Eksempler på praktisk anvendelse af geofysiske ... · Seismik konklusioner 29. MAJ 2012 20...

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 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

Baggrund – hvad er geofysik

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 2

Baggrund – udvikling

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 3

Geofysiske metoder

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 4

› Elektromagnetiske metoder

› Seismiske metoder

› Elektriske metoder

› (Borehulslogning)

Konceptuel model før og efter

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 5

Rambøll, 2010

COWI, 2012

Elektromagnetiske metoder

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 6

› Georadar

› GEM2 og EM31

› EM-61 , TEM40 og SkyTEM

100/250 MHz antenne

Georadar (elektromagnetisk metode)

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 7

› Formål:

› kortlægge de helt overfladenære lag (fyldlaget/top moræneler)

› kortlægge toppen af kalken

› Metode:

› Profiler med 100 og 250 MHz antenner

100 og 250 MHz antenner

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 8

Morænelersoverflade

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 9

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

Kalkoverflade

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 10

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

Georadar konklusioner

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 11

› 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 30-40 m lange linjer

3D Georadar (elektromagnetisk metode)

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 12

› 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)

3D Georadar

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 13

3D georadar

3D antenne

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 14

0,16 m

0,71 m

3D-Georadar konklusioner

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 15

› 3D georadar-antenne velegnet til kortlægning af installationer (ledninger og tanke mm.)

› Kan maksimalt se 5 m ned i jorden

› Kræver mindst 30-40 m linjer

Seismiske metoder

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 16

› Refleksion/refraktion

› MASW

› P- og S-bølger

› Lydkilder: Vibrator, dynamit, riffel, hammer

Hammer seismik (seismisk metode)

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 17

› 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

Hammer seismik

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 18

Seismik

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 19

0-4 m (blå): ML1

4-8 m (grøn): ML2

8-20 m (sort): kalk

Seismik konklusioner

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 20

› 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)

Elektriske metoder

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 21

› MEP-profiler

› DC-sonderinger

MEP feltarbejde

Elektriske metoder konklusioner

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 22

› 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.

Borehulslogging

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 23

› 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.

Borehuls-logning (gamma)

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 24

› Formål:

› Støtte geologisk tolkning

› Metode:

› (re)tolkning af eksisterende logning (gamma, video).

ML1

ML2

Kalk

Gamma log

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 25

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

Gamma log

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 26

Gamma log

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 27

Kote for Gamma-marker 3 tolket ud fra 257 boringer

Flowlogs

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 28

› Gennemgang af eksisterende flowlogs for at kunne vurdere indstrømningshorisonter og opknusningsgrad.

› Konklusion: Intet entydigt strømningsmønster, hverken i forhold til kalkoverflade eller kote.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100

Dy

bd

e [

m u

. ka

lko

ve

rfla

de

]

Flow - tolkning [%]

K12N

K22

K23

200.5730 (M1)

200.5728 (M2)

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 20 40 60 80 100

Dyb

de

[ko

te]

Flow - tolkning [%]

K12N

K22

K23

200.5730 (M1)

200.5728 (M2)

Borehuls logning konklusioner

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 29

› 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

Opsummering

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 30

› 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

For mere info

29. MAJ 2012

GEOFYSIK PÅ FORURENINGSLOKALITETER 31

› Jesper Damgaard (hydrogeologi): JDAM@cowi.dk

› Jarle Henssel (geofysiker): JHE@cowi.dk

› Ole Frits Nielsen (geofysiker): OFN@cowi.dk