Water is een onmisbare hulpbron voor mens en milieu. Een van de belangrijkste bronnen is grondwater dat wordt ververst uit neerslag of oppervlaktewater. Zowel bevolkingsgroei als landbouw en industrie hebben een sterke invloed op de kwantiteit en kwaliteit van het grondwater. Om grondwaterbronnen gemakkelijker te kunnen onderzoeken, kosteneffectief en uitgebreid dan in het verleden, onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben samen met Australische collega's een nieuwe methode ontwikkeld die ze nu onthullen in de Beoordelingen van Geofysica logboek.

Volgens het Duitse Milieuagentschap alleen al in Duitsland is meer dan 70 procent van het drinkwater afkomstig uit het grondwater. De productie neemt wereldwijd zo snel toe dat het grondwaterpeil daalt, de kwaliteit gaat achteruit en hele steden hebben te maken met grondwatergerelateerde bodemdaling. Daarom, het is belangrijk om ondergrondse eigenschappen te verkennen voor een duurzamer beheer van hulpbronnen.

"De huidige testmethoden vereisen het actief pompen van water uit een speciaal ontworpen waterwinput terwijl het waterpeil in andere putten in de buurt wordt geobserveerd, " zegt Dr. Gabriel Rau van het Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen (AGW) van het KIT. Om dit te doen, twee of drie mensen zouden een pomptest moeten opzetten en gedurende langere tijd toezicht moeten houden op de metingen. Deze methode is erg duur, kan variëren van enkele uren tot enkele maanden, afhankelijk van de eigenschappen van de ondergrond, en het resultaat is alleen geldig voor de geteste locatie. "Ondergrondse watervoerende lagen variëren sterk in ruimte, en het is veel te duur en opdringerig om overal winningsputten te bouwen."

Samen met de University of New South Wales (UNSW) in Sydney en de Deakin University in Melbourne, Het KIT heeft nu een nieuwe methode ontwikkeld die informatie over getijdeneffecten op grondwaterstanden evalueert. Vergelijkbaar met getijden in de oceaan, de grondwaterstand wordt beïnvloed door getijdenkrachten, met de verandering in zwaartekracht die de poreuze rotsen in de ondergrond samendrukt en meetbare drukveranderingen veroorzaakt. In aanvulling, er zijn atmosferische getijden die de ondergronddruk cyclisch veranderen. "We kunnen deze verandering tegen lage kosten meten en met minder complexe procedures en minder personeel om ondergrondse eigenschappen te kwantificeren, ", zegt Rau. Ingenieurs hebben hiervoor geen speciale winningsputten nodig, maar kunnen een geautomatiseerde waterdrukdatalogger op een conventioneel grondwatermeetpunt plaatsen. De druksensor meet dan minimaal een maand regelmatig de grondwaterstand. Met behulp van de metingen, onderzoekers kunnen de fysische eigenschappen van de ondergrond berekenen, zoals porositeit, doorlatendheid en samendrukbaarheid en de bevindingen vertalen naar duurzaam gebruik van grondwatervoorraden. "Omdat het veel goedkoper is om monitoringboringen te boren dan hele putten te maken, wij kunnen op meer locaties metingen doen, het aantal en de dekking van de berekende ondergrondse eigenschappen aanzienlijk verhogen, " zegt Rau.

De onderzoekers hebben voor hun methode internationale studies en artikelen uit verschillende disciplines bestudeerd en samengevat:"We hebben gezien dat de recente vooruitgang in grondwateronderzoek potentieel laat zien voor veel goedkopere langetermijn grondwaterstudies, " zegt Timothy McMillan van het Connected Waters Initiative Research Center van UNSW Sydney. "In onze methode gebruiken we een combinatie van engineering, wetenschap en wiskunde, en de impact van getijden op grondwater om de eigenschappen van de ondergrond te berekenen." Deze bevindingen kunnen ook bijdragen aan het voorspellen van ruimtelijke en temporele fluctuaties van het klimaatsysteem en de impact ervan op grondwatervoorraden. "We staan ​​voor enorme uitdagingen in de toekomst. Onze methode maakt het gemakkelijker om ondergrondse hulpbronnen te onderzoeken en dus duurzamer te beheren, " zegt Rau.