Hydrogeologisk PM inför planerad brytning av bergtäkt inom fastighet Klinte Klintebys 1:4, Gotland

Transkript

1 Handläggare Glenn Patriksson Tel Mobil E-post Datum Projekt-ID Kund Stenproduktion Gotland AB Hydrogeologisk PM inför planerad brytning av bergtäkt inom fastighet Klinte Klintebys 1:4, Gotland ÅF, Grafiska vägen 2, Box 1551, SE Göteborg Sweden Telefon , Säte i Göteborg, Org.nr , VAT nr SE PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 1 (17)

2 Innehållsförteckning 1 Uppdraget Orientering Geologiska och hydrogeologiska förutsättningar Berggrund Jordarter Utförda undersökningar Inventering av brunnar, kapacitet och grundvattennivåer Metod Resultat brunnsinventering och pulstester Grundvattennivåer inom området Avrinning/vattenbalans Metod vattenbalansberäkning Delavrinningsområden och bakgrundsdata Påverkan på grundvattnets nivå Alternativ 1, brytning till nivå +27 möh Alternativ 2, utvidgning av täkt med bibehållen täktbotten +42 möh Rekommendation och slutsats Referenser Bilagor Bilaga 1- Klinte utvärdering pulstest Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 2 (17)

3 1 Uppdraget ÅF Infrastructure AB har på uppdrag av Stenproduktion Gotland AB genomfört en hydrogeologisk undersökning i samband med planerad ansökan om utökat tillstånd till bergtäkt på Klinte Klintebys 1:4, Gotlands kommun. Syftet med undersökningen är att inventera tillgängligt bakgrundsmaterial och bedöma om den planerade täktverksamheten kan påverka grundvattensituationen i området. Undersökningen baseras på följande tillgängligt befintligt material: Lantmäteriverket fastighetskarta, ortofoto, höjddata Sveriges Geologiska undersökning hydrogeologisk data, utdrag ur brunnsarkiv, berggrundskarta SMHI Avrinningsområden, avrinning, nederbördsdata Utöver detta har Stenproduktion Gotland AB utfört: Mätning av grundvattennivåer i två brunnar belägna ca 700 meter nordväst om täkten. Återhämtningstester för bestämning av bergets hydrauliska egenskaper i tre brunnar i anslutning till täkten Utvärdering av påverkan på grundvatten har gjorts för två brytalternativ: 1. Utvidgad täkt med täktbotten +27 möh 2. Utvidgad täkt med bibehållen nivå på täktbotten +42 möh 1.1 Orientering Den planerade täkten ligger inom ett höjdområde med högsta nivå ca 53 meter över havet (möh), se Figur 1 och gränsar till den befintliga täkten i norr. Området norr och väster om den planerade täkten utgörs av åkermark vilken sluttar åt nordväst. Åkermarken närmast den norra befintliga täkten ligger på samma nivå som nuvarande täktbotten, +42 möh. Det planerade brytområdet uppgår till ca m 2. Sydväst om den planerade täkten ligger ett befintligt kalkstensbrott som har brutits till nivå +45 möh. Samtliga nivåer är angivna i RH2000. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 3 (17)

4 40 möh Figur 1. Översiktskarta med den planerade utbredningen av täkten. 2 Geologiska och hydrogeologiska förutsättningar 2.1 Berggrund Enligt SGU:s berggrundskarta består berggrunden i täkten av revkalksten (Figur 2). Observationer från platsbesök visar att lokala kalkstenen är grå, tät och sprickfattig. Nordväst om täkten förekommer märgelsten vilken innehåller ungefär lika delar karbonat och lermineral vilken ofta innehåller tunnskaliga fossilfragment. Gränsen mellan bergarterna är tydlig i fält genom den topografiska skillnaden som uppstått mellan bergarterna, där området med revkalksten i sydost ligger ca 10 meter högre än det lertäckta området med märgelsten i nordväst. En geofysiskt uttolkad deformationszon löper västsydväst-ostnordost i täktens norra del. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 4 (17)

5 Figur 2. Berggrundskartan över Klinte som visar att täkten ligger inom revkalksten (grön) med dess norra del omgiven av märgelsten (blå). Förkastningen är markerad med svart streckad linje. Enligt SGU:s grundvattenkarta (Figur 3) uppgår uttagsmöjligheterna för bergborrade brunnar i området till liter/timme (l/h) i den norra delen av täkten och till l/h i den södra delen av täkten. Berggrunden utgör det viktigaste grundvattenmagasinet för området. Enligt SGU:s brunnsarkiv finns 23 brunnar inom de närmaste 2 kilometrarna från täkten. Data från 15 av dessa används för jämförande inläckageberäkningar i detta PM. Brunnarna redovisas i Tabell 1 och läget framgår av Figur 5. Vattenmängden anges i liter per timme. Förutom dessa har två brunnar norr om den planerade täkten lodats för bestämning av grundvattennivå. Dessa har namngivits A och B i tabell 2. Inom projektet har tre nya brunnar borrats i anslutning till den planerade täkten (Figur 3). Två av dessa (1 och 3) har placerats inom området med uttagsmöjlighet l/h och en brunn (2) har placerats inom området med uttagsmöjlighet l/h. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 5 (17)

6 Figur 3. SGU:s grundvattenkarta som visar att uttagsmöjligheter i sedimentärt berg. Rött område indikerar uttagsmöjlighet <600 l/h. Blå områden indikerar uttagsmöjlighet på 600 l/h till 2000 l/h. Förkastningen är markerad med svart streckad linje. Brunn 1 och tre är borrade inom område med kapacitet <600 l/h. Brunn 2 är borrad inom område med kapacitet l/h. Tabell 1. Data från SGU s brunnsarkiv med information om brunnsdjup och vattenmängd (liter/timme). Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 6 (17)

7 2.2 Jordarter SGU s jordartskarta visar att hela täktområdet utgörs av kalt berg eller berg med tunt jordtäcke. Täkten är omgiven av postglacial sand och moränlera, se Figur 4. Figur 4. SGU s jordartskarta som visar att täktens utbredning ligger inom sedimentärt berg. 3 Utförda undersökningar PM:et har haft följande moment Genomgång av befintlig dokumentation Inventering av aktuella brunnar Grundvattennivåmätningar Hydrogeologiska beräkningar och bedömningar Sammanställning och rapportering 4 Inventering av brunnar, kapacitet och grundvattennivåer 4.1 Metod Inventering av brunnar inom ett område av 2 km runt den planerade täkten har sammanställts genom att hämta data ur SGU:s brunnsarkiv samt genom lodning av ytterligare två brunnar som inte finns registrerade i brunnsarkivet, se Figur 5 och tabell 1. Lodningen har genomförts av Stenproduktion Gotland AB och resultatet visas i Tabell 2. Brunnarnas höjd över havet har bestämts från LiDAR-data (Lantmäteriet 2014). Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 7 (17)

8 I tillägg har ett pulstest och lodning utförts i tre borrade brunnar (1-3) inom eller i direkt anslutning till den planerade täkten. Brunnarnas lägen i plan och höjd har mätts in med DGPS. Syftet med dessa brunnar har varit att mäta lokala grundvattennivåer och bergets hydrauliska egenskaper inom det planerade täktområdet. Ett pulstest är ett hydrauliskt enhålstest som utförs genom att en vattenmängd tas bort eller tillförs brunnen. I förekommande fall har hålet tömts på vatten i samband med borrningen. Därefter har återhämtningsförloppet registrerats genom lodning av grundvattennivåer vid olika tider. Borrningen utfördes under hösten 2015 av Ahlqvists Brunnsborrning AB, se Figur 5. Resultatet för testet visas i Tabell 3. Tabell 2. Läge och grundvattennivåer i lodade brunnar. ID Datum Brunnsläge (möh) Nedmätning (meter) Grundvattenyta (möh) Brunn A ,9 22,1 Brunn B ,1 22,9 Tabell 3. Resultat från återfyllnad av brunnar. Brunn 1 Brunn 2 Brunn 3 Brunnsläge (möh) Brunnsdjup (meter) Nedmätning återhämtad brunn (meter) 16,82 4,12 4,1 Hydraulisk konduktivitet (m/s) 3,6 x ,44 x ,47 x 10-9 Grundvattenyta (möh) Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 8 (17)

9 Figur 5. Brunnar i täktens närhet är markerade med blå färg. Lodade brunnar A och B är markerade med grön färg. Borrade brunnar 1-3 är markerade med röd färg. 4.2 Resultat brunnsinventering och pulstester Uttagsmöjligheter i bergbrunnar i anslutning till täkten varierar mellan liter per timme (l/h). Medianen ligger på 1200 l/h (0,33 l/s) och medelvärdet ligger på 1455 l/h (0,4 l/s). Tar man bort tre toppvärden ligger medianen kvar på 1200 l/h och medelvärdet sjunker till 1035 l/h. De borrade brunnarna 1, 2 och 3 har utvärderats med Bower-Rice metod med programmet Aquifer Test (Bilaga 1). Resultatet visar att bergets hydrauliska konduktivitet uppgår till mellan 2,44 x ,6 x 10-9 m/s (Tabell 3). 4.3 Grundvattennivåer inom området Grundvattennivån i de lodade brunnarna A och B ligger på 22 respektive 23 möh. Grundvattennivån i brunn 1 ligger cirka 25 möh, vilket generellt överensstämmer med nivåer uppmätta i brunnar A och B. Brunn 1 är borrad nordväst om det planerade täktområdet, nära åkern och antas därmed indikera grundvatten norr om täkten. Dock är återfyllnadsförloppet mycket långsamt. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 9 (17)

10 Brunnar 2 och 3 visar grundvattennivåer på 49 respektive 40 möh, vilket innebär att grundvattennivån ligger ca 4 meter under markytan och följer topografin. Något inläckande grundvatten har dock inte observerats i nuvarande täkt med en täktbotten på ca 42 möh och denna nivå tolkas som den högsta generella grundvattennivån inom täktområdet. Den högsta grundvattennivån inom täktområdet ligger på 49 möh, vilken dock antas avspegla ett lokalt grundvattenmagasin. Något inläckande grundvatten har inte heller observerats i den befintliga täkten bruten till nivå +45 möh, vilken är belägen ca 130 m sydväst om det planerade brytområdet, vilket styrker tolkningen. Variationerna i grundvattenytans läge indikerar att den hydrauliska kommunikationen mellan brunnarna är låg, vilket är samstämmigt med den täta och sprickfria berggrunden. 5 Avrinning/vattenbalans 5.1 Metod vattenbalansberäkning Vattenbalansen redovisar nederbörd och avrinnande/infiltrerande vatten över ett område. De faktorer som styr grundvattenbildningen är: Nettonederbörden, det vill säga nederbörden minus avdunstning (evapotranspiration) Grundvattenbildningens storlek, det vill säga det område där ytvatten förväntas bilda grundvatten som är tillgängligt för planerad brunnsplacering. Infiltrationsfaktorer för grundvattenbildning till berg, det vill säga andelen nettonederbörd som förväntas infiltrera till berg och bilda grundvatten. Till det kommer eventuella förändringar i vattenmagasin. Ovanstående resulterar i vattenbalansekvationen: Nederbörd = Avrinning + avdunstning ± magasin Avrinningen för området är i princip skillnaden mellan nederbörd och avdunstning. Nettonederbörden tas fram genom befintlig statistik för området och har i aktuell undersökning baserats på data från SMHI. 5.2 Delavrinningsområden och bakgrundsdata Den planerade täkten ligger inom SMHI delavrinningsområde 2351 ( enligt VISS) och uppgår till ca 32 km 2 (Figur 6). Den planerade täktarealen motsvarar därmed ca 0,42 % av avrinningsområdet. Medelnederbörden uppgår till 671 mm/år och medelavrinning uppgår till 125 mm/år (data från SMHI S-hype åren ). Täktens norra del ligger inom ett område med bedömt mindre god uttagsmöjlighet av grundvatten, maximalt 600 liter/timma, se Figur 3. Täktens södra del ligger inom ett område med tämligen god uttagsmöjlighet av grundvatten, mellan l/h. Nordväst om täktområdet bedöms uttagsmöjligheterna som tämligen god med en kapacitet på l/h. Uppgifter om avrinningsområdena har hämtats från SMHI (vattenwebb 2015). Data har sammanställts i Tabell 4. Grundvattenbildningen inom täktområdet har antagits till den genomsnittliga grundvattenbildningen i området. Resultat från vattenbalansberäkningarna redovisas i Tabell 5. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 10 (17)

11 Tabell 4. Delavrinningsområde 2351 inom undersökningsområdet (SMHI 2015). N Figur 6. Avrinningsområde 2351 markerat i blå färg. Pil visar läget på täkten. Tabell 5. Vattenbalans för planerad täkt. Täktdel inom avrinningsområde Area täkt (ha) Avrinningsområdets area (ha) Andel av täkt inom avrinningsområde (%) Flöde från nettonederbörd inom täktdel (liter/sekund) Volym vatten per år från nettonederbörd inom täktdel (m 3 ) Planerad täkt inom , ,42 0, Påverkan på grundvattnets nivå Alternativ 1, brytning till nivå +27 möh Alternativet med planerad täktbotten på 27 möh innebär en maximal sänkning av grundvattennivån med 22 meter jämfört med den högsta dokumenterade nivån +49 möh. Påverkansområdets storlek uppgår normalt till 5-10 gånger avsänkningen. Detta innebär att influensradiens minsta utbredning 110 från täktkanten och dess maximala utbredning blir 220 m från täktkanten, se Figur 7. Den mindre avsänkningen bedöms sannolik, dels på grund av den mycket låga hydrauliska konduktiviteten på Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 11 (17)

12 m/s som pulstestet visade och dels på grund av att den huvudsakliga grundvattenytan i området generellt ligger lägre, ca 42 möh, vilket innebär en avsänkning på 15 meter. Längs den geofysiskt dokumenterade deformationszonen kan grundvattenavsänkningen dock nå längre. En bedömd längsta utbredning är ca 400 m från täktens kant. Norr om täkten, i märgelstenen bedöms influensområdet bli endast ett fåtal meter. Figur 7. Översiktskarta som visar bedömt influensområde. Influensområdet har generellt bedömts nå ca 110 meter från täktens kant. Längs den geofysiskt dokumenterade deformationszonen bedöms infuensområdet nå längre, ca 400 meter från täktens kant. I märgelstenen norr om täkten bedöms influensområdet bli endast ett fåtal meter Alternativ 2, utvidgning av täkt med bibehållen täktbotten +42 möh Vid en utvidgning av täkten med bibehållen nivå +42 möh bedöms hela den planerade täktbotten ligga högre än den huvudsakliga grundvattennivån, med undantag för små lokala vattenförekomster. Någon egentlig grundvattenavsänkning utanför täktområdet bedöms därmed inte ske. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 12 (17)

13 6 Rekommendation och slutsats Alternativet med planerad täktbotten på +27 möh ger en grundvattenavsänkning på 22 meter räknat på en maximal uppmätt lokal grundvattenyta på 49 möh. Den generella högsta grundvattennivån inom brytområdet bedöms till +42 möh vilket innebär en avsänkning på 15 meter. Det rekommenderas dock att mätning av grundvattennivåer sker över en längre tid (år) för att undersöka grundvattnets variation över året. Vid brytning till +27 möh kommer ett visst mindre inläckage av grundvatten att ske. Generellt visar berggrunden begränsade (<600 l/h) till tämligen goda uttagsmöjligheter ( l/h) av grundvattenuttag. Hittills genomförda pulstest indikerar att berggrunden inom täktområdet är mycket tät och sprickfri, dvs uppvisar en låg hydraulisk konduktivitet, vilket även styrks av variationerna i uppmätta grundvattennivåer. Påverkan bedöms därför bli mycket begränsad med en maximal avsänkning ca 110 meter ut från täkten, med undantag för den eventuella deformationszonen där grundvattenavsänkningen bedöms nå maximalt 400 meter från täktkanten. Brunn 2 längst i söder ligger inom området med bedömt tämligen goda uttagsmöjligheter av grundvatten. Denna brunn ger också den högsta uppmätta hydrauliska konduktiviteten på 2,44 x 10-8 m/s, men skillnaden är mycket liten och baserat på tillgänglig data bedöms berget i södra delen av det planerade täktområdet som tätt och sprickfritt. Norr om täkten ligger grundvattennivån lägre, ca 25 möh. Grundvattenavsänkningen i denna riktning bedöms bli obefintlig baserat på tillgänglig information. Sammantaget bedöms brytning till nivå +27 möh inte medföra någon väsentlig påverkan på grundvattnet i området. Vid utvidgning av täkten med bibehållen nivå +42 möh bedöms ingen grundvattenavsänkning ske. 7 Referenser SMHI Utdrag ur S-Hype Mikael Erlström, Lena Persson, Ulf Sivhed & Linda Wickström, 2009: Beskrivning till regional berggrundskarta över Gotlands län. SGU 2009 Lantmäteriverket, Utdrag ur GSD-Fastighetskartan Lantmäteriverket, Utdrag LiDAR-data Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 13 (17)

14 Bilaga 1 Utvärdering med Bower-Rice metod där återfyllnadsförloppet visas i diagram som relativ avsänkning (y-axeln) mot tid (x-axeln). Data utvärderas genom passning av kurva mot värden. Använd data visas i tabell under respektive diagram. Vid kurvpassning har mest konduktiva fallet utvärderats, dvs värden för brantast möjliga kurva. För brunn 1 och 3 bedöms beräknad konduktivitet representera maxvärde. Data från brunn 2 visar ett snabbare återhämtningsförlopp. Kurvan har passats mot de punkter som ger högst konduktivitet, dvs mellan brunnens tömning och till första mättillfället. Första mätningen av återfyllnadsförloppet utfördes ca 18 timmar efter tömning varför ett tidigt återhämtningsförlopp kan ha missats. Resultatet för brunn två skall därmed tolkas med försiktighet. Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 14 (17)

15 Brunn 1 Brunn 2 Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 15 (17)

16 Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 16 (17)

17 Brunn 3 Datum: PM Hydrogeologi Klinte_rev_3.docx Sida 17 (17)