Advanced

Hydrogeologisk kartläggning av infiltrationsvattentransport genom resistivitetsmätningar

Lumetzberger, Mikael LU (2012) In Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet GEOL01 20121
Department of Geology
Abstract (Swedish)
Poulärvetenskaplig sammanfattning: Som en del av ett forskningsprojekt om vattentransport i den kapillära zonen (markvattenzonen direkt ovanför grundvattnet) söktes ett verktyg för att kunna följa transporten av infiltrationsvatten (vatten som infiltrerar nedåt från markytan genom jordlagerföljden mot grundvattnet, så som t ex nederbörd). Med detta examensarbete utvärderardes resistivitetundersökningars lämplighet för att följa infiltrationsvatten.

Grundpremissen vilade på Terrameterns – resistivitetsinstrumentets - förmåga att detektera det avsedda infiltrationsvattnets rörelsemönster genom dess förhöjda salthalt. Terrametern mäter marklagers resistivitet (motsatsen till elektrisk ledningsförmåga) genom att skicka ström igenom dem och... (More)
Poulärvetenskaplig sammanfattning: Som en del av ett forskningsprojekt om vattentransport i den kapillära zonen (markvattenzonen direkt ovanför grundvattnet) söktes ett verktyg för att kunna följa transporten av infiltrationsvatten (vatten som infiltrerar nedåt från markytan genom jordlagerföljden mot grundvattnet, så som t ex nederbörd). Med detta examensarbete utvärderardes resistivitetundersökningars lämplighet för att följa infiltrationsvatten.

Grundpremissen vilade på Terrameterns – resistivitetsinstrumentets - förmåga att detektera det avsedda infiltrationsvattnets rörelsemönster genom dess förhöjda salthalt. Terrametern mäter marklagers resistivitet (motsatsen till elektrisk ledningsförmåga) genom att skicka ström igenom dem och närvaron av det salthaltiga vattnet borde ge en detekterbar sänkning (dvs en förbättrad elektrisk ledningsförmåga). Salthalten i studiens utpumpade infiltrationsvatten höjer dess elektriska ledningsförmåga tvåfaldigt jämtemot det naturliga grundvattnet i systemet.

För att kunna pröva metoden upprättades en elektrodlinje som användes av Terrametern för att sända ström igenom marklager, och för att mäta jordens resistivitet längsmed elektrodprofilen. Profilen följde ett grundvattenflöde som löpte från en isälvsavlagringsterrass ned mot ett vattendrag. Från en dammanläggning uppe på terrassen infiltrerades stora mängdes salthaltigt vatten. Vattnet förväntades sedan röra sig längs grundvattengradienten och sänka resistiviteten i de jordlager det då passerade genom, vilket är mätbart med Terrametern. Med erhållna mätdata skapades modeller över profillinjens resistivitet som tvådimensionella skärningar (djup och längd). Med befintlig dokumentation om lokalens geologi kunde modellerna tolkas till geologiska lagerföljder. Samma profil mättes upprepade gånger inom en tidsperiod av tio dagar för att se om det utpumpande vattnets transport orsakade någon förändring i profilens resistivitet. Från dessa mätningar upprättades sk time-lapse profiler. Time-lapse profilerna framhävde förändringen i jordlagrens resistivitet, och visade därmed infiltrationsvattnets transport mellan mättillfällena.

Det är svårt att bedöma precisionen och träffsäkerheten i dataunderlaget för tolkningen utan en andra kompletterande mätmetod (t ex samtida borrningar för att kartlägga jordlagerföljder). Med det sagt så går det att med tydlighet se en fortlöpande resistivitetssänkning längsmed profilen som följd av vattnets transport. Det går att bedöma hastigheten och utbredningen av infiltrationsvattnet och se hur det gradvis sprider sig längsmed profilen. Det går också att tydligt skilja ut grundvattenzonen, och se att majoriteten av infiltrationsvattentransporten skett inom denna. Den tillämpade metoden har fungerat väl för att följa det kloridhaltiga vattnets transport genom marken. Resultaten är lovande för resistivitetsundersökningar som en metod för att följa vattentransporter i framtida undersökningar. (Less)
Abstract
As a part of a research project investigating water movement in the capillary fringe subsurface layer, a method for tracking the transport of infiltrating water through different ground layers was sought. This thesis consists of a field evaluation of resistivity surveys as a method of following subsurface water transport. The method rests on the Terrameter’s – the resistivity instrument’s – ability to detect the infiltrating water through its increased chloride levels. The high chloride levels lowers the infiltration water’s resistivity to less than half of the natural groundwater in the system. A resistivity profile (a straight line of interconnected electrodes) was established. The profile followed a slope from a glacifluvial sand... (More)
As a part of a research project investigating water movement in the capillary fringe subsurface layer, a method for tracking the transport of infiltrating water through different ground layers was sought. This thesis consists of a field evaluation of resistivity surveys as a method of following subsurface water transport. The method rests on the Terrameter’s – the resistivity instrument’s – ability to detect the infiltrating water through its increased chloride levels. The high chloride levels lowers the infiltration water’s resistivity to less than half of the natural groundwater in the system. A resistivity profile (a straight line of interconnected electrodes) was established. The profile followed a slope from a glacifluvial sand deposit towards a stream in a valley, following a hydraulic gradient. A water treatment facility at the top of the glacifluvial deposit infiltrated large volumes of chloride-rich water. The water was expected to infiltrate through the sand layers and move along the hydraulic gradient downwards, towards the stream in the valley. Because of its low resistivity, the infiltration water was expected to decrease the resistivity of the soil layers through which it moved. It would thus be possible to track its transport in the ground using the Terrameter. Measured data was used to model resistivity sections of the profiles. Supported by existing documentation of the local geology, these models were interpreted into geological strata. The same profile was measured repeatedly in intervals during a ten day time period. These measurements were combined into time-lapse profiles. Time-lapse profiles show the change in soil layer resistivity over the time period, and thus show the transport of the infiltrating water in the soil layers during the time period. Without correlating methods, determining the precision and accuracy of the data is difficult. Though with that said, a gradual decrease of resistivity in the profile as a result of the infiltrating water’s transport through the profile is clearly visible. It is possible to estimate the velocity and expanse of the infiltration water, and to discern a gradual transport from the source at the water treatment facility during the measurement period. The models show soil layer sections and the location of the ground water zone. The models indicate that the majority of the infiltration water transport has taken place in the ground water zone. The method has been capable of detecting the chloride-rich infiltration water’s activity in the profile during the measurement period. The results indicate that resistivity surveys are a feasible method for tracking subsurface water transport in future projects. (Less)
Abstract (Swedish)
Som en del av ett forskningsprojekt om vattentransport i den kapillära zonen söktes verktyg för att kunna följa infiltrationsvattentransport genom olika marklager. Med detta examensarbete utvärderardes resistivitetundersökningars lämplighet för att följa infiltrationsvatten. Grundpremissen vilade på Terrameterns – resistivitetsinstrumentets - förmåga att detektera infiltrationsvattnets rörelsemönster genom dess förhöjda kloridhalt. Kloridhalten sänker infiltrationsvattnets elektriska resistivitet tvåfaldigt jämtemot det naturliga grundvattnet i systemet. För att kunna pröva metoden upprättades en resistivitetsprofil. Profilen löpte längsmed en grundvattengradient som följde en sluttning ned från en isälvsavlagringsterrass mot ett... (More)
Som en del av ett forskningsprojekt om vattentransport i den kapillära zonen söktes verktyg för att kunna följa infiltrationsvattentransport genom olika marklager. Med detta examensarbete utvärderardes resistivitetundersökningars lämplighet för att följa infiltrationsvatten. Grundpremissen vilade på Terrameterns – resistivitetsinstrumentets - förmåga att detektera infiltrationsvattnets rörelsemönster genom dess förhöjda kloridhalt. Kloridhalten sänker infiltrationsvattnets elektriska resistivitet tvåfaldigt jämtemot det naturliga grundvattnet i systemet. För att kunna pröva metoden upprättades en resistivitetsprofil. Profilen löpte längsmed en grundvattengradient som följde en sluttning ned från en isälvsavlagringsterrass mot ett vattendrag. Från en dammanläggning uppe på terrassen infiltrerades stora mängdes kloridhaltigt vatten. Vattnet förväntades sedan röra sig längs grundvattengradienten och sänka resistiviteten i de jordlager det då passerade genom, vilket är mätbart med Terrametern. Med erhållna mätdata modellerades resistivitetsektioner. Med befintlig dokumentation om lokalens geologi kunde sektionera tolkas till geologiska lagerföljder. Samma profil mättes upprepade gånger inom en tidsperiod av tio dagar. Time-lapse modeller upprättades. Time-lapse profilerna framhävde förändringen i jordlagrens resistivitet, och visade därmed infiltrationsvattnets transport mellan mättillfällena. Det är svårt att bedöma precisionen och träffsäkerheten i dataunderlaget för tolkningen utan en andra kompletterande metod. Med det sagt så går det att med tydlighet se en fortlöpande resistivitetssänkning längsmed profilen som följd av vattnets transport. Det går att bedöma hastigheten och utbredningen av infiltrationsvattnet och se hur det gradvis sprider sig längsmed profilen. Det går också att tydligt skilja ut grundvattenzonen, och se att majoriteten av infiltrationsvattentransporten skett inom denna. Den tillämpade metoden har fungerat väl för att följa det kloridhaltiga vattnets transport genom marken. Resultaten är lovande för resistivitetsundersökningar som en metod för att följa vattentransporter i framtida undersökningar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Lumetzberger, Mikael LU
supervisor
organization
alternative title
Hydrogeological mapping of infiltrating water using resistivity surveys
course
GEOL01 20121
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
Terrameter, resistivitet, resistivity, infiltration, time-lapse, CVES
publication/series
Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
report number
302
language
Swedish
id
2629154
date added to LUP
2012-06-12 12:52:39
date last changed
2012-06-12 12:52:39
@misc{2629154,
  abstract     = {As a part of a research project investigating water movement in the capillary fringe subsurface layer, a method for tracking the transport of infiltrating water through different ground layers was sought. This thesis consists of a field evaluation of resistivity surveys as a method of following subsurface water transport. The method rests on the Terrameter’s – the resistivity instrument’s – ability to detect the infiltrating water through its increased chloride levels. The high chloride levels lowers the infiltration water’s resistivity to less than half of the natural groundwater in the system. A resistivity profile (a straight line of interconnected electrodes) was established. The profile followed a slope from a glacifluvial sand deposit towards a stream in a valley, following a hydraulic gradient. A water treatment facility at the top of the glacifluvial deposit infiltrated large volumes of chloride-rich water. The water was expected to infiltrate through the sand layers and move along the hydraulic gradient downwards, towards the stream in the valley. Because of its low resistivity, the infiltration water was expected to decrease the resistivity of the soil layers through which it moved. It would thus be possible to track its transport in the ground using the Terrameter. Measured data was used to model resistivity sections of the profiles. Supported by existing documentation of the local geology, these models were interpreted into geological strata. The same profile was measured repeatedly in intervals during a ten day time period. These measurements were combined into time-lapse profiles. Time-lapse profiles show the change in soil layer resistivity over the time period, and thus show the transport of the infiltrating water in the soil layers during the time period. Without correlating methods, determining the precision and accuracy of the data is difficult. Though with that said, a gradual decrease of resistivity in the profile as a result of the infiltrating water’s transport through the profile is clearly visible. It is possible to estimate the velocity and expanse of the infiltration water, and to discern a gradual transport from the source at the water treatment facility during the measurement period. The models show soil layer sections and the location of the ground water zone. The models indicate that the majority of the infiltration water transport has taken place in the ground water zone. The method has been capable of detecting the chloride-rich infiltration water’s activity in the profile during the measurement period. The results indicate that resistivity surveys are a feasible method for tracking subsurface water transport in future projects.},
  author       = {Lumetzberger, Mikael},
  keyword      = {Terrameter,resistivitet,resistivity,infiltration,time-lapse,CVES},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet},
  title        = {Hydrogeologisk kartläggning av infiltrationsvattentransport genom resistivitetsmätningar},
  year         = {2012},
}