الاستعادة البيئية: GPR لاستصلاح مستنقع التوت البري

بقلم دوريا كوتروبس
رادار سوليوشنز انترناشيونال
 

المُقدّمة

تم إنتاج التوت البري في الولايات المتحدة الأمريكية منذ ما يقرب من قرنين من الزمان. إنها محصول غير عادي من حيث أنها تنمو بشكل أفضل في المستنقعات ، والتي تتكون من مياه عذبة تحتها طبقات من الرمل والجفت والحصى والطين. على مر العقود ، تم إنشاء العديد من المستنقعات بشكل مصطنع عن طريق غمر المناطق بغرض زراعة التوت البري. الآن ، لأغراض بيئية ، تعمل بعض الولايات القضائية على إعادة مستنقعات التوت البري السابقة إلى ظروفها الطبيعية البكر.

أجرت شركة Radar Solutions International (RSI)، Inc. سلسلة من عمليات المسح بالرادار المخترق للأرض (GPR) لرسم خرائط طبقات طبقات في أربعة مستنقعات توت بري سابقة مختلفة ، تبلغ مساحتها الإجمالية أكثر من 60 فدانًا. يتم استخدام المعلومات الجوفية المستمدة من مسح GPR كجزء من برنامج استعادة البيئة المحلية.
 

منهجية المسح

استخدم RSI المستشعرات ونظام NOGGIN® 250 MHz GPR الخاص بالبرنامج ، وقام بمزامنته مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تحت السنتيمتر ، والذي يوفر مرجعًا جغرافيًا في الوقت الفعلي لعمليات عبور GPR الخاصة بنا (الشكلان 1 و 2).

الشكل 1

تم سحب NOGGIN® 250 مع نظام تحديد المواقع العالمي عالي الدقة حول مستنقعات التوت البري السابقة لرسم خرائط للطبقات تحت السطحية.

أتاح التكامل السلس بين NOGGIN® 250 ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) لطاقمنا الميداني أن يكونوا منتجين للغاية ، مما أتاح لموظفي RSI التركيز حصريًا على جمع البيانات ، بدلاً من قضاء الوقت في إنشاء شبكة مسح. وجدنا أنه ، مقارنةً بموفري خدمات GPR السابقين المكلفين بمسح المستنقع باستخدام معدات GPR القديمة من جهة تصنيع أخرى ، يمكننا جمع خمسة أضعاف البيانات في يوم واحد. باستخدام مزامنة GPR-GPS ، لم يكن الحد الأقصى لتباعد الأسطر في كل خلية في هذه المستنقعات أكبر من 10 إلى 15 قدمًا (الشكل شنومكس). قدمت كثافة البيانات العالية الثقة في الظروف بين خطوط GPR.

أدت مزامنة GPS مع GPR أيضًا إلى توفير وقت ما بعد المعالجة ، حيث لم يكن من الضروري تجميع خطوط GPR في ملف شبكة باستخدام برنامج الأداة المساعدة GFP_Edit ، حيث تم تحديد مواقعها جغرافيًا بالفعل.

الشكل 2

تظهر مسارات GPS لخطوط GPR على Google Earth ، والتي تُظهر كثافة بيانات GPR النموذجية التي تم جمعها في 60 فدانًا من استطلاعات المستنقعات.

الميزة الأخرى لـ NOGGIN® ، هي أنها تتيح "تكديس" إشارة GPR في الوقت الفعلي ، مما يزيد من عمق الاستقصاء الإجمالي لـ GPR مقارنة بأنظمة GPR القديمة.
 

ترجمة

في هذا الموقع ، حدثت الانعكاسات ذات السعة الأكبر حيث كان هناك تغيير صخري ، مثل بين حشوة الرمل ، التي أضافتها مزارع التوت البري ، وطبقات الخث الأصلية تحتها. لوحظت أيضًا انعكاسات داخلية ذات سعة منخفضة إلى عالية داخل طبقة الخث الأولية ، والتي حدثت عندما يكون هناك تغير مفاجئ في محتوى الطمي / الرمل ، ربما بسبب حدث فيضان (الشكل شنومكس).

الشكل 3

مثال ملف تعريف GPR من المستنقع. يظهر الجزء السفلي من عاكس الرمال باللون الأحمر. يوجد تحت الرمال انعكاس مطابق لطبقة الخث الأولية ، والتي يظهر قاعها باللون السماوي. في بعض الأماكن ، توجد انعكاسات داخلية ضعيفة إلى قوية داخل طبقة الخث الأولية ؛ يشير نمط الانعكاسات الأضعف إلى أن طبقة الخث تصبح أكثر تجانساً باتجاه مركز المستنقع. تشير الانعكاسات القوية المتعددة في الجزء السفلي من قاع الخث الأساسي (السماوي) إلى أن الطبقة الأعمق عبارة عن خث رملي. كلما زاد محتوى الرمل أو الطمي داخل الخث ، كانت الانعكاسات أقوى وأكثر عددًا. يشير هذا التلامس بين طبقتين من الخث إلى وجود بيئة ترسيب أكثر نشاطًا ، كما قد يحدث بعد حدث فيضان.

لرسم خريطة لعمق الطبقات الصخرية ، كان من الضروري الحصول على سرعة دقيقة لإشارة GPR عبر الطبقات المشبعة. تختلف سرعة GPR باختلاف علم المعادن والمحتوى المائي وغالبًا ما يتم استخلاصها عن طريق تركيب منحنى على القطع الزائد في بيانات GPR. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لم تكن هناك استجابات قطعية في بيانات GPR للعمل معها.

هناك طريقة أخرى لتحديد سرعة GPR وهي ربط الطبقة الحجرية ذات العمق المعروف بعاكس في بيانات GPR. للقيام بذلك ، تم حفر النوى باستخدام مثقاب يدوي في 7 مواقع في جميع أنحاء كل مستنقع (الشكلان 4 و 5). من خلال ربط الطبقات الحجرية التي لوحظت في النوى بالعاكسات التي تظهر في بيانات GPR ، تم تحديد سرعة إشارة GPR عبر الرمل / الملء المشبع في الغالب والجفت الأصلي بحوالي 0.235 قدم / نانو ثانية.

تم تفسير المقاطع العرضية لـ GPR باستخدام برنامج تحليل البيانات EKKO_Project ™ (V5 R3) GPR ، الذي تم إنشاؤه بواسطة Sensors & Software. باستخدام وحدة التفسير ، تمكنا من تحديد و "انتقاء" الطبقات المنسوبة إلى واجهة الخث الرمل ، بالإضافة إلى الواجهة بين قاع الخث والمواد الجليدية / الترسيبية الأعمق.

استخرج RSI أعماق كل طبقة منتقاة كملف جدول بيانات تقرير مشروع GPR (CSV) وأنشأ خرائط محيطية بسماكات وأعماق باستخدام برنامج SURFER © ، الذي أنشأته شركة Golden Software، Inc. (الشكلان 4 و 5).
 

النتائج

تظهر نتائج GPR المفسرة من مواقع مستنقعات متعددة أنه كلما طالت فترة عمل مستنقع التوت البري ، زادت سماكة الرمال التي تتصدر الخث. عادة ، تراوح سمك الرمال بين 1.5 و 3 أقدام ، ولكن في بعض المناطق ، كانت الرمال أكثر من 5 أقدام (الشكل شنومكس) .

الشكل 4

خريطة محيطية لسمك الرمال والمواقع الأساسية. المناطق السميكة حمراء.

لاحظنا أيضًا أن سمك الخث كان عادةً أكثر من 16 قدمًا في وسط المستنقع ومدببًا إلى بضعة أقدام فقط في السماكة عند الحواف (الشكل شنومكس).

الشكل 5

خريطة محيطية لسمك الخث والمواقع الأساسية. مناطق أكثر سمكا أرجوانية.

نبذة عامة

كان مسح GPR لمستنقعات التوت البري السابقة ناجحًا للغاية. كانت المياه العذبة في المستنقعات تحتوي على نسبة منخفضة من المواد الصلبة الذائبة (إجمالي المواد الصلبة الذائبة) والرواسب ، وموصلية كهربائية منخفضة. سمح ذلك لإشارات NOGGIN® 250 GPR بالاختراق إلى أعماق أكبر من 20 قدمًا - أعماق GPR غير المعتادة في العديد من المواد. أثبتت المعلومات التفصيلية التي اكتشفها RSI حول الحالة الحالية للمستنقعات أنها لا تقدر بثمن لبدء عملية التخطيط لإعادتها إلى حالتها الطبيعية.

تحب المستشعرات والبرامج مشاركة قصص عملائنا حول GPR! تحظى قصص العملاء ، مثل هذه ، بشعبية دائمًا ، ولكن لاحظ أن التفاصيل والأوصاف تخص المؤلفين وأن Sensors & Software لم يتم تحريرها باستثناء الأخطاء المطبعية.

إذا كان لديك موضوع GPR تريد مشاركته ، فالرجاء الاتصال بنا وإرسال اقتراحاتك.