虑参数获取直接信息,只提供1 d信息。考虑到滑坡体积现象是一个明确的需要实验新的调查技术可提供至少2 d水文信息。最好是如果这些信息可以是连续的。

最近,间接的文献报道的例子应用研究(地球物理)方法和水含量的估计在第一层的底土。其中,电气电阻率层析成像(ERT),通常用于获取信息的几何特征山体滑坡和估计滑动材料的厚度(1- - - - - -8),一直在测试,以获取信息的时间和空间模式水渗透过程(9- - - - - -15]。

这项工作的目的是提出一个原型系统计划获得延时2 d ERT和热带病研究和培训特别规划测量在滑坡区域位于巴西利卡塔地区(意大利南部)。系统计划,目的是评估电阻率的变化和土壤水分值在很长一段时间和获取信息的影响,降雨雪和季节性变化。非常初步结果允许我们来验证系统的功能和信心,决定采集时间间隔,每年获得的信息变化的电阻率值。

系统开发框架的MORFEO (Monitoraggio e Rischio da Frana mediante蒂EO)项目由意大利机构空间(ASI)和完成意大利民事保护部门的活动(DPC)滑坡风险管理。

2。测试网站描述

计划的监控系统是安装在滑坡区位于Picerno领土西部的巴西利卡塔地区(意大利南部),在亚平宁山脉的链(图1)。该地区一直频繁参与激活现象,最近一次发生在2006年3月后连续和强烈的降雪。

地形影响landslidesbelong Pignola, Abriola Lagonegro单元的相。特别是,有四个主要岩性地层露头的斜坡上的沉积(16,17)(图2):(我)硅质片岩(上三叠纪-侏罗纪大),沿着山坡露头LiFoi山;(2)复理石Galestrino(下白垩统);(3)复理石罗索(上层cretaceous-lower中新世);(iv)Corleto Perticara形成(上层eocene-lower中新世)。

最近的地形特点是碎片的脚趾露出LiFoi山。

硅质片岩形成厚达240米,是由红色和绿色页岩与典型的断裂解理称为“铅笔乳沟。”此外,还有红色和绿色雅斯贝尔斯嵌入层radiolarites和燧石。最后,锰雅斯贝尔斯,直到他们到达Galestri形成。

形成的复理石Galestrino不如片岩形成厚(约200米),由交替黑粘土岩和硅质泥灰土,灰泥岩和泥灰质的石灰岩、泥灰土,叶子粘土。

复理石的罗索碧玉,形成硅质粘土岩、砂屑石灰岩,红色和绿色泥灰土与Argille eteropic继承Varicolori和Corleto Perticara形成(18]。

沿着山坡所有岩性地层露头构造相互接触。因此,硅质片岩地层在构造接触复理石Galestrino和Corleto Perticara编队通过正常的缺点,降低了对古代的年轻人。

斜坡的顶端最近在研究区域的特征是沉积的碎片将一定数量的群众运动发生在过去的60年。

滑坡划分为一个复杂的退化roto-translational幻灯片是600米长,230米宽测高法范围1072 a.s.l之间的不同。主要的皇冠,在脚趾(图和978米海拔3)。

测量的概要文件,放置在上部的滑坡接近其横向边界,是47米长(图4)。

探测深度达到8米的水文特征的区域最大测压管水位测量从地面2米。

3所示。原型系统和收购程序

原型系统由不同的单位和计划,目的是实时监测电阻率和土壤水分模式在第一层底土。

这两个系统的基本单位geoelectrical监测系统和热带病研究和培训特别规划系统。

geoelectrical监测系统由48-channel 48钢电极和电缆连接到一个resistivimeter Syscal Pro开关48虹膜的仪器;电极埋在土壤深度为0.5米,在1米的距离。resistivimeter是与电脑用于存储数据和管理收购开始的时候,和两个相应的(图之间的时间间隔5)。软件用于控制延时收购Comsys Pro的虹膜仪器,操作的脚本。

热带病研究和培训特别规划系统是由4探针20厘米长度、埋在两个不同的深度(1米和1.5米)相同的概要文件的地电监控系统。两个探针对应14电极和其他两个35的信件。所有探头连接到土壤湿度设备公司TRASE,获取和存储数据。热带病研究和培训特别规划系统连接到个人电脑远程控制管理。

一个气象站安装在该地区非常接近这个概要文件和电脑有关。车站由雨量计量化的雨落在该地区,一个传感器来测量空气温度和另一个来确定风的速度和方向(图6)。

整个监控系统的电流供应保证的不间断电源(美国p s)。

系统由运营商计划在远程控制,谁能决定一天如何改变采集参数。每次采集系统发送电子邮件和附加数据文件获得三种不同的技术人员参与检查系统的正确的工作。

从2009年9月到2010年1月,艺每周进行测试系统及其设置。收购三种不同的电极配置:温纳,Wenner-Schlumberger,和取向,为了选择更好的配置强调底土的特性和存在的水压面。最后,考虑到更好的分辨率水平结构和低噪声记录(更好的信号响应),温纳数组被选中。系统开始使用“延时”模式获取和存储数据2010年2月2日。起初,收购的数量是固定在四个每天从上午1.30,(),之间的时间间隔6小时连续两个问题。这种情况已经持续了5个月,直到2010年6月结束。然后,收购的数量每天固定在两个,所以从2010年7月1日到目前为止,系统获取的间隔12小时,从5点开始()。

热带病研究和培训特别规划并购程序类似于地电;开始每天有四个收购,转变为一个小时的地电调查。然后,从2010年7月1日获取土壤水分数据在同一小时的地电数据,每天两次。也对热带病研究和培训特别规划调查决定获得了12小时的间隔,从5点开始()。

气象站,相反,开始存储数据从2011年2月2日,间隔两个小时。每天收购的数量是12,所以降雨雪量是非常详细。为我们使用降雨数据的初步分析收购另一个站3公里远的面积调查。

4所示。初步结果

结果本文报道关注第一收购期从2010年2月到2010年6月。

今年头5个月,从2月2日到6月30日,延时断层进行每一天每天四个频率的收购。没错,收购的循环开始1.30点(格林尼治标准时间+ 1)和(格林尼治标准时间+ 1)收于7.30点,之间的时间间隔6小时连续两个问题。

首先,系统已经测试,以验证其正确的工作。2010年2月期间有必要验证的正确功能监测系统在延时模式及其稳定性。因此,电阻率数据的主要分析从2010年3月。

数据的初步分析显示相当稳定的系统及其正确的工作。没有显著变化的电阻率值观察期间的每日循环收购。这也是艺所反映出的报告数据7- - - - - -10每天展示地下电阻率分布的四个周期;更精确地收购是指的是3月15日(图7),4月15日(图8),5月15日(图9),6月14日(图10)。每个采集间隔时间是一个月。视电阻率数据被使用反向RES2DINV软件,使用一个算法基于平滑约束最小二乘反演实现利用拟牛顿优化技术,提出了死胡同,巴克19]。

艺电公司所有具有相同的电阻率分布,显示一个大范围的值(),挑选出的存在两个主要区域使用不同的电阻率值:一个浅区,深度2.5米,高电阻率值()分布配置文件,和一个更深的大部分低的值()主要集中在两个导核心。主要核心厚约4米,左侧的小断层,约3米深。此外,肢体B的断层明显高导层,可能与基岩,在右侧的断层存在一个很大的电阻率的核心。

此外,低电阻率的变化也观察到在整个研究期间(2010年3月- 2010年6月)。图11显示了比较第三收购每个日常周期:一般的电导率增加中央和部分断层是显而易见的,但电阻率值的分布类似的收购。

为了验证这个地下电阻率分布,而且分析进行了量化的大小变化在整个时期。

特别是第一个收购之间的电阻率差异(2010年3月15日)和去年收购(2010年6月14日)计算,四个月的时间间隔。所有分析和假剖面由使用金色的冲浪者8软件,公司。

变化已经计算了(1)的收购在时间(2010年3月15日):

图12显示整个部分由负的电阻率差异,兴趣值接近于0。这种行为似乎证实了不重要的变化发生在整个期间。然后,同样的分析是在一个较短时间内,从2010年4月()到2010年5月底,兴趣强烈的降雨。这一分析表明,在短时间内的电阻率变化较大,分布在整个部分(图13)。

假剖面的差异显示了一个浅层次变化接近零,除了一些小的积极的变化观察到右边。其余部分的假剖面影响负面变化范围包括0和0.2−之间,这意味着一个不重要的增加电导率。相反,计算电阻率差异和表现出相反的行为,更强调积极变化的核心假剖面和消极的浅层次(图的变化13)。可能收购2010年5月16日()已经被强烈的降雨条件的前两天,解释了浅或电阻率变化。电气底土似乎保持不变的状态也在第二天,pseudo-section指的是如图所示的收购;即使不感兴趣,降雨、数据获得在2010年5月27日可能受制于降雨发生在前一周的分布。

,从2010年7月,收购的频率改变了以强调在一天内可能的电阻率变化。

5。土壤水分和电阻率之间的比较

验证如果电阻率变化与下层土壤含水量的变化,电阻率的趋势一直也比较热带病研究和培训特别规划数据。特别是,电阻率和热带病研究和培训特别规划数据获得在同一深度(1米和1.5米)。在某些情况下,土壤湿度显示电阻率的行为相反,证实地下电阻率变化是受含水量的影响。获得一个好的协议之间的电阻率和热带病研究和培训特别规划数据,热带病研究和培训特别规划的采集频率设置为类似于电阻率,从2点开始()。

此外,还降雨热带病研究和培训特别规划和电阻率相比,了解多少两个参数的趋势一直受制于它。

图14展示了电阻率和土壤水分值之间的比较得到深度1米,相当于pseudo-section的2级,14日对应的电极。

存在波动,有趣的一系列值包括在75年和91年。相反,土壤水分的变异较小,包括在23%和27%之间。

可以观察到土壤水分和电阻率表现出类似的趋势,即使在对应的降雨事件发生相反的行为。看来这两个参数并不是真正的降雨条件的四个月期间,但仅仅通过激烈点降水期。

图15是关于两个参数之间的比较了在1米深度,35对应的电极。两个参数的趋势类似于图的第一个例子13土壤水分的,但相反的行为对整个期间电阻率更明显。

也在这种情况下,两个参数不是由降雨条件在四个月时间感兴趣的只是强烈的降雨。

最后一个案例是关于比较两个更深点深度为1.5米(3级的假剖面计算),总是在对应的35电极(图16)。

电阻率范围包括38之间和50,而土壤水分平均值为30%。所以,一般降低电阻率值的观察;同时,土壤水分的百分比是相同的在四个月。更大数量的降雨条件的事件突出显示。已经观察到两个参数同时发展迅速,在这个深度的变化比其他较浅的情况下两种趋势更相关。

6。结论

原型监测系统开发以创建一个功能强大的工具来突出水的电阻率变化与变化的内容在第一层地下,在滑坡的身体。真正的目的是间接确定一个初步估计的含水量在受到水文地质灾害的影响。

初步ERT没有伟大的第一个和最后一个差异显示白天收购,确认信号的稳定性。也计算电阻率差异第一个和最后一个收购似乎证实,电阻率不受大的变异分析期间,表现出消极的分布值,接近0。相反,分析短表明电阻率的大小差异较大,分布在整个地下部分,也许强烈降雨条件的时期。无论从数据趋势分析,降雨雪的影响是显而易见的。热带病研究和培训特别规划和电阻率的趋势比较证实,有一个对应的电阻率土壤水分减少经济增长,但这种变化似乎来得更强烈的降水时间发生。

下一步确认这些初步结果将电阻率数据的统计分析1或2年的时间里,了解如果值的波动是严格与季节的变化。此外,统计结果将比pluviometric数据和土壤水分的行为,为了获得更详细的描述该地区的水文地质条件。

引用

1. c . De重晶石诉Lapennaa, a . Perronea c . Puglisi f . Sdao,“数字摄影测量分析和电阻率层析成象调查Picerno滑坡(巴斯利卡塔地区,意大利南部),“地貌学,卷133,不。1 - 2,34-46,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. v . a . Bogoslovsky和a . a .奥美“地球物理方法对滑坡的调查。”地球物理学,42卷,不。3、562 - 571年,1977页。视图:谷歌学术搜索
3. j·p·t·Caris和t·w·j·范·阿希”的地球物理、工程地质和水文调查一个小滑坡在法国阿尔卑斯山,”工程地质没有,卷。31日。3 - 4、249 - 276年,1991页。视图:谷歌学术搜索
4. f .费鲁奇m·阿梅里奥,m . Sorriso-Valvo和c . Tansi”地震勘探受根深蒂固的重力影响的斜坡坡变形:Lago Sackung,卡拉布里亚,意大利,“工程地质卷,57号1 - 2日,53 - 64年,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. 诉Lapenna p·洛伦佐,a . Perrone s Piscitelli e·里索和f . Sdao”二维电阻率成像的一些复杂的滑坡Lucanian亚平宁山脉的链,意大利南部,”地球物理学,卷70,不。3,B11-B18, 2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. d . Jongmans和s . Garambois“山体滑坡的地球物理调查:一个评论,”公报de la法国Geologique法国,卷178,不。2、101 - 112年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. m . Pfaffhuber s Bastani, m . Cornee”多种resolutiongeophysical &岩土粘土快映射一位,”表面附近。在出版社。视图:谷歌学术搜索
8. k . Sudha m . Israil s·米塔尔,j . Rai”土壤特性利用电阻率层析成象和岩土调查,“应用地球物理学杂志,卷67,不。1,第79 - 74页,2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. d . Michot y Benderitter, a . Dorigny b . Nicoullaud d·王,和a . Tabbagh“时空监测土壤含水量与灌溉玉米覆盖使用表面电阻率层析成象,”水资源研究,39卷,不。5,SBH141-SBH1420, 2003页。视图:谷歌学术搜索
10. d·h·Jayawickreme r . l . van大坝,d . w . Hyndman“地下成像的植被、气候和根区水分交互,”《地球物理研究快报,35卷,不。18日,文章ID L18404, 5页,2008。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. r·德弗朗哥g . Biella l .托西et al .,“监测海水入侵的时间流逝电阻率层析成象:基测试站点(意大利威尼斯泻湖),“应用地球物理学杂志,卷69,不。3 - 4、117 - 130年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. p .深色、r·克莱门特和c .布维耶”监测土壤含水量和赤字使用电电阻率层析成像(ERT)——案例研究在塞文山脉地区,法国,”《水文,卷380,不。1 - 2、146 - 153年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. t . Arora和s·艾哈迈德,”表征的花岗质含水层的补给通过复杂的包气带延时电气电阻率层析成像,”应用地球物理学杂志,卷73,不。1,35-44,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. p . j . Travelletti Sailhac, j。Malet、g . Grandjean和j .平底船,“风化泥质页岩边坡的水文响应:水渗透与延时电电阻率层析成像监测,“水文过程。在出版社。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. g . Cassiani诉布鲁诺,别墅,n .副食和A . m .宾利就是反“盐水跟踪测试监控通过延时表面电阻率层析成象,”应用地球物理学杂志卷,59号3、244 - 259年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. 佩斯卡托雷t、p .仁达和m . Tramutoli”Rapporti交易le unita lagonegresi e le unita Sicilidi所以nella媒体valle del Basento (Appennino lucano),“Memoriali公司一般Italiana41卷,第361 - 353页,1988年。视图:谷歌学术搜索
17. s . Gallicchio m . Marcucci p地区Premoli席尔瓦,l .萨巴托和g . Salvini“地层数据从Cretaceus粘土岩序列的“Argille Varicolori”在南方亚平宁山脉(巴西、意大利),“Palaleopelagos》第六卷,第272 - 261页,1996年。视图:谷歌学术搜索
18. r . Selli“Il早第三纪nel方形住宅区德拉geologia戴尔’italia meridionale,”Memorie德拉公司一般Italiana,3卷,第790 - 737页,1962年。视图:谷歌学术搜索
19. m . h .死胡同和r·d·巴克”,视电阻率的快速最小二乘反演假剖面的拟牛顿方法,”地球物理勘探,44卷,不。1,第152 - 131页,1996。视图:谷歌学术搜索

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