Termiske målinger til lokalisering af områder med grundvandsudstrømning ATV Øst 11. maj 2011 Ulla Lyngs Ladekarl ALECTIA Kirsten Harbo NST Vestjylland Stefán Meulengracht Sørensen NST Vestjylland Thomas Wernberg - ALECTIA Oluf Z. Jessen DHI, tidligere ALECTIA
Formål og baggrund Undersøge muligheden for at benytte termiske målinger som et værktøj til kortlægning af områder med markant grundvandsudstrømning Udviklingsprojekt. Fokus på metode og muligheder samt dækning af fejlkilder, målemetoder og brugbarhed Undersøgelse på forskellige naturtyper; vandløb, søer og moser /enge
Hvorfor er det interessant? Vandrammedirektivet definerer God tilstand i grundvandsforekomster og tilknyttede områder med overfladevand Samspillet mellem grundvand og overfladevand er bl.a. vigtigt i forhold til: Vurderinger i forbindelse med påvirkninger af medianminimum i vandløb Påvirkning af naturområder Udvaskning og omsætning af nitrat Kortlægning af magasiner med direkte kontakt til overfladevand
Traditionelle metoder? Synkronmålinger Hydrografanalyse Model (Integreret model) Tracer forsøg Temperaturmålinger langs vandløb Alle er meget data krævende og flere af dem giver ikke et distribueret resultat.
Termiske målinger Hvad er det? Måler den infrarøde (varmestråling) fra et legeme, 8-14 mm Udtrålingen kan omsættes til en temperatur Tk hvis materialet (emmisionsfaktor) samt bølgelængden kendes
Målemetode og opløsning UDNYTTER TERMPERATURFORSKEL MELLEM DET UDSTRØMMENDE GRUNDVAND OG VANDLØBET Måler termiske udstråling fra den øverste 0.1 mm af vandoverfladen Målingerne foretages typisk fra fly eller helikopter (afhængig af skala) Den horisontale opløsning defineres ud fra flyvehøjden og kamera optik Usikkerhed Opløsning på optagelserne Pixels med vand og land kan ikke bruges Sten tæt på vandoverfladen (større opvarmning) Varierende tykkelse af vandsøjle Skyggeeffekter (solopvarmning kontra skygge)
Overvejelser omkring måletidspunkt Forskel mellem grundvandstemperatur, 8 grader, og vandløbstemperatur 2-18 grader(vinter/sommer) Lav vandføring betyder, alt andet lige, større grundvandsbidrag Turbulente forhold giver opblanding grundvand ses i overfladen
Projekt beskrivelse - opmåling Opmåling fra helikopter Strækning på ca. 30 km med vandløb, søer og naturområder
Baggrund og data Afprøvning af metode på: Vandløb af varierende bredde Søer Naturområder Opmåling foretaget d. 15 august 2008 af Dansk termografi service 159 termiske billeder og samhørende optisk billede Video sekvens med 333 billeder Standard termografi kamera (håndholdt) Mindre helikopter Vandløbslogger til temperatur målinger Grødeskæring
Optagelse Grundet atmosfæriske forhold blev flyvehøjden justeret opad (lavere opløsning på optagelserne) Opløsningen blev i mange tilfælde for grov i forhold til vandløbsbredden Mange optagelser med 1-3 celler på tværs af vandløbene Varierende optagevinkel og vanskelige klimatiske forhold medførte mange fejlkilder
Resultater. Bestemmelse af temperatur langs vandløb Vandløbet kun nogle få pixels bredt
Resultater. Bestemmelse af minimumstemperatur på tværs af vandløb
Resultater skyggeeffekter - vegetation Skyggeeffekter fra træer kan give en markant effekt på de termiske billeder De optiske billeder er her altafgørende til at udskille træskygger Skygger
Resultater skyggeeffekt, skyer
Resultater - Grundvandsudstrømning til vandløb Eksempel på temperaturændring i vandløb. Vandet løber fra venstre mod højre I vandløbet tæt på nedstrøms ende af søen sker tilstrømning af koldere vand
Resultater - Grundvandsudstrømning til vandløb og sø Grundvandsfødt vandløb med udstrømning til sø (evt grundvandsfødt sø) Grundvandsudstrømning verificeret på to billeder
Restultater - engområde Engområde med lavere temperatur. Vinkel og opløsning gør det dog svært at tyde billedet. Område med lavere temperatur
Resultater - engområde Temperaturen i engområdet falder 4 grader fra venstre mod højre Koldere område under 1
Resultater tilløb til vandløb
Sø Område ved Hampen med en tydelig temperaturanomali langs den sydlige bred Område med grundvandstilstrømning fra højere beliggende vådområde Område med lavere temperatur
Erfaringer Optagelserne KAN lokalisere områder med markante temperaturanomalier Projektet har været nyttigt mht. erfaringer med fejlkilder, optagelsesteknik og analyse og vurdering af resultaterne Billederne er generelt optaget i for stor højde og med varierende vinkel Mange billeder som viser interessante anomalier, mangler sammenligning med andre metoder. Metoden kan også bruges til at udelukke grundvandsudstrømning i områder
Videre forløb De opnåede erfaringer skal benyttes til yderligere afprøvning af metodens brugbarhed Skalaeffekter samt muligheden for brugen af datakilden ved opstillingen af numeriske modeller skal efterprøves De tekniske forhold i opmålingerne samt analyse metodikken skal justeres Afprøvning om metoden kan benyttes i vurderingen og prioriteringen af indsatsområder i et vandløbsopland
Masterminding Sustainable Progress