DEL067 11201171 Monitoring van grondwaterstroomsnelheden

Aanleiding van het 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 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).

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.

Omschrijving van de activiteiten

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

Verwachte 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

Bij warmte koudeopslag systemen is het van groot belang te bepalen waar en hoeveel energie er opgeslagen is in de ondergrond. Het inzichtelijk kunnen maken van grondwaterstromingen rondom een grondwaterput biedt de mogelijkheid te kunnen sturen waar het grondwater gewonnen wordt en zal een veel efficiënter winning mogelijk maken.
Het inzichtelijk maken van de grondwaterstroming rondom een put biedt ook de mogelijkheid het functioneren van het grondwaterfilter inzichtelijk te maken. Nu we realtime deze gegevens verzamelen kan er gestuurd worden op onderhoud. Alle drinkwaterbedrijven zullen baat hebben bij het realtime inzichtelijk maken van de putconditie. Indien succesvol is TRL 6 of 7 bereikt en zal Vitens met deze technologie voor het eerst demonstraties inzetten voor het beheer van de waterwinning- en injectieputten. Het is de verwachting dat de technologie na een fase van inzet via betrokken partijen.Er zal een gestandaardiseerd meetprotocol komen waarmee het mogelijk is de grondwaterstromingen inzichtelijk te maken.
Een afgeleide van dit project kunnen de stromingen in oppervlaktewater zijn. Hiermee kunnen we realtime met een hoge spatiale resolutie de stromingen op een efficiente wijze in kaart brengen.
Daarna zal het systeem beschikbaar komen aan productleveranciers, die de technologie ready to use zullen maken en dienstverleners er mee trainen..

In oktober zal er een workshop en presentatie bij het Wetsus congres worden verzorgd. Hierbij zullen alle stakeholders ((drink)waterbedrijven, waterschappen en overheden), zowel nationaal als internationaal aanwezig zijn.
Het gehele onderzoek is gericht op breder toepasbaar maken van (plug and play) monitoring setups rond grondwateronttrekkingen en andere ondergrondse infrastructuur. In de voorloper (fase 1) van dit project onderzoeken we verschillende geologische settings, type kabels en verschillende grondwaterstroming om het geheel te kunnen opschalen.

Link naar projectresultaten…