Fully Coupled Hydrogeophysical Inversion of Salt-Tracer Experiments

盐示踪实验的全耦合水文地球物理反演

基本信息

项目摘要

Estimating hydraulic conductivity in heterogeneous aquifers remains a challenge of groundwater hydraulics. The propagation of salt plumes, introduced during controlled-release experiments, can be monitored by time-lapse electrical-resistivity tomography (ERT) using multiple combinations of current and potential electrodes. So far, the analysis of these ERT data has been cumbersome, because the inversion produces concentration images that still need to be interpreted in a hydraulic context. In a preceding project, we have developed a fully coupled hydrogeophysical inversion method for ERT data obtained during salt-tracer tests. The time series of electrical signals are characterized by their temporal moments. Temporal moment-generating equations allow approximating the mean breakthrough time of the electrical signal from flow and concentrationmoment equations without solving transient equations. These equations have been integrated into a geostatistical inversion method to infer the hydraulic-conductivity distribution from ERT data. The method has been applied to artificially generated test cases. Within the proposed one-year extension project, we will perform several series of salt-tracer tests in a quasi two-dimensional sandbox with increasingly complex fillings, monitor the experiments by time-lapse ERT, and invert their temporal moments with the fully coupled hydrogeophysical inversion method. We will simulate the transient concentration distributions with the inferred hydraulic conductivity fields and compare them to images taken during the experiments.
估计异质含水层中的水力传导率仍然是地下水液压药的挑战。在受控释放实验期间引入的盐羽流的传播可以通过延时电阻层造影术(ERT)来监测,使用电流和潜在电极的多种组合。到目前为止,对这些ERT数据的分析一直很麻烦,因为反演会产生浓度图像,这些图像仍需要在液压环境中进行解释。在上一个项目中,我们开发了一种完全耦合的水域反演方法,用于在盐跟踪测试期间获得的ERT数据。电信号的时间序列的特征是它们的时间矩。时间矩产生的方程式允许近似流量和浓度方程的电信号的平均突破时间,而无需求解瞬态方程。这些方程已集成到地统计反演方法中,以从ERT数据推断出液压传统分布。该方法已应用于人为生成的测试用例。在拟议的一年延长项目中,我们将在准二维沙箱中进行几个系列的盐跟踪测试,并具有越来越复杂的填充物,通过延时ERT监测实验,并使用完全耦合的水域倒置方法将其时间矩倒转。我们将使用推断的水力传导率场模拟瞬态浓度分布,并将它们与实验过程中拍摄的图像进行比较。

项目成果

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Fully coupled hydrogeophysical inversion of synthetic salt tracer experiments
  • DOI:
    10.1029/2009wr008575
  • 发表时间:
    2010-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Davina Pollock;O. Cirpka
  • 通讯作者:
    Davina Pollock;O. Cirpka
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