Độ sâu của nước và Biên dạng dưới đáy
Radar xuyên đất thường được sử dụng để lập bản đồ độ sâu nước và địa tầng dưới đáy. Các ứng dụng như vậy chống lại lầm tưởng rằng GPR không hoạt động trong nước.
Nước ngọt là môi trường lý tưởng cho radar xuyên đất. Tốc độ lan truyền rất chậm để có thể đạt được độ phân giải cao. Thông thường, tốc độ lan truyền bằng 1/9 tốc độ ánh sáng. Ví dụ, bước sóng trong không khí ở tần số 100 MHz là 3m trong khi trong nước là khoảng 33 cm.
Sự hội tụ khúc xạ tại mặt phân cách không khí-nước tạo ra một chùm năng lượng rất hẹp vào lớp dưới bề mặt. Hình 1 minh họa độ rộng chùm tia ± 7° trong nước.
Hình 1
Mô hình chùm GPR trong nước
Khảo sát trong nước bị hạn chế bởi độ dẫn điện của nước. Độ dẫn của nước được kiểm soát bởi độ mặn hoặc chất rắn hòa tan hoàn toàn trong nước.
Hướng dẫn sơ bộ về độ sâu thâm nhập GPR trong nước là:
D = 40/α (mét)
Trong đó hệ số suy giảm, α, liên quan đến độ dẫn điện, σ (tính bằng mS/m), bằng:
α = 0,18 σ dB/m
Sự sụt giảm của biên độ tín hiệu so với độ sâu liên quan đến độ dẫn của nước được minh họa trong Hình 2. Nước ngọt cho thấy sự suy giảm tín hiệu thấp trong khi nước biển loại bỏ tín hiệu trong một khoảng cách rất ngắn.
Hình 2
Sự suy giảm tín hiệu GPR theo độ sâu
Thông thường, không có độ dẫn của nước nhưng có các biện pháp khác như độ mặn hoặc tổng chất rắn hòa tan. Hướng dẫn sơ bộ để ước tính độ dẫn điện của nước là sử dụng các mối quan hệ sau:
σ = 0,12 x S mS / m
σ = 0,12 x TDS mS / m
Trong đó S là độ mặn tính bằng phần triệu và TDS là tổng chất rắn hòa tan tính bằng miligam trên lít. Kết hợp các kết quả với nhau người ta sẽ nhận được:
D = 220/σ = 1850/S = 1850/TDS
Một ví dụ về cấu hình GPR trên một hồ ở Arizona được thể hiện trong Hình 3. Độ dẫn của nước là 6mS/m.
Cuộc khảo sát được thực hiện bằng cách treo các ăng-ten phát và thu ở hai bên của một chiếc thuyền. Khảo sát nhanh này minh họa sự thuận lợi của GPR trong việc khảo sát đáy nước.
Hình 3: 50 MHz cấu hình GPR trên hồ ở Arizona
Độ dẫn nước là 6mS/m. Các vai ở mỗi đầu của tuyến được cấu tạo bởi đất đá trong khi ở giữa dòng, đáy có lớp đất sét trầm tích. Hai vết cắt nạo vét ở phía dưới có thể nhìn thấy gần trạm 3600.