Föreläsning Grundvattendagarna 2013

1. Grundvattenbildning, grundvattenkemi och
grundvattenmodellering i sprickigt berg

2. 11/24/2013
2

3. Fennoscandia – en av jordens äldsta urbergsområden
11/24/2013
3

4. Plattektonik
(Larsson and Tullborg, 1993)
11/24/2013
4

5. Tänk strukturgeologiskt och bergmekaniskt!
11/24/2013
5

6. Bra att tänka på ...
n
Ju äldre berget är desto fler perioder med sprickbildning har det
varit med om
n Vid varje tillfälle reaktiveras gamla sprickor och ett fåtal nya bildas
n Ju längre deformationszonerna och sprickorna är, desto större
rörelser har de som regel tagit upp. Deras uppbyggnad är som regel
också mer komplex
n Förståelse för varför spricksystemet ser ut som det gör får man bäst
genom att analysera den geologiska historien
11/24/2013
6

7. Vattenströmning och transport i sprickor

8. Presentationens innehåll
n
n
n
n
n
Transmissvitetsbegreppet – poröst mtrl vs sprickigt
Förekommande modelleringskoncept – vad ska man välja och
varför?
Grundvattenbildning, grundvattenkemi och grundvattenmodellering i
Forsmark (SKB, www.skb.se)
Rekommendationer
Kommande artiklar
11/24/2013
8

9. Transmissivitet i jord och berg
rg
T =
kb = K b
m
11/24/2013
r g b3
T =
m 12
9

10. Hur ska man förstå den kubiska lagen?
n
Tio stycken parallella sprickor med en sammanlagd apertur på 100
mm leder ungefär 100 ggr mindre flöde vatten än 1 spricka med
aperturen 100 mm!
n En spricka med aperturen 1 mm har ungefär samma transmissivitet
som ett 1 m mäktigt sandlager
Ø
Sprickaperturen är oftast en avgörande egenskap för flödet i berg
Ø En annan viktig egenskap är sammanlänkningen av sprickor (Eng.
connectivity)
Ø Sprickor har olika riktningar, frekvens och apertur vilket orsakar
hydraulisk anisotropi och heterogenitet. Det påverkar flöde och
transport
11/24/2013
10

11. Hur bygga en hydromodell för sprickigt berg ... ?
11/24/2013
11

12. Ett bra angreppssätt – Dela in berggrunden i
deformationzoner och sprickdomäner
11/24/2013
12

13. Förekommande modelleringskoncept
– vad ska man välja och varför?
n
Frågeställning
q Flöde o/e transport?
n Skala och topografi
q Lokal eller regional?
Undulationer? Djup?
n Tillgång på data
q Litteraturuppgifter, tidigare
erfarenhet, platsdata?
11/24/2013
13

14. Grundvattenbildning, grundvattenkemi och
grundvattenmodellering i Forsmark (Uppland)
November 24, 2013
14

15. SKB:s metodik – Integrerad multidisciplär förståelse
11/24/2013
15

16. 25 kärnborrhål, 38 hammarborrhål, 70 jordrör – sex års
undersökningar till en kostnad av 650 Mkr
11/24/2013
16

17. Två modelleringsverktyg – ConnectFlow (bergrunden)
och MIKE SHE (ytsystemet)
11/24/2013
17

18. Gränssnitt mellan modelleringsverktygen
11/24/2013
18

19. Modelleringsprotokoll med 4 dataset för modellkalibrering (borrhålstester, grundvattennivåer/-kemi)
11/24/2013
19

20. Veckolånga mellanhålstester över stora km-avstånd
11/24/2013
20

21. Uppmätt och simulerad avsänkning i berggrunden
11/24/2013
21

22. Avrinningsmätningar
November 24, 2013
22

23. Grundvattennivåmätningar i jordrör och borrhål
November 24, 2013
23

24. Kalibrering mot flöden och ytliga nivåer
11/24/2013
24

25. Vattenbalans MIKE SHE
11/24/2013
25

26. Klimatets utveckling under Holocene
– Strandlinjeförändringar i Östersjön resp Forsmark
11/24/2013
26

27. Paleoclimatisk evolution (topprandvillkor)
11/24/2013
27

28. Paleoclimatic evolution – chemical indicators
n
Chloride (Cl) was used as a general indicator of saline groundwater;
n The bromide to chloride ratio (Br/Cl) was used to indicate the
position of transition of the origin of this salinity, i.e. whether the
saline water is dominated by Deep saline water from below (high
Br/Cl) or Littorina Sea water from above (low Br/Cl);
n Oxygen-18 (δ18O) was used to indicate any pockets with remnants
of Glacial meltwater (depleted δ18O); and
n Alkalinity (HCO3) was used to indicate the penetration of Present
meteoric water.
11/24/2013
28

29. Result from ten simulations of the evolution during
Holocene time using ConnectFlow
11/24/2013
29

30. Vertical flux – Comparison between flow models
11/24/2013
30

31. Rekommendationer vid modellering av sprickigt berg
n
Lägg tyngd på att utveckla den konceptuella förståelsen
q Tänk strukturgeologiskt och bergmekaniskt
q Dela in berggrunden i deformationzoner och sprickdomäner
n Välj modelleringsverktyg som passar Ditt problem. Tänk på att:
q Sprickornas geometriska egenskaper orsakar betydande
hydraulisk anisotropi och heterogenitet
q Grundvattnetskemin i berget speglar klimatets utveckling och
beror i hög grad av flödesvägarnas geometri och transmissivitet
n Jobba multidisciplinärt (nyttja geologisk, geofysisk, bergmekanisk,
hydraulisk, kemisk, och ekologisk information där så är möjligt)
11/24/2013
31

32. Kommande artiklar i Hydrogeology Journal
n
A transmissivity model for deformation zones in fractured crystalline
rock and its possible correlation to in situ stress at the Forsmark
site, Sweden
n
A methodology to constrain the parameters of a hydrogeological
discrete fracture network model for sparsely fractured crystalline
rock, exemplified by data from the Forsmark site, Sweden
n
Approaches to confirmatory testing of a site-scale groundwater flow
model for sparsely fractured crystalline rock, exemplified by data
from the Forsmark site, Sweden
11/24/2013
32

33. Tack för
uppmärksamheten!
November 24, 2013
33