Eksempler på praktisk anvendelse af geofysiske undersøgelsesmetoder på forureningssager

Transkript

1 Eksempler på praktisk anvendelse af geofysiske undersøgelsesmetoder på forureningssager Jesper Damgaard (civilingeniør), Jarle Henssel (geofysiker) og Ole Frits Nielsen (geofysiker), afdelingen for Vand, Geologi og Geofysik 1

2 Baggrund hvad er geofysik 2

3 Baggrund udvikling 3

4 Geofysiske metoder Elektromagnetiske metoder Seismiske metoder Elektriske metoder (Borehulslogning) 4

5 Konceptuel model før og efter 5 Rambøll, 2010 COWI, 2012

6 Elektromagnetiske metoder Georadar GEM2 og EM31 EM-61, TEM40 og SkyTEM 100/250 MHz antenne 6

7 Georadar (elektromagnetisk metode) Formål: kortlægge de helt overfladenære lag (fyldlaget/top moræneler) kortlægge toppen af kalken Metode: Profiler med 100 og 250 MHz antenner 7

8 100 og 250 MHz antenner 8

9 Morænelersoverflade Morænelersfladen tolket ud fra georadar (100 og 250 MHz) og boringer 9

10 Kalkoverflade Samtolket i Geoscene vha. georadar (100 MHz), seismik og boringer 10

11 Georadar konklusioner 100 og 250 MHz antenner velegnede til kortlægning af overflade af moræneler. Kalkoverfladen kunne fastlægges med 100 MHz, men det krævede støtte af seismiske data. Indtrængningsdybde afhænger af frekvens samt jordtyper: ler 0-10 m, sand 0-20 m, indlandsis 2,5 km Dybere opløsning kræver mere plads og giver dårligere opløsning nær terræn Begrænsninger: Ler, saltvand, mindst m lange linjer 11

12 3D Georadar (elektromagnetisk metode) Formål: Udføre en detaljeret kortlægning af de øverste meter under terræn bl.a. med henblik på at kortlægge fyldlaget, selve tanken, ledninger, fundamenter m.v. Metode: Screening med en 3D-georadarantenne (400 MHz) 12

13 3D Georadar 13 3D georadar

14 3D antenne 0,16 m 0,71 m 14

15 3D-Georadar konklusioner 3D georadar-antenne velegnet til kortlægning af installationer (ledninger og tanke mm.) Kan maksimalt se 5 m ned i jorden Kræver mindst m linjer 15

16 Seismiske metoder Refleksion/refraktion MASW P- og S-bølger Lydkilder: Vibrator, dynamit, riffel, hammer 16

17 Hammer seismik (seismisk metode) Formål: (1) kortlægge toppen af kalkoverfladen (2) undersøge mulige strukturer i kalken Metode: Hammerslag. Modtageren består af et 48 m langt slæb med 48 geofoner. Indsamling af S- og P-bølger. Tolkning af S-bølger. Supplerende MASW tolkning 17

18 Hammer seismik 18

19 Seismik 8-20 m (sort): kalk 0-4 m (blå): ML m (grøn): ML2

20 Seismik konklusioner Seismik velegnet til tolkning af kalkoverfladen under inddragelse af boringer, samt som støtte til fastlæggelse af de to morænelersenheder. Fungerer bedst på vandmættede lag Baggrundsstøj skal minimeres (= natarbejde) Kræver mindst 50 m lige linjer Duer ikke på blødbundsaflejringer (tørv, gytje) 20

21 Elektriske metoder MEP-profiler DC-sonderinger 21 MEP feltarbejde

22 Elektriske metoder konklusioner Mest velegnet til kortlægning af større områder samt råstofkortlægning. Sjældent velegnet på forureningssager. Metoden er sårbar overfor eksisterende elektriske installationer såsom metalliske kabler (elektriske ledninger, vandrør osv.). Krav om direkte kontakt til jorden. Kan derfor ikke foretages på asfalt eller flisebelægninger. 22

23 Borehulslogging Gamma (info om geologi og sprækker) Resistivitet / induktion (info om geologi) Kaliper (info om sprækker) Porøsitet og densitet (info om geologi og relativ porøsitet) Flowlog (info om grundvandsindstrømning) NMR (vandindhold) VSP (seismisk hastighedsfordeling og afledte geotekniske parametre) mm. 23

24 Borehuls-logning (gamma) Formål: Støtte geologisk tolkning ML1 ML2 Metode: (re)tolkning af eksisterende logning (gamma, video). Kalk 24

25 Gamma log Flowzoner følger ofte logstratigrafi (sprækker mellem hårde og bløde lag) 25

26 Gamma log 26

27 Gamma log Kote for Gamma-marker 3 tolket ud fra 257 boringer 27

28 Dybde [m u. kalkoverflade] Dybde [kote] Flowlogs 0 Flow - tolkning [%] Flow - tolkning [%] Gennemgang af eksisterende flowlogs for at kunne vurdere indstrømningshorisonter og opknusningsgrad Konklusion: Intet entydigt strømningsmønster, hverken i forhold til kalkoverflade eller kote K12N K K12N K22 K23-15 K (M1) (M2) (M1) (M2)

29 Borehuls logning konklusioner Geofysisk logning er god i sammentolkning med de øvrige geofysiske metoder herunder specielt mht. at finde de præcise laggrænser og stratigrafi. Giver bedre opløselighed end boringer både snegleboringer og DTH Flowlogs er meget velegnede til planlægning af niveauspecifikke vandprøver Kræver mindst Ø90 mm filter og boringer bør mindst være ca. 10 m dybe 29

30 Opsummering Geofysik: Beskrivelse af jordens geofysiske egenskaber i 2 eller 3 dimensioner. Boringer: Punktobservationer af jordens reelle geologiske og hydrogeologiske egenskaber. Bedste anvendelse af geofysik på forureningslokaliteter opnås, når de kombineres dels med andre geofysiske metoder og dels med mere traditionelle metoder typisk i form af boringer. Geofysik giver på denne måde bedre fastlæggelse af geologiske grænser og giver desuden fladedækning. En mulig fremgangsmåde er at udføre undersøgelserne i tre faser: Fase 1: Boringer Fase 2: Forskellige typer af geofysiske undersøgelser Fase 3: Yderligere boringer og undersøgelser 30

31 For mere info Jesper Damgaard (hydrogeologi): Jarle Henssel (geofysiker): Ole Frits Nielsen (geofysiker): 31