Orkdal kommune. Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya. Utgave: 1 Dato:

Transkript

1 Orkdal kommune Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya Utgave: 1 Dato:

2 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya II DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Orkdal kommune Rapportnavn: Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya Utgave/dato: 1/ Arkivreferanse \\trondheim03\oppdrag\517830\05_dokumentproduksjon Oppdrag: Oppdragsbeskrivelse: Oppdragsleder/forfatter: Oppdragsmedarbeidere: Egenkontroll: Dato og signatur: Sidemannskontroll: Dato og signatur: Grunnvannsundersøkelser ved Doroøya I Orkdal kommune Oppdragets formål er å utføre supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya for å finne optimal plassering og dimensjonering av to nye produksjonsbrønner, samt for å utrede mulighetene for økt grunnvannsuttak gjennom infiltrasjon av overflatevann. Oppdraget omfatter en karakterisering av overflatevannets egnethet for infiltrasjon, løsmassenes egnethet for infiltrasjon, nærmere kartlegging av grunnvannsforekomsten ved hjelp av georadarmålinger og sonderboringer, samt detaljerte undersøkelse av løsmassenes vanngiverevne og grunnvannets kvalitet ut fra testpumping og prøvetaking av undersøkelsesbrønner. Bernt Olav Hilmo og Mari Vestland Rolf E. Forbord og Mari Vestland Bernt Olav Hilmo Rolf E. Forbord Asplan Viak AS Orkdal kommune Asplan Viak AS

3 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya III FORORD Asplan Viak er engasjert av Orkdal kommune for å utrede potensialet for å forsyne Orkdal vannverk med grunnvann fra Doroøya. Det er allerede etablert to produksjonsbrønner i løsmasser. For å øke uttaket skal det etableres flere brønner i kombinasjon med infiltrasjon av overflatevann for økt nydannelse av grunnvann. Denne rapporten gir en oppsummering av resultatene fra undersøkelser av infiltrasjonsmuligheter basert på vannkvalitetsdata fra Gagnåsvatnet og Doroa, måling av infiltrasjonskapasitet i to testbasseng, samt resultater av hydrogeologiske undersøkelser som grunnlag for plassering og dimensjonering av to nye produksjonsbrønner. Eli Holen er kontaktpersoner for Orkdal kommune. Bernt Olav Hilmo er oppdragsleder for Asplan Viak. I tillegg har hydrogeolog Rolf Forbord og student Mari Vestland deltatt under feltundersøkelsene. Rolf Forbord har i tillegg bidratt med kvalitetssikring og faglige innspill til rapporten. Orkdal kommune Asplan Viak AS

4 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya IV INNHOLDSFORTEGNELSE FORORD SAMMENDRAG INNLEDNING Bakgrunn Formål UNDERSØKELSESMETODER Georadarmålinger Prøvetaking av overflatevann Undersøkelsesboringer OMRÅDEBESKRIVELSE Topografi og geologi Arealbruk og potensielle forurensningskilder INFILTRASJON AV OVERFLATEVANN Målinger av vanndyp Vannkvalitet i overflatevann Infiltrasjonstester Aktuelle metoder for infiltrasjon SUPPLERENDE GRUNNVANNSUNDERSØKELSER Georadarmålinger Boringer Sonderboringer Undersøkelsesbrønner Grunnvannskvalitet Oppsummering VIDERE ARBEIDER Grunnlag Etablering av infiltrasjonsbasseng Utgraving av basseng Vannledning til basseng Vedlikehold Etablering av flere produksjonsbrønner Plassering og dimensjonering av produksjonsbrønner Filtertiltrekking av brønner Fullskala prøvepumping VEDLEGG Vedlegg nr Tekst 1 Litteraturstudium om infiltrasjon av overflatevann Skisser av infiltrasjonsbasseng Kornfordelingsanalyser 4 Fysisk-kjemiske vannanalyser 5 Skisse av filtertiltrekking Orkdal kommune Asplan Viak AS

5 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 1 1 SAMMENDRAG Denne rapporten gir en oppsummering av resultatene av supplerende hydrogeologiske undersøkelser på Doroøya ved Gagnåsvatnet i Orkdal kommune. Hovedmålsetningen med dette arbeidet har vært å vurdere mulighetene for økt uttak av grunnvann ved: - infiltrasjon av overflatevann for økt nydannelse av grunnvann - etablering av flere produksjonsbrønner - bedre og mer effektiv filtertiltrekking av grunnvannsbrønnene Vannkvaliteten i Gagnåsvatnet er egnet for infiltrasjon. Både turbiditet og fargetall blir lavere når vanndypet blir større enn 10 m. Fargetallet er likevel såpass høyt at det må forventes tilslamming i infiltrasjonsflaten som vil kreve et jevnlig vedlikehold. Det ble utført tester av infiltrasjonskapasiteten i to bassenger på hhv. 14 og 18 m 2. Infiltrasjonskapasiteten er beregnet til omkring 0,1 l/s pr. m 2. På grunnlag av vannkvaliteten i Gagnåsvatnet, gjennomført litteraturstudium om infiltrasjon av overflatevann og utførte infiltrasjonstester, anbefales infiltrasjon i basseng. Det bør i første omgang bygges et infiltrasjonsbasseng på 40 x 12 m. Rapporten gir en nærmere beskrivelse med skisser av bassenget. Det forventes at bassenget vil få en infiltrasjonskapasitet på l/s. Supplerende undersøkelsesboringer viser at det er muligheter for brønnetablering ut mot Gagnåsvatnet på begge sider av utløpet av Doroa. Vannkvaliteten i undersøkelsesbrønnene er meget god ned til meters dyp. Ut fra vannkvalitet og løsmassenes vanngjennomgang er det lokalisert og dimensjonert to nye produksjonsbrønner. For å få økt filterflate er det anbefalt skråboring av begge brønnene. Dette bør gi muligheter for uttak i størrelsesorden l/s pr. brønn. Som et tredje tiltak for økt grunnvannsuttak er det foreslått en ny metode for filtertiltrekking, både i eksisterende og nye brønner. Hvis dette medfører økt vannhastighet inn mot brønnfiltrene, bør det være mulig å øke kapasiteten med anslagsvis 5 l/s pr. brønn. Ved gjennomføring av de tre nevnte tiltakene forventes det en samlet kapasitet på fire brønner i størrelsesorden 80 l/s. Nærmere vurdering av uttaksmengder og vannkvalitet må gjøres på grunnlag av en ny prøvepumping, der det i tillegg til grunnvannsnivå og grunnvannskvalitet også er viktig å registrere kvalitet og mengde på infiltrert overflatevann. Hvis det er behov for en ytterligere økning av uttaket må dette skje ved økt infiltrasjon i kombinasjon med etablering av brønn nr. 5 og eventuelt nr. 6. Orkdal kommune Asplan Viak AS

6 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 2 2 INNLEDNING 2.1 Bakgrunn Orkdal kommune har på grunnlag av et forprosjekt for utredning av tiltak for utbedring av vannforsyningen til Orkdal vannverk, vedtatt å utrede potensialet for grunnvannsforsyning fra Doroøya ved Gagnåsvatnet. I 2008 ble det ut fra hydrogeologiske undersøkelser etablert to produksjonsbrønner i løsmasser. Disse brønnene er prøvepumpet kontinuerlig siden oktober Vannkvaliteten har vært meget god i det alle målte parametere tilfredsstiller kravene i Drikkevannsforskriften. Samlet kapasitet har vært ca. 32 l/s som er ca. halvparten av vannverkets gjennomsnittelige forbruk og kun 1/3-parten av dimensjonerende vannforbruk på 100 l/s. Orkdal kommune ønsket å gå videre med grunnvannsalternativet fra Doroøya, og i samråd med Asplan Viak ble det besluttet å undersøke mulighetene for økt uttak av grunnvann ved: 1. Kunstig infiltrasjon av overflatevann for å øke nydannelsen av grunnvann. 2. Etablering av flere produksjonsbrønner. 3. Bedre og mer effektiv filtertiltrekking av produksjonsbrønner. 2.2 Formål Formålet med denne rapporten er: 1. Utrede mulighetene for kunstig infiltrasjon av overflatevann. Dette gjøres både ved undersøkelser av vannkvaliteten i Gagnåsvatnet og i Doroa, samt ut fra målinger av infiltrasjonskapasitet i to testbasseng sør og vest for brønnene. 2. Foreta en optimal plassering og dimensjonering av to nye produksjonsbrønner. Dette gjøres med bakgrunn i supplerende kartleggingen av grunnvannsforekomsten og detaljerte undersøkelser av løsmassenes vanngiverevne og grunnvannets kvalitet. Orkdal kommune Asplan Viak AS

7 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 3 3 UNDERSØKELSESMETODER 3.1 Georadarmålinger Georadar er et geofysisk måleinstrument som sender elektromagnetiske bølger ned i bakken og som reflekteres og mottas i en antenneenhet. Metoden gir indikasjoner på løsmassetykkelse, løsmassetype og dyp til grunnvannsspeil. En sikrere tolkning av georadarmålingene krever undersøkelsesboringer for å kunne relatere refleksjonsmønsteret på geordarprofilene til dokumenterte løsmasseprofiler. Georadarmålinger kan også benyttes til å måle vanndyp. Metoden gir en rask tredimensjonal kartlegging av løsmassene. Resultatene ble benyttet til å gi en foreløpig vurdering av mulighetene for grunnvannsuttak, og for plassering av eventuelle undersøkelsesboringer, samt for måling av vanndyp i Gagnåsvatnet ut fra målinger på isen. 3.2 Prøvetaking av overflatevann Det ble tatt vannprøver på forskjellig dyp på to steder i Gagnåsvatnet. Prøvene ble tatt fra isen ved bruk av en Grundfos MP-1 dykkpumpe og strømaggregat. I tillegg ble det tatt en vannprøve fra Doroa. Vannprøvene ble analysert for turbiditet og fargetall. 3.3 Undersøkelsesboringer På steder hvor georadarmålingene indikerer gode forhold for grunnvannsuttak, ble det utført undersøkelsesboringer for å få opplysninger om grunnvannsforekomstenes kapasitet og vannkvalitet. Først ble det sonderboret med en firkantspiss for bestemmelse av type og mektighet av løsmassene, og så ble det slått ned Ø5/4 undersøkelsesbrønner som ble testpumpet i forskjellige nivå for kapasitetsvurdering og prøvetaking av grunnvann og løsmasser. Undersøkelsesboringene ble utført med håndholdt boreutstyr. Grunnvannsprøver og overflatevannsprøver er analysert for fysisk-kjemiske parametere på laboratoriet til Norges geologiske undersøkelse (NGU), mens løsmasseprøvene ble analysert for korngradering av Miljøgeologi AS. Orkdal kommune Asplan Viak AS

8 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 4 4 OMRÅDEBESKRIVELSE 4.1 Topografi og geologi Området består av et delta ved utløpet av elva Doro i Gagnåsvatnet. Avstanden til behandlingsanlegget på Songmoen er ca 2,5 km. Det aktuelle området for grunnvannsundersøkelser ligger mellom fylkesveien og Gagnåsvatnet. Terrengoverflaten heller ca 1 : 50 ut mot vatnet. Terrenget er myrlendt ut mot Gagnåsvatnet, mot sør og mot nordøst, mens lengst oppe på avsetningen er grunnen fast med et tynt jordlag over grove elveavsetninger. Elva har hatt mange forskjellige løp, og flere gamle elveløp ses tydelig ut mot vatnet. Avsetningen ligger mellom kote 154 og 165. Øvre marine grense i området ligger på ca. kote 165. Det meste av løsmassene er avsatt under isavsmeltingen fra smeltevann som strømmet ned Dørdalen og ble avsatt som et breelvdelta ved datidens strandlinje som lå øverst oppe på Doroøya. Etter isavsmeltingen har elvetransportert sand, grus og stein bygd seg opp over det opprinnelige breelvelvdeltaet. Etter at vegetasjonsdekket ble etablert er det til sist dannet noe myr, torv og finkornige flomsedimenter over sand- og grusmassene. Området nærmest elva og vatnet er noe flomutsatt, og i tillegg kan ismasser skyves inn over land ved isgang i elva. N Figur 1 Flybilde som viser utbredelsen av grunnvannsforekomsten og dagens are albruk. Orkdal kommune Asplan Viak AS

9 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya Arealbruk og potensielle forurensningskilder Dagens arealbruk går tydelig fram av flybildet i figur 1. Det er et område med dyrket mark nord for Doro. Dette utgjør ca. 30 % av arealet til hele grunnvannsforekomsten. De resterende 70 % består av utmark dominert av myr og lauvskog. Det finnes ikke fast bosetning eller hytter på selve grunnvannsforekomsten. Nærmeste bebyggelse er to hytter som ligger langs veien på hver sin side av elva. På bakgrunn av arealbruken kan det finnes følgende potensielle forurensningskilder: - Dyrket mark. Avrenning av naturgjødsel, kunstgjødsel og eventuelle sprøytemidler kan påvirke grunnvannskvaliteten. - Skogbruk. Det finnes lite barskog som gir grunnlag for kommersiell utnyttelse, men lauvskogen blir utnyttet til ved. Vedhogsten skjer i et såpass begrenset omfang at den ikke representerer en alvorlig forurensningskilde. - Infiltrasjon av forurenset vann fra Doro og fra Gagnåsvatnet. Avrenning fra spredt bebyggelse innover Dørdalen og rundt Gagnåsvatnet kan gi bakteriehold i nærliggende overflatevann, men med god filtrering i grunnen er ikke dette noen alvorlig trussel mot grunnvannskvaliteten. - Jakt og friluftsliv. Området nyttes i noen grad til jakt og fiske, men eventuelle forurensinger knyttet til denne arealbruken er såpass små at de ikke er en trussel mot grunnvannskvaliteten. Totalt sett kan det dermed konkluderes med at grunnvannsforekomsten har liten belastning fra dagens arealbruk, og det er heller ikke planer om aktivitet som vil endre denne situasjonen. Orkdal kommune Asplan Viak AS

10 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 6 5 INFILTRASJON AV OVERFLATEVANN 5.1 Målinger av vanndyp Flybildet i figur 1 viser at det er et stort område med grunt vann utenfor elvedeltaet. Dette er forårsaket av sedimentasjon utenfor elvemunningen, og ut fra flybildet går det tydelig fram at elva har hatt flere løp ut i Gagnåsvatnet. For å redusere faren for gjenslamming av infiltrasjonsbrønn/basseng er det en fordel at overflatevannet har stabil kvalitet med lavest mulig fargetall og turbiditet. Det vil derfor være en fordel å ha et vanninntak på såpass stort dyp (under sprangsjiktet) at vannkvaliteten er minst mulig påvirket av årstidsvariasjoner. Et alternativ til dypt vanninntak er å forfiltrere overflatevannet gjennom nedgravde filterrør. Dette gjøres ved å grave filterrørene ca 1 m under sjø/elvebunn og fylle over med grov sand/grus, samt benytte en erosjonssikring av stein. Det ble utført 3 georaradarprofil utover i Gagnåsvatenet (se figur 2). Alle tre profilene viste økt vanndyp m fra land. Innenfor er vanndypet mindre enn 2 m. Fra ca 150 m skråner sjøbunnen med en helning på ca. 1 : 1 til minst 30 meters dyp. P 9 P 8 P 6 P 7 B1 Ba2 B2 P 3 Ba1 P 4 P 1 P 2 Punkt 1 Punkt 2 P 5 Figur 2 Flyfoto med inntegning av nye georadarprofil og prøvetakingspunkt i Gagnåsvatnet. (røde piler er profil målt i april 2009, mens gule piler er profil målt i mai 2009), grunnvannsbrønner (blå sirkel) og infiltrasjonsbasseng (blå rektangel). Orkdal kommune Asplan Viak AS

11 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 7 Figur 3 Utsnitt av georadarprofil 2. Rød linje er sjøbunn. Målingene viser at et vanninntak i Gagnåsvatnet må plasseres minst 180 m fra land for å oppnå såpass stort vanndyp at inntaket kommer under sprangsjiktet. 5.2 Vannkvalitet i overflatevann Målinger og vannprøvetaking ble foretatt fra hull gjennom isen. Det ble benyttet en dykkpumpe og strømaggregat. Det ble foretatt prøvetaking, samt feltmåling av temperatur og konduktivitet i to punkter i Gagnåsvatnet og i Doroa. Resultatene av vannanalysene er vist i tabell 1. Tabell 1 Analyseresultater av vannprøver tatt fra Gagnåsvatnet og Doroa. Prøve ID Turbiditet Fargetall Temperatur Konduktivitet FNU mg Pt/l C µs/cm 1 - Doroelva 0,13 34,9 3,1 30,2 2 Punkt 1, 2m Doroøya 0,36 37,4 2,3 37,6 3 Punkt 1, 7m Doroøya 0,34 35,6 2,8 38,0 4 Punkt 1, 12m Doroøya 0,12 29,6 3,3 36,4 5 Punkt 1, 17m Doroøya 0,16 28,2 3,5 36,5 6 Punkt 2, 6m Doroøya 0,18 34,6 2,6 38,5 7 Punkt 2, 10m Doroøya 0,09 28,9 3,1 36,6 8 Punkt 2, 17m Doroøya < ,1 3,2 36,5 9 Punkt 2, 25m Doroøya 0,06 28,9 3,7 37,1 Som tabellen viser reduseres fargetallet betydelig når vanndypet blir større enn 10 m. Fargetallet er sammenlignbart med fargetallet i Våvatnet, og er normalt for trønderske innsjøer. Turbiditeten reduseres også betydelig når vanndypet blir større enn 10 m, mens temperaturen viser en liten økning. Orkdal kommune Asplan Viak AS

12 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 8 Konklusjonen av vannkvalitetsdataene er at et eventuelt vanninntak i Gagnåsvatnet bør plasseres på mer enn 10 meters dyp og helst meters dyp. Da vil man kunne oppnå et vann med meget lav turbiditet (< 0,15) og et fargetall på mindre enn Infiltrasjonstester For å kunne vurdere løsmassenes infiltrasjonskapasitet og for å kunne vurdere om det bør infiltreres via basseng eller brønner, ble det gravd opp to testbasseng. Plasseringen av disse testbassengene er vist i figur 2, mens figur 4 viser et bilde av basseng 1. Figur 4 Infiltrasjon i basseng 1. Nærmere data om disse bassengene er vist i tabell 2. For enkelhets skyld ble infiltrert vann tatt fra utløpsrøret fra brønn 2. Infiltrert vannmengde ble justert slik at vannstanden i bassenget ble mest mulig konstant. Infiltrasjonsmengden økte de to første ukene, trolig som et resultat av borttrengning av luft i porevolumet i løsmassene. Infiltrasjonsmengdene i bassengene er målt etter hhv. 5 og 2 ukers infiltrasjon. Kapasiteten er litt større i basseng 2. Her er også dypet til grunnvannet større. Tabell 2 Resultater fra infiltrasjonstester Basseng nr Dyp Dyp til grunnvann Areal Infiltrert vannmengde Infiltrasjonskapasitet 1 Ca. 1 m Ca. 1,5 m Ca. 18 m 2 1,5 l/s 0,83 x 10-4 m/s 2 Ca. 1,5 m Ca. 3 m Ca. 14 m 2 1,5 l/s 1,07 x 10-4 m/s Orkdal kommune Asplan Viak AS

13 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 9 Konklusjonen av disse forsøkene er at det er mulig å infiltrere i basseng og at infiltrasjonskapasiteten vil ligge i området 0,5-1 x 10-4 m/s. For å kunne infiltrere 30 l/s trengs det derfor et basseng på m Aktuelle metoder for infiltrasjon Overflatevann kan infiltreres i brønner eller i basseng. I vedlegg 1 er det gitt en nærmere vurdering av disse metodene. Ut fra denne utredningen samt resultatet fra infiltrasjonstestene anbefales infiltrasjon i basseng. Dette skyldes hovedsakelig driftsforholdene. I og med at fargetallet er såpass høyt er det en fare for at infiltrasjonskapasiteten i brønner vil bli redusert over tid som følge av igjenslamming og begroing i løsmassene utenfor brønnfiltrene. Gjenslamming og begroing vil også gi redusert infiltrasjonskapasitet i basseng, men her vil det være mye enklere å regenerere anlegget ved å skrape bort dette tette overflatelaget. For nærmere beskrivelser av fordeler og ulemper med brønner og basseng henvises det til vedlegg 1. Orkdal kommune Asplan Viak AS

14 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 10 6 SUPPLERENDE GRUNNVANNSUNDERSØKELSER 6.1 Georadarmålinger Kart/flybilde over supplerende georadarmålinger utført i april og mai 2009 er vist i figur 2. I tillegg til kartlegging av vanndyp i Gagnåsvatnet var formålet med disse målingene å kartlegge utbredelsen av de ytre delene av grunnvannsmagasinet ut mot Gagnåsvatnet da det er aktuelt å etablere flere brønner i dette området. Utsnitt av georadarprofil P5 og P9 er vist i figur 5. Utsnitt av profil 5 Profil 9 Figur 5 Utsnitt av georadarprofil 5 og 9 målt i april og mai Orkdal kommune Asplan Viak AS

15 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 11 Georadarmålingene viser m med løsmasser med god reflektivitet over skrålag med noe dårligere reflektivitet. Avtagende reflektivitet mot dypet skyldes mer finstoffholdige masser og/eller høyere elektrisk ledningsevne i grunnvannet. Konklusjonen av georadarmålingene er at grunnvannsmagasinet fortsetter ut i Gagnåsvatnet og at det kan finnes over 15 m med egnede løsmasser for brønnetablering også i disse perifere områdene. 6.2 Boringer I forbindelse med etablering av peilebrønner ble det gjort flere sonderboringer og nedsetting av undersøkelsesbrønner høsten I tillegg er det i løpet av mai og juni 2009 foretatt 5 nye sonderboringer hvorav det i 2 av borehullene ble etablert undersøkelsesbrønner for nivåvis testpumping. Plasseringen av disse boringene er vist på kartet i figur 6. Figur 6 Kart/flybilde over alle nye boringer, peilebrønner og eksisterende produksjonsbrønner. Orkdal kommune Asplan Viak AS

16 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya Sonderboringer Resultatet av sonderboringene er vist i tabell 3-5. Tabell 3 viser resultatet av sonderboringer foretatt i forbindelse med etablering av peilebrønner høsten Tabell 4 og 5 viser resultatet av sonderboringer foretatt i mai og juni De mest lovende boringene med tanke på grunnvannsuttak er borehull B, C og E (2009), samt borehull 10 (2008). Her viser sonderboringene over 20 m med sand og grusig sand. Det er verdt å merke seg at det i peilebrønn 6 ble påvist tette masser av leirblandet sand og grus mellom 6 og 12 meters dyp Undersøkelsesbrønner For å kunne få sikrere data på vanngiverevne og grunnvannskvalitet ble det satt ned Ø32 mm undersøkelsesbrønner i borehull 10 (2008), samt i borehull B og E (2009). I tillegg ble det gjort en tilsvarende profilundersøkelse i peilebrønn 6 (2008). Resultatet av disse undersøkelsesbrønnene er vist i tabell 6 og 7. Kapasiteten ved testpumping varierte stort sett mellom 1 og 3 l/s. Dette kan betegnes som middels bra, og vanngjennomgangen i løsmassene vil være tilstrekkelig til å etablere produksjonsbrønner. I borehull 6 ble de beste forholdene for grunnvannsuttak påvist fra m, mens i borehull 10 ble det påvist mest egnede løsmasser fra 6-11 og meters dyp. I borehull B og E er forholdene for grunnvannsuttak middels gode helt ned til nesten 20 meters dyp. I flere undersøkelsesbrønner ble det påvist rene sandlag med noe lavere vanngjennomgang enn i resten av profilene. Fra borehull 6/Pb 6 ble det tatt masseprøver som er analysert for kornfordeling (se vedlegg 3.2). Orkdal kommune Asplan Viak AS

17 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 13 Tabell 3 Resultatet av sonderboring (2008) Borehull nr Peilebrønn 7 (2008) Dato: Koord. sone , Dyp (m) 6-7 Grusig sand (løs) 7-8 Grusig sand, stein (løs) 8-9 Grovsand 9-10 Grusig sand (løs) Grusig sand (løs) Grusig sand (løs) 12-13,5 Sand 13,5-14,0 Grusig sand Stein og grus Stein Sand Borehull nr Peilebrønn 9 (2008) Dato: Koord. sone 32 Dyp (m) , ,5 Steinige masser 1,5-2,5 Grusig sand 2,5-4,5 Steinige masser 4,5-5,5 Steinige masser, seigt 5,5-7,5 Grusig sand, stein Borehull nr Peilebrønn 4 (2008) Dato: Koord. sone 32 Dyp (m) 0-2 Myr , Myr/leire/silt 4,5 Grusig sand 5,5 Grus 6,5 Finsand 9-11 Sand 12,80 Finsand Borehull nr Borehull 10 (2008) Dato: Koord. sone 32 Dyp (m) 0-0,5 Myr , ,5-2 Stein/grusig sand 2-3 Stein 3-4 Grusig sand 5,5-7,5 Grusig sand 5-6 Grov sand 6-7 Grusig sand 7-8 Grusig sand 8-9 Grusig sand 9-10 Grusig sand Grusig sand Sand Sand Sand Sand Grusig sand Grusig sand Grusig sand Grusig sand, fastere masser Finsand Orkdal kommune Asplan Viak AS

18 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 14 Tabell 4 Resultatet av sonderboring A, B og C (2009) Borehull nr Borehull A (2009) Borehull B (2009) Borehull C (2009) Dato: ? Koord. sone 32 Dyp (m) , , , Myr Myr Torv 1-2 Grusig sand (åpen) 2-3 Steinig sandig grus (åpen) 3-4 Steinig sandig grus (åpen) 4-5 Steinig sandig grus Grus/sand (løs, åpen) Steinig sandig grus (åpen) Sand Sand Steinig grus/sand (løs) Steining grus/sand Torv, steinig grus (løs) Steinig grus 5-6 Sand (løs) Sand (løs) Sand (åpen) 6-7 Grov sand, grus Sand (løs) Sand (åpen) (løs) 7-8 Sand (løs) Grusig sand 8-9 Grov sand (lett) Sand 9-10 Sand (løs) Løsere sand Sand Sand (løs) Sand (løs) Sand (løs) Sand Sand (løs) Grovere sand Sand (løs) Grovere sand Sand (løs) Grovere sand Sand (løs) Grovere sand, grus Sand Grusig sand Sandig grus Grusig sand Sand (løsere på slutten) Grusig sand Grusig sand Grusig sand, (stein) Grusig sand, (stein) Grusig sand, (stein) Sand (løs) Sand Sand Orkdal kommune Asplan Viak AS

19 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 15 Tabell 5 Resultatet av sonderboring D og E (2009). Borehull nr Borehull D (2009) Borehull E (2009) Dato: Koord. sone , , Dyp (m) 0-1 Myr Grus 1-2 Sand (løs) Grusig sand 2-3 Grusig sand Grus og stein 3-4 Grusig sand (løs) Steinig grusig sand 4-5 Grusig sand (løs) Sand 5-6 Grusig sand Grusig sand 6-7 Sand Sand 7-8 Grusig sand Grus og sand 8-9 Sand Sand 9-10 Grusig sand Sand Grusig sand Sand, finsand Sand Sand Sand/finsand Sand/finsand Sand/finsand Sand Grusig sand Grusig sand/silt Sand Sand Orkdal kommune Asplan Viak AS

20 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 16 Tabell 6 Resultater fra undersøkelsesbrønn 6/peilebrønn 6 og borehull 10 (2008) Sted: Doroøya Peilebrønn nr: 6 Dato: Koordinater: Sone: 32 Ø-V: N-S: Brønntype: Ø32 mm rør med 1,5 m sandspiss med slisset filter Grunnvannsnivå: Merknad: Til sammen 22,5 m rør Dyp (m) Løsmassetype Slamfarge Kapasitet (l/s) 6-7,5 Leirblandet sand Prøver Temp. ( C) Ledningsevne (ms/m) Merknad 0,8-1,0 5,8 4,2 Klart etter 10 min. 9-10,5 Leirblandet Leirblakket. God synk. 10,5-12 Leirblandet Leirblakket ,5 Grusig sand Grått 2,5 VP 5,2 6,2 Noe turbiditet (ga seg etter 10 min). 13,5-15 Grusig sand Grått 2,3 5,1 7,5 Klart etter 3 min ,5 Grusig sand Grått 2,8 VP, SP 5,1 9,3 Svak H2S lukt. 16,5-18 Grusig sand 2,3 SP 5,3 14,2 Klart etter 3 min ,5 Grusig sand Leirgrå 1,2 VP,SP 5,4 23,4 Spylevann sank raskt. Finstoff. 19,5-21 Finsand 0 Avgir ikke vann ved sug ,5 Grus og sand 0 Dårlig synk, GV 3,6 m 21-22,5 0 Grovere masser. GV 3,68 m, GV er 3,55 m u terreng. SP : Spylt masseprøve, PP: Opp-pumpet masseprøve, VP: Vannprøve Sted: Doroøya Borehull nr: 10 Koordinater: Sone: 32 Ø-V: N-S: Brønntype: Ø32 mm rør med 1,5 m sandspiss med slisset filter Grunnvannsnivå: Merknad: Peilerør totalt 19,5, 18,5 m under terreng Dato: Dyp (m) Løsmassetype Slamfarge Kapasitet (l/s) Prøver Temp. ( C) 3-4,5 Grusig sand 0,5 8,0 5,7 6-7,5 Grov sandgrusig sand 2,0 VP+MP 5,2 6,3 9-10,5 Grusig sand 2,2 VP+MP 5,5 6, ,5 Sand 1,3 VP+MP 5,6 10, ,5 Grusig sand 2,5 VP+MP 5,5 11,1 16,5-18 Grusig sand 2,0 5,7 11,7 Ledningsevne (ms/m) Merknad Orkdal kommune Asplan Viak AS

21 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 17 Tabell 7 Resultatet av undersøkelsesbrønn B og E (2009) Sted: Doroøya Borehull nr: B Dato: Koordinater: Sone: 32 Ø-V: N-S: Brønntype: Ø32 mm rør med 1,5 m sandspiss med slisset filter Grunnvannsnivå: ca. 0,5 m Merknad: 21 m rør Dyp (m) Løsmassetype Slamfarge Kapasitet (l/s) Prøver Temp. ( C) Ledningsevne (ms/m) Merknad 4,5-6 Sand 1,6 1,4 4,7 Middels vanngj.gang. 6-7,5 Sand 2,0 VP+MP 2,1 6,4 Middels vanngj.gang. 7,5-9 Sand 1,6 3,4 12,0 Middels vanngj.gang. 9-10,5 Sand Brunt 1,5 VP+PP+SP 4,0 14,2 Middels vanngj.gang. 10,5-12 Sand 12-13,5 Grov sand Brunt 2,0 VP+(SP+PP) 4,8 18,4 Middels vanngj.gang. 13,5-15 Grovere sand Brunt 1,8 4,9 20,4 Middels vanngj.gang ,5 Grovere sand Brunt 1,6 PP+VP 5,0 21,2 Middels-dårlig synk. 16,5-18 Grusig sand Brunt, grått 1,6 5,1 24, ,5 Grusig sand Grått 1,5 VP 5,3 21,8 19,5-21 Grusig sand Grått 0,5 6,0 19,9 Lukt. Sted: Doroøya Borehull nr: E Dato: Koordinater: Sone: 32 Ø-V: N-S: Brønntype: Ø32 mm rør med 1,5 m sandspiss med slisset filter Grunnvannsnivå: ca. 0,5 m under terreng. Etter pumping ca. 1,2 m Merknad: 19,5 m under terreng, totalt 21 m rør Dyp (m) Løsmassetype Slamfarge Kapasitet (l/s) Prøver Temp. ( C) Ledningsevne (ms/m) Merknad 4,5-6 Grusig sand Brunt 1,5 4,2 8,7 Middels vanngj.gang. Klart vann etter 1,5 min. 6-7,5 Grusig sand 3,3 VP 4,4 9,7 7,5-9 Grusig sand Brunt 1,6 Middels vanngj.gang 9-10,5 Grusig sand 1,0 VP+PP 5,6 10,8 10,5-12 Grusig sand Brunt 1, ,5 Grusig sand 2,5 VP 5,3 12,7 13,5-15 Grusig sand Brunt 1,6 Noe slam ,5 Grusig sand 1,5 VP 5,5 23,5 16,5-18 Sand Brungrått 1,8 5,4 34, ,5 Leirig Grått 0,5 VP 5,8 30,4 Leirklumper. Lukt av H2S. Orkdal kommune Asplan Viak AS

22 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya Grunnvannskvalitet Fra alle fire undersøkelsesbrønner ble det tatt vannprøver som er analysert for fysiskkjemiske parametre. Resultatet av analysene er vist i vedlegg 4. Vannkvaliteten er forskjellig i alle undersøkelsesbrønnene. Pb 6/Borehull 6 Det er tatt vannprøver under et tett lag av leirblandet sand. Dette gjør at disse vannprøvene har et meget lavt oksygeninnhold og følgelig økt løselighet av jern og mangan. Innholdet av mangan og særlig jern er høyt i begge vannprøvene. Den dypeste prøven har vesentlig høyere ph, alkalitet og Ca-innhold enn vannprøven tatt på mindre dyp. Ut fra grunnvannskvaliteten er ikke denne lokaliteten egnet for plassering av produksjonsbrønn. Pb 10/Borehull 10 Med unntak av litt for lav ph-verdi tilfredsstiller alle målte parametre kravene i Drikkevannsforskriften. Grunnvannet har lavt innhold av jern og mangan og lavt fargetall. Alkaliteten og Ca-innholdet er lavt til middels. Grunnvannskvaliteten er derfor godt egnet for etablering av produksjonsbrønn. Borehull B Alle målte parametre tilfredsstiller kravene i Drikkevannsforskriften. Grunnvannet har lavt innhold av jern og mangan, lavt fargetall og en ph mellom 7,5 og 8,3. Alkaliteten (0,4-2,1 mmol/l) og Ca-innholdet (8-35 mg/l) øker mot dypet. Grunnvannskvaliteten er meget godt egnet for etablering av produksjonsbrønn. Borehull E Med unntak av litt for lave ph-verdier i tre vannprøver tatt på hhv. 7,10 og 13 meters dyp tilfredsstiller alle målte parametre kravene i Drikkevannsforskriften. Disse tre vannprøvene har også relativt lav alkalitet og lavt Ca-innhold. Alkalitet, ph-verdi og innholdet av løste mineraler øker fra 15 meters dyp. De to dypeste vannprøvene har ph på hhv. 7,2 og 8,1, høy alkalitet og et relativt høyt kalsiuminnhold på hhv. 33 og 49 mg/l. Alle prøvene har lavt innhold av jern og mangan og lavt fargetall. Grunnvannskvaliteten er meget godt egnet for etablering av produksjonsbrønn. 6.3 Oppsummering De supplerende grunnvannsundersøkelsene viser at det er gode muligheter for økt uttak av grunnvann ved etablering av flere produksjonsbrønner. De mest egnede områdene er ved borehull B og E. Prøvepumpingen av brønn 1 og 2 viser at nye brønner i disse områdene ikke vil påvirke uttaket fra de eksisterende produksjonsbrønnene. Dette ble også dokumentert ved undersøkelsesboringene som viste at grunnvannsnivået her ikke er påvirket av prøvepumpingen. I begge områdene er det påvist nesten 20 m med sand og grusig sand med middels-god vanngjennomgang. Massene er sammenlignbare med det som ble påvist i brønn 1 som har en kapasitet på ca. 18 l/s. Ved bruk av skråbrønner med lenger filter bør det derfor være mulig å oppnå like store eller større kapasitet i forhold til B1 og B2. Undersøkelsesbrønner i begge områder viser meget god vannkvalitet, med lavt fargetall og meget lavt innhold av jern og mangan. Alkalitet, ph-verdi og innholdet av løste mineraler øker mot dypet, men ikke i så stor grad at produksjonsbrønnene vil gi for hardt vann. Orkdal kommune Asplan Viak AS

23 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 19 7 VIDERE ARBEIDER 7.1 Grunnlag En ny vannkilde til Orkdal vannverk skal dimensjoneres ut fra et maksimalt døgnbehov på ca. 100 l/s. Det trengs med andre ord en økning av dagens uttak med snaut 70 l/s. Dette vil kreve følgende tiltak 1. Etablering av infiltrasjonsanlegg for økt nydannelse av grunnvann. 2. Etablering av flere produksjonsbrønner 3. Økt uttak pr. brønn ved bedre filtertiltrekking En nærmere beskrivelse av i disse tiltakene er gitt i kap Etablering av infiltrasjonsbasseng Utgraving av basseng Resultatet av infiltrasjonstestene og et litteraturstudium (vedlegg 1), viser at bruk av åpne basseng er best egnet for infiltrasjon av overflatevann. Resultatet av prøvepumpingen viser at det meste av nydannelsen av grunnvann trolig skjer ved naturlig infiltrasjon fra Gagnåsvatnet og i mindre grad ved infiltrasjon fra Doroa. For å styrke tilstrømningen av grunnvann fra området oppstrøms brønnene er det mest fornuftig å plassere infiltrasjonsbassenget ovenfor brønnene. Dette gir i tillegg større tykkelse på den umettede sonen, noe som har stor betydning for både infiltrasjonskapasiteten og renseevnen. Resultatet av de to infiltrasjonstestene viser at området ved prøvebasseng 2 er best egnet. Størrelsen på bassenget beregnes på grunnlag av infiltrasjonskapasiteten (hastigheten på infiltrert vann) og dimensjonerende vannmengde. Ved infiltrasjon i testbasseng 2 ble infiltrasjonshastigheten beregnet til i overkant av 1 x 10-4 m/s. Erfaringsmessig vil hastigheten reduseres ettersom det dannes et slamlag i bunnen av bassenget. Det benyttes derfor en infiltrasjonshastighet på 0,5 x 10-4 m/s. Dimensjonerende vannmengde settes til 40 l/s. Dette gir et nødvendig areal på 0,04 m 3 /0,5 x 10-4 m/s = 800 m 2. For enklere og mer effektivt vedlikehold anbefales det å bygge to basseng, men i første omgang vil vi anbefale at det graves ut et basseng med et areal på 480 m 2 (40 x12 m). Bassenget plasseres slik at testbasseng 2 inngår i bassenget og med lengste side vinkelrett på elva (se figur 7). På grunnlag av erfaringene med infiltrasjon i dette bassenget vil et basseng nr. 2 kunne plasseres enten m ovenfor eller m nedenfor det første bassenget. Løsmassene består av 1-1,5 m jord over steinholdig grus og sand til ca. 5 meters dyp. Det er meget viktig at alle humusholdige jordmasser fjernes ved oppgraving av bassenget. Det må derfor graves ned til minst 1,5 meters dyp. Hvis det påvises jordmasser eller tette finkornige masser under dette nivået må disse graves opp og erstattes med filtersand (0,2-4 mm). Over bunnen legges et 0,3 m tykt lag av filtersand. Veggene i bassenget må først planeres med et fall på ca. 1 : 2, så legges det på en 3 m bred filterduk før det fylles over med et min. 0,2 m tykt lag av grus. Det er viktig at det benyttes såpass grove masser at det ikke oppstår erosjon i bassengveggene. Vedlegg 2 viser skisser av bassenget. Rundt bassenget bygges det opp en 0,5 m høy voll av tette løsmasser (jord og finsand). Denne dekkes med en tett membran (plastfolie) som så dekkes med utgravd grus fra bassenget. Orkdal kommune Asplan Viak AS

24 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 20 For å komme til med maskinelt utstyr for fjerning av slamlag etter en tids drift, må bassengveggen på den ene kortsiden graves ut med et fall på 1 : 5 i minimum 4 meters bredde m fra bassenget mot produksjonsbrønnene settes det ned en peilebrønn for overvåkning av grunnvannsnivået Vannledning til basseng For uttesting av bassenget under prøvepumpingsperioden benyttes det et provisorisk vanninntak i Gagnåsvatnet. Det pumpes vann fra utløpet av Doroa via en 200 mm vannledning og til infiltrasjonsbassenget. Pumpa må ha en maksimal kapasitet på minst 30 l/s, og vannmengden må kunne reguleres. Vannledningen føres til midten av bassenget hvor det legges et bend slik at vannet strømmer ut i bassenget i en kaskade. For å hindre erosjon av filtersand rundt vannrøret legges det en sirkel med stein (se vedlegg 2). Figur 7 Kart/flybilde som viser plassering av infiltrasjonsbasseng, nye produksjonsbrønner og eksisterende produksjonsbrønner og peilebrønner Orkdal kommune Asplan Viak AS

25 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya Vedlikehold Som tidligere nevnt vil et slikt infiltrasjonsbasseng kreve jevnlig vedlikehold i form av bortskraping av det øverste laget av filtersanden hvor det etter hvert dannes et tett sjikt på grunn av sedimentering/utfelling av humus og finstoff. Dette kan gjøres med en traktor med skjær. Disse massene kan deponeres på godkjent mottak for fyllmasser. Etterpå fylles det på med tilsvarende mengde filtersand. Hyppigheten av dette vedlikeholdet må vurderes på grunnlag av driftserfaringer, men ut fra erfaringer med tilsvarende basseng ved andre vannverk, må en regne med å skifte ut filtersand 2-4 ganger pr. år. Som en tommelfingerregel bør det foretas vedlikehold før infiltrasjonskapasiteten er redusert til 50 % av opprinnelig verdi. Ved for lange driftsperioder uten vedlikehold er det en fare for at slammet trenger dypere ned i filtersanden, noe som kan føre til det blir vanskelig å få kapasiteten opp til opprinnelig nivå. Før bassenget blir tatt i bruk til permanent drift vil det bli utarbeidet en driftsinstruks for beskrivelse av styring av infiltrasjonsmengder og vedlikehold av bassenget. 7.3 Etablering av flere produksjonsbrønner Plassering og dimensjonering av produksjonsbrønner På grunnlag av prøvepumpingen av eksisterende produksjonsbrønner, og nye grunnvannsundersøkelser anbefales etablering av to nye brønn ved Ub B og E (se figur 7). I løsmasser dominert av sand vil inntaksarealet ha stor betydning for brønnenes kapasitet. Det anbefales derfor å bore de nye brønnene på skrå for å oppnå økt filterlengde. Tabellen nedenfor viser brønndimensjonering for to nye brønner. Tabell 8 Brønnspesifikasjoner Brønn 3 (ved Ub B) Brønn 4 (ved Ub E) Godskvalitet Rustfritt stål Rustfritt stål Total brønnlengde 36 meter 32 meter Vinkel fra horisontallinjen Skråboring (26 ) Skråboring (30 ) Boreretning Mot SØ Mot NNØ Totalt brønndyp 14,9 m 15,0 m Diameter brønnrør 219 mm 219 mm Brønnrørslengde (m) 24 meter inkl. 1,5 m over terreng 20 meter inkl. 1,5 m over terreng Godstykkelse brønnrør Min. 2,6 mm Min. 2,6 mm Filtertype Kontinuerlig slissefilter Kontinuerlig slissefilter Diameter filter mm mm Filterlengde 12 meter (24-36 m) 12 meter (12-16 m og m Slissebredde/lysåpning 0,75 mm 0,75 mm Sumprør 0,5 meter 0,5 meter Orkdal kommune Asplan Viak AS

26 Supplerende grunnvannsundersøkelser på Doroøya 22 Det er vanskelig å beregne kapasiteten for de to nye brønnene. Ut fra kapasiteten på de eksisterende brønnene, løsmassetype og resultatet av undersøkelsesbrønn B og E forventes en kapasitet på l/s. Selv om disse brønnene ligger utenfor senkningstrakten for de eksisterende brønnene er det mulig at de vil krige om noe av det samme grunnvannet. Den samlede kapasiteten uten infiltrasjon vil derfor sannsynligvis ligge i området l/s. Hvis det er mulig å infiltrere 40 l/s fra Gagnåsvatnet vil den samlede kapasiteten kunne økes tilsvarende, men dette vil sannsynligvis kreve enda en produksjonsbrønn. Et uttak på 100 l/s vil dermed kreve minimum 5 produksjonsbrønner og infiltrasjon på ca. 40 l/s. 7.4 Filtertiltrekking av brønner Kapasiteten på de to etablerte brønnene ble noe lavere enn forventet. Dette gjelder særlig for B2. Hovedårsaken til lavere kapasitet skyldes stor filtermotstand, dvs. at løsmassene rundt filteret er for tette til å transportere vannet hurtig nok inn mot filteret. Vi vil derfor anbefale at filtrene på både de to eksisterende brønnene og de to nye brønnene tiltrekkes seksjonsvis med mamutpumping (se vedlegg 5). Dette har ved tidligere brønnetablering og brønnboring vist seg meget effektivt, men det er meget vanskelig å vurdere effekten av denne metoden på forhånd. Asplan Viak har etterspurt denne tjenesten hos boreentreprenører, og etter vår vurdering har Hallingdal Brønn og Graveservice det beste tilbudet vurdert ut fra pris, erfaring og beskrevet metodikk. I etterkant av boringen av de nye brønnene vil vi derfor leie inn Hallingdal Brønn- og Graveservice for filtertiltrekking av til sammen 4 brønner. 7.5 Fullskala prøvepumping Alle fire brønner må prøvepumpes parallelt i min. 6 måneder, eller til det kan dokumenteres stabil kapasitet og vannkvalitet. Opp-pumpet grunnvann føres til åpent vann. Under prøvepumpingsperioden må det foretas følgende målinger/prøvetakinger: - Måling av grunnvannsnivå i alle peilebrønner og av vannstanden i elva og i Gagnåsvatnet. - Måling av utpumpet vannmengde pr brønn. - Måling av infiltrert vannmengde. - Måling av vannstand i infiltrasjonsbasseng. - Prøver fra hver enkelt brønn og infiltrasjonsbasseng til både bakteriologiske og fysiskkjemiske analyser. Nye brønner og infiltrasjonsbasseng bør prøvetas hyppigst. - Feltmålinger av grunnvannets temperatur, ledningsevne og innhold av O 2 og CO 2 i hver brønn og i infiltrasjonsbasseng. Sammen med utført prøvepumping vil resultatene danne grunnlag for: Utarbeidelse av klausuleringsplan. Utarbeidelse av søknad om vannuttak (NVE) og plangodkjenning (Mattilsynet). Vurdere nødvendig vannbehandling, for eksempel UV, lufting og alkalisering. Før den nye prøvepumpingen starter, vil Asplan Viak utarbeide en ny plan for prøvepumpingen. Denne planen vil beskrive prøvetakingen (type vannprøve og prøvetakingstidspunkt), måling av grunnvannsnivå i peilebrønner og produksjonsbrønner og kapasitetsmålinger (avlesning av vannmålere). Orkdal kommune Asplan Viak AS

27 Vedlegg 1 Litteraturstudium Kunstig infiltrasjon i brønner og basseng for økt kapasitet i grunnvannsmagasin Dato: Skrevet av: Mari Vestland og Hilde Bjørgaas, NTNU

28 INNHOLD 1. INTRODUKSJON VALG AV METODE INFILTRASJON GJENNOM BASSENG Generelt Gjenslammingsproblematikk Turbiditet Fargetall (TOC) Tiltak for opprettholdelse av infiltrasjonshastighet og vannkvalitet Optimal konstruksjon og drift av bassenget Behovet for vannbehandling og beskyttelse INFILTRASJON VIA RØRBRØNNER Gjenslamming Suspenderte partikler Totalt organisk karboninnhold (TOC), fargetall og bakterievekst Produkter fra kjemiske reaksjoner Luftbobler Oversikt over ulike prosesser som øker gjenslammingshastigheten Betingelser for god kunstig infiltrasjon via rørbrønn Kunnskap om lokale forhold Vannkvalitet Brønndesign Hastigheten av gjenslamming Beregningsmetoder Spesifikk kapasitet MFI membranfilterindeks Råd for reduksjon av gjenslamming De vesentligste fordeler og begrensninger ved basseng og brønner EKSEMPEL FRA NORGE VURDERINGER OG SLUTTKOMMENTARER REFERANSER VEDLEGG, FORMLER... 22

29 1. INTRODUKSJON Kunstig infiltrasjon innebærer å infiltrere vann til et grunnvannsmagasin ved hjelp av tekniske midler. Erfaringsmessig er infiltrasjon billig og effektivt, samtidig som metodene er relativt enkle. I Norge er råvannstilgangen og vannkvaliteten god, noe som indikerer at det skulle være gode forhold for infiltrasjon både via brønn og basseng. Spesielt godt egnet for infiltrasjon her til lands er breelv- og elveavsetninger. I tillegg kan skredvifter, strandavsetninger og ablasjonsmorene utgjøre gode avsetninger for infiltrasjon av mindre vannmengder. Infiltrasjon av overflatevann kan ha flere hensikter, men vaniigst er det å benytte metoden for å øke kapasiteten i grunnvannsmagasin. I flere land er det vanlig å benytte seg av akviferen som lagringsmedium, der en kan lagre overflatevann samtidig som det gir en viss renseeffekt (ASR aquifer storage and recovery). Fordelene ved å lagre vannet i grunnen er mange. De viktigste er knyttet til reduksjon av vanntap via evapotranspirasjon og redusering av kostnader ved etablering av et relativt lite reservoar kontra et større overflateanlegg. For land som befinner seg i en situasjon der vanntilgangen er lav vil denne type infiltrasjon være et viktig bidrag i vannforsyningen i tørkeperioder. Infiltrasjon kan også benyttes som et tiltak for å forbedre vannkvaliteten. I motsetning til mange andre vannbehandlingstiltak vil et slikt anlegg være enklere å bygge, i tillegg til at man ikke har de samme utgifter til drift og vedlikehold. Basseng kan brukes i denne sammenhengen som et ledd for å redusere jern, mangan og organisk innhold i grunnvannet. Metallene går fra løst tilstand til fast fase når grunnvannet blir tilstrekkelig oksidert av det infiltrerende overflatvannet, og kan på den måte holdes tilbake i akviferen før grunnvannet tas opp i produksjonsbrønnene. Andre bruksområder er relatert til rensing, begrensing av influensområde og opprettelse av nytt strømningsmønster for å skape grunnvannsskiller slik at man oppnår beskyttelse fra eksempelvis en forurensingskilde (se eksempelvis NGU b). 2. VALG AV METODE Ved valg av infiltrasjonsmetode vil de lokale forhold der anlegget tenkes etablert være av stor betydning, og endelig løsning vil følgelig betinges av selve problemstillingen og naturgitte faktorer. Valget vil være knyttet opp mot detaljerte forundersøkelser og de vurderinger som er gjort i det aktuelle tilfellet. De viktigste forhold og faktorer som det må tas hensyn til ved valg av metode (NGU b): Geologi, hydrologi, topografi, klima Råvannstilgang Råvannskvalitet Muligheten for effektivt uttak av infiltrert vann Arealbruk Økonomiske aspekt i anlegg og drift Hvorvidt man bør velge å etablere brønner eller basseng, vil avhenge av beskaffenheten til den umettede sonen. Generelt gjelder det at basseng foretrekkes om man kan få en effektiv infiltrasjon gjennom den umettede sonen. Sonen må da i hovedsak bestå av sand og grus. Hvis løsmassene her er finere (sand og grus med tette lag, eller silt og leir) vil etablering av brønn være et naturlig valg. I mettet sone vil man gjerne, avhengig av kornfordeling, benytte brønn med formasjonsfilter eller grusfilter. Infiltrasjon anses ikke som et alternativ i den mettede sone om den består av for stor andel finstoff eller i tilfeller der mektigheten er for liten. Infiltrasjonsløsningen man faller på vil i stor grad bestemme anleggets framtidige løsninger for drift og vedlikehold. Generelt gjelder det at problemer relatert til kunstig infiltrasjon reduseres ved bruk av relativt enkle tekniske og driftsmessige tiltak. Disse tiltakene beskrives nærmere i del 3 og 4, for henholdsvis basseng og brønner.

30 Et annet aspekt knyttet opp mot valg av metode er innvirkningen på naturmiljøet. Metoden vil, sammen med valg av plassering, kunne bidra til å gi en uheldig endring av miljøforholdene. Som eksempel kan nevnes erosjon ved hevet grunnvannsnivå, reduksjon av grunnens bæreevne og/eller forsumping i de områder der grunnvannsstanden normalt er høy. I tillegg kan man endre betingelsene for eksisterende flora og fauna (NGU b). I de neste avsnittene vil de to metodene beskrives nærmere hver for seg. Erfaringer ved bruk av kunstig infiltrasjon ved norske vannverk vil belyses med tre eksempler, og til slutt gis en kort vurdering med sluttkommentarer for problemstillingen. 3. INFILTRASJON GJENNOM BASSENG Infiltrasjon gjennom basseng og perkolasjon gjennom umettet sone er mer effektivt enn direkte injeksjon gjennom rørbrønn med hensyn til kvalitetsforbedring. Effekten er avhengig av blant annet oppholdstid, oksygentilgang og temperatur. Et basseng er lettere å vedlikeholde og er, både i Norge og globalt, den mest vanlige løsningen når det gjelder kunstig infiltrasjon. 3.1 Generelt Hvor godt en slik løsning egner seg er avhengig av løsmassenes egenskaper; kornstørrelse, mektighet på umettet sone, areal, avsetningstype og arealbruken i området. Vannkvaliteten er ikke av så stor betydning som for infiltrasjonsbrønner siden vannet blir renset i den umettede sone på vei ned mot grunnvannsspeilet. Oppholdstida mellom infiltrasjon og uttak bør være minst 50 døgn, med mindre man for- eller etterbehandler vannet. Også i infiltrasjonsbasseng opplever man et behov for å fjerne slam. Gjenslamming vil skje etter en viss tid, og det er denne tiden som er kritisk i forhold til drift, vedlikehold og kostnader. Slammet består av sediment og biologisk materiale, og er en funksjon av råvannskvalitet, temperatur, partikkelinnhold og potensialet for algevekst. Slam er et problem ikke bare av kapasitetsårsaker, men også siden gjenslamming gir ubehagelig lukt og smak (NGU b). Økonomisk utbytte av infiltrasjon gjennom basseng er avhengig av infiltrasjonshastigheten. Porene i umettet sone tettes igjen som følge av bakterie- og algevekst, samt av finkornet materiale i vannet. Resultatet kan bli at infiltrasjonshastigheten avtar som følge av denne gjenslammingen. Ulike aspekt knyttet til gjenslamming og infiltrasjonshastighet forklares nærmere i de neste avsnittene. Figur 1. Prinsippskisse av infiltrasjonsbasseng (Houwer 2001).

31 3.2 Gjenslammingsproblematikk Det vil være optimalt om overflatevannskilden har lavest mulig verdier for turbiditet og fargetall for å unngå unødvendig gjenslamming. Høyt fargetall kan i tillegg forårsake problem med mikrobiell aktivitet på ledningsnettet. En annen ulempe med høyt innhold av humus er muligheten for å få dannet giftige klororganiske forbindelser om man desinfiserer med klor. I tillegg vil desinfeksjonseffekten fra UV-stråling nedsettes for vann som har høye verdier av turbiditet og/eller fargetall Turbiditet Schuh (1990) beskriver resultater fra forsøk med infiltrasjonsbasseng, der ulike konsentrasjoner av suspendert materiale ble infiltrert i sandige masser. Overflatevannskilden var i dette tilfellet en elv med høye verdier for turbiditet, anslått til ca. 60 mg/l. De suspenderte massene bestod av ca. 60 % leir og 40 % silt. For et fullstendig regenerert basseng ble det estimert at gjenslammingen strakk seg til et dyp på 23 cm, men registreringer ble også gjort ned til 38 cm. Dypere gjenslamming ble funnet å skyldes infiltrasjon av leirpartikler under bassengoverflaten, en prosess som tok til i den tidlige fasen av driften (19-75 timer etter driftsstart). Penetrasjon av leir avhenger av jordsmonnets kornstørrelse, sedimentenes kornstørrelse, vannhastighet, samt av tid og grad av uhindret strømning. Denne infiltrasjonen avtok etter hvert som siltfraksjonen oppkonsentrertes på bassengoverflaten, og dermed dannet et mindre permeabelt lag. Resten av driftsperioden var preget av mer overflatenær gjenslamming. Gjenslamming vil gi ulike effekter på de hydrauliske forhold, og varierer med både lokalitet og dyp. Den hydrauliske konduktiviteten (K) kan avta betraktelig, og for turbiditet mellom mg/l kan K bli 100- ganger redusert i de øvre centimeterne av filtermassen, og opp til 5-7 ganger ved dyp på 5-20 cm (Dilyunas 1976 og Schuh 1990). Det regnes ikke som uvanlig at infiltrasjonshastigheten avtar 2-3 ganger av den opprinnelige verdien (Dilyunas 1976 og Schuh 1988). De hydrauliske egenskaper avhenger også av variasjoner i det biologiske miljø. Det dokumenteres at ph-verdien øker på våren når algeveksten er mest utbredt. Dette kan resultere i avsetning av kalsitt (CaCO 3 ), jernhydroksider og påfølgende sementering av bassengoverflaten. Infiltrasjonen ble som følge av dette 18 % lavere enn under samme driftsforhold på høsten. Det konkluderes også med at algeindusert utfelling av mineralfaser er en viktig årsak til problemet i nordlige tempererte områder, der tilført vann oftest er mettet med hensyn på kalsitt. I tillegg antyder dette at disse prosessene i stor grad er styrt av sesongvariasjoner Fargetall (TOC) Organisk karbon (TOC) finnes i varierende mengder i infiltrasjonsvannet og utgjør vannets fargetall. Ønskelig verdi for infiltrert overflatevann er < 2 mg/l. TOC består av de to komponentene DOC (dissolved organic carbon) og POC (particulate organic carbon). Førstnevnte er fraksjonene som kan passere gjennom et 0,45 µm-membranfilter. Det er vist at innholdet reduseres etter passering av den umettede sonen, og dette gir et bidrag til rensingen av vannet. Fra kolonneforsøk og infiltrasjonsforsøk i basseng har man sett at opp mot 50 % av TOC kan fjernes ved retensjon i filtersanden på bunnen av bassenget og i den umettede sonen (Helmisaari 2005). Av denne mengden var èn halvpart adsorbert på jordpartikler, mens den andre halvparten ble brutt ned gjennom mikrobiologisk aktivitet (Jacks 2001 i Helmisaari 2005). Betraktelig lavere verdier er likevel dokumentert for lignende kolonneforsøk (Långmark et.al i Helmisaari 2005), og det oppgis at kun 10 ± 5 % av TOC ble holdt tilbake av kolonnematerialet i dette forsøket. Helmisaari et.al. (2005) fant at konsentrasjonen av TOC avtok med 60 % når det kunstig infiltrerte grunnvannets retensjonstid var på dager, og 70 % ved økning til dager. Det konkluderes med i samme artikkel at kvaliteten på infiltrasjonsvannet, grunnvannets strømningsmønster, kornstørrelser og fordeling, hydraulisk konduktivitet og retensjonstiden i kunstig infiltrert grunnvann, burde ligge til grunn for planleggingen og dimensjoneringen av infiltrasjonsanlegget. Grunnvann som mottar kunstig infiltrert vann vil derfor kunne ha behov for ulike infiltrasjonsareal for å produsere vann av samme kvalitet og kvantitet (Helmisaari et.al. 2005).

32 3.3 Tiltak for opprettholdelse av infiltrasjonshastighet og vannkvalitet Langt framskreden gjenslamming kan gi dårlig lukt og smak på vannet, og i tillegg er det lite estetisk i bassengene. Gjenslamming vil finne sted etter en viss tid med drift av bassenget. Dette skyldes som nevnt over at man får tilslemming av filtermassen med finpartikulært stoff og/eller biologisk materiale (GiNveileder nr. 11). Infiltrasjonshastighet avhenger av avsetning av sediment, biologisk produsert fast stoff og gass, samt felling eller oppløsning av mineral i det vann tilføres, eller som resultat av prosesser som oppstår når vann holdes tilbake i bassenget (Schuh 1990) Optimal konstruksjon og drift av bassenget Det anbefales at man benytter et sandlag i bunnen av bassenget som vannmassene kan filtreres gjennom, samt at bassengets sider er dekket med tilsvarende filtermasse. Slik kan man sikre seg en bedre renseeffekt gjennom den umettede sone, samt oppnå jevnere infiltrasjon gjennom filterflaten. Sommerhalvåret vil preges av problem knyttet til algevekst spesielt for de basseng der infiltrasjonskilden er en næringsrik innsjø. Et overbygg eller annen form for tildekking av bassenget vil kunne bidra til å hindre eller redusere tilførselen av organisk materiale (mest relevant for basseng fra ca. 300 m 2 ). Økt fordamping på varme dager kan bli en følge om bassenget ligger åpent. Andre aspekt i forbindelse med bruk av basseng er relatert til økt utvasking av næringsstoffer (Ferris et.al. 1954), samt at man på høyere breddegrader vinterstid vil kunne få problem med teledannelse. Denne effekten kan motvirkes ved at man infiltrerer så kontinuerlig som mulig gjennom filterflaten, slik at telen ikke trenger for dypt (NGU b). Renseeffekten i forbindelse med bakterier/mikroorganismer er i hovedsak en funksjon av beskaffenheten til den umettede sonen, og da spesielt løsmassenes permeabilitet og strømningene i denne sonen. Man foretrekker at graden av umettet strømning er størst mulig mellom bassengets bunn og grunnvannsnivået slik at man får mest mulig effektiv filtrering. På den måten vil i tillegg oppholdstiden øke, som også gir et bidrag til å bedre renseeffekten. Man kan også etablere en konfigurasjon der man benytter seg av to basseng med vekselvis drift, slik at infiltrasjonskapasiteten opprettholdes på et høyest mulig nivå. En annen effekt vil være at man får tørket ut det biologiske materialet og dette kan da fjernes lettere fra filterflaten under den inaktive perioden. Hyppigheten av slamfjerningen fra sandfilteret betinges av partikkelinnholdet, råvannskvaliteten, temperatur og mengden alger. Et vannverk må ofte påregne seg en til tre omganger med regenerering i løpet av et år. En annen mulighet vil være å drifte med intervallbelastning, og på den måten unngår man avbrudd i infiltrasjonen. Dette er viktigst for tørre sand- og grusterrasser med lav magasineringsegenskap. Metoden er også brukt for å redusere/holde vekst av alger, insekter og mikroorganismer under kontroll ved lange driftsperioder. Et annet tiltak vil være å gå over til kortere driftsperioder Behovet for vannbehandling og beskyttelse Som ledd i forundersøkelsene bør egnethet for etablering av basseng vurderes ut i fra hvorvidt infiltrasjonsvannet trenger forbehandling, samt om kjemien til det tilførte overflatevannet er kompatibelt med grunnvannets kjemiske sammensetning. Det optimale vil være minst mulig turbiditet og fargetall for å unngå unødvendig gjenslamming, men i forhold til infiltrasjon via brønner er kravet til god vannkvalitet lavere (se 4.6). Filterhastigheten kan sammenlignes med den for langsomfiltre. Belastning på filterflaten er om lag 0,1-0,4 m/time. Hvis ikke denne tiden kan oppfylles, vil myndighetene trolig stille krav til andre tiltak for behandling av vannet. Dette kan dreie seg om for- eller etterbehandling (NGU b). Eksempelvis kan man benytte seg av

33 en hygienisk barriere i form av desinfeksjon (UV- eller kloreringsanlegg) før vannet går ut på nett til forbruker. Andre aktuelle behandlingsformer for å redusere turbiditet baserer seg på bruk av organisk duk, grus eller organiske filtre, felling/fnokking og frafiltrering av suspendert stoff (Schuh 1990). Et bassengområde bør for øvrig beskyttes ved å gjerde inn området, og sikres i henhold til de reguleringer som gjelder for selve brønnområdet (Sone-0).

34 4. INFILTRASJON VIA RØRBRØNNER Infiltrasjonsbrønner åpner muligheten for å utnytte akviferer som ligger under tette lag. Det er en lite arealkrevende metode, siden man pumper overflatevann direkte ned i akviferen uten å måtte benytte store arealer til magasinering. Denne metoden blir imidlertid betraktet som en dyrere og mer komplisert løsning enn infiltrasjon gjennom basseng, men kan i noen tilfeller være mer praktisk - løsningen kan være gunstig for eksempel i urbane områder med mangel på store beskyttede arealer. Det presiseres i litteraturen at denne metoden kun skal benyttes i de tilfeller det er tilgang på vann med tilstrekkelig kvalitet. (J.G. Ferris, E.M. Burt, G.J. Strammel, og E.G. Crosthwaite) Konstruksjon av slike brønner er i teorien den samme som for en vanlig produksjonsbrønn, kun med den forskjell at vannstrømmen går motsatt vei; altså ned i brønnen og ut i akviferen. Figur 2 Prinsippskisse for infiltrasjonsbrønn (Roscoe 1990).