Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Im Rahmen des Vorhabens soll ein innovatives, hochaufl\u00f6sendes geotomographisches Verfahren (Absorptionstomographie) f\u00fcr die Strukturerkundung zwischen Bohrungen zur Charakterisierung von wasserwegsamen Heterogenit\u00e4tsstrukturen im Untergrund entwickelt werden. Insgesamt sollen mit der Absorptionstomographie verbesserte Planungs- und Entscheidungsgrundlagen f\u00fcr Bauma\u00dfnahmen und Grundwassersanierungen bereitgestellt bzw. eine umfassende Charakterisierung der Sedimentstrukturen von Grundwasserleitern erm\u00f6glicht werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Umsetzung des Vorhabens m\u00fcssen sowohl ger\u00e4tetechnische Entwicklungen geeigneter Schallquellen und Schallempf\u00e4nger als auch die Entwicklung geeigneter Auswerteverfahren vorgenommen werden. Auf der Quellseite soll ein spezieller, geeichter Schallaufnehmer zur Aufzeichnung des seismischen Quellsignals entwickelt und gebaut werden. Dieser Aufnehmer soll bei den Messungen in unmittelbarer N\u00e4he zur Schallquelle platziert werden, so dass ein Referenzschallsignal direkt mit dem abgehenden Schallimpuls der seismischen Quelle aufgezeichnet werden kann. Die Entwicklungs- und Konstruktionsarbeiten auf der Quellseite umfassen auch den Entwurf, die Konstruktion und die Erprobung einer geeigneten Bohrlochschallquelle f\u00fcr die Messungen. Hierf\u00fcr ist die Weiterentwicklung einer bereits bestehenden Sparker-Schallquelle geplant, wobei die notwendige Hochspannungselektronik in der Bohrlochsonde untergebracht werden soll. Einen weiteren Vorhabensschwerpunkt bildet die Implementierung bzw. die Programmierung numerischer Algorithmen f\u00fcr die Absorptionstomographie. Die meisten bekannten numerischen Algorithmen gehen von einer geradstrahligen Ausbreitung der seismischen Strahlen zwischen der Schallquelle und den Schallaufnehmern aus. Dies ist allerdings in vielen F\u00e4llen nicht zutreffend. Im Rahmen des Projektes soll deshalb ein numerischer Raytracing-Algorithmus entwickelt werden, der aufbauend auf der sogenannten Netzwerk-Theorie, eine zwei- und dreidimensionale Auswertung von Amplitudeninformationen erm\u00f6glicht. Dabei m\u00fcssen die Aufnahmecharakteristiken der Schallaufnehmer und der Schallquelle sowie deren Richtcharakteristiken mit in die Auswertung einbezogen werden. Die Erprobung der Ger\u00e4te und des Verfahrens sollen exemplarisch an einem Grundwasserleiter durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Projekt wurde das Versuchsmuster einer neuen Bohrlochschallquelle basierend auf dem Sparkerprinzip im Labor entwickelt und unter Feldbedingungen getestet. Der Hochspannungsteil des neuen Sparkers (HV-Transformatoren und Kondensatoren) kann nun wahlweise mit einer Ladefrequenz von 400 Hz bis 1200 Hz betrieben werden und ist entgegen herk\u00f6mmlichen ger\u00e4tetechnischen L\u00f6sungen direkt in der Bohrlochsonde untergebracht. Dies hat eine erhebliche Minimierung sicherheitstechnischer Probleme im Umgang mit der Hochspannungserzeugung zur Folge. Der neue Bohrlochsparker verf\u00fcgt \u00fcber eine gemessene deutlich h\u00f6here Schallleistung von etwa 30 % gegen\u00fcber \u00fcblichen Bohrlochsparkern, bei denen die Hochspannungserzeugung an der Erdoberfl\u00e4che erfolgt. Zur Optimierung der Funkenentladung wurde ebenfalls eine neuartige auswechselbare Sparkerelektrode entwickelt, die sich \u00fcber eine hochspannungsfeste Schraubverbindung an ein HV-Kabel anschlie\u00dfen l\u00e4sst. Feldversuche unter Verwendung von Hydrophonen in der N\u00e4he der Sonde wurden durchgef\u00fchrt. Problematisch hierbei war das \u00dcbersteuern des Hydrophons durch den eingestreuten starken elektromagnetischen Impuls bei der Sparkerentladung. Hierf\u00fcr konnte bis Projektende keine technische L\u00f6sung gefunden werden.
\nEine Softwareentwicklung f\u00fcr die 2D\/3D Modellierung und Inversion von seismischen Laufzeiten und Amplituden wurde durchgef\u00fchrt. Basierend auf einem k\u00fcrzesten Wege Algorithmus k\u00f6nnen damit Laufzeiten und Amplituden durch komplexe Medien mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden. Dar\u00fcber hinaus wurde ein numerischer Algorithmus entwickelt, der die Transformation von 3D Tomographie – Bohrlochdaten in eine 2D Geometrie \u00fcberf\u00fchrt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Projektpartner werden auch nach Projektende Anstrengungen unternehmen, auf der Basis des Versuchsmusters eine kommerziell verwertbare Bohrlochschallquelle zu bauen. Die Ergebnisse der Messungen die im Projekt erzielt wurden, werden dazu dienen die Marktf\u00e4higkeit des Produktes zu evaluieren. Hierzu werden bisherige Entwicklungen und Testdaten den Vertriebspartnern weltweit vorgestellt. Dar\u00fcber hinaus werden Ergebnisse im Rahmen von Ausstellungen auf nationaler und internationaler Ebene pr\u00e4sentiert.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Entwicklung und der Bau eines feldtauglichen Versuchsmodells eines Bohrlochsparkers konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Das vorliegende Modell weist in seiner Ausf\u00fchrung bereits deutliche Vorteile gegen\u00fcber bestehenden Bohrlochschallquellen auf. Hinsichtlich der Registrierung des Quellsignals konnte das Projektziel nicht vollst\u00e4ndig erf\u00fcllt werden.
\nDie Softwareentwicklung unter Einbeziehung physikalisch sinnvoller Modellierungskriterien, wie z. B. die Wellenl\u00e4nge des seismischen Signals konnten erfolgreich abgeschlossen werden. Allerdings ist die Software in ihrer derzeitigen Form noch nicht kommerziell verwertbar.
\nDie Laufzeit des Projektes wurde von den beteiligten Projektpartnern als zu optimistisch eingesch\u00e4tzt, d. h. zu kurz gew\u00e4hlt. Es muss darauf hingewiesen werden, dass das Projektziel ohne \u00dcberschreitung des Mittel erreicht wurde. Die Projektverz\u00f6gerungen waren ma\u00dfgeblich auf Lieferengp\u00e4sse von Hochleistungsschaltr\u00f6hren zur\u00fcckzuf\u00fchren, wodurch v.a. der Bau des Versuchsmusters beeintr\u00e4chtigt wurde.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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