Smarte håndpumper forudsiger dybder af grundvand i Afrika

Forskere fra universitetets Institut for Ingeniørvidenskab og Geografi og Miljøskolen mener, at de har opdaget en ny måde at præcist estimere grundvandressourcer i Afrika, ved hjælp af billige mobile teknologier monteret på eksisterende håndpumper.

Omkring en million håndpumper leverer grundvand til mennesker i landdistrikterne i Afrika. Grundvand bruges af omkring 200 millioner afrikanske landdistrikter hver dag, fordi det er bredt tilgængeligt, pålidelig og sikker drikkevandskilde. Men ifølge et nyt forskningsoplæg fra University of Oxford, Selvom grundvand er afgørende for Afrikas vækst og udvikling, der er i øjeblikket for lidt data til effektivt at styre denne kritiske ressource. Forskere har fundet ud af, at måling af vibrationerne, når pumpehåndtaget går op og ned, giver nye oplysninger om dybden af ​​grundvandet. Forskerne siger, at undersøgelsen har potentiale til at blive opskaleret i hele Afrika, hvilket betyder, at hver gang en landsbyboer pumpede vand, data kunne høstes fra håndtagets vibrationer. Data fra et netværk af håndpumper i hele regionen kunne transmitteres og gemmes i skyen, at oprette et offentligt datasæt, der for første gang overvåger grundvandsreserver i hele Afrika. forskningen støttes af Institut for International Udvikling, de britiske forskningsråd og UNICEF.

Oxford -teamet begyndte at prøve 'smarte håndpumper' i 60 landsbyer i det landlige Kenya i 2012. De opdagede, at datatransmittere, der var fastgjort til håndtaget på håndpumper, gjorde dem i stand til at estimere mængden af ​​vand, der blev ekstraheret fra hver pumpe på timebasis. De har nu udviklet en ny måde at analysere de data, der frembringes ved bevægelse af håndtagets vibrationer. Forskere tog optagelser af pumpning i mellem 20 sekunder til tre minutter på steder i Kenya og i Oxford. Aflæsningerne blev overført til en bærbar computer fra et accelerometer monteret på pumpehåndtaget. De fandt ud af, at når pumpen bruges til at trække vand fra en dyb akvifer, den producerer andre vibrationsmønstre, end når vandstanden er lavere. Forskellene i dynamikken i håndpumpen blev analyseret ved hjælp af maskinlæringsteknikker, som kan opfange subtile mønstre i vibrationsdataene for at give estimater af dybden af ​​akviferer på tidspunktet for opsamling af vand.

Hovedforfatter Dr David Clifton, Lektor i ingeniørvidenskab ved University of Oxford, sagde:'Dette projekt er et godt eksempel på at bruge den seneste udvikling inden for billige mobile sensorer og maskinlæring; arbejder tæt sammen med udviklingseksperter, vi kan hjælpe med at håndtere vandsikkerhed, hvilket er et spørgsmål af enorm betydning i udviklingslandene. Dette viser, hvad vi kan gøre for både at opbygge kapacitet i britisk videnskab og også hjælpe lande med at opfylde FN's mål for bæredygtig udvikling med at sikre adgang til sikkert vand. '

Grundvandsmængden i Afrika anslås at være over 100 tiders større end årlige vedvarende ferskvandskilder i regionen, siger avisen. Forskningen advarer politikere om, at der er en 'stigende hastende handling', da regionen står over for stigende krav til vand fra husholdningerne, industri- og landbrugssektorer. Alligevel siger papiret, at kontrollen med, hvordan vandressourcer bevares og forvaltes, enten er svag eller helt fraværende. Uforudsigelige klimaændringer forringer situationen, hvilket gør denne forskning endnu vigtigere, da den har vist, at dette system har potentiale til at styre, regelmæssig og overvåge grundvandsressourcer i stor skala, siger undersøgelsen.

Medforfatter, Dr Rob Hope, Lektor fra universitetets geografi- og miljøskole, sagde:'Over fire ud af fem mennesker uden adgang til rent drikkevand bor i landdistrikter og er afhængige af grundvand. Dette eksempel på "utilsigtet infrastruktur" gavner landdistrikterne ved at levere kritiske data, der hjælper med at opfylde nationale og globale mål for vandsikkerhed. Smarte håndpumper har allerede været med til at reducere nedetid i ødelagte håndpumper fra over en måned til under tre dage. Denne innovation byder på nye, værdifulde data, der gør dem i stand til at foregribe og reagere på uforudsigelige tørkebegivenheder, der i øjeblikket har enorme sociale og økonomiske omkostninger for mennesker i Kenya og nabolandene. '