ESBJERG KOMMUNE Kultur & Fritid MOTORSPORTSCENTER DANMARK

Transkript

1 ESBJERG KOMMUNE Kultur & Fritid MOTORSPORTSCENTER DANMARK Baggrundsrapport Oktober 2008 Johansson & Kalstrup A/S rådgivende ingeniører FRI Østervang 2, 6800 Varde Dokken 16A, 6700 Esbjerg

2 1 INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Indholdsfortegnelse Indledning Grundvandsinteresser Geologiske forhold Overordnet geologi... 5 Grundvandsmodel for MOTORSPORTSCENTER DANMARK Opstilling af hydraulisk/geologisk model Horisontal diskretisering Resultater Potentialeforhold Strømning fra Korskro motorbane Partikelbaner Sårbarhed boringer Porøsitet Vurdering af grundvandets strømning under motorsportsanlægget Referencer

3 2 INDLEDNING I forbindelse med planlægningen af en udvidelse af Korskro Motor Center ved Esbjerg skal der foretages en -undersøgelse. Rådgivende ingeniører Johansson & Kalstrup A/S forestår -undersøgelsen for Esbjerg Kommune, Kultur, Fritid og Familie. Rådgivende ingeniører Johansson & Kalstrup har på vegne af Esbjerg Kommune anmodet Grontmij Carl Bro om at belyse grundvandsforholdene i nærområdet til Motorsportscenter Danmark. Beskrivelse af grundvandets strømningsforhold anvendes til vurdering af konsekvenserne ved anvendelse af lettere forurenet jord til opbygningen af støjvolde. -undersøgelsen skal blandt andet belyse grundvandsforholdene i nærområdet og klarlægge eventuelle trusler mod drikkevandet og nærtliggende vandløb. Grontmij Carl Bro har opstillet en numerisk grundvandsmodel, der er anvendt til at foretage forskellige vandbalancebetragtninger. Modellen er opbygget på baggrund af en tidligere opstillet grundvandsmodel for Esbjerg Kommune, Forsyningen (Esbjerg Kommune, 2001). Modellen er opstillet af Carl Bro as. Den tidligere model var opstillet med hovedvægt på vandforsyningens kildepladser og i et andet detailniveau. Den oprindelige model har dannet grundlag for en ændret og forbedret model, hvor fokus og detaljering af modellen er sket ud fra de tilgængelige geologiske oplysninger omkring Korskro. Modellen er herefter anvendt til at beskrive grundvandets strømning fra området samt til at vurdere grundvandets hastighed/transporttid. 3

4 3 SINTERESSER Området omkring Korskro er i den seneste Regionplan fra Ribe Amt udlagt som drikkevandsinteresseområde. Øst for det kommende område for motorbane er udlagt område med særlige drikkevandsinteresser (OSD). OSD-områder er udlagt som områder, der ikke påvirkes af vand fra oplande uden for de udlagte områder. Der findes ikke, inden for eller omkring interesseområdet, boringer eller indvindinger til almene vandforsyningsanlæg. I og omkring interesseområdet findes enkelte drikkevandsboringer, men overvejende er ejendommene i området forsynet fra almene forsyningsanlæg. Drikkevandsboringen ved Korskrovej 2 er og har ikke været i brug gennem en årrække. Ejendommen Rønnegårdsvej 14 har vandforsyning via egen privat boring. Den vestligste del af det fremtidige område for motorbane er udlagt som råstofinteresseområde sammen med arealer vest for området og Hovedlandevej 11. Den overvejende del af interesseområdet er udnyttet, hvor den uudnyttede del ligger øst for landevejen inden for området for den kommende motorbane. 4

5 4 GEOLOGISKE FORHOLD I det følgende vil landskabet og den overordnede geologi blive gennemgået. Endvidere vil den opstillede hydrauliske/geologiske model kort blive gennemgået. 4.1 Overordnet geologi Området omkring Motorsportscenter Danmark ligger i kote m på nogle af de højeste dele af et større bakkeø-kompleks. Mod vest flader området ud til kote 0-10, mens dybe dale syd, øst og nord for gennemskærer det højtliggende område, som herved opdeles i tre markante højtliggende partier. Motorsportscenter Danmark ligger på den sydlige del af Esbjerg Bakkeø. Sydøst for Esbjerg Bakkeø danner det nordøst-sydvest-gående dalstrøg grænse til Holsted Bakkeø. I dalen findes Sneum Å, der udmunder ved Tjæreborg syd for Esbjerg. Mod øst, nord og nordvest afgrænses bakkeøen af den markante dal, som huser Holme Å (nedstrøms Varde Å), der afvander området til Ho Bugt nord for Esbjerg. Nord for dalen findes den endnu større Varde Bakkeø. Materialerne på bakkeøerne er afsat under næstsidste istid og består af moræneler og -sand (Smed, P.) - med islæt af mere finkornede materialer af smeltevandssilt og -ler. Dalsystemerne har under afsmeltningen fra sidste istid fungeret som afvandingskanaler for smeltevand, der stammede fra de store ismasser længere mod øst, og er som en følge heraf blevet helt eller delvist opfyldt af smeltevandssedimenter - overvejende sand. Nedenunder bakkerne og i landskabet i øvrigt findes kvartære aflejringer bestående af sand og (moræne-)ler. Den prækvartære overflade ligger i området meget dybt (kote ) (Gravesen et. al., 2004). Mod øst og nordøst stiger den dog stejlt op til niveauer i kote Under Esbjerg by ses tillige et lokalt højdepunkt ca. i kote 0. Prækvartær-fladen i området er således præget af meget store forskelle i relieffet. Dette markante relief kan ikke genkendes i den nuværende topografiske overflade, eftersom prækvartær-relieffet er udjævnet af de kvartære sedimenter. I lokalområdet forventes der derfor op til 150 m tykke lag af kvartære aflejringer. Længere mod øst og under Esbjerg by kan der tilsvarende forventes en væsentligt tyndere kvartær lagpakke. De øverste prækvartære sedimenter i Esbjerg-området omfatter tertiære lag, som blev afsat i Miocæn igennem en periode, hvor hele det danske område var præget af relativt hyppige udsving i hav-niveauet. Perioden er beskrevet i bl.a. Gravesen et. al. (2004), hvortil der henvises. Her vil kun blive givet et kort resumé. Den daværende skandinaviske kystlinie lå i størstedel af Miocæn længere mod nordøst, og området omkring Esbjerg var derfor dækket af hav, hvori der blev afsat lerede og siltede sedimenter - afhængig af havdybde og afstand til kysten. Disse omfatter primært de glimmerholdige lerede enheder Brejninge, Arnum, Hodde og Gramler - benævnt nedefra. I perioder med fald i havniveau rykkede kystlinien dog længere mod sydvest, hvorved området blev mere kystnært - eller blev land. Igennem disse perioder blev der i området afsat sandede enheder i det kystnære, marinemiljø hhv. i ferskvandsprægede delta- eller flodslettesystemer. Eksempler på disse enheder er Ribe-, Bastrup- og Odderupformationerne. Udsvingene i havniveauet medførte således en skiftevis aflejring af lerede og sandede materialer. 5

6 Under lagene fra Miocæn findes de generelt fede lerarter fra Paleogen, som igen overlejrer kalkbjergarter fra Kridt og Danien. Disse lag samt de underliggende præ-tertiære lag ligger dog i Esbjerg-området meget dybt og vil ikke blive yderligere omtalt Boringer i området På eller i umiddelbar nærhed af Motorbanens område er boret 15 boringer, se figur 1. Den maksimale dybde af disse boringer er kun 18 m og i alle disse boringer er udelukkende fundet smeltevandssand/-grus. Der er samtidig ikke registreret dybere boringer indenfor en radius på 1 km fra motorbanen. Da der heller ikke er udført geofysiske undersøgelser indenfor mindst 5 km fra motorbanen, er det derfor meget sparsomt med geologiske oplysninger om områdets lokale undergrund. Figur 1. Boringer ved Motorsportscenter Danmark Figur 2 viser placeringen for boringer indenfor en radius af 5 km fra motorbanen. Boringerne er udvalgt således, at de har en minimumsdybde på 50 m. Der findes i alt 19 boringer, som opfylder disse betingelser. 6

7 Figur 2. Boringer med dybde over 50 m indenfor en afstand af 5 km til Korskro Motorbane 7

8 SMODEL FOR MOTORSPORTSCENTER DANMARK Der er opstillet en stationær MODFLOW-grundvandsmodel, der omfatter området omkring Korskro Motorbane ved Esbjerg. Grundvandsmodellen er opstillet som en 3-dimensionel grundvandsmodel ved hjælp af MOD- FLOW2000, (Harbaugh et al., 2000) og pre-/ og postprocesserprogrammet GMS Version 6, (Groundwater Modeling System). Til simulering af partikelbaner og indvindingsopland er anvendt partikelbane programmet MODPATH4, (Pollock, 1994). GMS understøtter MODPATH som et pre- og postprocesserprogram. Den geologiske model til brug i grundvandsmodellen er opstillet efter pixelmetoden (Henriksen et al., 2001), hvilket indebærer, at den vertikale diskretisering består af et homogent net frem for at følge geologiske lag. I pixelmodellen vil de enkelte beregningslag have samme tykkelse overalt. Fordelen ved pixelmodellen er blandt andet, at alle geologiske oplysninger kan inkorporeres i den numeriske model. Dette betyder, at afhængig af diskretiseringen kan selv små geologiske strukturer opløses, uden at et helt beregningslag bliver påvirket. Derfor er metoden meget anvendelig i områder med stor geologisk variabilitet. På grund af det mere homogene beregningsnet (vertikalt) bliver modellen også væsentligt mere numerisk stabil. Der er ikke områder i modellen, som får meget tynde og eventuelt skråtstillede beregningslag, som kan medføre alvorlige numeriske problemer i form af vandbalancefejl og problemer med partikelbaneberegninger, hvilket ofte er særligt kritisk ved stationære modeller, (Henriksen et al., 2001). 4.2 Opstilling af hydraulisk/geologisk model Samtlige boringer i interesseområdet, som er registreret i den nationale boringsdatabase PC- Jupiter, er anvendt til opstilling af den hydrauliske/geologiske model. Modellen er inddelt vertikalt i 13 beregningsslag og ved hjælp af et database-værktøj er oplysningerne i PC-Jupiter om aflejringstyper trukket ud og tildelt erfaringsværdier for hydraulisk ledningsevne for en given aflejringstype, som herefter er vægtet og midlet. Opdelingen i 13 beregningsslag er foretaget for at sikre en detaljeret beskrivelse af de geologiske/ hydrogeologiske forhold i de øverste 21 meter og en mere grov beskrivelse i intervallet mut. Inddelingen i de vertikale beregningskasser bliver således: Beregningslag 1: 0 3 meter under terræn (mut.). Beregningslag 2: 3 6 mut. Beregningslag 3: 6 9 mut. Beregningslag 4: 9 15 mut. Beregningslag 5: mut. Beregningslag 6: mut. Beregningslag 7: mut. Beregningslag 8: mut. Beregningslag 9: mut. Beregningslag 10: mut. Beregningslag 11: mut. Beregningslag 12: mut. Beregningslag 13: mut. 8

9 De 13 beregningslag udgør tilsammen en pixelmodel. 4.3 Horisontal diskretisering Den horisontale diskretisering er foretaget i to omgange. Figur 3. De to grundvandsmodeller der er opstillet for Korskro området. Den store overordnede model dækker et areal på 271 km 2. Efterfølgende er der zoomet ind på et mindre område (34 km 2 ), hvor beregningskasserne er gjort mindre. Der er indledningsvist blevet opstillet en ny overordnet grundvandsmodel. Modellen er anvendt som overgangsmodel fra den oprindeligt opstillede grundvandsmodel (Carl Bro, 2001). Modellen er efterfølgende blevet kalibreret. Den overordnede grundvandsmodel anvendes til at afgrænse en lokal grundvandsmodel, som opstilles med en højere opløsning. Metoden med at opstille en overordnet model, som anvendes til afgrænsning af et detailområde kaldes i litteraturen for telescopic grid refinement. På figur 3, ses de to modeller, der er opstillet specifikt for Korskro området. Den oprindelige grundvandsmodel, som blev opstillet i 2001, dækkede et areal på ca. 690 km 2 og havde en ret grov diskretisering varierende fra 100x100 meter til 500x500 meter i størrelsen af beregningscellerne. 9

10 Den overordnede grundvandsmodel har et areal på 271 km 2. Den horisontale diskretisering varierer fra 50x50 meter i området omkring Korskro til 250x250 meter langs dele af afgrænsningen. I alt er der 13 beregningslag, hver med beregningsceller. Den mindre detailmodel dækker et areal på 34 km 2. Den horisontale diskretisering varierer fra 10x10 meter i området omkring Korskro til 50x50 meter langs dele af afgrænsningen. I alt er der 13 beregningslag, hver med beregningsceller Konceptualisering af pixelmodel Pixelmodellen antyder en 4-delt lagstruktur i undersøgelsesområdet, se bilag 1 og 2. Øverst ses et ca. 30 m tykt lag med relativt god hydraulisk ledningsevne (lag 1). Laget underlejres af ca. 60 m med ringere hydraulisk ledningsevne (lag 2). Nederst ses et ca. 20 m tykt lag med god (lag 3) - underlejret af et lag med ringere (lag 4) - hydraulisk ledningsevne. Lag med god hydraulisk ledningsevne tolkes generelt som sandede/grusede (smeltevands-) enheder, mens dårligere ledende lag antages at udgøres af moræne- og smeltevandsler eller fede lerarter. Det er dog vigtigt at være opmærksom på, at lagdelingen er et udtryk for forskelle i hydrauliske egenskaber og ikke nødvendigvis afspejler en tilsvarende 4-delt lagstruktur. Alligevel kan der dog drages paralleller imellem lagenes hydrauliske egenskaber og geologien: Lag 1. Det øverste lag med gode hydrauliske egenskaber udgøres således af sand. Laget er fundet i samtlige boringer i lokalområdet og øverst i de fleste boringer i figur 2. Specielt i de lavtliggende boringer i dalene mod syd og nord ses meget tykke, øverste lag af overvejende sand. I både de lokale og regionale boringer er dette lag tolket til smeltevandssand, men der er dog næppe tale om samme enhed. Mens sandet i dalene er afsat af store smeltevandsfloder, er sandet omkring Motorsportscenter Danmark snarere afsat af mere lokale strømningsprocesser. I andre boringer omkring Motorsportscenter Danmark ses øverst morænesand. Lag 2. Eksistensen af det underliggende lag med ringere hydraulisk ledningsevne (og de underliggende hydrauliske lag) er derimod ikke hverken be- eller afkræftet af boringer i området ved og omkring Motorsportscenter Danmark, da boringerne i området - som tidligere nævnt - ikke er særligt dybe. I pixelmodellen er laget (og underliggende lag) således trukket ind under Motorsportscenter Danmark. Eksistensen af lag 2-4 er derfor noget usikker i dette område. I den nærmeste dybere boring (DGU ) ca m nord for motorbanen er der dog fra 32 mut. fundet smeltevandsler, som fra 70 mut. afløses af glimmerler. Nordøst for (DGU ) er fundet moræneler 50 mut., mens glimmerler ses højt (9 hhv. 13 mut.) i boringerne vest og syd for. Lag 3 og 4. Lagene udgøres som nævnt af et hydraulisk ledende (lag 3) underlejret af et ringere ledende lag (lag 4). En samhørende geologisk lagfølge kan kun usikkert genfindes i nærmeste boringer nord for Motorsportscenter Danmark. Her afløses de kvartære lag af glimmerler i varierende dybder. Stik nord for ligger de prækvartære lag (glimmerler) tilsyneladende højt (50 mut.), mens de i områderne nordøst og nordvest for først anbores over 100 mut. I visse af boringerne ses dog dybtliggende enheder af glimmersand, som muligvis kan korreleres med det hydrauliske lag 3. 10

11 Syd og sydvest for Motorsportscenter Danmark anbores glimmerler typisk mut. - overlejret af sandede enheder. Disse sandede enheder mellemlejres i denne del af området af interglacialt, marint ler, som træffes typisk mut. I den sydlige del af området findes således en geologisk lagfølge, som svarer til den opstillede, hydrauliske model. Laggrænserne i boringerne ses dog noget højere end i den hydrauliske model. Konklusion hydraulisk/geologisk model Lag 1 i den hydrauliske model er genfundet i lokale boringer. Dette lag består af sandede lag, der overvejende består af smeltevandssand. Lokalt udgøres laget dog af morænesand. Det underliggende lag 2 (og lagene under) er dårligt geologisk underbygget i lokalområdet, da boringerne på stedet ikke er særligt dybe. Den nærmeste dybe boring antyder dog, at laget muligvis består af smeltevandsler. Nordligere beliggende boringer viser højtliggende glimmerler, mens boringer syd for antyder, at laget her består af interglacialt, marint ler. Det anses således som sandsynligt, at det øverste, hydraulisk ledende sandlag underlejres af et hydraulisk ringere ledende lag, om end den geologiske karakter og udbredelse af laget er usikker. Lag 3 er kun usikkert fundet i lokalområdet. Nord for Motorsportscenter Danmark antyder boringer, at laget geologisk udgøres af glimmersand, mens boringerne syd for antyder smeltevandssand. Specielt med hensyn til sidstnævnte hersker der dog stor usikkerhed, da de kvartære smeltevandslag her ikke er i hel overensstemmelse med den opstillede hydrauliske model. Lag 4 udgøres af prækvartære, glimmerholdige lerarter. 11

12 5 RESULTATER I det følgende vil der ganske kort blive vist og kort kommenteret nogle resultater fra arbejdet med modellen. Figurerne viser en konservativ transport af partikler svarende til, at en evt. forurening vil bevæge sig på samme måde som rent vand. Dvs. der er ikke regnet med omsætning, diffusion eller dispersivitet. Grundvandsmodellen indeholder kun den mættede zone altså fra grundvandsspejlet og ned og ikke den umættede zone. I nedenstående afsnit anvendes betegnelsen transporttid. Transporttiden er i denne sammenhæng lig med den tid, som en partikel bevæger fra kilde til eksempelvis recipient i den mættede zone. I daglig tale bliver betegnelsen alder typisk anvendt som synonym for transporttid. 5.1 Potentialeforhold I forbindelse med modelleringen er udtrukket potentialebillede for den store basismodel udarbejdet for Esbjerg Kommunes Vandforsyning. I forbindelse med vurdering og beskrivelse af grundvandets strømningsforhold lokalt omkring Motorsportscenter Danmark er der arbejdet med et mindre modelopland udtaget fra den store model. 12

13 For dette modelopland er udtrukket et mere detaljeret potentialebillede. Det ses, at grundvandet har en højderyg der fra området for den nye motorbane strækker sig mod øst-nordøst. Potentialeforholdene anses for at være i god overensstemmelse med de faktiske forhold for grundvandsspejlet ved Korskro og i forhold til recipienterne, der modtager grundvandet. Ud fra de kendte forhold i det store modelopland kendes ikke til at dele af grundvandsmagasinet kan være spændte med et større hydraulisk tryk end overliggende magasiner. Grundvandets strømning vil således alene være styret af det foreliggende potentiale og områdets geologi. Grundvand dannet i modelområdet vil således ikke bevæge sig uden for de bestemte afstrømningsoplande. Grundvandet dannet under motorsportsanlægget vil dermed ikke have mulighed for at påvirke andre afstrømningsområder. 5.2 Strømning fra Korskro motorbane På figurerne 4-9 ses, hvorledes grundvandsmodellen simulerer strømning i den mættede zone fra Motorsportscenter Danmark og videre i jordmatricen, evt. til recipient. Figurerne viser en konservativ transport af partikler svarende til, at en evt. forurening vil bevæge sig på samme måde som rent vand. Dvs. der er ikke regnet med omsætning, diffusion eller dispersivitet. 13

14 For at beskrive og vurdere grundvandets strømning i den mættede zone er der foretaget en illustrativ beskrivelse af partiklernes baner inden for en række nærmere valgte tidsperioder svarende til 1, 5, 10, 15, 30 og 50 år. Figurerne viser således vandpartiklernes maksimale bevægelse over tidsperioden. De enkelte partiklers startpositioner er valgt repræsentativt i forhold til den forventede fremtidige placering af støjvolde. De valgte partikelbaner i grundvandet illustrerer således en nedsivende partikels kontakt med grundvandet og partiklens videre transport med grundvandet. 14

15 Transporttid 1 år Figur 4. Transporttid i den mættede zone; 1 år. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveaubillede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. 15

16 Transporttid max. 5 år Figur 5. Transporttid i den mættede zone; 5 år. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveaubillede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. 16

17 Transporttid max. 10 år Figur 6. Transporttid i den mættede zone; 10 år. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveaubillede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. 17

18 Transporttid max. 20 år Figur 7. Transporttid i den mættede zone; 20 år. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveaubillede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. 18

19 Transporttid max. 30 år Figur 8, transporttid i den mættede zone; 30 år. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveau billede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. 19

20 Transporttid max. 50 år Figur 9. Transporttid i den mættede zone; 50 år. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveaubillede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. 20

21 Transporttid maksimal Figur 10. Transport i den mættede zone til recipient, ingen begrænsning i tid. Partikler er markeret som blå. Som baggrund er anvendt det kalibrerede trykniveaubillede, samt Kort og Matrikelstyrelsens 4 cm kort. Denne figur viser det samlede afstrømningsopland for grundvand dannet af overfladevand fra arealet for det fremtidige motorsportsanlæg. Denne figur viser ligeledes, at ingen partikler fra motorsportscenteret har en strømning - uanset tidshorisont - uden for det i modellen udtagne detailområde. 5.3 Partikelbaner Til beskrivelse af nedsivende partiklers vandring i jordlegemet er der på efterfølgende figurer foretaget en illustration af de primære strømningsbaner. Der er udvalgt enkelte partikler til brug for beskrivelse af disses baner i grundvandets strømning, idet det er nødvendigt at nøjes med at illustrere partikelbanerne for et mindre antal punkter for at gøre det lidt mere overskueligt. For at give en så retvisende illustration som muligt, er partiklernes baner projiceret ind på et buet profil, da det bedre følger partiklernes vandring. 21

22 Figur 11, Afstrømningsprofil mod Gummesbæk Grundvandets strømning fra Motorsportscenter Danmark til Gummesbæk viser i forløbet en opstigende strømningsretning for atter at strømme dybere ned i magasinet. Dette forhold kan optræde i forbindelse med grundvandets passage af mindre grøfter, der lokalt påvirker magasinet med et potentialefald, men hvor grøftens eller drænets kapacitet ikke er tilstrækkeligt til at være recipient for udsivende grundvand. Der opstår således en påvirkning af grundvandsstrømningen, der dog ikke har afgørende betydning for partikelbanen for grundvandet fra Motorsportscenter Danmark. 22

23 Figur 12, Afstrømningsprofil mod Nebel Bæk Afstrømningen fra Motorsportscenter Danmark til Nebel Bæk strømmer dybt i magasinet. Når grundvandet er nået frem til Nebel Bæk betyder potentialeforholdene og bækkens hydrauliske kapacitet at grundvandets strømning følger vandløbet frem til position for udsivning til overfladerecipienten. Figurens partikelbaner repræsenterer afstrømningsoplandet inden for den kommende motorsportsbane. Det ses således, at de enkelte partiklers udstrømning til recipienten varierer meget i forhold til oprindelsessted. 23

24 Figur 13, Afstrømningsprofil mod Skærbæk Afstrømningen til Skærbæk sker ved en helt overfladenær strømning. Afstrømningsoplandet for denne del af motorbanen ligger noget fra grundvandsskellet med en nærhed til vandløbet. 5.4 Sårbarhed boringer For at beskrive nedsivning af perkolat fra støjvoldene og efterfølgende spredning i grundvandet er der lavet et antal simuleringer, der skal anskueliggøre de enkelte boringers indvindingsområder. I området ved Motorsportscenter Danmark findes et antal boringer. Der er indtil flere af disse, der indvinder vand til eksempelvis markvanding. Det tidligere Ribe Amts centrale database GeoEnviron indeholder oplysninger om boringer, indvindingsmængder mv. Desværre findes der ikke fyldestgørende oplysninger for alle boringerne. Nedenstående tabel indeholder en liste over de boringer, der er medtaget i beregningerne. DGUnr XUTM YUTM DATUM KOTE DRILLDEPTH EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF

25 DGUnr XUTM YUTM DATUM KOTE DRILLDEPTH EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF EUREF Tabel 1. Udvalgte DGU-boringer. Data fra GeoEnviron (Ribe Amt) Generelt er der ikke oplysninger om vandmængder for de enkelte boringer. For DGU nr og er der enkelte værdier. Indvindingsmængder for disse varierer fra 0 til ca m 3 /år (perioden ). Afhængig af blandt andet indvindingsmængden vil en indvindingsboring have forskelligt influens område. En stor indvinding vil normalt medføre et stort indvindingsopland og vice versa. Til en start vil det forsøges at anskueliggøre, hvilken effekt en indvindingsboring har på trykniveauet i området. Indvindingen er antaget at være konstant m 3 /år i 10 år. Hvis det antages, at magasinet er homogent, har en uendelig udbredelse og har følgende hydrauliske egenskaber: Transmissivitet: 0,0075 m 2 /s Horisontal ledningsevne= 2,5e-4 m/s, Mægtighed = 30 m, Porøsitet = 0,20 vil der i kort afstand fra boringen kunne forventes en påvirkning (sænkning) på 15 cm gående mod under 4 cm i afstanden 400 meter fra indvindingsboringen. Denne beregning er foretaget, hvor indvindingen er konstant i en periode på 10 år. Resultaterne er illustreret på figur 14. Pump Test Planning 100 Distance [m] Time = s 0.2 Drawdown [m] Figur 114. En beregnet sænkning omkring en indvindingsboring. Eksemplet er blot ment som en illustration af, hvor meget/lidt en mindre indvinding har på trykniveauet. Man kan forestille sig ovenstående figur som et 2d profil af den sænkningstragt, der vil dannes omkring en indvindingsboring. 25

26 Ud fra ovenstående figur vurderes det, at mindre vandindvindinger, som har filtersætning i de øvre dele af magasinet, kun vil influere helt lokalt på grundvandsspejlet. Vandet vil dannes lokalt og tæt på boringen. Alderen af det oppumpede vand vil generelt være lille. I de to følgende afsnit vil der blive anvendt to forskellige metoder til at belyse risikoen for forurening fra Motorsportscenter Danmark af nærtliggende boringer. Den første metode vil anvende en metode, hvor der placeres partikler (eller vand) på det område ved Motorsportscenter Danmark, hvor det foreslås at indbygge lettere forurenet jord i planlagte støjvolde. Ideen er så at følge partiklernes vej fra infiltrationsstedet til recipienten. Denne metode kaldes forward tracking. Metoden giver et godt overblik over de berørte områder, da det er muligt at følge partiklerne, men i en ren 2d visualisering er det vigtigt at holde sig for øje, at partiklerne vil følge den rute, som den lettest kan følge (transmissivitet og dermed gradient) både i planen, men også i dybden. I den anden metode vil der blive placeret partikler i boringens filter (beregningscellen), og partiklerne vil følge grundvands-gradienten baglæns i magasinet. Metoden kaldes også for backward tracking. Metoden kan give et godt overblik over det areal, som vandet til boringen infiltrerer på, samt det område hvori der sker tilstrømning til indvindingsboringen. Metoderne giver reelt det samme resultat. Fordelen ved forward tracking er måske populært sagt, at den giver et overblik over hele det potentielle influensområde. Ulempen er måske, at metoden ikke er så målrettet på enkelt boringer, som backward tracking metoden er Partikler fra vandspejl under planlagte støjvolde (forward tracking) Fire af ovenstående 15 boringer er indlagt i den kalibrerede model med deres indvindingstilladelse. De fire boringer er: DGU.nr. Tilladelse (m 3 /år) Ved at anvende tilladelsen og ikke den oppumpede mængde for et givent år, fås den maksimale påvirkning og det største indvindingsopland til den enkelte indvinding, naturligvis forudsat at grundvandsdannelse mv. holdes konstant. Der er placeret partikler på vandspejlet under de eksisterende og planlagte støjvolde. Partiklerne er fulgt konservativt til deres endepunkt, svarende til at følge vandet (regndråben) fra dets infiltrationspunkt til dets endepunkt. Endepunktet vil typisk være (havet) et vandløb, en sø, en indvindingsboring, en flux-randbetingelse eller andet, der modtager/fjerner vand fra grundvandsmagasinet. Som det fremgår af figur 15 ændres trykniveauet kun ganske lidt på baggrund af den øgede indvinding fra de fire udvalgte boringer. Det ses, at der er enkelte partikelbaner, som ændrer forløb, men helt overordnet har det ikke den store betydning, hvilket også er forventet, da indvindingsmængderne er meget små i forhold til den vandmængde, der findes i grundvandsmagasinet. I dette scenarium er det kun indvindingsboring DGU nr , der virker som et stop (recipient) for enkelte partikler. Alle andre partikelbaner har et forløb, der enten løber uden om eller under indvindingsboringernes filter. 26

27 Figur 125. Partikellinier fra Motorsportscenter Danmark. Fire udvalgte boringer er indlagt i modellen med deres indvindingstilladelser. Røde partikellinier er svarende til figur 10, blå linier er de beregnede partikellinier med den løsning som indeholder de fire indvindingsboringer Partikler fra boringer (backward tracking) Da indvindingsmængderne ikke er kendte, er der derfor lavet tre simuleringer med forskellig ydelse på boringerne angivet i tabel 1. Rent modelteknisk er indvindingen placeret i den celle, der svarer til boringsdybden (ca. filterplacering). Partikler er indlagt i samme celle og fulgt baglæns (backward tracing), svarende til at finde indvindingsområdet for den enkelte boring. Der er lavet tre simuleringer hvor der henholdsvis er indlagt en vandmængde på 4000 m 3 /år pr boring (Scenarium 1) og en hvor den oppumpede vandmængde udgør m 3 /år pr. boring (Scenarium 2). Scenarium 3 viser oplande ved en indvinding på m 3 /år pr. boring. Figur 13, 14 og 15 viser partikellinier for henholdsvis scenarium 1, scenarium 2 og scenarium 3. 27

28 Figur 136. Partikellinier fra udvalgte DGU-boringer, scenarium 1. (4000 m3/år pr. boring). Transporttider er i scenarium 1 maksimalt ca. 20 år, i gennemsnit findes transporttiderne til ca. 5 år. DGU nr , og er de boringer, som er vurderet til at have infiltrationsområde tæt ved Motorsportscenter Danmark. Figur 147, Partikellinier fra udvalgte DGU-boringer, scenarium 2 ( m3/år pr. boring). 28

29 Transporttider i scenarium 2 er generelt maksimalt ca. 20 år. I gennemsnit findes transporttiderne til ca. 10 år. DGU nr , og er de boringer, der er vurderet til at have infiltrationsområde tæt ved Motorsportscenter Danmark. Figur 158. Partikellinier fra udvalgte DGU-boringer, scenarium 3 ( m3/år pr. boring). Bemærk kortudsnittet er mindre end figur 9 og 10. Der er zoomet ind. De beregnede transporttider i scenarium 3 er maksimalt ca. 40 år. I gennemsnit findes transporttiderne til ca år. DGU nr har væsentligt længere transporttider op mod 30 år til mere end 100 år. DGU nr , , , og er de boringer, der er vurderet til at have infiltrationsområde tæt ved Motorsportscenter Danmark. Scenariet er beregnet med en ydelse på m 3 /år pr. boring. Bemærk DGU nr har en lang transportvej og tilsyneladende finder en strømningsvej under andre markvandingsboringer. I afsnit blev det vist, at kun DGU nr direkte blev berørt af den udvidede Motorsportscenter Danmark. De boringer (DGU nr , , og ), der yderligere er angivet til at have et opland tæt på Motorsportscenter Danmark i dette afsnit, er ikke medtaget i den udførte analyse ved brug af forward tracking i afsnit Det betyder at konklusionen som forventet er konsistent ved brug af både forward- og backward-tracking metoden. 29

30 5.5 Porøsitet Den valgte porøsitet har stor indflydelse på transporttiden af grundvandet. Ved at sænke porøsiteten vil volumenet, hvori strømning foregår, nedsættes, hvilket vil medføre en mindre transporttid ved gennemstrømning med samme mængde vand. At hæve porøsiteten vil have modsatte virkning. Det er dog således, at samspillet mellem porøsitet og strømningshastigheden er styret af den aktuelle Et eksempel på porøsitetens indflydelse på transporttiden er vist på bilag A. Bilag 16A viser en tilfældig partikel, hvor materialerne er tillagt en effektiv porøsitet på 0,2 for de godt ledende materialer og 0,1 for de mere lerede materialer. Ved at øge den effektive porøsitet, så øges også transporttiden. Længden og forløbet af partiklen ændres ikke. Bilag 16 viser også, at transporthastigheden kan variere meget langs en partikels forløb. I dette tilfælde er partiklens hastighed lille, tæt på start (0 år), hvorefter den stiger. I grundvandsmodellen er den valgte effektive porøsitet for leraflejringer 0,1 og for sand/grus på 0,2. Tabel 2 viser beregnede transporttider med de valgte porøsiteter. DGU nr. Scenarium 1 (min, max, avg) Scenarium 2 (min, max, avg) ,35,26 3,15,7 3,6, ,8,6 2,6,4 <1,6, ,8,7 7,10,8 5,10, # # 12,50,30 22,100, # # 20,40, Scenarium 3 (min, max, avg) # 2,4,3 # 10,20,14 # 10,65, # 7,7,7 # 9,10,10 # 7,11, # 13,23,17 # 10,11,10 # 7,10,9 Tabel 2., Transporttider til udvalgte markvandingsboringer. Transporttiderne er i år. Porøsitet er 0,2 for sandede aflejringer og 0,1 for lerede aflejringer. (# ingen direkte advektiv transport) Transporttiderne er beregnet med forskellig porøsitet for at illustrere følsomheden af de angivne størrelser. Ved at ændre porøsiteten til eksempelvis 0,25 i de sandede aflejringer fås følgende transporttider, se tabel 3. DGU nr. Scenarium 1 (min, max, avg) Scenarium 2 (min, max, avg) ,40,30 4,17,8 3,7, ,10,8 2,8,5 1,8, ,10,9 9,11,9 6,12, # #14,55,34 25,100, # # 24,50,40 Scenarium 3 (min, max, avg) # 2,4,3 # 10,23,15 # 11,70, # 7,7,7 # 10,11,11 # 8,13, # 14,26,20 # 10,13,12 # 8,12,10 Tabel 3. Transporttider til udvalgte markvandingsboringer. Transporttiderne er i år. Porøsitet er 0,25 for sandede 30

31 aflejringer og 0,1 for lerede aflejringer.(# ingen direkte advektiv transport) Det er valgt at angive transporttider for de markvandingsboringer, der med stor sandsynlighed har en del af deres opland tæt på motorbanen. De resterende markvandingsboringer kan naturligvis også blive påvirket, da de ligger i influensområdet for Motorsportscenter Danmark. Dette vil dog ikke ske ved ren advektiv transport, men nærmere ved hydrodynamisk dispersion. Ved at sammenligne tabel to og tre ses det, at transporttider ikke er eksakte størrelser, men skal nærmere ses som størrelsesordner. Eksempelvis kan porøsiteten godt måles, men det vil kun give en punktoplysning og ikke en værdi, som er universel anvendelig. Ændringer i geologi eller i kalibrering kan give andre strømningsveje, hvilket også vil influere på de angivne transporttider. 31

32 6 VURDERING AF ETS STRØMNING UNDER MOTOR- SPORTSANLÆGGET De gennemførte modelberegninger over afstrømningen fra området viser, at det nye motorsportsanlæg er beliggende i 3 afstrømningsoplande med afstrømning til henholdsvis Skærbæk, Gummesbæk og Nebel Bæk. Den udarbejdede grundvandsmodel og de herudfra opstillede scenarier for grundvandets bevægelser fra placering under de fremtidige støjvolde viser, at grundvandets bevægelser ud af området foregår meget langsomt. Dette skyldes placeringen i toppen af afstrømningsoplandene. Resultaterne viser, at grundvandet fra områdets nordøstlige volde vil have en transporttid frem til Skærbæk på mellem 1-5 år for de nærmest liggende volde og mere end 50 år for volde, der ligger længst opstrøms i dette afstrømningsområde. Afstrømningen mod Gummesbæk for volde placeret længst mod øst har en transporttid på mere end 10 år, medens afstrømningen af grundvand under voldene længst mod sydvest i dette afstrømningsopland tilsvarende har en transporttid på mere end 50 år. Afstrømningen mod Nebel Bæk for volde placeret længst mod sydvest har en transporttid på lidt under 20 år, medens afstrømningen af grundvand under voldene længst mod nord i dette afstrømningsopland tilsvarende har en transporttid på mere end 50 år. Inden for afstrømningsområdet for grundvand fra det nye motorsportsanlæg er der for de eksisterende indvindingsboringer foretaget en vurdering af indvindingsoplandene for disse boringer. Der er ikke oplysninger om de enkelte boringers faktiske brug de seneste år, hvorfor der er opstillet scenarier for brug fra m³/år til m³/år. Resultaterne viser, at ingen af boringernes indvindingsoplande strækker sig ind under motorsportsanlægget. 3 af indvindingsboringerne har dog indvindingsoplande i nærheden af afstrømningsområdet fra motorsportsbanen. Det ses ligeledes, at transporttiden af grundvandet under motorsportsanlægget frem til indvindingsoplandene for boring selv med den største indvinding ligger på omkring 10 år. Da grundvandet længst fra boringen forventeligt vil have den længste transporttid frem til indvindingen, forventes en yderligere transporttid at ville være større end 4 år, således den samlede transporttid efter påvirkning af indvindingen vil være større end 14 år. Boring er en gammel drikkevandsboring for Korskroen. Denne borings indvindingsopland er beregnet for m³/år, hvilket langt overstiger en eventuel indvinding. Modellen viser i øvrigt, at indvindingsoplandet primært strækker sig mod sydvest, og således ligger uden for eventuel kontakt med nedsivende grundvand fra motorsportsanlægget. For boring ses et større indvindingsopland end for de øvrige 2 boringer, hvilket blandt andet betyder, at grundvandets transporttid frem til denne boring er langt større end 20 år. 32

33 7 REFERENCER Esbjerg Kommune, Forsyningen, 2001: Grundvandsmodel for Esbjerg Kommune, Udarbejdet af Carl Bro as Gravesen, P; Jakobsen P.R.; Binderup M. og Jensen, E.S., 2004: Geologisk set - Det sydlige Jylland, Geografforlaget. Groundwater Modeling System (GMS), Brigham Young University, Environmental Modeling Research Laboratory. Harbaugh, A.W., Banta, E.R., Hill, M.C., and McDonald, M.G., 2000, MODFLOW-2000, the U.S. Geological Survey modular ground-water model -- User guide to modularization concepts and the Ground-Water Flow Process: U.S. Geological Survey Open-File Report 00-92, 121 p. Henriksen, H.J., Sonnenborg, T., Christiansen, H.B., Refsgaard, J.C., Harrar, B., Rasmussen, P., Brun, A., 2001, Retningslinier for Opstilling af Grundvandsmodeller, Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr ner/2001/ /html/helepubl.htm eller Henriksen, H.J., Sonnenborg, T., Christiansen, H.B., Refsgaard, J.C., Harrar, B., Rasmussen, P., Brun, A., 2001, Ståbi i grundvandsmodellering, Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelser, GEUS rapport 2001/56. Pollock, D.W., 1994, User's Guide for MODPATH/MODPATH-PLOT, Version 3: A particle tracking post-processing package for MODFLOW, the U.S. Geological Survey finite-difference ground-water flow model: U.S. Geological Survey Open-File Report , 6 ch. Smed, P: Landskabskort over Danmark, Blad 2, Midtjylland. Ribe Amt, Regionplan