Här redovisas resultaten i sin helhet. Kriterierna baserade på teoridelen följs av resultaten från undersökningen av de befintliga fältlokalerna. Det slutliga valet av lokal, baserat på kriterierna, med efterföljande marknadsundersökning och installation av de nya rören följer sedan.
4.1 Kriterier
Ett eller gärna flera av följande kriterier bör vara möjliga att uppfylla för att lokalen skall anses vara lämplig. Området skall först och främst vara bra sett ur ett undervisningsperspektiv men även ur ett rent praktiskt perspektiv när det kommer till tillstånd och allmänt gagn.
Området bör kunna uppvisa skillnader i totalpotential hos grundvattnet (grundvattennivån i rören är olika) mellan de olika rören om de placeras på samma plats men på olika djup. Detta kan vara fallet av flera olika anledningar:
Grundvattenrören befinner sig på olika djup och sålunda i olika jordlager. De olika jordlagren besitter varierande hydraulisk konduktivitet och därför kommer exempelvis ett rör som har intag i morän att uppvisa en lägre grundvattennivå än ett rör med intag i isälvsmaterial. Ett uppenbart exempel på detta är en sluten akvifer (se avsnitt 2.1.1). Ett lager som ligger blottat uppvisar ofta en annan grundvattennivå än samma lager som är täckt av andra lagerföljder. En känd jordlagerföljd med exempelvis sand-lera-isälvsmaterial-morän vore här idealfallet.
Grundvattenrören befinner sig på olika nivåer men i samma jordlager. Även i dessa fall kommer grundvattennivån i rören att variera om man placerar dem rätt. Rör placerade på olika djup i ett inströmningsområde visar en lägre grundvattennivå ju djupare röret har sitt intag. För utströmningsområden gäller det omvända. Här gäller det att finna ett tydligt in- eller utströmningsområde med tillräcklig mäktighet och helst inga komplicerade jordlagerföljder (enhetlig jord är att föredra).
Grundvattenrör i samma jordlager men på olika djup kan uppvisa skillnader endast på grund av att jordens packningsgrad skiljer sig mellan olika djup, till exempel i morän.
Området bör kunna uppvisa skillnader i grundvattennivå (grundvattennivån i rören över en känd referensnivå är olika) mellan de olika rören om de placeras på olika platser men på samma djup under markytan, det vill säga i samma jordlager. Detta kan vara fallet då:
Grundvattenrören placeras längs en sluttning. För att detta skall ha önskad effekt bör det vara en sluttning bestående av en inte alltför permeabel jordart (morän är bra) så att grundvattenytans lutning och sålunda strömningsriktning blir tydlig.
25
Grundvattenrören placeras i ett område med (exempelvis) horisontell markyta och sedan sker utpumpning av grundvatten från en närliggande pumpbrunn. På detta vis kommer en avsänkning av grundvattnet att ske och man kan se i hur stor utsträckning grundvattennivån på olika avstånd från pumpbrunnen påverkas. Detta är inte lämpligt att göra i lera eftersom den hydrauliska konduktiviteten är alltför låg.
Området bör kunna uppvisa skillnader i grundvattenkemi mellan de olika rören (se avsnitt 2.1.2 samt 2.2). Detta kan vara fallet då:
Ett rör placeras på höjden i inströmningsområdet, ett i utströmningomådet längst ner och ett där emellan. På detta vis kunde vattenproverna förhoppningsvis ge skillnader i kemin mellan inströmnings- och utströmningsområdet (kemin i inströmningsområdet bör vara relativt lik nederbörden och pH ganska lågt, kemin i utströmningsområdet bör ha högre pH och vara rikare på vittringsprodukter i form av metallkatjoner). Ett område där man tydligt kan urskilja dessa platser och där moräntäcket (eftersom det främst är morän som kommer i fråga i dessa fall) samtidigt är tillräckligt mäktigt vore bra.
Olika grundvattenrör placeras på långt avstånd från varandra. På samma lokal kommer grundvattenkemin knappast att skilja sig mycket även om rören sätts i olika jordarter. På helt skilda lokaler kan dock variationer i till exempel kalkhalt förekomma om det finns en rikligare förekomst av kalk i ettdera området.
Grundvattenkemin torde dock även skilja om man jämför exempelvis grundvatten som mest varit i kontakt med berggrunden och grundvatten som främst ”rört sig” i lera. På grund av den stora kontaktytan mellan vattnet och leran (och motsatsen i berggrunden) kommer halten av vittringsprodukter att vara mycket större än i grundvattnet i berggrunden.
Området är lättillgängligt samt inom utsatt avstånd från Uppsala (maximum 30 km), dels för att borrningsutrustningen skall kunna tas till platsen och dels för att undervisningen går smidigare.
Flera aktörer har nytta av området.
Att få tillstånd av markägaren för borrning och permanent installation går smidigt.
26
4.2 Befintliga fältlokaler
Var i Uppsalas närområde de undersökta fältlokalerna hittas kan översiktligt ses i figur 15 nedan.
Detaljerade kartor med vägbeskrivning finnes i bilaga 1.
Figur 15: En översiktlig karta som visar fältlokalernas placering. 1= Järlåsa, 2= Marsta, 3= Norunda, 4= Östfora (Lantmäteriet, med tillstånd)
Ett sammandrag av den insamlade informationen om fältlokalerna med tillhörande grundvattenrör presenteras nedan för att ge läsaren en uppfattning om deras karaktär. I bilaga 1 hittas dels den resterande informationen från lokalsammanställningen (främst numeriska värden) och dels resultaten från nivåmätning och provtagning. Detaljerade jordartskartor med höjdkurvor över områdena kan studeras i bilaga 2.
4.2.1 Fältlokal 1: Järlåsa
Syftet med denna anläggning var ursprungligen att att bestämma transporttider för grundvatten i en isälvsavlagring genom spårämnesförsök. Lokalen innefattar 22 observationsrör och en pumpbrunn.
Rören är neddrivna till olika djup mellan 2 och 8 meter för att kunna göra undersökningar på olika djup. Rören är perforerade från spetsen och en meter upp. Pumpbrunnen har en filterspets på 2 meter. Lokalen består av en isälvsavlagring av främst grus, sten och block (Enquist, 2006). Rören finns på bottnen av en före detta grustäkt i åsen och är sålunda mycket lättillgängliga. Markytan är plan och i princip horisontell och vegetationen mellan rör och pumpbrunn är obefintlig. Djupet till grundvattenytan är mellan 1 och 2 meter beroende på årstid. I söder samt i sydväst finns en bäck (ett grävt dike) vilken står i hydraulisk kontakt med akviferen (Enquist, 2006). Grundvattenytans lutning i området är mycket liten under naturliga förhållanden.
27 4.2.2 Fältlokal 2: Marsta
I Marsta finns 2 stycken grundvattenrör installerade invid ett meteorologiskt observatorium som tillhör Uppsala universitet. Ett sitter i lera och ett i friktionsjord under leran. Leran är mycket lös och dess mäktighet är cirka 10,6 meter. Friktionsjorden (troligen morän) som överlagras av leran är stenig och löst lagrad och har en mäktighet på uppskattningsvis 4 meter innan berggrunden tar vid (SGU borrningsprotokoll, 2011). Området i stort karakteriseras av lertäckt lågland utan några större höjder.
Söderut och norrut finnes på cirka 200 meters avstånd vardera blottad morän på små höjder samt även berg i dagen här och var. Området är lättillgängligt och eftersom observatoriet ligger nära finns möjlighet till kontinuerlig mätning med mätutrustning.
4.2.3 Fältlokal 3: Norunda
I Norunda finns flera grundvattenrör som tillhör Uppsala universitet. Eftersom tiden var begränsad undersöktes inte alla rör utan bara de som ansågs uppvisa störst variation. Just dessa grundvattenrör har använts för att studera hur överliggande jordlager påverkar grundvattentrycket i en krystallin berggrundsakvifer och för att ta fram en modell för hur den spruckna berggrunden fylls på med grundvatten från överliggande jordlager. Området valdes främst på grund av att det anses vara ett område där grundvattenpåfyllnad sker till berggrunden på grund av omgivande topografi. Här finns ett 49 meters bergborrat rör samt 6 stycken rör i överlagrande morän på cirka 1-4 meters djup.
Berggrunden (granit, gnejs) överlagras av ungefär 10 meter kompakt, sandig morän med högt innehåll av block och sten (Rodhe & Bockgård, 2006). Området är skogbeklätt och relativt plant, med en liten höjdvariation på max 10 m. Det finns inget berg i dagen på åtminstone en kilometers radie.
Grundvattennivån varierar mellan 0 och 2 meter under markytan.
4.2.4 Fältlokal 4: Östfora
15 stycken grundvattenrör finns i en moränsluttning med det ursprungliga syftet att studera grundvattendynamiken i området (Rodhe & Seibert, 2011). Ett rör står i en bäck. Några rör finns också i en mosse cirka 400 meter längre västerut. Dessa rör är perforerade längs hela sin längd och har sålunda intag på alla djup. Rören når 1-1,5 meters djup. Sandig till siltig morän med en mäktighet på 1-2 meter överlagrar granit och gnejs (kan även vara fråga om block). Det undersökta området ligger på en skogbeklädd sluttning som omger en dal och är en del av ett litet avrinningsområde avgränsat av mycket berg i dagen. I dalen flyter en å som kommer från en myr. Vissa rör blir torra under torra somrar och även ibland under vinterförhållanden (Rodhe & Seibert, 2011).
4.3 Resultat från fältundersökning
De sammanställda resultaten från fältundersökningarna kan ses i tabell i bilaga 3. Dessa innefattar bland annat grundvattennivåmätningar, rörmaterial samt rördimensioner i vissa fall. Dessutom finns fullständiga resultat från jonanalysen, pH-värden och alkalinitetsmätningar i samma bilaga.
För vattenkemiprovtagningen valdes sådana rör som kunde antas uppvisa en skillnad i vattenkemi mellan rören (se avsnitt 4.1). För Järlåsa drogs slutsatsen att vattenkemin inte bör skilja sig märkbart mellan rör på olika djup eftersom det rör sig om en ås. Här tas bara ett vattenprov. I Norunda tas 3 stycken prov, alla från olika djup. Detta i hopp om att finna en högre koncentration katjoner samt ett ökande pH-värde mot djupet. I Östfora provtas rör i mån av möjlighet som befinner sig på höjden (inströmningsområdet), i själva sluttningen samt i dalen (utströmningsområdet). Ett prov tas direkt i bäcken. Eftersom flera rör är torra eller ger mycket lite vatten blir dock inte platserna perfekta. I Marsta tas inga vattenprov eftersom platsen inte kan uppvisa några variationer på grund
28 av att röret i lera inte kan tas i beaktande (vattentillströmningen i lera är mycket låg och leran är sålunda ingen akvifer).
När analysresultaten studeras beräknas inledningsvis laddningsbalansen för varje prov.
Eftersom analys har gjorts även med avseende på anjoner är detta möjligt. Beräkningar av laddningsbalansen visar i flera fall att analysen inte kan vara särskilt tillförlitlig eftersom antalet positiva laddningar skiljer sig markant från antalet negativa. Detta kan bero på att det finns luckor i analysresultaten, vissa joner saknas för vissa prov. Det faktum att flera rör är av stål kan också bidra till en jonhalt som inte är representativ för naturliga förhållanden eftersom rören troligen avger joner.
Analysresultaten används för att se om intressanta trender existerar. Resultaten från Norunda visuliseras i diagram som visar hur halten katjoner, pH samt alkaliniteten förändras med djupet.
Resultaten från Östfora behandlas på samma vis men här visualiseras förändringen i riktning från inströmningsområdet mot bäcken i dalen. Utvalda diagram kan ses i bilaga 3. Generellt gäller att det är svårt att se någon trend. I Norunda vore det önskvärt att se en ökning av halten katjoner och pH-värde mot djupet. Istället visar resultaten generellt en ökning från det ytligaste röret mot det medeldjupa, men sedan sjunker värdena drastiskt igen i det djupaste röret. Detta gäller pH-värde samt alla katjoner utom ammonium som faktiskt uppvisar en ökning med djupet. Ammoniumet härstammar dock troligen från nedbrytning av biologiskt material och det har sålunda ingen relevans i detta sammanhang. När det gäller Östfora vore det önskvärt att se en ökning av pH samt katjoner ju längre ner i avrinningsområdet man rör sig. Bägge uppvisar dock varierande värden, oftast utan någon tydlig trend förutom att röret på höjden i de flesta fall har lägst halter av katjoner vilket också är önskvärt. I kurvan för kalciumhalt kan dock en avtagande trend anas i riktning från bäcken mot höjden (se diagram i bilaga 3). I bäcken (som ju till stor del består av tillrinnande grundvatten var pH-värdet lågt och katjonhalten högre än i de andra rören. Det låga pH-pH-värdet beror troligen till stor del på att bäcken rinner genom en mosse uppströms. Järlåsa och Norunda uppvisar generellt mycket högre halter katjoner jämfört med Östfora. Detta kan bero på att proven togs på större djup i Järlåsa och Norunda vilket medför att grundvattnet som provtogs var äldre än det ytliga grundvattnet i Östforas grunda rör. Dessutom är jordlagrets mäktighet mycket begränsad i Östfora varvid grundvattnets omsättningstid blir liten och vittringsprodukterna färre.
Resutaten från analysen kan ha påverkats av en mängd faktorer som gjort dem osäkra. På basis av laddningsbalansen kan det konstateras att något inte står rätt till. Vid provtagningen var det i många fall svårt att tömma grundvattenrören på tillräcklig mängd vatten innan prov togs. Detta kan göra att vattnet i proven inte var representativt. Det faktum att en del rör var av stål och andra inte påverkade troligen också resultatet. Provtagningen gjordes i början av april och därför var grundvattnet påverkat av vårfloden genom utspädning vilket troligen gav lägre halter av ämnen.
Särskilt i Östfora med sina ytliga grundvattenrör och tunna jordlager har detta troligen påverkat analysresultaten en hel del.
4.4 Fördelar och nackdelar per fältlokal
Här tas fördelar och nackdelar med varje fältstation upp, samt hur eventuella utökningsmöjligheter skulle kunna se ut.
4.4.1 Fältlokal 1: Järlåsa
Lokalen är viktig eftersom den är belägen på en ås samt mycket lättillgänglig. Enkla undersökningar som vattenprovtagning och mätning av grundvattennivån kan utföras. Resultaten av dessa kan jämföras med liknande undersökningar i andra jordarter. Detta kommer exempelvis att belysa att
29 grundvattenytan är relativt plan i åsens permeabla material jämfört med i exempelvis morän. (Detta är dock kanske inte det bästa exemplet på detta, eftersom åsen i detta avsnitt har en plan markyta vilket sålunda inte ger en avvikelse mellan markytan och grundvattenytan som det skulle göra i en ås med tydlig ”rygg”.) I området existerar möjligheten till att använda sig av pumpbrunnen och sålunda studera hur grundvattnet påverkas vid pumpning. Ingen varierande vattenkemi kan förväntas i området.
Hypotetiskt sett kan åsen antas sträcka ut sig lite längs dess sidor och på så sätt ge möjlighet för en lagerföljd med morän-åsmaterial-lera-sand på dess västra sida alldeles invid lokalen. En sådan lagerföljd kunde utnyttjas genom att grundvattenrör installerades i vart och ett av lagren (beroende på var grundvattenytan befinner sig) och tryckskillnader iakttogs. Detta är givetvis ett drömscenario och det kan vara svårt att finna en dylik följd.
4.4.2 Fältlokal 2: Marsta
De två befintliga rören i Marsta belyser skillnaden i grundvattennivå mellan leran och friktionsjorden.
Ett exempel på en sluten akvifer skulle kunna studeras här. Dock visar nivåmätningen att grundvattenytan i friktionsjorden ligger 0,7 meter djupare än den gör i leran så exemplet är inte det mest uppenbara. Möjlighet till kontinuerlig mätning av nivåskillnader finns genom närheten till det meteorologiska observatoriet. Förändringen i grundvattennivå lär dock inte vara stor i nuläget. I leran är det inte värt att mäta några förändringar och i moränen under sker fluktuationerna troligen långsamt på naturlig väg. Därför skulle området vara i behov av en pumpbrunn om denna lokal utvecklades. Området är i stort sett plant och med en pumpbrunn samt några grundvattenrör kunde man studera hur grundvattnet påverkas vid pumpning utan den störande inverkan som en sluttande markyta skulle innebära. I närområdet finns tillgång till både blottad morän och berg i dagen vilket ger en möjlighet att jämföra grundvattentrycket i dessa med grundvattentrycket i samma jordlager men som överlagras av lerlagret vid observatoriet. Till Marstas nackdel föreligger det faktum att vattenprovtagning för kemiska analyser inte förväntas ge några variationer mellan brunnar.
4.4.3 Fältlokal 3: Norunda
Norunda har en värdefull egenskap i och med sitt tjocka moränlager. Här ges möjlighet att i någorlunda enhetlig jord studera hur grundvattnets sammansättning förändras med djupet. Tyvärr visade dock inte analysen från området att en trend existerade i de befintliga rören. Troligtvis skulle man kunna se en ökning av pH-värdet samt katjonhalten med djupet om flera grundvattenrör installerades på större djup (i nuläget når de knappt 4 meters djup)och en större variation på så vis erhölls. Grundvattennivåmätningen i rören visade på en lägre grundvattennivå (det vill säga totalpotential) ju djupare röret var. Skillnaderna var inte stora, bara några centimeter, men ändå märkbara och skulle troligen vara tydligare om flera rör installerades på varierande djup. Att totalpotentialen avtar med djupet signalerar om att det är ett inströmningsområde. På området finns dessutom en bergborrad brunn, vilken kan vara bra för jämförelse. Området är på grund av att det är skogbeklätt inte särskilt lättillgängligt för borrningsutrustning.
4.4.4 Fältlokal 4: Östfora
Det lilla och överskådliga avrinningsområdet i Östfora bidrar till att ge en gripbar bild av grundvattensituationen, som skulle komma väl till pass inom undervisning. Detta är också den enda lokalen där inströmnings- och utströmningsområdet är väl definierade. Platsen är lämplig för att få en bild av hur grundvattenytan följer markytan i ganska stor utsträckning. Vattenprovtagning torde vara givande i och med existensen av inströmnings- och utströmningsområden vilket bör leda till att
30 pH-värdet samt katjonhalten ökar ju längre ner i avrinningsområdet man befinner sig. Tyvärr påvisade vattenanalysen ej detta. Området är mycket otillgängligt. En skogsväg existerar men den är svårframkomlig i dagsläget. Jordlagret är tunt och moränen är dessutom blockrik vilket gör det svårt att föra ner rör. Det tunna jordlagret bidrar troligen till att vattenanalysen inte visade önskvärt kommer att ligga på Marsta eftersom det är ett smidigt alternativ då universitetet äger marken och lagerföljden är känd vilket underlättar. Inom ramen för detta projekt finns det dessutom inte tillräckligt med tid för att borrning skall kunna ske även i Järlåsa, även om vissa förberedande uppgifter tas fram ifall det skulle bli aktuellt i framtiden.
Det ungefärliga förslaget till utökning av Marsta (vilket kontakten med borrningsföretag, se avsnitt 4.4, baseras på) blir följande: fem stycken rör installeras i friktionsjorden (det vill säga på cirka 12 meters djup) utanför observatoriet varav ett av dessa skall fungera som pumpbrunn. På samma ställe installeras även ett bergborrat rör till cirka 100 meters djup. Ungefär 200 meter söderut från observatoriet i den blottade moränen (även berg i dagen) installeras ytterligare ett bergborrat rör samt ett i moränen. På detta vis kan man jämföra vattentrycket i berget som täcks av jordlager med berget i dagen. Samma sak gäller för moränen. Ett rör i moränen längre bort från pumpbrunnen är även intressant för att se om grundvattnet här påverkas av pumpningen. Att ta ut jordkärnor (vilket forskargruppen för kvartärgeologi var intresserade av) blir inte aktuellt i detta område eftersom inget intresse finns för jordkärnor i lera.
Vidare motiveras valet av Marsta med att flera aktörer kan komma att ha nytta av rören i och med närheten till det meteorologiska observatoriet. Här undersöks väder och vindkraft och grundvattenrör skulle ge platsen mera mångsidighet. Det lättillgängliga läget samt det faktum att det finns möjlighet till automatiserad kontinuerlig mätning av grundvattennivåer ökar ytterligare nyttan.
4.6 Resultat från marknadsundersökningen
Kontakt med borrfirmor
E-postkontakten baserades på denna förfrågan:
Markprofilen vid lokalen där rören skall installeras ser ut som följer: Ca 10 m lös lera överlagrar ca 3 m stenig, löst lagrad friktionsjord. Under detta tar berggrunden vid.
- 5 stycken rör installeras i friktionsjorden, alltså på ca 12 meters djup. De skall ha en inre diameter på ca 50-55 mm. Ett ytterligare rör installeras på samma djup för att fungera som pumpbrunn, inre diameter ca 120 mm. Om det är svårt att utföra detta med plaströr så används stål istället. Foderrör blir nödvändigt.
- 2 ytterligare borras ned i berget, ca 100 m under markytan. Minsta diameter bör vara 55 mm, eventuellt större. Finns det möjlighet att den delen som ligger i berget kan lämnas öppen?
Dessutom undrar jag om det finns möjlighet att ta ut några hela jordkärnor (relativt ostörda) vid borrningen?
Om jag kan få en ungefärlig kostnad på detta vore det bra. Om det behövs ytterligare information
31 skall jag försöka svara. Detta är dock bara primärt, för att få en uppfattning om priset eftersom flera lokaler högst troligen kommer att vara aktuella om priset tillåter.
Företag som kontaktades:
Midvatten AB, Bo Fritz
Kontakt via e-post, slutligt svar erhölls 28.3
Negativt svar eftersom dessa inte utför borrningar i berg till stora djup (100 m) samt inte heller har möjlighet att installera rör med en inre diameter som överstiger 104 mm.
WSP Environmental, Ingegerd Ask
Kontakt via e-post samt telefon, slutligt svar erhölls 17.4
Negativt svar eftersom dessa inte har möjlighet att installera rör med ovan nämnda dimensioner (för stor diameter på pumpbrunn) samt till de begärda djupen (installerar endast i ytliga jordlager).
Sven Andersson AB, Sven Andersson Kontakt via telefon, 18.4
Negativt svar eftersom Sven pensionerats, firman köptes upp av Züblin.
Bjerking, Connie Boox
Kontakt via e-post samt telefon.
Bjerking kan inte installera en pumpbrunn i begärda dimensioner, den djupare bergsborrningen är även den ett problem. Därför planerar Bjerking att samarbeta med Züblin
Bjerking kan inte installera en pumpbrunn i begärda dimensioner, den djupare bergsborrningen är även den ett problem. Därför planerar Bjerking att samarbeta med Züblin