Grunnundersøkelser som grunnlag for valg av løsning Dimensjonering av infiltrasjonsanlegg Fagdag mindre avløp Tynset, 19.01.2017 Guro Randem Hensel, NIBIO
Riktig løsning på riktig sted - tilfredsstillende grunnundersøkelser viktig! 2 1 3
Behov for grunnundersøkelser? Forurensningsforskriften 12-10; Dokumentasjon av rensegrad Infiltrasjon i grunnen krever dokumentasjon på at anleggets størrelse og plassering er tilpasset de aktuelle vannmengdene og grunnforholdene Resultater av grunnundersøkelse Dokumentasjonen skal gjennomføres av nøytral fagkyndig Skal det infiltreres i grunnen, skal det gjennomføres grunnundersøkelser
Grunnundersøkelser kan være omfattende Hva omfatter en grunnundersøkelse? Klarlegging av jordmassenes dannelsesmåte. Er den klarlagt, har en normalt også klarlagt mye om jordmassenes lagdeling i grunnen Kornstørrelsesfordeling og lagringsfasthet Berggrunn og oppsprekningsgrad. Jorddekke over fjell Grunnvann. Hvordan dannes grunnvannet og hva betyr nydannelse av grunnvann for grunnvannsnivået Sigevann. Vil sigevann gi et temporært hengende grunnvann? Klarlegging av hvordan vann strømmer i jord Lokale forhold Potensielle forurensingskonflikter Muligheter for å benytte stedlige jordmasser som rensemedium?
Grunnundersøkelser og valg av avløpsløsning Grunnundersøkelser gjennomføres for å få valgt den avløpsløsning som er best egnet for den aktuelle plassen Selv om det gjennomføres grunnundersøkelser, er det ikke sikkert at det vil bli bygget et infiltrasjonsanlegg eller et anlegg med sluttbehandling i stedlige jordmasser - grunnundersøkelsen vil avklare muligheter for å utnytte stedegne løsmasser for rensing av avløpsvann Grunnundersøkelser vil vise byggherren og myndighetene at det er gjennomført en vurdering for å få valgt den avløpsløsningen som et best egnet på den aktuelle lokaliteten/eiendommen
Grunnundersøkelser og detaljeringsgrad danne grunnlag for valg av avløpsløsning for den gitte eiendommen/lokaliteten renseanlegg skal kunne lokaliseres, dimensjoneres og prosjekteres på bakgrunn av grunnundersøkelsen så detaljert som den enkelte lokalitet krever for å kunne gi en forsvarlig anbefaling mht. renseløsning egnede jordmasser for infiltrasjon krever detaljerte undersøkelser i felt med nøyaktig lokalisering av filterflaten finstoffholdige jordmasser krever som oftest mindre detaljer med hensyn til lokalisering av selve renseanlegget, men hensiktsmessig utslipp av renset vann må vurderes ved feltbefaring lokale drikkevannskilder, eller andre brukerinteresser, setter strengere krav til detaljnivå i undersøkelsene
Sentrale egenskaper til jordmasser for vurdering av infiltrasjonsmuligheter Vannledningsevne (m/døgn) Infiltrasjonskapasitet (liter/m 2 og døgn) Hydraulisk kapasitet (m 3 /døgn) Mektighet og utbredelse av gode rensemasser (m) Lagringsfasthet; L (liten) M (middels) S (stor) Jordmassenes renseevne Oppholdstid og transportvei i jordmassene
Metoder - Overflatekartlegging
Overflatekartlegging
Metoder Inspeksjonsbor og skovelbor
Metoder Sjakting med gravemaskin
Lokaliteter for sjakting/boring Minimum 3 lokaliteter i hver ende av planlagt grøft, og nedstrøms infiltrasjonsområdet
Renseareal
Profilbeskrivelse Kornstørrelsesfordeling Lagringsfasthet Liten (L): - VIKTIG!! lett å grave opp med spade Middels (M): fast, men kan graves med en kraftig spade Stor (S): meget vanskelig å grave med spade Fuktighetsforhold og grunnvannsnivå Mulig infiltrasjonsdyp Jordsmonnstype Jernutfellinger Eventuelle andre opplysninger av betydning
Jordprofil med infiltrasjonsdyp Primært ønskelig å etablere filteret så høyt opp i jordprofilet som mulig, og så høyt opp i terrenget som mulig!
Metoder - kornfordelingsanalyse Summasjon (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 S i l t S a n d G r u s Leir Fin Middels Grov Fin Middels Grov Fin Middels Grov Stein 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Partikkeldiameter (mm) PRØVE: 01.07.2016, Åsenveien 1, Ås kommune Lokalitet 1 40-60 cm
Metoder - Infiltrasjonstest Måler vannmengde per tidsenhet som infiltrerer i en grop med gitt bunn- og sideveggareal Målingene omregnes til hydraulisk ledningsevne, m/døgn (infiltrasjonskapasitet) Nivårør Påfyllingshull Sylinder med gradert målestokk Mest aktuell i relativt finkornige jordarter som er i grenseland mht. infiltrasjon og man er usikker på den hydrauliske ledningsevnen Kran Stativ med justerbare ben Infiltrasjonsgropa må fuktes (30 min til 2 timer) for å få til måling som representerer vannmettet strømning Testen tar tid å utføre og man må ha tilgang på vann Nivåslange Nivåplate ca. 30 cm 25 cm Tilførselsslange Porøs svamp Vannivå ved bløting 20 cm Vannivå ved måling 10 cm Stedlige jordmasser Stedlige jordmasser
Infiltrasjonstest
Forurensing av lokale drikkevannskilder
Vannledningsvene og dybde under terreng Morene har ofte lav vannledningsevne og lav hydraulisk kapasitet Etablerer filteret så høyt opp i jordprofilet som mulig, og så høyt opp i terrenget som mulig!
Karttjenester hos NGU (www.ngu.no)
Løsmassekart. Kilde: ngu.no
Kart over infiltrasjonsevne. Kilde: ngu.no
Bergrunnskart. Kilde: ngu.no
Kart over undersøkte område Inntegning av avløpsanlegg Infiltrasjonsfilter skal lokaliseres som anvist på kartet Slamavskiller og pumpekum anbefales lokalisert som anvist på kartet. Kummer må lokaliseres slik at de er tilgjengelige for tømming
Utstyr for grunnundersøkelse Inspeksjonsbor Skovelbor Spade Liten spade Tommestokk Kompass Stigningsmåler Prøveposer, merkelapper og merkepenn Målebånd (50 meter) Infiltrometer med nødvendig utstyr Notat blokk Kart Fotoapparat
Krav til kompetanse Sentral forskrift setter krav til at det skal gjennomføres grunnundersøkelse ved etablering av renseanlegg med naturlig infiltrasjon i grunnen Den ansvarlige for grunnundersøkelsen må ha kompetanse til å gjennomføre tilstrekkelige undersøkelser til at anbefalt anleggstype kan dokumenteres tilfredsstillende ved søknad om utslipp Den ansvarlige må som et minimum ha kunnskap om separate avløpsløsninger, samt ha kompetanse til å vurdere om anbefalt avløpsløsning er tilpasset de aktuelle vannmengdene og grunnforholdene på stedet Informasjon om hydraulisk kapasitet, infiltrasjonskapasitet, løsmassenes egenskaper som rensemedium, samt risiko for forurensning skal kunne dokumenteres ved søknad om utslipp Krav til hydrogeologisk kompetanse må vurderes ut fra omfanget av, og kompleksiteten ved området som skal undersøkes Kommunene kan sette spesifikke krav til kompetanse for ansvarlige foretak som skal gjennomføre grunnundersøkelser
Norsk Vann rapport 178/2010 Ligger som pdf-fil på www.avlop.no Kan bestilles i papirversjon hos Norsk Vann
Dimensjonering av infiltrasjonsanlegg
Infiltrasjonsanlegg Slamavskiller Pumpekum Infiltrasjonsfilter (grøfter eller basseng)
VA/Miljø-Blad 59, Lukkede infiltrasjonsanalegg Høst 2016: Mer informativt og tydeligere bedre forklaring av begreper Infiltrasjonsanlegg skal støtbelastes - selvfall til èn grøft kan unntaksvis benyttes Tydeligere i forhold til nedsetting av peilerør i filteret og alarm for høyt vannivå i pumpekum Endring i fordeling flere hull i infiltrasjonsrør, høyere overtrykk ved innløp filter og mindre volum per pumpestøt Større gradering i fht. infiltrasjonsareal Presisering av viktighet av tilstrekkelig hydraulisk kapasitet! Bruk av infiltrasjonskammer og biomoduler vurdert Presisering av nedskalering ved biologisk forbehandling Drift og vedlikehold av infiltrasjonsanlegg
Sentrale egenskaper til jordmasser for vurdering av infiltrasjonsmuligheter Vannledningsevne (m/døgn) Løsmassenes kornfordeling og lagringsfasthet er viktige faktorer mht. ledningsevne - stipuleres eller måles i felt ved infiltrasjonstest Infiltrasjonskapasitet (liter/m 2 og døgn) Jordas kapasitet til å motta slamavskilt avløpsvann, bestemmes ut fra jordmassenes kornfordeling og vanngjennomtrengelighet. Et mål på mengden avløpsvann som kan infiltreres i en gitt jordart, (ref. VA/Miljø-Blad 59) et dimensjoneringskriterium Hydraulisk kapasitet (m 3 /døgn) Mengden vann som kan strømme gjennom en gitt jordart over en tidsperiode - beregnes. Dersom den hydrauliske kapasiteten overskrides, vil grunnvannsstanden stige som en følge av at jordmassene ikke greier å ta unna tilførte vannmengder
Sentrale egenskaper til jordmasser for vurdering av infiltrasjonsmuligheter (forts.) Egenskaper som rensemedium Jordmassene evne til å holde tilbake forurensningskomponenter i avløpsvannet er av avgjørende betydning må vurderes av den som gjennomfører feltarbeid med grunnundersøkelser Mektighet og utbredelse av gode rensemasser (m) Tykkelsen og utbredelse på jordmassene som er egnet som rensemedium og resipient for slamavskilt avløpsvann er avgjørende for hvordan anlegget dimensjoneres og utformes (resultat av grunnundersøkelse) Lagringsfasthet; L (liten) M (middels) S (stor) Lagringsfastheten har stor betydning for vanngjennomtrengeligheten i den aktuelle jordarten. Stor lagringsfasthet gir lav vanngjennomtrengelighet Oppholdstid i jordmassene (døgn) Infiltrert vanns oppholdstid i jordmassene er av avgjørende for tilbakeholdelse av forurensningskomponenter må vurderes eller beregnes ut fra lokale forhold
Kornfordelingskurve Summasjon (%) S0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 S i l t S a n d G r u s Leir Fin Middels Grov Fin Middels Grov Fin Middels Grov Stein 0,001 0,01 0,1 d10 1 10 100 = d60 / d10 d60 Partikkeldiameter (mm) God sortert jordart: S0 < 6 D50 = Md Dårlig sortert jordart: S0 mellom 6 og 30 Usortert jordart: S0 > 30
Infiltrasjonsdiagram Innfiltrasjonsdiagram 100 Sotreringsgrad 10 1 2 3 4 1 2 3 4 1 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 Middelkornstørrelse (mm) Dersom S0 < 5: Vannledningsevnen (meter per døgn) ved Hazens formel K = (d10) 2 x 1000
Dimensjonering av filterflate Jordmassenes plassering i infiltrasjonsdiagrammet bestemmes (felt 1-4) Vannledningsevnen (m/døgn) beregnes/stipuleres Infiltrasjonskapasiteten (liter/m 2 og døgn) bestemmes ut fra felt i infiltrasjonsdiagrammet og målt/stipulert vannledningsevne infiltrasjonskapasiteten er et dimensjoneringskriterie for å bestemme størrelsen på filterflaten (m 2 ) Jordmassenes hydrauliske kapasitet (m 3 per døgn) beregnes ut fra formel (vannledningsevne, mektighet, lengde av grøft/filter og terrengets helning) VIKTIG! Beregnet hydraulisk kapasitet > dimensjonerende vannmengde Hydraulisk kapasitet er avgjørende for HVORDAN infiltrasjonsfilteret utformes!
Hydraulisk kapasitet
Hydraulisk kapasitet Beregning av den hydrauliske kapasiteten til jordmassene: Q = K x M x L x I hvor Q = Hydraulisk kapasitet, m 3 per døgn K = Hydraulisk vannledningsevne, meter per døgn M = Mektighet av egnede løsmasser, meter L = Lengden av infiltrasjonsfilteret, meter I = Terrengets helningsretning, prosent (målt, beregnet, stipulert) (avklart i felt) (tilgjengelig areal/område) (målt i felt/på kart) Eksempel: Q = 5 m/døgn * 0,3 m * 20 m * 0,06 => 1,8 m 3 /døgn Løsmassenes egenskaper som rensemedium: Evne til å holde tilbake forurensning Vurdering av risiko for forurensning: Kartlegging/registrering av lokale drikkevannskilder, resipienter med brukerinteresser eller annet vurdere potensielle forurensningskonflikter!
Bygging av infiltrasjonsanlegg/infiltrasjonsfilter Slamavskiller Pumpekum Infiltrasjonsfilter
Slamavskiller VA/Miljø-blad 48, Slamavskiller Kammerinndeling opphevet høst 2013
Pumpekum/støtbelaster Støtbelastning gir bedre fordeling enn selvfall Infiltrasjonsanlegg skal generelt støtbelastes ved èn infiltrasjonsgrøft kan selvfall unntaksvis benyttes Støtbelasteren skal gi en jevn fordeling over filterflaten og redusere faren for gjentetting i rør og hull
Pumpekum - separat kum eller med integrert pumpesump Sårbart ved pumpesvikt da vannivå i hele kummen stiger Separat pumpekum anbefales for totalavløp dersom integrert pumpesump, er det spesielt viktig med fungerende alarm for høyt vannivå!
Pumpekum Pumpe i pumpekummen støtbelaster infiltrasjonsfilteret slik at det oppnås jevn fordeling av slamavskilt avløpsvann i hele filteret Pumpekummen skal være tett og skal ikke ha sikkerhetsoverløp Pumpe, pumpekum og røropplegg skal være laget av korrosjonsbestandig materiale slik at det tåler avløpsvann og gasser som dannes i dette miljøet Koplingsbokser og andre elektriske komponenter skal IKKE monteres i pumpekummen - vannfaste krympestrømper må benyttes! Pumpekummen skal ha alarm som viser høyt vannivå Det anbefales å benytte lys som varselsignal. Dette lyssignal skal monteres slik at funksjonsvik umiddelbart registreres Alarmlampe bør monteres på yttervegg, lett synlig for både anleggseier og servicepersonell Pumpekum skal nedsettes forskriftsmessig. Produsentens leggeanvisning skal følges
Infiltrasjonsfilter Lokale grunnforhold avgjør hvordan infiltrasjonsfilteret kan utformes: løsmasser, areal, mektighet, utstrekning, terrenghelning, topografi, forurensningskonflikter, brukerinteresser Støtbelastning anbefales - pumpe muliggjør optimal lokalisering av filteret Viktig å utnytte de stedlige løsmassene optimalt Generell anbefaling å lokalisere infiltrasjonsfilteret så høyt opp i terrenget som mulig og så høyt opp i jordprofilet som mulig Minimum 50 cm fra filterflate (bunn filter) til høyeste grunnvannsstand, tette jordmasser eller fjell Filteret skal alltid etableres på tvers av terrenghelningen (dvs langs med kotene) Viktig at jordmassene nedstrøms filteret forblir urørte - renseareal
Dyp Dyp med fordelingslag og infiltrasjonsrør Grunn Jordhaug
Bygging av infiltrasjonsfilter
Bygging av infiltrasjonsfilter Filterflate: Grøftebunnen (filterflaten) skal være plan og horisontal Det er viktig at området nedstrøms infiltrasjonsfilteret forblir urørt Det er viktig at filterflaten ikke ligger åpen over lengre tid i byggeperioden slik at det regner på den utgravde filterflaten, samt at det ikke kjøres med tungt utstyr på filterflaten Det anbefales å etablere filteret i en tørr periode Fordelingslag: Fordelingslaget legges oppå filterflaten (grøftebunnen) Laget skal ligge horisontalt (ved pumping) og ha en tykkelse på 25 cm Fordelingslaget skal bestå av et grovt, støvfritt materiale Minste diameter skal være 12 mm og største diameter 22 mm (for eksempel 16-22 mm pukk) Alternativet til pukk er lettklinker (eks. Filtralite 10 20 mm) eller naturgrus
Bygging av infiltrasjonsfilter Manifoldrør og infiltrasjonsrør: Fordelingssystemet skal bestå av et manifoldrør (ved 3 eller flere infiltrasjonsrør) med diameter 110 mm og infiltrasjonsrør med diameter 32 mm Rørene skal bestå av trykkrør. Det anbefales å benytte stive rør som infiltrasjonsrør Infiltrasjonsrørenes lengde avhenger av filterets utforming Infiltrasjonsrørene legges oppå den horisontale pukkoverflaten med innbyrdes avstand på 80-100 cm Det skal bores opp 6 mm hull i infiltrasjonsrørene (32 mm trykkrør). NB! Ny borebeskrivelse, ref. miljøblad 59, 2016 Rørene skal ha tette endestykker og dekkes med minimum 5 cm pukk av samme kvalitet som de underliggende massene Hele pukkoverflaten skal dekkes med VA-matte eller fiberduk (masseseparerende og vanngjennomtrengelig)
Bygging av infiltrasjonsfilter Fordelingsprinsipp trykkfordeling (miljøblad 59, 2016):
Bygging av infiltrasjonsfilter Fordelingsprinsipp selvfall (miljøblad 59, 2016):
Bygging av infiltrasjonsfilter
Bygging av infiltrasjonsfilter Peilerør: Det skal settes ned ett peilerør i infiltrasjonsfilteret Røret lokaliseres slik at det ikke er til hinder for eventuell bruk av området Det anbefales at røret plasseres i utløpsenden av filteret Røret kan bestå av grunnavløpsrør med diameter 75 eller 110 mm De nedre 25 cm av røret skal perforeres med minimum 20 hull Diameter på disse hullene skal være 8 mm Det er spesielt viktig at det er hull i den aller nederste delen av røret Det skal ikke være ters på rørenden som er ned i filteret Røret skal (minimum) ha høyde ca. 0,5 meter over terrengoverflaten og påmonteres tett endestykke, f.eks. en ters uten pakning slik at det er lett å kontrollere om det eventuelt står vann i fordelingslaget Røret skal forankres slik at det ikke kan trekkes opp av filteret.
74
Bygging av infiltrasjonsfilter Overdekking: Infiltrasjonsfilteret overdekkes med lokale eller tilkjørte jordmasser til en tykkelse på minimum 0,5 meter I den nedre halvdel av overdekningen skal det ikke være stein større enn 15 cm Terrengoverflaten der infiltrasjonsfilteret etableres vil komme tilbake til tilnærmet samme nivå som eksisterende terrengnivå for dype infiltrasjonsfiltre, men vil heves noe i fht. eksisterende terreng for grunne filtre og overflatefiltre Anlegget må ikke skades av ferdsel ikke kjøre over med tunge kjøretøy Frostisolering: Infiltrasjonsanlegg må etableres slik at det er frostfritt Det kan benyttes jordmasser, plater av ekstrudert polystyren eller Isolonskum (og eventuelt varmekabler) Ansvarlig utførende må vurdere behovet for isolering ut fra lokale forhold
Bygging av infiltrasjonsfilter Prøvetakingsrør: Ingen utløpskum for infiltrasjonsanlegg Et prøvetakingsrør satt ned i grunnvannssonen nedstrøms infiltrasjonsfilteret kan etableres Røret anbefales satt ned 20-30 meter nedstrøms infiltrasjonsfilteret Røret bør være minimum 160 mm i diameter, settes minimum 100-150 cm ned i bakken og skal omfylles med pukk både under og på sidene av røret De nedre 50 cm av røret skal perforeres med minimum 40-50 hull Diameter på disse hullene skal være 8 mm Det er spesielt viktig at det er hull i den aller nederste delen av røret Det skal ikke være ters på rørenden som er ned i pukken Røret bør ha høyde ca. 0,5 meter over terrengoverflaten og påmonteres tett endestykke, f.eks. en ters uten pakning slik at det er lett å åpne lokket og ta ut en prøve fra røret (suges opp) NB! Prøvetakingstidspunkt
Jordhauginfiltrasjonsanlegg Etableres der jordmassene har tilfredsstillende sammensetning, men begrenset mektighet Oppbygd filter med tilkjørt sandlag (30-50 cm) Klasse 2 sand støpesand eller pussesand Pumpe skal benyttes for optimal fordeling Viktig med stabile sidekanter og god overdekning Tradisjonelt infiltrasjonsfilter med fordelingslag og sprederør over tilkjørt sandlag Terrenget heves vesentlig der filteret etableres
Biologisk forbehandling før infiltrasjon
Biologisk forbehandling før infiltrasjon muliggjør infiltrasjon i mer marginale jordmasser foruten fare for gjentetting ved stor belastning, er faren for å overstige infiltrasjonskapasiteten og jordas hydrauliske kapasitet tilstede ved stor belastning på et begrenset areal nedskalering av filterflaten krever derfor grundige forundersøkelser hvor bl.a. undergrunnsjord og avstand til grunnvannet blir undersøkt
Biologisk forbehandling før infiltrasjon