
Monitoring van grondwaterstroomsnelheden
Samenvatting project
Bij grondwaterwinningen is het van groot belang inzicht te krijgen in het ruimtelijk en temporeel gedrag van het grondwater en dus van groot belang voor drinkwaterbedrijven en andere grondwatergebruikers (ondergrondse energieopslag, agrariërs en waterbeheerders). In de afgelopen jaren is er veel onderzoek gedaan naar het toepassen
van verschillende meettechnieken om grondwaterstromingen te kunnen monitoren waarbij met name de actieve temperatuur metingen met de glasvezeltechniek en de Electrische Resistivity Tomogrpahy metingen veel belovend zijn.
Bij het drinkwaterbedrijf Vitens wil men meer inzicht krijgen in de stroming van het freatische grondwater. Daarnaast is het water relatief rijk aan ijzer en dus wordt er ondergronds ontijzerd. Er zijn al meerdere onderzoeken geweest naar de oorsprong van het grondwater. Met grondwatermodellering is het bepalen van de grondwaterstroming erg onzeker. Stroming op een lokale schaal is sterk afhankelijk van variatie in doorlatendheid en laagopbouw. De stroomsnelheden zijn daardoor onzekerder en een direct resultaat van geschatte doorlatendheidswaarden die gemiddeld per modellaag zijn ingevoerd. Dit projectvoorstel gaat in op het inzichtelijk maken van grondwaterstroomsnelheden en troomrichtingen met nieuwe meettechnieken. De combinatie van deze technieken biedt de potentie de daadwerkelijke stroomsnelheden en -patronen van het grondwater te meten. Daarnaast kunnen deze metingen gebruikt worden om de onzekerheden in grondwatermodellen zichtbaar te maken (projectvoorstel Bakx, 2017).
Doel van het project
Het doel van dit project is de ontwikkeling implementatie en demonstratie van een real time monitoring van grondwaterstromingen met de relatief nieuwe actieve glasvezeltechnologie en ERT technologie. Met deze nieuwe ontwikkeling wordt de potentie onderzocht om de grondwaterstromingen inzichtelijk te maken en om onder andere beter inzicht te krijgen in het proces van putverstoppingen.Dit project sluit aan bij het onderzoeksproject naar monitoring van grondwaterstromingen. Tijdens de voorloper (fase 1) van dit project worden labproeven uitgevoerd waarbij een empirische relatie zal worden opgezet tussen temperatuurmetingen en grondwaterstroming. Dit project de veldproeven bij winning ’t Kooster zijn gericht op het bepalen van de meerwaarde van toegepaste metingen voor het meten van grondwater stroming rondom een grondwaterput.Een tweede doel is het bepalen van de heterogeniteit van de ondergrond voor grondwatermodelering en het onderzoeken van de mogelijkheden om deze opgedane kennis te gebruiken bij grondwatermodellering. Het doel van dit voorstel sluit naadloos aan bij het Kennis en Innovatiecluster “Watermanagement” De Activiteiten real time data informatievoorziening en modellen sluiten aan bij de kennisvragen van KIC Watermanagement. Daarnaast staat het onderzoeken van de relatie tussen watermanagement en grondwaterstand op deze kennisagenda.
Motivatie
Bij grondwaterwinningen is het van groot belang inzicht te krijgen in het ruimtelijk en temporeel gedrag van het grondwater en dus van groot belang voor drinkwaterbedrijven en andere grondwatergebruikers (ondergrondse energieopslag agrariërs en waterbeheerders). In de afgelopen jaren is er veel onderzoek gedaan naar het toepassen van verschillende meettechnieken om grondwaterstromingen te kunnen monitoren waarbij met name de actieve temperatuur metingen met de glasvezeltechniek en de Electrische Resistivity Tomogrpahy metingen veel belovend zijn. Bij het drinkwaterbedrijf Vitens wil men meer inzicht krijgen in de stroming van het freatische grondwater. Daarnaast is het water relatief rijk aan ijzer en dus wordt er ondergronds ontijzerd. Er zijn al meerdere onderzoeken geweest naar de oorsprong van het grondwater. Met grondwatermodellering is het bepalen van de grondwaterstroming erg onzeker. Stroming op een lokale schaal is sterk afhankelijk van variatie in doorlatendheid en laagopbouw. De stroomsnelheden zijn daardoor onzekerder en een direct resultaat van geschatte doorlatendheidswaarden die gemiddeld per modellaag zijn ingevoerd. Dit projectvoorstel gaat in op het inzichtelijk maken van grondwaterstroomsnelheden en stroomrichtingen met nieuwe meettechnieken. De combinatie van deze technieken biedt de potentie de daadwerkelijke stroomsnelheden en -patronen van het grondwater te meten. Daarnaast kunnen deze metingen gebruikt worden om de onzekerheden in grondwatermodellen zichtbaar te maken (projectvoorstel Bakx 2017).
Locatie
Uitgevoerde acties
2017
1)Het ontwerpen van een geschikt glasvezel temperatuur monitoringsnetwerk. Hierbij zijn de resultaten van de lab experimenten van groot belang.
2)Het ontwerpen van een geschikt ERT monitoringsnetwerk
3)Het ontwerpen van een geschikt meetprotocol voor glasvezel temperatuur metingen. Hierbij zijn de resultaten van de lab experimenten van groot belang.
4)Het ontwerpen van een geschikt ERT monitoringsnetwerk
2017 – 2018
1)Installatie van de gekozen actieve glasvezelkabels en ERT kabels in de veldpilot
2)Monitoring van de grondwaterstroming gedurende een jaar
3)Het uitwerken van de meetgegevens
4)Het visualiseren van de meetgegevens
5)Het meeschrijven aan een wetenschappelijke publicatie
Verwachtte resultaten
We verwachten dat dit project inzicht zal geven in de keuze voor welke type glasvezelkabel en welk meetprotocol geschikt is voor het monitoren van grondwaterstroomsnelheden in veldsituaties .
-We verwachten dat we een 4-d simulatie van grondwaterstromingsmodel rondom een grondwaterwinning kunnen maken deze zal gevisualiseerd worden op een webpagina.
-Mogelijkheid voor een grondwaterwinning (Vitens/industrie) om tijdig te sturen in onttrekking en putontwikkeling-De mogelijkheid om aan de hand van de verkregen grondwaterstromingen de grondwatermodellen te kunnen verbeteren.
-De meetopzet en visualisatie zal als een demonstratie dienen om voor de overheid en eindgebruikers de mogelijkheid te hebben om realtime inzicht te hebben in je grondwaterstromingen. Bij een positief resultaat van het project is er uitzicht op voortzetting van de PPS?)
-Ja mogelijkheid om realtime koppeling te maken tussen bovengrondse behoefte en ondergrondse winning
Innovativiteit
De stand van zaken voor het meten van grondwaterstromingen is dat er op dit moment slechts puntmetingen mogelijk zijn of afgeleide grondwaterstroomsnelheden. De innovatie van deze nieuwe glasvezeltechniek is de ontwikkeling van een realtime monitoring van grondwaterstroming op een lokale schaal waarbij er door toepassing van de verschillende meettechnieken een veelvoud aan metingen verkregen worden. De verkregen inzichten in dit project zullen waardevol zijn voor het de realtime sturen van grondwateronttrekkingen en geven meer inkijk in de processen in de bodem en kunnen van groot belang zijn in complexe geologische settings. De resultaten van het project zullen vooral waardevol zijn voor grondwaterwinningen warmtekoude opslag systemen en overheden om autonoom en kosteffectief grondwaterstroming te kunnen meten.Een afgeleide van dit project is het inzichtelijk maken van de benodigdheden voor een juist meetprotocol van de actieve temperatuurmetingen ten behoeve van grondwaterstroming. Naast het verzamelen van 3-d grondwaterstromingsdata bestaat er de mogelijkheid deze data te gebruiken om grondwatermodellen op lokale schaal te gaan verbeteren.
Valorisatie
Niet ingevuld
Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?
Alle partijen krijgen alle resultaten van het Project ter beschikking. De resultaten van de samenwerking kunnen breed verspreid worden. Partijen kunnen over deze resultaten vrijelijk publiceren. De resultaten zullen volledig openbaar beschikbaar zijn, met uitzondering van ter beschikking gestelde achtergrondkennis.
Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?
De informatie over dit project wordt kenbaar gemaakt via de website van de TKI Deltatechnologie (projectbeschrijving) en de projectwiki van Deltares (projectvoortgang en resultaten).
Projectvoorwaarden
Na de datum waarop deze Overeenkomst in werking is getreden, maar uiterlijk tot een jaar voor de beoogde datum waarop het Project zal zijn voltooid, kunnen ondernemers en/of onderzoeksinstellingen, die op het terrein van het relevante subsidieprogramma van het TKI werkzaam zijn alsnog als Partij toetreden. Een later toetredende Partij zal een nader overeen te komen bijdrage in kind en/of in cash moeten leveren die in redelijke verhouding staat tot zijn relatief aandeel in het Project na toetreding. De overige Partijen ontvangen vervolgens naar rato een terugbetaling en/ of gedeeltelijke vrijstellingen van hun nog te leveren bijdrage in kind, voor zover niet besloten wordt de bijdrage van de later toetredende Partij aan het projectbudget toe te voegen.
Projecteigenaar en projectleider(s)
Partners
- Stichting Deltares (Delft)
- TKI Deltatechnologie
- Vitens N.V.
Resultaten
Monitoring van grondwaterstroomsnelheden-2022-1
The results of this TKI project are used to contribute to the following projects:
- TKI GROFLOMO
- Monitoring Piping experiments
- Monitoring fresh / saline interface Dunea
- Monitoring heat distribution Optigbes
This project contributed to the following peer reviewed articles:
- Bakx et al. - 2019 - Determining the Relation between Groundwater Flow Velocities and Measured Temperature Differences Using Active Heat (Water 2019, 11, 1619)
- Bakx et al. (submitted 2021), Review: Measuring groundwater flow velocities near drinking water extraction wells in unconsolidated sediments
- Bakx et al. (under construction), Understanding groundwater flow velocity towards a drinking water extraction well by combining ERT and AH-DTS measurements
This project contributed to the following presentation presented at conferences:
- Bakx, Msc 2017, October 10th Wetsus Conference (Relating active distributed temperature sensing measurements to groundwater flow velocities in an experimental setup)
- Pieter Doornenbal, Pauline Kruiver, Edwin Obando-Hernández, Manos Pefkos, Marios Karaoulis, Wiecher Bakx, Francesco Ciocca, Athena Chalari, Michael Mondanos. 9-11 march 2020, First EAGE workshop on fibre optic sensing. (Fibre optic monitoring of groundwater flow around a drinking water extraction well)
- Marios Karaoulis, Wiecher Bakx, Pieter Doornenbal, Pauline Kruiver, Sjoerd Rijpkema Near Surface Eage 2019. Visualizing Groundwater flow using Time-Lapse Electrical Resistivity Tomography)
https://publicwiki.deltares.nl/display/TKIP/DEL067+-+Monitoring+van+grondwaterstroomsnelheden