En billig måde at udforske grundvandsressourcer på kunne være en game changer

UNSW Sydney vandingeniører har afsløret, at undersøgelse og forvaltning af grundvandsressourcer mere bæredygtig kan opnås til lavere omkostninger ved at bruge eksisterende jord- og atmosfæriske tidevandsdata.

Grundvandsudforskning kan opnås til meget lavere omkostninger og med mindre invasive procedurer takket være en ny passiv teknik, der forkæmpes af UNSW-ingeniører.

I en artikel, der skal offentliggøres i Anmeldelser af geofysik, forskerholdet fra UNSW Sydney, Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i Tyskland og Deakin University peger på en ny måde at undersøge grundvandsressourcer på ved at analysere grundvandsniveauændringer som følge af påvirkninger fra Jorden og atmosfærisk tidevand. Disse effekter kan måles i overvågning af boringer globalt.

Dr. Gabriel Rau, som er ingeniørgeolog ved KIT og tilknyttet UNSW's Connected Waters Initiative Research Center siger, at nuværende testmetoder kræver aktiv pumpning af vand fra en specialdesignet vandudvindingsbrønd, mens man observerer vandstandsresponsen i andre brønde i nærheden .

"Dette koster mange penge og giver kun et resultat for netop det sted, " han siger.

"Egenskaberne af grundvandsmagasiner - også kendt som grundvandsmagasiner - varierer meget i rummet, og det er alt for dyrt og påtrængende at bygge udvindingsbrønde overalt.

"Den nye metode, på den anden side, involverer brug af tidevandsinformation indlejret i vandstanden fra overvågning af boringer. Det er en passiv teknik og enklere at udføre end den nuværende praksis med pumpe- og akvifertest."

Medforfatter Timothy McMillan - fra UNSW Connected Waters Initiative Research Center og School of Minerals and Energy Resources Engineering - siger, at artiklen samler undersøgelser fra flere discipliner, herunder nogle tidligere udført af UNSW-forskere om en underudnyttet grundvandsundersøgelsesmetode.

"Vores arbejde har afsløret, at de seneste fremskridt på dette område, udviklet både her på UNSW og i udlandet afslører et potentiale for væsentligt billigere langsigtede grundvandsundersøgelser, " han siger.

"Denne metode har den fordel, at den er i stand til at beregne undergrundens fysiske egenskaber ud fra kun de målte vandstande."

Ingeniørerne siger, at normalt for at beregne det tilgængelige grundvand, der skal bores et stort hul, som derefter kræver et besætning på to til tre personer, der administrerer boreriggen til at pumpe vand ud, alt fra få dage til flere måneder.

Imidlertid, som McMillan forklarer, den passive tilgang, som de anbefaler, kræver, at der kun bores et lille hul, derefter en automatiseret vandtryksdatalogger, der skal placeres i hullet i en måned, som giver de samme resultater.

"En ekstra fordel ved vores nye tilgang ligger i det faktum, at vi kan genanalysere årtiers eksisterende vandstandsdata for at beregne underjordiske egenskaber, der ændrer sig over tid, " han siger.

"Mens pumpemetoden ville kræve, at pumpebesætningen kom tilbage og pumper hullet igen i samme lang tid, som de tidligere gjorde for at få en værdi mere."

Dr. Rau beskriver den passive metode som "paradigmeskift" i forskning i underjordiske ressourcer.

"Vi kan bruge Jordens og atmosfæriske tidevands indvirkning på almindeligt erhvervet atmosfærisk tryk og grundvandstryk til at opnå hidtil uset viden om underjordiske egenskaber til lave omkostninger, " han siger.

"I lighed med tidevandet i havet, grundvandsspejlet er påvirket af tidevandskræfter, der klemmer de porøse klipper i undergrunden og forårsager målbare trykændringer."

En anden fordel ved det omkostningsbesparende aspekt af den passive tilgang er evnen til hurtigt at udvide vores viden om underjordiske egenskaber med henblik på bæredygtig forvaltning af grundvandsressourcer. Grundvandsudvinding er hastigt stigende i hele verden og er forbundet med faldende grundvandsspejl, jordoverfladesænkning, vandkvalitetsforringelse og reduktion af vandløbsbaseflow.

Ingeniørerne siger, at ved at bruge en kombination af viden opnået fra ingeniørarbejde, naturvidenskab og matematik, Jordens og atmosfæriske tidevands indvirkning på grundvandet kan bruges til at lave beregninger til at forudsige grundvandsressourcer forbundet med klimavariabilitet.

"Vores nye tilgang lader os bruge eksisterende data til at komme til de samme egenskaber [som aktiv udforskning], siger medforfatter, Professor Wendy Timms, fra Deakin University.

"Og fordi vi også kan bruge de billigere overvågningsboringer, vi får mange flere steder i rummet. Også, vi kan nu overvåge ændringer i ejendomme over tid. "

Den nye tilgang fremhæver den enorme værdi af eksisterende grundvandsovervågningsnetværk, såsom dem, der er finansieret af den australske regerings National Collaborative Research Infrastructure Strategy.

"Vi står over for enorme udfordringer i forbindelse med vandressourcer i fremtiden, " siger Dr. Rau.

"Med resultaterne, vi kan bedre styre ressourcer under jorden og gøre det meget mere bæredygtigt. "

Lektor Martin Andersen, der er direktør for Connected Waters Initiative og medforfatter på papiret, siger, at "hvis grundvandsindustrien anvender vores foreslåede undersøgelsesteknik, vil vi tage et kæmpe skridt fremad i karakteriseringen af ​​de vandførende lag i undergrunden og i høj grad forbedre vores evne til at administrere denne værdifulde ressource."