China heeft lange tijd te maken gehad met een ongelijke verdeling van de watervoorraden. In sommige regio's maken waterschaarste en frequente droogtes een efficiënt en nauwkeurig grondwateronderzoek essentieel. Tijdens de ernstige droogte in Zuid-China in 2022 hadden veel gebieden te kampen met ernstige watertekorten voor zowel mensen als vee. Ons team heeft in deze periode deelgenomen aan noodverkenningsprojecten voor grondwater en we hebben geleerd dat het bereiken van hoge succespercentages bij het boren niet alleen geavanceerde instrumenten vereist, maar ook een duidelijk begrip van de geologische omstandigheden, een goed-gestructureerde verkenningsstrategie en een zorgvuldige selectie van methoden.
In de loop der jaren hebben we een praktische workflow ontwikkeld die hydrogeologische analyse, methodeselectie en boorverificatie combineert. Elke stap is met elkaar verbonden, en het overslaan of onderschatten van een onderdeel kan de kans op succes verkleinen.
Hydrogeologische omstandigheden begrijpen
Voordat we met enig onderzoek beginnen, analyseren we de hydrogeologische omgeving, aangezien dit de basis vormt voor effectief grondwateronderzoek. Grondwater bestaat doorgaans in drie vormen: poriënwater, breukwater en karstwater. Poriënwater wordt vaak verspreid in gelaagde sedimenten, breukwater komt voor in tektonische, verweerde of primaire breuken, en karstwater wordt gecontroleerd door carbonaatformaties en breukstructuren, wat resulteert in een ongelijkmatige verdeling.
In de praktijk combineren we geologische gegevens, topografie en historische hydrologische informatie om de belangrijkste waterbron te identificeren. In carbonaatgesteentegebieden ligt onze focus bijvoorbeeld op karstwater; in hardsteengebieden is breukwater het primaire doelwit; in klastische sedimentaire formaties is poriënwater het hoofddoel. We evalueren ook de diepte van de grondwaterspiegel om ervoor te zorgen dat de beoogde aquifers onder het freatische oppervlak liggen, vooral in gebieden met diepe valleien of ingesneden terrein.
Door het watertype te identificeren, kunnen we onze verkenningsmethoden op maat maken. Breuk- en karstwater vertonen doorgaans een lage weerstand, lage seismische snelheid en lage dichtheid, terwijl poriënwater een relatief hogere weerstand kan vertonen. Het herkennen van deze contrasten stelt ons in staat de meest geschikte geofysische methoden te selecteren.
Het selecteren van geschikte geofysische methoden
Geofysische methoden omvatten elektrische, elektromagnetische, seismische en nucleaire magnetische resonantie (NMR) technieken, indien nodig aangevuld met zwaartekracht-, magnetische en radioactieve methoden. Uit onze ervaring blijkt dat geen enkele methode onder alle omstandigheden werkt. De sleutel is om de methode af te stemmen op de geologische omgeving, het watertype en de omstandigheden ter plaatse.
Elektrische methoden
Elektrische methoden worden veel gebruikt in onze projecten omdat ze praktisch, nauwkeurig en efficiënt zijn. Onderzoeken naar weerstandsvermogen met hoge dichtheid bieden gedetailleerde weerstandsprofielen, waarmee verweerde breuken en opgesloten poriënwater kunnen worden geïdentificeerd. In de granietgebieden van Zuid-China heeft de weerstand met hoge{3}}dichtheid ons in staat gebroken watervoerende lagen in het gesteente te lokaliseren, waarbij geboorde putten tot wel 298 m³/d produceren.
De methode met vijf-elektroden is nuttig voor niet-gelaagde geologische lichamen, en door de elektroden langs een gedefinieerde lijn te bewegen, verkrijgen we schijnbare weerstandscurven die de identificatie van breuken en aquifers bepalen. Geïnduceerde polarisatie (IP) multi-onderzoeken meten de polarisatiereacties in verzadigde lagen en bieden daarmee aanvullende bevestiging van de locaties van watervoerende lagen. We combineren deze methoden vaak om zowel snelheid als precisie in onze onderzoeken te bereiken.
Elektromagnetische methoden
Elektromagnetische technieken zijn bijzonder effectief voor diepe watervoerende lagen of complex terrein. EH-elektromagnetische beeldvorming biedt duidelijke structurele informatie over grote gebieden. Audiomagnetotellurische (AMT) onderzoeken maken gebruik van natuurlijke elektromagnetische velden, wat effectief is in bergachtige gebieden met diep begraven water. Selectie van natuurlijke elektrische veldfrequenties en transiënte elektromagnetische (TEM) methoden bieden snelle gegevensverzameling en duidelijke detectie van water-dragende lagen. In een project in de provincie Hunan stelde AMT ons bijvoorbeeld in staat verborgen breuken en karstfracturen te identificeren voor nauwkeurig boren, terwijl TEM vanuit de lucht in Binnen-Mongolië de watervoerende lagen van het Kwartair afbakende en nauwkeurig hun diepte, dikte en opslag schatte.
Seismische en NMR-methoden
Seismische reflectieonderzoeken analyseren golfreflecties aan de grenzen van de lagen, waardoor we breuken en gesteentestructuren kunnen detecteren die de grondwaterstroming controleren. NMR-onderzoeken meten rechtstreeks waterstofkernen in watermoleculen en leveren kwantitatieve gegevens over het watergehalte op. We gebruiken NMR in gelaagde formaties en gebroken zones om de nauwkeurigheid van de boorplaatsing te verbeteren.
Geïntegreerde benaderingen
In bijzonder uitdagende gebieden, zoals rood{0}}bedformaties of precambrium keldergesteente, gebruiken we geïntegreerde onderzoeken die een hoge- weerstandsdichtheid, IP-peiling en pomptests combineren. Door fysieke parameters te correleren met de verwachte opbrengst, optimaliseren we de plaatsing en diepte van de put, waardoor een betrouwbare waterproductie wordt gegarandeerd. Deze aanpak werd met succes toegepast in de provincie Sichuan, waar geboorde putten voldoende water produceerden voor de lokale behoeften.
Uit onze ervaring blijkt dat het behalen van hoge boorsuccessen een aanpak op maat vereist. Geavanceerde instrumenten alleen garanderen geen resultaten. Nauwkeurige identificatie van het grondwatertype, begrip van de geologische omstandigheden en herkenning van fysieke contrasten zijn essentieel. Het selecteren van de juiste combinatie van methoden en het verifiëren van de resultaten door middel van boren zorgt voor betrouwbare resultaten. Het gebruik van meerdere complementaire methoden levert over het algemeen een betere nauwkeurigheid op en vermindert het risico op droge putten, vooral in complex terrein, diepe watervoerende lagen of water-arme gebieden. Veldervaring speelt ook een sleutelrol bij het interpreteren van gegevens en het ter plekke aanpassen van boorplannen.
Door onze ervaring hebben we een gestructureerde en praktische workflow voor grondwateronderzoek ontwikkeld die werkt onder verschillende geologische omstandigheden. We beginnen met hydrogeologische analyse, identificeren het grondwatertype en ontwerpen een onderzoeksplan dat is afgestemd op de omstandigheden ter plaatse. Onze aanpak combineert elektrische, elektromagnetische, seismische en NMR-methoden, en in complexe gebieden integreren we meerdere methoden met pomptestgegevens om het succespercentage van het boren te vergroten. Naarmate de verstedelijking voortschrijdt en de vraag naar water in bergachtige gebieden stijgt, blijven we innoveren in onderzoekstechnieken met meerdere- parameters, hoge- resolutie en hoge- dichtheid. Door onze verkenningsworkflow te optimaliseren, zorgen we ervoor dat ons team grondwater efficiënt en nauwkeurig kan lokaliseren in een verscheidenheid aan uitdagende omgevingen, waardoor duurzame waterbronnen worden geboden voor regio's die met schaarste kampen.
