RAPPORT. Förslag till vattenskyddsområde för Edsåsens vattentäkt. Åre Kommun. Sweco Environment AB. Sundsvall Vatten. Uppdragsnummer

Transkript

1 Åre Kommun Förslag till vattenskyddsområde för Edsåsens vattentäkt Uppdragsnummer Sweco Environment AB Sundsvall Vatten Elodie Benac Hans Fridholm 1 (12) S w e co Södra Järnvägsgatan 37 Box 259 SE Sundsvall, Sverige Telefon +46 (0) Fax +46 (0) S we c o En vi r on me n t A B Org.nr Styrelsens säte: Stockholm En del av Sweco-koncernen E l o di e Be na c Sundsvall Vatten Telefon direkt +46 (0) Mobil +46 (0) elodie.benac@sweco.se

2 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 BAKGRUND 3 2 METODIK SKYDDSOMRÅDEN Vattentäktszon Primär skyddszon Sekundär skyddszon Tertiär skyddszon UPPEHÅLLSTIDER I GRUNDVATTENMAGASINET Allmänt Vattenbalans Kontinuitetsbetraktelse Transporttider Påverkan från vattenuttag Avgränsning 10 3 DISKUSSION 11 4 REFERENSER ER FRAMSIDANS FOTO 12 Bilagor Bilaga 1. Hydrogeologisk beskrivning Bilaga 2. Riskanalys Bilaga 3. Förslag till föreskrifter Kartor Karta 1. Sårbarhetskarta Karta 2. Förslag till vattenskyddsområde 2 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

3 1 BAKGRUND Edsåsen får sitt dricksvatten från en grundvattentäkt i berg, se figur 1för översiktskarta. Sweco Environment AB har fått i uppdrag att ta fram förslag till avgränsning av vattenskyddsområde för huvudvattentäkten i Edsåsen. Resultaten presenteras i denna rapport i form av en karta där föreslagna skyddszoner redovisas. N FIGUR 1. ÖVERSIKTKARTA ( 2 METODIK 2.1 SKYDDSOMRÅDEN Metodiken i Naturvårdsverkets Handbok om vattenskyddsområde (2010:5) har i tillämpliga delar använts i detta arbete Vattentäktszon Vattentäktszonerna bör enligt Naturvårdsverket avgränsas som ett område kring uttagsbrunnarna. Vattentäktszonen ska skyddas mot tillträde av obehöriga på lämpligt sätt t.ex. genom en låst inhägnad. Marken inom vattentäktszonen bör endast disponeras av vattentäktsinnehavaren. Inget annat än vattentäktsrelaterad verksamhet bör förekomma inom detta område. 3 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

4 2.1.2 Primär skyddszon Syftet med den primära zonen är att riskerna för akut förorening minimeras. En akut förorening ska hinna upptäckas och åtgärder vidtas innan föroreningen hinner nå vattentäktszonen med uttagsbrunnarna. Gränsen mellan primär zon och sekundär zon sätts så att uppehållstiden i grundvattenzonen till vattentäktszonens gräns beräknas vara minst 100 dygn för grundvatten bildat i den sekundära zonen. I de fall området nära vattentäkten utgörs av mäktiga jordlager med begränsad genomsläpplighet eller där en starkt uppåtriktad grundvattengradient råder även vid fullt uttag kan områden mindre än detta accepteras Sekundär skyddszon Syftet med den sekundära zonen är att bibehålla en hög grundvattenkvalitet eller att förbättra kvaliteten. Den sekundära skyddszonen bör omfatta så stor del av tillrinningsområdet att grundvattnets uppehållstid från skyddszonens yttre gräns till vattentäktszonen har en beräknad uppehållstid av minst ett år Tertiär skyddszon Syftet med den tertiära zonen är att även mark- och vattenutnyttjande som negativt kan påverka vattenförekomster och vattentäkter i ett långt tidsperspektiv omfattas av vattenskyddsområdet. Som utgångspunkt bör naturliga yt- och grundvattendelare och tillrinningsområdet som helhet identifieras. Överväganden avseende risk och transporttider kan sedan leda till att ett mindre område föreslås. 4 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

5 2.2 UPPEHÅLLSTIDER I GRUNDVATTENMAGASINET Allmänt Med begreppet uppehållstid avses den tid som det förväntas ta för en eventuell förorening att transporteras genom grundvattenmagasinet fram till vattenintaget. För att kunna bestämma vattenflödet genom ett grundvattenmagasin och för att kunna avgöra hur snabbt en förorening kan transporteras i ett grundvattenmagasin måste grundvattnets strömningshastighet beräknas. Ett flertal faktorer måste vägas in vid bedömningen av uppehållstiden, t.ex. skillnaden mellan grundvattenflöden i olika bergarter. Olika delar av tillrinningsområdet måste därför behandlas på olika sätt. För beräkning av uppehållstider har lämpliga metoder utifrån vattenbalans, kontinuitetsbetraktelse, Darcys lag och Thiems brunnsekvation använts Vattenbalans En första metod för att beräkna erforderlig utbredning av vattenskyddsområdet är att upprätta en enkel vattenbalans över vattenskyddsområdet. Principen är att grundvattenbildningen minst ska motsvara uttagets storlek. Då uppehållstiden ska vara minst 100 dagar respektive minst ett år inom primär respektive sekundär skyddszon ska grundvattenbildningen inom skyddszonen minst motsvara uttaget under motsvarande tider. För beräkningen används i detta fall endast grundvattenbildningen genom nederbörd. Följande parametervärden har använts för att beräkna den erforderliga arean: - Uttag Q: 18 m 3 /dygn - Grundvattenbildning GVB: 40 mm/år - Uppehållstid t: 100 dygn respektive 365 dygn Erforderlig area enligt vattenbalansberäkning ges av: Q t A. GVB 365 Resultat från beräkningen redovisar att för en uppehållstid av 100 dygn respektive 1 år är den erforderliga ytan för grundvattenbildningen 4 ha respektive 16 ha. En rimlig yta för den primära skyddszonen respektive sekundära skyddszonen bör vara minst i samma storleksordning. 5 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

6 2.2.3 Kontinuitetsbetraktelse En yta kan beräknas baserat på dimensionerande brunnsuttag, brunnsdjup under grundvattenytan, uppehållstid samt flödesaktiv porositet. Som avgränsning av den primära respektive sekundära skyddszonen är uppehållstiden 100 dygn respektive 365 dygn. För primära skyddszonen bör dock områdets radie aldrig understiga 100 meter. Beräkningen ges av: Q t R 2 b n För det dimensionerande uttaget 18 m 3 /dygn, uppehållstiden 100 respektive 365 dygn, mäktigheten cirka 50 meter under grundvattennivån och flödesaktiv porositet 0,005 blir radien för 100 respektive 365 dygns transporttid 50 respektive 90 meter. Ytan för en cirkel med radien 50 respektive 90 meter är 0,7 respektive 2,6 ha. Eftersom det krävs en grundvattenbildande yta om ca 4 respektive 16 ha för att balansera uttaget är denna metod inte dimensionerande för avgränsningen av vattenskyddsområdet i detta fall Transporttider De faktorer som styr flödet i marken är grundvattenytans gradient och grundvattenmagasinets genomsläpplighet, där den senare är helt dominerande som styrande faktor. Dessutom styr den effektiva porositeten grundvattnets transporthastighet. För grundvatten kan flödeshastigheten uppskattas enligt Darcys lag med hänsyn till gradient, effektiv porositet och hydraulisk konduktivitet. I tabell 1 redovisas de parametervärden som har använts för att beräkna den genomsnittliga flödeshastigheten i berget. Konduktivitetsvärdet för berget har skattats utifrån den transmissivitet som utvärderats från data från tidigare utförd provpumpning samt uppgifter från SGU:s brunnsarkiv (se rapporten Hydrogeologisk modell i bilaga 1). Värden för gradienten i berget har skattats utifrån topografins nivåskillnader. Värden för effektiva porositeten har hämtats från Vägverkets rapport 1998:64. TABELL 1. PARAMETERVÄRDEN ANVÄNDA I BERÄKNING AV FLÖDESHASTIGHET. Parameter Enhet Min Medel Max Fördelning Konduktivitet, K s m/s , Lognormal Gradient, i - 0,005 0,03 0,05 Likformig Effektiv porositet, n e - 0,0001 0,005 0,01 Normal e Flödeshastigheten ges enligt Darcys lag av: K i v n e 6 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

7 Frekvens (%) En s.k. Monte Carlo-beräkning av ett stort antal slumpmässiga kombinationer av parametervärdena i tabell 1 ger en statistisk fördelning av flödeshastigheten enligt figur 2. Beräkningen visar bl.a. att i 90 procent av de beräknade fallen kan den genomsnittliga flödeshastigheten förväntas ligga kring 0,2 m/dygn. Beräknade medianvärden, vilket representerar den bästa skattningen, är ca 6 cm/dygn. Beräknade maxvärden, vilka är mycket osannolika, är ca 1,8 m/dygn. En avgränsning som motsvarar 90-percentilen av de beräknade flödeshastigheterna bedöms ge erforderligt skydd för att täcka in de osäkerheter som finns, t.ex. varierande geologiska förhållanden, större nederbördstillfällen eller högflödessituationer ,001 0,01 0, Hastighet (m/dygn) FIGUR 2. FÖRDELNING AV BERÄKNINGAR AV FLÖDESHASTIGHET ENLIGT DARCYS LAG MED MONTE CARLO-METOD Påverkan från vattenuttag Vid drift av vattentäkten uppstår en grundvattensänkning kring uttagsbrunnen. Grundvattensänkningens storlek beror på de lokala grundvattenförhållandena. En metod för att beräkna influensområdet är att anta att uttaget ska balanseras av grundvattenbildningen inom påverkansområdet. Då brunnens radie är liten i jämförelse kan påverkansområdet motsvaras av influensområdet (A infl =R 0 2 π). Beräkningen av påverkansområdet förutsätter egentligen ett homogent grundvattenmagasin med oändlig utsträckning samt horisontell grundvattenströmning. Beräkningsmetoden bedöms dock vara tillämplig i detta fall för att göra en översiktlig bedömning. 7 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

8 Frekvens (%) Parametervärdena i tabell 2 har använts för att beräkna den erforderliga arean. Värden för uttaget har valts baserat på nuvarande uttag ur vattentäkten. Värden för grundvattenbildningen motsvarar 30 mm/år, 40 mm/år och 50 mm/år. TABELL 2. PARAMETERVÄRDEN ANVÄNDA I BERÄKNING AV INFLUENSRADIE. Parameter Enhet Min Medel Max Fördelning Uttag, Q m 3 /s 1, , , Normal Grundvattenbildning, w m/s 9, , , Normal Influensradien ges med vattenbalansberäkning av: R 0 Q w En s.k. Monte Carlo-beräkning av slumpmässiga kombinationer av parametervärden i vattenbalansekvationen ger en förväntad statistisk fördelning av influensradien enligt figur 3. En sådan beräkning tar hänsyn till variationer i uttag och grundvattenbildning. Beräkningen visar bl.a. att i 90 procent av de beräknade fallen kan den genomsnittliga influensradien R 0 förväntas ligga på kring 250 meter, vilket bedöms utgöra ett rimligt mått på influensradien med hänsyn tagen till osäkerheterna. Beräkningens medianvärde, vilket representerar den bästa skattningen, är cirka 230 meter. Det beräknade maxvärdet, vilket är mycket osannolikt, är cirka 290 meter Influensradie (m) 1000 FIGUR 3. FÖRDELNING AV BERÄKNINGAR AV INFLUENSRADIE MED MONTE CARLO-METOD. 8 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

9 Uttag av vatten ur berggrunden kommer att orsaka en lokal avsänkning av grundvattnet. Avsänkningstratten inom influensområdet vid jämvikt har skattats med hjälp av Thiems brunnsekvation, där hänsyn tas till influensradien R 0 från vattenbalansberäkningen, berggrundens transmissivitet T och uttagets storlek Q. I bilaga 1 redovisas beräkningar av bergets transmissivitet. Parametervärden enligt tabell 3 har använts för att beräkna den förväntade avsänkningen med hänsyn tagen till den skattade grundvattenbildningen i området. TABELL 3. PARAMETERVÄRDEN ANVÄNDA I BERÄKNING AV AVSÄNKNING. Parameter Enhet Min Medel Max Fördelning Uttag, Q m 3 /s 1, , , Normal Transmissivitet, T 1 m 2 /s 1, , , Lognormal Avsänkningen s beräknas enligt Thiems brunnsekvation som: Q R ln 2 T r s 0 En s.k. Monte Carlo-beräkning av slumpmässiga kombinationer av parametervärden i Thiems brunnsekvation ger en skattad statistisk fördelning av avsänkningen. En sådan beräkning tar hänsyn till de osäkerheter som föreligger rörande de faktiska parametervärden som gäller inom området. Avsänkningstratten för medianvärden, för 75 procent av de beräknade fallen samt för 90 procent av de beräknade fallen redovisas i figur 4. Det bör observeras att avsänkningen vid uttagsbrunnen vid provpumpningen (0,8 l/s) var 39 meter. Avsänkningen vid normalt uttag bör därmed vara mindre då det inte pumpas lika mycket vatten. En rimlig mått för påverkansområdet bedöms därmed ligga mellan 200 och 250 meter. Då det finns en naturlig nedåtriktad gradient nedströms vattentäkten är påverkansområdet nedströms vattentäkten mindre än uppströms. Nedströms vattentäkten bedöms därmed påverkansområdet vara mindre än 200 meter. 1 Min-, medel, och maxvärden för transmissiviteten T motsvarar min-, medel- och maxvärden för konduktiviteten K i tabell 1, se bilaga 1. 9 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

10 Avstånd från vattentäkten, r (m) Max avsänkning vid provpumpning: 39 meter Avsänkning, s (m) Median 75-percentil 90-percentil FIGUR 4. AVSÄNKNINGSTRATTEN FÖR MEDIANVÄRDEN, 75-PROCENT SAMT 90-PROCENT AV DE BERÄKNADE FALLEN Avgränsning Med transporttidsberäkningarna, vattenbalansen och bedömningen av påverkansområdet som utgångspunkt föreslås gränsen mellan den primära zonen och den sekundära zonen ligga minst 20 meter från vattentäktszonen. Ytan för den primära skyddszonen bör vara minst 4 ha. Den yttre gränsen för den sekundära zonen föreslås ligga minst 200 meter från vattentäktszonen nedströms vattentäkten och minst 250 meter uppströms vattentäkten. Ytan för den sekundära skyddszonen bör vara minst 16 ha. Avgränsningen orienteras dessutom på så sätt att den omfattar de möjliga sprickzonerna i riktning NV- SO. För att underlätta implementering av skyddsföreskrifter följer gränser för primär och sekundär skyddszoner i stort sett fastighetsgränser och vägar. Gränsen nedströms vattentäkten mellan primär och sekundär skyddszon respektive mellan sekundär och tertiär skyddszon motsvarar 50 meters respektive 200 meters buffert från vägen till Edsåsdalen. Ett förslag till avgränsning för vattenskyddsområdet redovisas i karta (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

11 3 DISKUSSION Transporttidsberäkningarna i grundvattenmagasinet är utförda för en specifik situation som motsvarar en mycket hög genomsläpplighet. Grundvattenmagasinet är dock inte homogent och genomsläppligheten är troligtvis mindre vid vissa områden. Detta medför att avgränsningen i normalfallet motsvarar längre transporttid än vad som tagits fram i denna rapport. I beräkningarna har inte tagits hänsyn till eventuella tekniska barriärer som kan finnas och som kan användas för att reducera vattenskyddsområdets storlek. 4 REFERENSER 4.1 ER VA INGENJÖRERNA AB, Åre kommun, Edsåsdalen, Tektonisk tolkning samt geofysiska mätningar, Uppdrags nr , VIAK AB, Åre kommun, Edsåsen, Förslag till skyddsplan för grundvattentäkt på ett område som är samfällt för Edsåsens by inom fastighet Edsåsen 3:22, , VATTEN- OCH BYGGNADSTEKNIK, Redogörelse över provpumpning av bergborrad brunn samt förslag till utbyggnad av pumpstation i Edsåsen, Undersåkers kommun, Jämtlands län, VISS internetbaserade vattendata SMHI:s internetbaserade väderdata Den ekonomiska kartan i digitalt format Karta över grundvattnet i Jämtlands län, SGU ser Ah nr 21 Jordartskarta över Jämtlands län, SGU Internetbaserad berggrundskarta över Edsåsen, SGU Naturvårdsverkets allmänna råd om vattenskyddsområden, NFS 2003:16 Naturvårdsverkets handbok med allmänna råd om vattenskyddsområde, Handbok 2010:5 SGU:s internetbaserade jordartskarta Dricksvattenförsörjning i förändrat klimat, underlagsrapport till Klimat- och sårbarhetsutredningen, Svenskt Vatten, oktober 2007 Ramdirektiv för vatten, 2000/60/EG, Europeiska Unionen Föreskrifter om dricksvatten, SLVFS 2001:30, omtryck LIVSFS 2011:3 Livsmedelsverket Råvattenkontroll Krav på råvattenkvalitet, Svenskt Vatten, Uppgifter från SGU:s brunnsarkiv, hämtade juni (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT

12 4.2 FRAMSIDANS FOTO Edsåsen och Edsåshöjden med Åreskutan i bakgrunden ( 12 (12) FÖRSLAG TILL VATTENSKYDDSOMRÅDE FÖR EDSÅSENS VATTENTÄKT