Radar pomaga ocenić przepływ wód gruntowych w opuszczonych kopalniach węgla

Nowe narzędzie wykorzystuje obrazy z radaru satelitarnego do rejestrowania pomiarów zmian wysokości terenu w skali milimetrowej. Dzięki temu może pomóc w zarządzaniu bezpieczeństwem publicznym i problemami środowiskowymi w niedawno opuszczonych kopalniach węgla.

Narzędzie zostało opracowane przez naukowców z Uniwersytetu w Nottingham, a jego pomiary mogą być wykorzystywane do monitorowania i prognozowania poziomu wód gruntowych oraz zmian warunków geologicznych głęboko pod powierzchnią ziemi w byłych obszarach górniczych.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie „Remote Sensing of Environment” naukowcy wyjaśniają, że po zamknięciu głębokich kopalń woda gruntowa, która została wcześniej wypompowana na powierzchnię, aby zapewnić bezpieczeństwo wydobycia, może ponownie podnieść się, dopóki nie zostanie przywrócona do naturalnego poziomu (proces ten nazywany jest odbiciem). Żeby móc przeprowadzić ten proces, konieczne są szczegółowe informacje na temat współczynnika odbicia, aby wiedzieć, gdzie zmniejszyć lub zwiększyć pompowanie, kontrolując w ten sposób poziom wód gruntowych, oraz unikać nieprzewidzianych przepływów i zrzutów.

Aby dostarczyć tak szczegółowych informacji, zespół z Nottingham zastosował zaawansowaną technikę interferometrycznego radaru z syntetyczną aperturą (InSAR), zwaną Intermittent Small Baseline Subset (ISBAS), która wykorzystuje zdjęcia satelitarne z tej samej lokalizacji, wykonane co kilka dni lub tygodni. Dzięki temu możliwe jest wychwycenie nawet najmniejszych zmian topograficznych w czasie.

Naukowcy przetestowali swój projekt w zagłębiach węglowych Nottinghamshire, które zostały opuszczone w 2015 r., kiedy zamknięto ostatnią kopalnię Thoresby Colliery. „ISBAS InSAR może obliczyć pomiary deformacji terenu zarówno na obszarze miejskim, jak i wiejskim. Jest to korzystne przy mapowaniu dawnych obszarów górniczych, które często znajdują się na terenach wiejskich”, poinformowali w komunikacie medialnym.

Taka gęstość pomiarów sprawiła, że udało się opracować opłacalną i prostą metodę modelowania odbicia wód podziemnych od zmian ruchu powierzchniowego. Badanie wykazało związek między pomiarami ruchu gruntu a podnoszeniem się poziomu wód kopalnianych. Częste osiadanie lub wypiętrzanie gruntu następuje w wyniku zmian w wodach gruntowych, gdzie warstwy zachowują się trochę jak gąbka, rozszerzając się podczas napełniania płynem i kurcząc podczas osuszania.

Dzięki prawie całkowitemu pokryciu przestrzennemu danych z InSAR naukowcy byli w stanie wypełnić luki pomiarowe między odwiertami, by zmapować zmiany poziomu wód kopalnianych w całym zagłębieniu węglowym. Model uwzględnia zarówno geologię, jak i głębokość wód gruntowych, aby określić rzeczywistą szybkość odbicia i pomóc zidentyfikować, gdzie mogą wystąpić problemy związane z odbiciem.

- Pomiary InSAR w połączeniu z modelowaniem mogą pomóc w scharakteryzowaniu procesów hydrogeologicznych zachodzących na terenach byłych kopalni. Technika ta może wnieść znaczący wkład w strategię stopniowego porzucania niedawno zamkniętych pól węglowych - powiedział kierownik badania David Gee.

[www.mining.com]