Hydraulisk analys av A-, Be och Ceberg

Syftet med den detaljerade hydrauliska modelleringen av A-, Be- och Ceberg i SR 97 är att ta fram de hydrauliska parametrar som behövs som indata till beräkningarna av radionuklidtransport i kapseldefektscenariot. Modelleringen bygger på att de framtida förhållandena för grundvattenströmningen är desamma som idag med undantag av vissa kända trender som landhöjning.

För varje plats har SKB tagit fram en detaljerad hydrogeologisk modell baserad på de geologiska strukturmodellerna. Modellerna har sedan använts för att beräkna grund- vattenflöden, transportvägar och gångtider från de hypotetiska slutförvaren till bio- sfären. Randvillkoren till de detaljerade flödesmodellerna har tagits från de regionala modellberäkningarna som redovisas under basscenariot. För varje plats redovisas ett basfall och ett antal varianter som belyser hur olika modellosäkerheter påverkar resul- taten.

Bilaga 2

Analyserna av de olika platsernas hydrauliska utveckling för kapseldefektscenariot ut- gör ett mycket omfattande arbete och är överlag väl dokumenterat i SR 97 med till- hörande bakgrundsrapporter. Myndigheterna anser att Datarapporten och andra under- lagsrapporter (t.ex. Saksa och Nummela, 1998) innehåller en förtjänstfull diskussion om olika typer av modell- och parameterosäkerheter som kan tänkas påverka beräknings- resultaten. Enligt myndigheternas uppfattning finns det dock vissa brister i hur dessa diskussioner har följts upp i huvudrapporten, t.ex. när det gäller motivering av valda konceptuella modeller och möjligheter till alternativa tolkningar av data, vilket illu- streras nedan.

Myndigheternas helhetsbedömning är ändå att SKB:s analyser av platsernas hydrauliska utveckling är tillräckligt bra för syftet med SR 97, dvs. att identifiera tillräckligt stora parameterintervall för flöden och gångtider som indata till beräkningarna av radio- nuklidtransport.

Val av modell för modellering av grundvattenströmning

Myndigheterna anser inte att SKB på ett trovärdigt sätt visat att den använda huvud- modellen, HYDRASTAR, är tillämplig för att beskriva grundvattenströmning i den lokala skalan i sprickigt kristallint berg. Bland annat förbises flera av de grundläggande konceptuella osäkerheter som redovisas i Datarapporten och andra SKB-rapporter (t.ex. Skagius m.fl., 1995, s. C-4 och C-5) när tilltron till HYDRASTAR diskuteras i huvud- rapporten (avsnitt 11.9.3).

HYDRASTAR är en s.k. stokastisk kontinuum modell som hanterar den naturliga sprid- ningen i bergets vattengenomsläpplighet genom att generera multipla realiseringar av flödesfältet. SKI:s konsulter Geier resp. Voss (SKI, 2000c) ger flera exempel på osäker- heter och möjliga felkällor som enligt myndigheternas uppfattning bättre bör beaktas vid bedömningen av modellresultatens giltighet.

Geier pekar på att flera vetenskapliga studier ifrågasätter de förenklingar som görs i HYDRASTAR, bl.a. antagandet att grundvattenflödet i sprickigt berg kan beskrivas som ett poröst medium med Darcys lag. Han konstaterar vidare att tidigare modelleringar med en diskret spricknätverksmodell för Aberg och Beberg indikerar att antagandet om ett kontinuerligt medium inte är tillämpbart på de blockstorlekar som an- vänds i HYDRASTAR-modellen och för att modellera flödet kring enskilda deponeringshål. Voss ifrågasätter värdet av de framräknade flödesfördelningarna med hänsyn till de godtyckliga antaganden om fördelningar och rumslig korrelationsstruktur för bergets vattengenomsläpplighet (hydraulisk konduktivitet).

Användning av alternativa modeller

Som argument för att HYDRASTAR är lämplig för sitt syfte anger SKB två studier, nämligen det Alternativa Modellprojektet (AMP) och en tidigare HYDRASTAR- modellering av fältförsök vid Aberg.

Det alternativa modellprojektet genomfördes för att analysera konceptuella osäkerheter i modelleringen av grundvattenströmning. Tre olika konceptuella modeller applicerades och jämfördes för Aberg: (1) den stokastiska kontinuum modellen HYDRASTAR, (2) en diskret spricknätverksmodell, FracMan och (3) en kanalnätverksmodell, CHAN3D.

Bilaga 2

Myndigheterna anser i likhet med den internationella expertgruppen (SKI, 2000a) och flera av SKI:s konsulter (SKI, 2000c) att denna insats är mycket lovvärd. Myndig- heterna anser dock inte att resultaten av AMP ger en tillräckligt god grund för att välja HYDRASTAR som ensam huvudmodell för alla tre platserna. Skälen för detta är bl.a. att:

• Utvärderingen av de alternativa modellerna är mycket begränsad vad gäller parameterosäkerheter och konceptuella osäkerheter i de alternativa flödesmodellerna – större skillnader kan förväntas för mer pessimistiska beräkningsfall.

• Modelljämförelsen har bara genomförts för Aberg – större skillnader mellan modellerna kan förväntas för Beberg och Ceberg vilka är mindre uppspruckna och därmed mindre lämpade för stokastisk kontinuumbeskrivning som i HYDRASTAR. • Skillnaderna mellan de olika modellerna är större än vad som förespeglas i huvud-

rapporten. Så är t.ex. nästan alla flöden för DFN-modellen högre än medianflödet för HYDRASTAR-modellen. Vidare skiljer sig de beräknade fördelningarna åt med hänsyn till andelen mycket höga flöden resp. snabba transportvägar i de resp. modellerna.

Den andra studien som ges som argument för valet av HYDRASTAR som huvudmodell avser en inversmodellering av ett storskaligt kombinerat pump- och spårämnesförsök vid Aberg. Myndigheterna är eniga med Geier om att denna modelleringsövning ger mycket begränsad information om HYDRASTARs lämplighet att beskriva grundvatten- strömning och transportvägar i kristallint berg.

Sammanfattningsvis vill myndigheterna rekommendera SKB att i sitt fortsatta arbete med platsundersökningar och säkerhetsanalyser planera för att bättre utnyttja de modelleringsverktyg, i form av alternativa konceptuella modeller för grundvatten- strömning, som står till buds. Genom att pröva alternativa modeller ökar inte bara tro- värdigheten för de flödesrelaterade data som behövs i säkerhetsanalysen, utan använd- ningen ger också viktig information om vilka data som är viktiga att mäta och ger där- med möjlighet att bättre styra upp platsundersökningarna.

Eventuella framtida beslut att välja en viss konceptuell modell för modellering av grundvattenströmning bör enligt myndigheternas uppfattning baseras på en betydligt mer genomarbetad utvärdering av olika modellers trovärdighet samt en analys av övriga för- och nackdelar som t.ex. möjligheter att använda olika typer av platsundersöknings- data.

Representation av småskaliga sprickzoner

Flera av SKI:s konsulter (SKI, 2000c) kritiserar den förenklade beskrivningen av bergets heterogenitet i SKB:s huvudmodell för modellering av grundvattenströmning (HYDRASTAR). Glynn resp. Geier ifrågasätter bl.a. det faktum att flödesmodellerna inte tar hänsyn till småskaliga sprickor och sprickzoner (i längdskalan 0 – 100 m). Kon- sulterna anser att dessa strukturer kan vara nog så viktiga som större sprickzoner, spe- ciellt för analysen av flödesvägar i berget mellan förvaret och omgivande sprick-zoner. Geier ifrågasätter om det överhuvudtaget är möjligt att beskriva småskaliga sprickor och sprickzoner med den tillämpning av HYDRASTAR som använts inom SR 97.

Bilaga 2

Tsang resp. Geier anser vidare att SKB på ett alltför lättvindigt sätt avfärdat den hydrau- liska betydelsen av borrhål, bergbulthål och pluggar. I ett längre tidsperspektiv kan det inte uteslutas att dessa hål blir vattenförande och kortsluter existerande sprickzoner. Myndigheterna är eniga med konsulterna om att det finns brister i SKB:s hantering av småskalig heterogenitet och att dessa delvis reflekterar begränsningar i HYDRASTAR- modellen. Ambitionsnivån bedöms dock som acceptabel med hänsyn till syftet med SR 97 och den begränsade mängden data på förvarsdjup för främst Beberg och Ceberg. Myndigheterna vill dock uppmana SKB att se över sin strategi för hantering av heterogenitet på olika skalor i flödesmodellerna inför kommande arbeten med plats- undersökningar.

Formulering av varianter och osäkerhetsanalys

För varje plats har SKB formulerat ett s.k. basfall och ett antal modell- och parameter- varianter för att belysa inverkan av olika osäkerheter på de beräknade flödena och gång- tiderna. För att kunna göra en meningsfull granskning av fullständigheten i osäkerhets- analysen är det enligt myndigheternas uppfattning nödvändigt att också redovisa vilka kriterier som använts vid formuleringen av varianter, vem som deltagit i besluten osv. Att som i SR 97 ange att varianterna baseras på bedömningar av en expertgrupp utan vidare referens är inte tillräckligt.

Ett viktigt resultat från den hydrauliska analysen är att spridningen i flöden och gång- tider orsakade av bergets naturliga variabilitet är jämförbar med effekten av de ana- lyserade varianterna. Myndigheterna anser i likhet med Geier resp. Voss (SKI, 2000c) att detta resultat skulle kunna bero på att de valda varianterna inte tillräckligt väl speglar osäkerheterna i de geologiska strukturmodellerna och andra hydrauliska data.

Jämförelse mellan platserna

Baserat på de hydrauliska analyserna konstaterar SKB att Ceberg har de längsta gång- tiderna och de lägsta flödena. Aberg och Beberg har högre flöden och kortare gångtider medan spridningen är störst för Aberg. Myndigheterna håller med SKB om att man bör vara försiktig att dra alltför långtgående slutsatser från dessa resultat med hänsyn till den varierande kvaliteten på platsundersökningsdata och det faktum att endast en kon- ceptuell flödesmodell (HYDRASTAR) använts för alla tre platserna.