Новый инструмент прогнозирует геологические движения и поток грунтовых вод в старых угольных бассейнах

Учёные из Ноттингемского университета разработали инструмент дистанционного мониторинга для помощи властям в управлении проблемами общественной безопасности и окружающей среды на недавно заброшенных угольных шахтах. Инструмент использует спутниковые радиолокационные снимки для получения измерений изменений высоты рельефа с точностью до миллиметра. Эти данные можно применять для мониторинга и прогнозирования уровня грунтовых вод и изменений геологических условий глубоко под поверхностью в бывших горнодобывающих районах.

Метод был опробован в угольных бассейнах Ноттингемшира, заброшенных в 2015 году. При закрытии глубоких шахт грунтовые воды, которые ранее откачивались для безопасной добычи, начинают подниматься до естественного уровня — процесс, известный как восстановление (ребоунд). Этот процесс требует тщательного контроля, так как может привести к загрязнению водных путей, локальным наводнениям, возобновлению просадок грунта, подъёму поверхности и реактивации геологических разломов. Традиционный мониторинг с помощью дорогостоящих скважин (≈£20 000–350 000 каждая) часто неполон из-за их редкого расположения.

Исследование использует усовершенствованную технологию InSAR (интерферометрический синтезированный радар с апертурой), а именно метод ISBAS (intermittent small baseline subset), разработанный университетом и его дочерней компанией Terra Motion Ltd. В отличие от классического InSAR, работающего преимущественно в городской застройке, ISBAS позволяет вычислять деформации земной поверхности как в городских, так и в сельских районах, что критически важно для картографирования часто расположенных в сельской местности старых шахт.

Ведущий автор исследования, аспирант Дэвид Ги, установил чёткую связь между измерениями движения грунта и повышением уровня шахтных вод и разработал модель, учитывающую геологию и глубину залегания вод. Благодаря почти полному пространственному охвату данных InSAR, модель позволила заполнить пробелы между скважинами и картировать изменение уровня шахтных вод по всему угольному бассейну. Исследование опубликовано в журнале Remote Sensing of Environment.

«Данные InSAR в сочетании с моделированием могут помочь в характеристике гидрогеологических процессов на бывших горнодобывающих объектах. Эта методика способна внести значительный вклад в стратегию поэтапного закрытия недавно заброшенных угольных бассейнов», — отметил Дэвид Ги.

Инструмент уже показал, что некоторые части угольных бассейнов ведут себя не так, как прогнозировалось ранее, что может повлиять на существующие планы ремедиации. Результаты, полученные в региональном масштабе, потенциально могут быть масштабированы на все угольные бассейны Великобритании с помощью национальных карт InSAR.