Cityringen Udvikling af projektet Håndtering af grundvand Møde i ATV Jord og Grundvand om Store bygge og anlægsprojekter Cityringen Håndtering af grundvand, strategier, risici, krav, myndighedsproces mv COWI 1 25 Januar 2012 ATV-møde. Cityringen - Håndtering af grundvand
Cityringen Grundvand Indhold og projektets rammer Fokus i nærværende foredrag på: Udfordringer og potentielle problemstillinger, grundvand Strategier på forkant, forebyggende tiltag, begrænsning af risici, teknisk-økonomisk.. VVM og myndighedsproces Geologi og hydrogeologi, ultra kort Resultater (Strategier, metoder, proces) ---------------------- Introduktion til projektet: Tunnelforløb 16.3 km (dobbelt, TBM), stationer 17 stk, skakte, kaverner. Indre by. Havn. FBR. Forsyning 2 25 Januar 2012
Cityringen - Grundvand Udfordringer og strategier Udfordringer og potentielle problemstillinger relateret til grundvand (generelt, -og også for København) Eksisterende følsomme bygninger og anlæg (indre by, samt hele strækningen) (træpæle, mægtige sætningsfølsomme lag, vertikal hydraulisk forbindelse) Beskyttelse af grundvandsressourcen som helhed, nuværende/fremtidigt. Frederiksberg (2.5 mio. m3/år). Kvantitativt, kvalitativt Forureninger (beskyttelse, risiko for transport etc.) Overfladevand, recipienter (risiko for dræning, afledning af overskudsvand) Anlægsfasen, den permanente fase: oppumpning, design, klima, barriere mv Udfordrende geologi/hydrogeologi: sprækket kalk, begravede dale, >T/k, mv Stor og stigende fokus på grundvand i Københavns området: "Dårlige erfaringer" fra større bygge-og anlægsarbejder i 1960-erne København Kommunes beslutning d. 21 marts 1991. Specielle krav Indre by Ingen grundvandssænkning udenfor konstruktioner Faglige (MS, projektet, omgivelser), Myndigheder og 3-parts, reducere risici, 3
Cityringen Grundvand Udfordringer og strategier Resulterende strategier (på forkant): Tidlig og stor fokus på grundvandskontrol (integreret, iterativt) Fokus på forebyggende strategier/metoder, reduktion af risici etc. Detaljerede forundersøgelser (integreret geologi, geoteknik, hydro, miljø). Dybtgående evaluering heraf "på forkant". Grundlag/bydende. Fokus før/under/efter konstruktions fase, afværgeforanstaltninger Integreret i projektet, midlertidige metoder, perm. konstruktioner Iterativ udvikling af projektet, - proces geohydro-tunnelerstationer VVM, strategiproces, myndigheder tidlig dialog, fælles billeddannelse Miljømæssig-teknisk-økonomisk-risiko synsvinkel/optimering - hvilket alt sammen førte til. se senere 4 25 Januar 2012
VVM og Myndighedsproces VVM-redegørelse Ret detaljeret, selvom tidlig i proces Grundvandsmodellering, iterativ med opstart af forundersøgelser Fastlæggelse (i muligt omfang) af rammer og strategier Tidligere erfaringer og viden Myndighedsproces, umiddelbart efter VVM Tidlig dialog under udvikling af projektet, fælles billeddannelse etc. (også selvom myndighederne ikke på det tidspunkt kan give "bindende tilsagn") Studier/undersøgelser Indgår i grundlag for endelige strategier, krav i udbudsmateriale 5
Hydrogeologiske forhold og resultater Magasin og lækageforhold. Afskærende vægge Magasiner: -Primære magasin, kalk, store sandlag -Sekundære magasiner, sand, fyld mv Sammenhænge lodret/vandret 3d-forståelse (prøvepumpninger, potentialeforhold, peakflowzoner mv.) Kalkens lagdeling, betydning: -permeabilitet vandret/lodret -øvre knust zone, peakflow -ØKK/MKK, -dale/sprækkezoner/forkastninger Lækage til øvre lag (indre by, ofte 30-80 %) eksis. fundamenter Artesiske/frie forhold (NV, FBR) Store variationer, regional, lokalt Stor betydning, strategier, metoder 6
Hydrogeologiske forhold og resultater Sandlags betydning for grundvandsstrømning Geologisk model/hydro Stedvist udgør sandet væsentlige dele af det primære magasin Sand kan derfor udgøre en betydelig del af T-værdien Kalk/begravede dale, ofte T = E-2 Tunnel i overgang kalk/sand Stationer stedvist i sand "Meget vand" 7
Cityringen, hydrogeologiske forhold Transmissivitet i kalkmagasinet Prøvepumpninger kombineret med øvrige data Store variationer lokalt i T, k Særlige forhold i kalkmagasinet (sprækkestrømning, dobbeltporøsitet, trykafhængig permeabilitet) Alle data, geologisk model - grundvandsmodel, iterativ proces 10. Drawdown, obs. wells with response during long duration test in C0304-1-1 Obs. Wells Displacement (m) 1. 0.1 0.01 0.001 1.0E-4 0.01 1. 100. 1.0E+4 1.0E+6 Time, t/r 2 (sec/m 2 ) C0301-1-1 C0301-1-2 C0302-1-1 C0302-1-2 C0303-1-1 C0303-1-2 C0303-2-1 C0303-2-2 C0304-2-1 C0305-1-1 C0305-1-2 C0306-1-1 C0306-1-2 C0306-2-1 C0307-1-1 C0308-1-1 C0309-1-1 C0309-1-2 Aquifer Model Confined Solution Theis Parameters T = 0.0022 m 2 /sec S = 0.0045 Kz/Kr = 1. b = 20. m 8
Moniteringsprogram, tidlig opstart referencegrundlag mv. Moniteringsprogram, opstartet meget tidligt i processen: Vandstande og vandstandsvariationer generelt. Sæsonvariationer, Magasinsammenhænge, lækageforhold, frie/artesiske forhold, sammenhæng med havet og/eller vådområder mv. Påvirkninger udefra, drænende kloaker, vandindvinding, andre bygge-og anlægsprojekter mv. Etablere et referencegrundlag, inden projektet går i jorden. Hvad er "upåvirket" grundvandsstand?. Ingen sænkning af grundvandstaden udenfor byggegruberne, hvor det betyder noget men i forhold til hvad?. Refence og -styringsniveauer. Etablere grundlag for fastlæggelse af designkriterier, ansøgninger Opfølgning i byggefasen (evt. sammen med entreprenøren egen mere detaljeret program), samt efter afslutning af byggefasen Sikre god styring og grundvandskontrol, krav fra Myndigheder, sikre byggeriet og 3-parts, nødvendig dokumentation mv. 9
Potentialeforhold Tidsserier, grundvandsstande og variationer heri, hydrogeoforståelse, sammehænge mv Potentialebillede, generelt Oppumpning af grundvand Frederiksberg VF, effekt inkl. stop af oppumpning, mange m. Påvirkning fra havnen. Stor betydning. Ingen barriere/klima Grundvandsmodel. Modellering, kalibrering mv. (sammen med øvrige data) Dataserier, hydrogeolgisk evaluering og statestik, Reference-og styringsniveauer Designkriterier, klima mv 10
Grundvandsmodel: Samle data, teste byggemetoder, perm. konstruktioner samt designkriterier mv. Eksempel på modellering (byggefasen) Rådhuspladsen Afskærende vægge til kote -21 m, Q >500 m3/t Afskærende vægge til kote -33 m, u/m re-infiltration, Q ca. 70 m3/t 11
Heavy Rainfall. Overfladevand. Påvirkning, øvre magasin, konstruktioner Overfladevand "afløb". Modellering af vanddybder i designsituation 12
Strategier, forundersøgelser, udbud. Nogle vigtige studier Studier/undersøgelser (projektudvikling, myndighedsproces) Nødvendig oppumpning/konstruktioner/konstruktionsmetoder, sænkninger, påvirkninger, logistik mv. (Miljø, teknik, risiko) Reinfiltration, hvor nødvendigt/relevant (se næste slides), metoder åbne/lukkede systemer mv. Økonomi Aflednings-muligheder/konsekvenser. Økonomi Fremmedkomponenter, alm.vandbehandling kontra aktiv kul Gradienter (95 %), "samme vand køre rundt", forureningrensning Risiko for nikkel ved sænkning af grundvand, mæt/umættet zone Evt. havvand til infiltration Dybder af afskærende vægge, effekt af tiltag, økonomi Klima, monster-regn. Stigende havniveau, stigende grundvand 13
Grundvandskontrol resulterende strategier/metoder mht oppumpning/ reinfiltration af vand Begrænse oppumpning ("balance") Eksisterende bygninger og anlæg, indre by mv. Grundvandspotentialer hele Cityringen rundt, mange sites samtidig (påvirker hele området og hinanden indbyrdes + Frederiksberg VF) Vandressourcen, kvantitativt Vandressourcen, kvalitativt. Bedre at infiltrere frem for umættet zone lokalt mht. nikkel. Saltvand Forureninger, rensning, recirkulering Recipienter og/eller kloak (logistik, økonomi mht. afledning alternativt til reinfiltration) Resultat: reinfiltration af vand 95-100 %, hele vejen rundt, mange årsager 14
Cityringen Grundvand Resulterende strategier, konklusion Tidlig og stor fokus på grundvandskontrol (integreret, iterativt) Fokus på forebyggende strategier/metoder, reduktion af risici etc. VVM, strategiproces, myndigheder tidlig dialog, fælles billede-dannelse Forundersøgelser, mere detaljerede, dybtgående evaluering heraf "på forkant". Grundlag/info/krav for de bydende entreprenører Fokus før/under/efter konstruktions fase, afværgeforanstaltninger Udvikling af projektet tidlig/iterativ proces, integrere geohydro/konstruktioner og konstruktionsmetoder (tunneler-stationer mv) Detaljeret Udbudsmatriale, generelt afspejle nævnte elementer Miljømæssig-teknisk-økonomisk-risiko optimering. Dybere afskærende vægge, begrænse oppumpning. Ingen sænkning indre by Næsten ingen sænkning i andre områder, beskytte ressourcen mv Reinfiltration af næsten al oppumpet grundvand, mindre afledning, begrænset vand til recipienter, tæt monitering etc. 15
Cityringen Grundvand Resulterede strategier, konklusion Konklusion: Strategier (forebyggende) og tiltag vigtige for at sikre en fornuftig proces og optimering af projektet, tidligt i forløb!! Vigtig med en tidlig dialog med Myndighederne Detaljerede undersøgelser, med relevant databehandling og evaluering, vigtig (bedre grundlag, sparer tid/penge samlet på projektet) Undersøgelser, studier (myndighedsproces) har ført til en optimering og væsentlige justeringer af projektet, iterativ (strategier, permanente konstruktioner, konstruktionsmetoder, beliggenhed, udformning, håndtering af vand mv.) Har ført til detaljeret udbudsmateriale Derfor: Få tingene tidligt ind i projektet, giver bedre mulighed for optimering mv. (til gavn for alle parter) 16