Die Autoren: Juan Carlos Zamora-Luria, Paul McLachlan, Pradip Kumar Maurya, Lichao Liu, Denys Grombacher, Anders Vest Christiansen
Zusammenfassung: Geophysikalische Untersuchungen im Zeitraffer wurden als nicht-invasive Instrumente zur Untersuchung von Prozessen im Untergrund eingesetzt. Im Vergleich zu Gleichstrom-Widerstandsmethoden wurde die transiente elektromagnetische (TEM) Methode für Zeitrafferuntersuchungen jedoch noch nicht sehr detailliert erforscht. In diesem Beitrag werden ein TEM-Überwachungssystem (mTEM) und eine Methodik für die langfristige Grundwasserüberwachung vorgestellt. Das System kann Messungen automatisch durchführen, und der Modellierungsansatz verwendet ein zeitbeschränktes Inversionsschema (TCI), das auf einem bestehenden seitlich eingeschränkten Inversionsschema basiert. Anstelle der lateralen Beschränkungen, die traditionell die laterale Kohärenz zwischen den Messungen gewährleisten, werden zeitliche Beschränkungen verwendet, um die zeitliche Kohärenz zwischen den Messungen zu kontrollieren. Die synthetische Analyse zeigt, dass sehr enge zeitliche Beschränkungen für die Widerstände und eine zeitliche Beschränkung für die Tiefe des Grundwasserspiegels, die auf einen Bruchteil der erwarteten jährlichen Schwankungen des Grundwasserspiegels festgelegt ist, erforderlich sind, um Änderungen des Grundwasserspiegels auf Dezimeter-Ebene zu verfolgen. Darüber hinaus zeigt die synthetische Analyse, dass die mTEM-Methode jährliche Schwankungen des Grundwasserspiegels mit Amplituden von bis zu 0,6 m mit einem mittleren absoluten Fehler von 0,2 in Tiefen zwischen 16 m und 30 m verfolgen kann. Ein Feldbeispiel, bestehend aus 233 1D-TEM-Messungen, die über 10 Monate mit dem mTEM-Instrument erfasst wurden, unterstützt die synthetischen Ergebnisse. Die geschätzte Tiefe des Grundwasserspiegels nach dem TCI-Schema gibt die Schwankungen des Grundwasserspiegels genau wieder, was durch Messungen eines Wasserstandsdatenloggers in einem nahe gelegenen Brunnen bestätigt wird. Die Unterschiede zwischen den Ergebnissen des TEM-Überwachungssystems und den Tauchermessungen liegen im Bereich von ±0,1 m mit einer durchschnittlichen absoluten Differenz von 0,05 m. Diese Studie zeigt, dass es möglich ist, Veränderungen des Grundwasserspiegels nichtinvasiv zu überwachen.
Geophysik (2023) 88 (5): E135-E146.
