Sluttäckning av avfallsupplag Alternativa metoder att uppnå gällande krav avseende infiltration RAPPORT 2007:12 ISSN 1103-4092

Sluttäckning av avfallsupplag Alternativa metoder att uppnå gällande krav avseende infiltration RAPPORT 2007:12 ISSN 1103-4092

Förord Huvuddelen av de avfallsupplag som ska sluttäckas inom de närmaste 10-15 åren är deponier för icke-farligt avfall. Det ställs ändå stora krav på sluttäckningen och tillgången på naturliga geologiska material med så låga genomsläppsvärden som behövs är begränsad i stora delar av landet. I detta projekt har alternativa metoder och material undersökts för att ändå med bibehållna krav på täthet och beständighet, komma fram till mindre kostsamma sluttäckningsförfaranden. Malmö oktober 2007 Håkan Rylander Ordf. Avfall Sveriges Utvecklingskommitté Weine Wiqvist VD Avfall Sverige 1

Författarnas förord Detta projekt samt inledande förstudie har i första hand drivits och genomförts av Lars-Göran Gustafsson och Bertil Sundlöf, vilka också är författare till föreliggande rapport. Idén med att fokusera på avrinningsbefrämjande åtgärder, vid sluttäckning av avfallsupplag, kommer i mycket från Kaj Nilsson (tidigare VIAK) som tillsammans med Anders Eliasson (tidigare VBB) utgjort en informell referensgrupp i projektets tidiga skede. Projektets huvudsakliga finansiering har skett genom anslag, till ungefär lika delar, från RVF-Utveckling och Sven Tyréns Stiftelse. Hultsfreds kommun har bidragit med arbetsinsatser och hjälp av olika slag under projektets genomförande. DHI respektive Tyréns har också bidragit med viss finansiering. Trelleborg Building System har bidragit med materialkomponenter vid uppbyggnad av försöksytor. Förutom författarna har från Tyréns sida Annika Johansson medverkat bl a vid utformning och anläggande av försöksytor och från DHIs sida Alf Ohlsson, Lars Gillsjö och Paul Widenberg vid instrumentering och datahantering under fältförsöken. Ivan Gunnarsson, Hultsfreds kommun har varit till stor hjälp under hela projekttiden med anläggningsarbeten samt tillsyn och underhåll av försöksanläggningar. Lars-Göran Gustafsson DHI Water & Environment Bertil Sundlöf Tyréns 2

Sammanfattning Ett stort antal avfallsupplag har avslutats under de senaste åren och sluttäckning planeras eller har påbörjats vid dessa. Skälen till detta är flera men härrör ofta indirekt från den nya förordning (2001:512) om deponering av avfall som börjat gälla. Dels är deponering av organiskt avfall inte längre tillåten, dels höjs kraven på de upplag som skall fortleva, varför ett antal upplag som inte kan nå kraven, i stället stängts. Huvuddelen av de upplag som avslutats är hänförliga till vad som tidigare benämndes klass 2 deponier och som enligt den nya avfallsförordningen närmast motsvaras av upplag för icke farligt avfall. För sluttäckningen på denna typ av upplag ställs bl a kravet att högst 50 mm vatten per år får läcka igenom sluttäckningen, ned i avfallet. Förutom kravet på läckagebegränsning, ställs givetvis också höga krav på sluttäckningen beträffande tålighet mot nedbrytande krafter under lång tid. För att klara begränsningen om ett läckage på högst 50 mm/år krävs normalt att man arbetar utifrån två angreppssätt. Dels behöver ett skikt med låg genomsläpplighet inkluderas i sluttäckningen, dels behöver mängden (potentiellt läckage-)vatten reduceras genom någon form av bortledning ovanför detta täta skikt. I de sluttäckningsmetoder som normalt används eller diskuteras ligger fokus oftast på tätskiktets egenskaper, medan möjligheterna till bortledningen av vatten lätt kommer i skuggan. Resultaten i föreliggande studie visar på möjligheterna att, med bibehållen läckagebegränsning på 50 mm/år, kunna nyttja mindre täta material som tätskikt, exempelvis moräner. Vad som öppnar för denna möjlighet är främst marklutningar och dräneringssystem som snabbt för undan vatten ovan tätskiktet. I och med att det inte kommer att råda något permanent vattentryck ovanför tätskiktet kan kraven på tätskiktet lättas något. En alternativ tillämpning av framkomna resultat kan också vara att öka säkerheten/marginalerna vid användning av täta tätskikt exempelvis vid deponier för farligt avfall. Som grund för denna slutsats står dels tidigare genomförda beräkningar redovisade i en förstudie till föreliggande huvudstudie, dels nu genomförda fältförsök som verifierar tidigare beräkningar. För beräkningarna har använts en yt- grundvattenmodell i tre dimensioner där hela markdelen av den hydrologiska cykeln kan beskrivas (d v s infiltration, avdunstning, avrinning, magasinering, mark- och grundvattenrörelser). Fältförsöken har utförts i form av två försöksytor med tätskikt av morän, där läckage och avrinning registrerats under en dryg årscykel. Möjligheterna att kunna nyttja mindre täta material, än bentonit eller andra leror, bör rimligtvis såväl underlätta sluttäckningen som sänka kostnaderna härför. Vid gynnsamma förhållanden (närbelägen täkt med lämplig morän) bör kvadratmeter-kostnaden kunna sänkas påtagligt jämfört med de flesta andra slutäckningskonstruktioner. Förutom lägre kostnader finns andra fördelar med konceptet dränerad moräntätning. Konstruktionen är mindre känslig för sättningsskador och uppkomst av glidytor än en täckning med ett tunt bentonitskikt. Skulle vidare det täta skiktet skadas, blir konsekvenserna betydligt mindre, än vid en skada i en heltäckande bentonitmatta eller gummiduk, i och med att tippytan, p g a nätet av dräneringsledningar, är uppdelad i ett antal delavrinningsområden. Sluttäckningsprincipen, med finkornig morän som tätskikt och avlastande ytlig dränering, har fått godkännande av tillståndsgivande myndighet att användas vid sluttäckning av en deponi för icke farligt avfall i Småland. 3

Innehåll 1. Inledning...5 1.1. Bakgrund Problembeskrivning...5 1.2. Kunskapsläge...5 1.3. Syfte...6 2. Styrande faktorer för infiltration och avrinning...6 3. Deponier och sluttäckning i ett längre perspektiv...9 4. Alternativa täckningsmetoder för att begränsa läckage...10 4.1. Olika metoders potential...10 5. Provytor...12 5.1. Beskrivning av provytor...12 5.2. Mätningar vid provytor...14 5.3. Övriga observationer och reflektioner...15 6. Modellering av avrinning och läckage...16 6.1. 6.1 Modellverktyg...16 6.2. Modellansats och verifiering mot provytor...16 6.3. Test av olika utformningar av deponiytan...20 7. Diskussion och slutsatser...25 7.1. Rekommendationer kring utformning map bedömda läckage...26 7.2. Rekommendationer kring utformning map praktisk anläggning och beständighet...27 7.3. Diskussion kring kostnader...27 4

1. Inledning 1.1. Bakgrund Problembeskrivning För ett stort antal avfallsupplag lämnades under 2002 avslutningsplaner in till länsstyrelserna i landet. Dessa avfallsupplag skall inom de närmaste åren börja sluttäckas i enlighet med nu gällande regelverk (deponeringsförordningen, 2001:512). Huvuddelen av de avfallsupplag som skall avslutas är deponier för icke farligt avfall. För dessa gäller att sluttäckningen inte skall släppa igenom mer än 50 mm vatten per år (50 l/m 2,år). Med nuvarande synsätt och beräkningsmetoder (i huvudsak enligt SNV rapport 4474) medför det, enligt gängse tolkning, att täckningen måste inkludera ett tätskikt med en hydraulisk konduktivitet, k < 1 E-9 m/s. Tillgången på naturliga geologiska material med så låga k-värden är begränsad i stora delar av landet. Möjligheterna att använda avloppsslam och aska eller andra restprodukter övervägs, men är vare sig helt klarlagt eller accepterat av beständighetsskäl. Det som mest diskuteras och som också kommit till användning, när inte lämplig lera eller moränlera finns inom rimligt avstånd, är olika former av bentonitlera. Materialet är dock i sig dyrt och är dyrt att hantera. En sluttäckning inkluderande ett bentonitskikt, i form av matta och inköpta täckmassor, kan beräknas kosta runt 300 kr/m 2, andra bentonitkonstruktioner än mer. En ordinär kommunal tipp, på ungefär 10 ha, skulle därför kunna kosta omkring 30 Mkr att sluttäcka med bentonittätning. Ett stort behov borde därför rimligen finnas att, med bibehållna genomsläpplighetskrav, komma fram till mindre kostsamma sluttäckningsförfaranden, i synnerhet för avfallsupplag med icke farligt avfall. 1.2. Kunskapsläge Många undersökningar och utredningar har gjorts och görs i syfte att komma fram till lämpliga tätskikt för deponier av olika slag. Som exempel kan nämnas de utredningar som RVF Utveckling drivit (och driver) om användning av avloppsslam, fiberslam, gjuterisand mm som tätskikt i sluttäckning. Massaföretagen gör bl a permeabilitetstester på mesa, grönlutsslam och/eller askinblandningar i dessa material för att undersöka om tillräcklig täthet kan nås med sådana restprodukter. Erfarenheter av tätning med lera och andra material finns också från gruvavfallsprojekt under 80- och 90-talet. Kunskaperna om avrinnings- och infiltrationsförloppen på avfallsupplag med olika täckning och utformning är dock begränsade. Vid många avfallsupplag som har sluttäckts eller håller på att sluttäckas tillämpas principerna att befrämja en snabb avrinning genom accentuerade lutningsförhållanden och system av dräneringsledningar. Principerna har likaså diskuterats och tillämpats vid täckning av avfall från brytning av kärnbränsle samt för täckning av lågaktivt avfall. Effekterna av sådana avrinningsbefrämjande åtgärder är dock endast kända och 5

dokumenterade i begränsad omfattning. I de sistnämnda fallen rör det sig dessutom om mycket högt ställda krav på infiltrationsbegränsning, varför erfarenheterna inte alltid är direkt applicerbara för de relativt måttliga krav som ställs på en deponi för icke farligt avfall. Det ekonomiska utrymme (för bl a täckningsåtgärder) som finns inom atomkraftsindustrin finns normalt inte heller hos det kommunala avfallsbolaget. 1.3. Syfte Föreliggande projekt syftar till att belysa hur avrinning och infiltration tillgår, och hur processerna kan påverkas, på ett sluttäckt avfallsupplag. Syftet med detta, i sin tur, är att peka på möjliga åtgärder för att minska den andel av nederbörden som infiltrerar genom tätskiktet. Av intresse är bl.a. att belysa hur stor del av ett normalår som vatten finns tillgängligt för infiltration och hur denna tid kan minskas genom topografisk utformning, anläggning av avrinningsstråk och materialval i täckande skikt. Vår hypotes (bekräftad av observationer och beräkningar) är att tiden som vatten finns tillgängligt för infiltration, kan göras betydligt kortare än 365 dagar per år. På så sätt skulle kravet på tätskiktets k-värde kunna lättas något utan att kravet på maximalt tillåtna 50 mm/år släpps. Ett något mindre strängt krav på tätskiktets k-värde skulle öppna för användning av material som med dagens synsätt och beräkningssätt ligger på gränsen, eller är för genomsläppliga. Exempel på sådana material är; vissa moräner, visst avloppsslam, mesa, grönlutslam, etc. 2. Styrande faktorer för infiltration och avrinning Nederbördsförhållandena och de samverkande klimatiska faktorerna som bestämmer den maximalt möjliga avdunstningen i ett område, kan vi inte göra mycket åt. Därutöver finns det dock en mängd olika faktorer som vi kan påverka, dels på så sätt att den faktiska avdunstningen och transpirationen kan maximeras, dels så att kvoten infiltration/avrinning minimeras. Om man analyserar nederbördsdata för ett normalår (i Sverige) ser man att det är ett rätt begränsat antal timmar som det faktiskt regnar av årets totalt 8 760 timmar. I exempelvis inre Götaland kan det röra sig om ca 1000 timmar. En stor del av dessa timmar infaller dessutom under en period på året då avdunstning och växtupptag överstiger mängden tillgänglig nederbörd. Det rör sig därför om 400 500 timmar per år (ca 5% av tiden) som nederbörd finns direkt tillgänglig för infiltration. Om man snabbt kan få undan nederbördsvattnet under denna relativt begränsade tid som det finns ytligt, eller på ytan, finns där sedan inte mycket kvar som kan fortsätta ned i avfallsupplaget. I denna undersökning har vi koncentrerat oss på tänkbara åtgärder som kan påverka kvoten infiltration/avrinning på så sätt att så liten del som möjligt av nederbörden skall infiltrera genom tätskiktet och så stor del som möjligt skall rinna av, på eller i täckskiktet. Ett samspel finns förvisso också, i sådana åtgärder, med avdunstning och transpiration på så sätt att exempelvis ett genomsläppligt täckskikt tar undan vatten som annars skulle varit tillgängligt för växtupptag eller avdunstning. De faktorer som (bortsett från avdunstning, växtupptag och transpiration) påverkar både varaktighet och storlek av ytvattenavrinningen och den ytliga grundvattenavrinningen, ovanför tätskiktet är i första hand: 6

Marklutningen Avrinningssträcka ovan tätskiktet (avstånd till närmaste avlastande dränering) Förutom dessa påverkansfaktorer gäller avseende den direkta ytvattenavrinningen också: Ytans råhet (bl a betingad av växtligheten) Ytskiktets vertikala permeabilitet För den ytliga grundvattenavrinningen, ovanför tätskiktet, påverkas den vidare av ett antal faktorer, relaterade med varandra och med växtlighetens rotsystem: Täckskiktets (-skiktens) totala vattenhållande förmåga Täckskiktsmaterialets fältkapacitet Täckskiktsmaterialets horisontella permeabilitet Kvoten horisontell/vertikal permeabilitet i täckskiktet Tätskiktets vertikala permeabilitet Beträffande den sistnämnda faktorn, vilken är i fokus för denna studie, kan följande resonemang föras: Ett ganska normalt värde för den ytliga grundvattenbildningen i ett syd- mellansvenskt moränlandskap ligger på ca 200 mm/år. Uttryckt i m/s blir det 6 E-9 m/s. Det innebär att om vatten finns permanent tillgängligt i överytan av ett tätskikt med detta k-värde kommer det att släppa igenom 200 mm/år (d v s allt vatten som finns tillgängligt för grundvattenbildning). Skiktets tjocklek spelar ingen roll, under förutsättningen att vattennivån ligger i skiktets överyta, vare sig högre eller lägre, och att ingenting dämmer på undersidan, d v s att gradienten är 1 (tryckfall / strömningslängd =1). Skulle däremot vattennivån tillåtas stiga högt (ca 1 m) över tätskiktets överyta och tätskiktet samtidigt är tunt, ex vis en 5 10 mm bentonitmatta, kan gradienten bli en faktor 100 större. Det innebär att en 10 millimeters bentonitmatta med ett så lågt k-värde som 6 E-11 m/s, ändå skulle släppa igenom hela den tillgängliga grundvattenbildningen. Kontentan av ovanstående resonemang blir, att det inte räcker att koncentrera sig på tätskiktets genomsläpplighet. Oavsett om man väljer ett mycket tätt material (ex vis bentonit), eller ett något mindre tätt material (ex vis en siltig morän) måste åtgärder till för att få undan vatten ovanför tätskiktet, på något eller flera olika sätt. Av de påverkansfaktorer som nämns ovan är det oftast svårt att justera en faktor i positiv riktning utan att man samtidigt får negativa effekter på en annan. Om man exempelvis vill öka den direkta avrinningen på markytan genom att minska ytans råhet eller göra det ytligaste skiktet mycket låggenomsläppligt, är det troligen svårt att tillåta växtetablering i någon egentlig mening. Förutom att det i ett längre perspektiv är svårt att hålla ytan obevuxen, förlorar man också den vattenavgång man skulle ha fått genom växternas vattenupptag och transpiration. Möjliga vägar att komma förbi detta motsatsförhållande bör dock skärskådas. Vad gäller grundvattenavrinningen i täckskiktet och därmed dess, dels vattentransporterande egenskaper, dels vattenhållande egenskaper kan olika strategier formuleras: 7

Man kan tänka sig att välja ett material med stor porvolym men små porer (alltså hög porositet, men låg dränerbar porositet, ex vis en silt) som därmed är lågpermeabelt men kan magasinera stora mängder vatten. Om man lyckas etablera vattenkrävande växter i ett sådant material kan, åtminstone i södra Sverige, en stor del av nederbörden magasineras under vintern för att sedan förbrukas under vegetationsperioden. Det är dock tveksamt om denna strategi, i tillspetsad form, är praktiskt genomförbar. Dels behöver täckskiktet vara tjockt för att ha tillräcklig magasinsvolym, dels är det osäkert om lämpliga växter går att hitta som klarar miljön utan att risk för rotpenetration uppstår. Slutligen är det ur materialanskaffningssynpunkt och utförande en vansklig modell med hänsyn till erosionsproblem osv. Möjligen kan mindre extrema varianter av denna modell vara tillämpbara i vissa sammanhang. Ett motsatt synsätt till det ovanstående är att sträva efter ett material med så hög vattentransporterande förmåga som möjligt och så låg vattenhållande förmåga som möjligt, för att snabbast möjligt få bort största möjliga vattenmängd. En förutsättning vid detta resonemang är att vattnet kan tas om hand, i dräneringsledningar eller diken, och snabbt avledas från deponin, så att inte stora gradienter byggs upp över tätskiktet. Nackdelarna eller svagheterna med denna modell, i renodlad form, är dels att det ställs stora krav på dräneringssystemets kapacitet, dels kan det vara svårt att etablera växtlighet i ett, nästan permanent, torrt gruslager. Möjligheten att utnyttja växternas borttransport av vatten reduceras alltså kraftigt, samtidigt som de estetiska aspekterna kan bli svåra att tillgodose. Ytterligare en aspekt är att kraven på materialets egenskaper gör att anskaffningen och kostnaden inte blir lika gynnsam som för ett godtyckligt blandmaterial. Möjligheterna att ordna ett täckskikt med sådana egenskaper att kvoten mellan horisontell och vertikal permeabilitet blir hög, är självklart av intresse att undersöka. En grundförutsättning för en sådan lösning är att dräneringsmöjligheter finns för det vatten som avlänkas lateralt i täckskiktet. Ett naturligt lagrat jordmaterial såväl som ett utlagt material har/får normalt en lägre vertikal permeabilitet än horisontell bl a på grund av materialpartiklarnas orientering (de lägger sig platt). Möjligheterna att på konstgjord väg göra denna skillnad stor, bedöms dock som svårframkomlig. Man kan emellertid uppnå önskad effekt genom att bygga upp täckskiktet av två olika material. Det översta lagret, som kan utgöra 4/5 av tjockleken, kan vara en normalmorän med ett k-värde på 1 E-7 m/s. Den undre femtedelen av täckskiktet kan vara en grusig sand med ett k-värde på 1 E-3 m/s. Den totala vertikala permeabiliteten för ett sådant täckskikt blir 1,25 E-7 m/s, medan den horisontella permeabiliteten blir 2 E-4 m/s, alltså en avsevärd skillnad. Enligt gängse filterregler är det fullt möjligt att lägga två sådana material i kontakt mot varandra utan att materialblandning uppstår, förutsatt att bägge materialen är något sånär välgraderade. Med ett täckskikt enligt ovan beskrivna modell med två lager, vinner man dels snabb borttransport av vatten ovanför tätskiktet samtidigt som man tillgodogör sig magasineringsförmåga och möjligheter till etablering av växter. Som sista exempel på påverkansfaktorer för infiltration och avrinning skall nämnas växternas, eller rättare växtrötternas och markorganismernas, bearbetning av den översta delen av jordprofilen. I en bevuxen moränyta är normalt permeabiliteten ett par tiopotenser högre i den översta halvmetern än längre ned i marken även om kornstorleksfördelningen är i huvudsak densamma. Om marklutningen inte är försumbar och om avlastande dräneringar finns med inte allt för stora mellanrum kan en hel del vatten avrinna i denna översta halvmeter, istäl- 8

let för att perkolera vidare ned i marken (avfallsupplaget). Huruvida det är möjligt att påverka denna strukturbetingade permeabilitetsökning av marken (som växter och maskar åstadkommer) genom medvetna växtval o s v vore av intresse att undersöka. 3. Deponier och sluttäckning i ett längre perspektiv En sluttäckning på ett upplag för icke farligt avfall har rimligtvis lägre krav på sig vad gäller långtidsbeständighet än en sluttäckning på ett upplag för farligt avfall eller ett slutförvar för använt kärnbränsle. I och med att man, i myndighetskraven, accepterar visst genomläckage av vatten innebär det att en långsam urlakning av vattenlösliga/lakbara ämnen förutsätts ske. Koncentrationerna av oönskade ämnen, ex vis närsalter, kommer dock att begränsas till måttliga nivåer under hela den tid urlakningen sker och därmed inte förorsaka abrupta eller akuta haltförändringar i recipienten. Det är, för oss, inte känt om någon målsättning finns formulerad angående långtidsbeständigheten av en sluttäckning på ett upplag för icke farligt avfall. I Naturvårdsverkets rapport 4474, Sluttäckning av avfallsupplag talar man generellt om ett tusenårsperspektiv som rimligt för avfallsupplag. Skall man differentiera, bör ju rimligtvis ambitionen vara något högre för farligt avfall än för icke farligt avfall. Av resonemanget, och av de krav som finns ställda följer att målet vad gäller beständighet bör ligga på minst några hundra år. Ett sådant perspektiv borde vara tillfyllest vad det gäller urlakning av lättrörliga ämnen och därmed frågorna om täckningens läckagebegränsande funktion. Beträffande övriga risker, som inte har att göra med vattnets transport av oönskade ämnen, torde det främst vara metoder och lösningar som begränsar exponeringen av avfallet som är mest angelägna. Vi vill exempelvis inte att våra barnbarns barnbarn som skall sätta potatis, vid sitt första spadtag i marken, skall hitta gamla filttofflor eller latrintunnor (de sluttäckningar som görs omfattar även gamla klass 2-deponier). Vad gäller farligt avfall är självfallet frågorna om kontakt och exponering än viktigare. Sluttäckningen på en deponi för icke farligt avfall skall alltså, förutom att begränsa vattentransport under några hundratal år, dessutom utgöra en rent fysisk barriär under en ännu längre tidsperiod. De nedbrytande krafter som verkar på en deponi finns väl beskrivna i ovan nämnda rapport 4474 och det finns inte skäl att upprepa detta i denna framställning, ett par saker skall dock tas upp till diskussion. De tänkesätt som utgör grunden för denna studie är bl a att man skall kunna nyttja vanligt förekommande material som tätskikt, om vattenavledningen ovan tätskiktet görs effektiv. Tanken är att tätskiktet kan göras relativt tjockt, jämfört med t e x 10 mm bentonit, om tätskiktsmaterialet är lättöverkomligt och billigt. Vi bedömer att tjockleken är en viktig faktor för tätskiktets funktion, sett över en längre tid. Sättningar och rörelser förekommer alltid i ett upplag och ett tunt tätskikt är mycket sårbart för sådana rörelser jämfört med exempelvis ett tjockt, självläkande moränlager. Med ett tjockt tätskikt tillgodogör man sig också en hel del av den totala tjocklek som krävs för långtidsbeständigheten, med minskade risker för exponering som följd. I sammanhanget kan man också fundera över olika syntetiska och delsyntetiska tätskikts egenskaper sett i ett fler-hundraårigt perspektiv. Textilen i en bentonitmatta exempelvis, anges av olika bedömare klara 70-100 år innan den brutits ned det förutsätter högst måttliga marklutningar för att inte ge glidytor och sönderbrytningar på sikt. Gummidukars egenskaper i de aktuella tidsperspektiven är exempelvis inte heller kända. 9

Den effektivare vattenavledning vi (i denna studie) tänker oss, som skall kompensera för ett mindre tätt tätskikt, skall främst uppnås genom relativt tätt liggande dräneringsstråk ovan tätskiktet samt, vid behov, en ondulerande överyta som befrämjar avrinningen mot dräneringsstråken. För att ett sådant system skall fungera i ett par hundra år är dels erosionsaspekterna viktiga, dels dräneringsstråkens livslängd. De maximala marklutningar som, inom denna studie, övervägs för upplagsytor uppgår till ca 1:5. Om inte allt för finkornigt material läggs ytligt bör inte erosion bli något problem under förutsättning att ett växtskikt etableras. I perspektivet några hundratal år finns det dock möjligen skäl att överväga flackare marklutningar med hänsyn till en eventuell, framtida ojämnare fördelning av nederbörden. Avseende dräneringsstråkens utformning och deras långsiktiga funktion krävs visst utvecklingsarbete för att nå fram till så kostnadseffektiva och praktiska lösningar som möjligt. Erosionsskyddade öppna diken, makadamfyllda diken (kompletterande med dränrör), eller täckdiken i grusfilter kan vara några alternativ att arbeta vidare med. Generellt bör man i detta arbete, om möjligt, sträva efter lösningar som baseras på oorganiska material, d v s grusfilter framför fiberduk, tegelrör eller betongrör framför plaströr, om det inte finns klara belägg för att eventuella organiska alternativ klarar beständighetskraven. En aspekt som sällan berörs vad gäller långsiktig beständighet av täckta avfallsupplag är den skötsel och tillsyn som i vissa avseenden förutsätts ske. Träd skall ex vis inte tillåtas växa sig höga, med risk för rotvältor som följd. Frågan är vem som, om 200 år, har uppsikt och kontroll i detta avseende. Möjligen måste man gardera sig mot sådana händelser genom mer robusta sluttäckningar, snarare än mer sofistikerade, i synnerhet avseende upplag för farligt avfall. 4. Alternativa täckningsmetoder för att begränsa läckage 4.1. Olika metoders potential Av den genomgång av påverkansfaktorer som gjorts i tidigare avsnitt framgår att det, i teorin, finns en mängd olika vägar att gå för att begränsa den andel av nederbörden som når ned i avfallsupplaget. De flesta av dessa principer/vägar kräver dock en hel del utrednings- och utvecklingsarbete för att kontrollera om de är praktiskt och ekonomiskt användbara. Tre grundkrav är dock odiskutabla, nästan oavsett vilka tätskikt och metoder man tänker sig; 1) Tätskiktet måste avlastas från höga vattentryck - av vilket följer 2) Tätskiktet måste ha en lutning så att avrinning kan ske av vilket följer 3) Det avrinnande vattnet måste tas om hand, antingen i släntfot (och i släntdiken) eller högre upp på upplaget och ledas bort. Vår bedömning är att man hittills underskattat de möjligheter som en snabb bortledning av vatten från upplagets yta kan innebära i fråga om minskat genomläckage. Vi bedömer att sluttäckning efter denna princip har såväl praktisk som ekonomisk potential. Vad gäller sluttäckning på upplag för icke farligt avfall, pekar våra beräkningsresultat och fältförsök på möjligheterna att använda mindre täta och därmed billigare tätskikt, vilket bl a skulle innebära stora ekonomiska fördelar. 10

Två alternativa sluttäckningsmetoder som vi bedömt som praktiskt genomförbara och som vi genomfört beräkningar på, i kombination med ytlig dränering, är följande: Modell MM (morän+morän) På det komprimerade och avjämnade avfallet läggs ett lager av (ngt sandig) siltig morän som packas. Lämplig lagertjocklek 0,5 0,8 m. Moränen skall vara fri från större stenar (max 100 mm, men ännu hellre max 20 mm) och förutsätts harpas. På detta lager läggs, utan packning, 0,5 1,5 m grövre morän (gärna stenig grusig). Bortharpad sten från materialet i det undre lagret kan gärna inkluderas i detta lager. Ytan sprutbesås med gräs och/eller förses med ett tunt matjordsskikt för snabb växtetablering och begynnande strukturbildning. Modell MDM (morän+dränskikt+morän) På det komprimerade och avjämnade avfallet läggs ett lager av (ngt sandig) siltig morän som packas. Lämplig lagertjocklek ca 0,5 m. Moränen skall vara fri från större stenar (gärna en maxstorlek på ca 20 mm, även om något större också kan accepteras) och förutsätts harpas. På detta lager läggs ca 0,2 m grusig sand, som uppfyller filterkraven mot moränen. Överst läggs, utan packning, 0,5 1,3 m av en, gärna något grövre, morän än den i det underliggande skiktet. Bortharpad sten från moränen i det underliggande lagret kan inkluderas i det övre. Gemensamt för bägge lagermodellerna, om upplagets yta är flackare än 1:7 1:10, är att de förutsätts läggas upp i vågform över avfallsmassorna vars avjämnade överyta alltså också får formas på motsvarande sätt, se figur. I varje vågdal ordnas ett dräneringsstråk som tar undan vatten mot ett öppet dike eller en större ledning som leder bort från upplagsytan. Som ett rimligt utgångsvärde sätts avståndet mellan dräneringsstråken till ca 20 m och höjdskillnaden mellan våg och dal till ca 1,5 m (ungefärligen en lutning på 1:7). Inom områden där upplaget har en marklutning större än ca 1:7 1:10 utförs istället dränagestråk på skrå i sluttningarna, eftersom lutningar inte behöver byggas upp för att få avrinning. Anläggningsmässigt bör ingen av modellerna innebära några problem. Packning av moränen bör kunna utföras med konventionell utrustning även om lutningen skulle ökas till 1:5. Beträffande dräneringsstråken är det en fördel om de kan utformas på ett okomplicerat sätt så att de enkelt kan anläggas efter att hela ytan täckts, vilket normalt blir billigare. Oavsett vilken av ovanstående modeller man väljer bör materialanskaffning inte utgöra något problem, frånsett att moräntäkterna kan bli stora till ytan om mäktigheterna är begränsade. Som tätskikt har i bägge fallen antagits en (ngt sandig) siltig morän i packat tillstånd. Ett normalt k-värde i ett sådant material ligger i intervallet 0,5 1,0 E-8 m/s. Moräntypen hör till de vanligaste i syd- och mellansverige. Moränleror eller leriga moräner som är ännu tätare är självklart en fördel att använda där de finns. Filterkraven får dock beaktas i sådana fall om MDM-modellen skall utföras. Detta gäller också om andra typer av tätskikt (ex vis olika typer av slam) skall användas i kontakt med dräneringsskiktet i MDM-modellen. Troligen får då ett finfilter läggas under dräneringsskiktet för att undvika materialblandning. 11

Om de här anförda sluttäckningsmodellerna skall ses som intressanta alternativ, måste de förutom att klara läckage- och beständighetskraven, också vara ekonomiskt intressanta. Någon djupgående kostnadsanalys har inte funnits utrymme att göra i denna studie, vissa överslagsberäkningar har dock gjorts. Under förutsättning att en lämplig moräntäkt går att anordna inom några kilometers avstånd från upplaget bör en sluttäckning enligt MMmodellen kosta ca 160 kr/m 2 och en sluttäckning enligt MDM-modellen ca 190 kr/m 2. Det har i detta fall antagits att total tjocklek (inkl tätskikt) uppgår till 2 m och att kostnaden för dräneringsstråken belöper sig till ca 15 kr/m 2 (av totalarealen). I den mån ospecificerade massor till täckskiktet kan erhållas gratis eller till ringa kostnad, sjunker självfallet kostnaderna. 5. Provytor I förstudien till föreliggande projekt genomfördes datormodelleringar av läckage- och avrinningsfördelning vid olika materialuppbyggnader och lutningar av ovan beskrivna sluttäckningsmodeller (MM och MDM). För att kontrollera tillförlitligheten i dessa modellberäkningar, vilka pekade på att täckningspricipen borde fungera, anlades under sommaren 2005 två provytor med morän-tätskikt på Kejsarkullens avfallsupplag i Hultsfreds k:n. Tanken var att om de mätresultat som erhölls från provytorna överensstämde med modellberäkningarna skulle man dels få en bekräftelse på att täckningsmetodens funktion, dels på datormodellens förmåga att prognostisera läckage och avrinning vid givna förhållanden. 5.1. Beskrivning av provytor Eftersom ambitionen med provytorna var att dels verifiera beräkningarna, dels att faktiskt visa att ett läckage < 50 mm/år var möjligt att uppnå, företogs inledningsvis, under hösten 2004, en inventering av möjliga moräntäkter för att hitta ett lämpligt, tätt material. Efter siktning av prover från nio olika täkter, inom rimligt avstånd från platsen för försöken, utvaldes en sandig siltmorän med en finjordshalt på ca 32 %. Erfarenhetsmässigt borde en morän med en sådan halt av finjord (varav en påtaglig andel ler) ha ett k-värde på ca 10-8 m/s eller lägre. Under våren 2005 påbörjades schaktarbeten för anläggande av två provytor på Kejsarkullens deponi. För att grundläggningen av ytorna skulle få avsedda lutningar, 1:5 (benämnd Yta A) respektive 1:10 (benämnd Yta B), krävdes delvis schaktning genom den provisoriska täckningen ned i avfallsmassorna. Ett ca 50 cm tjockt avjämningslager av sand lades ut som underlag för provytorna, se fig 1 och 2. 12

Fig 1. Påbörjad anläggning av försöksytor. Fig 2. Ca 50 cm tjockt avjämningslager med sand. Centralt i avjämningslagret på varje yta nedschaktades ett väl tätat skottkärreflak som lysimeter. Flaken var i bottnarna försedda med dubbla filter före utgående ledningar för avledning och mätning av det vatten som skulle läcka igenom den täckning som skulle anbringas ovanpå. De avjämnade ytorna hade vardera en yta på ca 12x12 m 2. När tätjorden hade levererats och börjat läggas ut uppmärksammades att materialets kvalitet avvek tydligt från den morän som hade beställts. Materialet fick schaktas bort och ett alternativt tätskiktsmaterial fick snabbt eftersökas. Då tiden var knapp, med hänsyn till väntande maskiner och personal, var det inte möjligt att göra någon detaljerad undersökning av det alternativa material som istället fick väljas. Den morän som valdes hade förvisso också en hög finjordshalt (närmare 30 %) men senare permeabilitetstester visade att k-värdet ändå var så högt som 1,5-2 10-7 m/s, alltså ungefär en tiopotens högre än planerat. Ett tätjordsskikt av ca 0,4 m tjocklek, av ovan nämnda morän, lades ut på vardera ytan. Stor omsorg ägnades åt att applicera tätjorden i lysimetrarna (ovan filtermaterialet och de utgående slangarna) och längs dess kanter för att undvika svalbo-effekter, se fig. 3 och 4. Fig 3. Anslutning av lysimeter / skottkärran Fig 4. Lysimeter / Skottkärrsflak i färdigt skick under blivande tätskikt. 13

Tätjordskiktet packades genom överfarter med larvgående grävmaskin samt med padda. För att kunna samla upp och mäta avrinnande vatten från tätjordsytorna avslutades dessa i nederkant med en gummiduk som anslöt in i tätjordslagret. Gummiduken fick hänga ned i ett halvt 300 mm PVC-rör som fick utgöra hängränna längs ytans nederkant, se fig 5 och 6. Fig 5. Gummiduk och uppsamlingsränna för Fig 6. Färdigställande av försöksytorna. avrinningsmätningar. På den brantare av ytorna (1:5) lades ett ca 0,4 m tjockt täck(skydds)skikt direkt på tätjordsskiktet. Täckskiktet utgjordes bl a av det material som ratats som tätjord och var alltså mer genomsläppligt än den tätjord som slutligen användes. Kontrasten i täthet var dock inte mer än ungefär en tiopotens. På den flackare ytan (1:10) lades först ett 0,15 m tjockt dräneringsskikt av sandigt grus ovanpå tätjorden. Därefter lades, som 0,4 m tjockt skyddsskikt, delvis samma slags material som på den brantare ytan, dock uppblandat med ett något sandigare material. Båda ytorna inkläddes längs kanterna med presenning och skyddades från tillrinnande ytligt vatten genom diken. Totalt öppen yta för nederbörd uppgick till 80 m 2 vardera för ytorna. 5.2. Mätningar vid provytor Nedanför respektive provyta iordningställdes en mätstation. Dels avleddes vattnet från lysimetern i en slang som leddes in i mätstationen. Dels leddes vattnet från hängrännan längs ytans nederkant till mätstationen via ett rör. Beträffande vattnet från lysimetern var inga stora flödesvariationer att förvänta, varför mätningen av detta vatten gjordes med en vippskopa i en vanlig nederbördsmätare. Flödet från hängrännan (avrinningen på tätjorden) kunde dock förväntas uppvisa stora variationer, vilket löstes på följande sätt. En stor plasttunna placerades på en noggrann våg. I plasttunnan monterades en nederbördsmätare med vippskopa enl ovan samt en pump med nivåvakter (för tömning av tunnan när vattnet nått en viss nivå). På så sätt fanns möjlighet att mäta såväl mycket låg avrinning (med vippskopan) som kraftig avrinning vid ex vis snösmältning genom registrering av tunnans ökande vikt. 14

Mätanordningarna byggdes in med lastpallar och pallkragar samt isolerades (liksom ledningar och slangar), se fig 7. Mätvärden ackumulerades i dataloggers och överfördes med jämna mellanrum via GSM till DHI i Växjö. En nederbördsmätare fanns också vid ytorna med dataöverföring på motsvarande sätt. Mätstationerna försörjdes med 12 V batterier och solceller. Fig 7. Lastpallar med pallkragar som användes för att bygga in mätanordningarna. Mätstationerna började leverera värden från slutet av augusti 2005 och är fortfarande (våren 2007) i drift. Även om stor omsorg lades på utformning och utförande av provytor och mätanordningar, uppstod störningar redan under hösten/vintern 2005, i synnerhet vid Yta B. Dels var perioden kall, vilket resulterade i frysning i vissa delar, dels visade sig avrinningsrännan (vid yta B) läcka i en skarv vilket förorsakade bortfall av mätvärden. Registrering av läckaget vid yta B fungerade inledningsvis relativt väl, men även i dessa mätningar uppstod senare störningar p g a försöksytan satte sig så mycket så att fallet till mätstationen påverkades. Såväl avrinningsmätningarna som läckagemätningarna vid yta A har dock givit, i huvudsak, utvärderingsbara resultat under större delen av den studerade perioden. 5.3. Övriga observationer och reflektioner Så som nämnts ovan var sättningarna märkbara sedan provytorna iordningställts. Ytorna satte sig initialt någon decimeter men rörelserna fortsatte under hela försöksperioden och uppgick bedömningsvis till ungefär 0,5 m efter drygt ett år. I huvudsak var sättningarna jämna över hela ytorna, men differenser på ca 1 dm fanns på vissa ställen. Lasten som lagts på utgörs av ungefär 1,5 m delvis packad jord och motsvarar ungefär vikten av en normal sluttäckning (med geomembran). Med hänsyn till att den del av deponin som nyttjades för försöksytorna utgjordes av avfall som redan legat på plats i ca 10 år är rörelserna anmärkningsvärda. En sluttäckning med en gummimatta skulle förvisso klara differenssättningar av registrerad storlek, men det är tveksamt om en bentonitmatta skulle klara en sättningsdifferens på en decimeter på en kort sträcka. 15

Den morän som fick användas som tätskikt, i stället för den ursprungligt planerade, hade en hög finjordshalt men hade ändå inte ett speciellt lågt k-värde. Någon slamning eller permeabilitetstest hanns inte med före användandet, utan gjordes först i efterhand. Att materialet var mindre tätt än avsett spelade inte så stor roll i detta fall, eftersom det främst gällde att jämföra beräknade värden med mätta (det faktiska k-värdet sattes in i modellberäkningarna). Den gjorda erfarenheten visar dock på vikten av noga undersöka det material man har för avsikt att använda (hela siktkurvor och/eller permeabilitetstest) när det verkligen är allvar (faktisk sluttäckning). 6. Modellering av avrinning och läckage 6.1. Modellverktyg Det primärt intressanta resultatet hur mycket vatten släpper en viss typ av sluttäckning igenom - är en funktion av många samverkande faktorer. För att göra en realistisk och trovärdig beräkning av detta krävs dels verkliga uppgifter om nederbördens storlek och fördelning dels ett beräkningsverktyg där de olika processerna i och ovan mark är kopplade till varandra. Som beräkningsverktyg har modell systemet MIKE-SHE använts. Med detta kan hela markdelen av den hydrologiska cykeln beskrivas och inkluderar därmed processer som avdunstning, ytavrinning, infiltration och grundvattenströmning, i tre dimensioner, se figuren till höger. Modellsystemet MIKE SHE är tillämpbart på i stort sett alla tänkbara hydrologiska frågeställningar och har under de sista 20 åren tillämpats på hundratals områden världen över. På http://www.dhisoftware.com/mikeshe/reviews finns ett antal oberoende utvärderingar av programkoden. I Sverige har MIKE SHE bl a använts på Kristianstadsslätten för olika typer av utvärderingar med fokus på Kristianstads vattenförsörjning samt föroreningsspridning från avfallsdeponin vid Härlövs Ängar. Andra exempel är Citytunnelprojektet i Malmö, platsmodellering för Svensk Kärnbränslehantering AB, inläckagestudier för avloppsnät och avrinningsberäkningar inom såväl urban miljö som från naturmark. 6.2. Modellansats och verifiering mot provytor Lutningen för de två studerade provytorna är 1:5 för yta A och 1:10 för yta B. Vid provyta B har dessutom ett dränskikt lagts in mellan skyddsskiktet och tätskiktet. Båda provytorna har en avrinningslängd på 8m och bredden är 10m (se kapitel 5.1 för mer detaljerad beskrivning). Indata till beräkningen består av: Meteorologiska data Vegetationsdata och ytans övriga beskaffenhet 16

Skyddsskiktets omättade egenskaper De olika skiktens mättade egenskaper Vid modellering av provytorna har uppmätt regndata på platsen använts. Nederbörd i form av snö och temperaturdata har tagits från SMHIs station i Målilla. Beräkningar har genomförts för perioden september 2005 augusti. Under huvuddelen av mätperioden hade provytorna endast sparsamt med vegetation. Ytorna har därför under verifieringsberäkningen antagits vara helt vegetationsfria. Som jämförelse har dock även beräkningar med vegetation genomförts. De omättade egenskaperna för det övre materialet har ansatts med en pf-kurva motsvarande en sandig morän, med en effektiv porositet på 0.04 och en mättad konduktivitet på 2 x E-6 m/s. Konduktiviteterna för de olika skikten i provytorna har ansatts baserat på genomförda provtagningar av materialen enligt tabellen nedan. Tabell 1. Konduktivitet för de olika skikten i de två provytorna. Skyddskikt (0.4m) Dränskikt (0.15m) Tätskikt (0.4m) Provyta A, lutning 1:5 1x10E-6 m/s ---- 1.7x10E-7 m/s Provyta B, lutning 1:10 2x10E-6 m/s 1x10E-4 m/s 1.7x10E-7 m/s Under stora delar av perioden saknas mätresultat till följd av olika problem (se kapitel ovan), men vid provyta A har ändå ett antal flödestoppar, av olika storlek och under olika årstider, fångats in. Speciellt gäller detta uppmätt läckage, men även avrinningen har fångats vid ett antal större regntillfällen i augusti. Mätresultaten från provyta B är däremot sparsamma. I figur 1 och 2 nedan visas beräknat och uppmätt läckage i respektive provyta. I figur 3 visas dessutom beräknad och uppmätt avrinning för provyta A. 0.0000075 0.0000070 0.0000065 0.0000060 0.0000055 0.0000050 0.0000045 0.0000040 0.0000035 0.0000030 0.0000025 0.0000020 0.0000015 0.0000010 0.0000005 0.0000000 Sep 2005 Oct 2005 Nov 2005 Dec 2005 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Figur 1. Beräknat och uppmätt läckage [m3/s] från 45 m2 av provyta A (1:5). 17

0.0000050 0.0000045 0.0000040 0.0000035 0.0000030 0.0000025 0.0000020 0.0000015 0.0000010 0.0000005 0.0000000 Sep 2005 Oct 2005 Nov 2005 Dec 2005 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Figur 2. Beräknat och uppmätt läckage [m3/s] från 45 m2 av provyta B (1:10). 0.0000034 0.0000032 0.0000030 0.0000028 0.0000026 0.0000024 0.0000022 0.0000020 0.0000018 0.0000016 0.0000014 0.0000012 0.0000010 0.0000008 0.0000006 0.0000004 0.0000002 0.0000000 00:00-08-13 00:00 08-15 00:00 08-17 00:00 08-19 00:00 08-21 00:00 08-23 Figur 3. Beräknad och uppmätt avrinning [m3/s] från 16 m2 av provyta A (1:5). Överensstämmelsen får sägas vara mycket god, med tanke på att inga försök gjorts att kalibrera olika modellparametrar. Av speciellt intresse är den kraftiga snösmältningen i månadsskiftet mars april, vars huvudsakliga förlopp fångades in av läckagemätningen vid provyta A. Även detta flödesförlopp hanterades bra av modellen. I figur 4 jämförs beräknat läckage för de två provytorna. Som synes ger provyta A ett större läckage trots att lutningen är dubbelt så stor. Detta till följd av dränskiktet ovan tätskiktet vid provyta B. Effekten av detta syns ännu tydligare i figur 5, där beräknad avrinning från de två provytorna visas. 18

0.0000075 0.0000070 0.0000065 0.0000060 Provyta A 0.0000055 0.0000050 0.0000045 Provyta B 0.0000040 0.0000035 0.0000030 0.0000025 0.0000020 0.0000015 0.0000010 0.0000005 0.0000000 March April May June July August Figur 4. Beräknat läckage [m3/s] från 45 m2 av respektive provyta. 0.0000040 0.0000035 0.0000030 0.0000025 0.0000020 0.0000015 0.0000010 0.0000005 Provyta B 0.0000000 00:00-08-13 00:00 08-15 00:00 08-17 Provyta A 00:00 08-19 00:00 08-21 00:00 08-23 Figur 5. Beräknad avrinning [m3/s] från 16 m2 av respektive provyta. Här ser vi att dränskiktet i provyta B ger avrinning under längre tid än avrinningen från provyta A, där avrinningen endast sker i form av ytavrinning. Detta innebär en större avlastning av tätskiktet i fallet med ett ovanpåliggande dränskikt. Av modellberäkningarna framgår också att tätskiktet för provyta A står under vattentryck ca 47% av den studerade perioden, medan tätskiktet för provyta B endast står under vattentryck ca 36% av samma period. 19

Beräkningarna ovan är genomförda utan vegetation, då denna var mycket sparsam. Som en jämförelse har beräkningar av de båda provytorna även genomförts med vegetation. Vegetationen har då antagits motsvara ängsgräs, med ett lövareaindex på 4 till 6 (beroende på årstid) och ett måttligt rotdjup på 40 cm. Resultaten av denna jämförelse visas i tabellen nedan. Tabell 2. Beräknad vattenbalans (sep 2005 aug ) för provytorna, med respektive utan vegetation. Provyta Lutning Dränskikt Tätskikt (K) A 1:5 1.70E-07 549.0 237.0 15.0 297.0 B 1:10 X 1.70E-07 549.0 233.0 78.0 238.0 A, inkl vegetation 1:5 1.70E-07 549.0 362.0 9.0 178.0 B, inkl vegetation 1:10 X 1.70E-07 549.0 364.0 49.0 136.0 Nederbörd [mm] Avdunstning [mm] Avrinning [mm] Läckage [mm] Som synes ökar den totala avdunstningen från ca 45% till ca 65% av nederbörden, då gräsvegetationen inkluderas. Detta resulterar i att läckaget minskar med drygt 40%. Vegetationen är med all tydlighet en mycket viktig påverkansfaktor som inte skall underskattas. Samtidigt är det viktigt att rötterna inte tränger ner i tätskiktet och försvagar detta. Skyddsskiktets tjocklek bör alltså utföras med sådan mäktighet att rötterna inryms i detta. Då rotdjup på upp till 1m inte är ovanligt för vissa grästyper och buskar, torde detta vara ett lämpligt riktmärke, vilket också innehålls i allmänna rådens krav på 1,5 m. 6.3. Test av olika utformningar av deponiytan Det utsnitt av en upplagsyta som, med variationer i geometri och egenskaper, använts i beräkningarna framgår av figur 6. Deponiytans lutning och avståndet mellan dränagen har varierats i de olika beräkningarna. Likaså har den vertikala konduktiviteten för tätskiktet varierats. Vid vissa beräkningar har dessutom ett dränskikt lagts in mellan skyddsskiktet och tätskiktet. De olika fallen framgår av tabell 4. Figur 6. Utsnitt av en upplagsyta som använts vid beräkningarna. 20

De geometriska, hydrologiska och hydrogeologiska parametrar som använts i olika beräkningsfall har med avsikt hållits tämligen konservativa för att inte ge upphov till orealistiska glädjekalkyler. För att kontrollera känsligheten i olika parametrar har dock värden i vissa beräkningsfall satts utöver, eller under, vad vi bedömer som praktiskt och möjligt vid ett verkligt utförande. Som indata för nederbörd har en årscykel över nederbörden i Växjö använts (september 1999 till augusti 2000). Nederbördsuppgifterna är givna med hög upplösning timvärden vilket möjliggör säkra beräkningar över hur mycket som avdunstar och hur mycket som infiltrerar vid olika situationer under dygnet och året. För att se hur nederbördens volym och intensitet påverkar avrinning och läckage, har dels beräkningar med normalnederbörd (i detta fall drygt 770 mm), dels fall med hög årsnederbörd (960 mm) genomförts, se tabell 4. Vegetationen har ansatts till ängsgräs, med ett lövareaindex på 4 till 6 (beroende på årstid) och ett rotdjup på 50cm. De omättade egenskaperna för det övre materialet (skyddsskiktet) har ansatts med en pf-kurva motsvarande en sandig morän, med en effektiv porositet på 0.07 och en mättad konduktivitet på 1 x E-6 m/s. Konduktiviteten och mäktigheten för respektive skikt i deponimodellen har ansatts enligt tabell 3. Tabell 3. Mäktighet och konduktivitet för respektive skikt i deponimodellen. skyddsskikt dränskikt tätskikt deponimassa Mäktighet [m] 0.50 0.10 0.50 -- Hor konduktivitet [m/s] 1E-05 1E-04 1E-07 1E-05 Ver konduktivitet [m/s] 1E-06 1E-04 enligt tabell 4 1E-07 Dräneringen har antagits ligga på ca 40 cm djup, med en bredd på ca 1 m samt med genomsläppligt material upp till markytan för att underlätta avrinning av eventuellt ytvatten. Beräknad vattenbalans, dvs avdunstning, avrinning och läckage, för respektive fall redovisas i tabell 4. De beräknade vattenbalanserna med större nederbördsvolym visar att den relativa ökningen av läckaget generellt är något större än nederbördsvolymens ökning. I de studerade fallen med en nederbördsvolym som är ca 25% högre, erhålls en ökning av läckaget med ca 30%. Fyra olika släntlutningar, tre olika dräneringsavstånd (släntlängder) och fyra olika konduktiviteter för tätskiktet har studerats enligt tabell 4. Baserat på dessa resultat har grova samband tagits fram för varierande dräneringsavstånd, släntlutning, konduktivitet och läckage, se figur 7-9. Dessutom har ett flertal fall körts både med och utan dränskikt. Dessa beräkningar visar att ett dränskikt mellan skyddsskiktet och tätskiktet har en mycket positiv effekt på läckaget. Fallen med dränskikt har ett läckage som är ca hälften av fallen utan dränskikt. I figur 10 visas detta som två olika samband (med och utan dränskikt) mellan släntlutning och läckage. 21

I huvuddelen av fallen har skyddsskiktets horisontella konduktivitet satts till 1xE-5 m/s. Vid två fall har dock skyddsskiktet ansatts en tiopotens tätare i avrinningsriktningen. I det ena fallet utan dränskikt, mer än fördubblas läckaget till följd av sämre avrinningsförmåga. I det andra fallet med dränskikt, blir läckaget inte mer än 30% högre. Dränskiktet har alltså en stor betydelse för att säkra en god avrinningsförmåga. Tabell 4. Beräknad vattenbalans för de olika studerade fallen. dränavstånd [m] lutning skyddsskikt (Kh) dränskikt tätskikt (Kv) nederbörd [mm] avdunstning [mm] avrinning [mm] läckage [mm] 20 1:5 1E-05 2E-08 772 508 193 71 20 1:5 1E-05 X 2E-08 772 507 228 37 20 1:7 1E-05 2E-08 772 508 179 85 20 1:7 1E-05 X 2E-08 772 507 218 46 20 1:10 1E-05 2E-08 772 508 165 99 20 1:10 1E-05 X 2E-08 772 508 209 55 15 1:5 1E-05 1E-08 772 506 230 35 15 1:10 1E-05 1E-08 772 507 215 50 20 1:5 1E-05 1E-08 772 508 222 42 20 1:5 1E-05 1E-08 960 561 344 55 20 1:5 1E-05 X 1E-08 772 507 245 20 20 1:5 1E-05 X 1E-08 960 561 373 26 20 1:10 1E-05 1E-08 772 508 204 59 20 1:10 1E-05 X 1E-08 772 508 234 30 20 1:10 1E-06 1E-08 772 512 130 129 20 1:10 1E-06 X 1E-08 772 508 226 38 20 1:50 1E-05 1E-08 772 510 166 95 50 1:5 1E-05 1E-08 772 511 192 69 50 1:10 1E-05 1E-08 772 512 170 90 50 1:50 1E-05 1E-08 772 514 130 127 20 1:10 1E-05 5E-09 772 509 231 32 20 1:10 1E-05 5E-09 960 561 357 42 20 1:10 1E-05 X 5E-09 772 507 249 16 20 1:10 1E-05 X 5E-09 960 561 379 20 50 1:5 1E-05 5E-09 772 511 222 39 50 1:5 1E-05 5E-09 960 564 347 49 50 1:5 1E-05 X 5E-09 772 509 244 18 50 1:5 1E-05 X 5E-09 960 563 373 23 20 1:10 1E-05 2.5E-09 772 509 246 17 22