水是人类和环境的重要资源。其中一个最重要的来源是地下水，它是从降水或地表水中更新的。人口增长以及农业和工业对地下水的数量和质量有很大影响。为了能够比以往更经济，更全面地研究地下水资源，卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的研究人员与澳大利亚同事开发了一种新方法，他们现在正在“地球物理学评论”杂志上发布。
据德国环境署称，仅德国就有70%以上的饮用水来自地下水。世界各地的产量增长如此迅速，以至于地下水位下降，质量不断恶化，整个城市正面临地下水相关的沉降。因此，探索更可持续地管理资源的地下属性非常重要。
“当前的测试方法需要从专门设计的水提取井中主动抽水，同时观察附近其他水井的水位，”KIT应用地球科学研究所(AGW)的Gabriel Rau博士说。要做到这一点，需要两三个人进行泵测试并在一段时间内监督测量。这种方法非常昂贵，可以持续几个小时到几个月，具体取决于地下属性，结果仅对测试位置有效。“地下含水层在空间上差别很大，而且到处都是建造开采井，因此过于昂贵和干扰。”
与悉尼新南威尔士大学(UNSW)和墨尔本迪肯大学一起，KIT现在开发了一种新方法，用于评估潮汐对地下水位影响的信息。与海洋中的潮汐类似，地下水位受潮汐力的影响，重力的变化挤压地下多孔岩石并引起可测量的压力变化。此外，存在大气潮汐，其周期性地改变地下压力。“我们可以以低成本衡量这一变化，并使用较少的复杂程序和较少的人员来量化地下属性，”Rau说。工程师不需要特殊的抽取井，但可以在传统的地下水测量点放置自动水压数据记录器。然后，压力传感器定期测量地下水位至少一个月。通过测量，研究人员可以计算地下的物理性质，如孔隙度，水力传导率和可压缩性，并将研究结果转化为地下水资源的可持续利用。“由于钻探监测钻孔要比制造整个井要便宜得多，我们可以在更多地点进行测量，大大增加了计算的地下属性的数量和覆盖范围，”Rau说。
研究人员对国际研究进行了研究和总结来自不同学科的文章的方法：“我们已经看到地下水研究的最新进展显示出更便宜的长期地下水研究的潜力，”悉尼新南威尔士大学连通水研究中心的Timothy McMillan说。“在我们的方法中，我们使用工程，科学和数学的组合，以及潮汐对地下水的影响来计算地下属性。” 这些发现还有助于预测气候系统的空间和时间波动及其对地下水资源的影响。“我们将来面临着巨大的挑战。我们的方法可以更容易地调查地下资源，从而更可持续地管理它们，”Rau说。