Mass movements as contamination carriers in surface water systems : Swedish experiences and risks

Abstract

Recent studies indicate a widespread but largely overlooked hazard of contaminant mobilisation and transport in
connection to mass movement activity into surface water systems in Sweden. Concerns are exacerbated by predicted
effects of climate change, which suggest national increases in rates of precipitation, pore water pressures, run
-off, erosion and mass movement occurrence. In this study, the national scope, character and potential of the proposed
hazard and associated risks are assessed based on a review of approximately 400 mass movement events.
Hazard analyses of three risk areas along rivers Viskan, Klarälven and Ångermanälven are also presented.
It is concluded that parts of most major Swedish river systems, as well the lakes and coastal areas into which these
debouch, are already likely to be at risk of the proposed hazard. Within the three studied risk areas, 102 environmentally
hazardous facilities and/or sites of established or suspected soil contamination were found to lie within
areas at risk of slope failure. The variation in character of historical mass movement activity on the one hand, and
types of environmentally hazardous facilities/soil contamination on the other, indicate that the scope and nature of
the hazard in between as well as within any given risk area varies with time and location according to concurrent
geologic, climatic and biologic conditions, and, according to extent and type of human activity.
It is shown that materials set into suspension upon slope failure into running waters may stay in suspension for
months, being carried upstream for several kilometres, and downstream for several tens of kilometres. Displaced
materials are further demonstrated to be able to cause enhanced mobilisation of materials through surging, and,
through upstream inundation and long-term/permanent alterations of downstream flow- and erosion patterns
brought about by damming. Mass movements into surface water systems hence appear as an efficient potential
means of widespread, short- and long-term contaminant transport throughout much of Sweden.
For the future, hazard awareness raising and clarification of responsibilities amongst involved actors are considered
the main and most important tasks. The need for more interdisciplinary collaboration, research and exchange of
experiences - nationally and internationally - is also stressed.

Abstract (Swedish)

Studier har nyligen antytt att det över stora delar av Sverige skulle kunna föreligga risk för föroreningsspridning i
samband med massrörelser intill ytvatten. Då framtida klimatförändringar förväntas öka såväl mängd som intensitet
av nederbörd, avrinning, erosion och därmed även massrörelser över stora delar av landet, framstår farhågorna som
än mer välgrundade och oroväckande. I den här studien analyseras den nationella omfattningen såväl som den fysiska
karaktären och potentialen av den föreslagna faran genom en granskning av knappt 400 dokumenterade massrörelser.
Detaljstudier av tre riskområden längs med Viskan, Klarälven och Ångermanälven presenteras också.
Det konstateras att det kring de flesta stora svenska ytvattensystem sannolikt redan föreligger risk för föroreningsspridning
i samband med massrörelser. Inom de tre detaljstuderade områdena identifieras 102 miljöfarliga anläggningar
och/eller konstaterat eller misstänkt förorenade områden inom direkt instabila avlagringar. Variationen i
historisk massrörelseaktivitet och typ av miljöfarlig/förorenande verksamhet tyder på att omfattningen och karaktären
av faran och riskerna mellan och inom varje enskilt område varierar över tid och rum i enlighet med geologiska,
klimatologiska och biologiska förhållanden, och med omfattning och typ av mänsklig verksamhet.
Det konstateras att material som suspenderas i samband med en massrörelse intill rinnande vatten kan förbli i suspension
i månader, transporteras uppströms i flertalet kilometer och nedströms i tiotals kilometer. Utskredade massor
förevisas även kunna orsaka mobilisering och vidare transport av ytterligare material såväl upp- som nedströms
genom svallvågor, dämningseffekter och efterföljande förändringar i strömnings- och erosionsmönster. Massrörelser
intill rinnande vatten, sjöar och hav över stora delar av landet förefaller således kunna sprida betydande mängder
föroreningar över stora områden, över både korta och långa tidsskalor.
Att öka medvetenheten och kunskapen om faran och riskerna bland berörda auktoriteter, samt att tydliggöra påföljande
ansvarsfördelning, anses vara de absolut viktigaste uppgifterna för framtida riskhantering och -reduktion. Det
finns även ett stort behov av mer tvärvetenskapligt samarbete, forskning och utbyte av erfarenheter, såväl nationellt
som internationellt.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning: Naturkatastrofer är något som Sverige är relativt förskonat från. Massrörelser, alltså markrörelser i jordtäcke eller berg såsom lerskred, slamströmmar och bergras, är däremot relativt vanligt förekommande runt om i landet. Det är dessutom så att frekvensen av den här typen av fenomen förväntas öka i Sverige till följd av framtida klimatförändringar.

De områden som historiskt sett varit de mest utsatta för massrörelser av olika slag är de som gränsar till ytvattensystem, alltså vattendrag, sjöar och kustområden – precis den typ av områden som tenderat och fortfarande tenderar att attrahera diverse industriell och ofta miljöförstörande verksamhet. Vattnet har behövts och använts i diverse tillverkningsprocesser, och det har underlättat transporter till och från verksamheten.

Detta arbete har haft som syfte att undersöka i vilken utsträckning det kan tänkas finnas miljöfarlig verksamhet och förorenad mark, dvs. potentiella föroreningskällor, i anslutning till svenska ytvattensystem, inom områden där det föreligger risk för massrörelser. Det har också ämnat undersöka på vilket sätt och i vilken utsträckning massrörelser som sker intill/till vattendrag, sjöar och kuster kan tänkas sprida föroreningar.

Genom studien har det kunnat konstateras att det utmed delar av de flesta av våra större svenska ytvattensystem sannolikt finns risk för föroreningsspridning till följd av och i samband med massrörelser. Inom tre detaljstuderade områden längs med Viskan, Klarälven och Ångermanälven identifieras (sammanlagt) strax över ett hundra potentiella föroreningskällor inom direkt instabila sediment intill närliggande vattendrag.

Potentiell spridning är i första hand en fråga om direkt transport av det material (sediment, föroreningar) som mobiliseras i samband med rörelsen. Med hjälp av vattnets strömning kan denna transport fortgå i bortemot ett halvår efter massrörelsens initierande, och på så vis påverka områden mer än hundra kilometer nedströms. Snabb spridning är också möjlig genom att svallvågor som bildas i samband med rörelsen transporterar material uppströms (km) och nedströms (tiotals km) på bara några få timmar. Utskredade massor kan också orsaka mobilisering och vidare transport av ytterligare material genom att dämma upp delar av/hela vattendrag och därmed orsaka vattennivåhöjningar och/eller översvämningar och/eller mer eller mindre permanenta förändringar i strömnings- och erosionsmönster. Spridning är också tänkbar via luften och genom ytavrinning från de massor, och potentiellt även det grundvatten, som blottläggs på land inom det område från vilket rörelsen sker.

Det finns ett stort behov av mer forskning och fler utredningar inom det här området så att effektiva riskanalyser kan utvecklas och ligga till grund för relevanta beslutstaganden. Potentiella miljökonsekvenser av massrörelser behöver ges större uppmärksamhet.

• author: Åkesson, Maria
• supervisor: Per Möller; Gunnel Göransson; David Bendz
• organization: Department of Geology
• alternative title: Massrörelser som föroreningsspridare i ytvattensystem : svenska erfarenheter och risker
• year: 2010
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: contaminant mobilisation, surface water systems, mass movements, contaminant transport, natural hazard, Viskan, Klarälven, Ångermanälven, massrörelser, skred, ytvattensystem, föroreningsspridning, naturkatastrof
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 253
• language: English
• additional info: Gunnel Göransson and David Bendz, Swedish Geotechnical Institute (SGI).
• id: 2299825
• date added to LUP: 2012-01-19 17:50:24
• date last changed: 2012-01-19 17:50:24