Norrvattens reservvattentäkt i Märsta : grundvattenmodellering av försök med konstgjord grundvattenbildning

Autor: Frida, Hammar
Jazyk: švédština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Norrvatten är ett kommunalförbund som förser Stockholms norra kommuner med dricksvatten. Norrvatten har fyra grundvattentäkter som skulle kunna fungera som reserver vid ett eventuellt ledningsbrott eller förorening av den ordinarie ytvattentäkten, Mälaren. Målet är att uttaget från Mälaren vid behov ska kunna ersättas i upp till en månad. De befintliga grundvattentäkterna har i dagsläget inte den vattentillgång som behövs för detta. Grundvattengruppen har på uppdrag av Norrvatten gjort en genomgång av tidigare undersökningsmaterial, driftdata och kompletterande fältbedömningar som visade att konstgjord grundvattenbildning i form av infiltration skulle kunna vara en lämplig lösning på problemet med grundvattentäkternas begränsade vattentillgång. Utifrån denna information har Norrvatten även valt ut Märsta grundvattentäkt, strax söder om Arlanda, som den första reservgrundvattentäkten att utföra infiltrationsförsök på. I denna studie simuleras olika uttags- och infiltrationsscenarier för att fungera som en prognos för framtida provpumpningar och infiltrationsförsök i fält. För att se hur grundvattenmagasinet svarar på olika uttags- och infiltrationsscenarier genomfördes en grundvattenmodellering. I en konceptuell modell beskrevs grundvattenmagasinets gränser, grundvattenbildning, jord- och berglagerföljder, materialegenskaper och grundvattenströmning. Med den konceptuella modellen som grund konstruerades en matematisk modell som sedan användes för simuleringar av scenarier i programmet Feflow 6.1. Modellen byggdes upp av en generisk lagerföljd som princip, med som mest sex olika jordlagerföljder där ett berglager med låg vattengenomsläpplighet utgjorde det understa lagret. Modellen tilldelades randvillkor där no flow antogs i samtliga av modellen yttre gränser medan den delen av modellen som representerar sjön Fysingens botten tilldelades ett villkor som relaterar flödet över randen till vattenståndet i sjön. Efter modellens uppbyggnad kalibrerades den med hjälp av tidigare uppmätta grundvattennivåer i området. Kalibreringen utfördes först för stationära, ostörda förhållanden och sedan för transienta förhållanden där tidigare pumptest användes som grund. Med den färdigkalibrerade modellen simulerades sedan tre scenarier på (i) 100 L/s uttag utan infiltration, (ii) infiltration och uttag med 150 L/s samt (iii) infiltration och uttag med 300 L/s. Samtliga scenarier simulerades under en månads tid. Resultatet av de simulerade infiltrations- och uttagsförsöken visar att det skulle vara möjligt att gör ett uttag av 150 L/s eller 300 L/s under en månads tid så länge som det sker en konstgjord grundvattenbildning genom infiltration av samma mängd. Att ta ut mängder i storleksordningen av 100 L/s utan infiltration kommer troligtvis påverka grundvattnets kvalitet negativt med avseende på hårdhet och kloridhalt.
Norrvatten is a municipal council which produces and distributes water to the northeastern part of Stockholm. Norrvatten has four groundwater treatment plants that could work as backups in case one of their pipelines break or their current surface water resource, Mälaren, gets contaminated. Norrvatten has set a goal to be able to replace Mälaren for up to one month if needed. However, neither of their four backup groundwater resources, in the current state, would be able to meet that demand. Field studies and analysis of data from existing drilling wells showed that using infiltration as artificial groundwater recharge would be a suitable solution of the limited water supply. The groundwater supply in Märsta which is one of Norrvatten’s reserve water supplies was considered to be a good location to start the infiltration tests at. The purpose of this study is to serve as a forecast for future field studies of pumping and infiltrations tests. Groundwater modelling was used to see how the groundwater supply responds to potential infiltration and extractions by simulating different withdrawals and infiltration scenarios. The groundwater divide, groundwater recharge, soil and rock strata, material properties and groundwater flow were described in a conceptual model. A mathematical model was then created based on the conceptual model. The program used for simulating the different scenarios was Feflow 6.1. A generic soil strata with 6 layers was assigned to the model with a rock layer with low water permeability as the bottom layer. Height data was obtained from The Swedish mapping, cadastral and land registration authority (Lantmäteriet) and used to create the surface of the ground. The surface of the rock layer was created from information about elevations of the rock above surface level and information from drilling wells of depth to rock surface. The boundary conditions assigned to the model were no flow across the whole outer boundary and a head-dependent flow boundary condition along the bottom of lake Fysingen. The model was calibrated with some measured ground water levels in the area. At first the calibration was performed assuming steady state and then for transient conditions with data from previous pumping tests. Three different scenarios were simulated in the model, chosen with the purpose to give a significant contribution to the total amount of water that Norrvatten requires during one month. The scenarios were; a withdrawal of 100L/s without infiltration, withdrawal and infiltration of 150L/s and withdrawal and infiltration of 300L/s. The simulated result showed that a withdrawal of 100 L/s during one month without infiltration would probably have a negative impact on the quality of the groundwater when it comes to chloride and hardness of the water. However, withdrawal with 150 L/s or 300 L/s during one month seem to be possible if infiltration by the same amount of water is carried out in suitable places within the model area.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: