Modellering och analys av grundvattenflödet i en byggnads grundläggning

Autor: Hargelius, Malcolm
Jazyk: švédština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: På en fastighet i Luthagen i Uppsala uppfördes en byggnad grundlagd på träpålar år 1936. Under 60-talet uppstod läckage på en spillvattenledning vilket ledde till en kontaminering av sprickvattenakviferen där träpålar är särskilt utsatta för påverkan av bakterie, svamp- och virusangrepp till följd av torrläggning. För att spola bort kontaminerat sprickvatten och för att hålla en jämn sprickvattennivå i akviferen installerades påfyllningsbrunnar på två platser i källaren under huset. Brunnarna är driva ner i de pålrännor där träpålarna är slagna. Den normala vattentillförseln låg under flera decennier på runt 10 m3/år och vattennivåerna övervakades av bostadsföreningens fastighetstjänst med regelbundna observationer av sprickvattennivån. Under hösten 2016 skedde ett trendbrott och förbrukningen av dricksvattenpåfyllning på över 10 m3/dygn uppmättes. Vattenförbrukningen fortsatte att öka och var vid vissa perioder uppe på nästan 20 m3/dygn. Bjerking AB fick då i uppdrag att undersöka orsaken till den ökade vattenförbrukningen och var vattnet tog vägen. I samband med upptäckten av den ökande vattenförbrukningen skedde även ett brott på en kommunal vattenledning i Kyrkogårdsgatan. Akviferen antogs vara i princip tät och borde inte haft någon hydraulisk kontakt med det vattenförande moränlagret under leran. Syftet med följande rapport är att undersöka de flöden som sprickvattnet har och försöka bestämma den förhärskande flödesriktningen. Den frågeställning som valts är baserad på möjligheten att modellera flödet i grundvattenmodelleringsprogrammet GMS-MODFLOW. Frågeställningen är följande För att sedan kunna modellera grundvattenflödet användes parameter estimation (PEST) som utgår från det framkalibrerade initialt grundvattenförhållandet. Där efter bestäms ett antal zoner som programmet sedan beräknar fram den hydrauliska konduktiviteten för respektive zon. Modelleringen med PEST gav resultat som visar på höga hydrauliska konduktiviteter i husets sydvästra kortsida. Den transienta modelleringen utfördes genom att de observerade vattennivåerna som mätts upp under avstängningsförsöket jämfördes med beräknade värden som fåtts genom modellen. Resultaten visade då på att be beräknade vattennivåerna till viss del stämmde över ens med de observerade, även om de var förskjuta från varandra med nästan 0,6 meter. Denna skillnad berodde antagligen på det gränsvärde som satts för randvillkoret i modellen på 7,25. Vilket gjorde att inga vattennivåer kunde bli högra än detta, vilket som tolkades som att det förekom trösklar i rännorna. Dessa resultat stämmer överens med den hypotes som antogs före projektstarten och innebar att den mest troliga flödesriktningen skulle vara åt sydväst och husets kortsida. Att resultaten bevisar antagandet säger att modellen som byggdes är mer eller mindre rättvisande. Det är dock mycket osäkerheter i modellen och de ingångsvärden som använts. Bland annat är materialtyperna som finns i modellen enbart antagna och det har inte gjorts några bestämningar av markens hydrauliska egenskaper. Andra möjliga fel som kan ha påverkat resultaten är de skalningsproblem som finns i MODFLOW. Slutsatsen är att det är möjligt att göra denna typ av ”småskalig” flödesmodellering i MODFLOW och att förhärskande flödesriktningen är åt sydväst och husets kortsida.
Most of Sweden’s older buildings constructed in clay rich areas are founded on wood poles. The poles are used to build the constructions in areas with soils without satisfying stability, such e.g. clay soils, where the poles are used as the “stable ground” where the building are founded upon. One of the problems with wood poles are that to prevent the wood from rotting the poles must be covered with water, to make an oxygen free environment. The problems start first when the water levels start to decrease due to dewatering or if the water is contaminated with bacteria from e.g. leaky sewer pipes. The contamination leads to decomposing of the wood, which affect the stability of the poles negatively. To prevent the leaky aquifers many houses, have water supply by wells where water is added to the aquifer to keep the water at stable levels. In Uppsala, Sweden an apartment building founded on wood poles have this problems with a contaminated and leaky aquifer. The reason to the contamination was an old sewer pipe that start leaking due to subsidence of the clay below the house. The dewatering of the aquifer was detected in 2016 when the water supply to the aquifer increased from 10th of cubic meters per year to 10th of cubic meters per day. In an attempt to find out what the reason to the high discharge from the aquifer a groundwater model was constructed to modelling the groundwater flows below the building. To modeling this problem the software Groundwater Modeling System (GMS) and MODFLOW was used. By construct a 3D grid of cells in the same dimensions as the building divided in to three different layers it was possible to simulating the groundwater flow through the aquifer. The way we did it was by knowing that as part of the foundation there was “channels” filled with gavel above the poles. The hypothesis was that the water was flowing through this high hydraulic conductivity “gravel channels” and there for we used the model to performed calculations of the hydraulic conductivity in the channels and the areas around the channels. The results told us that there were high conductivity zones in the south west part of the building. After the calculation of the conductivity, a test was performed, where the water supply where turned off and the decrease of the water levels was measured. By using this calculated hydraulic conductivity and the observed levels from the water supply test we let the model calculate the change of water level during the whole-time series. The results told us that there was a possible groundwater flow to the sought west and that some sort of threshold in the channel prevented the water to sink below a curtain limit of 7.65 meter.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: