Spårämnesförsök med nitrat för bedömning av spridning och uppehållstid vid återinfiltration av grundvatten

Abstract (Swedish)

På Galgbackens vattenanläggning i Hässleholm tillämpas bassängsinfiltration genom återinfiltration av grundvatten i en isälvsavlagring. Syftet är att kunna leverera dricksvatten med god kvalitet till konsumenterna. Grundvattnet tas från brunnar i Ignaberga och Tyringe och återinfiltreras i isälvsavlagringen. Syftet med detta examenstarbete är att genom en spårämnesstudie undersöka uppehållstid och spridning för det återinfiltrerade grundvattnet från dammarna ner till uttagsbrunnarna. Metoden grundar sig på att ett av de grundvatten som återinfiltreras i Galgbacken har en kraftigt förhöjd nitrathalt. Nitratet används i denna studie som spårämne genom att en ökad andel vatten med förhöjd nitrathalt förs på infiltrationsanläggningen i en puls med varaktighet på ca en vecka. Provtagning sker kontinuerligt i fem veckor i en av infiltrationsdammarnas utkastare och i alla nio uttagsbrunnar. Förändring av nitrathalt undersöks med hjälp av analys av nitrat, NO3, med en spektrofotometer. Genombrottskurvor konstrueras utifrån nitrathalterna för att detektera hur snabbt och hur mycket pulsen slår igenom i de olika brunnarna. Förväntad uppehållstid ligger på mellan tre veckor till tre månader enligt tidigare undersökningar. De uttagsbrunnar på kortast avstånd från de under spårämnesförsöket använda infiltrationsbassängerna samt de brunnar med högst gradient förväntas ha kortast uppehållstid.
Studien visar att uppehållstiden för de närmst belägna uttagsbrunnarna kan vara så kort som mindre än en vecka, jämfört med tidigare undersökningar på tre veckor. Överlag erhålls rimliga resultat av uppehållstid och strömningshastigheter för det infiltrerade vattnet, efter jämförelse med beräkningar med Darcy´s lag. Av de åtta uttagsbrunnar som förväntades ha kortast uppehållstid, stämmer detta överens för en brunn. Haltökningarna av nitrat är mycket små på genombrottskurvorna och även mätfrekvensen gör att förändringarna är svårtolkade. För de mest avlägsna brunnarna kan dessutom en längre mätperiod på uppemot tre månader behövas för att detektera förändringarna och kunna tolka uppehållstid och strömningsvägar. Slutligen kan det dock konstateras att denna korta mätserie är tillräcklig för undersökning av uppehållstiden för de mest närbelägna uttagsbrunnarna.

Abstract

Galgbacken water plant in Hässleholm is applying basin infiltration by re- infiltrating groundwater into a glaciofluvial deposit. The purpose is to supply drinking water with good quality to the consumers. Groundwater is pumped from wells in Ignaberga and Tyringe and re- infiltrated into the glaciofluvial deposit. The aim with this thesis is to examine retention and dispersion of the re- infiltrated ground water from the dams down to the extraction wells by the use of a tracer test. The method is based on the condition that the groundwater being pumped from one of the wells and re-infiltrated into Galgbacken has a greatly elevated nitrate level. The nitrate is used in this study as a tracer by adding an increased proportion of the water with elevated nitrate levels to the infiltration facility in a pulse of about one week. Sampling is done continuously for five weeks in one of the infiltration dams and in all nine extraction wells. Change in concentration of nitrates is examined using analysis of nitrate, NO3, with a spectrophotometer. Breakthrough curves are constructed based on nitrate levels to detect how fast and how much the pulse is reflected in the different wells. Expected retention time is between three weeks to three months according to previous studies. The extraction wells in the shortest distance of the infiltration basins used in this tracer test and the wells with a maximum gradient are expected to have the shortest retention time.
The study shows that the retention time of the closest located extraction wells can be as short as less than a week, compared with previous surveys showing three weeks. Obtained results of retention time and flow rates of the infiltrated water, are overall realistic after the comparison with calculations using Darcy’s law. Of the eight extraction wells that were expected to have the shortest retention time, this is accurate for one well. The increases in nitrate concentrations are very small on the breakthrough curves and moreover the measurement frequency makes the changes difficult to interpret. For the most distant wells a longer measurement period of up to three months could be needed to detect the change and to be able to interpret retention time and flow paths. Finally, it can be stated that this short series of measurements is sufficient to study the retention time of the most proximal extraction wells.

Popular Abstract (Swedish)

Att spåra ett grundvatten
Vårt dricksvatten får inte vara förorenat eller innehålla hälsoskadliga ämnen som kan göra oss sjuka. Vatten som levereras till allmänheten ska därför kontrolleras och uppfylla gränsvärden som bland annat EU:s medlemsländer beslutat om. I Hässleholms kommun får stora delar av hushållen sitt dricksvatten levererat från vattenanläggningen Galgbacken. Två olika grundvatten pumpas till anläggningen till ett antal dammar uppe på en isälvsavlagring, en hög formation bestående av mestadels sand och grus. Grundvattnet infiltrerar ner och pumpas sedan upp ur uttagsbrunnar vid foten av isälvsavlagringen med en förbättrad kvalitet.
För att få bättre kunskap om hur det infiltrerade vattnet i Galgbacken rör sig och därmed förhindra att annat vatten strömmar in och förorenar finns tre mål att uppfylla med denna studie. Målen är att bestämma hur det infiltrerade grundvattnet tar sig från dammarna till de olika uttagsbrunnarna, bestämma tiden för denna strömning samt att redogöra för metodens användbarhet genom att ställa upp en checklista för genomförandet.
Metoden för denna studie grundar sig i att en del av grundvattnet som infiltreras och renas i Galgbacken har en kraftigt förhöjd halt av nitrat, troligen till följd av övergödning. Genom att tillsätta extra stor andel av detta nitratrika vatten i dammarna under en kort tidsperiod kan vattnets rörelser spåras genom isälvsavlagringen, ett såkallat spårämnesförsök. Mätning av nitrathalten görs nämligen i uttagsbrunnarna kontinuerligt under försöket. I uppritade kurvor över nitrathalten följs sedan hur snabbt och hur mycket haltökningen sker i uttagsbrunnarna för att tolka transporttiden och strömningsvägarna dit.
Slutsatser:
• Studien har visat att uppehållstiden för de närmst belägna uttagsbrunnarna kan vara så kort som mindre än en vecka, jämfört med tidigare undersökningar vid Galgbacken som visat på tre veckor.
• Överlag har rimliga resultat erhållits i form av transporttid och strömningshastigheter för det infiltrerade vattnet vid jämförelse med beräkningar.
• Små förändringar i nitrathalt samt otillräcklig mätfrekvens kan ha försvårat tolkningarna av uppritade kurvor över nitrathalten.
• För brunnar på långt avstånd kan en längre mätperiod behövas för att upptäcka förändringarna och kunna tolka transporttid och strömningsvägar.

• author: Sjunnesson, Alexandra
• supervisor: Hans Jeppsson; Per-Åke Nilsson
• organization: Department of Geology
• course: GEOL01 20151
• year: 2015
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: spridning, spårämnesförsök, uppehållstid, grundvatten, nitrat, hydrogeologi, Hässleholm
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 429
• language: Swedish
• additional info: Extern handledare, Per- Åke Nilsson, Hässleholms Vatten AB
• id: 5337169
• date added to LUP: 2015-05-04 12:50:19
• date last changed: 2015-05-04 12:50:19