Logo: to the web site of Uppsala University

Denna studie behandlar problematiken vid vattenförsörjning från vattentäkter i berg, vilka är mycket känsliga för föroreningar eftersom föroreningssanering ofta är svår eller omöjlig. Syftet med arbetet är att öka kunskapen om föroreningstransport till vattentäkter i kristallint berg, vilken ska kunna användas till att ta fram mer relevanta vattenskyddsområden för dessa vattentäkter.

Det finns en rad antropogena föroreningskällor som utgör en risk för vattentäkter i kristallint berg. Genom litteraturstudier framkom att mineraloljor och bekämpningsmedel utgör de vanligaste hoten mot vattentäkter i berg. I de riskinventeringar som gjorts inför inrättandet av vattenskyddsområden i berg var de föroreningskällor som nämndes i flest rapporter: vägar/järnvägar/sjötransporter, jord-/skogsbruk/djurhållning och hantering/förvaring av oljeprodukter. Hur stor risk det är att en föroreningskälla förorenar en vattentäkt är svårt att säga generellt och det beror av egenskaper hos källan, marken och utsläppet.

Faktorer som inverkar på transporten i berg studerades genom litteraturstudier. De faktorer som är viktigast för föroreningstransporten i kristallint berg som framkommit i denna studie är dels randvillkor såsom grundvattenbildning och omgivningens topografi, dels sprickornas förekomst och egenskaper såsom spricknätverkens förbindelsegrad, sprickornas öppenhet, skrovlighet och mineralfyllnad. Av stor vikt för vattentäkter i berg är flödets kanalisering, vilken innebär att en förorening kan anlända till en brunn i flera tidsmässigt utbredda föroreningstoppar och inte i en topp som i ett homogent, poröst medium. Föroreningar sprids förutom med grundvattenflödet även genom dispersion, diffusion och sorption. Brister i kunskaperna finns främst inom grundvattenbildningen till berg och hur det omättade flödet sker.

En konceptuell modell togs fram för att åskådliggöra problematiken kring vattentäkter i berg och med denna som grund togs en numerisk modell fram i programvaran FEFLOW. Simuleringarna med den numeriska modellen visade att sprickorna har en avgörande betydelse för transporten i berget. Även flödet i sprickor som korsar en spricka där uttag sker påverkas av uttaget från en brunn. En förorening från ett utsläpp som sker inom jordlagret ankommer betydligt fortare till en vattentäkt i berg än en förorening som kommer från ett utsläpp ovan mark.

Förslag på ytterligare studier är: undersökning av enskilda föroreningars transport i berg, numerisk modellering för att undersöka vilka parametrar som har störst betydelse för transporten i berg och utvärdering av resultatet från simuleringarna mot verkligheten.

This thesis deals with problems that concern water supplies found in rock, which are very sensitive to pollution since decontamination is often hard or impossible to perform. The aim of the study is to improve the knowledge of contaminant transport to water supplies in crystalline rock in order to enable a more accurate establishment of water protection areas for these water supplies.

There are a number of anthropogenic sources of pollution that pose a risk to water supplies in crystalline rock, the most common of which are mineral oils and biocides. In the risk inventories made before establishing of water protection areas, the sources of pollution mentioned in the most reports were: roads/rail/sea transports, agriculture/forestry/animal farming and handling/storage of petroleum products. It is difficult to say how great of a risk a pollutant source poses for a groundwater source, but it depends on the characteristics of the source, the soil and bedrock and the effluent discharge.

Factors influencing the transport through rock were examined through literature studies. The aspects found of most importance to contaminant transport in crystalline rock are on one hand, boundary conditions defined by, for instance, groundwater recharge and the topography of the surroundings, and on the other hand, the prevalence of fractures and their characteristics such as connectivity of the fracture network, fracture aperture, roughness and mineral content.

Of great importance for water supplies in rock is channelization, which implies that a pollutant may arrive at a well in multiple peaks spread over time and not in one peak as in a homogeneous porous medium. Additionally pollutants are spread with groundwater by dispersion, diffusion and sorption. A considerable lack of knowledge has been identified in areas regarding groundwater recharge to the rock and how the unsaturated flow takes place.

A conceptual model was developed to visualise the various problems of the water supplies and served as a basis for a numerical model in the software FEFLOW. Simulations with the numerical model showed that fractures had a crucial role for the transport in the rock. Furthermore the flow in a fracture intersection containing a well was affected by the water withdrawal in the well. A pollutant discharge below the ground surface arrived considerably faster to a water supply in the bedrock compared to a discharge occurring above the ground surface.

Suggestions for further studies: investigation of individual pollutants’ transport in rock, inquiry into which parameters that have the greatest importance to transport in rock through numerical modelling and evaluation of simulation results compared to reality.