Schnell Grundwasser Exploration

Der Swedish Geological Survey (SGU) war an Grundwassererkundungsprojekten beteiligt, um die vielen Ablagerungen von Gletscherflüssen in Schweden zu untersuchen. Die Vorkommen sind über das ganze Land verteilt und stellen die bedeutendsten Grundwasservorkommen für die Trinkwasserversorgung in Schweden dar. SGU wollte eine GPR-Lösung, die sich schnell bereitstellen lässt, um große Mengen an zuverlässigen und qualitativ hochwertigen Daten zur Unterstützung ihrer Studien zu sammeln. Aus Effizienzgründen bestand das Ziel darin, die Straßennetze des Landes und die angrenzenden Ränder und Grundstücke zu nutzen, um darunter liegende Bereiche zu lokalisieren, die aus Sand und Kies mit großen Tiefen bis zum darunter liegenden Grundgestein bestanden.

Angesichts der Tiefenanforderungen entschied sich der Anwendungsspezialist von ImpulseRadar CrossOver CO730 als System der Wahl.

Da die GPR-Antennen der CrossOver-Serie ein modernes Echtzeit-Sampling-Design (RTS) verwenden, eignen sie sich zusätzlich zu den üblicheren manuellen Push/Pull-Konfigurationen für straßenbasierte Hochgeschwindigkeitsmessungen. Für SGU baute ImpulseRadar einen maßgeschneiderten Montagerahmen, um die fahrzeugmontierten Messungen über Straßen zu erleichtern. Diese Befestigungslösung ermöglicht es, die Antenne schnell und einfach zwischen den Fahrzeugen für straßenbasierte Messungen und manuelle Ziehkonfigurationen zu bewegen.

Neben den Straßenmessungen nutzte die SGU das GPR-System auch zur Untersuchung der Seitenstreifen und des angrenzenden Geländes. Ziel war es, mehr Eingabedaten zu erhalten, um das wahre Ausmaß potenzieller Grundwasserreservoirs zu bestimmen. Für die Offroad-Untersuchungen wurde der CO730 manuell gezogen, verfügte aber auch über eine Kufenanordnung, um in den Wintermonaten hinter einem Geländefahrzeug wie einem Quad oder einem Schneemobil gezogen zu werden.

Die Verwendung von GPR zur Erkennung und Kartierung von Grundwasserspiegeln hat sich bewährt. Der Vorteil des Zweikanal-Designs des CO730 bedeutete, dass die Wasserspiegel-Grenzfläche einfach mit dem 300-MHz-Kanal bestimmt werden konnte. Im Gegensatz dazu bot der 70-MHz-Kanal eine größere Durchdringung, um die Sand- und Kiesgrenzflächen zum darunter liegenden Grundgestein zu definieren. Die Sichtbarkeit aller geologischen Elemente, aus denen der Aquifer besteht, hilft bei der Bestimmung der Dicke jeder Schicht. In Kombination mit anderen Daten können Hydrologen die GPR-Informationen später verwenden, um ein Grundwasserleitermodell zu erstellen, um das Wasservolumen genauer vorherzusagen.

Die fahrzeugmontierte Lösung passt in jedes Auto mit einem standardmäßigen 50-mm-Kugelkopf. Für größere Fahrzeuge ist eine leicht anpassbare Anhängerkupplungsanordnung erhältlich. Das Design des Montagerahmens ermöglicht es dem CO730 (oder anderen CrossOver-Antennen), sicher über dem Boden/der Straßenoberfläche zu schweben. Die Höhe (Luftspalt) über der Messfläche kann von 5 bis 15 cm eingestellt werden, um unterschiedliche Bedingungen zu berücksichtigen. Es ist jedoch immer ratsam, die Antenne so nah wie möglich an die Messfläche zu bringen. Bei Kontakt mit der Messfläche schützt eine Unterfahrschutzplatte die Antenne, und da sie schwebt, kann sich die Antenne nach oben bewegen, um die Kraft eines Aufpralls zu minimieren.

Hinweis – Das RTS-basierte Design der CrossOver-Antenne bedeutet, dass sie Daten viel schneller sammeln kann als die Geschwindigkeit, mit der das Vermessungsfahrzeug fahren kann. Daher ist diese Konfiguration für jede straßenbasierte Vermessung geeignet, sogar bei Autobahngeschwindigkeiten.

Der beste Weg, das CrossOver-System auszulösen, ist von einem der Hinterräder des Vermessungsfahrzeugs aus mit einem Rad-Encoder-Kit. Die Wheel-Triggerung stellt auch eine Verkettung bereit und ermöglicht die Verwendung von Hyperbelanpassungs- und Migrationsfilterwerkzeugen während der Nachverarbeitung von Daten. Der eingebaute GPS-Empfänger der CrossOver-Antenne zur Georeferenzierung kann während der Messung und anschließenden Interpretation verwendet werden. Anstatt jedoch die Höhendaten des internen GPS zu verwenden, verwendete SGU Schwedens landesweites GSD-Höhendaten-Geländemodell, um genauere Höhendaten zu erhalten.

Hinweis – in Ländern, in denen solche Höhenmodelle nicht existieren, müssen Sie ein externes RTK/GPS verwenden, um genaue Höhendaten zu erhalten.

Die folgenden Abbildungen zeigen Daten aus zwei Abschnitten einer typischen Fahrzeugmontageuntersuchung und zeigen deutlich den Wert dieses Ansatzes. Der Grundwasserspiegel ist aufgrund der hohen Porosität des Sand-/Kiesvolumens im Radargramm sichtbar. Aufgrund seiner geringen Porosität gibt es auch einen großen Kontrast an der Festgesteinsgrenzfläche. Betrachten Sie den großen Unterschied in der Geschwindigkeit des GPR-Signals in trockenem Sand gegenüber gesättigtem Sand. Eine Geschwindigkeit von 140 – 150 m/uS ist in trockenem Sand durchaus möglich, kann sich aber je nach Porosität der Sandformation auf 60 – 70 m/uS unterhalb der Grundwassergrenzfläche reduzieren. Diese Beispiele zeigen auch, wie sich die beiden Radarkanäle ergänzen. Der CO730 besteht aus zwei echten GPR-Antennen mit Mittenfrequenzen von 70 MHz bzw. 300 MHz. Mit ihrer höheren Auflösung ermöglicht die 300-MHz-Antenne eine klare Sicht auf die flacheren Schichten, einschließlich der Grundwasserspiegel-Grenzfläche. Mit ihrer tieferen Durchdringung ermöglicht die 70-MHz-Antenne ein klares Bild der tieferen Schichten, einschließlich der Sand-, Kies- und Festgesteinsgrenzflächen.