Advanced

Analys av stabila isotoper med beräkning av blandningsförhållande i ett grundvattenmagasin i Älvkarleby-Skutskär

Sköld, Carl LU (2017) In Examensarbeten i geologi vid Lundsuniversitet GEOL01 20171
Department of Geology
Abstract
Sweden has in recent years suffered record-low groundwater levels with imposed water restrictions. One of the municipalities who have had problems with their drinking-water supply is Gävle. They have hired Midvatten AB to review a possible location that for groundwater extraction in Älvkarleby-Skutskär. The Uppsala Esker, which contains a lot of groundwater, passes through the area. Parallel to the esker the river Dalälven flow. The quality of surface water in general in poorer than groundwater, therefore it is of interest to investigate the hydraulic contact between the groundwater and the surface water. In this study, the stable isotopes 16O, 18O, 1H and 2H have been reviewed. These isotopes... (More)
Sweden has in recent years suffered record-low groundwater levels with imposed water restrictions. One of the municipalities who have had problems with their drinking-water supply is Gävle. They have hired Midvatten AB to review a possible location that for groundwater extraction in Älvkarleby-Skutskär. The Uppsala Esker, which contains a lot of groundwater, passes through the area. Parallel to the esker the river Dalälven flow. The quality of surface water in general in poorer than groundwater, therefore it is of interest to investigate the hydraulic contact between the groundwater and the surface water. In this study, the stable isotopes 16O, 18O, 1H and 2H have been reviewed. These isotopes follow the water unaffected, therefore they can be used as a tool to investigate the origins of water. The method of this study has been to review literature, process data and apply calculations. By applying a mixing-model on isotope ratios and the parameters chloride, conductivity and magnesium , a mixing-ratio could be calculated which quantified how many % of the groundwater that has its origin from surface-water. Results from Dalälven show statistically significant higher δ18O and δ2H than the groundwater, which is due to that Dalälven has more exchange with the atmosphere, and therefore is enriched in the heavier isotopes. This confirms the possibility to use stable isotopes to distinguish surface-water from groundwater. The groundwater in Br1301 was calculated to have over 50 % of its origin from Dalälven. It is not likely that surface water infiltrated to other areas due to long distance, higher groundwater-levels and presence of silt. Results from Br1301 and Dalälven show variations that were interpreted as seasonal. From these variations, a travel-time for the surface water to infiltrate the basin was estimated to 34-130 days. The mixing ratio calculated with the results of magnesium and conductivity showed a surface-water component in the groundwater. The mixing ratio calculated with the results of chloride showed negative surface-infiltration. (Less)
Abstract (Swedish)
Rapporter om rekordlåga grundvattennivåer och införda vattningsförbud blir vanligare och vanligare. En av de kommuner som har haft problem med dricksvattenförsörjningen är Gävle kommun. De har, via ett samarbetsorgan, anlitat Midvatten AB för att kartlägga förutsättningar för att inrätta en ny dricksvattentäkt i Älvkarleby-Skutskär. I det aktuella området löper Uppsalaåsen, som innehåller mycket grundvatten. Parallellt med åsen rinner dock ett ytvattendrag i form av Dalälven. Ytvatten har sämre kvalité än grundvatten, därmed är det av intresse att kartlägga kontakten mellan grundvattnet och ytvattnet. I denna studie har de stabila isotoperna 16O, 18O, 1H och 2H studerats. Dessa isotoper följer... (More)
Rapporter om rekordlåga grundvattennivåer och införda vattningsförbud blir vanligare och vanligare. En av de kommuner som har haft problem med dricksvattenförsörjningen är Gävle kommun. De har, via ett samarbetsorgan, anlitat Midvatten AB för att kartlägga förutsättningar för att inrätta en ny dricksvattentäkt i Älvkarleby-Skutskär. I det aktuella området löper Uppsalaåsen, som innehåller mycket grundvatten. Parallellt med åsen rinner dock ett ytvattendrag i form av Dalälven. Ytvatten har sämre kvalité än grundvatten, därmed är det av intresse att kartlägga kontakten mellan grundvattnet och ytvattnet. I denna studie har de stabila isotoperna 16O, 18O, 1H och 2H studerats. Dessa isotoper följer opåverkat med vattnet och kan därmed fungera som ett verktyg för att undersöka vattens ursprung. Metodiken för denna studie har varit granskning av litteratur, bearbetning av data och tillämpning av beräkningar. Genom att tillämpa en blandningsekvation det beräknades hur många % av grundvattnet som har sitt ursprung från ytvattnet. Dessa jämfördes kort med beräknat blandningsförhållande utifrån parametrarna och klorid, magnesium och konduktivitet. Resultat från Dalälven visar generellt högre δ18O och δ2H än grundvattnet, vilket troligtvis beror på att ytvatten har ett större utbyte med atmosfären, och därmed anrikas de på de tyngre isotoperna. Grundvattnet i Br1301 visar en statistisk signifikant skillnad mot ytvattnet, vilket visar att isotopanalys är ett lämpligt verktyg för att särskilja yt- och grund-vatten. Det beräknade blandningsförhållandet från den senaste mätningen visar att över 50 % av grundvattnet i Br1301 i Uppsalaåsens har sitt ursprung från Dalälven. Det förefaller ej rimligt att ytvatten infiltrerat till andra om-råden pga. långa avstånd från Dalälven, högre grundvattennivå och närvaron av siltavlagringar. De värden som uppvisar tendens till ytvatteninfiltration beror sannolikt på lokala flöden av ungt vatten. Både Br1301 och Dalälven uppmätte variationer i δ18O och δ2H som tolkades vara säsongsberoende. Utifrån variationerna bedömdes transport-tiden för ytvattnet att infiltrera Br1301 vara 34–130 dygn. Blandningsförhållandet som beräknades utifrån konduktivitet, och magnesium visade på successiv ytvatteninfiltration. Blandningsförhållandet utifrån klorid beräknades ha en successiv negativ ytvatteninfiltration. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Sköld, Carl LU
supervisor
organization
course
GEOL01 20171
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
Midvatten AB, ytvatteninfiltration, blandningsförhållande, isotoper, δ18O, δ2H, grundvatten
publication/series
Examensarbeten i geologi vid Lundsuniversitet
report number
502
language
Swedish
additional info
Detta examensarbete har gjorts i samarbete med Midvatten AB. Extern handledare Erik Kellner, Midvatten AB.
id
8913746
date added to LUP
2017-06-16 20:09:16
date last changed
2018-04-27 09:20:38
@misc{8913746,
  abstract     = {Sweden has in recent years suffered record-low groundwater levels with imposed water restrictions. One of the municipalities who have had problems with their drinking-water supply is Gävle. They have hired Midvatten AB to review a possible location that for groundwater extraction in Älvkarleby-Skutskär. The Uppsala Esker, which contains a lot of groundwater, passes through the area. Parallel to the esker the river Dalälven flow. The quality of surface water in general in poorer than groundwater, therefore it is of interest to investigate the hydraulic contact between the groundwater and the surface water. In this study, the stable isotopes [sup]16[/sup]O, [sup]18[/sup]O, [sup]1[/sup]H and [sup]2[/sup]H have been reviewed. These isotopes follow the water unaffected, therefore they can be used as a tool to investigate the origins of water. The method of this study has been to review literature, process data and apply calculations. By applying a mixing-model on isotope ratios and the parameters chloride, conductivity and magnesium , a mixing-ratio could be calculated which quantified how many % of the groundwater that has its origin from surface-water. Results from Dalälven show statistically significant higher δ[sup]18[/sup]O and δ[sup]2[/sup]H than the groundwater, which is due to that Dalälven has more exchange with the atmosphere, and therefore is enriched in the heavier isotopes. This confirms the possibility to use stable isotopes to distinguish surface-water from groundwater. The groundwater in Br1301 was calculated to have over 50 % of its origin from Dalälven. It is not likely that surface water infiltrated to other areas due to long distance, higher groundwater-levels and presence of silt. Results from Br1301 and Dalälven show variations that were interpreted as seasonal. From these variations, a travel-time for the surface water to infiltrate the basin was estimated to 34-130 days. The mixing ratio calculated with the results of magnesium and conductivity showed a surface-water component in the groundwater. The mixing ratio calculated with the results of chloride showed negative surface-infiltration.},
  author       = {Sköld, Carl},
  keyword      = {Midvatten AB,ytvatteninfiltration,blandningsförhållande,isotoper,δ18O,δ2H,grundvatten},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {Examensarbeten i geologi vid Lundsuniversitet},
  title        = {Analys av stabila isotoper med beräkning av blandningsförhållande i ett grundvattenmagasin i Älvkarleby-Skutskär},
  year         = {2017},
}