TECHNIEKSHEET

Onderzoekstechniek: Elektromagnetische metingen - FDEM

Versie: November 2016

[Naar zoekapplicatie]

Samenvattende omschrijving techniek (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert)

Elektromagnetische (EM of FDEM) metingen zijn metingen gebaseerd op de wijze waarop de ondergrond opgewekte EM velden verstoort. Een primair EM-veld wordt opgewekt met een zendspoel. Als tegenreactie wordt vanzelf in de bodem een secundair veld opgewekt. De eigenschappen van dit veld zijn afhankelijk van de elektrische geleidbaarheid van de ondergrond.

Met een ontvangstspoel wordt het totale EM-veld gemeten. Dit is een optelsom van het primaire en het secondaire veld. De veldsterkte is direct af te lezen op het meetapparaat. Door deze meetwaarden op een kaart te zetten worden plaatselijke relatieve verschillen in bodemgeleidbaarheid zichtbaar gemaakt. De metingen kunnen op kantoor worden verwerkt tot een model van de ondergrond.

Algemene informatie (gebaseerd op informatie van techniekaanbieder)

Naam

Elektromagnetische metingen - FDEM (EM-metingen) of frequentiedomein (Frequency Domain ElectroMagnetics).

Er zijn verschillende uitvoeringen. Veruit de meest gebruikte zijn de apparaten met type-aanduiding EM-31, EM-34, EM-38, DUALEM en CMD explorer.

Er zijn ook uitvoeringen voor EM-metingen in boorgaten.

De FDEM moet niet worden verward met tijddomein EM techniek (Timedomain ElectroMagnetics, TEM) die over het algemeen wordt ingezet om informatie te verkrijgen over grotere diepten van de ondergrond.

Meeteenheid en parameter

Schijnbare bodemweerstand in Ohm-meter

Bodemfase

Aard techniek

Plaats van toepassing

Detectiewijze

Toepasbaar in afzonderlijke lagen

Minimale dikte laag:

Zie technische specificaties

Bodemtypen waarvoor techniek geschikt is

Landbodem/waterbodem

Stap in keten van dataverzamelen

Moment van beschikbaarheid resultaten

Ontwikkelingsfase techniek

Wijze van inkopen

Algemene omschrijving uitvoeringswijze

Een zendspoel en een of meerdere ontvangstspoelen worden in het veld geplaatst met behulp van een speciale (niet-geleidende) meetwagen of te voet. De zendspoel wekt een EM-veld op. De ondergrond induceert een secundair veld. Het totale veld (dus inclusief de effecten van de ondergrond) wordt geregistreerd door de ontvangstspoelen.

De indringingsdiepte en resolutie worden bepaald door de spoelafstand, de meetfrequentie en de configuratie (onderlinge afstand en oriëntatie) van de spoelen. Het is mogelijk om een serie metingen uit te voeren met behulp van verschillende frequenties, spoelafstanden en/of configuraties om meerdere metingen uit te voeren met een andere dieptefocus. Na uitvoering van een (serie) meting(en) worden beide spoelen verplaatst en de metingen herhaald. Zo kan een meetprofiel of meetraster worden afgewerkt.

Het resultaat van deze metingen is een 2D schijnbare weerstandsmodel van de ondergrond. Daar waar een locatie in de ondergrond beter of minder goed geleidt dan in de omliggende bodem kan dit, bij gelijkblijvende geologie, een indicatie zijn van verontreinigingen of van bijvoorbeeld een verhoogd zoutgehalte in het grondwater.

Werkingsprincipe

EM-metingen zijn gebaseerd op de invloeden van de ondergrond op een geïnduceerd elektromagnetisch veld. Deze invloeden zijn afhankelijk van de schijnbare bodemweerstand (de gemiddelde weerstand van de bodem binnen het gehele meetbereik van de meting). Het door de zendspoel opgewekte veld wordt beïnvloed door de lokale ondergrond, het resulterende veld wordt opgenomen door een ontvangstspoel. Er wordt (afhankelijk van het type apparaat) gemeten in het frequentiedomein en zowel de in-fase als de uit-fase veldcomponenten worden opgenomen.

Door verschillende frequenties, spoelafstanden en/of configuraties te doorlopen kunnen metingen uitgevoerd worden waarbij de effecten van grotere dieptes worden gemeten. Op deze wijze kan een verticaal elektrisch weerstandsprofiel verkregen worden. Vervolgens kunnen deze metingen in een horizontale profielmeting uitgevoerd worden om een horizontaal weerstandsprofiel te meten, om zodoende een 2D-model te verkrijgen van de elektrische weerstand.

Na datacollectie wordt de data gebruikt om een elektrisch weerstandsmodel van de lokale ondergrond te genereren. Hiervoor zijn verschillende technieken (software) beschikbaar. De bespreking hiervan valt buiten de scope van dit technieksheet. De elektrische weerstand van de ondergrond en de lokale variaties hierin kunnen hun oorsprong vinden in de variaties van de lokale geologie. Ook verontreinigingen kunnen lokaal voor afwijkende elektrische weerstand in de ondergrond zorgen.

Punt / lijnmeting / volumemeting

Technische specificaties

(w.o. nauwkeurigheid)

De nauwkeurigheid en dieptebereik hangt af van bijvoorbeeld de lokale omgevingsruis (elektrische leidingen, schrikdraad, industrieplaten, hekwerken), de gebruikte spoelafstanden, frequentie van het EM-veld en bodemopbouw. Bij een goede voorkennis van de lokale geologie zijn mogelijke effecten van verontreiniging beter te modeleren.

Als vuistregel voor de bepaling van de diepte en dikte van lagen kan een nauwkeurigheid worden gehanteerd van 1 m. Deze nauwkeurigheid neemt sterk af met de diepte.

Typisch dieptebereik

Afhankelijk van grondsoort, typisch bereik in Nederland 3 - 50 m

Tijdeigenschappen

Metingen worden uitgevoerd aan het maaiveld en kunnen herhaald worden. Bij ongewijzigde bodemsamenstellingen zijn de resultaten gelijkwaardig.

Meetsnelheid

De meetsnelheid is afhankelijk van specifieke doelstelling (m.b.t. datadichtheid) en terreinsituatie. In de regel kunnen enkele kilometers profiel per dag gemeten worden.

Presentatie resultaten

Kaart of profiel met meetwaarden (contouren) van de elektrische weerstand van de ondergrond of een elektrisch weerstandsmodel van de lokale ondergrond. Eventueel aangevuld met een interpretatie van de resultaten door een geofysicus.

Kosten

Metingen aangeboden als dienst.

€ 2.000 à € 5.000 per meetdag, inclusief interpretatie en rapportage.

Trends en ontwikkelingen

Directe koppeling met GPS door gebruik van bluetooth technologie (minder kabels en dus storingen).

Illustratie

[Figuur]

Gebruikersinformatie (gebaseerd op praktijkervaring van onafhankelijk techniekexpert)

Beschikbaarheid

Wordt techniek vaak toegepast?

Onderzoeksfase waarin techniek toepasbaar is

Verificatiemetingen / ijkmetingen

Veel gebruikte toepassing in praktijk

Opsporen van verontreinigingen in grondwater en begrenzing pluim.

Opsporen van bijv. aanwezigheid en begrenzing slootdempingen.

Opsporen van metalen voorwerpen in de bodem.

Bepalen van de dikte van deklagen.

Geschiktheid

Vooral als een gebied vlakdekkend verkennend moet worden onderzocht is EM een techniek die snel in beeld komt.

Praktijkervaringen in Nederland

De techniek is zeer effectief gebleken en wordt geregeld toegepast bij onderzoek naar (voormalige)stortplaatsen en grondwaterverontreinigingen (ligging pluim of slootdemping).

“Do's“

Als relatief snel lange profielen gemeten kunnen worden (weinig obstakels), zijn grotere locaties relatief snel vlakdekkend in beeld te brengen door meerdere parallelle profielen te meten.

Gebruik meerdere frequenties/spoelafstanden/configuraties per meetpunt.

Gebruik referentiegegevens om de meetresultaten te ijken.

Verifieer plaatsen die duiden op afwijkingen met gericht aanvullend onderzoek met een andere methode. Verifieer ook enkele plaatsen die niet afwijkend lijken te zijn.

Als de techniek wordt gebruikt om bijvoorbeeld verontreinigingscontouren van grondwaterpluimen of een drijf- of zaklaag in kaart te brengen: verifieer de resultaten met conventioneel onderzoek, uit bijvoorbeeld een peilbuisnetwerk.

“Don'ts“

Niet in te zetten op locaties waar bijvoorbeeld kabels, leidingen, gewapende funderingen, industrieplaten aanwezig zijn.

Ook geschikt voor

Archeologisch onderzoek.

Onderzoek naar geologische laagscheidingen.

In beeld brengen van de ondergrond voor onderzoek naar ondiepe delfstoffen (klei/zand).

Achtergrondinformatie / Links

Bodemstandaard

NEN 5774: Bodem - Bepaling van de soortelijke weerstand met behulp van elektromagnetische weerstandsmetingen (ICS-code 13.080.20).

Literatuur

Telford, W.M., Geldart, L.P, and Sheriff R.E. Applied Geophysics, Second Edition. Cambridge University Press, 1990.

Geofysische technieken voor grondonderzoek, CUR-publicatie 182, Gouda

Hyperlinks (internet)

Geonics

Clu-in(1)

Clu-in(2)

Wikipedia (exploration geophysics)

COB: Geofysische methoden