Groundwater Investigation by Two-Dimensional Inversion of Direct Current Resistivity Data; A Case Study from Abant/Bolu

Year 2024, Volume: 24 Issue: 5, 1242 - 1250, 01.10.2024

Özcan Özyıldırım , Can Başaran

https://doi.org/10.35414/akufemubid.1463869

Abstract

In our study, a direct current resistivity study was carried out to solve the potable water needs of a holiday resort in the Bolu Abant field. Before carrying out the study, a conceptual model of the field was created based on the drilling lithology and geological information available in the region. By carrying out a modeling study on the conceptual model, before the survey, it was determined that which data acquisition geometry would be more successful in the resolution of the component of the models. Using pole-dipole electrode arrays, direct current resistivity data were collected in six directions, two of which intersect the existing drillings. By performing two-dimensional inversions of the data, resistivity sections were obtained. Taking as a reference the intersection of two profiles, a drilling location was recommended, and drilling obtained water. The success of the results relied on the determination of the method according to the geology of the environment and testing the proposed method over a conceptual model.

Keywords

Abant, Hydrogeology, Direct Current, Resistivity, Groundwater, Inversion

Doğru Akım Özdirenç Verilerinin İki-Boyutlu Ters Çözümü ile Yeraltı Suyu Araştırması; Abant/Bolu Örneği

Abstract

Bu çalışmada Bolu Abant sahasındaki bir tatil köyünün su ihtiyacının giderilmesi amacıyla doğru akım özdirenç çalışması yapılmıştır. Çalışmanın gerçekleştirilmesinden önce bölgede mevcut olan sondaj litolojileri ve jeolojik bilgiler kullanılarak sahanın kavramsal modeli oluşturulmuştur. Kavramsal model üzerinde modelleme çalışması yapılarak, saha çalışması öncesinde hangi veri toplama geometrisinde hedeflenen model bileşenlerinin çözümünde daha başarılı olacağı belirlenmiştir. Pol-dipol elektrot dizilimleri kullanılarak, ikisi mevcut sondajlarla kesişen, altı profilde doğru akım özdirenç verileri toplanmıştır. Verilerin iki boyutlu ters çözümü gerçekleştirilerek, özdirenç kesitleri elde edilmiştir. Sondajların kesiştiği iki profildeki özdirenç kesitleri referans alınarak sahada en uygun konumda sondaj yeri önerisi yapılmış ve ihtiyacı karşılayacak yeraltı suyuna ulaşılmıştır. Sonuçların başarısı ortamın jeolojisine göre yöntemin belirlenmesi ve seçilen yöntemin kavramsal model üzerinde denenmesine dayanmaktadır.

Keywords

Abant, Hidrojeoloji, Doğru Akım, Özdirenç, Yeraltı Suyu, Ters Çözüm

Thanks

Saha çalışmaları ve lojistik hizmetlerinde verdiği desteklerden dolayı, Ercan şirketler topluluğu, işletme müdürü, Tuğrul Vedat AKYÜREK ’e teşekkür ederiz.

References

• Buselli, G., and Lu, K., 2001. Groundwater contamination monitoring with multichannel electrical and electromagnetic methods. Journal of Applied Geophysics, 48(1), 11-23. https://doi.org/10.1016/S0926-9851(01)00055-6
• Bozkurt, A. ve Kurtuluş, C., 2016. Başiskele-Kocaeli civarında yer altı suyu akiferlerinin tespiti jeofizik ve sondaj araştırmaları. Uygulamalı Yerbilimleri Dergisi, 9(2), 1-9.
• Candansayar, M.E. and Tezkan, B., 2008. Two-dimensional joint inversion of radiomagnetotelluric and direct current resistivity data. Geophysical Prospecting, 56, 737–749. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.2008.00695.x
• Coker, J.O., 2012. Vertical electrical sounding (VES) methods to delineate potential groundwater aquifers in Akobo area, Ibadan, South-western, Nigeria. Journal of Geology and Mining Research, 4(2), 35-42. https://doi.org/10.5897/JGMR11.014
• Ertekin, C. and Ulugergerli, E.U., 2022. Geoelectrical survey over perched aquifers in the northern part of Upper Sakarya River Basin, Türkiye. Journal of Groundwater Science and Engineering, 10(4), 335-352. https://doi.org/10.19637/j.cnki.2305-7068.2022.04.003
• Fitterman, D.V. and Stewart, M.T., 1986. Transient electromagnetic sounding for groundwater. Geophysics, 51(4), 995-1005. https://doi.org/10.1190/1.1442158
• Gelişli, K. ve Babacan, A.E., 2021. Yeraltı Suyu Aramalarında Jeofizik Özdirenç Uygulamaları. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 9(2), 535-543. https://doi.org/10.21923/jesd.825063
• Gündoğdu, N.Y. and Candansayar, M.E., 2018. Three-dimensional regularized inversion of DC resistivity data with different stabilizing functionals. Geophysics, 83(6), E399-E407. https://doi.org/10.1190/geo2017-0558.1
• Hamzah, U., Samsudin, A.R. and Malim, E.P., 2007. Groundwater investigation in Kuala Selangor using vertical electrical sounding (VES) surveys. Environmental geology, 51, 1349-1359. https://doi.org/10.1007/s00254-006-0433-8
• Hautot, S., Tarits, P., Perrier, F., Tarits, C. and Trique, M., 2002. Groundwater electromagnetic imaging in complex geological and topographical regions: A case study of a tectonic boundary in the French Alps. Geophysics, 67(4), 1048-1060. https://doi.org/10.1190/1.1500365
• Hazell, J.R.T., Cratchley, C.R. and Preston, A.M., 1988. The Location of Aquifers in Crystalline Rocks and Alluvium in Northern Nigeria using Combined Electromagnetic and Resistivity Techniques. Quarterly Journal of Engineering Geology, 21, 159-175. https://doi.org/10.1144/GSL.QJEG.1988.021.02.05
• Loke, M.H., Acworth, I. and Dahlin, T., 2003. A comparison of smooth and blocky inversion methods in 2D electrical imaging surveys. Exploration Geophysics, 34(3), 182-187. https://doi.org/10.1071/EG03182
• Manu, E., Agyekum, W.A., Duah, A.A., Tagoe, R. and Preko, K. 2019. Application of vertical electrical sounding for groundwater exploration of Cape coast municipality in the central region of Ghana. Arabian Journal of Geosciences, 12, 1-11. https://doi.org/10.1007/s12517-019-4374-4
• Menke, W., 1989. Geophysical data analysis: Discrete inverse theory: Academic Press.
• Nazifi, H. M. and Gülen, L., 2019. Elektromanyetik ve düşey elektrik sondaj metodu kullanılarak yeraltı suyu araştırması. Maden Tetkik ve Arama Dergisi, 158, 333-350. https://dx.doi.org/10.19111/bulletinofmre.451557
• Newman, G.A. and Alumbaugh, D.L., 2000. Three-dimensional magnetotelluric inversion using non-linear conjugate gradients. Geophysical journal international, 140(2), 410-424. https://10.1046/j.1365-246x.2000.00007.x.
• Özyıldırım, Ö., Candansayar, M.E., Demirci, İ. and Tezkan, B., 2017. Two-dimensional inversion of magnetotelluric/radiomagnetotelluric data by using unstructured mesh. Geophysics, 82(4), E197-E210. https://doi.org/10.1190/geo2016-0378.1
• Özyıldırım, Ö., Demirci, İ., Gündoğdu, N.Y. and Candansayar, M.E., 2020. Two-dimensional joint inversion of direct current resistivity and radiomagnetotelluric data based on unstructured mesh. Journal of Applied Geophysics, 172, 103885. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2019.103885
• Riwayat, A.I., Nazri, M.A.A. and Abidin, M.H.Z., 2018. April). Application of electrical resistivity method (ERM) in groundwater exploration. Journal of Physics: Conference Series, 995(1), 012094. https://doi.org/10.1088/1742-6596/995/1/012094
• Siemon, B., Christiansen, A.V. and Auken, E., 2009. A review of helicopter‐borne electromagnetic methods for groundwater exploration. Near Surface Geophysics, 7(5-6), 629-646. https://doi.org/10.3997/1873-0604.2009043
• Wurmstich, B. and Morgan, F.D. 1994. Similarities in modeling groundwater flow and DC resistivity. In SEG Technical Program Expanded Abstracts 1994 (pp. 578-579). Society of Exploration Geophysicists.
• Yeşil, B., 2014. Küçük Melen Çayı yatağı civarında yeraltı suyu akiferlerinin tespitinde düşey elektrik sondaj verilerinin kullanılması: Düzce örneği. Teknik Bilimler Dergisi, 4(1), 1-12.
• Yıldırım, C., 2008. Almacık bloku ve yakın çevresinin morfotektoniği. Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 266.
• Yılmaz, Y., Tüysüz, O., Gözübol, A. M. ve Yiğitbaş, E., 1981. Abant (Bolu)-Dokurcun (Sakarya) arasındaki Kuzey Anadolu Fay Zonunun kuzey ve güneyinde kalan tektonik birliklerin jeolojik evrimi. İstanbul Yerbilimleri, 2, 239-261.
• Yılmaz, S. ve Yıldırım, E. 2021. Emirdağ-Karaağaç yeraltı suyu potansiyelinin elektrik özdirenç yöntemler ile araştırılması. Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 9(4), 1267-1275. https://doi.org/10.21923/jesd.929474
• Yüksel, F. A. and Hoşkan, N., 2019. Ergene Havzası, Çorlu formasyonu, Sarılar Köyü çevresinde akifer oluşturacak stratigrafik kapanların düşey elektrik sondajları ile görüntülenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(3), 364-372. https://doi.org/10.5505/pajes.2018.70457
• TÜİK, 2023. Su ve Atıksu İstatistikleri, Sayı: 49607
• Su Fakirliği, https://services.tubitak.gov.tr/edergi/yazi.pdf;jsessionid=dCK1nYJMtkWV6qeWh2DmyvdY?dergiKodu=4&cilt=41&sayi=616&sayfa=56&yaziid=26253, 20.04.2024