GRUNNVANNSUNDERSØKELSER FOR VURDERING AV NY VANNKILDE TIL NAPP VANNVERK

Transkript

1 FLAKSTAD KOMMUNE GRUNNVANNSUNDERSØKELSER FOR VURDERING AV NY VANNKILDE TIL NAPP VANNVERK

2 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk I DOKUMENTINFORMASJON ASPLAN VIAK SØR AS Longum Park, TK senteret Serviceboks Arendal Telefon: Telefaks: E-post: arendal@asplanviak.no NO MVA Oppdragsgiver: Oppdrag: Grunnvann Napp vannverk Oppdrag nummer: Rapportnavn: Grunnvannsundersøkelser for vurdering av ny vannkilde til Napp vannverk Versjon: Nøkkelord: Grunnvann, vannforsyning, vannkvalitet, vannverk, forundersøkelser Arkiv (filnavn): Oppdragsansvarlig: Oppdrags-medarbeidere: Egenkontroll: O:\Avs\BerntOlav_Hilmo\divoppdrag\Nappvv_03.doc Anne Sofie Nilsen Bernt Olav Hilmo og Rolf Forbord Bernt Olav Hilmo Dato, signatur: Sidemannskontroll: Rolf Forbord Dato, signatur: ASPLAN VIAK SØR AS Longum Park, TK senteret Serviceboks Arendal Telefon: Telefaks: E-post: arendal@asplanviak.no Foretaksregisteret : No MVA Øvrige kontorer: Kristiansand Tønsberg Molde Sandvika Risør Lyngdal Trondheim Stavanger Skien

3 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk II INNHOLDSFORTEGNELSE 1 INNLEDNING Bakgrunn og formål Tidligere vurderinger UTFØRTE UNDERSØKELSER Feltbefaring Georadarmålinger Sonderboringer og 5/4 undersøkelsesbrønner Testpumping av undersøkelsesbrønn RESULTATER Okstindmyran Grunnundersøkelser Storvatnet Grunnundersøkelser Testpumping ANBEFALINGER Brønnplassering Prøvepumping SAMMENDRAG Side VEDLEGG Nr Beskrivelse 1 Kart med inntegning og tolkning av georadarmålinger og plassering av boringer ved Okstindmyran og Storvatnet Borprofiler - undersøkelsesboringer Kornfordelingskurver 4 Fysisk-kjemiske vannanalyser 5 Resultater fra pumpetest

4 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 1 1 INNLEDNING 1.1 Bakgrunn og formål Asplan Viak har fått i oppdrag av å undersøke mulighetene for grunnvannsforsyning til Napp vannverk. Oppdraget er en videreføring av et forprosjekt der Asplan Viak utredet forskjellige alternativer for å bedre vannforsyning. Formålet med denne rapporten er på grunnlag av detaljerte grunnundersøkelser å vurdere potensialet for grunnvannsuttak i tidligere foreslåtte områder. Vurderingene skal baseres på både mulig uttaksmengder sammenlignet med vannverkets vannbehov og vannkvalitet sammenlignet med kvalitetskravene i Drikkevannsforskriften. Vannverket som i dag tar vann fra Mørkedalsvatnet, tilfredsstiller ikke kravet i Drikkevannsforskriften om to hygieniske barrierer. Eneste vannbehandling i dag er desinfeksjon ved bruk av UV-filter. På grunn av tidvis høyt fargetall og turbiditet, gir UVfiltreringen ikke optimal renseevne. På grunn av stort vannbehov i fiskeforedlingsbedrifter er vannbehovet sterk varierende over året. Under og i etterkant av Lofotfiske (februar-april) kan det gå opp i 8 /s, mens det ellers i året er 2-3 l/s. 1.2 Tidligere vurderinger I tidligere rapport fra forprosjektet ble det påpekt følgende muligheter for grunnvannsuttak: Grunnvann i løsmasser ved Okstindmyran. Grunnvann i løsmasser ved utløpet av Skarelva i Storvatnet. Grunnvann i fjell. På grunn av periodevis stort vannbehov ble dette alternativet ansett som minst realistisk, og det ble derfor bestemt å undersøke grunnvann i løsmasser før man går videre med dette alternativet.

5 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 2 2 UTFØRTE UNDERSØKELSER 2.1 Feltbefaring Innledningsvis ble det foretatt en feltbefaring. Feltbefaringen hadde til hensikt å få en oversikt over hele området med hovedvekt på dagens vannforsyning, hydrologi, geologi og praktiske hensyn som har betydning for gjennomføringen av undersøkelsene og en eventuell senere utbygging (framkommelighet, avstand til ledningsnett og strøm etc.). I tillegg ble feltbefaringen brukt til å bestemme traseer for profilering med georadar. 2.2 Georadarmålinger Georadar er en geofysisk målemetode basert på refleksjon av elektromagnetiske bølger. Målinger med georadar gjør det mulig å kartlegge store områder på relativt kort tid. Såfremt gunstige forhold, gir målingene en rask oversikt over løsmassenes mektighet og lagdeling, samt grunnvannsnivå. Dette gir muligheter for en best mulig plassering av borepunkter i videreføringen av undersøkelsen. Figur 1 Georadarmålinger ved Okstindmyran Det ble til sammen kjørt 5 georadarprofil, 1 profil på Okstindmyran og 4 profil ved utløpet av Skarelva i Storvatnet (se vedlegg 1).

6 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk Sonderboringer og 5/4 undersøkelsesbrønner Det ble benyttet bærbart boreutstyr (motorhammer og sonderstenger) i undersøkelsene. Sonderboringene ble plassert på grunnlag av georadarmålingene, og i det aktuelle området for brønnetablering. Der hvor sonderboringene indikerte best muligheter ble det boret ned 5/4 undersøkelsesbrønner påmontert sandspiss. Undersøkelsesbrønnene ble benyttet til å teste løsmassenes vanngiverevne i ulike nivå, samt til uttak av vann- og sedimentprøver. Figur 2 Testpumping av undersøkelsesbrønn ved Storvatnet Sedimentprøvene er tørrsiktet, og kornfordelingen benyttes til beregning av hydrauliske parametere og til dimensjonering av brønnfilter. Det ble til sammen utført 5 sonderboringer og to profilundersøkelser med sandspiss. Plassering av sonderboringer og brønner fremgår av vedlegg 1. Det ble også foretatt feltmålinger av temperatur og ledningsevne av utpumpet grunnvann, samt tatt 5 grunnvannsprøver for analyse av fysisk-kjemiske parametere. På grunn av kort pumpetid har det ingen hensikt å analysere på bakteriologiske parametere. 2.4 Testpumping av undersøkelsesbrønn 2 For å vurdere magasinparametere og få indikasjon på grunnvannsmagasinets egenskaper ble det gjennomført en ca. 1 times lang testpumping av undersøkelsesbrønn 2, samtidig som grunnvannsnivået ble målt i testbrønn 1.

7 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 4 3 RESULTATER 3.1 Okstindmyran Grunnundersøkelser Under feltbefaringen ble det observert mye grovt materiale i bekkeløpene og deler av overflaten er godt drenert. Det går en morenerygg i framkant av myrområdet. Det ble gått et georadarprofil fra østenden (like nedenfor alpinbakke) og tvers over hele Okstindmyra mot gammelt vanninntak nedenfor Mørkedalsvatnet (se profil 4, vedlegg 1). Dybderekkevidden av målingene er mindre enn 4 m i hele profilet. Profilet viser klart moreneryggen og opptil 3 m med myr på sidene av ryggen. Under myra er det vanskelig å gi en sikker tolkning, men løsmassene består mest sannsynlig av morene. Oppover mot det gamle vanninntaket avtar myrtykkelsen og løsmassene blir mer dominert av sand, grus og morene. Tykkelsen av masser med antatt vannledningsevne er imidlertid mindre enn 3 m. På bakgrunn av georadarmålingene og feltbefaringen kan følgende konkluderes: - Det er små muligheter for store uttak av grunnvann - Eventuelle grunnvannsforekomster i kontakt med myra vil trolig ha dårlig kvalitet grunnet oksygenfattig og myrpåvirket grunnvann ofte med lav ph og høyt innhold av jern og mangan. - Det kan være muligheter for små uttak av grunnvann (< 2 l/s) ved å etablere horisontale brønner i området nedenfor det gamle vanninntaket. Dette vil imidlertid gi et overflatenært grunnvann med kort oppholdstid og som derfor kan ha for dårlig hygienisk kvalitet. På grunnlag av disse vurderingene ble det besluttet å ikke utføre videre undersøkelser i dette området i denne omgang. 3.2 Storvatnet Grunnundersøkelser Dette området består av ei lita elvevifte som er bygd opp av Skarelva der den munner ut i Storvatnet. Feltbefaringen indikerte godt drenerte masser i overflaten, og i strandsonen ble det observert sand og grus. Plassering og tolkning av de viktigste georadarprofilene er vist i vedlegg 1, vedlegg viser resultatet av undersøkelsesboringene og vedlegg viser kornfordelingskurvene. Tolkningen av radargrammene er basert på resultatet av sonderboringene og profilundersøkelsene med sandspiss. De fire georadarprofilene indikerte mellom 2 og 11 m med løsmasser over en klar reflektor som ble antatt å være fjell. Det er størst løsmassetykkelse ytterst ute på deltaet der Skarelva munner ut i Storvatnet. En reflektor på 3-8 m dyp skyldes trolig et lag med høyere finstoffinnhold over grovere løsmasser. Sonderboring 1 som ble tatt lengst vest på bekkevifta viste et topplag av torv og grus over et ca 4 m tykt sandlag. Det nederste laget mot fjell på 6,4 m viste grus og grusig sand. Det ble ikke etablert undersøkelsesbrønn her.

8 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 5 Sonderboring 2 og 3 ble foretatt ytterst på bekkevifta der georadarmålingene indikerte størst løsmassemektighet. Boringene viste henholdsvis 10,5 og 11,2 m løsmassetykkelse over fjell. Begge profilene er dominert av sand og grus avsatt i to forskjellige enheter. Den øverste delen består av elveavsatt middels - grov sand ned til 7 meters dyp hvor det ble observert et tynt leirlag. Under dette laget ble det påtruffet et lag finsand med organisk innhold før løsmassene ble dominert av en steinig, grusig sand til fjellet ble nådd. Det underste grove laget representerer trolig et breelvmateriale dannet av smeltevannstransport i forkant av israndavsetningen i Vareidskardet. Det ble satt ned undersøkelsesbrønner i både borehull 2 og 3. Brønnene ble testpumpet for hver 1,5 m fra hhv 3,0 m til hhv. 10,5 og 11,2 m. I de øverste sandmassene ned til ca. 7 m ble det oppnådd mellom 1,5 og 3,3 l/s ved testpumping. Dette indikerer masser med god vanngjennomgang. Fysisk-kjemiske analyser viser at grunnvannet i det øverste laget har litt høyt innhold av jern og mangan og litt lav ph, men er ellers av god kvalitet. I det nederste nivået mot fjell (9,0-11,2 m) ga testpumpingen mellom 3 og 4 l/s noe som indikerer masser med meget god vanngjennomgang. En prøve fra dette nivået i hver brønn viser at det dypeste grunnvannet er av god kvalitet. Av alle målte parametere er det bare phverdien (6,0 og 6,3) som ikke tilfredsstiller kravene til drikkevann. De to siste boringene (Sb 4 og Sb 5) ble foretatt for å avgrense grunnvannsmagasinet mot øst og nord, samt for å kunne gi en sikrere tolkning av geradarprofilene. Sonderboringene viste hhv. 5,2 og 3,5 m grus og sand over fjell. Ut fra kornfordelingskurvene er det i tabell 1 beregnet hydraulisk konduktivitet for løsmasseprøvene. Tabell 1. Beskrivelse av løsmassetype, sortering, hydraulisk ledningsevne og angivelse av %-andel grovere enn 1,0 mm Dyp i m under terreng Undersøkelsesbrønn 1 * d 10 * d 60 Sortering d 60/d 10 Hydraulisk ledningsevne (m/sek) %- grovere enn 1,0mm Løsmassetype 0,0-3,0 Steinig sand/grus 3,0-4,5 Middels-grov sand 0,2 0,7 3,5 4,63 x ,5-6,0 Middels-grov sand 0,31 1,5 4,8 11,2 x ,0-7,5 Fin-middels sand 0,125 0,8 6,4 1,82 x ,5-9,0 Fin-middels sand 0,11 0,8 7,2 1,40 x ,0-10,5 Steinig sand grus 0,2 0,8 4 4,63 x Dyp i m under terreng Undersøkelsesbrønn 2 * d 10 * d 60 Sortering d 60/d 10 Hydraulisk ledningsevne (m/sek) %- grovere enn 1,5mm Løsmassetype 0,0-3,0 Steinig sand/grus 3,0-4,5 Middels-grov sand 0,225 0,9 4 5,87 x ,5-6,0 Middels-grov sand 0,175 0,8 4,6 3,55 x ,0-7,5 Middels-grov sand 0,14 0,7 5 1,78 x ,5-9,0 Fin-middels sand 0,11 0,5 4,5 1,40 x ,0-10,5 Steinig sand/grus 0,2 0,85 4,25 4,63 x ,5-11,2 Steinig sand grus * d 60 betyr 60% finere enn og 40% grovere enn, jevnfør korngraderingskurvene i vedlegg

9 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 6 Ytelsen til en løsmassebrønn er avhengig av løsmassenes hydrauliske ledningsevne (massenes evne til å transportere vann), tykkelsen av vannmettet materiale (m), hvor stor senkning som kan tillates og forholdene for nydannelse av grunnvann. I tabell 2 er hydraulisk ledningsevne (k) og transmissivitet (T) beregnet ut fra kornfordelingskurvene til masseprøvene og tykkelsen av vannførende masser etter følgende formler: 1) d 2 k f ( 60 ) ( d d ) 10 og T k m 10 d 60 og d 10 tas ut fra kornfordelingskurvene og representerer diameteren der henholdsvis 60 og 10 % av prøvemassen er mindre enn d 60 og d 10. k = hydraulisk ledningsevne er et uttrykk for massenes evne til å transportere vann, m = er mektighet av vannførende masser og T = transmissivitet er et mål for vannstrømningen. Følgende T-verdier kan beregnes: Tabell 2 beregning av transmissivitet Prøvested Mektighet (m) k-verdi (m/s) T (m 2 /s) Testbrønn 1 3-4,5 m 1,5 4,63 x 10-4 Testbrønn 1 4,5-6 m Testbrønn m 1,5 11,2 x ,82 x 10-4 Testbrønn 1, 3-7 m 4 2,56 x 10-3 Testbrønn 1, 9-10,5 m 1,5 4,63 x ,69 x 10-3 Testbrønn 2, 3-4,5 m 1,5 5,87 x 10-4 Testbrønn 2, 4,5-6 m 1,5 3,55 x 10-4 Testbrønn 2, 6-7 m 1 1,78 x 10-4 Testbrønn 2, 3-7 m 4 1,59 x 10-3 Testbrønn 2, 9-11,2 m 2,2 4,63 x ,02 x 10-3 Maksimalt uttak pr brønn kan beregnes på grunnlag av formelen: 2) Q maks s maks ln 2 T R0 r Parametrene i formelen er:

10 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 7 s maks (maksimal senkning i brønnen) kan settes til 6,0 m. T = Transmissivitet R 0 er influensradius som settes til 100 m r er brønnens radius = 0,08 m Innsatt i formelen gir dette en Q maks på 3,6 l/s for en brønn med filter fra 9-10,5 m ved testbrønn 1 og 5,4 l/s for en brønn med filter fra 9,2-11,2 m ved testbrønn 2. Disse beregningene forutsetter et helt tett lag mellom den grunne og dype delen av grunnvannsmagasinet. Dette vil neppe være tilfellet, og en viss lekkasje gjennom det tette laget vil gi høyere verdier på maksimalt uttak pr. brønn. Ved å plassere ut to brønner i et begrenset område vil brønnene kunne influere på hverandre, slik at maks. uttak pr brønn kan bli noe lavere. Disse beregningene av maksimalt uttak pr. brønn har selvsagt store usikkerheter, men de viser at det er meget viktig å plassere brønnene i områder der man har størst mulig vannmettet tykkelse av sand og grus, samt å plassere filteret dypest mulig grunnvannsmagasinet Testpumping Testpumpingen ble utført ved å pumpe ca 4 l/s fra testbrønn 2 (ved Sb3) og så måle grunnvannsnivået i testbrønn 1 (ved Sb2). Resultatet av målingene er plottet i vedlegg 5. Transmissiviteten kan beregnes ut fra formelen: T = 0,183 x Q/s der s er senkning i løpet av log.-enhet (for eksempel fra 100 til 1000 sek) og Q er uttatt mengde i m 3 /sek. T = 0,183 x 0,004 m 3 /s/ 0,37 m = 2,0 x 10-3 m 2 /s Ved å benytte formelen for beregning av maksimalt uttak (formel 2) får man at en brønn som skissert i figur 3 vil få en maksimal kapasitet på drøyt 10 l/s. Dette er noe mer en beregnet ut fra kornfordelingskurvene. I slutten av testpumpingen ble det registrert en avtagende senkning av grunnvannsnivået noe som kan forklares med indusert grunnvann dannet fra Storvatnet og Skarelva. På grunnlag av kartlagte løsmasser er forholdene for nydannelse av grunnvann gode. Ved et kontinuerlig uttak av grunnvann vil nydannelsen av grunnvann skje fra infiltrert overflatevann fra Skarelva og fra Storvatnet på grunn av senkning av grunnvannsspeilet. Med de beregnede brønnkapasiteter vil brønnene dermed kunne produsere mer enn nok vann i forhold til vannverkets vannbehov.

11 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 8 4 ANBEFALINGER 4.1 Brønnplassering Ut fra profilundersøkelsene med sandspiss anbefaler vi at det bores to produksjonsbrønner (Brønn A og B) ved hhv. Sb 2 og Sb 3 (vedlegg 1). Brønn A plasseres 1-2 m vest for Sb 2 og brønn B 1-2 m øst for Sb3. A Skarelva B Bentonitt Naturlig Grunnvannsnivå Ø 90 mm stigerør i plast Ø 168 mm brønnrør Ø 90 mm stigerør i plast Ø 168 mm brønnrør 9 m 10,5 m mmmm 11,2 m Brønnpumpe med kapasitet på min. 6 l/s Øi 160 mm brønnfilter (9,0-10,5 m) med 1 mm filteråpning Brønnpumpe med kapasitet på min 6 l/s Øi 160 mm brønnfilter (9,2-11,2 m) med 1 mm filteråpning Fig. 3 Skisse av produksjonsbrønner Ut fra beregninger i kap vil brønnenes maksimale kapasitet være på omkring 10 l/s. Kornfordelingskurvene gir sorteringstall over 3 i det nivået det er aktuelt å plassere brønnfilter. Man kan dermed benytte formasjonsfilter uten gruskasting. Filteråpningen kan settes til 1 mm for begge brønnene. Brønnene må bores av et brønnboringsfirma. I tillegg til de to produksjonsbrønnene må det etableres minst tre peilebrønner i tillegg til de som allerede er etablert. Hvis, mot formodning, brønnenes kapasitet blir for lav, kan det i ettertid etableres en Ø54 mm brønn ved testbrønn 1 med filter fra 4,5-6,5 m. Grunnvannet pumpes opp med en tørroppstilt

12 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 9 elektrisk sugepumpe. Denne brønnen vil ha god hydraulisk kontakt med overflatevann og vil kunne levere en stabil kapasitet på minst 5 l/s. 4.2 Prøvepumping Etter at brønnene er etablert bør det foretas en testpumping av hver enkelt brønn for å utrede spesifikk kapasitet, dvs maks. kapasitet delt på senkning av grunnvannsnivå i brønnene. Spesifikk kapasitet benyttes til å bestemme den gunstigste uttaksmengde pr. brønn, samt til fremtidig overvåkning av brønnfiltrene. En reduksjon i spesifikk kapasitet over tid tyder på gjentetting av brønnfiltrene. Neste trinn blir å kjøre en fullskala parallell prøvepumping av begge brønnene med et samlet uttak tilsvarende maksimalt vannbehov på ca. 8 l/s. I denne perioden bør grunnvannsnivået måles i alle peilebrønner for å bestemme brønnenes totale influensområde. Dette er viktig for å utarbeide en beskyttelsesplan (klausulering) for brønnenes tilsigsområde. Det skal også tas vannprøver for dokumentasjon av vannkvalitet i henhold til drikkevannsforskriften og for å kunne vurdere nødvendig vannbehandling. Resultatet av prøvepumpingen vil bli brukt i en søknad til NVE om konsesjon for uttak av grunnvann i henhold til Vannressursloven, samt til søknader om godkjenning av vannverket (plangodkjenning før utbygging og en endelig godkjenning etter utbygging).

13 Grunnvannsundersøkelser Napp vannverk 10 5 SAMMENDRAG Asplan Viak har utført grunnvannsundersøkelser for utredning av ny vannkilde til Napp vannvark. Vannverket har et maksimalt vannbehov på 8 l/s. Undersøkelsene har bestått av feltbefaring, georadarmålinger og undersøkelsesboringer i løsmasser. Det ble i et forprosjekt anbefalt grunnvannsundersøkelser på Okstindmyran og ved Skarelvas utløp i Storvatnet. I område ved Okstindmyran indikerer georadarmålingene tykke myravsetninger over morene. Det konkluderes med små muligheter for uttak av grunnvann tilsvarende vannverkets vannbehov. Ved Skarelvas utløp i Storvatnet er det bygd opp ei elvevifte. Georadarmålinger og sonderboringer viste opptil 11 m sand og grus, og med størst løsmassetykkelse lengst ute på vifta. Avsetningen består av elveavsatt sand og grus ned til 7 m hvor det ble påvist et tynt silt/ leirlag. Dette laget markerer overgangen til en breelvavsetning av sand og grus med best forhold for grunnvannsuttak ned mot fjelloverflata. Testpumpinger av undersøkelsesbrønner i ulike nivå viste god - meget god vanngjennomgang. Prøver av opp-pumpet grunnvann er stort sett av god kvalitet. Grunnvannet kan karakteriseres som svakt surt (ph 6,0-6,5) og relativt fattig på løste mineraler. Enkelte av prøvene fra den øverste laget (over 7 m) har noe for høyt innhold av jern og mangan, men ellers er den fysisk-kjemiske vannkvaliteten god sammenlignet med kravene i Drikkevannsforskriften. På grunnlag av resultatene anbefales det å etablere to filterbrønner ved hhv testbrønn 1 og 2 med filter i det dypeste gruslaget like over fjell. Brønnene bør først testpumpes hver for seg og etterpå pumpes parallelt med et samlet uttak tilsvarende vannverkets vannbehov. Resultatene fra prøvepumpingen vil denne grunnlag for å vurdere maksimalt uttak, nødvendig vannbehandling og foreslå klausuleringssoner rundt grunnvannsbrønnene.