The application of electrical resistivity tomography (ERT), induced polarization (IP) and electromagnetic conductivity (EMC) methods for the evaluation of technical condition of flood embankment corpus
Main Article Content
Keywords
conductivity methods, resistivity tomography, induced polarization methods, river flood embankment, non-seismic geophysics
Abstract
A series of catastrophic floods that have occurred over the last twenty years in Poland brought an urgent need for taking preventive steps to monitor river embankment conditions. The main problem seems to be the development of efficient (i.e. fast and economical) measurements for controlling the condition of river embankments, because the execution of the full range of geotechnical measurements is both lengthy and costly. In this situation, a cheap and quick geophysical survey has been proposed to undertake this purpose. In this article the results of geophysical surveys are described which were performed using geoelectric and electromagnetic methods along a section of the Vistula embankment, located near the Maniów area in the Małopolska province. According to the archival data, this region is situated in a high-risk flooding zone. Three geophysical methods were used to recognize conditions of the levee: (i) Electrical Resistivity Tomography (ERT), (ii) Induced Polarization (IP) and (iii) Electromagnetic Conductivity (EMC). Geoelectrical measurement results were presented in the form of resistivity and polarization cross-sections. Results of conductivity measurement were presented in the form of plots. These parameters effectively supplement geotechnical testing, providing spatial information about the changes within the embankment and its substrate. It allows the prediction of potentially vulnerable areas to water percolation during flooding.
Downloads
Download data is not yet available.
References
Antoniuk J., Mościcki W. & Skórza A., 2004. Zastosowanie metod geoelektrycznych do rozpoznania budowy geologicznej i zawodnienia utworów występujących w nadkładzie złoża węgla brunatnego – przykład z KWB Bełchatów. [in:] Materiały Sympozjum Warsztaty Górnicze z cyklu Zagrożenia naturalne w górnictwie: sesja okolicznościowa, Problematyka zagrożeń naturalnych w górnictwie węgla brunatnego, Bełchatów, 2–4 czerwca 2004, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków, 15–22.
Cygal A., Stefaniuk M., Kret A. & Klityński W., 2015. Zastosowanie metody konduktometrycznej do typowania stref o zmiennych parametrach filtracyjnych w obrębie podstawy wału przeciwpowodziowego. Przegląd Geologiczny, 63, 10/1, 652–656.
Fraser D.C., Keevil N.B. & Ward S.H., 1964. Conductivity spectra of rocks from the Craigmont ore environment. Geophysics, 29, 832–847.
Gilbert G., 1999. A Handbook of Geophysical Techniques for Geomorphic and Environmental Research. Geological Survey of Canada, Ottawa.
Gołębiowski T., Tomecka-Suchoń S. & Farbisz J., 2012. Zastosowanie kompleksowych metod geofizycznych do nieinwazyjnego badania stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych. [in:] Szczegielniak Cz. (red.), Współczesne problemy ochrony przeciwpowodziowej: sympozjum europejskie, Paryż – Orlean, 28–30 marca 2012 r. , Stacja Naukowa Polskiej Akademi Nauk, Paryż, 233–241.
Kiberu J., 2002. Induced polarization and Resistivity measurements on a suite of near surface soil samples and their empirical relationship to selected measured engineering parameters [thesis submitted to the International Institute for Geoinformation Science and Earth Observation in partial fulfillment of the requirements for the degree in Master of Science in Applied Geophysics, Internation - al Institute for Geo-information Science and Earth observation]. Enschede, the Netherlands.
Klityński W., Stefaniuk M. & Cygal A., 2015. Rozpoznanie stref dopływu wody podziemnej do wykopu pod fundamenty nowego budynku ACK CYFRONET AGH w Krakowie z wykorzystaniem metody konduktometrycznej. Przegląd Geologiczny, 63, 10/1, 814–819.
Loke M.H., 2004. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. Geotomo Software, Malaysia.
McNeill J.D., 1980. Electrical Conductivity of Soils and Rocks. Technical Note TN-5.
Morrison F. & Gasperikova E., 2015. The Berkeley Course in Applied Geophysics. [on-line:] http://appliedgeophysics. berkeley.edu [last update: May 2015].
Mosiej K., Abramczuk W., Mosiej U., Drążek A. & Pawlicka T., 2014. Ekspertyza stanu technicznego budowli hydrotechnicznej, tj. prawego wału przeciwpowodziowego rzeki Wisły na odcinku wału km34+270 – km38+350 położonego w miejscowości Maniów. Biuro Badawczo-Projektowo-Wykonawcze Aqua-Geo, Małopolski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych w Krakowie.
Parasnis D.S., 1973. Mining Geophysics. Elsevier Publishing Company, Amsterdam, London, New York.
Siegel H.O., 1959. Mathematical formulation of type curves for induced polarization. Geophysics, 24 (3), 546–565.
Walczowski A., 1968. Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski. Arkusz Pacanów (M34-55C). Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
Wojdyła M., Stefaniuk M., Sada M. & Sito Ł., 2011. Metoda polaryzacji wzbudzonej w prospekcji złóż węglowodorów. Geologia, 37, 1, 63–88.
Zonge K., Wynn J. & Urquhart S., 2005. Resistivity, induced polarization and complex resistivity. [in:] Butler D.K. (ed .), Near Surface Geophysics, Investigations in Geophysics, 13, SEG Books, 265–300.
Cygal A., Stefaniuk M., Kret A. & Klityński W., 2015. Zastosowanie metody konduktometrycznej do typowania stref o zmiennych parametrach filtracyjnych w obrębie podstawy wału przeciwpowodziowego. Przegląd Geologiczny, 63, 10/1, 652–656.
Fraser D.C., Keevil N.B. & Ward S.H., 1964. Conductivity spectra of rocks from the Craigmont ore environment. Geophysics, 29, 832–847.
Gilbert G., 1999. A Handbook of Geophysical Techniques for Geomorphic and Environmental Research. Geological Survey of Canada, Ottawa.
Gołębiowski T., Tomecka-Suchoń S. & Farbisz J., 2012. Zastosowanie kompleksowych metod geofizycznych do nieinwazyjnego badania stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych. [in:] Szczegielniak Cz. (red.), Współczesne problemy ochrony przeciwpowodziowej: sympozjum europejskie, Paryż – Orlean, 28–30 marca 2012 r. , Stacja Naukowa Polskiej Akademi Nauk, Paryż, 233–241.
Kiberu J., 2002. Induced polarization and Resistivity measurements on a suite of near surface soil samples and their empirical relationship to selected measured engineering parameters [thesis submitted to the International Institute for Geoinformation Science and Earth Observation in partial fulfillment of the requirements for the degree in Master of Science in Applied Geophysics, Internation - al Institute for Geo-information Science and Earth observation]. Enschede, the Netherlands.
Klityński W., Stefaniuk M. & Cygal A., 2015. Rozpoznanie stref dopływu wody podziemnej do wykopu pod fundamenty nowego budynku ACK CYFRONET AGH w Krakowie z wykorzystaniem metody konduktometrycznej. Przegląd Geologiczny, 63, 10/1, 814–819.
Loke M.H., 2004. Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. Geotomo Software, Malaysia.
McNeill J.D., 1980. Electrical Conductivity of Soils and Rocks. Technical Note TN-5.
Morrison F. & Gasperikova E., 2015. The Berkeley Course in Applied Geophysics. [on-line:] http://appliedgeophysics. berkeley.edu [last update: May 2015].
Mosiej K., Abramczuk W., Mosiej U., Drążek A. & Pawlicka T., 2014. Ekspertyza stanu technicznego budowli hydrotechnicznej, tj. prawego wału przeciwpowodziowego rzeki Wisły na odcinku wału km34+270 – km38+350 położonego w miejscowości Maniów. Biuro Badawczo-Projektowo-Wykonawcze Aqua-Geo, Małopolski Zarząd Melioracji i Urządzeń Wodnych w Krakowie.
Parasnis D.S., 1973. Mining Geophysics. Elsevier Publishing Company, Amsterdam, London, New York.
Siegel H.O., 1959. Mathematical formulation of type curves for induced polarization. Geophysics, 24 (3), 546–565.
Walczowski A., 1968. Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski. Arkusz Pacanów (M34-55C). Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa.
Wojdyła M., Stefaniuk M., Sada M. & Sito Ł., 2011. Metoda polaryzacji wzbudzonej w prospekcji złóż węglowodorów. Geologia, 37, 1, 63–88.
Zonge K., Wynn J. & Urquhart S., 2005. Resistivity, induced polarization and complex resistivity. [in:] Butler D.K. (ed .), Near Surface Geophysics, Investigations in Geophysics, 13, SEG Books, 265–300.
Article Sidebar
Published
Feb 16, 2017
Article Details
How to Cite
Cygal, A., Stefaniuk, M., Kret, A., & Kurowska, M. (2017). The application of electrical resistivity tomography (ERT), induced polarization (IP) and electromagnetic conductivity (EMC) methods for the evaluation of technical condition of flood embankment corpus. Geology, Geophysics and Environment, 42(3), 279. https://doi.org/10.7494/geol.2016.42.3.279
Issue
Section
Articles
Authors have full copyright and property rights to their work. Their copyrights to store the work, duplicate it in printing (as well as in the form of a digital CD recording), to make it available in the digital form, on the Internet and putting into circulation multiplied copies of the work worldwide are unlimited.
The content of the journal is freely available according to the Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)
Author Biographies
Adam Cygal, AGH University of Science and Technology
Department of Fossil Fuels
Faculty of Geology, Geophysics and Environment Protection
Michał Stefaniuk, AGH University of Science and Technology
Department of Fossil Fuels
Faculty of Geology, Geophysics and Environment Protection