För att sgu.se ska fungera på ett bra sätt för dig använder vi kakor (cookies) på webbplatsen.

Läs mer om kakor.
Jag godkänner

Hydrogeologisk bakgrund

Vid planering av en verksamhet som kan innebära vattenverksamhet i form av grundvattenuttag eller grundvattenbortledning, eller bägge, är det viktigt att förstå de begrepp som förekommer vid en tillståndsprövning.

Det centrala begreppet är grundvattennivå (h), som i varje punkt i ett grundvattenmagasin är lika med summan av punktens portryckshöjd (hp) och dess lägeshöjd (zp), se figur öppna magasinsförhållanden nedan. Grundvattennivån kan bestämmas genom lodning av djupet till vattenspegeln i brunnar och grundvattenrör (hobs).

Vid så kallade öppna magasinsförhållanden finns en omättad zon närmast markytan där porerna i olika grad är fyllda med luft och vatten. Därunder är porerna huvudsakligen vattenmättade. Den vattenmättade delen av magasinet står följaktligen i direkt kontakt med atmosfären vid öppna magasinsförhållanden. Alla punkter där grundvattnets portryckshöjd är lika med rådande atmosfärstryck definierar det öppna magasinets (fria) grundvattenyta.

Vid så kallade slutna magasinsförhållanden är grundvattenmagasinet överlagrat av ett lager med låg vattengenomsläpplighet, till exempel lera, vilket medför att det underliggande magasinet saknar en fri grundvattenyta förutsatt att det är helt vattenmättat. Om en brunn, eller grundvattenrör, förs ner genom lerlagret och vidare ner i underliggande grundvattenmagasin trycks vattnet i brunnen/röret upp till en grundvattennivå där portryckshöjden är lika med rådande atmosfärstryck. Eftersom grundvattnet vid slutna magasinsförhållanden inte har direktkontakt med atmosfären definierar alla punkter där grundvattnets portryckshöjd är lika med rådande atmosfärstryck det slutna magasinets (grundvatten-)tryckyta. Om vattenytan i en brunn, eller grundvattenrör, som penetrerar ett magasin med slutna magasinsförhållanden ställer sig på en nivå högre än markytan säger man att den uppmätta grundvattentrycknivån är artesisk.

Slutna magasinsförhållanden råder ofta där friktionsmaterial överlagras av lera och lerig silt och där vattenförande sprickigt berg har dålig kontakt med atmosfären. I en bergborrad brunn med foderrör genom en lerig morän kan vattenytan i brunnen ställa in sig på en nivå som ligger högre än bergöverytan.

Det är mycket vanligt att en lagerföljd med flera vattengenomsläppliga jordlager åtskilda av tätare jordlager uppvisar olika typer av magasinsförhållanden, till exempel att det förekommer ett övre magasin med öppna magasinsförhållanden närmast markytan och ett (eller flera) undre magasin med slutna magasinsförhållanden under ett (eller flera) mellanliggande lager med tätare jordlager.

Att bedöma hur mycket grundvattennivåerna influeras (påverkas, sänks) till följd av ett grundvattenuttag eller en grundvattenbortledning (eller bägge) är en central hydrogeologisk problemställning. Detta kan tydliggöras med några exempel (se figur påverkan grundvattennivå a–c): 

  1. Arbete i ytliga schakter, dagbrott och täkter under ursprunglig grundvattenyta vid öppna magasinsförhållanden i jord kräver grundvattenbortledning för att verksamheten ska kunna ske i torrhet.
  2. Samma sak gäller arbete i djupare schakter, dagbrott och täkter i jordlager och berg, men här råder som regel olika typer av magasinsförhållanden på olika djup. I sprickrikt berg nära bergöverytan råder ofta i det närmaste öppna magasinsförhållanden, i sprickfattigt berg på större djup råder ofta slutna dito.
  3. Arbete i ”torra” lerschakter kan kräva grundvattenbortledning i underliggande grundvattenmagasin för att förhindra så kallad bottenupptryckning av lerlagret (se pilarna i figur c). Förändrade grundvattennivåer utanför schakterna kan i sin tur påkalla skyddsinfiltration för att motverka att sättningar i lerlagret orsakar skador på närliggande byggnader, ledningar och parkeringsområden beroende på infrastrukturobjektens grundläggning och lerlagrets grad av förkonsolidering.

Det område inom vilket grundvattennivåerna sjunker under i övrigt ostörda förutsättningar till följd av grundvattenuttag eller grundvattenbortledning, eller bägge, kallas i den hydrogeologiska litteraturen för hydrogeologiskt influensområde (se Some consideration regarding the radius of influence of a pumping well och Encyclopedic Dictionary of Hydrogeology). Influensområdets maximala storlek (influensavståndet) beror av en rad olika faktorer. Några av de viktigaste är grundvattenmagasinets storlek (förekomst av hydrauliska gränser, exempelvis grundvattendelare), om det råder öppna eller slutna magasinsförhållanden (det vill säga var infiltrationsområdet för grundvattenbildningen återfinns), grundvattenmagasinets vattengenomsläpplighet (den hydrauliska konduktiviteten) och gradienten hos den naturliga grundvattenströmningen i området.

Möjligheten att i praktiken använda grundvattennivåmätningar för att avgränsa influensområdets storlek påverkas bland annat av mätmetod, mätpunkternas lägen och djup, tillgången till opåverkade referensdata, samt storleken på rådande hydrauliska gradienter. 

I hydrogeologiska utredningar relaterar man ofta storleken på influensområdet som uppkommer på grund av grundvattenuttag och/eller grundvattenbortledning till SMHIs bedömning av så kallade avrinningsområden, vars ränder utgör ytvattendelare (se SMHIs vattenwebb och VISS). Ett vanligt antagande inom hydrogeologisk modellering är att yt- och grundvattendelarna sammanfaller. Då bör man i ansökan resonera kring ifall de gällande geologiska förutsättningarna stöder eller motsäger detta antagande. Det är till exempel viktigt att klargöra om grundvattendelarnas läge påverkas när man sänker grundvattennivån, vilket kan hända exempelvis om schakten/täkten ligger högt i ett inströmningsområde.

Influensavståndet kan vid behov uppskattas (modelleras) kvantitativt med en analytisk eller numerisk grundvattenmodell – mer eller mindre enkel beroende på behov och kunskap. Om underlaget till den kvantitativa modelleringen är begränsat måste befintliga data och tolkningar kompletteras med antaganden som: att grundvattenmagasinet är homogent och isotropt, att grundvattendelare och ytvattendelare sammanfaller, att årstidsvariationer eller mellanårsvariationer (eller bägge) i grundvattenbildning är försumbara och så vidare. Att analysera osäkerheter hos såväl data, tolkningar och antaganden är en viktig del av både den konceptuella och kvantitativa modelleringen.

Läs mer-tips:

  • Information om avrinningsområden på SMHIs webbplats.
  • Information om avrinningsområden på webbplatsen för VISS (Vatteninformationssystem i Sverige).
  • Some consideration regarding the radius of influence of a pumping well - artikel av Walter Dragoni i Hydrogéologie, nr 3, 1998, ss. 21-25.
  • Encyclopedic Dictionary of Hydrogeology av D.J. Poehls och Gregory John Smith år 2009.

 

Senast ändrad 2019-10-01

Skriv ut