Termisk registrering - en metod att kartera markvattenhalt

Transkript

1 CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA GEOHYDROLOGISKA FORSKNINGSGRUPPEN Geologi Geoteknik med grundlaggning Vattenbyggnad Vattenforsorjnings - och avloppsteknik ISSN Termisk registrering - en metod att kartera markvattenhalt Slutrapport Lars 0. Ericsson Stig Hard Meddelande nr 61 Goteborg 1981

2 8165 Adress: Geohydrologiska forskningsgruppen Chalmers Tekniska Hogskola GOTEBORG Tel

3 oltka metoder att ektromagnetisk lning en metod att kartera for att bedoma mojli som ett hjalpmedel i planeringsproces ogiska forutsattningarna. inom ramen for Geohydrologiska forskni a. er, ett inledande forsok i lt, ioner med forskare inom amnesomradet. for byggnadsforskning, BFR-

4 INNEHALL SID INNEHALLSFORTECKN ING 2 GENOMFORDA UNDERSOKNINGAR 2 2 I tteraturs er Klimatkammarforsok 2 3 FJ~RRANALYSTEKNIK Insamling av ng on av Tolkning av 8 4 SAMMANFATTNI BILAGA, UTST~NDNI ISTA RAPPORT 12

5 Vid som inom ramen att urs lja en I ett senare s forsok under kontrolle ningen: att genom omradet 2 5 halt s ~m) streri skilja ut och for att kli och kolonnforsok falt samt t. Infor var mal sionskamera med omraden med olika vattenatt ge underl en undersokningsmetod att lokalisera infil ytor samt in- och utstromningsomraden for grundvatten. ons- diskus oner med for BFR och ogiska ningsgruppens referensgrupp att genomfora klimatkammarforsoken. Nar sa forsok genomforts forelag ett behov att fora ut undersokningsresultaten till inom teknikomrade. har gjorts genom att remittera forsoksresultaten till ca 50 soner, som med fj teknik, se bilaga. Dessutom har sonliga besok genomforts vid Statens Geotekniska Institut (SGI), Forsvarets forskningsanstalt (FOA), Rymdbolaget samt Naturgeografiska institutionen vid Stockholms universitet Malsattningen sa forsok har varit att diskutera undersokningsmetodiken (termovi onskamerans anvandbarhet) felkallor samt metodens praktiska rhet inom urban hydrologi. Denna avser att sammanfatta resultat och slutsatser som framkommit inom projektet.

6 ok Ett II II otts i 9 m I nom en som mmar samt av urskiljas 1 ngar. Det sas s i hj p av sions If Ericsson Hard 1 b Publ B 111 ogis tutionen CTH, 2.2 Li er Ett stort har insam1ats De1ar av materi och i rapporter som pub1icerats, dels inom proj 11 Termisk regi ng" Ericsson och Hard, 1979, Meddelande nr 49 Geohydrologiska forskningsgruppen, CTH, Goteborg dels inom proj 11 Markvattenforhallanden i urbana omraden" csson och Ho1mstrand, 1978, Byggforskni s Rapport R: Dessutom har ett genomforts dar arbetet har inriktats mot att belysa problem som kan uppkomma vid matning av el magnetisk ning fran markytan med hjalp av termovisionskameran. Projektarbetet redovisas i rapporten 11 Termisk registrering, en metod att t ur ikalisk synvinkel 11, Olj und M, 1980 Publ 047 ogiska institutionen CTH, Forso fukti va rsok med s i mul fuktighet tant dar itud (5-8 tim) h som 1 konstant

7 Vid 1 is ml i 1 ' ions- oli termometrar sat att: 0 sma visi kill j termo- 0 bedikni ar lan 0 Temperaturl i rel i 11 ett sst t. ljer samma opp ikt att ternar o s imul urskiljas aven t o 0 0 termovi si av l are genom kan minst 10 em kill up" kil on 11 ler ar svara att igger mellan termometrar vi d. Termoelementens pl dvs niva rna och har stor ngen. Eftersom te ler termometer ngen av vilka som si senterar. som orlt sk ement d med d

8 0 ningen inte var j lt 1 a rna K k som mojli att a i on om s en rings ngar inklusive s Dessutom i nfraroda k en 3.1 Insamling fl 11 IR-s canner p liter samt sions sensorer er sa finns 1 i att liter

9 5 Rymdtekni utveck1ing av sate 11 iter 1iterna ar 200 km och 000 km. ca 10 km och 10 em. 1 i terna ar utrus regis multi markvattenstudier s har 11 en erar Regis ngar inom esta literna, t ex NIMBUS 1~5 och for dalig praktiska 1 i tern a LANDSAT 1 3 ar LANDSAT 3 utrus en sk sensor ( llm) vi 1 ken dock for moj1ighet att strera termisk s lning HCMM ( Mapping Mis on) med spektralbanden 1, 111m o c h m Under 1 et planeras era s god 1 i 11 termi i ngar LANDSAT-0, MAPSAT (US ogi Survey) samt SPOT Agency) LANDSAT-0, som p1aneras till 1983, kommer att termisk s ng inom vagl 1 1 ' 2 l 0, 4 12, 5 11m lan en iva system TV For som ar av i ntresse ar moj strera 2 35 samt I en IR- us OS 0 tningen Utrustningen opererar inom spektral m. Instrumentet registrerar emi stra1ningen i smala llell svep nkel ratt mot f1ygriktningen. Stralni vilket motsvarar 2,5 m 1000 m f1yghojd. ingen ar ca 0,2 C. Avsokningen sker med hjalp av en roterande spegel som vi s stral ngen 11 en IR-

10 6 Termovisions ning inom 2 5 ningen ar 0, normallins pa hojd. Upplosni finns Den termis informationen upp av en a pri smor och form av en en skarm. Via kamera och s mojli att valja ut i ntervall som man tror sar s kan man pa en isotermfunktion satt objekt med en viss va ski 11 nader i s mellan olika genom att isotermfunktionen ll turniva i termiska lden ika strerar 1000 m 3 m pa 1000 m d Till AGA-utrustningen hor ocksa en tor dar de olika k an t i o o 1 i fa tolkningen av den termiska bil Vi finns numera en s k superviewer~ som en dig bild av ett objekt tva ika vaglangdsband li delen med s ewern ar registreri dels att termiska bildmaterialet. s att man b 1 i r l attar att orientera sig nns. Fervid 3 2 I En bil avancerat behandl i utrustning ektris man enkelt en ng vid Rymdbol Dar finns en utrustning for automatisk bil en TV-di 1 som mojli signalerna till en t ex isera termiska mest information. (Lj kan bil som Di gi hjalp av s k bl lesk vare. station for l i na ett signal och bildllning. Denna typ av en direkt ring av sk bild. Pa sa satt kan TV-skarmen och valja ut de 1979). i tryckt kartform

11 7. s i ern a as 11 ng 1 s 11 ng vanligtvis foras i flygplanet i di anslutning miska bildmaterialet kan antingen kontinuerlig kala, ler med lan indel i di 1. ( Lj ungberg, 1 Rymd- En ng med signal- och i ngsutrus tni tbevakningen) kan med regis ngarna fran IR- uttermed Vara forsok genomfordes med termovisionsutrustni AGA THV 750. har en utveckling av sionsutrus mojligheter agt rum. Dokumentation av den termiska informationen utrustningen, AGA TVH 750, gars genom att man fotograferar av bilden pa bildskarmen med hjalp av en smabildskamera ler pol Den termis registre ngen ger r sal utrymme bearbetning Det nya systemet AGA Thermovision 780 har daremot fullstandi mojligheter till ng av i. Forutom fisk regis ng kan den termiska informationen las in, sas eller genom att man ngen analog ler di tal teknik 780-programmet omfattar fran ta 11 full skalig 1 eutrustning, inkl ing av bil och ng av till ys Fran ett gitalt minne kan det nya 780-systemet spela upp utvalda bil for visuellt studium. De bildalstrande komponenterna i inklu- IR-Scanner och monitor for ngen 2 5 ~-omradet eller 8 12 ~- omradet Dubbelscanner med llingmonitorer for di studium av kort- och langvagig IR kan ocksa valjas, 1981) och

12 8 3.3 och vara barhet problernet, ar sorn ovan I ge ss till av flygburen utrus till vissa kni ler tekniken o Hjal nader, d kornrnunal ngar etc o Kartl av kl o Kartl av o o Kartl Jordartskannedorn (klassi p ngsen ng ing kylvattenutsl onsstress o Geohydrol sk For att erhalla en regis instrument av ningar kan ges svar ng. sionskarneran sorn 1- nsatser. kningst: 0 ssion? For att kunna ra vara kand Ernissi 1 iten s ljer sig inte 11 tationen Ernissionen varierar beroende sionen onen ar vt vegejordartens

13 vattenhalt. Humusinnehallet i j Om temperaturskillnaden ar stor mellan emi onsfaktorn mindre betydelse. paverkar emi onen foremal Emissionen aven av topografi. en skrovlig yta kan det vara mojligt att en s k halrumseffekt erhalls, vilket innebar att emissionen alltmer narmar sig den svarta kroppens 0 onens inverkan? onens inverkan pa markens termiska bor ysas onen i sig sjalv varierar ocksa i temperatur med vattenhalten. (Detta fenomen studeras vid Naturgeografiska institutionen, Stockholms Universi.) Ett annat problem ar att vegetationen i vis sa avskarmar fran insyn. o Matning av dygnsamplitud eller emissionsmatning om natten? vara forsok kvarstar vilken fysikalisk process som registreringen av markytetemperaturen egentligen representerar, dvs ar det huvudsakligen avdunstningsforlopp som ger olika temperatur, beroende pa vattenhalten ler ar det en emissionsmatning av markytan? Beroendet av humiditeten bor darfor klarlaggas. Vid en matning i dagsljus erhalles vidare storningar fran reflekterad stralning o Energibalansen vid markytan For att klarlagga den fysikaliska inneborden av temperaturforhallandena vid markytan bor fordjupade litteraturstudier bedrivas. Darvid skall jordarternas och jordmanens termiska egenskaper s en ansmodell bor upprattas dar vattenhaltsforandringar i mark och markytetemperaturens beroende av luftfuktigheten ingar. Dessa forlopp kan darefter studeras genom simulerade forsok i klimatkammare.

14 10 4 SAMMANFATTN De hi lls mojligt att: ions for framkommit i nte terat s en tat som vara o i vi ssa 11 1 o urskilja 0 om tillrackligt stor storni nns att vat ten ngssystem vni ar stora termiska Litteraturstudier och streri har havet, lokali samt for De genomforda termovisi en rad problem i dessutom har inte la lningar visat att termovisionsgrundvatten s av varma kallor omn\den. visat att utnyttjas, inom projekt.

15 11 5 RE R arg d csson L 0 Holms 0 zonen,. Li ingen R4: csson, L 0 hj p av sions B 11 onen, mers E csson L 0, att ma t kli nr 49, s mers 01 M en t ik 047 ins on en mers s kola Universitet

16 6. BI UTSF\NDNI I 12 Torsten Allvar r:th Inst fbr kulturtcknik STOCKHOLM Jan de Geer SGU Box UPPSALA Hans Hauska VBB Box STOCKHOLM 5 Wolter Arnberg Stockholms Universitet Naturgeografiska inst. Box STOCKHOLM Folke Eklund FOA STOCKHOLM Bcn.gt Hagg 1 und FOA 283 Ursviken STOCKHOLM Lars Asplund Lantmateriverket Lantmaterigatan GAVLE Sverre Eng Elektrisk matteknik CTH Gi:)TEBORG Jan Hallgren SNV SOLNA Anders Boberg Lantmateriverket Lantmaterigatan GAVLE i:)rjan Eriksson BYGGFORSKNINGSRADET St GBransgatan STOCKHOLM l-1argareta Ihse Stockholms Universitet Naturgeografiska inst. Box STOCKHOLM Klas-GBran Borg Svenska Rymdaktiebolaget Tritonvagen SOLNA Erik Fagerlund FOA STOCKHOLM Jan Ivarsson SMHI NORRKOPING Leif Carlsso::-1 SGU Box UPPSALA Mats Forsell Lantmateriverket Lantmaterigatan GAVLE Jan-Ake Jacobsson SGU Box UPPSALA Erik Danfors KTH Inst fbr kul~urteknik STOCKHOLM Sven Freden VTI LINKi:)PING Ulf Kihlblom VBB Box STOCKHOLM 5 Erik Daniels FOA STOCK30LI'-: Gunnar Hallert Statens Vagverk Cen tralforval tningen BORLANGE Bengt Kleman FOA STOCKHOLM

17 13 J,ke t:nutz Statcns Vagverk Ccntralforvaltningen BORLANGE Cl3CS Pilo S\ cnska ryjtldo.k tiebolaget Tritonvagen SOLNA rare \\'a llman AGA IRS INTERNATIONAL Torsvikssvangen 7 A LID IN Go Rolf Larsson VIAK AB Box FALUN Bengt Rosen SGI LINKOPING Leif \\lastenson Stockholms Universitet Naturgeografiska inst. Box STOCKHOLM Ingvar Lindgren CTH Inst for Fysik GOTEBORG Sten Rudberg Goteborgs Universitet Inst. for naturgeografi Dicksonsgatan GOTEBORG Gunnar Wennerberg Lr-1 ERICSSON MI Divisionen l'lolndal Sven Lindqvist Inst for naturge~grafi Dicksonsgatan GOTEBORG Olle Stjerna AGA IRS INTERNATIONAL Torsvikssvangen 7 A LIDINGO Bengt Lunden Stockholms Unive~sitet Naturgeografiska inst. Box STOCKHOLM Sune Svanberg CTH Inst for FYSIK GOTEBORG Jan Mattson Naturgeografiska inst. Solvegatan LUND Kjell Svensson KTH Inst for kulturteknik STOCKHOLM Gunilla Olsson Vaxtekologiska ijst. o. Vallgatan LUND Peter Ulriksen LTH Inst for vattenresurslara Avd for geologi LUND Hans Pallenius FOA STOCKHOL~ Leif Viberg SGI LINKOPING

18 GEOHYOROlOGISKA FORSKNINGSGRUPPEN CHALMERS TEKNISKA HOGSKOLA Institutionerna fbr Geologi Geoteknik med grundl.'iggning Vattenbyggnad VattenfBrsBrjnings- och avloppsteknik Meddelande: nr 1 nr 2 nr 3 nr 4 nr 5 nr 6 nr 7 nr 8 nr 9 nr 10 nr 11 nr 12 inverkan pa ytvattenavrinning och grundvattenbildning. L~gesrapporter ) sidor. (Utgangen) Leif Carlsson: Grundvattenavs~nkning Del 1. Evaluering av akviferers geohydrologiska provpumpningsdata sidor. med hji:hp av Leif Carlsson: Grundvattenavsankning Del 2. Evaluering av lagpermeabla lagers hydrauliska diffusivitet med hj~lp av provpumpningsdata sidor. Viktor Arnell: Nederbordsmatare. En sammanstallning av nagra olika matartyper sidor. (Utgc\ngen) Viktor Arnell: Intensitets-varaktighetskurvor for h~ftiga regn i Goteborg under 45-arsperioden sidor. Urbaniseringsprocessens inverkan pa ytvattenavrinning och grundvattenbildning. Lagesrapporter ( ) sidor. Olov Holmstrand, Per o Wedel: Ingenjorsgeologiska kartor- litteraturstudier sidor. (Utgangen) Anders Sjoberg: Interim Report. Mathematical Models for and Discussion of Basic Equations. Preliminary sidor. (Utgangen). Varied Unsteady Free Flow. of Methods for Flood Routing in Olov Holmstrand (red.): Seminarium om ingenjorsgeologiska kartor sidor. (Utg.!ngen). Viktor Arnell, Borje Sjolander: Matning av nederbordsintensiteter i Goteborgsregionen. Stationsbeskrivning sidor. (Utgangen). Per-Arne Malmquist, Gilbert Svensson: Dagvattnets beskaffenhet och egenskaper. Sammanstallning av utforda dagvattenundersokningar i Stockholm och Goteborg Engelsk sammanfattning sidor. (Utgangen). Viktor Arnell, Sven Lyngfelt: Interimrapport. Berakningsmodell for simulering av dagvattenflode inom bebyggda omraden. Geohydrologiska forskningsgruppen i samarbete med VA-verket i Goteborg, meddelar.de nr 12, sidor. nr 13 Viktor Arnell, Sven Lyngfelt: Nederbords-avrinningsmatningar i Bergsjon, Goteborg sidor. nr 14 Per-Arne Malmquist, Gilbert Svensson: Delrapport. Dagvattnets sammansattning i Goteborg. Engelsk sammanfattning sidor. nr 15 Dagvatten. Uppsatser presenterade vid konferens om urban hydrologi i Sarpsborg sidor. 15:-. Foljande uppsatser ingar: Arnell v. Berakningsmetod for analys av dagvattenflodet inom ett urbant omrade. Lyngfelt s. Nederbords-avrinningsstudier i Bergsjon, Goteborg. Sjoberg A. CTH-ledningsnatmodell DAGVL-A. Svensson G. Dagvattnets sammansattning, inverkan av urbanisering. (Utgangen}. nr 16 Grundvatten. Uppsatser presenterade vid konferens om urban hydrologi i Sarpsborg sidor. 15:-. Foljande uppsatser ingar: Andreassen L, Cederwall K. Rubbningar av grundvattenbalansen i urbana omraden. Carlsson L. Djupinfiltration i slutna akviferer. Torstensson B-A. Foljder av grundvattensankning inom leromraden. Wedel P. Exempel pa dranering av jordlager pa grund av tunnelbyggande. (Utgangen). nr 17 nr 18 nr 19 Olov Holmstrand, Per Wedel: Markvattenundersokningar i ett urbant omrade sidor. Goran Ejdeling: Berakningsmodeller for prognos av grundvattenforhallanden sidor. Viktor Arnell, Jan Falk, Per-Arne Malmquist: Urban Storm Water Research in Sweden sidor. nr 20 Viktor Arnell: Studier av amerikansk dagvattenteknik. Resa i december sidor. nr 21 Leif Carlsson: Reserapport fran studieresa i USA samt deltagande i 2nd International Symposium on Land Subsidence in Anaheim, USA. 29 nov-17 dec 1976: sidor. nr 22 nr 23 nr 24 nr 25 nr 26 nr 27 Per 0 Wedel: Grundvattenbildning, samspelet jordlager och berggrund. Exemplifierat fran ett forsoksomrade i Angered ~30 sidor. Viktor Arnell: Nederbordsdata vid dimensionering av dagvattensystem med hjalp av detaljerade berakningsmodeller. En inledande studie sidor. Leif Carlsson, Klas Cederwall: Urbaniseringsprocessens inverkan pa ytvattenavrinning och grundvattenbildning. Geohydrologisk forskning vid CTH, Sektion V, under perioden sidor Lars 0 Ericsson (red.): Lokalt orr.handertagande av dagvatten. Delrapport fran forsta verksamhetsaret sidor. Ann-carin Andersson, Jan Berntsson: Kontrollerad grundvattenbalans genom djupinfiltration. En inventering av djupinfiltrationsprojekt sidor. Anders Eriksson, Per Lindvall: Lokalt omhandertagande av dagvatten. Resultatredovisning av enkat rorande drift och konstruktion av perkolationsanlaggningar sidor.

19 nr 28 Olav Hol.Inst.rand (red.): Lokalt. o:nhandertagande av dagvatte:-1. Delrat=port nr s1dor. nr 29 Lei Carlsson: Djuplnfiltrationsstudier Angered sidor. nr 30 nr 31 f r b n per 1 owen ~ ~-;-;- u L- 'J i - Lars o Ericsson: Infiltrationsprocessen 1 en dagvat.tenmodell. 7eori, Cndersokn1ng, Matning och Utvarderlng sidor. Lars 0 Ericsson: Permeabilitetsbestamning 15 sidor. falt vid perkolationsmagasin. D1mensionering nr 32 Lars o Ericsson, Stig HArd: Infiltrationsundersokningar i stadsdelen Ryd, Linkbping sidor. nr 33 nr 34 nr 35 nr 36 Jan Hallgren, Per-Arne Malmquist: Urban Hydrology Research in Sweden Swedish Coordinating Committee for Urban Hydrology Research sidor. Bo Lind, Gate Nordin: Geohydrologi och vegetation i Dalen 5, Karlskoga sidor. Eivor aucht, Bo Lind: Metodfragor vid naturanpassad stadsplanering - erfarenheter fran studie i Karlskoga sidor. Anders Sjoberg, Jan Lundgren, Thomas Asp, Henriette Melin: Manual for ILLUDAS (version 52). Ett datorprogram for dimensionering och analys av dagvattensystem sidor. nr 37 nr 38 Per-Arne Malmquist m fl: Papers on Urban Hydrology sidor. Viktor Arnell, Per-Arne Malmquist, Bo-Goran Lindquist, Gilbert Svensson: Uppsatser om Dagvattenteknik sidor. nr 39 Bo Lind: Dagvatteninfiltration - forutsattningar inom ett bergsomrade, ~stra Gardsten sidor. nr 40 nr 41 Goteborg. Per-Arne Malmquist (red.): Geohydrologiska forskningsgruppen Sammanstallning av uppnadda resultat sidor. Kostnadsfri. Gilbert Svensson, Kjell ren: Planeringsmodeller for avloppssystem. NIVA-modellen tillampad pa Torslanda avrinningsomrade sidor. nr 42 Per-Arne Malmquist (red.): Infiltrera dagvatten. Diskussioner och figurer fran CTH-seminarium sidor. nr 43 Bo Lind: Dagvatteninfiltration - perkolationsanlaggning i HaL~stad sidor. nr 44 Viktor Arnell, Thomas Asp: Berakning av braddvattenmangder. Nederbordens varaktighet och mangd vid Lundby i G6teborg sidor. nr 45 Stig Hard, Thomas Holm, Sven Jonasson: Dagvatteninfiltration pa gronytor - Litteraturstudie, kunskapss~~anstallning och hypotes sidor. nr 46 Per-Arne Malmquist, Per Lindvall: Draneringsrors igensattning - en jamforande laboratoriestudie sidor. nr 47 Per-Arne Malmquist, Gunnar Lanner, Erland Hogberg, Per Lindvall: SODRA N~SET- ett exempel pa forer.klad utformning av gator och dagvattensystem i ett upprustningsomrade nr 48 Viktor Arnell, Hakan Strandner, Gilbert Svensson: Dagvattnets mangd och beskaffenhet i stadsdelen Ryd i Linkoping, nr 49 Lars 0. Ericsson, Stig Hard: Termisk registrering, en metod att kartera markvattenhalt - Termovisionsforsok i klimatkammare sidor. nr 50 Viktor Arnell: Dimensionering och analys av dagvattensystem. Val av berakningsmetod sidor, 22 figurer. nr 51 Lars 0 Ericsson: Markvattenforhallanden urbana omraden. Slutrapport sld, 25:- kr. nr 52 Olov ~olmstrand Ired): Ingenjorsgeologisk kartering. Seminarium ~10 sid, 25:- kr. nr 53 nr 54 Olav Holmstrand: Lokalt omhandertagande av dagvatten. Sammanfattning av forskning om dagvatteninfiltration vid CTH sid. 25:- kr. Olav Holmstrand, Bo Lind, Per Lindvall, Lars-Ove Sorman: Perkolationsmagasin i ett leromrade. Lokalt omhandertagande av dagvatten i Bratthammar, Goteborg. 172 sidor. 25:- kr. nr 55 Erland Hogberg, Gunnar Lanner: Gatuplanering i bostadsomraden i utlandet. ~ya och losningar i Danmark, Holland och England :- kr. 110 sidor. principer :1r nr nr nr nr Sven Lyngfelt: Dimensionering av dagvattensystem. Rationella metoden :- kr. 82 sidor. Erland Hogberg: Samband mellan gatustandard och trafiksakerhet i bostadsomraden. En forstudie :- kr. Jan A Berntson: Portryckforandringar och markrorelser orsakade av tradvegetation :- kr. 121 sidor. Per-Arne Malmquist, Stig Hard: Grundvattenpaverkan av dagvatteninfiltration :- kr Annika Lindblad: Infiltrationsmatningar utforda vid Geologiska institutionen, CTH/GU, Sammanstallning och statistisk bearbetn1ng sidor. 25:- kr.