Konceptuell geologisk och hydrogeologisk modell

SWECO
Malmö stad
Miljöförvaltningen
2009-01-
Bayer CropScience
SILVERVIK
1
2
Malmö stad
Miljönämnden
Ink. 2009-01- 12
D:nr
Ma:5cWj'- 06Vm
Konceptuell geologisk och hydrogeologisk modell
Malmö 2009-01-08
SWECO Environment
Södra regione
AB
?~€fJ
~u~on
Uppdragsnummer 1275544-000
'"
~
.
~
s~
SWECO
Hans Michelsensgatan
2
Box 286, 201 22 Malmö
Telefon
040-16
70 00
Telefax
040-15
43 47
Uppdrag 1275544-000;
p:11224I 1275544 1350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual modelLsv.doc
~SWECO
SWECO
Innehåll
1
Inledning
1
2
2.1
2.2
2.3
Underlagsinformation
Malmö GeoAtlas
Definitioner
Undersökningar inom Silverviksområdet
1
1
2
2
3
3.1
3.2
Malmöområdet
Konceptuellgeologiskmodell
Konceptuellhydrogeologiskmodell
4
4
6
4
4.1
4.2
4.3
4.4
Silverviksområdet
Topografi
Lagerföljder
Akvifärer
Flödesregimer
8
8
8
9
11
Referenser
12
'"
~
<h
2
~~
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
Uppdrag 1275544-000;
p:\ 1224\ 1275544\350\original\u2-text\konceptuell
modell\090108_conceptual
modelLsv.doc
~
SWECO
SWECO
1
Inledning
På uppdrag av Bayer CropScience har SWECO Environment utfört
undersökningar av jord och grundvatten på Silverviksområdet i
Malmö. Undersökningarna har utförts i enlighet ett föreläggande från
Malmö stads Miljönämnd, daterat 2008-05-19, angående miljöundersökningar på del av Gullviks villaområde. Enligt föreläggandet
ska en konceptuell geologisk och hydrogeologisk modell tas fram.
I denna rapport beskrivs översiktligt de allmänna geologiska och
hydrogeologiska förhållandena i Malmö, främst baserat på information från Malmö Geoatlas. Vidare diskuteras konceptuellt de lokala
förhållandena på Silvervik baserat på de utförda undersökningarna.
Informationen från undersökningarna på Silvervik har inte fullt ut
samtolkats med informationen från Malmö Geoatlas i syfte att knyta
ihop modellerna. En sådan koppling behöver göras för att få en
djupare förståelse av de hydrogeologiska förhållandena i området i
förhållande till omgivningarna.
2
U nderlagsi nformation
2.1
Malmö GeoAtlas
Malmö GeoAtlas omfattar dels en databas med geologisk och hydrogeologisk information, dels en konceptuell geologisk och hydrogeologisk modell (Malmö Geomodell).
Databasen innehåller information från geovetenskapliga, geotekniska,
geologiska, hydrogeologiska och arkeologiska undersökningar inom
Malmö Stad. Informationen är knuten tilllägesbestämda punkter, t.ex.
olika typer av undersökningsborrningar, provtagningar och sonderingar. Databasen och referensarkivet innehåller även uppgifter om
observationsbrunnar i jord och berggrund, grundvattennivåmätningar
samt kemiska, mekaniska och fysikaliska analysresultat.
Informationsmängden är betydande. Databasen omfattar för närvarande uppgifter från ca 28 000 punkter.
'"
~
~
~
0
N
O
Malmö GeoAtlas är uppbyggt i Windowsmiljö med programvarorna
MS Access och Maplnfo som bas. Dessa knyts samman av ett
E
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
1 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:112241 12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual
modelLsv.doc
~SWECO
SWECO
speciellt framtaget styrsystem, som möjliggörkommunikation mellan
programvarorna, men även med andra Windowsbaserade programvaror.
MalmöGeoAtlas geodatabas innehåller endast enstaka uppgifter från
Silverviksområdet. Dessa uppgifter avser två äldre, nu övergivna,
bergborrade brunnar. Mer detaljerad information om jord- och berglagerföljd finns från olika typer av geotekniska undersökningar och
brunnsborrningar på ca 200-500 m avstånd från Silvervik.
Uppgifter om de geologiska och hydrogeologiska förhållandena i Malmö har i huvudsak inhämtats från Malmö GeoAtlas., men för grundvattennivåer i berggrunden har information från SGU använts.
2.2
Definitioner
Alla nivåer anges i Malmö lokala system där nivån :tO i princip motsvarar havets medelvattennivå.
2.3
Undersökningar inom Silverviksområdet
Totalt har 75 borrhål utförts till olika djup i området enligt tabell 1.
Lägen för borrhålen visas i figur 1.
Tabel/1. Antal borrningar inom olika djupinterval/.
Djup(m)
0-5
Antal
5 - 10
22
10-15
3
>15
4
46
Från borrningarna har information om jordarter erhållits. I samtliga installerade grundvattenrör, totalt 24 stycken, har grundvattennivåer
mätts. Hydrauliska tester har utförts som slugtester i 11 grundvattenrör med filter placerade i jordlagren. Resultaten redovisas i SWECO
Environment, 2009.
'"
~
'"
~.
~
e
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
2 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:112241 12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual
modelLsv.doc
~SWEC
SWECO
00831
t)
o
Figur 1. Lägen för borrningar på Silverviksområdet.
~
~
s~
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
3 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:1 122411275544
1350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual
modelLsv.doc
~
SWECO
SWECO
3
Malmöområdet
3.1
Konceptuell geologisk modell
3.1.1
Stratigrafi
Som nämnts omfattar Malmö GeoAtlas en konceptuell geologisk och
hydrogeologisk modell. Denna har byggts upp genom tolkning och
värdering av primärinformationen från databasen och den beskriver
den principiella uppbyggnaden av jord- och berglager i Malmö med
avseende på fördelning, geometri och sammansättning. Jordlagren
har indelats i följande sex stratigrafiska enheter i ordning uppifrån och
ned (se också figur 2):
Beskrivning
Geologisk enhet
A
Fyllning
Huvudsakligen schaktmassor samt i viss mån
tekniska produkter eller avfall
B
Torv
Huvudsakligen postglacial gyttja och kärrtorv
C
Övre sediment
Huvudsakligen postglacial silt och sand
D
Övre morän
Huvudsakligen moränliknande leriga och siltiga
glaciala och glaciolakustrina avlagringar med
växlande inslag av sand och grus
E
Undre sediment
Huvudsakligen glacifluvial sand och grus
F
Undre morän
Huvudsakligen glaciala siltiga och leriga moräner
Berggrundens övre delar består i huvudsak av kalksten av paleogen
och kretaceisk ålder, som i översiktliga sammanhang betecknas med
bokstaven G. Berggrunden brukar i vissa sammanhang underindelas
i fyra stratigrafiska enheter (G1-G4), som i nedanstående tabell
redovisas i ordning uppifrån och ned (se också figur 2).
Geologisk enhet
'"
~
d,
Beskrivning
G1
Grönsand
Huvudsakligen lös silt-, sand- och kalksten
G2
Köpenhamnskalksten
(Köpenhamnsledet)
Huvudsakligen fast finkornig kalksten
G3
Bryozokalksten
(Limhamnsledet)
Huvudsakligen fast bryozorik kalksten
G4
Skrivkrita
(Krusebergsledet)
Huvudsakligen lös finkornig kalksten
'a."
~
E
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
4 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:\ 1224\ 1275544 \350\original\u2-text\konceptuell
modell\090108_conceptual
modelLsv.doc
~SWEC
SWECO
Geologisk lagerenhe
Fyllning
Torv
=
Övresediment
Övre morän
Undre sediment
,
Undre morän
r il
I /(1
,
V
\
-,,/ 1('
hr!1
-U~I
1-",'\-
liT'
-,I I/I
I fIl
I ,"
II----,
Övre barriär
Grönsand
/1
\
,
,
, il
!;<()penh.~rnDs!f!3Jk
Bryozokalk
Skrivkrita
Undre barriär
Figur 2. Geologiska och hydrogeologiska lagerenheter inom Malmöområdet.
3.1.2
Berggrund
Bergrundssytani Malmöfaller från ca +25 m i sydost till ca -5 m i
västeroch ca -15 m i norr.
Grönsand omfattar sedimentära bergarter från mellersta paleocen
och äldre eocen, och de utgör de yngsta påträffade sedimentära
bergarterna i Sverige. Grönsand förekommer endast i begränsad
omfattning i de sydvästra delarna av Malmö, där den överlagrar
Köpenhamnskalkstenen.
Ytberggrunden inom Malmö domineras av Köpenhamnskalksten.
Bryozokalksten utgör ytberggrund inom ett begränsat område som
sträcker sig från de centrala och västra delarna av Malmö och vidare
ut i Öresund mot Saltholm.
Den underliggande skrivkritan kan förväntas ha en mäktighet av ca
100-300 m. Enheten är av kretaceisk ålder och utgörs huvudsakligen
av vita finkorniga kalkstenslager.
'"
~
~
'"
'o."
De övre metrarna av kalkstenen är generellt uppspruckna, sannolikt
genom avlastning i samband med erosion av överlagrande bergarter
samt isavsmältning och frostsprängning. Även inverkan från kemiska
vittringsprocesser har visat sig förekomma i de översta ca 2 - 3 m av
Köpenhamnskalkstenen, vilket bidragit till bildandet av öppna sprickor
och mindre kanaler i berggrunden.
~
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
5 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:11224 I12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual modelLsv.doc
~SWECO
SWECO
3.1.3
Jordlager
Jordlagrens mäktighet inom Malmöområdet varierar från ett fåtal
meter till ställvis mer än 50 m. Jordlagermäktigheten är störst i de
östra och sydöstra delarna av Malmö och minskar generellt i riktning
ut mot kusten. I de kustnära områdena i väster är jordlagren i allmänhet endast några meter mäktiga.
Den undre moränen (lagerenhet F) utgör ett i stort sett sammanhängande täcke, som vanligtvis är några meter upp till ca 10 meter
mäktigt. Ställvis kan dock lagerenheten saknas, framför allt inom de
kustnära delarna.
De intermoräna sedimenten (lagerenhet E) och den övre moränen
(lagerenhet D) utgörs i princip senglaciala avlagringar som bildats i
samband med isavsmältningen. Lagerenhet E domineras av grovsediment och uppträder som spridda förekomster inom området, med
tendens till mer frekvent förekomst och större mäktighet inom de
sydöstra delarna av Malmö. Ställvis förekommer sedimenten nära
markytan, men ofta täcks de av glaciala bildningar (lagerenhet D). I
allmänhetär sedimententunna « 1 m), men lokaltkan de uppgåtill
flera meters mäktighet.
De övre sedimenten (lagerenhet C) är postglaciala bildningar, som
vanligtvis förekommer nära kusten eller i anslutning till befintliga eller
tidigarevattendrag.Mäktighetenär oftastliten « 1 m), menlokaltkan
den uppgå till 2-3 m.
3.2
Konceptuell hydrogeologisk modell
Den hydrogeologiska modellen för Malmöområdet omfattar fyra
hydrogeologiska enheter (se också figur 2):
Hydrogeologisk enhet
'"
~
"'
~.
Beskrivning
Övre akvifär
Grovkorniga jordlager från främst enheterna C
(övre sediment) och E (undre sediment), men
även i viss mån från enheterna A (fyllning), B
(torv) och D (övre morän)
Övre barriär
Finkorniga jordlager från främst enhet F (undre
morän)
Undre akvifär
Sprickiga och porösa berglager från främst
enheterna G2 (Köpenhamnskalksten)
och G3
(bryozokalksten), men även i viss mån från enhet
G1 (grönsand)
Undre barriär
Sprickfria och finkorniga berglager från enhet G4
(skrivkrita)
N
O
~
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
6 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:11224 I12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell109010B_conceptual
modell_sv.doc
~SWEC
SWECO
Den undre akvifären utgör i allt väsentligt en sluten akvifär. Det är
endast lokalt där berggrunden är blottad eller där jordlagren är
mycket tunna som akvifären är öppen. Den övre akvifären är mycket
heterogen och den utgör inte någon regionalt sammanhängande
enhet. Huvudsakligen råder öppna förhållanden, men ställvis förekommer intermoräna sediment med slutna förhållanden.
Medeltrycknivån i kalkberget faller i princip från ca +35 m i de sydöstra delarna av Malmö till :!:Om längs kustlinjen. Grundvattenytan i
jordlagren (övre akvifären) följer generellt topografin och ligger vanligen över trycknivån i kalkberget. I topografiska lågornråden kan dock
förhållandet vara det omvända, d.v.s. att trycknivån i kalkberget ligger
över grundvattenytan i jordlagren. Inom bebyggda områden styrs
grundvattennivån i jordlagren ofta av lokala dräneringsförhållanden.
I södra Malmö finns två bergborrade brunnar som ingår i SGUs
grundvattennät. Brunnarna ligger i princip i obebyggda områden och
har 40-åriga mätserier. Mätningarna i dessa brunnar visar att medeItrycknivån i kalkberget under året varierar med:!: ca 0,7 m respektive
:!:ca 0,4 m kring medelvärdet för hela mätserien. Under extremår har
variationer av storleksordningen ca :!:2 m respektive ca :!: 1 m uppmätts. De högsta nivåerna infaller normalt under våren (mars-april)
och de lägsta nivåerna under senhösten (oktober-november). I centrala Malmö kan nivåvariationerna förväntas vara något dämpade, på
grund av förekomst av hårdgjorda ytor och lägre grundvattenbildning.
Även närheten till utströmningsområden (framför allt havet) bidrar till
mindre variationer. Närmast kustlinjen följer trycknivån i kalkberget i
princip havsnivåvariationerna.
För lermoränen uppskattas den hydrauliska konduktiviteten till 10-7till
10-9m/s. Generellt sett har den undre moränen lägre konduktivitet än
den övre, som kan innehålla skikt av sorterade sediment. Konduktiviteten i ovanför liggande sediment och fyllnadsmassor bedöms ligga
i intervallet 10-4- 10-6m/s, med det högre värdet gällande för lagerenhet C och E.
'"
~
~
2
g
~
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
7 (12)
Uppdrag
1275544-000;
p:11224 I12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual
modelLsv.doc
~SWECO
SWECO
4
Si Iverviksområdet
4.1
Topografi
Markytan inom Silverviksområdet är tämligen plan. Markytans nivå är
belägen inom intervallet +22,5 - 23.
4.2
Lagerföljder
En generaliserad profil redovisas i figur 3, både med beskrivning av
jordlagren och vilken enhet de bedöms tillhöra, med hänvisning till
figur 2.
Jordart
o
Matjord
~
~
1
2
.,
.'
"
Ungefärlig nivå på
plattan
,
.
. < . '.
,......
6
7
8
9
D: Övre morän
.",
>
Grundvattnets trycknivå
undre akvifären
Lermorän
),
'.
4
A: Fyllning
-, ' " ~ord
:..~,
,,'
Grundvattnets trycknivå
övre akvifären
Stratigrafisk enhet
,
,
'
"0...0..
. .. ... .
....
........
...'''''.
.....
... .....
.
Grus
........
\ : : ':;:-::'.:
E: Undre sediment
-
::::: ~',::::/:~
:'~:
::::':':',:
", ' . .' , '
10
..
Sand
,,'
"
11
,
,
12
"
'<
Lermorän
.,
,,'
13
14
,
> . '.
.' '.
F: Undre moräni
,
-
..
"
15
16
Kalksten
G2: köpenhamnskalksten
17
'"
~
Figur 3. Principprofil som visar lagerenheter samt ungefärliga djup för trycknivåer i de
.
~
två akvifärerna samt ungefärligt djup för plattan i hus med källare.
01
~
~
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
8 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:\ 1224 \ 1275544\350\original\u2-text\konceptuell
modell\090108_conceptual
modelLsv,doc
~SWEC
SWECO
Borrningar som utförts i Silverviksområdet visar att jordlagrens mäktighet är ca 14-16 m. Berggrundsytan har påträffats på nivåer mellan
+7,2 och +8,9. Övergången mellan jordlager och berggrund är dock
inte helt säker, då bergrundens övre del är ställvis kraftigt uppsprucken och vittrad. Lagerföljdsuppgifterna tyder på att berggrundsytan är försänkt något i ett stråk som löper genom området i riktning
SSO - NNV. Den övre delen av berggrunden bedöms bestå av
Köpenhamnskalksten.
Den nedersta delen av jordlagren utgörs av morän med en mäktighet
på 3-6 m. I vissa borrhål vilar den direkt på berget, i andra underlagras den av sorterade sediment (sand, silt eller lera). Moränens
överyta påträffas vid ca +14 med en variation på :!:1m. Moränen bedöms tillhöra den undre moränen, men det är inte klart vilken enhet
de sorterade sedimenten tillhör.
Moränen i sin tur överlagras av sediment med en mäktighet på 2-5 m.
De består av både grovt (sand och grus) och fint material (silt och
lera). De grövre fraktionerna dominerar emellertid. I sedimenten kan
ställvis lager av morän förekomma, men med en begränsad mäktighet. Den här enheten klassificeras som undre sediment.
Ytterligare moränlager förekommer ovanpå sedimenten. Den är i allmänhet överlagrad av lera eller andra sorterade sediment. Stratigrafiskt klassificeras preliminärt både moränen och leran till den övre
moränen. Den totala mäktigheten på den här enheten är ca 5 m.
I den översta delen av borrhålen påträffas olika typer av fyllning. I allmänhet består den av jordmassor som tillförts området i samband
med att det exploaterades till ett bostadsområde. De kan också innehålla avfall (slagg, trä, tegelrester och glas) vilket tolkas som rester
från de tidigare verksamheterna i området. Generellt är mäktigheten
0,5-1 m för jord som tillförts området i samband med exploateringen
och 0,5-1 m för äldre fyllning. Maximala mäktigheten är 2 m.
4.3
Akvifärer
Två distinkta akvifärer kan urskiljas. De grovkorniga intermoräna sedimenten utgör en sammanhängande övre akvifär inom området.
Denna åtskiljs av undre morän (övre barriär) från den undre akvifären
i kalkberggrunden.
'"
o
'"
o
.
~
~
Båda akvifärerna bedöms vara slutna i området.
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
9 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:112241 12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual
modelLsv.doc
~SWEC
SWECO
o
Figur 4. Trycknivåer i den övre akvifären uppmätta 2008-11-13.
Nivåmätningar visar att flödesriktningen i såväl den övre som undre
akvifären är riktad mot NNV (se figur 4 och figur 5). Gradienten vid
mättillfället (2008-11-13) var ca 0,001 i den övre akvifären och ca
0,0055 i den undre. De förhållandevis låga gradienterna tyder på hög
hydraulisk konduktivitet i båda akvifärerna.
Nivåmätningarna visar att trycknivåerna var högre (0,15-0,45 m) i den
övre akvtfären än i den undre med en vertikal gradient på ca 0,030,09. Gradienten ökar mot NNV.
Det är troligt att såväl de horisontella som vertikala gradienterna
varierar mellan olika tidpunkter.
M
~
'"
~
0
N
'§
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
10 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:11224112755441350Ioriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual modell_sv.doc
~SWECO
SWECO
Figur 5. Trycknivåer i den undre akvifären uppmätta 2008-11-13.
4.4
Flödesregimer
Slug tester har utförts i 11 provtagningsrör nedförda i den övre akvifären (SWECO Environment 2009). Syftet med dessa har varit att
bestämma den hydrauliska konduktiviteten. Uppmätta värden varierar
mellan ca 0,2*10-3 och 1,6*10-3 m/s, med ett medianvärde kring
1,4*10-3m/s. Den övre akvifärens mäktighet inom området uppgår till
igenomsnitt 3 - 4 m, vilket betyder att transmissiviteten uppgår till
storleksordningen 5*10-3m2/s.
Med utgångspunkt från den hydrauliska konduktiviteten (K) och gradienten (i) kan grundvattnets flödeshastighet beräknas enligt Darcys
lag (v = K*i) till 40-50 m/år. Transporthastigheten eller nettohastigheten (ve) i porsystemet kan beräknas med utgångspunkt den effektiva porositeten (e) enligt Ve = v/e. Med ett antaget värde av den
effektiva porositeten på 30%, vilket bedöms vara rimlig storleksordning i det relativt grovkorniga materialet, uppgår transporthastig-
'"
~
.
~
1j
e
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
11 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:\ 1224\ 1275544\350\original\u2-text\konceptuell
modell\090108_conceptual modell_sv. doc
~
SWECO
SWECO
heten till ca 150 m/år. Eftersom uppgifter saknas om årstidsmässiga
variationer i grundvattennivåer och gradienter bör de beräknade
flödes- och transporthastigheterna betraktas som endast indikativa.
Flödet i den övre akvifären kan beräknas med utgångspunkt från
transmissiviteten (T) och gradienten (i) enligt q = T*i, där q utgör
flödet per breddenhet, till ca 150 m3/moch år. Det samlade flödet genom området, som är ca 60 m brett tvärs flödesriktningen, bedöms
således uppgå till ca 9 000 m3/år. Osäkerheten om variationer i
gradienten är dock stor.
Slug testerna visar att konduktiviteten är förhållandevis hög, vilket bekräftas av lagerföljdsuppgifterna som anger att grus och grovkornig
sand dominerar i den övre akvifären. Den låga gradienten tyder också
på hög genomsläpplighet.
Grundvattnets trycknivå i den övre akvifären är belägen klart under
grundläggnings- och ledningsnivåer inom området. Detta tyder på att
akvifärens dränering huvudsakligen styrs av förhållanden utanför området. Det är dock för närvarande oklart vad som styr denna dränering då ytvatten i närheten saknas och uppgifter inte framkommit
om någon grundvattenpumpning i närheten av undersökningsområdet.
Trycknivåerna i den övre akvifären var vid observationer utförda i november 2008 belägna över nivåerna i den undre akvifären. Läckage
kan således ske nedåt till den djupare akvifären. Den övre och undre
akvifären skiljs dock åt aven ca 5 m mäktig barriär av moränlera med
förhållandevis låg konduktivitet. Det nedåtriktade läckaget torde därför vara litet och helt underordnat det laterala flödet i den övre, högpermeabla akvifären. Detta antagande styrks också av att föroreningar inte påvisats i den undre akvifären, utan enbart i den övre
(SWECO Environment 2008).
Referenser
SWECO Environment, 2008. Bayer CropScience, Silvervik. Sammanställning av jord- och grundvattenanalyser.
'"'
SWECO Environment, 2009. Bayer CropScience, Silvervik. Jord och
grundvattenprovtagningar 2008 - Redovisning av fältdata.
~
.
~
N
'§
Bayer CropScience
2009-01-08
Silvervik
12 (12)
Uppdrag 1275544-000;
p:11224I 12755441350loriginallu2-textlkonceptuell
modell1090108_conceptual modelLsv.doc
~
SWECO