Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Teknologi

Alat baru memprediksi pergerakan geologi dan aliran air tanah di ladang batubara tua – ScienceDaily


Alat pemantauan jarak jauh untuk membantu pihak berwenang mengelola masalah keselamatan publik dan lingkungan di tambang batu bara yang baru-baru ini ditinggalkan telah dikembangkan oleh University of Nottingham.

Alat tersebut menggunakan citra radar satelit untuk menangkap pengukuran skala milimeter dari perubahan ketinggian medan. Pengukuran semacam itu dapat digunakan untuk memantau dan meramalkan ketinggian air tanah dan perubahan kondisi geologi jauh di bawah permukaan bumi di bekas wilayah pertambangan.

Dengan sejarah panjang penambangan batu bara, proyek ini telah diuji di Inggris pada skala regional, tetapi memiliki implikasi global mengingat penurunan permintaan batu bara di seluruh dunia demi sumber energi yang lebih berkelanjutan.

Metode ini diterapkan di ladang batubara Nottinghamshire, yang ditinggalkan baru-baru ini pada tahun 2015, ketika tambang dalam terakhir, Thoresby Colliery, menutup pintunya untuk selamanya.

Ketika tambang dalam ditutup, air tanah yang sebelumnya dipompa ke permukaan untuk membuat penambangan aman, dibiarkan naik kembali hingga dikembalikan ke level aslinya dalam proses yang disebut rebound.

Rebound air tanah melalui bekas tambang membutuhkan pemantauan yang cermat; sering mengandung kontaminan, ia dapat mencemari saluran air dan persediaan air minum; menyebabkan banjir lokal; memperbaharui penurunan permukaan pertambangan, pengangkatan tanah dan mengaktifkan kembali patahan geologi jika naik terlalu cepat. Masalah seperti itu dapat menyebabkan masalah yang mahal dan berbahaya yang perlu ditangani sebelum lahan digunakan kembali.

Oleh karena itu, Otoritas Batubara memerlukan informasi terperinci tentang tingkat rebound di seluruh sistem tambang besar yang dikelolanya sehingga ia tahu persis di mana harus bersantai atau meningkatkan pemompaan untuk mengontrol permukaan air tanah.

Oleh karena itu, mengukur laju dan lokasi rebound air tambang sangat penting untuk secara efektif mengelola risiko lingkungan dan keselamatan di bekas ladang batubara, tetapi sulit untuk dicapai. Air tanah dapat mengalir ke arah yang tidak terduga melalui rongga di dalam dan di antara collieries yang berdekatan dan dibuang ke permukaan di area yang dianggap tidak berisiko.

Di masa lalu, memprediksi ke mana air tambang akan mengalir sangat bergantung pada rencana tambang; dokumen yang tidak akurat atau tidak lengkap yang terkadang berusia lebih dari satu abad; dan data lubang bor. Dengan biaya masing-masing sekitar £ 20.000 hingga £ 350K, lubang bor mahal untuk dibor dan sering kali terletak di ladang batu bara yang luas, sehingga menyisakan celah pengukuran.

Baru-baru ini pengangkatan, penurunan permukaan tanah, dan gerakan geologi lainnya telah dipantau dengan menerapkan Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) ke gambar yang diperoleh dari satelit radar. Namun, teknik interferometri ini secara historis hanya berfungsi di daerah perkotaan (berbeda dengan pedesaan), di mana radar dapat mengambil objek yang stabil, seperti bangunan atau rel kereta api, di tanah untuk dipantulkan kembali secara teratur ke satelit.

Studi ini menggunakan teknik InSAR canggih, yang disebut Intermittent Small Baseline Subset (ISBAS), yang dikembangkan oleh University of Nottingham dan perusahaan spin-outnya Terra Motion Ltd. InSAR menggunakan tumpukan gambar satelit dari lokasi yang sama yang diambil setiap beberapa hari atau minggu yang mana memungkinkan untuk mengambil perubahan topografi sekecil apa pun dari waktu ke waktu. Uniknya, ISBAS InSAR dapat menghitung pengukuran deformasi tanah baik di daerah perkotaan maupun pedesaan. Hal ini menguntungkan saat memetakan bekas wilayah pertambangan, yang seringkali berada di pedesaan. Di atas ladang batu bara Nottinghamshire, misalnya, tutupan lahannya didominasi oleh pedesaan, dengan hampir 80 persennya terdiri dari lahan pertanian, padang rumput, dan daerah semi-alami.

Kepadatan pengukuran seperti itu berarti pemimpin studi, mahasiswa PhD University of Nottingham David Gee dapat mengembangkan metode hemat biaya dan sederhana untuk memodelkan rebound air tanah dari perubahan gerakan permukaan.

Studi tersebut menemukan hubungan yang pasti antara pengukuran gerakan tanah dan kenaikan permukaan air tambang. Seringkali penurunan atau pengangkatan tanah terjadi sebagai akibat dari perubahan air tanah, di mana lapisannya bertindak seperti spons, mengembang saat terisi cairan dan mengerut saat dikeringkan.

Dengan cakupan spasial yang hampir lengkap dari data InSAR, ia dapat mengisi celah pengukuran antara lubang bor untuk memetakan perubahan ketinggian air tambang di seluruh ladang batubara. Model tersebut memperhitungkan geologi dan kedalaman air tanah untuk menentukan tingkat rebound yang sebenarnya dan membantu mengidentifikasi di mana masalah yang terkait dengan rebound dapat terjadi.

Penemuan ini telah diterbitkan dalam makalah ‘Pemodelan rebound air tanah di ladang batubara yang baru-baru ini ditinggalkan menggunakan DInSAR’ di jurnal. Penginderaan Jauh Lingkungan.

David Gee, yang berbasis di Nottingham Geospatial Institute di Universitas, berkata, “Ada beberapa ladang batubara yang saat ini mengalami rebound air tambang di Inggris, di mana pengangkatan permukaan telah diukur menggunakan InSAR. Di ladang batubara Nottinghamshire, perbandingan kuantitatif antara deformasi diukur dengan model dan InSAR menegaskan bahwa heave disebabkan oleh pemulihan air tambang. “

Pada awalnya, model maju dibuat untuk memperkirakan pengangkatan permukaan sebagai respons terhadap perubahan yang diukur pada tingkat air tanah dari pemantauan lubang bor. David mengkalibrasi dan memvalidasi model menggunakan ISBAS InSAR pada data radar ENVISAT dan Sentinel-1. Dia kemudian membalik pengukuran InSAR untuk memberikan perkiraan perubahan permukaan air tanah. Selanjutnya, tingkat pembalikan digunakan untuk memperkirakan waktu yang dibutuhkan air tanah untuk pulih dan mengidentifikasi area ladang batu bara yang paling berisiko pelepasan permukaan.

“Pengukuran InSAR, bila dikombinasikan dengan pemodelan, dapat membantu karakterisasi proses hidrogeologi yang terjadi di bekas lokasi penambangan. Teknik tersebut berpotensi memberikan kontribusi yang signifikan terhadap strategi pengabaian progresif dari ladang batubara yang baru saja ditutup,” kata David.

Temuan InSAR menawarkan sumber data tambahan tentang perubahan air tanah yang menambah pengukuran lubang bor. Artinya, pemantauan dapat dilakukan dari jarak jauh sehingga tidak membutuhkan banyak tenaga kerja untuk badan-badan nasional seperti Badan Lingkungan Hidup (yang mengelola bahaya seperti banjir, polusi, dan tanah yang terkontaminasi) dan Otoritas Batubara (yang memiliki mandat untuk mengelola warisan batubara bawah tanah. pertambangan dalam hal keamanan publik dan penurunan permukaan tanah).

Model tersebut telah menandai bahwa beberapa bagian dari ladang batubara yang tidak berperilaku seperti yang diperkirakan sebelumnya, yang dapat mempengaruhi rencana remediasi yang ada.

David menjelaskan, “Bagian terdalam dari ladang batubara North Nottinghamshire, misalnya, tidak rebound seperti yang diharapkan yang menunjukkan bahwa rencana tambang di sini mungkin tidak sepenuhnya akurat. Stabilitas dikonfirmasi oleh InSAR dan model – pemantauan ini di masa mendatang. area akan membantu untuk mengidentifikasi jika atau kapan rebound akhirnya terjadi.

“Langkah selanjutnya untuk proyek ini adalah mengintegrasikan hasil kami ke dalam alat penyaringan yang ada yang dikembangkan oleh Badan Lingkungan Hidup dan Otoritas Batubara untuk membantu otoritas perencanaan lokal, pengembang dan konsultan merancang sistem drainase yang berkelanjutan di area ladang batubara. Hasil awal, dihasilkan pada skala regional , berpotensi untuk ditingkatkan ke semua ladang batubara di Inggris, dengan bantuan peta InSAR nasional, “tambah David.

Luke Bateson, Ahli Geologi Penginderaan Jauh Senior dari British Geological Survey, mengatakan, “Data InSAR menawarkan peluang yang luar biasa untuk mengungkapkan bagaimana tanah bergerak, namun kami memerlukan studi seperti David untuk memahami apa kaitan gerakan tanah ini dan apa hubungannya. Maksudnya. Studi David, tidak hanya memberikan pemahaman ini tetapi juga menyediakan alat yang dapat mengubah gerakan tanah InSAR menjadi informasi tentang ketinggian air tambang yang dapat digunakan untuk membuat keputusan yang tepat. “

Dr Andrew Sowter, Chief Technical Officer di Terra Motion Ltd, menjelaskan, “Studi seperti ini menunjukkan nilai bagi kami, sebagai perusahaan komersial kecil, dalam berinvestasi dalam pekerjaan kolaboratif dengan Universitas. Kami sekarang memiliki hasil yang luar biasa dan tervalidasi, yaitu berdasarkan metode ISBAS InSAR kami dan terbukti didukung oleh berbagai pemangku kepentingan yang penting. Hal ini akan memungkinkan kami untuk lebih jauh menembus pasar dalam berbagai aplikasi penting yang sampai sekarang diberi label sulit untuk teknik InSAR yang lebih konvensional, terutama pasar yang berkaitan dengan ekstraksi cairan bawah tanah dan injeksi di daerah beriklim sedang, zona bervegetasi. “

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney