Grunnundersøkelser og planlegging av infiltrasjonsanlegg

Grunnundersøkelser og planlegging av infiltrasjonsanlegg KURS Halden kommune, 30. januar 2013 Guro Randem Hensel Bioforsk Jord og miljø Feil anlegg i fht, lokale grunnforhold - forurensning av nærmiljøet 1

Feil dimensjonert eller bygget anlegg Tilfredsstillende grunnundersøkelser viktig! 2 1 3 2

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 et arbeid for å få valgt den avløpsløsningen som et best egnet på den aktuelle plassen 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 3

Grunnundersøkelser og detaljeringsgrad Grunnundersøkelsen skal danne grunnlag for valg av avløpsløsning for den gitte eiendommen/lokaliteten Anbefalt renseanlegg skal kunne lokaliseres, dimensjoneres og prosjekteres på bakgrunn av grunnundersøkelsen Grunnundersøkelsen må gjøres 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 Hydraulisk ledningsevne, 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). 4

Sentrale egenskaper til jordmasser for vurdering av infiltrasjonsmuligheter Hydraulisk kapasitet (m 3 /døgn): Mengden vann som kan strømme gjennom en gitt jordart over en tidsperiode. Dersom den hydrauliske kapasiteten overskrides, vil grunnvannsstanden stige som en følge av at jordmassene ikke greier å ta unna tilførte vannmengder (beregnes). 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). Metoder - Overflatekartlegging Grov vurdering av løsmassenes egenskaper som rensemedium ved studier av vegskjæringer, grustak, byggetomter eller spadestikk på sentrale steder Vurdering av jordmassenes innhold av finstoff (silt/leire) og dermed grov vurdering av massenes kornfordeling og lagringsfasthet Grunnvannivå og grunnvannets strømningsforhold vurderes ut fra topografi og observasjon av kilder, grunnvannssig og brønner. Registrering av drikkevannsinteresser i området Registrering av eventuelle brukerinteresser Avstand til resipient Topografiske forhold Fjell i dagen Type bergart, strøk og fall Bebyggelse Eksisterende avløpsanlegg Drenssystemer og grøfter Vegetasjon 5

Grunnforhold - lite jord over fjell Grunnforhold sammenhengende jorddekke 6

Overflatekartlegging Metoder - Inspeksjonsbor 7

Metoder - Inspeksjonsbor Nyttig redskap i den inneledende fasen av en grunnundersøkelse Egnet for løsmasser med marginalt toppdekke over fastere masser, ofte morenemasser Også egnet for å avdekke korte avstander til fjell/stor stein Tynt, spisst bor med håndtak og renne for uttak av jord til grov vurdering Kun til grov vurdering av det øvre jordlaget, samt avstand til fjell og/eller tettere masser Ikke muligheter for å ta ut større mengder jordprøve, men mulighet for uttak av begrenset mengde jord til grov vurdering Inspeksjon begrenses til de øvre 50-100 cm av jordprofilet Krever erfaring for å få fullt utbytte av informasjonen en kan få ved å bruke inspeksjonsbor Metoder Skovelboring 8

Metoder - Skovelboring Egnet for løsmasser med lavt innhold av stein og grus, samt masser som ikke er alt for fast lagret Bor med prøvetaker (skovel), forlengelsesrør og håndtak Undersøkelse ned til 120 cm (ca. 200 cm med forlenger) Boret dreies samtidig som det presses ned med kroppstyngden Prøver tas opp på forskjellige dyp og legges ut som en streng på bakken Løsmassenes sammensetning, lagringsfasthet og eventuell fuktighet på forskjellige dybder noteres Grunnens sammensetningen i borehullet kan karakteriseres Representativ prøve til kornfordelingsanalyse kan tas ut Normalt begrenses prøvetaking med skovelbor til løsmasser over grunnvannsnivået 9

Metoder - Sjakting Egnet i alle typer løsmasser, men mest aktuelt der det antas å være løsmasser med gode egenskaper som rensemedium for slamavskilt avløpsvann og massene har en viss mektighet Bruk av gravemaskin for å grave opp større inspeksjonshull for vurdering av løsmassene: sammensetning, lagdeling, lagringsfasthet, fuktighet, mektighet, avstand til grunnvann, fjell eller tettere masser Gravedybde: ned til fjell, tettere masser eller grunnvann, alternativt til minimum 50 cm under aktuell infiltrasjonsdybde Sjakting gir god mulighet for uttak av representativ jordprøve Gir mulighet for god undersøkelse og kartlegging av jordmassene på den aktuelle lokaliteten Behovet for sjakting er størst ved etablering av infiltrasjonsanlegg, spesielt når filterflaten skal legges dypt i jordprofilet Normalt behov for å grave 2-3 meter dype sjakter Utgravde sjakter 10

Lokaliteter for sjakting Minimum 3 lokaliteter i hver ende av planlagt grøft (innløp og utløp), og nedstrøms infiltrasjonsområdet Profilbeskrivelse Kornstørrelsesfordeling Viktig informasjon som kan hentes ut av et jordprofil I lagdelt jord bør alle lagene registreres og beskrives Svært viktig å registrere eventuelle lag med spesiell høy eller lav vannledningsevne Gjøre notater om lagenes utbredelse under feltarbeid Lagringsfasthet - VIKTIG!! Bør registreres i alle jordarter, men det er spesielt viktig i usorterte jordarter Lagringsfastheten har stor betydning for vanngjennomtrengeligheten Liten lagringsfasthet: Jord er lett å grave opp med spade Middels lagringsfasthet: Jorda er fast, men kan graves med en kraftig spade Stor lagringsfasthet: Jorda er meget vanskelig å grave med spade 11

Profilbeskrivelse Fuktighetsforhold og grunnvannsnivå Forteller mye om jordmassenes evne til å binde vann kapillært dvs. har lav vannledningsevne og lav hydraulisk kapasitet Vannutslag over grunnvannsnivå viser at jordmassene har tette lag som hindrer nedtrenging av sigevann Grunnvann skal alltid registreres der det er mulig Jernutfellinger Reduserer jordas vannledningsevne og må alltid registreres Kan være så kraftig utfelling at jordmassene er kittet sammen og herdnet kan være ugjennomtrengelig for vann Profilbeskrivelse Jordsmonnstype Kan dele inn jordmassene etter jordsmonnstype: eks. podsoljord, brunjord eller sumpjord Gir info om bl.a. fuktighetsforhold, lagringsfasthet og renseeffekt Mulig infiltrasjonsdyp Prøvehull i infiltrasjonsområdet og resipientarealet (nedstrøms) Profilbeskrivelse i infiltrasjonsområdet skal inneholde opplysninger om hvor i profilet filterflaten i et infiltrasjonsanlegg bør ligge 12

Eksempel på skjema for profilbeskrivelse Renseareal 13

Beskrivelse av grunnforhold på undersøkte lokaliteter Jordprofil med infiltrasjonsdyp Primært ønskelig å etablere filteret så høyt opp i jordprofilet som mulig, og så høyt opp i terrenget som mulig! 14

Metoder - kornfordelingsanalyse Ved vurdering av jord som rensemedium er det viktig å få frem variasjonene i løsmassenes kornfordeling Kornfordelingsanalyse gir en siktekurve der middelkornstørrelse (Md) og sorteringsgrad (S0) kan leses av Disse verdiene plottes inn i et infiltrasjonsdiagram som danner grunnlag for dimensjoneringsklasser for infiltrasjonsfilteret Dersom S0 < 5, kan vannledningsevnen beregnes direkte ved enkel formel Prøven som tas ut til kornfordelingsanalyse må være representativ både mht. sammensetning og prøvedyp I lagdelte masser kan det være behov for å ta ut flere prøver for å foreta en god beskrivelse av jordprofilet Uttak av prøve Det bør tas jordprøve fra alle prøvehull Det bør tas så mange jordprøver at det kan gis en god beskrivelse av jordprofilet Jordprøver bør alltid tas av lag som synes å ha spesiell lav eller høy vannledningsevne Prøver skal tas av lag der filterflaten skal etableres For å få representativ prøve, må det tas ut mer jord enn det som kreves til kornfordelingsanalysen Partikler >32 mm sorteres fra og andelen av det samlede jordvolumet noteres (eks. 20% >32 mm) God sortert silt og sand: minimum 1 liter jord, blandes godt Andre jordarter: minimum 3 liter jord, blandes godt. Minimum 1 liter beholdes Husk å merke prøven godt med eiendom, dato, prøvelokalitet og prøvedyp 15

Kornfordelingskurve Summasjon (%) S i l t S a n d G r u s 100 90 Leir Fin Middels Grov Fin Middels Grov Fin Middels Grov St ein 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,001 0,01 0,1 1 10 100 Partikkeldiameter (mm) PRØVE: 15.04.11, Åsenveien 1, Ås kommune Lokalitet 1 40-60 cm Sortering og kornstørrelse Sortering (S0) er et uttrykk for variasjon i kornstørrelse En godt sortert jordart har nokså jevnstore korn I dårlig sortert jord er flere kornstørrelser representert - de mindre partiklene fyller da porene mellom de større God sortert jordart: Sortering < 6 Dårlig sortert jordart: Sortering mellom 6 og 30 Usortert jordart: Sortering > 30 Sortering (S0) er forholdet mellom d10 og d60 i kornfordelingsdiagrammet: S0 = d60 / d10 d10 = Kornstørrelsen (mm) for skjæringspunktet mellom 10% linjen og kornfordelingskuven d60 = Kornstørrelsen (mm) for skjæringspunktet mellom 60% linjen og kornfordelingskuven Middelkornstørrelsen (Md = d50) er kornstørrelsen for skjæringspunktet mellom 50% linjen og kornfordelingskurven 16

Kornfordelingskurve Summasjon (%) S i l t S a n d G r u s 100 90 Leir Fin Middels Grov Fin Middels Grov Fin Middels Grov St ein 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,001 0,01 0,1 1 10 100 d10 d60 Partikkeldiameter (mm) S0 = d60 / d10 D50 =Md Infiltrasjonsdiagram Innfiltrasjonsdiagram Sotreringsgrad 100 10 1 2 3 4 Dersom S0 < 5 Vannledningsevnen (meter per døgn) ved Hazens formel: K = (d10) 2 x 1000 1 2 3 4 1 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00 Middelkornstørrelse (mm) Felt 1: Lav vannledningsevne. Infiltrasjonstest må utføres Felt 2: Infiltrasjonsanlegg ok; 40/28 m 2 per bolig m/u WC (25 liter per m 2 og døgn) Felt 3: Infiltrasjonsanlegg ok; 20/14 m 2 per bolig m/u WC (50 liter per m 2 og døgn) Felt 4: Høy vannledningsevne, lav renseeffekt. Anlegg bygges med innlagt sandlag 17

Miljøblad 59 vil revideres i løpet av 2013 Sentrale egenskaper til jordmasser for vurdering av infiltrasjonsmuligheter Hydraulisk ledningsevne, vannledningsevne (m/døgn): Løsmassenes kornfordeling og lagringsfasthet er viktige faktorer mht. ledningsevne, (stipuleres eller måles i felt). 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). Hydraulisk kapasitet (m 3 /døgn): Mengden vann som kan strømme gjennom en gitt jordart over en tidsperiode. Dersom den hydrauliske kapasiteten overskrides, vil grunnvannsstanden stige som en følge av at jordmassene ikke greier å ta unna tilførte vannmengder, (beregnes). 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). 18

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 inf.- diagrammet og målt/stipulert vannledningsevne inf.kapasiteten 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 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 19

Infiltometer Fukte jordmassene Synkehastighet i sylinder måles i cm/min Omregnes til vannledningsevne, meter per døgn Nivårør Påfyllingshull Sylinder med gradert målestokk Stativ med justerbare ben Kran Fullstendig bruksanvsining for infiltrometer finnes på www.bioforsk.no Under jord, vann og miljø Nivåslange Nivåplate ca. 30 cm Tilførselsslange Porøs svamp Vannivå ved bløting 20 cm Vannivå ved måling 10 cm 25 cm Stedlige jordmasser Stedlige jordmasser Utstyr for infiltrasjonstest Infiltrometer med svamp og nivåplate Hagesprøyte uten sil Spade med flatt blad + liten spade Tommestokk Stoppeklokke eller ur med sekundviser Notatblokk Vann 20

Infiltrasjonstest Hydraulisk kapasitet Beregning av den hydrauliske kapasiteten til jordmassene: Q = K x M x B x I hvor Q = Hydraulisk kapasitet, m 3 per døgn K = Hydraulisk vannledningsevne, meter per døgn (målt, beregnet, stipulert) M = Mektighet av egnede løsmasser, meter (avklart i felt) B = Bredden av infiltrasjonsfilteret, meter (tilgjengelig areal/område) I = Terrengets helningsretning, prosent (målt i felt/på kart) Eksempel: Q = 5 m/døgn * 0,5 m * 25 m * 0,05 => 3,1 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! 21

Forurensing av lokale drikkevannskilder Skiferfjell med lag som heller innover i fjellmassivet 22

Utslipp til morene Morene har ofte lav vannledningsevne og lav hydraulisk kapasitet Kartgrunnlag Det er oftest til stor hjelp å ha et kartutsnitt over den aktuelle eiendommen ved gjennomføring av grunnundersøkelse De fleste kommuner har en form for karttjeneste med mulighet til å ta ut kart ut fra stedsnavn, adresse eller gnr/bnr. Økonomiske kart Kartutsnitt over aktuell eiendom i M 1:1000 eller 1:2000 Bergrunnskart Løsmassekart NGU kart 23

24

Karttjenester hos NGU (www.ngu.no) 25

26

Løsmassekart. Kilde: ngu.no 27

Kart over infiltrasjonsevne. Kilde: ngu.no 28

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 29

Utstyr for grunnundersøkelse Inspeksjonsbor Skovelbor Spade Tommestokk Kompass Stigningsmåler Prøveposer, merkelapper og merkepenn Målebånd (50 meter) Liten spade Infiltrometer med nødvendig utstyr Notatblokk Kart Fotoapparat GPS Gravemaskin Krav til kompetanse Sentral forskrift setter krav til at det skal gjennomføres grunnundersøkelse ved etablering av renseanlegg med naturlig infiltrasjon i grunnen Grunnundersøkelse skal gjennomføres av nøytrale fagkyndige 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 30

Nøytral fagkyndig Uavhengig foretak eller aktør med tilstrekkelig hydrogeologisk og avløpsteknisk fagkompetanse. Kommunene og bransjen bør anse aktørene som uavhengige i forhold til valg av endelig renseløsning Nøytral fagkyndig skal ha fokus på å etablere den renseløsningen som er best egnet ut fra de naturgitte forutsetningene, miljø, brukerens interesser og økonomi, uavhengig av type renseløsning eller produsent Det finnes ingen fellesnorm eller kriteriesett for hva som bør kreves av kompetanse eller hva som kan oppfattes som nøytral Det er opp til den enkelte kommune å vurdere om et foretak kan betegnes som nøytral fagkyndig ut fra kjennskap eller dokumentasjon av kompetanse og vurdering av nøytralitet Kommunene bør kunne gi søker opplysning om aktuelle, nøytrale fagkyndige i sitt område Kommunene kan be om dokumentasjon på faglig kompetanse og/eller nøytralitet for å vurdere om et foretak kan godkjennes som nøytral fagkyndig Prosjektering mindre avløpsanlegg VA/Miljø-Blad 48, Slamavskiller (revidert, høring høst 2012) VA/Miljø-Blad 52, Minirenseanlegg (planlagt revidert 2013) VA/Miljø-Blad 49, Våtmarksfiltre (revideres 2013) VA/Miljø-Blad 59, Lukkede infiltrasjonsanlegg (revideres 2013) VA/Miljø-Blad 60, Biologiske filtre for gråvann (planlagt revidert 2013) Planlegges utarbeidelse av nasjonale uttestingsnormer for mindre avløpsrenseanlegg i 2013; gråvannsanlegg for hytte/fritidsbolig og helårsbolig, samt minirenseanlegg for hytte/fritidsbolig Informasjonsside mindre avløpsanlegg www.avlop.no Rapport Grunnundersøkelse for infiltrasjon, mindre avløpsanlegg (nettveileder på avlop.no) 31

Norsk Vann rapport 178/2010 Ligger som pdf-fil på www.avlop.no Kan bestilles i papirversjon hos Norsk Vann 32