Preview

UDC 628.516:621.317.331
NEDERLANDSE
NORM
Bodem
Bepaling van de soortelijke weerstand met
behulp van geo-elektrische metingen
NEN 5773
Soil - Determination of resistivity using the electrical sounding method
1
1e druk, juli 1990
Onderwerp
Vo
Deze n o r m beschrijft een methode o m met geo-elektrische m e t i n g e n op indirecte wijze de soortelijke
weerstand van de b o d e m te bepalen.
2
Toepassingsgebied
Opmerking
De geo-elektrische methode is indirect. Indien de bodem homogeen is, kan de soortelijke weerstand van de
bodem worden gemeten. Wanneer deze echter anisotroop of inhomogeen is, wordt een schijnbare soortelijke
weerstand gemeten, die een niet-lineair gewogen gemiddelde is van weerstanden van de verschillende lagen. De gemeten weerstanden geven informatie omtrent lithologische samenstelling en grondwaterkwaliteit
(zie bijlage B) en variaties daarin.
Indien de lithologische samenstelling in een verontreinigd gebied lateraal niet verandert, kunnen verschillen
in gemeten schijnbare soortelijke weerstanden worden toegeschreven aan verschillen in grondwaterkwaliteit.
Omdat de interpretatie van geo-elektrische metingen niet eenduidig is, verdient het aanbeveling aanvullende
gegevens in de vorm van boringen, sonderingen, boorgatmetingen, elektro-magnetische metingen (zie
NEN 5774) of grondwateranalyses bij de interpretatie te gebruiken. Wanneer voldoende aanvullende gegevens voorhanden zijn, is een goede kwantitatieve interpretatie mogelijk. Uit een (volledige) geo-elektrische
meting kan de verticale opbouw van de ondergrond ter plaatse van de meting worden afgeleid. Uit elektromagnetische (of geo-elektrische) profielmetingen (zie NEN 5774) worden voornamelijk laterale variaties afgeleid.
be
Termen en definities
ev
3
Pr
or
Ten behoeve van deze n o r m gelden de volgende t e r m e n en definities:
iew
3.1
bodemlaag:
3.2
formatiefactor,
F: De v e r h o u d i n g tussen de soortelijke w e e r s t a n d van een bodemlaag als geheel en die
van het g r o n d w a t e r in de laag.
3.3
lithologische
ter, lucht).
3.4
schijnbare soortelijke
weerstand, ga: De soortelijke w e e r s t a n d die door middel van geo-elektrische of
elektromagnetische oppervlaktemetingen is bepaald en die van de werkelijke soortelijke weerstand afwijkt w e g e n s i n h o m o g e n i t e i t en anisotropie van de b o d e m .
3.5
3.6
Laag van constante samenstelling in de b o d e m .
samenstelling:
De samenstelling van de b o d e m exclusief de p o r i ë n i n h o u d (bijv. g r o n d w a -
eld
Dit document mag slechts op een stand-alone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen.
toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten.
This document may only be used on a stand-alone PC. Use in a network is only permitted when
a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded.
De n o r m is van toepassing bij onderzoek van de b o d e m tot een diepte van 500 m, dat is gericht op het
verkrijgen van informatie over de lithologische samenstelling en/of de grondwaterkwaliteit.
_ ^ Opmerkingen
1. De waarde van de gevonden soortelijke weerstand is afhankelijk van de toegepaste meetmethode en de
gebruikte meetopstelling.
2. Als de bodem homogeen en isotroop is, is de schijnbare soortelijke weerstand gelijk aan de werkelijke
soortelijke weerstand.
meetelektroden:
Elektroden waartussen een s p a n n i n g s m e t e r is aangesloten o m het elektrische veld in
de b o d e m te meten.
spontane potentiaal:
Het potentiaalverschil tussen de meetelektroden ten gevolge van het natuurlijke
elektrische veld in de b o d e m .
Opmerking
De spontane potentiaal wordt met de meetelektroden gemeten indien geen stroom wordt toegevoegd via de
stroomelektroden.
3.7
stroomelektroden:
Elektroden die zijn aangesloten op een s t r o o m - of een spanningsbron en d\e in de
b o d e m een elektrisch veld veroorzaken.
3.8
detectiediepte:
De diepte w a a r o p bij een bepaalde afstand tussen de stroomelektroden nog een significant van de ruis te onderscheiden respons van een laag op die diepte kan w o r d e n gemeten.
Opmerking
De detectiediepte is afhankelijk van de gebruikte meetopstelling en de weerstandsopbouw en -contrasten in
de ondergrond. In het algemeen is de detectiediepte 0,25 à 0,5 x de afstand tussen de stroomelektroden.
Dit document is een voorbeeld van NEN / This document is a preview by NEN
NEN 5773-Biz. 2
3.9
penetratiediepte: De diepte waarop de bovengelegen lagen een bijdrage groter dan 50 % leveren aan de
respons van een geo-elektrisch instrument.
Opmerking
De penetratiediepte is afhankelijk van de gebruikte meetopstelling en de weerstandsopbouw en -contrasten
in de ondergrond. De penetratiediepte is in het algemeen 0,1 à 0,25 x de afstand tussen de stroomelektroden.
4
Beginsel
A,B
M,N
or
Vo
Bij geo-elektrische metingen wordt een elektrisch veld in de bodem aangebracht met behulp van twee
elektroden die zijn aangesloten op een stroom- of een spanningsbron. In dit elektrische veld in de bodem
wordt de schijnbare soortelijke weerstand bepaald met behulp van twee meetelektroden. Zie voor een
schematische weergave van de meetopstelling figuur 1.
Uit een serie van deze metingen van de schijnbare soortelijke weerstand in een bepaalde opstelling (bijv.
Schlumberger of Wenner) waarbij de afstand tussen de elektroden wordt gevarieerd, wordt een geoelektrische kromme verkregen en kan de werkelijke soortelijke weerstand van de bodemlagen worden
afgeleid. Deze methode, de zogenoemde sondering, is uitgebreid beschreven in bijlage A. Indien langs
een profiel op elke lokatie geen serie van metingen, maar slechts een enkele bepaling wordt uitgevoerd,
wordt gesproken van profileringen.
Stroomelektroden
Meetelektroden
Pr
Figuur 1 - Schematische weergave van een geo-elektrische meting
be
ev
5
Toestellen en hulpmiddelen
iew
Apparatuur voor geo-elektrische metingen bestaande uit de volgende onderdelen:
Brongedeelte:
- gelijkstroom (ompoolbaar) of laagfrequentewisselstroom uit een accu respectievelijk een generator
(stroombron of spanningsbron) met voldoende vermogen (ten minste 50 W);
- haspels met stroomdraden (eventueel meeraderig);
- stroomelektroden (grondboren);
- stroommeter.
5.2
Meetgedeelte:
- meetelektroden, poreuze potten met CuS0 4 of pennen van staal of messing, of hulpmiddelen die een
vergefffkbaar lage overgangsimpedantie tussen bodem en elektrisch circuit bewerkstelligen;
- haspels met meetkabels;
- spanningsmeter, afleesbaar tot op 10 \iV en met een ingangsimpedantie die een factor hoger is dan de
overgangsimpedantie tussen bodem en meetelektroden;
- mogelijkheid tot compensatie van de spontane potentiaal in de bodem.
6
Werkwijze
eld
5.1
Bij een milieuonderzoek moeten per lokatie enkele sonderingsmetingen, die resulteren in complete geoelektrische krommen, worden uitgevoerd. Eén daarvan dient een referentiemeting te zijn op een nabij
gelegen lokatie waar beslist geen invloed van verontreiniging aanwezig is. Hiermee worden de andere
metingen vergeleken.
Draag er bij het uitvoeren van metingen zorg voor dat:
- de afstanden tussen de verscheidene elektroden precies worden aangehouden;
- de gehele meetopstelling in een rechte lijn ligt, waarbij de meetelektroden in het midden staan;
- de keuze van de meetpunten op een lokatie mede wordt bepaald door aanvullende gegevens (soortelijke geleiding van grondwatermonsters, elektromagnetische metingen volgens NEN 5774);
- de grootste toegepaste afstand ^ tussen de stroomelektroden ten minste 3 x de diepte moet zijn waarop verontreiniging wordt verwacht om de zone te kunnen detecteren, en ten minste 6 x die diepte om
een goede kwantitatieve interpretatie mogelijk te maken.
Dit document is een voorbeeld van NEN / This document is a preview by NEN
NEN 5 7 7 3 - Biz. 3
Houd er rekening mee dat indien er zich binnen een straal ter grootte van de gebruikte afstand tussen de
stroomelektroden metalen leidingen, s p o o r w e g e n enz. bevinden, deze de meting zullen beïnvloeden.
Opmerkingen
1. Het aantal metingen dat per dag kan worden uitgevoerd, hangt af van de vereiste maximale /-,/2 van het
onderzoek, de onderlinge afstand van de meetpunten en de begaanbaarheid van het terrein. In milieuonderzoeken wordt vaak volstaan met metingen met /-,/2 < 250 m.
Op een dag kunnen dan gemiddeld 2-5 metingen worden uitgevoerd door 3 personen.
2. Bij milieuonderzoek worden de sonderingsmetingen in het algemeen gecombineerd met elektromagnetische (zie NEN 5774) of geo-elektrische profielmetingen.
7
Verwerking van de meetresultaten
or
Vo
De wijze van berekening van de schijnbare soortelijke weerstand van de b o d e m uit de individuele meetresultaten is afhankelijk van de toegepaste meetopstelling. !n bijlage A is aangegeven hoe de berekening
verloopt voor de Schlumbergeropstelling.
Indien een sondering is uitgevoerd, kan een geo-elektrische k r o m m e w o r d e n opgesteld door de berekende schijnbare soortelijke weerstanden te relateren aan de afstand tussen de stroomelektroden. In bijlage
A is aangegeven hoe dit bij toepassing van de Schlumbergeropstelling w o r d t gedaan. Voor een gemeten
geo-elektrische k r o m m e dient een lagenmodel van de b o d e m te w o r d e n gevonden waarvan de bijbehorende berekende k r o m m e overeenkomt met de gemeten k r o m m e . Dit kan gebeuren door de k r o m m e te
vergelijken met een set s t a n d a a r d k r o m m e n , waaruit de meest o v e r e e n k o m e n d e k r o m m e w o r d t gekozen.
T e g e n w o o r d i g is deze procedure vervangen door het gebruik van (micro)computers met interactieve interpretatieprogramma's. Hiermee kunnen meerlagenmodellen snel en nauwkeurig w o r d e n berekend (zie
bijlage С voor enkele voorbeelden van op deze wijze berekende modellen).
Een probleem is dat altijd meer oplossingen voor eenzelfde gemeten k r o m m e kunnen w o r d e n g e v o n ­
den. Dit w o r d t het equivalentieprobleem g e n o e m d . O m een keuze tussen de mogelijke oplossingen te
maken, dient zoveel mogelijke aanvullende informatie te w o r d e n gebruikt, zoals:
- elektrische metingen in boringen in de o m g e v i n g ;
- lithologische gegevens uit het RGD/RIVM boorarchief 1 ), provinciale of andere lokale archieven;
- grondwaterkwaliteitsgegevens;
- elektromagnetische en andere geofysische oppervlaktemetingen.
be
Pr
Dergelijke aanvullende gegevens leggen beperkingen op aan het aantal lagen, de dikte en de elektrische
weerstand van het l a a g m o d e l .
iew
ev
Bij de verwerking van de meetresultaten in milieuonderzoek dient te worden uitgegaan van de interpre­
tatie van een of meer referentiemeting(en). Hiermee w o r d t een indruk van de lithologische samenstelling
en de normale g r o n d w a t e r k w a l i t e i t verkregen. Door v e r o n t r e i n i g i n g zal in principe niet de diepte en/of
dikte van de lithologisch bepaalde lagen w o r d e n beïnvloed. De soortelijke weerstand van een laag kan
echter w o r d e n beïnvloed door een veranderde concentratie van opgeloste ionen. Hierin kunnen de m o dellen voor metingen in een verontreinigde zone afwijken van het m o d e ! van de referentiemeting.
8
Weergave van de resultaten
9
Versïag
eld
Plaats en oriëntatie van de metingen dienen op een kaart te w o r d e n gezet. Daarnaast dienen in het geval
dat een sondering is uitgevoerd grafieken met daarin de m e e t p u n t e n , de bijbehorende berekende k r o m men en geïnterpreteerde m o d e l l e n te w o r d e n weergegeven (zie bijlage A).
Indien een profilering is uitgevoerd, kan w o r d e n volstaan met kaarten en profielen waarin de g e m e t e n
schijnbare weerstanden zijn uitgezet.
Het verslag van een geo-elektrisch onderzoek dient ten minste te bevatten:
a.
b.
c.
d.
e.
het doel van het onderzoek;
de gebruikte aanvullende gegevens;
motieven voor de keuze van de gebruikte m e e t o p s t e l l i n g ;
d a t u m , lokatie en n a a m / n u m m e r van de uitgevoerde m e t i n g e n ;
dubbellogarithmische grafieken met m e e t p u n t e n , berekende k r o m m e n en geïnterpreteerde m o d e l l e n
voor alle m e t i n g e n ;
f. een beschrijving en motivatie van de interpretatie aangevuld met kaarten of profielen waarin de resultaten zijn verwerkt;
g. opmerkingen o m t r e n t de nauwkeurigheid van de m e t i n g e n en eventuele storende invloeden;
h. de gevolgde m e t h o d e door de v e r m e l d i n g : volgens NEN 5773.
1) RGD = Rijks Geologische Dienst
RIVM = Rijksinstituut voor Volksgezondheid en Milieuhygiëne
Dit document is een voorbeeld van NEN / This document is a preview by NEN
NEN 5773-Biz. 4
10
Literatuur
[1] Csonka, J., P.G. Van Dongen., G.F.J. Jeurissen. en F. Walter, Geofysische methoden ten behoeve van
geohydrologisch onderzoek, Jaarverslag DGV-TNO, Delft.
[2] Keller, G.V. en F.C. Frischknecht, Electrical methods in Geophysical Prospecting, Pergamon Press,
Oxford, (1979).
[3] Koefoed, 0., Geosounding principles, 1: Resistivity sounding method, Elsevier, Amsterdam.
[4] Ritsema, I.L, Toepassing van geofysische meetmethoden bij milieuonderzoek (bodem- en grondwaterverontreiniging), Post Academiale Cursus Interimwet Bodemsanering, Delft, (1983).
[5] Roo, H. de, Richtlijnen voor veldwerkzaamheden bij de afdeling waterhuishouding, 10 abw RIJP, Lelystad (1982).
[6] Telford, W.M. e.a., Applied Geophysics, Cambridge University Press, London, (1979).
[7] Zohdy, A.A.R. e.a., Application of surface geophysics to groundwater investigations,
US Geol. Surv., Washington, (1980).
be
iew
ev
Pr
or
Vo
eld
Dit document is een voorbeeld van NEN / This document is a preview by NEN
NEN 5773 - Biz. 5
Bijiage A
(informatief)
Geo-elektrische methode voor de bepaling van de soorteäijke weerstand van de bodem
Deze bijlage geeft een nadere toelichting op de geo-elektrische methode voor de bepaling van soortelijke
weerstanden van de bodem in het algemeen en ó\e volgens de Schlumbergermethode in het bijzonder.
Vo
De soortelijke (formatie)weerstand van een bodemlaag wordt bepaald door de Iithologische samenstelling en
de poriëninhoud (bijv. grondwater).
De verhouding tussen de soortelijke weerstand van de bodemlaag als geheel (g{) en die van het grondwater
(QW) wordt de formatiefactor F — Q\/QW genoemd. De soortelijke weerstand van het grondwater p w is omgekeerd evenredig met de totale hoeveelheid opgeloste ionen. Deze weerstand kan door verontreiniging belangrijk worden beïnvloed. Waarden voor soortelijke (formatie)weerstanden en formatiefactoren van enkele Nederlandse grondsoorten zijn gegeven in bijlage B.
Om de soortelijke weerstand te kunnen meten, wordt, met behulp van twee stroomelektroden (A en B), een
elektrisch veld in de bodem aangebracht (zie figuur 2).
.
'3
и
.
j
1
1
or
ft w\)
4.
A
M
]}
\J
У///,У//////////////////////////////.
В
N
F
1
Ш
soortelijke weerstand p
be
ev
'л
».
Stroomelektroden
Meetelektroden
iew
A,B
M,N
Pr
.
's
Figuur 2 - Schematische weergave van het beginsel van een geo-elektrische meting
eld
equipofentiaalvlakken
stroomlijnen
Figuur 3 - Stroomlijnen en equipotentiaalvlakken in een homogene bodem
Dit document is een voorbeeld van NEN / This document is a preview by NEN
NEN 5773 - Biz. 6
In een homogene bodem loopt de elektrische stroom volgens het in figuur 3 weergegeven beeld. De equipotentiaalvlakken staan hier haaks op. Het spanningsverschil (AV) wordt tussen de meetelektroden (M en N)
gemeten:
AV=VM-
VN
waarbij:
V
- P a / (
vH =
1
_
1 )
bd{±-±)
2л
/5
/6 '
Vo
waarin:
AV
VM
l/ N
ga
/
/3
/4
/5
/6
is
is
is
is
is
is
is
is
is
het spanningsverschil tussen de meetelektroden, in V;
de spanning van elektrode M, in V;
de spanning van elektrode N, in V;
de schijnbare soortelijke w e e r s t a n d , in Q m ;
de s t r o o m , in A ;
de afstand tussen A en M, in m ;
de afstand tussen M en B, in m ;
de afstand tussen A en N, in m ;
de afstand tussen N en B, in m.
Hieruit v o l g t voor de schijnbare soortelijke weerstand van de b o d e m :
I
or
9a
1//3 - 1//4 - 1//5 + 1 / / 6
>
waarin:
К
is een geometrische factor, in m.
be
ev
Pr
De geometrische factor К hangt alleen af van de toegepaste meetopstelling. Wanneer de bodem homogeen
en isotroop is, is ga gelijk aan de soortelijke weerstand van de bodem. Aangezien de bodem in werkelijkheid
niet homogeen en isotroop is, wordt ga de schijnbare soortelijke weerstand ("apparent resistivity") genoemd.
iew
De geo-elektrische meting kan in diverse elektrodenconfiguraties worden uitgevoerd. In het milieuonderzoek
is de Schlumbergeropstelling (sondering) gebruikelijk. Bij deze opstelling wordt de afstand tussen de stroomelektroden (/-,) gevarieerd, terwijl de afstand tussen de meetelektroden (l2) constant blijft (zie figuur 4). De af­
stand /-, dient groter te zijn dan 3,3 x /2 om nauwkeurige resultaten te verkrijgen. De berekening van ga vindt
plaats volgens de formule:
л
_ я - [ ( / 1 / 2 ) 2 - (/ 2 /2) 2 ]
AV
eld
waarin:
/1
is de afstand tussen de stroomelektroden A en B, in m;
/2
is de afstand tussen de meetelektroden M en N, in m.
De schijnbare soortelijke weerstanden worden op dubbeliogarithmisch papier uitgezet tegen de halve afstand
tussen de stroomelektroden (/,/2) en vormen tezamen de geo-elektrische kromme (zie figuur 5).
Dit document is een voorbeeld van NEN / This document is a preview by NEN
Bestelformulier
Stuur naar:
NEN Standards Products & Services
t.a.v. afdeling Klantenservice
Antwoordnummer 10214
2600 WB Delft
NEN Standards Products & Services
Postbus 5059
2600 GB Delft
Vlinderweg 6
2623 AX Delft
T (015) 2 690 390
F (015) 2 690 271
Ja, ik bestel
__ ex. NEN 5773:1990 nl Bodem - Bepaling van de soortelijke weerstand met
behulp van geo-elektrische metingen
www.nen.nl/normshop
€ 31.80
Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via
www.nen.nl/normshop
Gratis e-mailnieuwsbrieven
Retourneren
Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen,
Fax: (015) 2 690 271
E-mail: [email protected]
Post: NEN Standards Products
& Services,
t.a.v. afdeling Klantenservice
Antwoordnummer 10214,
2600 WB Delft
(geen postzegel nodig).
normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze
e-mailnieuwsbrieven. www.nen.nl/nieuwsbrieven
Gegevens
Bedrijf / Instelling
T.a.v.
O M
O V
Voorwaarden
• De prijzen zijn geldig
tot 31 december 2016,
E-mail
tenzij anders aangegeven.
• Alle prijzen zijn excl. btw,
Klantnummer NEN
verzend- en handelingskosten
Uw ordernummer
BTW nummer
en onder voorbehoud bij
o.m. ISO- en IEC-normen.
Postbus / Adres
• Bestelt u via de normshop een
PostcodePlaats
pdf, dan betaalt u geen
handeling en verzendkosten.
TelefoonFax
• Meer informatie: telefoon
(015) 2 690 391, dagelijks
Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres)
van 8.30 tot 17.00 uur.
Postbus / Adres
• Wijzigingen en typefouten
in teksten en prijsinformatie
PostcodePlaats
voorbehouden.
• U kunt onze algemene
voorwaarden terugvinden op:
DatumHandtekeningwww.nen.nl/leveringsvoorwaarden.
Normalisatie: de wereld op één lijn.
preview - 2016