آشکارسازی خطوط انتقال آب مدفون و تعیین سطح سفره‌های آب زیرزمینی با استفاده از مدلسازی پیشرو داده‌های رادار نفوذی به زمین

رادار نفوذی به زمین (gpr) یک روش ژئوفیزیکی غیرمخرب با قدرت تفکیک بالاست که از بازتاب امواج الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (عموماً در محدوده فرکانسی یک مگاهرتز تا بیش از یک گیگاهرتز) برای آشکارسازی و شناسایی اشیاء مدفون و ناهمگنی های زیرسطحی استفاده می کند. در پژوهش حاضر امکان کاربرد این روش برای آشکارسازی خطوط انتقال آب مدفون و تصویر کردن آب های زیرزمینی برای مقاصد مهندسی آب، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور با استفاده از مدل سازی عددی پیشرو به روش تفاضل محدود دوبعدی بهبود یافته در حوزه فرکانس، پاسخ gpr اشیاء مصنوعی متناظر با اهداف متداول در امور آب، همانند استوانه افقی و زمین لایه ای مدل سازی شده است تا از نتایج آنها، برای تفسیر نگاشت های راداری واقعی gpr استفاده شود. روش gpr برای آشکارسازی خطوط انتقال آب زیرزمینی در محدوده دشت شاهین شهر اصفهان به عنوان مطالعه عملی پژوهش حاضر نیز به کار گرفته شد و ناهمگنی های موجود در نگاشت های راداری به دست آمده، به کمک نتایج مدل سازی پیشرو، به عنوان موقعیت قنات احتمالی نیمه پر از آب شیرین، تفسیر گردید که اعتبار نتایج از طریق حفر ترانشه بر روی یکی از پروفیل های برداشت، به اثبات رسید. براساس نتایج این پژوهش روش gpr برای آشکارسازی کلیه خطوط انتقال آب زیرسطحی، تشخیص فلزی یا غیرفلزی بودن جنس لوله های مدفون، شناسایی نوع آب (شور یا شیرین بودن) لوله های غیرفلزی، تعیین عمق سطح سفره های آب زیرزمینی، ضخامت لایه آب دار (در مورد آب های با رسانایی کم) و مرز آب های شور و شیرین، قابل استفاده می باشد.

Detection of Buried Water Lines and Determining the Depth of Water Tables Using Forward Modeling of GroundPenetrating Radar Data

GroundPenetrating Radar (GPR) is a highresolution nondestructive geophysical method which detects buried objects and subsurface heterogeneities using transmitting highfrequency (generally in the range of 1 MHz up to 1 GHz) electromagnetic pulses and receiving reflected pulses. In the current study the possibility of employing this method to detect buried water lines and mapping groundwater for water engineering purposes was studied. To achieve this goal, the GPR response of synthetic objects corresponding to targets common in water engineering affairs containing horizontal cylinder and layered earth, was produced using numerical forward modeling by the 2D finitedifference method modified in the frequency domain to be used for interpreting the real GPR radargrams. The GPR method was also employed to detect underground water lines in Shahinshahr plain, Isfahan province as the case study of the present research leading to some heterogeneities in the obtained radargrams, interpreted using the results of the forward modeling as probably buried qanat semi filled by fresh water. The validity of the results was also proved through trenching on one of the surveyed profiles. Based on the results of this research, GPR method is capable of detecting all underground water lines, assessing material type (metallic or nonmetallic) of buried pipes, identification of kind of water content (fresh or saline) of nonmetallic pipes, determining depth of water table, estimating thickness of water containing layer (about waters with low conductivity) and distinguishing fresh and saline water interface.