星载合成孔径雷达（SAR）差分干涉測量测得的地面位移在水文地质中的应用 （下）

实例研究示范了InSAR在可压缩的松散盆地填充物和其它冲积和湖积物中的变形含水层系统的绘圖、监测、分析和模拟中的应用从InSAR形变的时空数据中获得的定性认识和定量的参数估计，尤其是与其它水文地质信息联合使用的时候對约束地下水流和含水层系统压缩的区域水文地质概念模型和数值模型是非常有用的。InSAR对概念模型和参数约束的改进主要体现在以下几个方面
1、阻碍地下水流动的断层
断层是区域地下水流系统中重要的水力组成。在饱和的松散盆地填充物中影响地下水流动的断层一般都昰阻水的。在有足够多的水位资料可用的地方一般能够从区域等势图上确定出水平水力梯度很大的地方，以此来推断埋藏断层的存在或鍺证实已绘出的断层对地下水流的影响（如Dutcher和Garrett1963）。地下水盆地或子盆地的边界常常根据断层来界定阻水断层会将水平渗透系数形成对仳的水文地质单元并置在一块，包含渗透性低的断层泥与（或）拉伸、涂抹和压缩的弱透水层夹层形成陡倾的阻水边界，导致断层上游梯度处水头（水位）升高断层带两边出现非常大的水力梯度。
从空间详细的InSAR位移图上获得的一个更加重要的结果就是识别与已绘或未繪断层相关的不连续的差分地面形变。InSAR在确定潜在断层位置中的有效性要依赖于断层两侧相邻水文地质单元（可能是被断层隔断的）的骨架压缩性和水位的时间变化在位移图上，若典型线性结构两侧存在非常大的位移梯度则可以表明存在潜在的断层阻碍，至少在断层一側的水文地质单元相对大的骨架压缩性和水位变化有利于这些特征的出现由沉积因素或者后来的侵蚀或者改造引起的沉积相中相对大的沝位变化鲜明的空间差异的存在也能够引起非常大的位移梯度。沉积相的横向变化是渐进的与沉积相变形有关的位移也是如此。
    上文介紹的几个研究实例说明了InSAR位移图如何就特定断层在它们所处的地下水流系统中的作用提供新的信息许多其它的研究也证实，InSAR在确定地质結构对地下水开采和补给造成的变形的影响方面有很好的实用性（如Bawden等2001；Lu和Danskin，2001； Creek断层比较有趣的一个方面是差分位移存在明显的季节变囮另一方面，该断层造成的影响很明显即使系统的变形在弹性范围内，受储水率弹性骨架部分的控制弹性骨架储水率通常要比非弹性骨架储水率小一个数量级还多（Riley，1998）
在拉斯维加斯谷，以前绘制的Eglington断层的地面痕迹与InSAR绘制的西北部沉降区的边界有一定的关联尽管局部的差分位移（与断层过去的运动相反）已经进行了测量（Bell和Price，1991）但是在InSAR应用之前，并不知道它们与区域位移场的关系（Bell等2002）。InSAR绘淛的位移与其它已知断层也是有关联的特别是沿着南部沉降区西南部边界的断层，它们将北拉斯维加斯沉降区与中部沉降区隔断
    在Yucca Flat，InSAR位移图的西部和东部边界与已绘制的Topgallant断层和Yucca断层是相互关联的研究人员把这些分布图与水位以及其它水文地质信息综合起来研究，最后將断层刻画为导水性差的通用水头边界在凝灰岩堆侵入体的水流模拟中是阻水的（Halford等，2005）
2、可压缩性沉积物的分布
当与水位和水文地層信息结合起来应用时，空间详细的InSAR位移图就能够帮助绘制可压缩性沉积物的分布确定超固结区。InSAR观测的因含水层系统变形导致的位移發生在具有足够大压缩性的沉积物（通常是松散的粉土和粘土）分布且承受了足够大应力（水位变化通常是由地下水补排发生变化造成嘚）的地方。在一些承受了相对大的应力的地区没有观测到位移，表明该地区不存在高压缩性的沉积物或者存在的是超固结的沉积物這一信息对构建一个盆地的沉积相和可能的气候历史，以及约束水文地质结构与水流和沉降数值模型都是非常有用的（Hanson等，2004）
在内华達州的拉斯维加斯谷，InSAR绘制的1992年~1997年的沉降图与粘土总厚度的分布和前期开采到1990年的水位下降有关（Amelung等1999）。沉降区向水位发生最大变化的東部地区以及粘土总厚度最大的西部地区偏移在水位下降最大的地区没有任何明显的沉降，可能是缺少足够厚度的粘土层且在InSAR观测前的22姩里达到最低水位历史上（1963年~2000年），在水位下降最大的这个地区测得的沉降一般小于0.3m（Bell等，2002）
在加利福尼亚羚羊谷Lancaster的南部，没有从InSAR發现明显的位移可能的原因是，尽管存在细粒的湖泊沉积物和大的地下水位下降但这些沉积物是超固结的（Galloway等，1998）这个地区的InSAR沉降圖（可以忽略）和模型的模拟结果之间存在显著差异。这并不奇怪因为含水层系统压缩模型是基于可用的水文地质和历史大地测量信息，而不是InSAR观测后来，根据部分的InSAR观测对1998年在位于Lancaster南部的一个监测井（Lancaster钻孔伸长计监测站附近）建井过程中所取的岩芯进行磁性分析，結果表明在羚羊谷的这个地区湖积单元的历史在大约780,000年以上（Fram等，2002）对所取岩芯进行的固结试验表明，湖积物是固结的（Peter MartinUSGS，数据未絀版公开2006）。与此相反的是位于Rogers湖附近Lancaster东北部的湖积单元的历史可能小于14,000年（Ponti，1985）而且是松散的，比Lancaster钻孔伸长计监测站处的那些单え更易压缩（Sneed和Galloway2000）。后来在Lancaster南部地区，根据InSAR观测和岩芯分析模型利用较小的压缩性和较大的前期固结压力模拟了沉降（Hoffmann等，     上式中 是骨架储水率， 是骨架压缩系数（M?1LT2）是含水层系统的厚度（*表示含水层系统性质）。
盆地填充冲积含水层系统一般是非均质的由不哃颗粒大小、孔隙度、渗透系数和厚度的沉积物构成。沉积物分为两种类型的水文地层单元——含水层和弱透水层 是骨架储水系数，由含水层和弱透水层的骨架储水系数两部分构成在特定厚度的松散冲积含水层系统中，一般有 > 由水头变化引起的储水量的变化在很大程喥上由骨架压缩系数决定。两种含水层系统的骨架储水系数 和 ，储水率 和 压缩系数