BESKYTTELSE AV GRUNNVANNSANLEGG

BESKYTTELSE AV GRUNNVANNSANLEGG-en veileder

Beskyttelse av grunnvannsanlegg – en veileder NGU april 2011

1

INNHOLD Forord ..................................................................................................................... 31. UTARBEIDELSE AV KLAUSULERINGSSONER ............................................. 42. NYDANNELSE AV GRUNNVANN .................................................................... 73. FORURENSNINGSKILDER OG TRANSPORTMEKASNISMER .................... 8

3.1 Forurensningstyper .......................................................................................... 83.2 Forurensningskilder ......................................................................................... 83.3 Forurensningstransport .................................................................................. 10

4. GRUNNUNDERSØKELSER .............................................................................. 114.1 Innsamling av grunnlagsdata ......................................................................... 11

4.1.1 Sammenstilling av eksisterende data med påfølgende befaring ............. 114.1.2 Innsamling av nye data - videre karakterisering av akviferen ................ 11

4.2 Undersøkelsesmetoder .................................................................................. 124.2.1 Geofysiske undersøkelser ....................................................................... 124.2.2 Sonderboringer, undersøkelsesbrønner og testpumpinger i

løsmasseakviferer ................................................................................... 134.2.3 Testpumping av fjellbrønner .................................................................. 154.2.4 Sediment- og vannprøver ........................................................................ 154.2.5 Målinger av vannstand og temperatur .................................................... 164.2.6 Fullskala, langtids prøvepumping ........................................................... 164.2.7 Sporstofforsøk ........................................................................................ 17

5. BESKYTTELSE ................................................................................................... 185.1 Områdebeskyttelse ........................................................................................ 18

5.1.1 Naturlige beskyttelsesfaktorer - sårbarhet .............................................. 185.1.2 Aktivitetsreguleringer - restriksjoner ...................................................... 22

5.2 Beskyttelse av brønner og vanninntak .......................................................... 235.2.1 Beskyttelse av brønnhodet ...................................................................... 235.2.2 Beskyttelse av borebrønner i fjell ........................................................... 245.2.3 Beskyttelse av borebrønner i løsmasser (rørbrønner) ............................. 265.2.4 Beskyttelse av gravde brønner ................................................................ 265.2.5 Flomvern ................................................................................................. 27

6. UTFORMING AV KLAUSULERINGSSONER ................................................. 286.1 Fastlegging av influensområdets beliggenhet ............................................... 286.2 Sonegrenser ................................................................................................... 30

6.2.1 Løsmasser ............................................................................................... 306.2.2 Fjell ......................................................................................................... 31

6.3 Fastlegging av sonegrensene – Analytiske metoder ..................................... 346.3.1 Oversikt over metodene .......................................................................... 346.3.2 Bruk av de analytiske metodene ............................................................. 36

6.4 Fastlegging av sonegrensene - Modellering .................................................. 366.4.1 Innledning ............................................................................................... 366.4.2 Modellering ............................................................................................ 366.4.3 Modellkonseptualisering – forenklinger og antagelser .......................... 376.4.4 Erfaringer og anbefalinger ...................................................................... 38

7. REFERANSER ..................................................................................................... 39


2

VEDLEGG Vedlegg A: Generelle råd og vink ............................................................................... 41Vedlegg B: Grunnvannsforsyning basert på brønner i løsmasser og i fjell - noen

forskjeller .................................................................................................. 42Vedlegg C: Ordliste .................................................................................................... 43Vedlegg D: Mattilsynets, Folkehelseinstituttets, NVEs og NGUs rolle ...................... 45 Foto forside: Høyre – Sylvi Gaut, NGU Venstre – Jan Cramer, NGU Layout – Maren Todal, NGU


3

Forord Gjennom prosjektet Grunnvann i Norge ble det i årene1990-92 utarbeidet informa-sjons- og veiledningsmateriell som ble samlet i 13 GiN-veiledere. Emner som er omtalt, er blant annet grunnvann i fjell og løsmasser, grunnvannsanlegg og grunnvannskvalitet. GiN-veileder nr. 7 "Grunnvann. Beskyttelse av drikkevannskilder" (Eckholdt & Snilsberg 1992) foreligger nå i en revidert utgave med tittelen "Beskyttelse av grunnvannsanlegg – en veileder". Veilederen redegjør nærmere for problemstillinger som bør klargjøres for å kunne utarbeide en beskyttelsesplan for grunnvannsanlegg med sonegrenser og regulerende bestemmelser. Sonegrenser og arealrestriksjoner må gjøres juridisk bindende. Tekst og figurer er basert på den tidligere GiN-veilederen. I tillegg er informasjon fra nyere NGU-prosjekter og rapporter fra NVE-prosjektet "Miljøbasert vannføring" benyttet. Veilederens målgruppe er private og kommunale vannverkseiere, kommunenes tekniske etater, helse- og miljøetater, Mattilsynet og konsulenter og andre fagpersoner som arbeider med vannforsyning og beskyttelse av grunnvannsressurser. De ulike problemstillingene som presenteres, må vurderes av sakkyndig i hvert enkelt tilfelle og veilederen går ikke i detaljer når det gjelder gjennomføring. En mer detaljert beskrivelse av grunnvannsundersøkelser (kapittel 4) vil bli presentert i egen veileder. En stor takk rettes til Mattilsynet, Folkehelseinstituttet, Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE), Norsk Vann, Asplan Viak, COWI, Norconsult, Miljøgeologi, Sweco, Bioforsk og Institutt for vann- og miljøteknikk og Institutt for geologi og bergteknikk ved NTNU for nyttige innspill i arbeidet med veilederen. Veilederen inneholder en ordliste i vedlegg C. Linker i teksten som står i kursiv, peker til denne ordlisten. Figurer og fotografier i veilederen kan brukes fritt i presentasjoner og på plakater så lenge det blir referert til veilederen og/eller personer og referanse oppgitt i figurteksten. Sylvi Gaut Bjørn Frengstad hydrogeolog lagleder grunnvann Referanse til veilederen: Gaut, Sylvi, 2011: Beskyttelse av grunnvannsanlegg – en veileder. Norges geologiske

undersøkelse, 45 s. ISBN 978-82-7385-145-1

http://www.grunnvann.no/grunnvann_i_norge.php#hva_vet�

http://www.grunnvann.no/ginveiledere.php�


4

1. UTARBEIDELSE AV KLAUSULERINGSSONER

Områdebeskyttelse (klausulering) rundt drikkevannskilder er nødvendig for å sikre abonnentene et hygienisk sikkert og godt drikkevann. Beskyttelsen skal sikre at vann-kvaliteten ikke påvirkes negativt av potensielt forurensende aktiviteter i grunnvanns-magasinets tilsigsområde. Manglende områdebeskyttelse eller oppfølging av eksisterende områdebeskyttelse, har flere steder ført til at grunnvannskilder har blitt mer sårbare overfor forurensning. Dette fordi nedslagsfeltet etter hvert har blitt dyrket opp, blitt nedbygd med industri eller boliger og/eller det er foretatt betydelige uttak av løsmasser. Kravet om beskyttelse av vannkilder står i "Forskrift om vannforsyning og drikkevann (Drikkevannsforskriften) (Helse- og omsorgsdepartementet 2001) og er hjemlet i matloven, helse- og sosialberedskapsloven og kommunehelsetjenesteloven. Grunnvannet er fra naturens side, bedre beskyttet mot forurensninger enn overflatevann. Den naturlige beskyttelsen er gitt av stedegne geologiske og topografiske forhold, og er avhengig av blant annet tykkelsen på umettet sone, strømningshastighet, geologisk oppbygging, avstand til overflatevann, med mer (figur 1.1). Allerede ved valg av brønnplassering bør en derfor vurdere følgende forhold:

• graden av naturlig beskyttelse (sårbarhet) • konflikter som kan oppstå (belastninger og arealplaner) • tilsigsområdets antatte utstrekning

På grunn av relativt langsom utskifting av grunnvannet i en akvifer, kan grunnvanns-forekomster som utsettes for omfattende forurensning, forbli uegnet som drikke-vannskilde i mange år.

Figur 1.1 Grunnvannets naturlige beskyttelse varierer med typen løsmasser og oppbyggingen av disse, mektigheten av umettet sone og fjellsprekkenes karakter (tykkelse, antall, osv..) (Eckholdt & Snilsberg 1992).

http://www.lovdata.no/cgi-wift/ldles?doc=/sf/sf/sf-20011204-1372.html�


5

Figur 1.2 gir en oversikt over hovedaktiviteter ved utarbeidelse av klausuleringssoner for beskyttelse av et grunnvannsuttak for drikkevannsforsyning. Undersøkelsene er delt i to deler, I) forundersøkelser og II) en påfølgende hovedfase med videre under-søkelser. Med konseptuell modell menes en hydrogeologisk tolkningsmodell. Modellen gir en forståelse/tolkning av lokalitetens geologi, strømningsforhold og vannbalanse ut fra tilgjengelig informasjon. Tabell 1.1 gir en mer detaljert beskrivelse av hovedaktivitetene innen kartlegging og karakterisering vist i figur 1.2.

Figur 1.2 Flytdiagram for hovedaktiviteter i utarbeidelse av klausuleringssoner for beskyttelse av et grunnvannsuttak for drikkevannsforsyning. I = forunder-søkelser; II = hovedfase for undersøkelser. Dersom forundersøkelsene viser at lokaliteten er lite egnet/uegnet, må eventuell ny lokalitet foreslås (stiplet linje). Tabell 1.1 gir nærmere detaljer for hva som inngår i forundersøkelsenes kartlegging og hovedfasens mer utdypende karakterisering.


6

Tabell 1.1 Nærmere beskrivelse av hva som inngår i kartlegging av sårbarhet, belastninger og arealplan (I) og hva som bør gjøres av ytterligere karakterisering i hovedfasen (II) i figur 1.2

Tema Aspekt / Parameter Aktivitet

Kartlegging

• Sårbarhet

- Akvifertype og struktur, umettet sone, jordarter, interaksjon med over-flatevann, infiltrasjon, flomfare m.m.

Sammenstilling av eksisterende data (kart, fly-foto, rapporter osv..). Feltbefaring

• Belastninger

- Andre vannuttak, sam-ferdsel, bebyggelse, avløp, grunnforurensning, masseuttak m.m.

• Arealplan - Kommunale regulerings-planer, verneplaner, skred- og flomfare m.m.

Karakterisering

• System

- Topografi, geologi, hydrologi, material-egenskaper m.m.

- Geofysikk, boringer, lab-analyser

• Prosesser

- Strømningsforhold, infiltrasjon, influens-område, transport, variasjon (kvantitativt + kvalitativt) m.m.

- Testpumping, sporstofforsøk, modellering

• Belastninger - Type, kvantifisering m.m. - Lab-analyser, overvåking, modellering


7

2. NYDANNELSE AV GRUNNVANN

For å vurdere sårbarhet og beskyttelse av en grunnvannsressurs er det viktig å skille mellom to nydannelsesmåter for grunnvann:

• Nedbørsinfiltrasjon – nydannelse via nedbør • Vassdragsinfiltrasjon – nydannelse via akviferens grense mot elv eller innsjø

I selvmatende akviferer nydannes grunnvann ved nedbørsinfiltrasjon. Nedbør og smeltevann renner ned i grunnen og strømmer via den umettede sonen ned til grunn-vannsspeilet. Infiltrasjonen er avhengig av løsmassenes og berggrunnens vannførings-egenskaper (permeabilitet) og topografiske forhold. I løsmassene renner vannet i hulrommene mellom jordpartiklene (mineralkornene), mens i berggrunnen vil vann-strømmen foregå i sprekker eller hulrom som står i kontakt med fjelloverflaten (figur 2.1). I områder med omtrent like geologiske forhold vil infiltrasjonen være mindre og overflateavrenningen større i sterkt hellende terreng enn i mer flattliggende områder.

Figur 2.1 Nydannelse av grunnvann i sprekkeakviferer. På bart fjell renner mye av nedbøren av på overflaten. Der permeable løsmasser ligger over fjell er deri-mot infiltrasjonspotensialet større. Vann vil holdes tilbake i løsmassene og gi mulighet for infiltrasjon i underliggende fjellsprekker (Ill: Sylvi Gaut). Innstrømning fra et vassdrag til en akvifer foregår vanligvis som mettet strømning direkte inn i grunnvannssonen. Infiltrasjonsflaten mot elver og vann er ofte gjenslam-met av finpartikler og biologisk materiale (biofilm). Slamlaget nedsetter infiltrasjons-kapasiteten men gir samtidig god filtrerings- og renseeffekt. Der grunnvannsuttak fra løsmasser nær elv eller innsjø fører til økt innstrømning av vann fra vassdraget til akviferen, kalles dette for indusert grunnvannsdannelse eller indusert infiltrasjon. Dette gjør at selv små grunnvannsmagasin med liten selvmating fra nedbøren kan ha et stort forsyningspotensial (kapasitet). Flere store grunnvannsanlegg i Norge er basert på indusert infiltrasjon. I tillegg til nedbørs- og vassdragsinfiltrasjon er enkelte vannverk basert på kunstig infil-trasjon ved at overflatevann overføres til infiltrasjonsdammer eller grøfter over akviferen. Dette benyttes oftest for å øke mengden utnyttbart grunnvann, men også for å bedre vannkvaliteten. Metoden har stort ubenyttet potensial i Norge og er nærmere beskrevet i GiN-veileder nr. 11.

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#u�

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#m�

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#g�

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/gv-11.pdf�


8

3. FORURENSNINGSKILDER OG TRANSPORTMEKASNISMER

Ved fastlegging av beskyttelsesområdenes utbredelse og hvilke restriksjoner som skal gjelde innenfor hvert område, må en ta hensyn til:

• ulike typer forurensning (3.1 forurensningstyper) • ulike måter forurensning kan oppstå (3.2 forurensningskilder) • ulike måter forurensninger kan bevege seg på (3.3 forurensingstransport)

3.1 Forurensningstyper Bakterier, virus, parasitter og muggsopp - de fleste mikroorganismer som er patogene (sykdomsfremkallende) for mennesker og som kan smitte via vann, kommer fra avføring fra mennesker eller varmblodige dyr. Forekomsten av disse mikroorganismene i grunnvannet er derfor nært knyttet til den områdehygieniske situasjonen omkring vanninntaket. Den umettede sonen er normalt et effektivt medium for tilbakeholdelse av slike organismer. Patogener som eventuelt når ned til grunnvannssonen, vil normalt dø ut som funksjon av oppholdstiden. Petroleumsprodukter regnes ofte som den største trusselen mot grunnvannet fordi virkningene av slike utslipp vil være langvarige og store grunnvannsvolum kan bli uegnet til drikkevannsforsyning som følge av relativt små utslipp. Den umettede sonen har ofte kapasitet til å holde tilbake betydelige mengder petroleumsprodukter en begrenset tid slik at opprenskning blir mulig før grunnvannet blir påvirket. Plantevernmidler omfatter en rekke forskjellige stoffer som anvendes både på dyrket mark og på plantefelt i skogbruket. Risikoen er knyttet til nedbrytbarhet, mobilitet, giftighet og dosering og dette gjelder også for plantevernmidlenes nedbrytningsprodukter. Gjødselstoffer omfatter både kunstgjødsel, husdyrgjødsel og kloakkslam. Gjødsel utgjør i første rekke et problem ved overgjødsling eller gjødsling på feil tidspunkt. I grunn-vannssammenheng er det fokusert mest på nitrat (NO3-N), da dette i liten grad bindes i jord, og luktstoffer som for eksempel H2S. Kjemikalier omfatter en rekke ulike stoffer med svært forskjellig mobilitet, nedbryt-barhet og giftighet, fra lettløselig kunstgjødsel til lite nedbrytbare klorerte organiske stoffer som for eksempel PCB. En mer detaljert oversikt over ulike forurensningsstoffer er gitt i "Vannforsyningens ABC, kapittel B" (Folkehelseinstituttet 2006).

3.2 Forurensningskilder De viktigste forurensningskildene er landbruksaktivitet, bebyggelse, industri, trafikk og avfallsdeponier. Disse aktivitetene produserer, lagrer og slipper ut stoffer som er uønsket i grunnvannet. Ved mangelfull håndtering vil de kunne tilflyte grunnvannet gjennom punktkilder eller diffuse utslipp (tabell 3.1).

http://www.fhi.no/dav/ab0a22d686.pdf�


9

Tabell 3.1 Eksempler på noen viktige kilder til potensiell forurensning av grunnvann delt inn i diffuse kilder og punktkilder.

Kilder Aktivitet Type forurensning Diffuse kilder

Tettbebyggelse

Ledningsnett for kloakk og avløp Mikroorganismer og kjemikalier

Avrenning fra veier og parkeringsplasser

Veisalt og tungmetaller

Jordbruk Gjødsling Kjemikalier

Plantevern Organiske stoffer

Samferdsel Veier og tuneller Veisalt og kjemikalier fra

tetningsmidler

Jernbane Kjemikalier

Punktkilder

Bebyggelse

Septiktanker og avløpssystem Mikroorganismer

Avfallsdeponier Organiske og uorganiske stoffer

Bensinstasjoner Organiske stoffer

Industri Rørledninger og utslipp Kjemikalier

Avfallslagring og -deponering Organiske og uorganiske stoffer

Samferdsel Flyplass Avisningskjemikalier

Ulykker på vei og jernbane Kjemikalier

Gruver Gruvedrift Organiske og uorganiske stoffer

Deponering av avgang og slam Metaller og kjemikalier

Jordbruk Husdyrhold Organiske stoffer og

mikroorganismer

Lagring av kjemikalier Kjemikalier Forurensning i form av tilfeldige utslipp vil ofte være begrenset i utbredelse og omfang. Lokalt kan dette likevel være en stor trussel, spesielt mot grunnvann i fjell. Slike utslipp kan skje som følge av tankbilvelt, lekkasjer fra lagertanker, fabrikker etc. Forurensning som spres over et større areal, diffuse kilder, kan være vanskelig å kvanti-fisere. Over tid kan dette føre til en økt konsentrasjon av uønskete stoffer i grunnvannet. Eksempler er overskudd av gjødselstoffer, plantevernmidler og veisalting. Forurensning i form av kontinuerlig lekkasje kan også være vanskelig å kvantifisere. Hvis forurensningen har pågått over lengre tid, kan den ha spredd seg til store deler av akviferen. Dette kan skje fra blant annet septik- og oljetanker, avløpsledninger og deponi.


10

I tillegg er det viktig å være klar over at også uttak av grunnvann og kunstig infiltrasjon belaster akviferen. Begge aktivitetene utgjør potensielle forurensnings-kilder som kan påvirke både den kjemiske og den mikrobiologiske vannkvaliteten. Kunstig infiltrert vann vil påvirke vannkvaliteten i grunnen på samme måte som grunnvannskjemien påvirkes av nedbørens kjemiske sammensetning. Et vannuttak vil på sin side kunne endre akviferens inn- og utstrømningsområder (kapittel 6.1). I tillegg kan brønnen være en potensiell tilførselskanal for forurensninger til akviferen (kapittel 5.2).

3.3 Forurensningstransport Det er store forskjeller mellom ulike stoffers transportegenskaper i jord og grunnvann. Stoffenes løselighet i vann og sorpsjonsegenskaper i forhold til materialet i akviferen (kornstørrelse, mineralogi, m.m.) er her avgjørende. Faktorer som påvirker transport og spredning av ulike stoffer er:

• fortynning • diffusjon (vedlegg C) • hydrodynamisk dispersjon (vedlegg C) • inhomogeniteter i grunnvannsmagasinet (lag med ulik permeabilitet) • sorpsjon (felling, adhesjon, ionebytting) • tetthetsforskjeller mellom vann og forurensning • biologisk og kjemisk nedbrytning (temperatur, tid, avstand)

En del av disse prosessene er kort beskrevet av Gaut (2009). Grunnvannets strømningshastighet er i stor grad avhengig av massenes gjennom-trengelighet (permeabilitet) og trykkgradienten i akviferen. Dette er vist i Tabell 3.2 der strømningshastighet for ulike kornstørrelser (d10) og hydraulisk ledningsevne ved forskjellig effektiv porøsitet (neff) og ved to ulike trykkgradienter (i) er beregnet ved hjelp av Darcys ligning. Tabellen viser at ved samme gradient (helning) på grunnvannsspeilet strømmer vann i fin grus raskere enn vann i mellomsand, som er et finere materiale med lavere effektiv porøsitet. I tillegg ser man at når helningen på grunnvannsspeilet øker fra i = 0,003 til i = 0,01, øker også strømningshastigheten. Tabell 3.2 Strømningshastigheter for ulike kornstørrelser (d10) og hydraulisk ledningsevne ved forskjellig effektiv porøsitet (neff) og ved to ulike gradienter (i). m/d = meter per døgn og d10 = effektiv korndiameter.

Fraksjon d10

(mm)

Hydraulisk ledningsevne

(m/d) neff

Strømnings-hastighet

(m/d) når i=0,003

Strømnings-hastighet

(m/d) når i=0,01

Fin grus 2,5 6480 0,3 65 216 Grovsand 0,8 663 0,25 18 26 Mellomsand 0,25 65 0,20 1 3,3 Finsand 0,08 6,6 0,12 0,17 0,6

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#h�

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#e�

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#g�

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#e�


11

4. GRUNNUNDERSØKELSER

4.1 Innsamling av grunnlagsdata 4.1.1 Sammenstilling av eksisterende data med påfølgende befaring Grundig gjennomgang og sammenstilling av eksisterende data kan forenkle felt-arbeidet og redusere omfanget av grunnundersøkelsene. Viktig informasjon i start-fasen av et kartleggingsprosjekt er opplysninger relatert til akviferens sårbarhet. Det innbefatter blant annet akvifertype og struktur, jordarter og mektighet av umettet sone (tabell 1.1). I tillegg er det viktig å kartlegge hvilke belastninger og trusler akviferen er utsatt for og hvilke reguleringsplaner som finnes for det aktuelle området. Grunnlagsdata kan blant annet hentes fra:

• oppdragsgiver • teknisk etat eller tilsvarende • vegvesenet • konsulenter • databaser og karttjenester

Aktuelle databaser og karttjenester finnes hos kommuner, Statens kartverk, forskningsinstitusjoner, NVE og NGU. Flere av disse er samlet under nettportalen "Grunnvann i Norge" under "databaser." Det må gjennomføres en feltbefaring i aktuelle områder. Under befaringen er det viktig å undersøke eller få bekreftet følgende (GiN-veileder nr. 3):

• Den faktiske arealbruken i området • Beliggenheten av de aktuelle områdene i forhold til vassdrag og

forurensningskilder • Topografiske forhold med vekt på størrelse av nedbørfelt, inn- og utstrøm-

ningsområder og fordeling av løsmasser og fjell • Oppsprekningsgrad i bergartene og kornfordeling i løsmassene slik det frem-

kommer i terrenget • Kvartærgeologiske forhold, avsetningstyper (figur 4.1) • Strøk og fall på lineamenter og sprekker i berget (gjelder borebrønner i fjell)

4.1.2 Innsamling av nye data - videre karakterisering av akviferen På bakgrunn av forundersøkelsene velger man ut ett eller flere områder som kan være egnet for grunnvannsforsyning (fase I figur 1.2 og tabell 1.1). I disse områdene er det nødvendig med mer detaljerte undersøkelser for å velge ut egnede grunnvanns-lokaliteter (fase II i figur 1.1). Grunnundersøkelsene kan bestå av geofysiske undersøkelser, sonderboringer, undersøkelsesbrønner og testpumping, laboratorie-analyser av sediment- og vannprøver, langtidsprøvepumping og sporstofforsøk. Dette er kort beskrevet i kapittel 4.2.

http://www.grunnvann.no/�

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/GV-3.pdf�


12

Figur 4.1 I områder med løsmasser kan løsmassenes sammensetning mot dypet komme godt frem i grustak og veiskjæringer. Dette er nyttig informasjon i forbindelse med kartlegging av grunnvanns-potensialet i et område. (Foto: Sylvi Gaut, NGU)

4.2 Undersøkelsesmetoder 4.2.1 Geofysiske undersøkelser Geofysiske undersøkelser blir ofte benyttet sammen med grunnboringer i forbindelse med kartlegging av løsmasseakviferer. Kombinasjonen av geofysisk profilering og et begrenset antall grunnboringer gir en god romlig forståelse av løsmassefordelingen i undersøkelsesområdet. Geofysiske metoder kan også benyttes i den første kartleg-gingsfasen, uten boringer, for å finne områder med mulig potensial for uttak av større mengder grunnvann. Resultatet og tolkningen av de geofysiske undersøkelsene kan da danne grunnlag for utforming og omfang av det påfølgende boreprogrammet. Det er vanligvis bakkegeofysiske metoder som benyttes i forbindelse med hydro-geologiske undersøkelser, men det finnes også metoder som benytter fly eller helikopter. En fordel med flybåren geofysikk er at store områder kan dekkes på kort tid. For norske forhold, med forholdsvis grunne akviferer med lite horisontal utstrekning, er likevel bakkegeofysikk mest relevant. Metodene som benyttes er som følger:

• Georadar og VLF (elektromagnetiske metoder) • 2D-resistivitet (elektriske metode) • Refleksjonsseismikk og refraksjonsseismikk

Georadar og 2D-resistivitet er mest benyttet. Felles for de geofysiske under-søkelsesmetodene er at de utføres langs utvalgte profiler med utsendelse av ulike typer energi ned i undergrunnen. Metodene benytter seg av det geologiske mediets

http://www.ngu.no/no/hm/Norges-geologi/Geofysikk/Bakkegeofysikk/�


13

forskjellige fysiske materialegenskaper, og det er variasjoner i disse egenskapene som benyttes til å kartlegge geologien. Hvilke av metodene som blir benyttet i forbindelse med hydrogeologiske undersøkelser, vil være avhengig av de geologiske forholdene kombinert med forventet dyp og utstrekning av akviferen. Tilgjengelighet til undersøkelsesområdet kan også være utslagsgivende for metodevalg. En oppsummering av fordeler og ulemper for de ulike metodene er sammenstilt i Tabell 4.1. Her er det også tatt med SkyTEM, en elektromagnetisk metode der man benytter helikopter ved gjennomføring av målingene. For en mer utfyllende beskrivelse henvises det til revidert veileder for grunnundersøkelser og NGUs nettsider.

4.2.2 Sonderboringer, undersøkelsesbrønner og testpumpinger i løsmasseakviferer Sonderboringer Sonderboringer i løsmasser kan utføres med lett geoteknisk borerigg (Figur 4.2a) med vannspyling eller håndholdt boreutstyr (Figur 4.2b). Ut fra dataregistreringene og egne vurderinger gjør boreingeniøren en tolkning av massene for hver meter. Resultatene brukes til å karakterisere løsmassenes oppbygging og til å angi steder der undersøkelsesbrønner bør settes ned. På grunnlag av sonderboringene avgjøres det også om undersøkelsene bør avsluttes dersom massene inneholder for mye finstoff til å etablere brønn.

Figur 4.2 Sonderboring og nedsetting av undersøkelsesbrønner i løsmasser kan utføres med a) borerigg (Foto: Øystein Jæger, NGU) eller b) håndholdt utstyr (Foto: Randi K. Ramstad, Asplan Viak).


Tabell 4.1 Sammenstilling av aktuelle geofysiske metoders egnethet ved grunnvannsundersøkelser.

Geofysisk metode Fordeler Ulemper/Begrensninger Andre bruksområder Løsmasser Georadar Eksempel på et tolket profil

Er meget anvendelig og rask å utføre. God gjengivelse av lagdeling, grunnvannsspeil og fjelloverflate. Resultatene kan avleses direkte mens målingene utføres

Begrenset dybderekkevidde, uegnet i områder med leirdekke

• arkeologi • løsmassekartlegging

Refleksjonsseismikk Stor dybderekkevidde. God oppløselighet ved lagdelte avsetninger. Best ved finkornige, vannmettede løsmasser i overflaten.

Tidkrevende. Dårlig informasjon om seismiske hastigheter og lagtykkelse. Ikke egnet ved grovkornige, tørre masser og over fylling og myr

• tektoniske studier • oljeleting • strukturer i løsmasser • fjelltopografi under løsmasser

SkyTEM

Dekke store områder på kort tid Kostbart. Målingene forstyrres av topografi og tekniske anlegg.

Løsmasser og fjell 2D-resistivitet Eksempel på et tolket profil

Stor dybderekkevidde, god ved materialkarakterisering, kan benyttes i områder med leire. Gir informasjon om sprekkesonenes forløp mot dypet

Liten detaljeringsgrad. Usikker ved dybdeangivelse.

• forundersøkelser tunelldrift • tektoniske studier

Refraksjonsseismikk Velegnet til å bestemme lydhastighet i fjell og løsmasser. Sikker på dybdeangivelse

Begrenset oppløselighet, kan overse lag. Tidkrevende.

• miljøundersøkelser • forundersøkelser tunelldrift • fjellkvalitet og topografi under

løsmasser (dyp til fjell) • løsmassetykkelse

Fjell VLF Eksempel på et tolket profil

Påviser beliggenhet av større sprekkesoner/forkastninger. Rask å utføre

Kan ikke påvise sonens bredde og fall. Målingene forstyrres av topo-grafi, godt ledende overdekke og tekniske anlegg. Begrenset antall senderstasjoner og utstabil sendetid.

• forundersøkelser tunelldrift • sprekkekartlegging

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/2D_resistivitetsprofil_inkl_tolkning.pdf�

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/2D_resistivitetsprofil_inkl_tolkning.pdf�

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/VLF_profiler_E39.png�

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/VLF_profiler_E39.png�


15

Undersøkelsesbrønner og testpumpinger Hvis sonderboringen indikerer egnede løsmasser for grunnvannsuttak, blir det boret en undersøkelsesbrønn for kapasitetsmålinger og prøvetaking av løsmasser og grunnvann i ulike dyp i avsetningen. Brønnen kan bores med samme utstyr som sonderboringene og brønnrøret drives da ned i det samme hullet. Før testpumpingen spyles brønnen ren for masser som har trengt inn under boringen. Undersøkelsesbrønner bør demonteres etter bruk dersom de ikke skal benyttes som observasjonsbrønner/peilerør for måling av vannstand og ulike fysikalsk-kjemiske parametere i prøvepumpingsperioden (kapittel 4.2.6). Rør som blir stående må påmonteres lokk.

4.2.3 Testpumping av fjellbrønner Til testpumping av fjellbrønner benyttes en elektrisk senkpumpe og strømaggregat. Pumpa plasseres på minst 45 m dyp, eller ca. 2 m over bunnen hvis brønndypet er mindre enn 45 m. Kapasiteten kan måles på flere måter. En metode er først å lense hullet (til pumpa suger luft) og så måle utpumpet vannmengde i minst 2 timer. Er brønnens kapasitet så stor at pumpa ikke greier å lense hullet, kan kapasiteten anslås ut fra senkningen av grunnvannsspeilet og pumperaten. Hvis brønnens kapasitet er såpass lav at det tar uforholdsmessig lang tid å måle et bestemt vannvolum, kan kapasiteten beregnes ut fra grunnvannsnivåets stigningshastighet i borehullet etter lensing.

4.2.4 Sediment- og vannprøver Innsamling av sediment- og vannprøver ved undersøkelser i løsmasser utføres samtidig med nedsetting av undersøkelsesbrønner (kapittel 4.2.2). Ut fra sedimentprøvenes kornfordeling kan man gjøre overslag av massenes hydrauliske ledningsevne og anbefale filteråpning på eventuelle produksjonsbrønner. Sedimentprøver som tas av oppspylte eller oppumpede masser vil ikke være helt representative for jordarten fordi man mister korn som er større enn filteråpningen samt at de minste kornene ikke sedimenterer i prøvekaret. Ved undersøkelser som stiller strengere krav til representative og mer uforstyrrede prøver bør man benyttet spesielle prøvetakere. En mulighet er også å bore med større diameter og kontinuerlig oppspyling av sedimentprøver under boringen, som for eksempel Odex. Ved grunnvannsundersøkelser er det aktuelt å ta vannprøver fra:

• undersøkelsesbrønner i løsmasser • borede fjellbrønner • kildeutslag • prøvepumpingsbrønner • nærliggende produksjonsbrønner • nærliggende overflatevann som kan infiltrere i grunnvannsmagasinet

Innsamling av vannprøver fra undersøkelsesbrønner gjøres minimum 15 minutter etter at vannet har blitt klart og fra borede fjellbrønner etter minimum 1 times pumping. Vannprøver fra eksisterende produksjonsbrønner tas så nær brønnen som mulig, for å hindre at ledningsnett og andre deler av vannforsyningssystemet påvirker vann-


16

kvaliteten. Vannprøvene analyseres med hensyn på fysiske og kjemiske parametere ved et akkreditert laboratorium.

4.2.5 Målinger av vannstand og temperatur Målinger av vannstand og temperatur manuelt eller ved hjelp av automatiske trykk- og temperaturloggere, kan gi nyttig informasjon om akviferen og eventuell kontakt mellom akvifer og tilstøtende overflatevann. Målingene brukes i tillegg til å utvikle og kalibrere numeriske grunnvannsmodeller. Naturlig grunnvannstand i en akvifer varierer gjennom året. Variasjonen vil være avhengig av både klima (nedbør og temperatur) og geografisk beliggenhet. For å kunne måle grunnvannsnivået rundt en pumpebrønn før og under en pumpeperiode må det etableres observasjonsbrønner (kapittel 4.2.2). Det er viktig at disse brønnene blir satt ned i samme nivå som filteret på prøvebrønnen eller i et nivå med god hydraulisk kommunikasjon til pumpebrønnen. Temperaturen i en godt beskyttet akvifer vil tilsvare lokal gjennomsnittlig årlig lufttemperatur. Dekkes området normalt av et isolerende snølag om vinteren, vil grunnvannstemperaturen kunne ligge 1-2 grader over luftens årsmiddeltemperatur. Kontinuerlige målinger av temperaturen kan brukes til å vurdere hvorvidt grunn-vannet er godt beskyttet eller påvirkes av nedbør og smeltevann med kort oppholdstid i grunnen. Nær vassdrag vil man ofte oppleve at grunnvannstemperaturen varierer tilsvarende som temperaturen i tilstøtende overflatevann, men da gjerne med en tidsforsinkelse.

4.2.6 Fullskala, langtids prøvepumping Pumpetester utføres av flere grunner, blant annet for:

1. Kapasitetsbestemmelse 2. Bestemmelse av brønn- og magasinparametre 3. Klarlegging av brønnen(e)s influensområde og eventuell kommunikasjon med

andre brønner eller nærliggende vassdrag 4. Klarlegging av kapasitets- og vannkvalitetsutvikling over tid ved kontinuerlig

belastning 5. Innhenting av grunnlagsdata for beregning av beskyttelsessoner

Punktene 1-3 bestemmes ved korttidspumpetester (1-7 dager), mens punktene 4 og 5 er resultatet av en langtids pumpetest (3 -12 mnd.). Ved langtids pumpetester søker en å få klarlagt hvordan grunnvannsmagasinet reagerer, både i tørre og nedbørrike perioder samt under ekstremsituasjoner som flom i nærliggende vassdrag. Korttids pumpetester kan utføres på forskjellige måter og avsluttes gjerne med en stigningsmåling etter pumpestopp. Forslag til metoder for beregning av spesifikk kapasitet for borehull i løsmasser og fjell er vist i innlegg 2 og 3 (sidene 12 og 13) i GiN-veileder nr. 13. Først etter at kapasitet og vannkvalitet er undersøkt i 3-12 måneder (punkt 4 over), har en normalt en god prognose for hvorvidt brønnen egner seg til drikkevannsuttak eller ikke. I fjellbrønner er korttidskapasiteten ofte høyere enn kapasiteten over tid. Nærliggende sprekker tømmes fort, mens tilsig fra brønnens nedslagsfelt skjer lang-

http://www.grunnvann.no/GiN_veiledere/gv-13.pdf�


17

sommere. Spesielt ved utbygging av litt større vannverk basert på fjellbrønner, er det avgjørende med en langtids pumpetest for å få klarlagt både magasinkapasitet og vannkvalitetsutvikling. Langs kysten er det også viktig å vurdere magasinkapasitet og faren for saltvannsinntrengning. Pumperaten og senkningen av grunnvannsnivået i både pumpebrønnen og observasjonsbrønnene under pumping gir grunnlag for beregning av hydrauliske parametere. Disse parameterne brukes til å vurdere grunnvannsmagasinets og brønnens totale kapasitet, størrelsen på den delen av akviferen som påvirkes av prøvepumpingen (influensområde) og til å beregne klausuleringssonene rundt brønnen (kapittel 6 ).

4.2.7 Sporstofforsøk Når influensområdet til en grunnvannsbrønn skal fastlegges, kan det være ønskelig å bruke sporstoff (tracer). Ulike sporstoff benyttes til å kartlegge grunnvannsstrømning og -hastighet. Sporstoff benyttes også til å beskrive transport av forurensninger som kjemiske forbindelser og mikroorganismer. I disse tilfellene er det vanlig å velge et sporstoff som har mest mulig like egenskaper som forurensningen. Et sporstoff skal ideelt sett oppføre seg identisk med vann og ikke påvirke eller påvirkes av omgivelsene mer enn vannet selv. Et slikt sporstoff betegnes som konservativt. Man skiller gjerne mellom naturlige og kunstige sporstoff. Naturlige sporstoff finnes allerede i naturen. Det er for eksempel vanlig å måle forholdet mellom konsentrasjonene av hydrogenisotopene 2H/1H eller oksygenisotopene 18O/16O i vann (H2O). Kunstige sporstoff er sporstoff som tilsettes naturen for å gjøre forsøk. Radioaktive isotoper som tritium har vært brukt. Et annet, ufarlig, sporstoff, som ofte benyttes i grunnvannssammenheng, er vanlig koksalt (NaCl). NGU og NVE har noe erfaring med bruk av sporstoff. NVE har beskrevet flere ulike typer (klorid, rhodamin, radioaktive og DNA) og injeksjonsmetoder brukt i prosjektet "Miljøbasert vannføring", Rapport 1/2004 - Elv og grunnvann, (Colleuille et al. 2004). NGU har erfaring med bruk av NaCl i løsmasseakviferer (Storrø 2000) og har testet ut bruk av sjøvann (Storrø & Gaut 2009), DNA, bakteriofager og radioaktive isotoper (Gaut et al. 1999, Gaut 2005) i sprekkeakviferer.

http://www.nve.no/Global/Publikasjoner/Publikasjoner%202004/Milj%c3%b8basert%20vannf%c3%b8ring%202004/rapportmilj%c3%b8basertvannf%c3%b8ring%201-04.pdf�


18

5. BESKYTTELSE

Viktige prinsipper i norsk drikkevannsforsyning er: • Drikkevannet skal ha god hygienisk standard • Man skal så langt som mulig velge drikkevannskilder som er godt beskyttet

mot forurensning • Det er krav om minst to hygieniske barrierer i drikkevannssystemet

Disse tre punktene står nærmere beskrevet i Vannforsyningens ABC - kapittel A (Folkehelseinstituttet 2006). Valg av drikkevannskilder som er godt beskyttet mot forurensning, og som i utgangspunktet har god drikkevannskvalitet, gir et tryggere drikkevann enn om man må fjerne eller uskadeliggjøre uønskede komponenter gjennom vannbehandling. Tilstrekkelig sikkerhet krever minst to forskjellige hygieniske barrierer i drikkevanns-systemet. En hygienisk barriere defineres som en naturlig eller tillaget fysisk eller kjemisk hindring, herunder tiltak for å fjerne, uskadeliggjøre eller drepe bakterier, virus, parasitter mv., og/eller fortynne, nedbryte eller fjerne kjemiske eller fysiske stoffer til et nivå hvor de aktuelle stoffene ikke lenger representerer noen helsemessig risiko. For godt beskyttet grunnvann stilles det ikke krav om vannbehandling, men vannverket må ha desinfeksjon i beredskap. Beskyttelsen av et grunnvannsmagasin skal fange opp dagens aktiviteter og arealbruk, samt forhindre fremtidige endringer som kan øke forurensningspresset på grunnvanns-forekomsten. For å sikre god råvannskvalitet, må en tilstrebe størst mulig grad av beskyttelse, både i brønnens tilsigsområde og rundt selve brønnen:

• Plasser brønner i områder med liten menneskelig aktivitet og god naturlig beskyttelse (utnytt naturlige barrierer). Illustrert i Figur 5.1

• Definer beskyttelsessoner med tilhørende ulike restriksjoner • Sørg for god brønnutforming

5.1 Områdebeskyttelse 5.1.1 Naturlige beskyttelsesfaktorer - sårbarhet Akviferens sårbarhet, det vil si graden av naturlig beskyttelse, er viktig når det gjelder vurdering av vannkildens forurensningsrisiko. Kartlegging av sårbarhet er derfor en nødvendig del av forundersøkelsene ved etablering av nye brønner og grunnvannsverk med tanke på fremtidig klausulering (figur 1.2). De geologiske forholdene er bestemmende for akviferens sårbarhet. Tilbakeholdelse av for eksempel mikroorganismer og nedbrytning av forurensende stoffer skjer hoved-sakelig i løsmasser og da i umettet sone der porerommene består av luft og vann. Dette gjør at det er god tilgang på oksygen, og væsketransporten eller strømningshastigheten er generelt lav. Renseeffekten er derimot betydelig mindre når forurensninger kommer ned under grunnvannsspeilet eller strømmer i vannfylte sprekker i fjellet. Mektigheten av umettet sone varierer avhengig av nedbørsmengde og årstid. Dette fører til en lavere

http://www.fhi.no/dokumenter/60e5dff36d.pdf�


19

renseeffekt i nedbørrike perioder når umettet sone er minst og gjennomstrømnings-hastigheten størst.

Figur 5.1 Brønn Bh1 ligger utsatt til med hensyn på mulig forurensning fra silo, kloakkanlegg og annen aktivitet i nærheten av bebyggelsen. Ved å plassere en felles borebrønn ved Bh2, kan en unngå disse forurensningskildene. Figuren er basert på Eckholdt & Snilsberg (1992). I løsmasser er det mektighet, permeabilitet og jordas sammensetning som er bestem-mende for sårbarheten. Viktigheten av løsmassedekket ved sårbarhetskartlegging relatert til grunnvannsbeskyttelse ble påpekt av Vrba & Zaporozec (1994). Flere land som Storbritannia, Tyskland og Nederland benytter jordsmonnskart og geologiske kart som basis for utarbeidelsen av sårbarhetskart. Jordforsk (nå Bioforsk) utførte i 1996 et forprosjekt på "Sårbarhetskartlegging av grunnvann i løsmasser" (Kværner 1996). Jordsmonnskart og jorddata ble brukt som grunnlag for sårbarhetsklassifisering og tiltaksplanlegging på selvdrenert jord. I Norge finnes det jordsmonnskart for områder med dyrka mark, og data er presentert på nettsidene til Norsk institutt for skog og landskap. Kvartærgeologiske kart ved NGU i målestokk 1:50 000 har ikke samme detaljeringsgrad, men vil kunne være nyttige til en mer generell sårbarhetskartlegging. For grunnvann i fjell er det i første rekke løsmasseoverdekningen, oppsprekkings-graden og sprekkenes karakter som er viktig (figur 5.2). Grunnvann i fjell er mer sårbart for forurensningspåvirkning, blant annet fordi fortynningsmulighetene og selvrensingspotensialet som oftest er dårligere enn i løsmasser. Strømningshastig-hetene i sprekkesystemene kan bli store, slik at eventuelle forurensninger kan trans-porteres raskt over store avstander, spesielt hvis det pumpes vann ut fra magasinet.

De naturlige beskyttelsesfaktorene som kan utnyttes i grunnvannssammenheng er:

• Den umettede sonen over grunnvannsspeilet (figur 1.1 og figur 5.3) og løsmassedekket over fjell. Barrierens effektivitet øker med økende mektighet og avtakende permeabilitet. Mektigheten bør være ≥ 3 m for å gi god beskyttelse.

• Lavpermeable lag i akviferen (figur 5.3c). Brønnfilteret plasseres under slike lag, såfremt kapasitet og naturlig vannkvalitet er tilfredsstillende.

http://www.skogoglandskap.no/temaer/arealressurser�

http://www.skogoglandskap.no/temaer/arealressurser�


20

• Grunnvannsmagasinets/akviferens størrelse og mektighet. Særlig når vannut-taket er begrenset og skjer på stort dyp (lang oppholdstid).

• Infiltrasjonsflaten mot vassdrag. Denne er ofte gjenslammet og har rensende effekt på overflatevannet som infiltreres inn i grunnvannsmagasinet. Man må være oppmerksom på at flomsituasjoner kan endre infiltrasjonsforholdene og minske renseeffekten (figur 5.4).

• Høyt trykknivå i artesiske akviferer. Dette gir ingen nedadrettet vannstrøm i brønnområdet og forhinder nedtrengning av forurensninger fra terreng-overflaten.

• Bergart med svært liten gjennomstrømningsevne, f.eks. skiferbergarter (figur 5.5) kan utnyttes som naturlige barrierer. Dette krever detaljkartlegging for å lokalisere utbredelsen av bergarten.

De naturlige beskyttelsesfaktorene må suppleres med nødvendige reguleringsbestem-melser (klausuleringer) og tiltak, tilpasset den aktuelle belastningssituasjonen i brønnens nedslagsfelt. Unntaksvis kan det være aktuelt å kompensere dårlig beskyttelse med vannbehandlingstiltak.

Figur 5.2 Oppsprekkingsgraden og sprekkenes karakter (bredde, lengde, retning, etc.) varierer mye i de ulike bergartene. Der fjellet er dekket med løsmasser skjer den største infiltrasjonen, men også den beste rensingen av vannet. Basert på Eckholdt & Snilsberg (1992).

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#A�


21

Figur 5.3 Situasjoner som viser ulik grad av naturlig beskyttelse i forhold til filterplassering. Basert på Eckholdt & Snilsberg (1992).

Figur 5.4 Infiltrasjonsflaten ved normalvannstand er ofte gjenslammet og har god rensende effekt på overflatevannet som infiltreres inn i grunnvannsmagasinet. Ved flom kan vann infiltrere gjennom grovere lag høyre opp langs elvebredden (kanaldrenering). Dette fører til økt infiltrasjonshastighet og mindre renseeffekt. Basert på Eckholdt & Snilsberg (1992).

Figur 5.5 Tette skiferlag kan hindre tilførsel av mulige forurensninger til et underliggende sprekkemagasin. Basert på Eckholdt & Snilsberg (1992).


22

5.1.2 Aktivitetsreguleringer - restriksjoner Ideelt sett burde infiltrasjonsområdet til grunnvannsbrønner holdes fritt for aktiviteter som kan tenkes å forurense grunnvannet. I praksis må man for den aktuelle grunnvanns-forekomsten, vurdere risikoen for forurensning fra ulike kilder og deretter avgjøre hva som anses å være en akseptabel belastning på grunnvannets influensområde. Det er ofte nødvendig å skille mellom eksisterende virksomheter og etablering av nye aktiviteter. Områdebeskyttelse gjennomføres ved hjelp av klausuleringssoner (beskyttelsessoner) basert på grunnvannets oppholdstid og forventet grunnvannstrømning til produksjons-brønnen(e). Til de ulike sonene knyttes arealrestriksjoner som avtar i omfang med økende avstand fra uttaksstedet. Ofte vil de største konfliktene knytte seg til restrik-sjoner på etablerte aktiviteter i sonene nærmest brønnen(e) (sone 1 og 2 kapittel 6.2). Jord- og skogbruk er arealkrevende næringer som nesten alltid, i større eller mindre grad, vil bli berørt av områdebeskyttelse for vannverk. Både de naturgitte forholdene og den etablerte arealbruken kan variere betydelig fra forekomst til forekomst, slik at aktivitetsreguleringene for ett grunnvannsverk ikke automatisk kan overføres til andre lokaliteter. Hver sak må derfor gis en individuell behandling. Reguleringene kan rette seg mot aktiviteter som:

• fjerning av umettet sone gjennom masseuttak • masseuttak fra elvebunnen eller under grunnvannsspeilet • byggevirksomhet • lagring, utslipp, transport m.m. av kjemiske stoffer • gjødsling og dyr på beite

Noen installasjoner og aktiviteter kan være åpenbart uakseptable og må forbys eller eventuelt fjernes. Andre ganger kan det være nødvendig å vurdere den potensielle forurensningsfaren opp mot hva som er praktisk og økonomisk mulig å gjennomføre. En del eksempler på restriksjoner og hva som kan tillates i de ulike sonene er vist i Tabell 5.1. En mer utfyllende beskrivelse med eksempler på restriksjoner i brønnenes influensområde finnes i Vannforsyningens ABC, kapittel C (Folkehelseinstituttet 2006). Det er viktig at:

• restriksjonene utformes i et klart og enkelt språk slik at de blir forstått • det føres tilsyn med at restriksjonene blir etterfulgt • restriksjonene fanger opp både dagens bruk og mulig fremtidig bruk av arealene

i brønnenes influensområde Det må skilles mellom selvmatende magasin og infiltrasjonsmagasin når beskyttelses-soner og reguleringer fastlegges. Grunnvannsuttak fra et infiltrasjonsmagasin utnytter også noe av vannføringen i vassdraget. Vassdragets nedbørfelt omfattes normalt ikke av områdebeskyttelsen for grunnvannsanlegget, men det er viktig å undersøke hvordan flom og tørke vil innvirke på samspillet mellom vassdrag og akvifer. Her kan en numerisk grunnvannsmodell være til stor hjelp (kapittel 6.4). Sammenhengen mellom vannkvaliteten i elv/innsjø og utpumpet grunnvann klarlegges ved regelmessige

http://www.fhi.no/dav/97b5c6a888.pdf�


23

vannanalyser, gjerne med supplerende temperaturmålinger, i prøvepumpingsperioden (normalt 1 år, se kapittel 4.5). Tabell 5.1 Oversikt over hvordan noen restriksjoner kan relateres til de enkelte beskyttelsessonene rundt en grunnvannsbrønn (Vannforsyningens ABC, kap. C).

Aktiviteter Sone 0 Sone 1 Sone 2 Sone 3 Store lagre/tanker for olje og kjemikalier, søppelfyllinger osv. - - - -

Utslipp av kloakk i grunnen - - - - (+) Små deponier for avfall, slam og lignende - - - - (+)

Kloakkledninger - - - + Utslipp av gråvann i grunnen - - - (+) + Offentlige veier - - - (+) + Nybygg - - - (+) + Sikrede oljetanker (begrenset størrelse) - - + +

Uttak av løsmasser, også i elv/innsjø - - + +

Jordbruk; gjødselstoffer, beite, plantevernmidler osv.. - - (+) - (+) +

Skogbruk - + + +

- ikke tillatt - (+) uønsket, men kan under spesielle omstendigheter vurderes tillatt

+ kan tillates, eventuelt på visse vilkår

5.2 Beskyttelse av brønner og vanninntak 5.2.1 Beskyttelse av brønnhodet Brønnhodet er det mest sårbare punktet i et grunnvannsanlegg, fordi brønnrøret representerer en mulig kortslutning mellom overflaten og grunnvannet dersom brønnen ikke utformes på riktig måte. Undersøkelser har vist at mange brønner har en uheldig teknisk utforming og plassering med mulighet for innstrømning av overflatevann i forbindelse med nedbør, smeltevann eller flom (Storrø et al. 2006). Det har liten hensikt å bruke store beløp på sikring av influensområdet dersom brønnhodet står åpent og ubeskyttet på en utsatt lokalitet. Både for gravde og borede brønner bør brønnutformingen over bakkenivå være omtrent den samme for å hindre overflatevann og små dyr/innsekter fra å trenge ned i brønnen:

• Toppen av brønnen, etter tilkobling til ledningsnettet, bør stikke 40-50 cm over bakkenivå og ha et solid og tett lokk (figur 5.6).

http://www.fhi.no/dav/97b5c6a888.pdf�


24

• For borebrønner anbefales det å benytte en brønnavslutning bestående av et enkelt, avtakbart brønnhus, alternativt en skikkelig utformet brønnkum.

• Ved bruk av flere kumringer, som ved gravde brønner, er det viktig å tette godt mellom ringene.

• Pass på at det er tettet godt rundt brønnen der brønnrøret stikker opp av gulvet og ved kabel- og rørgjennomføringer slik at overflatevann ikke trenger inn.

• Tette masser som for eksempel leire/morene, kan fylles rundt brønnen for å hindre at overflatevann dreneres ned langs foringsrøret.

• Terrengoverflaten formes slik at den har fallretning vekk fra brønnen slik at overflatevann ikke samler seg rundt brønntoppen eller nær denne.

Figur 5.6 Eksempel på anbefalt brønnutforming med a) brønnhus (demon-terbart) og b) brønnkum (Gaut 2005). Eksempelet viser en borebrønn i fjell.

5.2.2 Beskyttelse av borebrønner i fjell Spesielt i områder med tynt løsmassedekke (< 2,5-3 m) er det viktig med god beskyttelse av borebrønner i fjell. Figur 5.6 viser anbefalt brønnutforming for en fjellbrønn.

• Foringsrøret bores ned i fjellet til det dyp som er nødvendig for å finne tilnærmet uoppsprukket (fast) fjell. Foringsrøret skal alltid, uavhengig av fjellets homogenitet og oppsprekking, bores minst 2 m ned i fjellet.

• Total lengde av foringsrøret skal, også der hvor brønnen anbores på bart eller tilnærmet bart fjell, være minimum 6 m. Det vil si at om løsmassedekket er tynt, vil foringsrøret bli boret dypere ned i fjellet enn 2 m.

• For å hindre innlekkasje av sigevann mellom foringsrøret og fjellet skal åpningen mellom rør og fjell alltid tettes med dertil egnet tettemasse (støp, bentonittsement eller lignende).


25

Sikring mot nedtrengning av overflatenært vann og tetting av de øverste meterne i fjell, som normalt er mest oppsprukket, kan også oppnås på følgende måter:

• Bore et hull med diameter 200-250 mm 10-20 m ned i fjell og støpe igjen. Hullet kan deretter bores opp på nytt med mindre borkrone til ønsket dybde.

• Bruk av innvendig foringsrør med mansjett/gummipakning på ønsket dyp i brønnen (Figur 5.7). Borehullslogging i forkant er en fordel for å identifisere vannførende sprekker. Metoden kan brukes både til å stenge ute overflatenært grunnvann, dypereliggende kjemisk reduserende vann og salt grunnvann.

Figur 5.7 Montering av et innvendig foringsrør i plast (rødt) for å stenge ute overflatenært grunnvann. Ill: Frank Sivertsvik, NGU.


26

5.2.3 Beskyttelse av borebrønner i løsmasser (rørbrønner) Løsmassebrønner består av brønnrør, brønnfilter og eventuelt sumprør (figur 5.8). Vanninntaket i brønnen skjer via brønnfilteret. Det har til oppgave å slippe sandfritt grunnvann inn i brønnen og holde de renspylte massene på plass i formasjonen. I en akvifer med gitt mektighet har både filterplasseringen og filterlengden betydning for hvor godt brønnen er beskyttet mot inntrengning av forurensning, som overflatenært vann med kort oppholdstid i grunnen (figur 5.3 og figur 5.4, kapittel 5.2.5).

Mektigheten og vannføringsegen-skapene til løsmassene i umettet sone er viktig for beskyttelsen av akviferen. Normalt bør mektigheten være ≥ 3 m (kapittel 5.1.1) for å gi god beskyttelse. Brønnen bør fortrinnsvis plasseres på et sted der dette oppfylles. Alternativt bør filteret plasseres så dypt som mulig. På bakgrunn av forundersøkelser plasseres brønnfilteret i ønsket dybdeintervall og med slisser som er tilpasset løsmassenes kornstør-relse. Det er viktig at brønnfilteret plasseres i riktig dybdeintervall. Hvis ikke, kan kapasiteten bli mindre enn ønsket, finstoff trekkes inn i brønnen og/eller vannkvali-teten forringes. For øvrig beskyttes brønntoppen som beskrevet i kapittel 5.2.1.

5.2.4 Beskyttelse av gravde brønner Der grunnvannsstanden er relativt nær overflaten og det ikke er noe alternativ å bore en brønn, kan det være aktuelt å benytte en gravd brønn der vannet samles i en kum (figur 5.9). For at vannet som renner inn i kummen, skal ha tilstrekkelig oppholdstid i løsmassene og dermed være fritt for sykdomsfremkallende mikroorganismer, er det viktig at det tettes grundig mellom ringene i kummen og at det legges en tett membran over de permeable løsmassene nærmest brønnen. Toppen av kummen bør også stikke 40-50 cm over bakkenivå som en ekstra sikkerhet, så overflatevann ikke renner ned i kummen.

Figur 5.8 utforming av løsmassebrønn.

http://www.grunnvann.no/grunnvann_hva_er.php#grunnvannsstromning�


27

Figur 5.9 Eksempel på utforming av gravd brønn. For god beskyttelse er det viktig å tette grundig mellom ringene i kummen og legge en tett membran over de permeable løsmassene ved brønnen.

5.2.5 Flomvern I Norge er mange grunnvannsbrønner plassert nær et vassdrag. Dette gir en mer stabil kapasitet, men brønnen er lettere utsatt for forurensning i forbindelse med flom. Ved normal vannstand er gjerne hele elvebunnen og sidene dekt av finkornige, tette masser som sikrer en langsom inntrenging av vann fra elv til akvifer og en god rensing av vannet. I en flomsituasjon stiger vannstanden i elva og vannet vil infiltrere gjennom grovere masser langs elvekanten (figur 5.4). De grove massene har mindre renseeffekt og brønnvannet kan bli forurenset. Oversvømmelse av arealer vil også føre til at den opprinnelig umettede sonen blir vannmettet og forurenset overflatevann kan infiltrere direkte inn i grunnvanns-magasinet. I enkelte tilfeller kan flomvannet også stige over selve brønntoppen. Da er det viktig at den er utformet slik at overflatevann ikke trenger direkte ned i brønnen (figur 5.4). NVEs flomsonekart gir et godt grunnlag for arealplanlegging og beredskap med tanke på flom. Som et minimum, bør nye brønner utformes slik at de er beskyttet mot en 200-års flom.

http://www.nve.no/no/Flom-og-skred/Farekartlegging/Flomsonekart/�


28

6. UTFORMING AV KLAUSULERINGSSONER

For å sikre god råvannskvalitet må en sørge for størst mulig grad av beskyttelse i brønnens tilsigsområde. Beskyttelsen av et grunnvannsmagasin skal fange opp dagens aktiviteter og arealbruk, samt forhindre fremtidige bruksendringer som kan gi økt forurensningseksponering av grunnvannsforekomsten.

6.1 Fastlegging av influensområdets beliggenhet For løsmassebrønner klarlegges influensområdets størrelse og beliggenhet ved prøve-pumping og registrering av grunnvannssenkning i nedsatte observasjonsrør omkring grunnvannsbrønnen(e). Sporstofforsøk kan også benyttes for å øke kunnskapen om strømningsforholdene i akviferen. Norske grunnvannsforekomster er normalt så inhomogene at flere av forutsetningene som ligger til grunn for de beregningsmetodene som anvendes, ikke vil være oppfylt. Kombinasjon av flere metoder, hygienisk områdevurdering og/eller modellering blir dermed ofte løsningen for å komme frem til pålitelige resultater. For grunnvann i fjell er det ofte svært vanskelig å beregne influensområdets størrelse og beliggenhet. En hydrogeolog kan likevel skjønnsmessig avgrense tilsigsområdet ut fra studier av fly- og satellittbilder og kartlegging av topografi, løsmassetype og berggrunnens oppsprekning. Innstrømning eller nydannelse skjer i høyereliggende områder, spesielt på sand- og grusflater, i sand- og grusfylte sprekker og kløfter, eller fra overflatevann (figur 6.1a). Fra bekker og vann som er i kontakt med åpne sprekker, kan det skje betydelig infiltrasjon til fjellakviferer, spesielt ved uttak av grunnvann. På bart fjell kan nedbøren infiltrere direkte i små og store fjellsprekker. På leirflater vil mesteparten av nedbøren forsvinne som overflateavrenning. Utstrømning skjer i nedre del av dalsidene og i dalbunnen. Det er viktig å merke seg at fordelingen av inn- og utstrømningsområder kan endres, som følge av grunnvannsuttak (figur 6.1b). I sterkt kupert terreng vil mye av nedbøren renne av på overflaten, samtidig som deler av grunnvannet vil drenere ut i steile fjellsider (figur 6.2). Stor lekkasje vil ofte resultere i en begrenset magasinkapasitet, spesielt i tørrværsperioder. I flatere landskap vil nedbøren lettere lagres i løsmassene i forsenkninger slik at vannet kan sive ned til underliggende sprekkemagasin. For grunnvannsmagasin i fjell kan tilsigsområdet og det topografiske nedbørsfeltet til brønnen ha forskjellig utstrekning. Dette er viktig å vurdere i forbindelse med sårbar-hetskartlegging av brønner (figur 6.3). I sterkt oppsprukne bergarter kan grunnvannet ha blitt infiltrert langt fra brønnpunktet. Størrelsen på tilsigsområdet vil også endres avhengig av hvor mye vann som pumpes ut av brønnen.


29

Figur 6.1 Innstrømning (nydannelse) og utstrømningsområder for grunnvann i fjellsprekker. Fordelingen av inn- og utstrømningsområdene kan endres som følge av grunnvannsuttak. A) Før vannuttak, B) etter vannuttak. Basert på Eckholdt & Snilsberg (1992).

Figur 6.2 Topografien påvirker grunnvannsnivået og vannmengdene som kan tas ut av en borebrønn i fjell. A) Grunnvannet drenerer vekk fra brønnen på begge sider av kollen/fjelltoppen. Stor avrenning/lekkasje fører til et lite grunnvanns-magasin. B) Ved brønnplassering i en dalside dreneres grunnvannet vekk kun i en retning. Kan gi en begrenset magasinkapasitet. C) I dalbunnen er det ingen drenering vekk fra brønnen og man får en større magasinkapasitet.


30

Figur 6.3 Borebrønner i fjell kan trekke til seg vann lagt utover brønnens topografiske nedbørsfelt. Det må en ta hensyn til ved beskyttelse av borebrønnen. Brønn A kan bli forurenset fra for eksempel et deponi ved B via fjellets sprekkesystem. Basert på Eckholdt & Snilsberg (1992).

6.2 Sonegrenser Vannets oppholdstid i umettet og mettet sone har stor betydning for bakteriefjerning og ulike kjemiske prosesser som bestemmer grunnvannets kvalitet. Områdebeskyttelse gjennomføres derfor ved hjelp av klausuleringssoner (beskyttelsessoner) basert på grunnvannets oppholdstid. Til de ulike sonene knyttes arealrestriksjoner som avtar i styrke med økende avstand fra uttaksstedet. Det er viktig å merke seg at sonegrensene er basert på et bestemt vannuttak. Dersom vannuttaket skal økes i framtida, kan dette medføre behov for å justere enkelte sone-grenser, spesielt sone 1 og 2. Angående sonegrenser og restriksjoner vises det også til Vannforsyningens ABC (Folkehelseinstituttet 2006).

6.2.1 Løsmasser I Norge benyttes følgende soneinndelingssystem, så langt det er praktisk mulig ved grunnvannsanlegg i løsmasser: Sone 0: Brønnområdet Brønnområdet strekker seg 10-30 m utover fra alle brønnene. Området skal gjerdes inn og ha låst port. Ferdsel i brønnområdet er kun tillatt om det er tilknyttet vannverksdriften. Sone 1: Det nære tilsigsområde. Vann i grunnvannssonen (mettet sone) ved sonens yttergrense må bruke minimum 60 døgn fram til nærmeste brønn. I beregninger av nødvendig størrelse på sone 1 bør maksimalt døgnforbruk benyttes.

http://www.fhi.no/eway/default.aspx?pid=233&trg=MainArea_5661&MainArea_5661=5631:0:15,3030:1:0:0:::0:0�


31

Sone 2: Det fjerne tilsigsområde. Område utenfor Sone 1 der grunnvannet med sikkerhet når pumpebrønnen, enten permanent eller av og til. Sone 3: Det ytre verneområde. Omfatter arealer som kanskje kan innvirke på grunnvannets kvalitet. Et eksempel på soneinndeling rundt et vannverk er vist i Figur 6.4 I noen tilfeller kan det være grunnlag for en videre inndeling i undersoner, for eksempel tilpasset variasjoner i løsmassenes mektighet og/eller sammensetning. Dette er mest aktuelt for sone 1 og 2. Ved grunnvannsuttak i små grunnvannsmagasin, kan det være hensikts-messig å operere med bare 2 eller 3 beskyttelsessoner.

6.2.2 Fjell For grunnvann i fjell er det vanskelig å benytte den samme soneinndelingen som for løsmasser, da det er komplisert å bestemme oppholdstider og fastlegge tilsigsområdene i detalj. For fjellbrønner er det derfor spesielt viktig at en allerede ved brønnplasser-ingen skjønnsmessig avgrenser og kartlegger tilsigsområdet med hensyn på akviferens sårbarhet. Vannverk som benytter grunnvann fra fjell er ofte plassert i områder med spredt bebyggelse og har som regel store områder tilgjengelig for plassering av borebrøn-nene. Basert på resultater fra Gaut (2005) anbefales det derfor å fastlegge sone-grensene ut fra en kombinasjon av sårbarhetskartlegging og en hygienisk vurdering av brønnens tilsigsområde samt en estimering av sonegrensene ut fra enkle analytiske metoder (kapittel 6.3). NGU-rapport 2008.060 (Gaut 2010) presenterer en metode for å vurdere om et grunnvannsanlegg basert på borebrønner i fjell har riktig teknisk utforming og tilstrekkelig naturlig beskyttelse til å inneha en hygienisk barriere i henhold til krav i Drikkevannsforskriftens § 14. Rapporten er ment som et verktøy for å vurdere vannverkets sårbarhet og barriereeffekt (grad av barriere). Numerisk modellering er et alternativ, men anbefales bare for store vannverk da metoden er ressurskrevende. Til hjelp med avgrensningen av sonene kan det være nyttig med sporstofforsøk (kapittel 4.2.7). Sporstoff kan da benyttes for å verifisere om en potensiell forurens-ningskildeligger innenfor brønnfeltets tilstrømningsområde. Isotopanalyser kan også benyttes for å estimere oppholdstid på vannet som pumpes ut. Ideelt sett bør man forsøke å beregne oppholdstider og anvende det samme soneinn-delingssystemet som benyttes for løsmasser. Som et minimum, foreslås det at beskyttelsesområdet for grunnvannsanlegg i fjell deles inn i tre soner med ulike restriksjoner (figur 6.5).

http://interna/upload/Publikasjoner/Rapporter/2008/2008_060.pdf�


32

Figur 6.4 Eksempel på klausuleringssoner rundt et vannverk basert på grunnvann fra løsmasser. Sone 2 er delt inn i undersonene 2a og 2b for å kunne differensiere i forhold til arealbruk i sone 2. Sonene er utarbeidet ved hjelp av nummerisk modellering. Modellen er laget på grunnlag av geofysiske undersøkelser, sonderboringer samt nivåmålinger av grunnvannsspeil og overflatevann.


33

Figur 6.5 Forslag til beskyttelsessoner for Fagerhaug vannverk (Forbord 1996). Sone 0 = brønnområde, sone 1 er her kalt det indre verneområde og sone 2 = ytre verneområde Sone 0: Brønnområdet Brønnpunktet sikres mot innsig (kapittel 5.2). Området gjerdes inn og det monteres lås på porten. Avstand fra brønn til gjerde skal være 10-30 m. Sone 1: Sårbare innstrømningsområder Omfatter særlig sprekkesoner som drenerer mot brønnen. Områder med dårlig naturlig beskyttelse, for eksempel fjellpartier uten løsmasseoverdekning, danner grunnlag for inndeling i undersoner med særskilte bestemmelser. Sone 2: Ytre verneområde Utgjør de perifere deler av tilsigsområdet. Avgrenses ut fra et faglig skjønn. Fordi grunnvannet strømmer i og langs sprekkesoner, vil tilsigsområdet ha forskjellig form og utstrekning fra område til område.


34

6.3 Fastlegging av sonegrensene – Analytiske metoder Klausuleringssonenes utbredelse kan beregnes ut fra enkle metoder basert på vannuttak, vannets oppholdstid og vurdering av de hydrogeologiske strømings-forholdene. Metodene kan benyttes alene eller i kombinasjon med hverandre. Formelverket for de tre vanligste metodene er presentert i kapittel 6.3.1, mens eksempler på bruk av metodene er beskrevet i kapittel 6.3.2.

6.3.1 Oversikt over metodene Felles symbolforklaring for formlene presentert i dette kapittelet er som følger:

• r = radius (m) • Q = brønnens kapasitet = pumperate (m3/s) • t = tid (s) • ne = effektiv porøsitet = akviferens porøsitet • k = hydraulisk ledningsevne (m/s) • i = grunnvannets gradient (helning) før pumping (m/m)

Metode 1: Volumetrisk beregning (sylindermetoden) Størrelsen på klausuleringssonene beregnes ut fra utpumpet vannmengde (kapasitet). Kapasiteten (Q) og vannets oppholdstid i grunnen (t) benyttes sammen med effektiv porøsitet (neff) og brønnfilterets lengde (H) til å beregne et innstrømningsområde med radius r ut fra brønnen. Det tas utgangspunkt i at utpumpet volum over en gitt tid (Qt) = volumet av sylinderen vannet pumpes fra (neff Hπr2).

Formel 1 𝑄𝑡 = 𝑛𝑒𝑓𝑓𝜋𝑟2𝐻 ⇒ Hn

Qtreffπ

=

Antagelser Lukket akvifer. Tilnærmet horisontalt grunnvannsspeil, brønnfilterets lengde tilsvarer akviferens mektighet (fullt penetrerende brønn). Hvis akviferen er åpen, må avsenkningen være liten i forhold til akviferens mektighet. Metode 2: Strømningshastighet (Darcys ligning) og oppholdstid Størrelsen på klausuleringssonene beregnes ut fra ønsket oppholdstid (t) i kombinasjon med grunnvannsstrømmens spesifikke hastighet (qv) (spesifikk fluks). Innstrømningsområdet får som ved volumetrisk beregning (metode 1), en sirkulær utstrekning med radius r. Formel 2 𝑟 = 𝑞𝑣𝑡 = 𝑘𝑖/𝑛𝑒𝑓𝑓 𝑡

Antagelser Uniformt, porøst medium.

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#s�


35

Metode 3: Uniform strømning: Ligningen for uniform strømning (Todd 1980) benyttes i de tilfeller der grunnvannet har en klar gradient (helning). I disse tilfellene vil beregnet utbredelse av klausu-leringssonene ved hjelp av sylindermetoden eller oppholdstiden gi en for stor utbre-delse nedstrøms brønnen, og en for liten utbredelse oppstrøms brønnen. Metoden forutsetter at man kan tegne opp et grunnvannskart med strømningslinjer. Ligningen er som følger:

Formel 3 − 𝑌𝑋

= 𝑡𝑎𝑛 �2𝜋𝑘𝑏𝑖𝑄

𝑌�

Y = maksimal bredde av klausuleringssonen oppstrøms X = største utbredelse nedstrøms brønnen b = akviferens vannmettede mektighet Ligningen har to løsninger der XL er største utbredelse av klausuleringssonen nedstrøms brønnen og YL er maksimal bredde på klausuleringssonen oppstrøms brønnen (Figur 6.6): Formel 4 𝑋𝐿 = − 𝑄

2𝜋𝑘𝑏𝑖 𝑌𝐿 = ± 𝑄

2𝑘𝑏𝑖

Figur 6.6 Fastlegging av klausuleringssoner ved bruk av ligningen for uniform strømning. Antagelser Lukket akvifer. Uniformt, porøst medium. 2D-grunnvannsstrømning med parallelle strømningslinjer med konstant hastighet, brønnfilterets lengde tilsvarer akviferens mektighet (fullt penetrerende brønn). Pumperaten er konstant.

+YL

-YL

XL

Strømningslinjer Ekvipotensiallinje


36

6.3.2 Bruk av de analytiske metodene I formlene 1-3 i kapittel 6.3.1antas det at akviferen er et uniformt medium. Inhomo-geniteter i grunnen vil derfor føre til at resultatene blir unøyaktige. Dette er som regel tilfelle i norske grunnvannsmagasin. Metodene bør derfor kombineres med en hydro-geologisk vurdering av området som for Klæbu nye vannverk ved Fremo (Storrø 2000). Klausuleringssonene kan også fastsettes ved å bruke flere metoder og deretter sammenlikne resultatene. På den måten vil man kunne avgrense det området som helt sikkert må beskyttes. For eksempel kan man benytte flere pumpetester for å beregne nødvendige akviferparametere, og deretter fastsette klausuleringssonene ut fra hver enkelt verdi. Volumetrisk beregning og strømningshastighet er benyttet i kombinasjon ved for eksempel Sunndalsøra grunnvannsanlegg (Hilmo 2009). Sylindermetoden (Formel 1) og likningen for uniform strømning (Formel 3) kan også brukes i kombinasjon med hydrogeologisk kartlegging. Informasjon om grunnvanns-nivå og fysiske grensebetingelser benyttes for å konstruere grunnvannsnivåkart og tegne strømningslinjer for å fastlegge utbredelsen av brønnens influensområde. Grunnvannsskiller brukes som grenser og klausuleringssonene fastlegges ut fra sylindermetoden eller likningen for uniform strømning. For grunnvann i fjell fører antagelsen om homogent, porøst medium til at sylinder-metoden og likningen for uniform strømning gir svært unøyaktige eller misvisende resultater sammenliknet med numerisk modellering (Robinson & Barker 2000). Mest unøyaktig er sylindermetoden. Resultatet bedres når sprekkeakviferen har mange vertikale og horisontale sprekker og sprekkenes lengde er mye mindre enn utstrekningen til brønnens influensområde.

6.4 Fastlegging av sonegrensene - Modellering 6.4.1 Innledning En grunnvannsmodell kan defineres som en forenklet versjon av et reelt, naturlig, grunnvannssystem som simulerer mulige årsaks- og virkningssammenhenger i det virkelige systemet. Målsettingen med å utarbeide en numerisk modell er:

• økt forståelse av komplekse hydrogeologiske forhold • kvantifisering av vannbalansen • beregning av strømningsbaner • beregning av grunnvannets oppholdstid fram til utstrømningspunktet (kilde

eller uttaksbrønn) • etablering av klausuleringssoner

Enkelte modelleringsverktøy kan også brukes til å modellere varmetransport og/eller forurensningstransport.

6.4.2 Modellering Det er ulike modelleringsverktøy på markedet som kan benyttes til formålet. De fleste 3D-programvarer benytter "endelig element metode" (finite element method - FEM)


37

eller "endelig differanse metode" (finite difference method), og det finnes også enkelte programvarer som benytter "analytisk element metode" (analytical element method). Det samme gjelder 2D-modeller. Det er ikke noe fasit for hvilket modelle-ringsverktøy som er best egnet til formålet. Valg av modelleringsverktøy vil i stor grad være avhengig av problemstillingen (for eksempel løsmasser eller fjell) og personlige preferanser. En kvantitativ kalibrering av den numeriske modellen bør danne grunnlaget for en kvantitativ bestemmelse av grunnvannets oppholdstid og utforming av sikringssoner. Til kalibreringen benyttes målinger av grunnvannstand, gjerne tidsserier både fra pumpetester og naturlige variasjoner. Ved å gjennomføre en kalibrering av modellen, oppnås en kvantitativ forståelse for resultatenes feilmarginer eller usikkerhet. Dette er viktig i betraktningene med hensyn på sikkerhet av drikkevannsforsyningen. Avhengig av de registrerte endringene i det naturlige grunnvannssystemet, og for-ventet pumping under drift av vannverket, kan kalibreringen utføres under stasjonære eller transiente forhold. Transient kalibrering kan utføres om det er tidsserier tilgjengelig for grunnvannstand, pumperate, nedbør og eventuell vannstand og vannføring i kommuniserende vassdrag. Det anbefales at slike måleserier blir innsamlet i forbindelse med en pumpetest. En transient kalibrering vil gi best mulig forståelse av grunnvannsdynamikken i akviferen. Bestemmelse av sikringssoner kan i de fleste tilfeller baseres på en stasjonær modellberegning med utgangspunkt i langvarig maksimal forventet uttaksmengde, representativ minimal nedbørsmengde og (minste)vannstand- og vannføring i kommuniserende vassdrag. En slik stasjonær beregning vil resultere i et "worst-case" scenario i forhold til sikring av vannverket.

6.4.3 Modellkonseptualisering – forenklinger og antagelser En modell er en forenklet framstilling av en kompleks virkelighet. Det vil si at infor-masjon om blant annet geologi, hydrologi og meteorologi brukes i forenklet form. Forenklingene består av en rekke tolkninger/antakelser om det naturlige systemets oppførsel relatert til problemstillingen. Dette kalles for modellkonseptualisering. Forenklingene og begrenset kunnskap er kilder til usikkerhet og feil i modellen. Innsamling av gode geologiske beskrivelser og måledata reduserer modellens usik-kerhet og øker påliteligheten av modellresultatene, som for eksempel beregnede strømningslinjer, oppholdstid og utstrekning av sikringssoner. Hva som kreves av informasjon for å kunne lage en god numerisk modell er stedsavhengig, og innebærer følgende:

• Tilstrekkelig beskrivelse av geologien, både akviferen og omliggende lag, for å kunne sette opp grunnvannsmodellens romlige geometri. Beskrivelsen vil kreve geologiske kartleggingsdata og sonderboringer, helst kombinert med geofysiske målinger.

• God kvantitativ beskrivelse av modellens grensebetingelser. Dette omfatter blant annet vannstand og gradient i nærliggende vassdrag, klimatiske variasjoner og vannuttak og grunnvannstilsig i influensområdet.

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#i�


38

• Innsikt i naturlige variasjoner i grunnvannsstand og strømningsretninger i området. Dette krever nedsetting av minst 3 overvåkingsbrønner og manuell eller automatisk måling av grunnvannstand og/eller trykknivå i dypere lag.

• Kvantitativ forståelse av akviferens vannførende egenskaper. Under forunder-søkelsene kan det være tilstrekkelig med estimater basert på kornfordelings-analyser eller litteraturbeskrivelser. I en eventuell hovedfase (figur 1.2) bør dette bekreftes med hjelp av prøvepumping.

Figur 6.4 viser klausuleringssoner rundt et vannverk i løsmasser. Sonene er utarbeidet ved hjelp av modellering. Kompleks geologi har krevd blant annet bruk av geofysiske undersøkelser og boringer for å fremskaffe geologiske data til grunnvannsmodellen.

6.4.4 Erfaringer og anbefalinger Ut fra erfaringene med prosjektet "Miljøbasert vannføring" anbefales det å starte med en enkel grunnvannsmodell som krever minimalt med bakgrunnsdata (Colleuille et al. 2005). Det samme har man konkludert med i Danmark (Miljøstyrelsen 2000). Gevinsten ved å benytte en numerisk modell er avhengig av mengden data og kompleksiteten i de geologiske forholdene. Det enkleste er å ta utgangspunkt i en hydrogeologisk tolkningsmodell basert på tilgjengelige data. Deretter kan man bruke modellresultatene som bakgrunn for innsamling av ytterligere data, der man ser et behov for å forbedre modellen. Numerisk modellering er nødvendig dersom den hydrogeologiske situasjonen er så kompleks i både rom og tid at relativt enkle analytiske metoder ikke er tilstrekkelig for å avgrense og dokumentere grunnvannets oppholdstid. Kompleksiteten vil være avhengig av geologiske forhold, menneskelige inngrep i naturen og etablering av en eller flere brønner. Det er viktig å huske på at modellens kvalitet er avhengig av dataene som puttes inn og modellørens forståelse av de hydrogeologiske prosessene. Numeriske modeller har den fordelen at allerede etablerte modeller enkelt kan endres for å gjenspeile endringer i for eksempel vannuttak eller ny viten om de hydrogeo-logiske forholdene. En modell kan også brukes til å vurdere den innbyrdes viktigheten av de ulike parameterne og teste ut forskjellige hendelsesforløp relatert til driften av vannverket (Colleuille 2005). Dette kan være flom, plassering av ny brønn, økt vann-uttak, osv. Modellen brukes til å sørge for nåværende og fremtidig god utnyttelse av grunnvannsressursen. Det kan derfor også være lønnsomt å benytte numeriske modeller for relativt små vannverk basert på grunnvann fra løsmasser. Når det gjelder grunnvann fra borebrønner i fjell, vil bruk av numeriske modeller sjelden være lønnsomt for små og middelsstore vannverk i Norge, selv om studier fra Storbritannia (Robinson & Barker 2000) og USA (Bradbury et al. 1991) viser at dette gir de beste resultatene for utforming av klausuleringssoner. For å etablere en troverdig numerisk modell trengs omfattende hydrogeologiske undersøkelser. Studier viser at selv med store datasett er det knyttet store usikkerheter til resultatene.


39

7. REFERANSER

Bradbury K.R., Muldoon M.A., Zaporozec A. & Levy J., 1991: Delineation of wellhead protection areas in fractured rocks. EPA 570/9-91-009, USEPA Office of Water, 144 s.

Colleuille H., 2005: Tiltaksvurdering mot oversvømmelser i Otta sentrum. Analyse av grunnvannsforholdene ved hjelp av modellverktøy. NVE rapport. 12-2005, Norges vassdrags- og energidirektorat, 45 s.

Colleuille H., Dimakis P. & Wong W.K., 2005: Elv og grunnvann. Sluttrapport - Oppsummering og anbefalinger. Miljøbasert vannføring. 8, Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE), 43 s.

Colleuille H., Pedersen T.S. & Dimakis P., 2004: Elv og grunnvann. Analyse av interaksjon mellom et grunnvannsmagasin og Glomma på Rena, Hedmark (002.Z). Rapport 1. Formål og metoder. Miljøbasert vannføring. 1, Norges vassdrags og energidirektorat (NVE), 68 s.

Eckholdt E., Snilsberg P., 1992: Grunnvann. Beskyttelse av drikkevannskilder. GiN-veileder nr. 7. NGU Skrifter 105:1-24

Folkehelseinstituttet, 2006: Vannforsyningens ABC - et oppslagsverk om drikkevann. (http://www.fhi.no/artikler/?id=46542)

Forbord R.E., 1996: Fagerhaug vannverk. Områdebeskyttelse (Høringsutkast). 2.1634-001, Miljøgeologi as, 14 s.

Gaut S., 2010: Verktøy for vurdering av vannkilden som hygienisk barriere. Grunnvann i fjell. NGU rapport. 2008.060, Norges geologiske undersøkelse

Gaut S., 2009: Naturlige løsmasser som rensemedium - Hvilke mekanismer gjør at tilstrekkelig oppholdstid i umettet sone utgjør 2 barrierer? Innlegg fagtreff 10. november 2008. Kritisk blikk på vannbehandling som hygienisk barriere mot sykdomsfremkallende mikroorganismer. VANN 1:116-124

Gaut, S., 2005: Factors influencing microbiological quality of groundwater from potable water supply wells in Norwegian crystalline bedrock aquifers. Doctoral thesis 2005:99, Department of Geology and Mineral Resources Engineering, NTNU, 153 s. (http://www.diva-portal.org/ntnu/abstract.xsql?dbid=664)

Gaut S., Storrø G., Bjørnstad H. & Braathen A., 1999: Holmedal brønnfelt, Sunnfjord: Langtids prøvepumping og tracertester. NGU rapport. 99.016, Norges geologiske undersøkelse, 39 s. (http://www.ngu.no/upload/Publikasjoner/Rapporter/1999/99_016.pdf)

Helse- og omsorgsdepartementet, 2001: Forskrift 4. desember 2001 nr 1372 om vannforsyning og drikkevann (Drikkevannsforskriften). (http://www.lovdata.no/for/sf/ho/ho-20011204-1372.html)

http://www.fhi.no/artikler/?id=46542�

http://www.diva-portal.org/ntnu/abstract.xsql?dbid=664�

http://www.ngu.no/upload/Publikasjoner/Rapporter/1999/99_016.pdf�

http://www.lovdata.no/for/sf/ho/ho-20011204-1372.html�


40

Hilmo B.O., 2009: Prøvepumping av grunnvannsbrønn ved Sunndalsøra grunnvanns-anlegg med vurderinger av tiltak for utbedringer av anlegget. Asplan Viak, 48 s. (http://innsyn.sunndal.kommune.no/getfile.aspx/ephdoc/?db%3DEPHORTE%26ParamCount%3D1%26JP_ID%3D29226)

Kværner J., 1996: Sårbarhetskartlegging av grunnvann i løsmasser. Metoder for differensiering av arealer i sårbarhetssoner. Bruk av jordsmonnkart og jorddata som grunnlag for sårbarhetsklassifisering og tiltaksplanlegging på sjøldrenert jord. Forprosjekt. Rapport nr. 13/96, Jordforsk, 49 s.

Miljøstyrelsen, 2000: Zonering. Detailkortlægning af arealer til beskyttelse af grundvandsressourcen. Vejledning fra miljøstyrelsen. 3, Miljøstyrelsen, Miljø- og energiministeriet, 154 s.

Robinson N.J. & Barker J.A., 2000: A Fractured/Fissured Rock Approach to GPZs. Project record. W6/020/1, Environmental Agency, 312 s.

Storrø G., 2000: Grunnvannsundersøkelser for Klæbu nye vannverk på Fremo i Melhus kommune. NGU rapport. 2000.054, 51 s. (http://www.ngu.no/upload/Publikasjoner/Rapporter/2000/2000_054.pdf)

Storrø G. & Gaut S., 2009: Sporstofforsøk på Åkneset, Strand kommune - Møre og Romsdal fylke. NGU Rapport. 2008.091, 21 s. (http://www.ngu.no/no/hm/Publikasjoner/Rapporter/2009/2008-091/)

Storrø G., Gaut S., Sivertsvik F., Gundersen P., Sørdal T. & Berg T., 2006: Kvalitet av borebrønner i fjell - inspeksjon av brønnutforming. NGU Rapport 2006.031, Norges geologiske undersøkelse (http://www.ngu.no/FileArchive/235/2006_031.pdf)

Todd, D.K., 1980: Groundwater hydrology.2nd John Wiley & Sons, Inc., 535 s.

Vrba, J. & Zaporozec, A. (eds), 1994: Guidebook on Mapping Groundwater Vulnerability. International Contributions to Hydrogeology, Vol 6. Heise, 131 s.

http://innsyn.sunndal.kommune.no/getfile.aspx/ephdoc/?db%3DEPHORTE%26ParamCount%3D1%26JP_ID%3D29226�

http://innsyn.sunndal.kommune.no/getfile.aspx/ephdoc/?db%3DEPHORTE%26ParamCount%3D1%26JP_ID%3D29226�

http://www.ngu.no/upload/Publikasjoner/Rapporter/2000/2000_054.pdf�

http://www.ngu.no/no/hm/Publikasjoner/Rapporter/2009/2008-091/�

http://www.ngu.no/FileArchive/235/2006_031.pdf�


41

Vedlegg A: Generelle råd og vink

• Vurder alltid flere mulige brønnplasseringer.

• Kartlegg alle aktiviteter i brønnens sannsynlige tilsigsområde.

• Ta hensyn til eventuell flomfare, både ved brønnplassering og utforming av de tekniske løsningene.

• Dersom det er mulig å finne brønnområder med liten aktivitet, kan beskyttelse

oppnås på en lite konfliktfylt måte ved å "fryse" dagens arealbruk og unngå fremtidige endringer i arealbruken som kan medføre økt trussel for vannforsyningen.

• Orienter grunneierne på et tidlig stadium om hva beskyttelse av grunnvanns-

forekomster i grove trekk vil innebære med hensyn til sonegrenser og restriksjoner.

• Brønnplasseringen vil være bestemmende for influensområdets størrelse og

beliggenhet.

• Sonegrensene er fastlagt i forhold til et bestemt vannuttak. Dersom vannuttaket øker utover den dimensjonerende vannmengden ved prøvepumpingen, bør eventuell justering av sonegrensene vurderes av sakkyndige.

• Et kort brønnfilter plassert dypt i grunnvannssonen, vil normalt gi mer stabil

temperatur og vannkvalitet enn brønner med filteret plassert nær opp mot grunnvannsspeilet.

• Brønnrøret bør sikres med lokk/brønnhatt og avtagbart brønnhus eller -kum, for

å hindre at forurenset vann og fremmedlegemer kan komme ned i brønnen.

• Grunnvannsanlegg basert på fjellbrønner bør fortrinnsvis plasseres slik at tilsigs-området blir liggende i skogs- og fjellområder med liten menneskelig aktivitet. Dette fordi det i praksis er svært vanskelig å klarlegge influensområdet til fjell-brønner i oppsprukne bergarter.


42

Vedlegg B: Grunnvannsforsyning basert på brønner i løsmasser og i fjell - noen forskjeller

• Løsmassebrønner har generelt større kapasitet enn borebrønner i fjell.

• Løsmassebrønner kan plasseres relativt nær hverandre uten å påvirke hverandre.

• Brønner i fjell må plasseres i ulike sprekkesystemer for at de ikke skal konkurrere om samme vannressurs.

• Det finnes flere aktuelle inntaksløsninger i løsmasser enn i fjell.

• Det er praktisk talt umulig å kartlegge tilsigsområdet til fjellbrønner i detalj.

• Områdebeskyttelsen for grunnvannsanlegg i fjell må i stor grad ivaretas ved

selve brønnplasseringen.

• Det blir oftest små influensområder omkring løsmassebrønner som er plassert nær vassdrag.

• Konflikter med andre brukerinteresser er ofte større ved grunnvannsanlegg i

løsmasser enn i fjell.

• Forurensning i sprekkeakviferer i fjell vil oftest være mer kritisk enn for løsmasseakviferer fordi det er større usikkerhet med hensyn på strømningsveiene.

• I løsmasseakviferer er det mulig å iverksette en rekke avvergingstiltak og in-situ

(på stedet) behandling for å takle forurensningsproblemer.


43

Vedlegg C: Ordliste Darcys ligning Ligning for å beregne vannstrømning i porøse media. For strømning i én retning kan loven skrives:

𝑄 = −𝑘𝐴𝑖

der Q = brønnens kapasitet, k = hydraulisk ledningsevne, A = arealet vinkelrett på strømningsretningen og i = hydrauliske gradient (trykkgradient).

Grunnvannsstrømmens spesifikke hastighet (qv), også kaldt spesifikk fluks eller Dracys hastighet, er avhengig av akviferens effektive porøsitet (neff).

𝑞𝑣 =𝑄𝐴

= −𝑘𝑖𝑛𝑒𝑓𝑓

Diffusjon Transport av løste stoffer eller varme i vann. Forårsaket av konsentrasjons- eller temperaturforskjeller (gradient). Hydrodynamisk dispersjon Transport av løste stoffer i grunnvann forårsaket av spredning og blanding av vannet. Dispersjon skjer på mikro- og makroskala på grunn av hastighetsforskjeller og avstandsforskjeller mellom ulike transportbaner. Indusert grunnvann Overflatevann som infiltrerer en akvifer eller et grunnvannsmagasin som følge av grunnvannsuttak. Infiltrasjon Vannstrømning fra overflaten ned gjennom de øvre jordlag. Infiltrasjonsområde Område hvor det skjer vannstrømning fra overflaten ned gjennom de øvre jordlag ned til et grunnvannsmagasin eller en akvifer Influensområde (brønnens) Område rundt en brønn der vannspeilet eller trykknivået er senket som følge av grunnvannsuttak Klausulering Begrensning av arealbruken rundt et vannverk/brønn slik at potensielt forurensende aktiviteter forbys i tilsigsområdet. Må gjøres juridisk bindende.

http://www.grunnvann.no/top_ordbok.php#s�


44

Lineament Linjeformet struktur lenger enn 300 m som kommer frem på fly- eller satelittfoto. Ofte store sprekkesoner eller forkastinger. Lineamentet kan representere soner med økt porøsitet og hydraulisk ledningsevne. Mettet sone Sone hvor alle porer/sprekker er fylt med vann. Omfatter kapillærvannsonen og grunnvannssonen Sårbarhet Grad av naturlig beskyttelse. Sårbarhet er blant annet avhengig av akvifertype og struktur, mektighet og karakter av umettet sone, jordarter, interaksjon med overflatevann, infiltrasjon og flom. Tilsigsområde Det området et grunnvannsmagasin eller en akvifer fornyes fra. Ved uttak av vann vil tilsigsområdet øke. Umettet sone Umettet sone går fra grunnvannsspeilet og opp til terrengoverflaten. Porene her inneholder både luft og vann. Sonen inkluderer rotsonen, synkevannssonen og kapillærvannssonen. Den umettede sonen kan inneholde mettede områder, som for eksempel hengende grunnvannsspeil.


45

Vedlegg D: Mattilsynets, Folkehelseinstituttets, NVEs og NGUs rolle Mattilsynets rolle: Mattilsynet forvalter alle lover som omhandler produksjon og omsetning av mat. Dette omfatter blant annet alle virksomheter innen primærproduksjon, næringsmiddel-industri og småskalaproduksjon. Innenfor dette området skal Mattilsynet lage regelverk og føre tilsyn med at dette overholdes. Det er Mattilsynet som godkjenner vannverk og andre som forsyner vann til produksjon og foredling av mat og drikke. Folkehelseinstituttets rolle: Nasjonalt folkehelseinstitutt (FHI) er underlagt Helse- og omsorgsdepartementet. FHI er en nasjonal kompetanseinstitusjon for myndigheter, helsetjeneste, rettsapparat, påtalemyndighet, politikere, media og publikum. Norges geologiske undersøkelse (NGU): NGU er den nasjonale fagmyndigheten for kunnskap og data om grunnvann, med ansvar for kartlegging av grunnvannsressurser og forvaltning av den Nasjonale grunn-vannsdatabasen (GRANADA). Som vassdragsmyndighet etter Vannressurslovens §46 skal NGU samle inn brønndata og rapporter om grunnvannsundersøkelser, og formidle kunnskap om grunnvannet til brukere i offentlig og privat sektor. Dette gjøres blant annet gjennom nettportalen Grunnvann i Norge. NGU driver også med anvendt forskning og metodeutvikling innen hydrogeologiske problemstillinger. Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE): NVE er forvatningsmyndighet for store deler av Vannressursloven. For vannuttak som overstiger vanlig husholdningsbehov, skal det søkes om konsesjon til NVE. Det er utarbeidet eget veiledningsmateriale for tiltak som berører grunnvann. I forbindelse med en eventuell konsesjon, kan NVE sette ulike vilkår for tillatelsen samt pålegge tiltakshaver å gjennomføre oppfølgende undersøkelser og kontroller.

http://www.mattilsynet.no/om_mattilsynet�

http://www.fhi.no/eway/default.aspx?pid=233&trg=MainArea_5661&MainArea_5661=5640:0:15,1368:1:0:0:::0:0�

http://www.ngu.no/�

http://www.ngu.no/kart/granada�

http://www.lovdata.no/cgi-wift/wiftldles?doc=/usr/www/lovdata/all/nl-20001124-082.html&dep=alle&titt=vannressurslov&�

http://www.grunnvann.no/�

http://www.lovdata.no/all/hl-20001124-082.html�

http://www.nve.no/no/Konsesjoner/Andre-vassdragsinngrep/Grunnvann/�

© Norges geologiske undersøkelse ISBN 978-82-7385-145-1 Trondheim 2011

Documents

BESKYTTELSE AV GRUNNVANNSANLEGG