Notat STORE BREDLUND, UDLÆG TIL RÅSTOFPLAN 2016 Råstofindvindingens påvirkning på grundvand INDHOLD 25. marts 2015 Projekt nr. 220227 Dokument nr. 1215365374 Version 1 Udarbejdet af MDO Kontrolleret af GLA Godkendt af 1 Potentialeforhold ved Store Bredlund...1 2 Eksisterende grundvandsindvinding...3 3 Råstofindvindingens påvirkning på grundvand og Hampen Sø...4 3.1 Parameterbestemmelse... 5 3.1.1 Grundvandsmagasinets mættede tykkelse... 5 3.1.2 Porøsitet... 7 3.1.3 Horisontal hydraulisk ledningsevne... 7 3.1.4 Råstofindvindingsmængde under vandspejl...10 3.2 Resultater af sænkningsberegninger...10 3.2.1 Ved råstofindvinding på 250.000 m 3 pr. år...10 3.2.2 Ved råstofindvinding på 100.000 m 3 pr. år...12 4 Referencer...14 1 POTENTIALEFORHOLD VED STORE BREDLUND På Figur 1.1 ses potentialekort for det øvre sandmagasin, Sand 1 Kvartær, /4/ og udtrukne middelpejleobservationer fra GEUS Jupiter databasen. Det ses, at grundvandspotentialet ved Store Bredlund ligger i ca. kote 79,5 m. Endvidere ses det, at gradienten på potentialet er meget fladt. Fra Store Bredlund og ned til vandløbet eller Hampen Sø falder potentialet med ca. 0,5-1 promille. I og med at gradienten er meget lille i området er strømningsretning svær at fastlægge, da selv små ændringer i potentialeniveau vil ændre strømningsretningen. Det vurderes dog at strømningsretningen ved Store Bredlund går fra mod sydvest til syd. Det vurderes således muligt at Store Bredlund udgør oplandsareal til Hampen Sø. NIRAS A/S CVR-nr. 37295728 T: +45 8732 3232 M: 23739682 Åboulevarden 80 Tilsluttet FRI F: +45 8732 3200 E: mdo@niras.dk Postboks 615 www.niras.dk E: niras@niras.dk 8000 Aarhus C
96.1545 96.1815 96.1804 Hampen Sø vandstand ca. kote 78,8 m Figur 1.1. Grundvandspotentiale ved Store Bredlund. På Figur 1.2 ses pejletidsserier for tre boringer i området ved Store Bredlund. Placeringen af boringerne ses på Figur 1.1. For boring DGU nr. 96.1815 ses der ikke nogen årstidsvariation i det pejlede potentiale, dette vurderes dog mindre sandsynligt. For boringerne DGU nr. 96.1804 og 96.1545 ses der samme tendens for årstidsvariationen af potentialet. Der ses en årstidsvariation på ca. 1-1,5 m, hvor potentialet står lavest i sensommer/efteråret og højest i vinterperioden. Det skal bemærkes, at pejleserierne er af ældre dato - fra 1980 erne, men det vurderes, at de ældre data kan give et rimeligt skøn på størrelsen af årstidsvariationen. 2
81 80,5 96. 1804 96. 1815 96. 1545 80 Vandstandskote [m] 79,5 79 78,5 78 77,5 77 01-01-1985 01-01-1986 01-01-1987 01-01-1988 Dato Figur 1.2. Årstidsvariationer i området ved Store Bredlund. 2 EKSISTERENDE GRUNDVANDSINDVINDING På Figur 2.1 ses placeringen af eksisterende indvindingsanlæg i området ved Store Bredlund med angivelse af den maksimale registrerede oppumpede vandmængde i perioden 2011-2013. Anlæggene og de oppumpede vandmængder er udtrukket fra Jupiterdatabasen. Af figuren ses det at den primære indvinding findes vest for Vejlevej. 3
Figur 2.1. Placering af indvindingsanlæg med angivet maksimal årlig oppumpede vandmængder i perioden 2011-2013. 3 RÅSTOFINDVINDINGENS PÅVIRKNING PÅ GRUNDVAND OG HAMPEN SØ I forbindelse med råstofindvinding under grundvandsspejlet i området ved Store Bredlund vil der forekomme en påvirkning af grundvandsstanden både i graveområdet og i grundvandsmagasinet. Det er dog vigtigt at holde sig for øje, at der i forbindelse med råstofindvindingen under grundvandsspejlet ikke fjernes grundvand fra magasinet, hvorfor råstofindvinding ikke kan sidestilles med grundvandsindvinding. Under råstofindvinding flyttes grundvand fra magasinet til råstofgraven/gravesøen, i og med magasintallet i graven ændres fra den aktuelle effektive porøsitet til 1. /3/ 4
I det følgende foretages et estimat på grundvandssænkningerne forårsaget af råstofindvindingen ved Store Bredlund efter beregningsmetoden beskrevet i /3/. Indledningsvist foretages parameterbestemmelse til sænkningsberegningerne. Parametrene er generelt fastsat som middelværdier, dog til den konservative side. Hermed vil sænkningsberegningerne være konservative, men dog realistiske. 3.1 Parameterbestemmelse 3.1.1 Grundvandsmagasinets mættede tykkelse I området ved Store Bredlund findes der flere eksisterende boringer, se Figur 3.1. Ved gennemgang af borejournaler via GEUS Jupiter, er der fundet de noterede sandforekomster i Tabel 3.1 ved Store Bredlund. Figur 3.1. Placering af boringer ved Store Bredlund. 5
DGU nr. Samlet grustykkelse Mættet Vandspejlskote [m] grustykkelse 96.1343 17 m 7 m 77,5 (1987) 96.2016 24 m 14,7 m 79,6 (1991) 96.2015 24 m 10,4 m 75,8 (2013) 96.1808 >26 m >26 m 100,1 (2013) 96.2281 >10 m >10 m 78,8 (2006) 96.2225 26,5 m 9,3 m 74,4 (2002, filtersat dybere i glimmersand) 96.1683 >5 m >5 m 77,9 (1978) 96.1541 >33 m >21 m 74,6 (1976, filtersat i miocæn kvartssand) 96.2216 >30 m >23 m 79,8 (2013) 96.2112 16 m 10 m 78,4 (1996) 96.2039 26,5 m 23 m 79,1 (1991) 96.1819 >23 m >19 m 79,2 (1982) 96.2004 18 m 16 m 78,4 (1989) 96.1804 11 m 8,5 m 79,4 (1987) 96.1744 >6,5 m >6,5 m 78,4 (1979) Tabel 3.1. Oversigt over sandforekomster og vandspejlskoter ved Store Bredlund. Af tabellen ses, at den mættede magasintykkelse mindst har en tykkelse på 5 m og potentielt kan have en tykkelse større end 26 m. Idet en tyk mættet magasintykkelse vil medføre en mindre grundvandssænkning i såvel råstofgrav som i magasinet, beregnes en gennemsnitlig mættet magasintykkelse ud fra de kendte tykkelser. Dog ses der bort fra de to korte boringer DGU nr. 96.1683 og 96.1744, da de mættede magasintykkelser på hhv. 5 og 6,5 vurderes mindre sandsynlige. En gennemsnitlig mættet magasintykkelse kan således bestemmes til 15 m. 6
3.1.2 Porøsitet Den effektiv porøsitet er fastlagt efter litteraturværdier, se Tabel 3.2. Af tabellen ses det, at den effektive porøsitet for sand ligger i intervallet fra 0,15 til 0,35. Det vælges at fastsætte porøsiteten til 0,2, hvilket er et konservativt valg, idet en større effektiv porøsitet medfører en mindre grundvandssænkning. Magasin aflejring Effektiv porøsitet Mellemkornet sand 0,15-0,30 Groft sand 0,2-0,35 Grus 0,1-0,35 Kalksten 0,01-0,24 Tabel 3.2. Effektive porøsiteter for forskellige magasinaflejringer. /2/ 3.1.3 Horisontal hydraulisk ledningsevne Der er foretaget et estimat af den hydrauliske ledningsevne på baggrund af de 10 udførte sigteprøveanalyser fra prøvegravninger i området, se Figur 3.2 for placering af prøvegravninger. Figur 3.2. Oversigt over placering af prøvegravningerne. 7
På Figur 3.3 ses kornkurver for de udtagne jordprøver fra de 10 prøvegravninger. Vægtprocent <d 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,01 0,1 1 10 100 1000 Kornstørrelse, d [mm] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Figur 3.3. Kornkurver for de udtagne jordprøver fra prøvegravningerne 1-10. Ud fra resultaterne fra sigteprøveanalyserne er hhv. 10%- og 60%-fraktilerne bestemt, se Tabel 3.3. På baggrund af fraktilerne kan uensformighedstallet, U, beregnes som: = Hvis uensformighedstallet er større end 5 er jordarten velgraderet, og hvis uensformighedstallet er mindre end 2 er jordarten velsorteret. /1/ Af Tabel 3.3 ses det at uensformighedstallet ligger i intervallet fra 4 til 10 for jordprøverne fra de 10 prøvegravninger. Altså er jorden i området velgraderet eller dårlig sorteret. 8
Prøvegravning d10 [mm] d60 [mm] U K [m/s] 1 0,25 1 4 0,0006 2 0,17 1,1 6,5 0,0003 3 0,25 1,5 6 0,0006 4 0,2 1,1 5,5 0,0004 5 0,25 1,4 5,6 0,0006 6 0,15 1,5 10 0,0002 7 0,25 1,25 5 0,0006 8 0,19 1,4 7,4 0,0004 9 0,15 0,95 6,3 0,0002 10 0,27 1,5 5,6 0,0007 Tabel 3.3. Beregnet hydrauliske ledningsevner ud fra sigteprøveanalyserne vha. /1/. For grovkornede jordarter, som dem der er fundet i Store Bredlund, kan den hydrauliske ledningsevne estimeres ud fra følgende formel, /1/: = 0,01 Herved er de hydrauliske ledningsevner estimeret i Tabel 3.3. Den gennemsnitlig hydrauliske ledningsevne for området kan herved beregne til 0,0005 m/s. På baggrund af den estimere gennemsnitlige mættede magasintykkelse på 15 m. Kan der beregnes en transmissivitet for Store Bredlund til 7,5E-3 m 2 /s (0,0075 m 2 /s). Denne beregnede transmissivitet er højere end transmissiviteterne, som er beregnet ud fra renpumpningsdata for det terrænnære sandmagasin, se Figur 3.4. Af figuren ses det, at transmissiviteten ud fra renpumpningsdata ligger i intervallet fra 6E-4 m 2 /s til 5E-3 m 2 /s. Transmissiviteten beregnet ud fra sigteprøveanalyserne vurderes dog ikke usandsynlig, idet transmissiviteter beregnet ud fra renpumpningsdata ikke tager højde for eventuelle filtertab. Der er således en vis sandsynlighed for, at transmissiviteterne beregnet ud fra renpumpningsdata er underestimeret. Omvendt er transmissiviteten beregnet ud fra sigteprøveanalyser ikke reelle værdier for transmissiviteten, idet beregningsmetoden ikke tager hensyn til hvorledes jordkornene er lejret. 9
Figur 3.4. Beregnede transmissiviteter for den terrænnære sandmagasin på baggrund af renpumpningsdata fra Jupiter. På baggrund af disse resultater er det valgt at foretage et estimat af grundvandssænkningerne med hhv. den hydrauliske ledningsevne (5E-4 m/s) bestemt på baggrund af sigteprøveanalyser og en hydraulisk ledningsevne bestemt på baggrund af transmissiviteterne ud fra renpumpningsdata. Af Figur 3.4 ses det at en middel transmissivitet i området er omkring 1,5E-3 m 2 /s, herved fås en hydraulisk ledningsevne på (1,5E-3 m 2 /s / 15 m) 1E-4 m/s. 3.1.4 Råstofindvindingsmængde under vandspejl Der foretages påvirkningsberegning under forudsætning af at der indvindes hhv. 250.000 m 3 og 100.000 m 3 råstof pr. år under grundvandsspejlet. 3.2 Resultater af sænkningsberegninger 3.2.1 Ved råstofindvinding på 250.000 m 3 pr. år På Figur 3.5 ses råstofindvindingens påvirkning på grundvandsspejlet efter 10 års råstofindvinding, hvor den hydrauliske ledningsevne er fastsat ud fra sigteprøveanalyser (0,0005 m/s). Sænkninger er beregnet efter /3/. I råstofgraven findes der en sænkning på ca. 40 cm, og ved Hampen Sø findes der en sænkning på ca. 20 cm. 10
Figur 3.5. Sænkning af grundvandsspejl. Hydraulisk ledningsevne fastsat efter sigteprøveanalyser. OBS: Der forekommer sænkninger uden for det farvelagte område, som ca. er mindre end 7,5 cm. På Figur 3.6 ses råstofindvindingens påvirkning på grundvandsspejlet efter 10 års indvinding. Sænkningsberegningerne er udført med en hydraulisk ledningsevne fastsat ud fra renpumpningsdata (0,0001 m/s). Ud fra figuren ses det, at der forekommer en grundvandssænkning i råstofgraven på 1,41 m, og i Hampen Sø en sænkning på ca. 40 cm. 11
Figur 3.6. Sænkning af grundvandsspejl. Hydraulisk ledningsevne fastsat efter renpumpningsdata. OBS: Der forekommer sænkninger uden for det farvelagte område, som er mindre end 16 cm. 3.2.2 Ved råstofindvinding på 100.000 m 3 pr. år På Figur 3.7 ses råstofindvindingens påvirkning på grundvandsspejlet efter 10 års råstofindvinding, hvor den hydrauliske ledningsevne er fastsat ud fra sigteprøveanalyser (0,0005 m/s). Sænkninger er beregnet efter /3/. I råstofgraven findes der en sænkning på ca. 19 cm, og ved Hampen Sø findes der en sænkning på ca. 8 cm. 12
Figur 3.7 Sænkning af grundvandsspejl efter 10 års råstofindvinding. Hydraulisk ledningsevne fastsat efter sigteprøveanalyser. OBS: Der forekommer sænkninger uden for det farvelagte område, som er mindre end 2,1 cm. På Figur 3.8 ses råstofindvindingens påvirkning på grundvandsspejlet efter 10 års indvinding. Sænkningsberegningerne er udført med en hydraulisk ledningsevne fastsat ud fra renpumpningsdata (0,0001 m/s). Ud fra figuren ses det at der forekommer en grundvandssænkning i råstofgraven på ca. 71 cm, og i Hampen Sø en sænkning på ca. 20 cm. 13
Figur 3.8 Sænkning af grundvandsspejl efter 10 års råstofindvinding. Hydraulisk ledningsevne fastsat efter renpumpningsdata. OBS: Der forekommer sænkninger uden for det farvelagte område, som er mindre end 7,1 cm. 4 REFERENCER /1/ Ovesen et al., 2007. Lærebog i Geoteknik. ISBN10:87-502-0961-2. Polyteknisk forlag, 1. edition. /2/ Miljøministeriet, Miljøstyrelsen, 2007. Boringsnære beskyttelsesområder BNBO. Vejledning nr. 2. /3/ Miljøstyrelsen, Miljø- og Energiministeriet, 2000. Følgevirkninger af råstofgravning under grundvandsspejlet. Udarbejdet af KAN Miljø (Kurt Ambo Nielsen) og Chalmers Tekniska Högskola (Johan Claesson og Gunnar Gustafson). /4/ Naturstyrelsen Vestjylland, 2013. Boringsregistrering og potentialekort, Kortlægningsområde Nørre Snede. Udarbejdet af Orbicon A/S. 14