[논문]해수침투 지역에서 소형루프 전자탐사 자료의 공간 분석

송성호

해수침투 지역에서 소형루프 전자탐사 자료의 공간 분석
Spatial analysis of small-loop electromagnetic survey data in a seawater intrusion region 원문보기

물리탐사 = Geophysical exploration, v.9 no.1, 2006년, pp.114 - 120

송성호 (농업기반공사 농어촌연구원)

초록
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이 연구의 목적은 해안지역의 소유역에 대한 해수침투 범위를 규명하기 위하여 소형루프 전자탐사 자료에 대하여 베리오그램을 이용한 공간분석 기법의 적용성을 파악하는 것이다. 이를 위하여 일차적으로 소유역 전체에 대하여 33 지점의 전기비저항 수직탐사와 두 곳의 관정에 대한 전기전도도 검층이 수행되었다. 수직탐사 역산에 의한 전기비저항과 관정들의 대수층 두께를 비교한 결과, 연구지역 소유역 전체에 대한 해수침투 범위가 파악되었으며, 이러한 결과는 2년간 정기적으로 측정된 전기전도도 검층 결과로 확인되었다. 소유역 일부 지역에 대한 심도별 겉보기 전도도 변화를 확인하기 위하여 6개 주파수 대역을 이용한 전자기 탐사를 수행하였다. 베리오그램을 이용한 공간분석 결과로 겉보기 전도도 분포도를 작성한 결과, 이 방법이 얕은 깊이에 대한 해수침투 범위를 효과적으로 규명할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

Abstract ▼ AI-Helper

The main purpose of this study is to apply spatial analysis using semivariograms to small-loop electromagnetic survey data to assess the extent of seawater intrusion in an experimental watershed. To indicate the extent of seawater intrusion over the study area, vertical electrical soundings at 33 points and electrical conductivity logging in two wells were conducted. From the correlation between resistivities obtained by inversion and the depth of the aquifer at the two wells, the region of seawater intrusion was identified and demonstrated by electrical conductivity logging results obtained over two years. To measure the variation of apparent conductivity with depth, an electromagnetic survey in six frequency bands was adopted. Apparent conductivity mapping with spatial analysis using semivariograms is an effective technique for identifying the region of seawater intrusion at shallow depth.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

The purpose of this study is to apply the spatial analysis of small-loop EM survey data to assessing the extent of seawater intrusion in an experimental watershed. To indicate the extent of seawater intrusion over the experimental site, VES and groundwater logging were used.

제안 방법

In order to avoid smoothing out local spatial variation in the data, with small values being overestimated and large values being underestimated, a spatial analysis using a semivariogram with a spherical model was performed. From this simulation approach, apparent conductivity mapping is an effective technique for identifying the region of seawater intrusion at shallow depth.
(1996) developed a broadband, multifrequency EM sensor, GEM-2, for mapping such targets as formation boundaries, landfills, and contaminant plumes. Interpretation of the survey results is based on analysis of in- phase and quadrature components of the EM response, measured in parts per million (ppm), and mapping of apparent conductivity, which is derived from the quadrature component of the EM response. Apparent conductivity is definedas the conductivity of a homogeneous half-space that produces the same response as that measured over the real ground with the same sensor, and is a parameter that is related to the electrical properties of subsurface constituents.
The theoretical semivariograms in this study are calculated using a spherical model for which, beyond some distance, pairs of data will no longer be autocorrelated and the semivariogram reaches an asymptote. The formula used for this model is a modified quadratic function:

대상 데이터

The EM survey area was located between stations SI and S13 in line C and between S3 and S22 in line D, and its size was 45 m by 100 m. This area is also located near well 0-1 in which seawater intrusion was confirmed by EC logging over two years (Figure 4(a)).
Several pumping wells exist for agricultural use, and two observation wells (0-1 and 0-2) have been installed to monitor the level and EC of groundwater over time. The stratigraphic units in the study area are alluvial deposits, with topsoil, weathered zone, and bedrock. Of these hydrostratigraphic units, the upper two layers are water-bearing units.
The study area is located in Haenam-gun, on the southwestern coastal area of Korea (Figure 1). The topography is generally flat in the central part, where agricultural activities are concentrated.

이론/모형

This resistivity structure coincided with the hydrogeological sequence in the study area, composed of alluvial deposits with topsoil, a weathered zone, and bedrock. Because the interpretation of VES over a horizontally layered formation is nonlinear in the unknown parameters such as resistivity and thickness of each layer, we adopt a one-dimensional inversion method using a non-linear least-squares technique. Figure 2 shows that inversion results in which the middle layer has resistivity lower than 10 요.
have been carried out. The sounding data were analysed by a one-dimensional inversion method using non-linear least-squares technique, and the resulting motels were compared with the depth of the aquifer displayed by the columnar section of the two observation wells.

참고문헌 (8)

Isaaks, E.H., and Srivastava, RM., 1989, Applied Geostatistics: Oxford University Press, New York
JourneI, A.G., and Huijbregts, C.H.J., 1978, Mining Geostatistics: Academic Press
Keiswetter, D.A., and Won, I.J., 1997, Multifrequency electromagnetic signature of the Cloud Chamber, Nevada Test Site: Journal of Environmental and Engineering Geophysics, 2, 99-104

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Lowrie, W., 1997, Fundamentals of Geophysics: Cambridge University Press
Matheron, G., 1969, Le krigeage universal: Cah. Centre Morphol. Math. 1
Robertson, G.P., 1998, GS+: Geostatistics for the Environmental Sciences, Gamma Design Software: Plainwell
Telford, W.M., Geldart, L.P., and Sheriff, R.E., 1990, Applied Geophysics. 2nd ed.: Cambridge University Press
Won, I.J., Keiswetter, D.A., Fields, G.R.A., and Sutton, i.c, 1996, GEM-2: A new multifrequency electromagnetic sensor: Joarnal of Environmental and Engineering Geophysics, 1, 129-137

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