案例研究——美国河流与河口特征分析

项目背景

美国地质调查局与奥胡斯大学水文地球物理学小组共同探索了利用FloaTEM技术表征河流与河口水文地质特征的可能性。

在河流、湖泊和河口等大型地表水体下方，从河段到流域尺度（数十公里以上）的水文地质信息普遍匮乏。这一挑战阻碍了在足够大的空间范围内进行精确的水文建模，例如对淡水/咸水地下水界面及地下水/地表水交换模式的建模。

在此，我们推出一种拖曳式浮动瞬态电磁系统（FloaTEM），可对大型水体下方地层进行快速、高分辨率的电测绘，其探测深度超越其他拖曳式仪器。

结果

新型FloaTEM系统首次在美国多地进行演示，包括：1）康涅狄格州哈特福德附近的法明顿河；2）纽约州巴里维尔附近的上特拉华河；3）密西西比州谢尔芒德附近的塔拉哈奇河；以及4）马萨诸塞州法尔茅斯附近科德角的鳗鱼河河口。

在塔拉哈奇河站点，还对比了空载频域电磁数据与陆基拖曳TEM数据，识别出多种地质构造及孔隙水盐度界面。基于过程的案例研究数据解释表明，FloaTEM技术能够解析多样化的沉积-水界面材料，例如水库底部的细粒物质堆积层，以及聚焦地下水排泄的透水性砂砾河床沉积物。

在多个地点绘制了基岩层分布图，并以与航空勘测方法相当的分辨率界定了含水层隔水层。 在鳗鱼河河口下方还成像出陆地淡水地下水排泄系统，其流径可延伸至距海岸数百米处，这提升了该富营养化沿海交换区的水文地质特征表征精度。总而言之，新型FloaTEM系统填补了表层水体下方水文地质特征表征能力的关键空白，将助力更精确预测地下水/地表水交换动态及淡水-咸水地下水界面。