分布式光纤测温技术是一项先进的测温方法，它利用了拉曼效应，通过测量光纤内散射光的强度来确定沿光纤分布的温度信息。这种技术具有高精度和高分辨率的特点，在连续监测温度场变化方面表现出色，对于研究水文地质学中的地表水和地下水转换具有重要意义。
分布式光纤测温技术的发展历程可以追溯到20世纪中期，那时候科学家开始研究温度作为地下水和地表水转换的示踪作用。到了90年代，随着分布式光纤测温技术的开发应用，实现了温度的高精度连续监测。2006年，Selker首次提出将光纤测温技术用于水文学研究，此后美国地质调查局在麻省Waquoit海湾和怀俄明Fish Creek河等地应用这项技术，成功探测地下水与地表水的转换情况。
分布式光纤测温系统的基本原理涉及光时域反射技术（Optical Time-Domain Reflectometer，简称OTDR），它是一种源自通信电缆测试的测温技术。在DTS技术中，一束脉冲激光通过定向耦合器被耦合到光纤中。脉冲在传输过程中，由于密度和成分变化以及分子振动和整体振动，会被反向散射。反射回来的拉曼散射光中的反斯托克斯波强度与温度有关，通过分析这一关系，可以得到沿光纤分布的温度信息。
在水文地质研究中，地表水与地下水的转换研究对于水资源优化管理和半干旱区河（湖）岸生态系统保护具有重要价值。本研究首次应用分布式光纤测温技术监测黑河中游湿地地表水与地下水的转换情况，证实了该技术在精细刻画转换现状方面的有效性。通过连续监测河床表面温度与河水温度，对比分析河床表面温度与河水温度、环境温度的关系，研究者能够揭示地表水与地下水转换过程中的温度异常带分布与变化规律。
本研究中，分布式光纤测温系统具有0.01℃的温度分辨率，0.25m的采样间距和4分钟的时间间隔，通过这些参数，系统能够连续监测全长550m的河床表面温度和河水温度。研究结果清楚反映了地表水与地下水转换情况，明确了地下水溢出带的位置和强度。这种方法较之传统的渗流计直接测流法、基于达西定律的间接估算法、测流水均衡法和水化学及同位素示踪法等传统方法，能够更精细地刻画地下水与地表水转换随时空连续变化的动态。
分布式光纤测温技术在水资源研究领域的应用，提供了一种崭新的监测手段，有助于更好地理解地下水和地表水的相互作用，对于地下水资源的保护、合理开发和利用具有重要的现实意义。此外，这一技术的运用也可能对其他相关的科学研究和工程实践产生深远影响，例如在油气开采、城市地下空间开发等领域的地下热交换和流体流动情况监测中，同样具有潜在的应用价值。
