Advanced

Grundvattenbildning till berg- En litteraturstudie samt fallstudie av järnvägstunneln delen Varberg-Hamra

Florén, Sara LU (2015) MVEM02 20151
Studies in Environmental Science
Abstract
Both globally and from an individual perspective, water is the most important resource we have on earth. Knowledge of groundwater and groundwater recharge is important from many perspectives, such as environmental, socio-economic and structural engineering. The thesis is written at Lund University in Environmental sciences and aims to highlight groundwater recharge to the crystalline bedrock and groundwater recharge when tunneling in hard rocks. The paper also houses a case study of Västkustbanan part Varberg-Hamra, where local groundwater recharge is estimated. The question is what determinates groundwater recharge during normal geological conditions and when tunneling and whether these differ. The literature study shows that for Sweden,... (More)
Both globally and from an individual perspective, water is the most important resource we have on earth. Knowledge of groundwater and groundwater recharge is important from many perspectives, such as environmental, socio-economic and structural engineering. The thesis is written at Lund University in Environmental sciences and aims to highlight groundwater recharge to the crystalline bedrock and groundwater recharge when tunneling in hard rocks. The paper also houses a case study of Västkustbanan part Varberg-Hamra, where local groundwater recharge is estimated. The question is what determinates groundwater recharge during normal geological conditions and when tunneling and whether these differ. The literature study shows that for Sweden, groundwater recharge to bedrock depends on several factors such as the hydraulic contact between soil and rock, rock mechanics and hydraulic properties as well as the overlying layers permeability. Groundwater recharge to bedrock takes place mainly through the soil and is greatest in topographic highs and in areas where the rock is heavily fractured. The study also shows that only a very small part of the groundwater in the soil forms groundwater in rock. Groundwater in rock is controlled largely by the rock fractures and fracture zones. Main groundwater recharge in tunnel areas works in the same way as for normal groundwater recharge to bedrock, the difference being an increase in recharge because a tunnel acts as a drainage center. The size of the increase is determined by the rate of leakage into the tunnel and drainage of groundwater and on the hydrogeological context. Calculation of hydraulic parameters is possible for both cases, however, computer simulations are more common to evaluate and predict local conditions in terms of groundwater recharge, leakage into the tunnel and lowering of the water table. In the case study, an estimated groundwater recharge is calculated to be 0.34 m3/ m2/year before tunneling under current conditions. The evaluation of the pumping test in Varberg gave a hydraulic conductivity of the pumped soil-bedrockaquifer to 5x10-6 m/s. The semipermeable layer had a vertical leakage rate which was estimated on average to 5x10-8 m/s, resulting in a leakage from 6x10-4 to 3x10-5 m3/s at transient conditions. The leakage per day at transient conditions was calculated to 2300 l, which may result in negative environmental consequences. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Både globalt sett och ur ett individmässigt perspektiv är vatten den mest betydelsefulla resursen vi har på jorden. Kunskap om grundvatten och grundvattenbildning är viktigt ur många perspektiv, som exempelvis miljömässigt, samhällsekonomiskt och byggnadstekniskt. Denna uppsats är skriven vid Lunds Universitet inom Miljövetenskap och syftar till att belysa grundvattenbildning till kristallin berggrund och grundvattenbildning vid tunneldrivning i berg. Inom uppsatsen ryms även en fallstudie över Västkustbanan delen Varberg-Hamra där omfattningen av lokal grundvattenbildning uppskattas. Frågeställningen belyser vad som bestämmer grundvattenbildning vid naturliga förhållanden och vid tunneldrivning samt om dessa skiljer sig åt.... (More)
Både globalt sett och ur ett individmässigt perspektiv är vatten den mest betydelsefulla resursen vi har på jorden. Kunskap om grundvatten och grundvattenbildning är viktigt ur många perspektiv, som exempelvis miljömässigt, samhällsekonomiskt och byggnadstekniskt. Denna uppsats är skriven vid Lunds Universitet inom Miljövetenskap och syftar till att belysa grundvattenbildning till kristallin berggrund och grundvattenbildning vid tunneldrivning i berg. Inom uppsatsen ryms även en fallstudie över Västkustbanan delen Varberg-Hamra där omfattningen av lokal grundvattenbildning uppskattas. Frågeställningen belyser vad som bestämmer grundvattenbildning vid naturliga förhållanden och vid tunneldrivning samt om dessa skiljer sig åt. Litteraturstudien visar att för Sverige, beror grundvattenbildning till berg på flera faktorer så som den hydrauliska kontakten mellan jord och berg, bergets mekaniska och hydrauliska egenskaper samt ovanliggande lagers vattengenomsläpplighet. Grundvattenbildning till berg sker i regel via jordlagret och är som störst i topografiska höjdpunkter och i områden där berget är kraftigt uppsprucket. Studien visar också att endast en mycket liten del av grundvattnet i jord bildar grundvatten i berg. Grundvatten i berg styrs till största delen av bergets sprickor och spricksystem. Grundvattenbildning vid tunneldrivning fungerar på samma sätt som normal grundvattenbildning till berg, med den stora skillnaden är att en ökning sker på grund av att en tunnel fungerar som ett dräneringscentum. Hur stor ökningen blir bestäms av graden av inläckage och bortledning av grundvatten samt hur hydrogeologin ser ut i området. Beräkning av hydrauliska parametrar är möjligt för båda fallen, dock är datasimuleringar vanligare för att utvärdera och förutsäga lokala betingelser vad gäller grundvattenbildning, läckage till tunnel och avsänkning av grundvattenytan. I fallstudien kunde en uppskattad grundvattenbildning beräknas till 0,34 m3/m2/år innan tunnelbygget under nuvarande förhållanden. Utvärderingen av provpumpningen vid kvarteret Renen i Varberg gav en hydraulisk konduktivitet för den pumpade jord-bergakvifären på 5x10-6 m/s. Det semipermeabla lagrets vertikala läckagehastighet beräknades i medeltal till 5x10-8 m/s vilket medför ett läckage på mellan 6x10-4 och 3x10-5 m3/s vid pseudostationära förhållanden. Läckaget per dygn vid pseudostationära förhållanden beräknades således till 2300 l, vilket kan medföra negativa miljömässiga konsekvenser. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Florén, Sara LU
supervisor
organization
course
MVEM02 20151
year
type
H1 - Master's Degree (One Year)
subject
keywords
Groundwater recharge, tunneling, bedrock
language
Swedish
id
5275866
date added to LUP
2015-04-18 22:00:52
date last changed
2015-04-18 22:00:52
@misc{5275866,
  abstract     = {Both globally and from an individual perspective, water is the most important resource we have on earth. Knowledge of groundwater and groundwater recharge is important from many perspectives, such as environmental, socio-economic and structural engineering. The thesis is written at Lund University in Environmental sciences and aims to highlight groundwater recharge to the crystalline bedrock and groundwater recharge when tunneling in hard rocks. The paper also houses a case study of Västkustbanan part Varberg-Hamra, where local groundwater recharge is estimated. The question is what determinates groundwater recharge during normal geological conditions and when tunneling and whether these differ. The literature study shows that for Sweden, groundwater recharge to bedrock depends on several factors such as the hydraulic contact between soil and rock, rock mechanics and hydraulic properties as well as the overlying layers permeability. Groundwater recharge to bedrock takes place mainly through the soil and is greatest in topographic highs and in areas where the rock is heavily fractured. The study also shows that only a very small part of the groundwater in the soil forms groundwater in rock. Groundwater in rock is controlled largely by the rock fractures and fracture zones. Main groundwater recharge in tunnel areas works in the same way as for normal groundwater recharge to bedrock, the difference being an increase in recharge because a tunnel acts as a drainage center. The size of the increase is determined by the rate of leakage into the tunnel and drainage of groundwater and on the hydrogeological context. Calculation of hydraulic parameters is possible for both cases, however, computer simulations are more common to evaluate and predict local conditions in terms of groundwater recharge, leakage into the tunnel and lowering of the water table. In the case study, an estimated groundwater recharge is calculated to be 0.34 m3/ m2/year before tunneling under current conditions. The evaluation of the pumping test in Varberg gave a hydraulic conductivity of the pumped soil-bedrockaquifer to 5x10-6 m/s. The semipermeable layer had a vertical leakage rate which was estimated on average to 5x10-8 m/s, resulting in a leakage from 6x10-4 to 3x10-5 m3/s at transient conditions. The leakage per day at transient conditions was calculated to 2300 l, which may result in negative environmental consequences.},
  author       = {Florén, Sara},
  keyword      = {Groundwater recharge,tunneling,bedrock},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Grundvattenbildning till berg- En litteraturstudie samt fallstudie av järnvägstunneln delen Varberg-Hamra},
  year         = {2015},
}