探地雷达技术用于近地表含水量方面的研究在国外已经有很多成功的实例,在国内该方面的工作还处于起步阶段。课题的研究对于环境监测及农业发展都有一定的指导意义。论文研究的主要目的是为了验证探地雷达方法用于测量近地表含水量的有效性和准确程度,以及所设计速度分析算法的可行性。探地雷达方法用于测量近地表含水量主要包括4种方法:反射波法、地面波法、钻孔雷达方法和地表反射系数法,其中反射波法最为常用。本文的研究重点既是应用反射波法来实现含水量的测量。探地雷达反射波法提取速度主要依据速度分析原理。从速度谱图像中可准确提取出叠加速度,在近似水平介质条件下,叠加速度即为均方根速度,应用狄克斯公式,将其转换为层速度,进而得到地下介质的介电常数分布。混合介质模型是表征介电常数与含水量关系的一组经验模型。主要包括Topp模型、折射系数模型、海涅-博格模型和自相似模型。应用这4种模型,结合速度分析的结果,即可得到地下介质含水量分布情况。另一方面,探地雷达方法用于有机污染物的探测是近些年的一个研究热点,有很多成功的实例。有机污染物在地下的赋存形式及迁移模式十分复杂。本文对有机污染物,主要是轻非水相流体(LNAPLs)在地下的分布情况做了简要的分析,其主要目的是为了提高探地雷达对有机污染物的圈定能力。为了达到以上目的,本文主要采用数值模拟的方法,利用FDTD方法,模拟分析了不同测量方式下,不同地质体的探地雷达响应,并对正演结果给出了解释和分析。数据成图和处理是在MATLAB环境下完成的。综合分析数值模拟的结果可以得出:探地雷达测量近地表含水量是一种行之有效的地球物理方法,采样体积大、测量速度快、分辨率高,具有广泛的推广价值。