Forurensning av grunnvann fra vegsalting - eksempel fra prøvepumping av rørbrønner i Søgne kommune - Rolf Forbord

Forurensing fra vegsalting – eksempel fra prøvepumping av rørbrønner i Søgne kommune

Rolf Forbord

Grundvattendagarna i Uppsala 8.11.2017

Forurensning av grunnvann fra vegsalting. Rolf Forbord Asplan Viak AS

Forurensning av grunnvann fra vegsalting – Eksempel fra prøvepumping av rørbrønner i Søgne kommune

• Geografi og bakgrunn

• Utførte forundersøkelser og brønnetablering

• Resultater fra prøvepumping

-Gjennomføring

-Kapasitet

-Grunnvannskvalitet

• Årsak til saltinnhold i grunnvannet

• Tiltak for å redusere saltinnholdet


Lokalisering av Søgne kommune og brønnområdet


Bakgrunn for utførte undersøkelser

• Søgne kommune har i dag vannforsyning fra Tronstadvann interkommunale vannverk (TIV).

• Sårbar vannforsyning med lang hovedvannledningen og uten reservevannkilde.

• Grunnvannsmagasinet ved Heimernesan har en meget gunstig beliggenhet, både i forhold til forsyningsområdet og eksisterende ledningsnett.

• Dimensjonerende vannmengde er 60 l/s.


Forundersøkelser og brønnetablering

• Elvesletta på kote 9-10 ligger under marin grense (18 meter over havet). Akviferen ligger 3,7 km fra havet.

• Oppstrøms Heimernesan er dalgangen smal og elva går parallelt med dalen.

• I brønnområdet hvor dalen blir bredere, er det påvist store mektigheter av permeable sand- og grusmasser avsatt som elve- og breelvavsetninger.

• Nærmeste fjell i dagen (Granittisk gneis) finner man på vestsiden av elva rett vest for brønnområdet. I dalsidene er det kun et tynt torvdekke over berggrunnen.

• Eksisterende E39 og trase for ny E39 sees på kartet




Fjell i dagen på vestsiden av

elva.

I brønnområdet på østsiden

av elva (B2) er det boret 31m

uten å treffe fjell.


• Geofysiske og hydrogeologiske undersøkelser i mai 2013 (georadar, sonderboringer, 36mm undersøkelsesbrønner).

• Konklusjon: Det er fullt mulig å ta ut 60 l/s fra et område ved Heimernesan hvor det er påvist over 30 meter vannmettet og permeabel grusig sand.

• Med unntak for litt lav pH-verdi tilfredsstiller grunnvannet Drikkevannsforskriftens krav til godkjent drikkevann.

• Innholdet av Na og Cl var lavt i grunnvannsprøver tatt under forundersøkelsene (ned til 22,5m)

• I desember 2014 ble det etablert 2. stk. fullskala produksjonsbrønner ved Heimernesan, B1: 26,3m dyp (kote -17,2) og B2: 28,2m (kote -21,2)


Brønnetablering


Boring av foringsrør Montering av brønn Tiltrekking av brønnfilter

Brønnetablering

B2, «Som bygget» og kapasitetstest

B1 og B2 har spesifikk kapasitetpå hhv 8,3 og 10,25 l/s pr. meter senkning.

Maksimal kapasitet ut fra filterhastighet:B1: 45 l/s og B2: 57 l/s.


Langtidsprøvepumping - gjennomføring

• Grunnvannsmagasinet ved Heimernesan er testet med kontinuerlig utpumping av 75, 60 og 30 l/s i 440 døgn (14,5 mnd., 2015, 2016)

• Etter 80 døgn ble uttaket redusert til fra 75 til 60 l/s (senkningsreaksjon og økende innhold av salt).

• Fra 290-405 døgn ble uttaket justert ned til 30 l/s. (reduksjon i innhold av klorid som følge av mindre avsenkning?)

• Avslutningsvis ble det igjen pumpet ut 60 l/s i 35 døgn (1. mars 2016 til 5. april 2016

• Det er registrert vannstand i 10 peilebrønner, i produksjons-brønnene og i elva i hele prøvepumpingsperioden.

• Det er tatt vannprøver og målt temperatur og elektrisk ledningsevne i vann fra både brønnene og Søgneelva samtidig. Det er i tillegg utført 5 runder med uttak av prøver fra 2 overvåkingsbrønner ved E39, se peilebrønn 6 og 8

Plassering av produksjonsbrønner og peilebrønner samt strømnings-mønster ved ubelastet tilstand sees på flybildet.

Under ubelastede forhold infiltreres storparten av grunnvannet fra elva og inn i magasinet oppstrøms brønnområdet (innstrømningsområdet), og strømmer så videre gjennom magasinet parallelt med elva.


Langtidsprøvepumping - gjennomføring


Utpumpet grunnvann ledes på elva Overvåkingsbrønn Pb8 ved dagens E39

Resultater fra langtidsprøvepumping

Strømningsbildet viser situasjonen ved uttak av 30 l/s (15 l/s pr. brønn) den 5. januar 2016.

• Ved et samlet uttak på 30 l/s det registrert 1,12 og 0,85m senkning i hhv. peilebrønn 1 og 2 nærmest B1 og B2.

• I peilebrønn 6 og 7 nord for elva er det registrert hhv 0,69 og 0,48m senkning, og i peilebrønn 8 og 9 hhv. 0,42 og 0,15m senkning.

• Strandsonen mot elva ikke er noen effektiv positiv hydrologisk grense.

• Brønnenes hydrauliske influensområde strekker seg langt inn på motsatt side av elva. I brønnområdet henger elva over vannspeilet og lekker ned til grunnvannsmagasinet (ikke hydraulisk kontakt).

Konklusjon mht. Kapasitet:

Brønnene har samlet mer enn stor nok kapasitet til et uttak på 60 l/s.

B1 og B2 kan i realiteten samlet levere vesentlig større vannmengder, men det er i dette tilfellet nedslagsfeltets størrelse og grunnvannskvaliteten som er styrende for størrelsen på vannuttaket.

(Ved uttak av 75 l/s går gv-nivået sakte nedover, ikke likevekt )


Resultater fra langtidsprøvepumping

• Vannstanden i Søgneelva er målt fra brua 358 meter nord for brønnene.

• Vannstanden i Søgneelva ved brønn-området er ca. 1,2 meter lavere (målt i moh) enn det som måles ved brua i nord.

• Ved uttak av 60 l/s oppnås likevekt mellom uttak og tilsig


Resultater fra langtidsprøvepumping - grunnvannskvalitet

• 51 prøver for mikrobiologisk analyse. Kimtallet er lavt, kun påvist spor av bakterier i hhv 1 og 3 prøver fra B1 og B2 (uttak av 60 l/s).

• Med unntak for pH tilfredsstiller alle øvrige fysisk-kjemiske parametere Drikkevannsforskriftens krav til godkjent drikkevann.

Klorid: Grenseverdi for klorid er 200 mg/l, men vannet blir korrosivt ved vesentlig lavere verdier….

• I løpet av 82 døgns pumping med 75 l/s steg kloridinnholdet i vann fra B-2 fra 24,4 til 132 mg/l. I vann fra B-1 steg innholdet fra 17,5 til 67 mg/l på 103 døgn.

• Etter at uttaksmengden ble endret til 60 l/s avtok kloridinnholdet slik at blandevannskvaliteten ved slutten av perioden lå på 34,5 mg/l.

• Videre utover i perioden hvor det ble pumpet 15 l/s pr brønn (totalt 30 l/s) avtok kloridinnholdet ytterligere, og blandevannskvaliteten havnet på 33 til 30 mg/l.

• Grunnvannsprøver fra overvåkingsbrønnene Pb6 og PB8 har høye konsentrasjoner av natrium og klorid (hhv 40 og 96 mgCl/l i prøve tatt 23.2.2016). Dette må stamme fra vegsalt. Meget lavt innhold av tungmetaller, Oljekomponenter og PAH er ikke påvist over laboratoriets deteksjonsgrenser.


Årsak til saltinnhold, resultater fra overvåkingsbrønn 6 og 8 ved E39 (filter fra 5-8m)


Bakgrunnsverdi klorid fra forundersøkelser (6-22,5 meters dyp): 12-17 mg/l

Årsak til saltinnhold i grunnvannet

Hovedteori

Man er med bakgrunn i de foreliggende data rimelig sikre på at det høye saltinnholdet i grunnvannet skyldes vegsalt fra E39.

Andre kilder til NaCl i grunnvannet

En naturlig kilde til salt (NaCl) i grunnvann er «fossilt» salt, det vil si sjøvann som ble lagret i sedimentene ved slutten av siste istid (utluting fra marin leire eller som «lommer» med saltvann).

Analyser av grunnvannet viser lavt tilskudd av andre ioner (sulfat, magnesium og kalsium) i forhold til Na og Cl. Tolkningen av resultater kompliseres av ionebytteprosesser og naturlig forvitring i løsmassene. Resultatene indikerer likevel at kilden er veisalt og ikke fossilt salt. Det er ikke påvist marine avsetninger nær grunnvannsmagasinet.

Begrunnelse for hovedteori

• Dels høye konsentrasjoner av natrium og klorid i overvåkingsbrønnene Pb 6 og Pb 8. Dette er grunne brønner som står nær og rett nedenfor E39 oppstrøms brønnene.

• Grunnvannsbrønnene står i et dypt «trau» i en trang dal der E39 følger dalføret, og gjennom flere tiår med veisalting kan dette ha ført til saltforurensning av grunnvannet.

• Ut fra løsmassekartet kan man anta at grunnvannsmagasinet fortsetter ca. 1 km oppover langs E39 og elva. På hele denne strekningen kan salt tilføres grunnvannsmagasinet ved direkte infiltrasjon. I tillegg kan løst veisalt transporteres med elva over en lengre strekning.


Årsak til saltinnhold i grunnvannet – Prinsippskisse/vertikalsnitt mellom E39 og Brønnområdet


Årsak til saltinnhold i grunnvannet – Gode forhold for infiltrasjons langs E39 oppstrøms…


Årsak til saltinnhold i grunnvannet

• Oppløst veisalt som havner i elva vil på grunn av egenvekten følge elvebunnen (lang strekning oppstrøms brønnene).

• Når elva kommer innenfor brønnenes influensområde skjer det en direkte infiltrasjon i umettet sone da grunnvannsnivået på grunn av uttaket er lavere enn elve-nivået. Infiltrasjon av vannet med høyest saltinnhold (nær elvebunn)

• I henhold til SVV (2015) ble det i gjennomsnitt brukt 5 tonn/km veisalt i region sør i 2015. Minste forbruk i løpet av de siste seks årene er <1 tonn/km pr. år, mens største forbruk er 22 tonn/km pr. år.

• Ut fra disse betraktningene er det ikke urimelig å anta at 10-30 tonn salt tilføres grunnvannsmagasinet hvert år, og at tilførselen øker ved økende uttak på grunn av større influensområde der saltholdig vann kan infiltrere ned i grunnvannsmagasinet.

• Beregninger viser at det i løpet av nesten et helt år (355 dager) til sammen har blitt pumpet ut omtrent 120 tonn NaCl fra de to brønnene Det er usannsynlig at en utpumpet saltmengde på 120 tonn kan stamme fra en vintersesong med salting. Det må derfor ha skjedd en opp-konsentrasjon av salt i den dypeste delen av grunnvannsmagasinet.

• Prøvepumpingen viste at kloridinnholdet ved økt uttak senere i pumpeperioden på langt nær økte så mye som i starten (nesten samme senkning av grunnvannsnivået). Dette er en indikasjon på at vi har klart å pumpe ut en del av saltet som er oppkonsentrert i bunnen av magasinet.


Vi har i løpet av snart 29 års arbeid ikke påvist tilsvarende påvirkning tidligere. Det er mange store grunnvannsanlegg som ligger ved veier, men ikke mange har så lang strekning med veg på magasinoverflaten (eksempel fra Otta vannverk ved E6, kort strekning som krysser magasinet)


Tiltak for å redusere saltinnholdet

Utarbeidelse av beskyttelsplan med aktivitetsregulerende bestemmelser. Her fremgår det at:

1. Alt vegvann fra sone 3 ledes til utslipp nedstrøms sørlige del av

sone 2. Alternativt saltes det ikke innenfor sonen. Dette gjelder

eksisterende E39 og planlagt ny E39.

2. Alt vegvann fra sone 2 ledes til utslipp nedstrøms sonen.

Alternativt saltes det ikke innenfor sonen. Dette gjelder

eksisterende E39 og planlagt ny E39.

I tillegg er det utarbeidet Notat med kommentarer til Reguleringsplan og tekniske planer (Nye veier) for ny E39. Kontinuerlig oppfølging av saksgang i 6 måneder.

Så langt er følgende oppnådd:

Nye veiers anbudsunderlag for totalentreprisen med å bygge den nye veien sier at salt fra veibane på nye og omlagte veier i kryssområdet (kryss med eksisterende ‘lokalveg’) ikke skal infiltreres i grunnvannsmagasinet i hensynssonen.


Environment

Forurensning av grunnvann fra vegsalting - eksempel fra prøvepumping av rørbrønner i Søgne kommune - Rolf Forbord