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Laboratory-based geoelectric monitoring of water infiltration in consolidated ground

Photo by shapelined from unsplash

Infiltration usually plays a significant role in construction failures and transfer of contaminants. Therefore, it is very important to monitor underground water migration. In this study, a soil infiltration experiment… Click to show full abstract

Infiltration usually plays a significant role in construction failures and transfer of contaminants. Therefore, it is very important to monitor underground water migration. In this study, a soil infiltration experiment was carried out using an indoor model test. The water infiltration characteristics were recorded and analyzed based on the response of the geoelectric field, including the primary field potential, self-potential, excitation current and apparent resistivity. The phreatic water surface and the infiltration velocity were determined. The inversion results were compared with direct observations. The results showed that the changes in the geoelectric field parameters explain the principles of groundwater flow. The infiltration velocity and the phreatic surface can be determined based on the primary field potential response and the excitation current. When the phreatic surface reached the location of the electrodes, the primary field potential and self-potential decreased rapidly whereas the excitation current increased rapidly. The height of the phreatic surface and the infiltration time exhibited a linear relationship for both the observation data and the calculations of the excitation current. The apparent resistivity described the infiltration status in the soil and tracked the phreatic surface accurately.RésuméL’infiltration joue généralement un rôle important dans les défaillances de construction et le transfert de contaminants. Ainsi, il est. très important de contrôler la migration de l’eau souterraine. Dans la présente étude, une expérience d’infiltration du sol a été menée en utilisant un test sur modèle de laboratoire. Les caractéristiques d’infiltration de l’eau ont été enregistrées et analysées sur la base de la réponse du champ électrique du sol, comprenant le potentiel du champ primaire, la polarization spontanée, le courant d’excitation et la résistivité apparente. La surface de l’eau phréatique et la vitesse d’infiltration ont été déterminées. Les résultats de l’inversion ont été comparés aux observations directes. Les résultats ont montré que les changements dans les paramètres du champ géoélectrique expliquent les principes de l’écoulement des eaux souterraines. La vitesse d’infiltration et la surface phréatique peuvent être déterminées à partir de la réponse du potentiel du champ primaire et du courant d’excitation. Quand la surface phréatique a atteint le niveau des électrodes, le potentiel du champ primaire et la polarization spontanée chutent rapidement, tandis que le courant d’excitation augmente rapidement. La hauteur de la surface phréatique et le temps d’infiltration ont montré une relation linéaire aussi bien pour les données d’observation que pour les calculs du courant d’excitation. La résistivité apparente représente l’état de l’infiltration dans le sol et repère avec précision la surface phréatique.ResumenLa infiltración generalmente juega un papel importante en fallas de la construcción y transferencia de contaminantes. Por lo tanto, es muy importante monitorear la migración del agua en el subsuelo. En este estudio, se llevó a cabo un experimento de infiltración en suelo usando una prueba modelo interior. Las características de infiltración del agua se registraron y analizaron en función de la respuesta del campo geoeléctrico, incluido el potencial de campo primario, el autopotencial, la corriente de excitación y la resistividad aparente. Se determinaron la superficie freática y la velocidad de infiltración. Los resultados de la inversión se compararon con las observaciones directas. Los resultados mostraron que los cambios en los parámetros del campo geoeléctrico explican los principios del flujo del agua subterránea. La velocidad de infiltración y la superficie freática se pueden determinar basándose en la respuesta del potencial de campo primario y la corriente de excitación. Cuando la superficie freática alcanzó la ubicación de los electrodos, el potencial de campo primario y el potencial propio disminuyeron rápidamente mientras que la corriente de excitación aumentó rápidamente. La altura de la superficie freática y el tiempo de infiltración mostraron una relación lineal tanto para los datos de observación como para los cálculos de la corriente de excitación. La resistividad aparente describió el estado de infiltración en el suelo y monitoreó la superficie freática con precisión.摘要对于工程事故和污染物的地下运移,地下水渗流有极为重要的影响. 因此, 监测地下水的运移规律是极其重要的. 本文通过室内模型试验, 研究了水体在粘土介质运移规律. 采用了包括一次场电位,自然电位, 激励电流和视电阻率等地电场响应参数, 确定了土体渗流过程中的浸润面位置和渗流速度. 本文对渗流过程中的视电阻率的反演结果和通过模型直接观察到的渗流现象进行了比较. 结果表明, 通过渗流过程中的变化的地电场参数可以推测地下水的渗流状态. 一次场电位参数和激励电流参数可以确定地下水渗流的速度和浸润面位置.渗流过程中, 浸润面通过电极时, 一次场电位参数和自然电位参数急剧下降, 激励电流参数快速上升. 根据地电场响应参数和通过模型直接观测,均可以断定浸润面的高度和入渗时间呈线性关系. 通过视电阻率反演,可以推断土体介质中的浸润面位置和渗流状态.ResumoInfiltração normalmente tem papel significante nas falhas de construção e transferência de contaminantes. Portanto, é importante monitorar a migração da água em subsuperfície. Nesse estudo, um experimento de infiltração do solo foi conduzido um modelo de teste interno. As características da infiltração da água foram registradas e analisadas baseado na resposta do campo geoelétrico, incluindo o potencial de campo primário, autopotencial, corrente de excitação e resistividade aparente. A superfície freática da água e a velocidade de infiltração foram determinadas. Os resultados da inversão foram comparados com observações diretas. Os resultados mostraram que as mudanças nos parâmetros do campo geoelétrico explicam os princípios do fluxo subterrâneo. A velocidade de infiltração e a superfície freática podem ser determinadas baseado na resposta potencial do campo primário e da corrente de excitação. Quando a superfície freática atingiu o local dos eletrodos, o potencial do campo primário e autopotencial caíram rapidamente enquanto a corrente de excitação subiu rapidamente. A altura da superfície freática e o tempo de infiltração exibiram uma relação linear para ambas as observações de dados e os cálculos da corrente de excitação. A resistividade aparente descreveu o status de infiltração no solo e seguiu a superfície freática precisamente.

Keywords: infiltration; surface; fre tica; campo

Journal Title: Hydrogeology Journal
Year Published: 2018

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