En billig, præcis metode til at undersøge grundvand

Vand er en vital ressource for mennesker og miljø. En af de vigtigste kilder er grundvand, der fornyes fra nedbør eller overfladevand. Befolkningsvækst såvel som landbrug og industri påvirker kraftigt mængden og kvaliteten af ​​grundvand. For lettere at kunne undersøge grundvandsressourcer, omkostningseffektivt og omfattende end tidligere, forskere ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har udviklet en ny metode med australske kolleger, som de nu afslører i Anmeldelser af geofysik tidsskrift.

Ifølge det tyske miljøagentur, mere end 70 procent af drikkevandet stammer fra grundvand alene i Tyskland. Produktionen stiger så hurtigt over hele verden, at grundvandsstanden falder, kvaliteten forringes, og hele byer står over for grundvandsrelateret nedsynkning. Derfor, det er vigtigt at undersøge ejendomme under jorden for at styre ressourcer mere bæredygtigt.

"Nuværende testmetoder kræver aktiv pumpning af vand fra en specielt designet vandudvindingsbrønd, mens vandstanden observeres i andre brønde i nærheden, "siger Dr. Gabriel Rau fra Institute of Applied Geosciences (AGW) på KIT. For at gøre dette, to eller tre personer skulle oprette en pumpetest og overvåge målinger i en længere periode. Denne metode er meget dyr, kan vare alt fra et par timer til flere måneder afhængigt af egenskaberne under overfladen, og resultatet er kun gyldigt for den testede placering. "Underjordiske akviferer varierer meget i rummet, og det er alt for dyrt og påtrængende at bygge ekstraktionsbrønde overalt. "

Sammen med University of New South Wales (UNSW) i Sydney og Deakin University i Melbourne, KIT har nu udviklet en ny metode, der evaluerer oplysninger om tidevandsvirkninger på grundvandsniveauer. Ligesom tidevand i havet, grundvandsniveauet påvirkes af tidevandskræfter, med ændringen i tyngdekraften, der klemmer de porøse sten i undergrunden og forårsager målbare trykændringer. Ud over, der er atmosfæriske tidevand, som cyklisk ændrer tryk under overfladen. "Vi kan måle denne ændring til lave omkostninger og ved at bruge mindre komplekse procedurer og færre personale til at kvantificere egenskaber under jorden, "siger Rau. Ingeniører kræver ingen særlige udsugningsbrønde til dette, men kan placere en automatiseret vandtryksdatalogger på et konventionelt grundvandsmålepunkt. Tryksensoren måler derefter grundvandsniveauet regelmæssigt i mindst en måned. Ved hjælp af målingerne, forskere kan beregne de fysiske egenskaber ved undergrunden såsom porøsitet, hydraulisk ledningsevne og komprimerbarhed og oversætte fundene til en bæredygtig udnyttelse af grundvandsressourcer. "Da det er meget billigere at bore overvågningsboringer end at oprette hele brønde, vi kan udføre målinger flere steder, betydeligt at øge antallet og dækningen af ​​de beregnede underjordiske ejendomme, «siger Rau.

Forskerne har studeret og opsummeret internationale undersøgelser og artikler fra forskellige discipliner til deres metode:"Vi har set, at de seneste fremskridt inden for grundvandsforskning viser potentiale for meget billigere langsigtede grundvandsundersøgelser, "siger Timothy McMillan fra Connected Waters Initiative Research Center i UNSW Sydney." I vores metode bruger vi en kombination af teknik, videnskab og matematik, og tidevandets indvirkning på grundvand for at beregne egenskaberne under overfladen. "Disse fund kan også bidrage til at forudsige rumlige og tidsmæssige udsving i klimasystemet og dets indvirkning på grundvandsressourcer." Vi står over for enorme udfordringer i fremtiden. Vores metode gør det lettere at undersøge ressourcer under jorden og derfor at styre dem mere bæredygtigt, «siger Rau.