为描述地下小尺度地下水流动和运移过程，德国北部的Belau环境研究实验场进行了自然梯度示踪剂试验，该场地有多个多级孔，便于进行示踪剂颗粒的追踪，地层条件已知，为预测模型的建立打下了基础。
实验场位置与略图
地层及多级孔分布
示踪剂投放与追踪
研究目的：使用地球物理方法，研究可以预测地下水流和物质运移的模型。
应用方法：P波层析成像
技术路径：使用地震层析成像方法，获得研究区域地下P波波速分布，利用地震波速与孔隙度-渗透系数之间的相关关系，结合区域地质条件，建立多个初始的渗透系数场模型，对地下水流和物质运移情况进行模拟，与已知的该区域地下水示踪剂传播情况进行印证，进而对预测模型进行评估和调整。
使用仪器：德国Geotomographie脉冲发生器、P波电火花震源和水听器链。
测试
使用Geotomographie公司P波电火花震源和水听器链，震源与接收器1m间距，进行孔间层析成像，获得区域地震波速二维剖面。
波速剖面
在已知地层信息基础上，结合地震波速与孔隙度-渗透系数之间的相关关系，建立渗透系数场模型，与已知的示踪剂传播情况相对比，验证该预测模型的可靠性。
速度区间分布
渗透系数场模型
B9孔运移模拟与实际情况的对比
三角形等图标为M7、M9、M10等三口井中示踪剂实际传播情况，折线为根据模型推断的示踪剂传播时序图，两者有较高的吻合度。
计算所得示踪剂颗粒到达时间随深度的变化，以及与深度相关的采样浓度的平流到达时间，两者看上去吻合的很好。
相关仪器
IPG5000脉冲发生器
为井中震源探头SBS42和BIS-SH提供高电压。
IPG5000型脉冲发生器为存储能量的电容箱可通过机械开关放电。IPG5000可受遥控单元（RCU）控制。RCU允许用户使用单脉冲或连续脉冲进行作业。连续脉冲模式可以手动选择重复激发频率。RCU连接至地震仪，可发送精确的时间触发信号。
• 激发电压: 5000 V
• 激发能量: 20-30kJ
• 电源供应: 230 V/110 V
• 脉冲释放: 单次或连续
• 重复率: 8 s(或在3 - 8 s间自由选择)
• 尺寸: 52 x 32 x 53 cm
• 重量t: 60 kg
• 特性：脉冲计数，触发测试，紧急关闭按钮，内/外操作模式
• RCU: 单次或连续脉冲释放，脉冲计数，触发测试，触发输出，紧急关闭按钮
SBS42P-波震源探
在充水井孔中激发压缩波（P波）。
SBS42型孔中震源产生的地震信号的一致性极高。由IPG5000生成的能量流经同轴电缆，最终由尾端的两个相邻电火花电极瞬间释放。产生的高压等离子使水瞬间蒸发，形成蒸汽气泡并随后膨胀破裂，从而生成高频的地震波。
• 生成的地震波类型: P波
• 信号频率： 高达5 kHz (视地质情况和孔距而定)
• 可操作深度: 深达400 m
• 探头长度: 645 mm
• 探头直径: 45 mm
• 探头重量: 3.8 kg
• 电缆重量: 206 g每米
• 电缆可承受拉力 3400 N
• 适用孔径: 最小 50 mm
• 耦合装置: 不需要
• 深度标记: 电缆上每2米
• 接头: 至脉冲发生器 IPG5000
• 存放：绞于绞盘
BHC4水听器链
用于在充水井孔中接收P波信号，是由凯芙拉抗拉线缆和特定间隔的多个模铸水听器组成的井下电缆。
每个水听器的传感器配有一个前置放大电路。电路板由地面可充电的电池组供电。线缆的终端是连接地震仪用的插头。
• 传感器: SQ54 或AQ2000
• 频率响应: 从1 到 10.000 Hz 的平坦响应
• 前置放大: 4 或 10 倍
• 电源供应: 5号电池 (电池盒放置在地表)
• 可操作深度 深达 500 m
• 水听器数量: 24 (其它数量可定制)
• 水听器间隔: 1 m (其它间隔可定制)
• 水听器直径: 38 mm
• 电缆重量: 200 g每米
• 可承受拉力: 4700 N
• 深度标记: 电缆上每 2 m
• 插头: 适用任何地震仪
• 存放: 绞于绞盘
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