UNSW Sydney-wateringenieurs hebben onthuld dat het duurzamer onderzoeken en beheren van grondwaterbronnen tegen lagere kosten kan worden bereikt door gebruik te maken van bestaande aardse en atmosferische getijdengegevens.

Grondwaterexploratie kan tegen veel lagere kosten en met minder invasieve procedures worden bereikt dankzij een nieuwe passieve techniek die wordt verdedigd door UNSW-ingenieurs.

In een artikel dat wordt gepubliceerd in Reviews of Geophysics, het onderzoeksteam van UNSW Sydney, Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in Duitsland en Deakin University wijzen op een nieuwe manier om grondwaterbronnen te onderzoeken door de grondwaterstandveranderingen als gevolg van invloeden van aardse en atmosferische getijden te analyseren. Deze effecten kunnen worden gemeten bij het wereldwijd monitoren van boorgaten.

Dr. Gabriel Rau, technisch geoloog bij het KIT en verbonden aan het Connected Waters Initiative Research Center van UNSW, zegt dat de huidige testmethoden het actief pompen van water uit een speciaal ontworpen waterwinningsput vereisen, terwijl de reactie van het waterpeil in andere putten in de buurt wordt geobserveerd .

"Dit kost veel geld en geeft alleen een resultaat voor die specifieke locatie, " hij zegt.

"De eigenschappen van grondwaterreservoirs - ook wel aquifers genoemd - variëren sterk in de ruimte, en het is veel te duur en opdringerig om overal winningsputten te bouwen.

"De nieuwe methode, anderzijds, Hierbij wordt gebruik gemaakt van getijdeninformatie die is ingebed in waterstanden uit het monitoren van boorgaten. Het is een passieve techniek en eenvoudiger uit te voeren dan de huidige praktijk van het testen van pompen en watervoerende lagen."

Co-auteur Timothy McMillan - van het UNSW Connected Waters Initiative Research Center en School of Minerals and Energy Resources Engineering - zegt dat het artikel studies uit meerdere disciplines samenbrengt, waaronder enkele eerder uitgevoerd door UNSW-onderzoekers over een onderbenutte methode voor grondwateronderzoek.

"Ons werk heeft aangetoond dat recente ontwikkelingen op dit gebied, die zowel hier bij UNSW als in het buitenland zijn ontwikkeld, onthullen een potentieel voor aanzienlijk goedkoper grondwateronderzoek op lange termijn, " hij zegt.

"Deze methode heeft het voordeel dat je de fysieke eigenschappen van de ondergrond kunt berekenen uit alleen de gemeten waterstanden."

De ingenieurs zeggen dat normaal gesproken om het beschikbare grondwater te berekenen, er moet een groot gat worden geboord waarvoor dan een bemanning van twee tot drie mensen nodig is die de boorinstallatie beheren om het water eruit te pompen, ergens van een paar dagen tot enkele maanden.

Echter, zoals McMillan uitlegt, de passieve benadering die ze aanbevelen, vereist dat er slechts een klein gaatje wordt geboord, vervolgens een geautomatiseerde waterdrukdatalogger die een maand in het gat wordt geplaatst, wat hetzelfde resultaat oplevert.

"Een bijkomend voordeel van onze nieuwe aanpak ligt in het feit dat we decennia aan bestaande waterstandgegevens opnieuw kunnen analyseren om ondergrondse eigenschappen te berekenen die in de loop van de tijd veranderen, " hij zegt.

"Terwijl de pompmethode zou vereisen dat de pompploeg terugkomt en het gat opnieuw pompt gedurende dezelfde tijdsduur als voorheen om nog een waarde te krijgen."

Dr. Rau beschrijft de passieve methode als "paradigmaverschuiving" in onderzoek naar ondergrondse bronnen.

"We kunnen de impact van aardse en atmosferische getijden op algemeen verworven atmosferische en grondwaterdruk gebruiken om tegen lage kosten ongekende kennis van ondergrondse eigenschappen te verkrijgen, " hij zegt.

"Vergelijkbaar met getijden in de oceaan, het grondwaterpeil wordt beïnvloed door getijdekrachten die de poreuze rotsen in de ondergrond samendrukken en meetbare drukveranderingen veroorzaken."

Een ander voordeel van het kostenbesparende aspect van de passieve benadering is de mogelijkheid om onze kennis van ondergrondse eigenschappen snel uit te breiden om zo de grondwatervoorraden duurzaam te beheren. De grondwateronttrekking neemt wereldwijd snel toe en is gekoppeld aan dalende grondwaterstanden, bodemdaling, achteruitgang van de waterkwaliteit en vermindering van de stroombasisstroom.

De ingenieurs zeggen dat het gebruik van een combinatie van kennis die is opgedaan met engineering, wetenschap en wiskunde, de impact van aardse en atmosferische getijden op het grondwater kan worden gebruikt om berekeningen te maken om grondwatervoorraden te voorspellen die verband houden met klimaatvariabiliteit.

"Onze nieuwe aanpak stelt ons in staat bestaande gegevens te gebruiken om tot dezelfde eigenschappen te komen [als actieve verkenning], " zegt co-auteur, Professor Wendy Timms, van de Deakin-universiteit.

“En omdat we ook de goedkopere meetboringen kunnen gebruiken, we krijgen veel meer locaties in de ruimte. Ook, we kunnen nu veranderingen in eigenschappen in de loop van de tijd volgen."

De nieuwe aanpak benadrukt de enorme waarde van bestaande grondwatermeetnetten, zoals die welke worden gefinancierd door de National Collaborative Research Infrastructure Strategy van de Australische regering.

"We staan ​​in de toekomst voor enorme uitdagingen op het gebied van watervoorraden, " zegt Dr. Rau.

"Met de resultaten we kunnen de ondergrondse hulpbronnen beter beheren en veel duurzamer doen."

Universitair hoofddocent Martin Andersen, directeur van het Connected Waters Initiative en co-auteur van het artikel, zegt dat "als de grondwaterindustrie onze voorgestelde onderzoekstechniek overneemt, we een gigantische stap voorwaarts zullen zetten in de karakterisering van de watervoerende lagen in de ondergrond en ons vermogen om deze waardevolle hulpbron te beheren enorm verbeteren."