联系
01 – 挑战
河流、湖泊和河口下方的水文地质情况，几乎在任何有意义的比例尺上都未被绘制在地图上——这导致淡水与咸水地下水的分界线以及地下水与地表水之间的交换基本上无法被察觉。
传统方法无法以经济的方式覆盖对河流或河口系统进行特征描述所需的数百公里范围，尤其是无法达到揭示真实水文地质结构所需的深度。这一缺口阻碍了全国范围内的精确水文建模——如果连水下情况都无法看清，就无法预测地下水与地表水之间的相互作用。
02 – 背景
与美国地质调查局（USGS）合作，开展了一项FloaTEM（一种漂浮式拖曳瞬态电磁系统）的多站点示范项目，旨在对美国各地河流和河口下方的水文地质状况进行特征分析。
合作伙伴
美国地质调查局（USGS）
国家
美国（康涅狄格州、纽约州、密西西比州、马萨诸塞州）
地貌
河床沉积物、基岩、淡水与咸水地下水界面
已勘测站点
4
技术
FloaTEM
年份
2020
此次演示由美国地质调查局（USGS）与奥胡斯大学水文地球物理研究组合作完成。
03 – 解决方案
浮式瞬态电磁勘测
FloaTEM是一种漂浮式瞬态电磁系统，由船只拖曳在水面行进。 该系统旨在对水下结构进行成像，其探测深度超过其他拖曳式TEM仪器。该系统已在美国的四个地点进行了演示——法明顿河（康涅狄格州）、特拉华河上游（纽约州）、塔拉哈奇河（密西西比州）和鳗鱼河河口（马萨诸塞州）——每个地点的选定都是为了针对不同的水文地质问题对该系统进行测试。
研究方法
01
系统部署
FloaTEM以2×4线圈配置由船只拖曳，对每条河流或河口的水面进行连续测绘。
02
多中心数据收集
调查在美国的四个地点进行，涵盖了从淡水河流到富营养化的潮汐河口等多种环境。
03
交叉验证
在塔拉哈奇河勘测点，将FloaTEM测得的结果与机载频域电磁数据以及陆基拖曳TEM数据进行了直接对比。
04
水文地质解释
利用这些结果，确定了基岩层、含水层隔水层、沉积物-水界面物质以及淡水与咸水地下水的分界。
04 – 结果
FloaTEM 在多个地点对基岩层和含水层隔水层进行了测绘，其分辨率可与航空勘测方法相媲美。在伊尔河河口，该技术成功成像了陆地淡水地下水的排泄情况，其流路从岸边延伸数百米——这比此前对该富营养化沿海交换区的水文地质特征描述更为精确。
4
对美国河流和河口区域进行了调查
100+米
在伊尔河河口拍摄的淡水排放流路影像
2
已发表的经同行评审的论文
该地区
01
科德角唯一的供水源
1982年，美国环境保护署（EPA）将科德角含水层指定为整个科德角唯一的饮用水源，其补给完全依赖降雨。准确了解淡水与周围咸水交汇的确切位置，在此并非纯理论问题——这关系到整个地区的供水。
02
四个州，一个问题
法明顿、特拉华、塔拉哈奇和伊尔河这四个研究点分布于康涅狄格州、纽约州、密西西比州和马萨诸塞州——地质条件各异，气候各异，旨在检验一种方法是否能在各地可靠地解答同一个问题。
03
国家科学局
这项工作是与美国地质调查局合作完成的，该机构是负责美国水资源科学的联邦机构——这不是私营委托项目，而是一次真正的科研合作。
04
大规模地图覆盖不足
河流和河口下方的水文地质情况，在水文学家实际所需的数十公里尺度上仍未绘制成图——这一空白不仅存在于这四个地点，而是遍及全国。
05 影响
一种观察水下世界的新方式。
此后，FloaTEM的应用范围已超出最初的这四个站点，包括在丹麦进行的海上勘测。通过揭示此前无法观测到的现象——淡水与咸水界面、埋藏含水层结构、地下水排泄区——它为水文学家提供了一种真正崭新的方法，以理解河流、湖泊和河口如何与其下方的地下进行水交换。
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