Geologisk, geofysisk og hydrologisk karakterisering på Naverland 26; Opstilling af hydrogeologisk konceptuel model.

Transkript

1 Geologisk, geofysisk og hydrologisk karakterisering på Naverland 26; Opstilling af hydrogeologisk konceptuel model. Jesper Damgaard, civilingeniør, afdelingen for Vand, Geologi og Geofysik 1

2 COWIs opgaver på projektet (sept forår 2012) Udarbejdelse af en detaljeret geologisk og hydrogeologisk konceptuel model for kildeområdet Planlægge og gennemføre feltarbejde i tæt samarbejde med DTU Rapportere feltaktiviteter. 2

3 DNAPL bestemmelse i felt og laboratorium Feltaktiviteter i fase 2 MIP og kerner i moræneler/kalk Visualisering i Rockworks COWI Projektstruktur Hydrogeologisk konceptuel model COWI og Geosyntec Planlægning og optimering af undersøgelser Planlægning af aktiviteter i fase 2 COWI, Geosyntec, DTU og Region Hovedstaden Gennemgang af eksisterende data COWI COWI, GeoSyntec, DTU og evt. Region Hovedstaden Geofysiske undersøgelser COWI Hydrogeologiske undersøgelser COWI DNAPL bestemmelse i felt og laboratorium DTU Feltaktiviteter i fase 2 MIP og kerner i moræneler/kalk samt evt. supplerende metoder COWI og Geosyntec Fase 1 Geologisk konceptuel model COWI Fase 2 OPTION: Gennemførelse af 1 dags workshop (databearbejdning/tolkning) COWI, Geosyntec, DTU og Region Hovedstaden Visualisering i Rockworks COWI Hydrogeologisk konceptuel model COWI og Geosyntec Slutrapportering af hele projektet inkl. DNAPL undersøgelse DTU Rapportering af feltaktiviteter og endelig udarbejdelse af konceptuel model, -snit og tegninger 3 Planlægning af aktiviteter i fase 2 COWI, Geosyntec, DTU og Region Hovedstaden

4 DNAPL bestemmelse i felt og laboratorium Feltaktiviteter i fase 2 MIP og kerner i moræneler/kalk Projektstruktur Her er vi nu Visualisering i Rockworks COWI Hydrogeologisk konceptuel model COWI og Geosyntec Planlægning og optimering af undersøgelser Planlægning af aktiviteter i fase 2 COWI, Geosyntec, DTU og Region Hovedstaden Gennemgang af eksisterende data COWI COWI, GeoSyntec, DTU og evt. Region Hovedstaden Geofysiske undersøgelser COWI Hydrogeologiske undersøgelser COWI DNAPL bestemmelse i felt og laboratorium DTU Feltaktiviteter i fase 2 MIP og kerner i moræneler/kalk samt evt. supplerende metoder COWI og Geosyntec Fase 1 Geologisk konceptuel model COWI Fase 2 OPTION: Gennemførelse af 1 dags workshop (databearbejdning/tolkning) COWI, Geosyntec, DTU og Region Hovedstaden Visualisering i Rockworks COWI Hydrogeologisk konceptuel model COWI og Geosyntec Slutrapportering af hele projektet inkl. DNAPL undersøgelse DTU Rapportering af feltaktiviteter og endelig udarbejdelse af konceptuel model, -snit og tegninger 4 Planlægning af aktiviteter i fase 2 COWI, Geosyntec, DTU og Region Hovedstaden

5 Agenda Hvordan så den konceptuelle hydrogeologiske model ud, da projektet startede? Hvilke geologiske og geofysiske undersøgelser er der udført og hvorfor? Hvad viser resultaterne enkeltvist og når de sammentolkes? Hvordan ser den konceptuelle hydrogeologiske model ud nu? - hvad har ændret sig og hvor er vi blevet klogere? Hvilke undersøgelser har haft høj værdi/udbytte, og hvilke har ikke bidraget med så meget ny information? 5

6 Tidligere undersøgelser : Fem boringer i kildeområdet, kerneprøver fra kalken (porøsitet, geofysiske logs fra to boringer (kaliber, gamma og flowlog), slugtests : Boringer i forureningsfanerne : To boringer ude i fanerne, geofysiske logs i fire boringer (kaliber og flow), synkronpejlerunde, prøvepumpning. 6

7 Tidligere undersøgelser : Fem boringer i kildeområdet, kerneprøver fra kalken (porøsitet, geofysiske logs fra to boringer (kaliber, gamma og flowlog), slugtests : Boringer i forureningsfanerne : To boringer ude i fanerne, geofysiske logs i fire boringer (kaliber og flow), synkronpejlerunde, prøvepumpning. Primært fokus på afgrænsning af forureningsfaner og ikke på kildeområdet 7

8 Konceptuel model ved opstart 8 Rambøll, 2010 Rambøll, 2010

9 Udførte (hydrogeologiske) undersøgelser Fase 1: 9 Georadar Seismik Ny boring til kalkoverfladen (re)tolkning af geofysiske logs Gennemgang af sprækkeoplysninger fra lignende sites Videolog Fase 2: MIP sonderinger, poreluftmålinger Fem boringer gennem moræneleren, inkl. udtagelse af kerneprøver Tre boringer i kalken, inkl. udtagelse af kerneprøver Bestemmelse af porøsitet, bulkdensitet, permeabilitet og vandindhold NAPL FLUTe med aktivt kul, Sudan IV og DNAPL spray Hydraulisk profilering med FLUTe Water FLUTe i tre boringer

10 Georadar Formål: (1) kortlægge de helt overfladenære lag (fyldlaget/top moræneler) (2) kortlægge toppen af kalken (3) udføre en detaljeret kortlægning af de øverste meter under terræn bl.a. med henblik på at kortlægge fyldlaget, selve tanken, ledninger, fundamenter m.v. Metode: Profiler med såvel 100 som 250 MHz antenner Screening med en 3D-georadarantenne 10

11 Georadar 100/250 MHz antenne 11 3D georadar

12 100 og 250 MHz antenner 12

13 3D antenne 0,16 m 0,71 m 13

14 Morænelersoverflade og ledninger Morænelersfladen tolket ud fra georadar (100 og 250 MHz) og boringer Ledninger mm. fundet vha. 3D-antenne 14

15 Kalkoverflade Samtolket i Geoscene vha. georadar (100 MHz), seismik og boringer 15

16 Georadar konklusioner 100 og 250 MHz antenner velegnede til kortlægning af overflade af moræneler. Kalkoverfladen kunne fastlægges med 100 MHz, men det krævede støtte af seismiske data. 3D georadar-antenne velegnet til kortlægning af ledninger og tanke mm. Metoderne kunne ikke udpege DNAPL. 16

17 Seismik Formål: (1) kortlægge toppen af kalkoverfladen (2) undersøge mulige strukturer i kalken Metode: Hammerslag. Modtagerne (geofonerne) består af et 48 m langt slæb med 48 3-komponent geofoner. Indsamling af S- og P- bølger. Tolkning af S-bølger. Supplerende MASW tolkning 17

18 Seismik metode her afspilles en 40 sek. video 18

19 Seismik 8-20 m (sort): kalk 0-4 m (blå): ML m (grøn): ML2

20 Boring til kalken i kildeområdet Formål: opnå detaljeret viden om den kvartære lagfølge. forbedre den geologiske viden, herunder evt. at kunne identificere sprækker med mineraliseringer (vha. intaktprøver). vurdere mægtighed af et nedre gruslag samt af knusningszonen i kalken. Metode: Snegleboring med prøvetagning for hver 1/2 meter eller ved markante skift i lithologi. 20

21 Boring til kalken i kildeområdet 0,7-2,5 m.u.t.: ML, leret til svagt sandet. Spor af okkerudfældninger i intaktprøver, hvilket indikerer tilstedeværelsen af frakturer/sprækker. 2,5-6,5 m.u.t: ML, mere sandet og stenet. Skiftet fra leret, svagt sandet moræne til stenet, sandet moræneler indikerer en to-deling af moræneleren, der således tolkes som aflejret ved to isfremstød. 6,5-7,7 m.u.t.: DG med et stort indhold af kalk- og flintklaster., hvilket indikerer opblanding med den underlejrende knuste kalk. 7,6 m.u.t.: Top af fast kalk. Ud fra indholdet af bryozoer, er kalktypen bestemt til Bryozokalk. Der findes to moræneenheder (M1 og M2), underlejret af et knusningslag. Tolkning støttes af data fra gamma-logging udført tidligere 21

22 Borehulslogging Formål: Støtte geologisk tolkning, primært ud fra resultaterne af gammaloggen ML1 ML2 Metode: (re)tolkning af eksisterende logging. Televiewerlog opgivet pga. risiko for kontaminering af instrumenter Kalk 22

23 Sprække beskrivelser Formål: Kortlægge sprækkemønstre i moræneler og kalk Metode: Indhentning af specialviden fra GEUS omkring "nærliggende" lokaliteter (Fløng og Høje Taastrup) samt litteraturstudier. Udgravning af profil på Naverland overvejet. Ideen droppet pga. sikkerhedsrisiko for sammenstyrtning og afdampning af klorerede stoffer. Desuden blev metoden vurderet dyr i forhold til udbyttet. 23

24 Sprække beskrivelser (moræneler) ML1 og ML2 tolkes som bundmoræne aflejret ved isfremstød fra en sydøstlig retning For bundmoræneaflejringer forekommer følgende sprækkesystemer: belastningssprækker, tektoniske sprækker og kontraktionssprækker. Følgende faktorer kan indirekte anvendes til tolkning af sprækkesystemer: dybde til redoxgrænse, morænetykkelse, underlejrende grus og sand 24

25 Sprække beskrivelser (moræneler) ML1 og ML2 tolkes Den som ca. bundmoræne 7 meter tykke aflejret moræneler ved isfremstød ved Naverland fra en er sydøstlig retning For bundmoræneaflejringer gennemsat af forekommer flere sprækkesystemer, følgende sprækkesystemer: hvor belastningssprækkerne vil gennemsætte moræneleren. belastningssprækker, tektoniske sprækker og kontraktionssprækker. De øvre cirka 3-5 meter vil være præget af horisontale Følgende faktorer kan indirekte anvendes til tolkning af sprækkesystemer: sprækkesystemer udviklet i forbindelse med frost-tø dybde til redoxgrænse, processer og udtørring. Der vil her ligeledes kunne morænetykkelse, forekomme subhorisontale shearsprækker. underlejrende grus og sand De mest udviklede af disse sprækker vil have en sydøstlig orientering. 25

26 Sprække beskrivelser (kalk) Horisontale frakturer. Disse frakturer findes med varierende længder og findes med gradvise overgange til knust kalk. Frakturerne aftager i intensitet nedefter fra kontakten med de kvartære sedimenter. Horisontale sprækker findes ned til cirka 10 meter under prækvartærfladen. Frakturerne tolkes dannet i forbindelse med be- og aflastning af glet-cher is. Et horisontalt sprækkesystem med tætliggende sprækker nær kontakten til de kvartære sedimenter. Sprækkeintensiteten vil aftage nedefter. Subvertikale frakturer. Sprækker af denne type er relateret til tektoniske processer i nærheden af større forkastningssystemer. Afstanden mellem subvertikale sprækker er typisk 3-4 meter. De subvertikale sprækker i Bryozokalken er forårsaget af tektonik langs Den Fennoskandiske Randzone. Et subvertikalt system med en sprækkeafstand på cirka 3-4 meter. 26

27 Dybde [m u. kalkoverflade] Dybde [kote] Flowlogs 0 Flow - tolkning [%] Flow - tolkning [%] Gennemgang af eksisterende flowlogs for at kunne vurdere indstrømningshorisonter og opknusningsgrad Konklusion: Intet entydigt strømningsmønster, hverken i forhold til kalkoverflade eller kote K12N K22 K (M1) (M2) K12N K22 K (M1) (M2)

28 Samtolkning af data i Rockworks 28

29 Konceptuel hydrogeologisk model efter fase 1 Hvad har ændret sig? Hvor er vi blevet klogere? 29

30 Evaluering af egnethed Georadar 100 og 250 MHz antenner velegnede til kortlægning af overflade af moræneler. Kalkoverfladen kunne fastlægges med 100 MHz, men det krævede støtte af seismiske data. 3D georadar-antenne velegnet til kortlægning af ledninger og tanke mm. Metoderne kunne ikke udpege DNAPL. Seismik velegnet til tolkning af kalkoverfladen under inddragelse af boringer, samt som støtte til fastlæggelse af de to morænelersenheder. Kerneboring / sprækkebeskrivelser gav værdifuld generel/konceptuel information, men er ikke site specifik Geofysisk logging er god i sammentolkning med de øvrige geofysiske metoder herunder specielt mht. at finde de præcise laggrænser. Kan udgøre risiko for flutes. 30

31 Fase 2 arbejde De tidligere undersøgelser viser forurening i kalken. Resultaterne fra Fase 1 indikerer mulige "hot-spot" områder. Det antages, at spredning af forurening styres af sprække-netværk. Fase 2 objektiver: Identificer faktorer som styrer grundvandsstrømning Fastlæg hydrauliske egenskaber Udpeg relevante placeringer for udtagning af vandprøver Hydrogeologiske undersøgelser Kernebeskrivelser FLUTE flow logging 3D modellering 31

32 Kerneanalyser kombineret med resultater fra FLUTe Formål: Bestem faktorer der påvirker grundvandsstrømning / -forhold Udpeg relevante steder for vandprøvetagning Metode: Detaljeret gennemgang af borekerner FLUTe resultater anvendt til at udpege fokusområder som f.eks. enkeltsprækker 32

33 Kerneanalyser kombinet med resultater fra FLUTe 33

34 Kerne-beskrivelse / analyse Flint lag tilstede i toppen af kalken Flint klumper findes i midterste del af boringerne Kalken er stærkere i bunden af boringerne Sektioner med svagere kalk: Indikeret ved kernetab (coreloss) Bedømt ud fra hårdhed (induration) Der er sektioner med både horisontale og vertikale sprækker Grundvandsstrømning Stor indstrømning omkring flintlag i alle boringer Opgrænsende til flintlagene I den svagere del af kalken Lav-mellem indstrømning i sektioner med svag kalk Lav-mellem indstrømning i opstrækkede zoner (10 cm's tykkelse) 34

35 Kerneanalyser kombineret med resultater fra FLUTe 35

36 Resterende arbejde Flere undersøgelser Vandprøvetagning og analyse Geofysisk logging (gamma,resistivitet, porøsitet)? 3D modellering afsluttes Endelig opdatering af konceptuel model Endelig evaluering af egnethed af metoder 36