Massa- en dieptebepaling van metalen restanten van WO I met niet-invasieve bodemsensoren

Marthe Smetryns
UGent scant ondergrond Westhoek op zoek naar munitie en loopgravenDuizend bommen en granatenDe Universiteit Gent bracht met een geavanceerde scanner de ondergrond in kaart van slagvelden tijdens de Eerste Wereldoorlog. Resultaat? Tot wel 420 stukken metaal per hectare, allemaal niet dieper dan 1 meter onder de grond.Het is iets wat elke landbouwer in de Westhoek weleens overkomt: bij het omploegen van de bodem komen granaten uit de Eerste Wereldoorlog aan de oppervlakte te liggen. Niemand kijkt er nog van op, de obussen lijken hun moordend karakter verloren te hebben.

Massa- en dieptebepaling van metalen restanten van WO I met niet-invasieve bodemsensoren

UGent scant ondergrond Westhoek op zoek naar munitie en loopgravenDuizend bommen en granaten

De Universiteit Gent bracht met een geavanceerde scanner de ondergrond in kaart van slagvelden tijdens de Eerste Wereldoorlog. Resultaat? Tot wel 420 stukken metaal per hectare, allemaal niet dieper dan 1 meter onder de grond.

Het is iets wat elke landbouwer in de Westhoek weleens overkomt: bij het omploegen van de bodem komen granaten uit de Eerste Wereldoorlog aan de oppervlakte te liggen. Niemand kijkt er nog van op, de obussen lijken hun moordend karakter verloren te hebben. Het zijn slechts attributen geworden in het landschap, hinderlijk als stenen. Maar af en toe loopt het mis. Dan ontwaakt het mechanisme en ontploft het kruit alsnog. Gevolg: 358 doden en een veelvoud aan gewonden sinds het einde van de oorlog.

De kracht van een bodemsensorDoor met een bodemsensor een veld in de vroegere frontzone te scannen, krijg je een beeld van wat zich onder het oppervlak bevindt. Maar het is niet eenvoudig om op zo’n beeld de achtergebleven granaten aan te duiden. Dit nieuwe onderzoek van de UGent ging daar dieper op in.

De universiteit doet sinds een aantal jaar onderzoek met een elektromagnetische inductie-sensor (EMI-sensor). Door een elektromagnetisch veld uit te zenden registreert de sensor zowel de elektrische als de magnetische eigenschappen van de ondergrond. Doordat de sensor in staat is om sporen van menselijke activiteit in de bodem terug te vinden, wordt hij vaak ingezet bij het opsporen van archeologische restanten. Dit gebeurde onder meer bij de recente ontdekkingen in Stonehenge.

In de Westhoek wordt op dezelfde wijze de frontzone rond Ieper afgescand. Wat blijkt? De sporen van de Groote Oorlog zijn nog lang niet verdwenen. In de bodem, soms slechts enkele centimeters diep, bevinden zich nog steeds resten van loopgraven, mijnengangen en verschansingen. Met daartussen ontelbare granaten.

Een metalen voorwerp, zoals een gietijzeren granaat, contrasteert sterk met de bodem. Door een samenspel van afwisselende elektrische en magnetische velden vertonen de metingen boven het metaal een duidelijke afwijking. Zo kunnen begraven metalen voorwerpen gelokaliseerd worden vanop het bodemoppervlak.

Dit onderzoek gaat een stap verder en schat via een model ook de diepte en de massa van de voorwerpen in. Zo wordt er een onderscheid gemaakt tussen de signalen van bijvoorbeeld een ondiep gelegen verloren hoefijzer en een 40 kilogram zware, dieper gelegen granaat.

Het veld opIn de praktijk gaat het er zo aan toe: de EMI-sensor wordt aan een quad bevestigd en in parallelle lijnen over het studiegebied heen en weer getrokken. Ondertussen slaat de sensor elk achtste van een seconde nieuwe gegevens op. Op die manier krijg je gebiedsdekkende metingen die een beeld van de ondergrond opleveren. Om dit beeld met de werkelijkheid te vergelijken werden een aantal al dan niet ontplofte granaten opgegraven. Op basis van deze informatie werd het diepte- en massamodel opgesteld.

Tijdens de opgravingen werden tientallen exemplaren niet-ontplofte munitie ontdekt: van kisten gevuld met handgranaten tot chemische gasgranaten en schrapnelgranaten. Op een landbouwveld dat in het centrum van zware beschietingen lag, bevonden zich volgens het opgestelde model nog zo’n 420 stukken metaal per hectare, en dat allemaal niet dieper dan 1 meter onder de grond. Velden die aan de rand van de frontzone lagen bevatten de helft minder metaal. Verder bleken landbouwgebieden die regelmatig geploegd werden minder restanten te bevatten dan velden die sinds de oorlog ongestoord werden gelaten.

Het vriest obussen uit de grondZelfs 100 jaar na het uitbreken van de Eerste Wereldoorlog blijven obussen dagelijkse kost voor de inwoners van de vroegere frontzone. Hoe dat komt? Eerst en vooral was er het enorme aantal granaten dat tijdens de oorlog werd afgevuurd. Om een idee te krijgen: vlak voor de Derde Slag om Ieper in 1917 werden al vier miljoen granaten afgevuurd in twee weken tijd, en dat enkel door de Britten. Maar niet al die granaten ontploften. Sommige zonken weg in de modder, bij andere faalde het ontstekingsmechanisme. Naar verluidt ontplofte 10 tot 15 procent van de afgevuurde granaten niet, goed voor honderdduizenden actieve oorlogstuigen in Vlaamse bodem.

Een tweede reden waarom men nog steeds obussen vindt, ligt in het heden: door de ontwikkeling van zwaardere tractoren gaan landbouwers steeds dieper ploegen en bereiken ze de dieper gelegen granaten. Bovendien wordt veel landbouwgrond langzaamaan bebouwd. Bij die werkzaamheden worden vrij diep funderingen uitgegraven. En er is nog een natuurlijke oorzaak: door de vorst stijgen de granaten. In de Westhoek vriest het dus geen stenen maar obussen uit de grond.

Granaten: schering en inslagWat moet een landbouwer doen als hij gevaarlijke munitie op zijn veld aantreft? Hij waarschuwt de politie, die de Belgische ontmijningsdienst DOVO uitstuurt. Die haalt de munitie op en laat ze op zijn domein in Poelkapelle gecontroleerd ontploffen of ontmantelen.

Maar het loopt helaas niet altijd volgens plan. De achtergebleven granaten hebben al veel slachtoffers geëist. De eerste dode viel slechts 1 dag na de Wapenstilstand op 11 november 1918, de laatste viel vorig jaar in 2014. In totaal zijn naar schatting 358 mensen omgekomen door deze munitie en een nog groter aantal werd ernstig gewond. Elk jaar haalt DOVO nog tot 250 ton niet-ontplofte munitie op. Vlak na de oorlog dacht men dat het bergen van de munitie een kwestie van maanden zou zijn, bijna 100 jaar later is duidelijk dat de klus nog lang niet  geklaard is. 

Bibliografie

Aspinall, A., Gaffney, C. & Schmidt, A., (2008). Magnetometry for archaeologists. New York: Altamira Press.

Bracke, M., (2014). Basisrapport archeologische prospectie: Zillebeke-Zandvoordestraat. In opdracht van: Monument Vandekerckhove nv.

Brosten, T.R., Day-Lewis, F.D., Schultz, G.M., Curtis, G.P. & Lane Jr., J.W., (2011). Inversion of multi-frequency electromagnetic induction data for 3D characterization of hydraulic conductivity. Journal of Applied Geophysics, 73(4), 323–335.

Callegary, J.B., Ferré, T.P. a. & Groom, R.W., (2007). Vertical Spatial Sensitivity and Exploration Depth of Low-Induction-Number Electromagnetic-Induction Instruments. Vadose Zone Journal, 6(1), 158.

Casey, K.F. & Baertlein, B.A., 1999. An overview of electromagnetic methods in subsurface detection. In: Baum, C.E. (Editor). Detection and identification of visually obscured objects. Londen, Groot-Brittannië: Taylor & Francis.

Delefortrie, S., Saey, T., Van De Vijver, E., De Smedt, P., Missiaen, T., Demerre, I. & Van Meirvenne, M., (2014a). Frequency domain electromagnetic induction survey in the intertidal zone: Limitations of low-induction-number and depth of exploration. Journal of Applied Geophysics, 100, 14–22.

Delefortrie, S., De Smedt, P., Saey, T., Van De Vijver, E. & Van Meirvenne, M., (2014b). An efficient calibration procedure for correction of drift in EMI survey data. Journal of Applied Geophysics, 110, 115–125.

Desreumaux, J., (2011). Land van schroot en knoken. Leuven: Davidsfonds Uitgeverij.

De Vos, L., Simoens, T., Warnier, D. & Bostyn, F., (2014). '14-'18 Oorlog in België. Leuven: Davidsfonds Uitgeverij.

DUALEM Inc. (2006). DUALEM-21S: User’s Manual. Dualem Inc., Milton, Canada.

Goovaerts, P., (1997). Geostatistics for natural recources evaluation. New York: Oxfor University Press.

Guelle, D., Smith, A., Lewis, A. & Bloodworth, T., (2003). Metal detector handbook for humanitarian demining. Luxemburg: Office for Official Publications of the European Communities.

Guillemoteau, J. & Tronicke, J., (2015). Non-standard electromagnetic induction sensor configurations: Evaluating sensitivities and applicability. Journal of Applied Geophysics, 118, 15–23.

Johnson, J.K., (2006). Remote Sensing in Archaeology. Tuscaloosa: The University of Alabama Press.

Karg, F., (2005). Consideration of toxic metabolites from explosives & chemical warfare agents on polluted military and armament sites for health risk assessments. Consoil 2005 Proceedings (eds O. Uhlmann, G. Annokkee and F. Arendt). 710-720. Forschungszentrum Karlsruhe.

Keegan, J., (2000). The First World War. New York: Vintage.

Khadr, N., Barrow, B.J. & Bell, T.H., (1998). Target shape classification using electromagnetic induction sensor data. Proc. UXO Forum.

Lagarias, J. C.,Reeds, J.A., Wright M.H. & Wright, P.E. Convergence Properties of the Nelder-Mead Simplex Method in Low Dimensions. SIAM Journal of Optimization, Vol. 9, Number 1, 1998, pp. 112–147.

McNeill, J.D., (1980a). Electromagnetic terrain conductivity measurement at low induction numbers. Technical Note TN-6, Geonics Ltd, Missisauga, Ontario, Canada.

McNeill, J.D., (1980b). Electrical conductivity of soils and rocks. Technical Note TN-6, Geonics Ltd, Missisauga, Ontario, Canada.

McNeill, J.D. & Bosnar, M., (2000). Application of TDEM techniques to metal detection and discrimination: a case history with the new Geonics EM-63 fully time-domain metal detector. Technical Note TN-32, Geonics Ltd, Missisauga, Ontario, Canada.

Milsom, J., (2003). Field Geophysics.(3de druk). Chichester: John Wiley & Sons Ltd.

Pasion, L.R., (1999). Detecting Unexploded Ordnance With Time Domain Electromagnetic [masterproef]. The University of British Columbia, Department of Earth and Ocean Sciences.

Saey, T., Simpson, D., Vermeersch, H., Cockx, L., & Van Meirvenne, M., (2009). Comparing the EM38DD and DUALEM-21S sensors for depth-to-clay mapping. Soil Science Society of America Journal, 73(1), 7-12.

Saey, T., Van Meirvenne, M., Dewilde, M., Wyffels, F., De Smedt, P., Meerschman, E., Islam, M.M., Meeuws, F. & Cockx, L., (2011). Combining multiple signals of an electromagnetic induction sensor to prospect land for metal objects. Near Surface Geophysics, 9(1794), 309–317.

Saey, T., De Smedt, P., Meerschman, E., Islam, M.M., Meeuws, F., Van De Vijver, E., Lehouck, A. & Van Meirvenne, M., (2012). Electrical Conductivity Depth Modelling with a Multireceiver EMI Sensor for Prospecting Archaeological Features. Archaeological Prospection, 19(1), 21–30.

Saey, T., Stichelbaut, B., Bourgeois J., Van Eetvelde, V. & Van Meirvenne M., (2013). Short Report An Interdisciplinary Non-invasive Approach to Landscape Archaeology of the Great War. Archaeological Prospection, 20, 39–44.

SENSYS GmbH. Magnetic Areal Survey System Magneto MXPDA. Bad Saarow, Duitsland. Geraadpleegd op 18 mei 2015 via http://www.sensys.de

Simpson, D., Lehouck, A., Verdonck, L., Vermeersch, H., Van Meirvenne, M., Thoen, E. & Docter, R., (2009). Comparison between electromagnetic induction and fluxgate gradiometer measurements on the buried remains of a 17th century castle. Journal of Applied Geophysics, 68(2), 294–300.

Stichelbaut, B., (2014). Zillebeke Zandvoordestraat: Historisch onderzoek projectgebied a.d.h.v. historische luchtfoto’s en loopgravenkaarten Universiteit Gent. In opdracht van: Monument Vandekerckhove nv.

Stichelbaut, B., (2015). Heuvelland Kapellerie: Historisch onderzoek projectgebied a.d.h.v. historische luchtfoto's en loopgravenkaarten. Universiteit Gent. In opdracht van: Monument Vandekerckhove nv.

Thiesson, J., Dabas, M. & Flageul, S., (2009). Detection of resistive features using towed Slingram electromagnetic induction instruments. Archaeological Prospection, 16. 103–109.

Viaene, A., (1958). West-Vlaanderen. Brussel: Meddens. p 141 (Bewerking van kaart door Documentatiecentrum in Flanders Fields Museum).

Wait, J.R., (1962). A note on the electromagnetic response of a stratified earth. Geophysics 27, 382–385.

 

Universiteit of Hogeschool
Master of Science in de bio-ingenieurswetenschappen: land- en waterbeheer
Publicatiejaar
2015
Kernwoorden
Deel deze scriptie