|
Forureningstransport via utætte boringer Sammenfatning og konklusioner
UdredningsarbejdeDer er foretaget en gennemgang og vurdering af de boreteknikker, boringskonstruktioner og indbygningsmaterialer, som i det sidste århundrede er anvendt i forbindelse med udførelse af vandindvindingsboringer i Danmark. På grundlag heraf kan det konkluderes, at der optræder en række risici for, at der opstår sådanne lækager, at forurenende stoffer i omgivelserne enten får adgang til det pågældende grundvandsreservoir eller forurener vandet i boringen. Boringer kan kategoriseres i 5 boringstyper, hvor type I-III er filterboringer, mens type IV og V er åbne boringer uden filter. Ydermere er type III kendetegnet ved, at borerøret er erstattet med et forerør. For mere detaljerede beskrivelser henvises til afsnit 2.3. Lækagerisici er specielt relateret til følgende utætheder:
Disse risici kan henføres til følgende: Lodrette lækager langs forerøret Risikoen for, at der opstår lodrette lækager langs forerøret optræder især, hvor der er anvendt borerør (arbejdsrør) med muffer og boresko, som har dannet kanaler langs forerøret. Det drejer sig specielt om tørboringer udført før 1960, hvor borerøret har været anvendt som forerør, men hvor der ikke er anvendt forerørstætning af nogen art (boringstype I og II). En lignende risiko optræder ved åbne boringer, hvor borerøret er anvendt som forerør i de øvre vandstandsende lag (boringstype IV og V). Problemet er størst ved gennemboring af faste kohæsive lag, idet en forøgelse af borehullets diameter i permeable aflejringer kun i begrænset omfang vil introducere nye transportveje. Risikoen for lækage ved filtersatte boringer (boringstype III) er nøje sammenknyttet med tilstedeværelsen og kvaliteten af den udførte forerørstætning. I perioden indtil 1980`erne blev der ved denne type boringer normalt ikke benyttet forerørstætninger. I tilfælde af at der gjorde, har det i stor udstrækning været uegnede materialer. Fra ca. 1975-1980 blev der således benyttet forerørstætningsmaterialer som i mange tilfælde har medført direkte kanaldannelse gennem tætningerne. En anden risiko for transport langs forerøret opstår ved boringstype III, hvis der sker nedsynkning af forerørstætningen. Risikoen for, at noget sådant sker, er ved tørboringer specielt knyttet til, at der kan opstå boringsbetingede kaviteter, som så senere udfyldes med nedsynkning og "skorstensdannelse" til følge. Ved skylleboringer optræder sådanne nedsynkninger som oftest på grund af manglende oprensning under boringsudførelsen, hvorved der kan ske en omlejring af gruskastningen under renpumpningen af boringen med nedsynkning af forerørstætningen til følge. Ved tørboring opstår nedsynkningen ved forkert nedføring af borerøret under boreprocessen. Forerørstætningen kan endvidere være udført med en utilstrækkelig højde, således at modstanden mod strømning gennem tætningen er væsentlig mindre end modstanden mod strømning gennem de gennemborede vandstandsende lag. Denne fejl kan i nogen tilfælde henføres til, at den i normerne foreskrevne minimumshøjde af tætningen på ca. 1 m under nogle omstændigheder ikke er fuldt tilstrækkelig. Endelig kan forerørstætninger være behæftet med fejl, fordi forerøret har for stor diameter i forhold til boringens diameter, således at der ikke er plads til at udføre forerørstætningen korrekt. Som det fremgår af ovenstående, er der mange årsager til dannelse af brøndborerskorsten. Problemet anses således for at være meget hyppigt. Betydningen af lækagen styres af de hydrauliske forhold i skorstenen, og afhænger derfor i høj grad af tætningsmateriale, -metode, -placering, og -højde, men sandsynligvis også af ydre omstændigheder som dybde til grundvandsmagasinet (højde af forerør). Utætte forerør Gennemtæring af forerør af stål må generelt forventes at kunne ske efter 20-30 års levetid. Borerør af stål, som er anvendt som forerør, er hovedsagelig benyttet indtil ca. 1960, hvorfor det må forventes, at sådanne boringer er i højrisikozonen for lækage som følge af korrosion. Herudover kan det ikke udelukkes, at der kan opstå huller i forerør af andre materialer, specielt ved pumpeplacering m.v. Problemet anses for at være hyppigt, og kan afhængig af lækagens og dermed indstrømningens størrelse være et betydende problem. Utætte forerørssamlinger Transport af forurening gennem utætte rørsamlinger er et problem, som potentielt er muligt i alle typer af boringer. Siden 1975 er PVC-samlingerne forsøgt tætnet med teflontape og i visse tilfælde med O-ringe. Udersøgelser har vist, at teflontape har haft den modsatte effekt, hvis der er benyttet for mange omviklinger. Limmuffer med skruer, som primært er anvendt i perioden 1965-1975 indebærer er oplagt risiko for efterfølgende utætheder i tilfælde af, at skruerne er skruet igennem forerøret og senere er rustet væk. PVC-samlingerne er forerørets svage punkt mht. trykpåvirkninger, hvilket betyder de ofte vil være utætte. Også samlinger i stålrør kan være utætte, men problemet anses dog ikke for at være så stort, som for PVC- og PEH samlingerne, hvor problemet ikke skønnes løst i selv nyetablerede boringer. Problemet anses for at være særdeles hyppigt. Indstrømningens størrelse vil i de fleste tilfælde være begrænset, og mht. BAM-forurening derfor potentielt set være af mindre betydning i indvindingsboringer med en stor oppumpningsmængde. Utætte borings- og forerørsafslutninger Utætte overbygninger kombineret ned utæt forerørsafslutning vil kunne medføre en direkte nedstrømning i forerøret. Der kan opstå utilsigtede indstrømninger gennem utætte dæksler, nedløb af overfladevand ved placering af tørbrønd i terræn, kabelgennemføringer, utætte samlinger i brøndringe m.v. En udpræget risiko for, at overfladevand kan trænge ind i boringsvolumenet, opstår desuden ved utætte forerørsafslutninger kombineret med bundplader i råvandsstationen, som ikke er udstøbt på lavpermeable aflejringer samtidig med, at der er opfyldt med højpermeable materialer omkring råvandsstationen. Problemet anses at være reelt. Men der skal i de fleste tilfælde små indgreb til for at minimere problemet, som ofte let kan registreres. Problemet anses for at være størst ved enkeltindvindinger. En anden type risiko opstår i forbindelse med tætte forerørsafslutninger udført uden udluftning. Tætte forerørsafslutninger findes mange steder, da det kan have gavnlig indflydelse på processer i forerøret med færre regenereringer til følge. Men det er særdeles vigtigt at forerøret ikke har utætheder af nogen art, da der ellers som følge af det vacuum der vil opstå ved start af oppumpning, vil kunne trækkes forurening til boringen selv i tilfælde af små lækager i forerøret. Problemet findes sandsynligvis tit i hermetisk lukkede boringer, specielt på grund af den skønnede hyppighed af utætte samlinger. Indstrømningen kan i disse tilfælde potentielt set være betydende. Ineffektiv sløjfning af boringer Først efter 1980 kan sløjfning af boringer ved udstøbning anses for at være hensigtsmæssigt udført. Dette skyldes, at der først på dette tidspunkt blev introduceret effektive forerørstætninger. Problemet med "spøgelsesboringer" kan derfor tidligst være løst efter 1980. Problemet anses for at være hyppigt. Mange sløjfede boringer er placeret på vandværksgrunden tæt på eksisterende indvindingsboringer, hvilket hydraulisk set er uheldigt på grund af gradienterne. Der kan desuden være tale om "rene" skorsstene, hvorfor problemet tillige vurderes for at være er betydende bidrag til en boringsnær magasinforurening. Ud over ovenstående beskrivelser af lækagemuligheder, er der eksempler på kortslutning mellem forskellige magasiner som følge af en boringsudbygning med flere filterintervaller i samme boring kun adskilt af en forerørsstrækning med eller uden forerørstætning. En sådan filtersætning har tidligere været almindelig praksis, men bør helt undgås på grund af den oplagte risiko for kortslutning af magasiner. Man skal være opmærksom på at de nævnte lækagetyper kan optræde enkeltvis eller i flere tilfælde kombineret. I sidste tilfælde vil den potentielle risiko for forurening øges betydeligt. DatabasesøgningenMed baggrund i GEUS boringsdatabase er det undersøgt, om der tegner sig et billede af nogle generelle tendenser med hensyn til de BAM-forureningsramte boringer, som kunne give en indikation af mulige årsagssammenhænge til den konstaterede BAM-forurening. Der kan konkluderes følgende på baggrund af databasesøgningerne:
Alt i alt ses der en tendens til, at boringskonstruktionerne kan have en betydning for fund af BAM i kortere boringer. FeltundersøgelserI det følgende er konklusionerne af udvalgte undersøgelser fra projektet gennemgået, primært fokuserende på boringskonstruktionerne. Ud fra undersøgelsen kan følgende konkluderes: For feltundersøgelser udført i forbindelse med projektet: Der er generelt tale om komplekse forureningssituationer, også selv om hypotesen på de udvalgte lokaliteter synes relativ klar. I mange tilfælde er der tale om fejlbehæftede boringer, men ligeledes bidrag fra andre transportveje Det kan konstateres, at mange relativt nyetablerede boringer er fejlbehæftede, specielt med utætte samlinger og (hvor de findes) forkert placerede forerørstætninger Der er ikke konsekvent benyttet Prefix på vandværker, vurderet ud fra fund i jordprøver på vandværksgrunde. Det er dog ikke muligt at sige noget generelt om rutinerne vedrørende udbringning. Hovedkilden til forureningen kan derfor i visse tilfælde være vandværket. Men det bør bero på specifikke undersøgelser Indsivningstests i utætte forerørssamlinger viser en forsvindende indsivning i forhold til hvad der normalt oppumpes fra indvindingsboringer. Der er udført beregninger af formodet betydning af skorstenseffekt, af utætte borerørs- og forerørsafslutning, samt af sløjfede boringer. Lækagernes formodede betydning er sammenfattet på tabel 1. Tabel 1.
I de små vandværker, med ringe indvinding, og hvor der ikke foretages en kontinuert drift, kan utætte boringer (specielt ved skorstenseffekt) være et problem, hvis der findes høje BAM-koncentrationer i det øvre sekundære grundvand. Forsøg med skiftevis kontinuert alternerende drift viser dog ingen synlig forskel i BAM-udviklingen i forurenede boringer, men hvor der sandsynligvis er tale om magasinforurening. Lækager som følge af dårligt sløjfede boringer kan godt forårsage en væsentlig transport af BAM, specielt på grund af den ofte uheldige placering tæt på eksisterende indvindingsboringer En undersøgelsesboring lige opstrøms for den forurenede boring til det sekundære og primære magasin vil ofte kunne fjerne den sidste tvivl om transportvejen er boringsbetinget eller magasinbetinget Forsøg på renovering af defekte boringer viser eksempler på manglende effekt på grund af forkert hypotese. Indsamlede erfaringer fra undersøgelser af tilstanden af vandværksboringer: Hovedparten af de undersøgte boringer er konstateret med en eller anden form for fejlbehæftning. Der er således registreret 144 boringer eller ca. 84 % med tegn på defekt boringskonstruktion Der er flest utætte samlinger i boringstype III (filtersatte boringer)(57 %) og PVC-forerør (61 %), mens der er flest huller registreret i boringstype I-II (boringer med blivende borerør) (46 %), og hvor stålrør er benyttet som forerør (42 %). Konklusioner af udførte BAM-undersøgelser: Af 27 afsluttede undersøgelser, er der med sikkerhed tale om magasinforurening de 13 steder, 8-9 lokaliteter er med både magasin og boringsbetinget transport, mens det kun i 2-3 undersøgelser vurderes, at der udelukkende er boringsbetinget transport. 3 af undersøgelserne har ikke kunnet afklare transportvejen. Betydning af boringsbetingede lækager i forhold til BAM-transport: Med de normale BAM-koncentrationer i sekundært grundvand vil der for alle typer utætheder i de fleste tilfælde betyde, at man vil holde sig et pænt stykke under grænseværdien, i tilfælde af at der pumpes gennemsnitlige vandmængder fra boringen. I små vandværker, hvor behovet for store vandmængder ikke findes, kan skorstenseffekt mv. dog i flere tilfælde vise sig at være et problem, hvis der findes høje koncentrationer i sekundært grundvand. Eksempelvis vil der kunne træffes BAM-koncentrationer over grænseværdien (0,1 µg/l) i det oppumpede vand i en ikke forerørstætnet boring (pumpeydelse på ca. 1 m3/t) som følge af skorstenseffekt langs ydersiden af forerør, der svarer til en hydraulisk ledningsevne som mellemkornet sand, hvis der som minimum findes ca. 8-10 µg BAM/l i det overfladenære grundvand med kontakt til boringen. Svarer skorstenens hydrauliske ledningsevne derimod til grus, skal der findes ca. 0,5-1 µg BAM/l i det sekundære grundvand med kontakt til boringen, for at der sker overskridelser af grænseværdien. Det første tilfælde er meget sjældent tilfældet mht. koncentrationerne i øvre grundvand, mens eksempel nr. 2 er mere realistisk. Til gengæld er det nok sjældnere, at skorstenseffekten er så kraftig som antaget i det sidste tilfælde. Evaluering af undersøgelsesmetoder som dianosticeringsværktøj: Ved indsamling af eksisterende viden om boringen fås en uvurderlig information til at tilrettelægge den efterfølgende undersøgelsesstrategi. TV-inspektion er normalt et udmærket værktøj i forbindelse med detektion af utætheder. Metoden giver i nogle tilfælde for få informationer på grund af dårlig sigtbarhed under grundvandsspejl. Herudover siger metoden ikke noget om den indsivende mængde. Trykprøvning af forerør er en anden metode til bestemmelse af utætte boringer. Metoden kan ud over praktiske problemer ved forsøg i gamle boringer give risiko for kollaps af forerøret. For at få indtryk af tilstrømningen i boringen fra utætheder kan man benytte indsivningstests med anvendelse af packer. Man skal være opmærksom på, at der ved disse tests ofte har været problemer med at holde trykket på packeren, og dermed sikre at indstrømmende vand kommer fra utæthederne. Ved gammalogs vil man ofte kunne verificere placeringen af forerørstætninger. I tilfælde af at man registrerer en tætning kan man dog ikke konstatere om den er tæt eller hvor meget der siver igennem. Konduktivitetslogs kan benyttes som supplement til gammaloggen, men vil ofte kunne undværes, hvis der laves gammalogs. loggen giver falske signaler i samlinger med jern skruer mv. Ved borehulslogging kan desuden anvendes andre sonder blandt andet Kaliberlog (borehulsdimension), flowlog (indstrømning), resistivitetslog (geologi i slidserørszonen), soniclog (vedhæftning til forerør). Fælles er at loggingmetoderne er indirekte, og derfor under normale omstændigheder ikke kan stå alene, men skal opfattes som supplement til vandprøvetagning. Niveauprøvetagning er den bedste metode til at fastlægge de forskellige niveauer, hvor det forurenede vand strømmer ind i boringen. Men metoden skal udføres med omhu, for at sikre repræsentative prøver, og dermed de rigtige tolkninger. Derfor skal benyttes to eller flere pumper. Herudover kan man som ekstra sikkerhed benytte hjælpeværktøjer til sikring af de rigtige niveauer for vandskel i boringen, b. l. a. flowlogs, packer eller heat puls sonde. I tilfælde af at man ønsker at bestemme bidraget fra utætheder i forerør tages vandprøven af annulusvand i forerøret. Det kan være hensigtsmæssigt foruden BAM, at analysere for stoffer, som er karakteristiske for overfladevand. Lækage på ydersiden af forerør kan bestemmes ved prøver udtaget i toppen af filterrøret. Der kan være usikkerhed om hvorfra forureningen kommer ved prøven udtaget i toppen af filterrøret. Enten kan den være transporteret ned langs forerøret som brøndborerskorsten, alternativt kan det være en boringsnær magasinforurening, eller evt. begge dele. Dette kan afsløres ved at lave en længerevarende separations-pumpning, hvor der udtages niveauspecifikke prøver over et længere forløb. Ved samtidig at udtage repræsentative prøver fra midten eller bunden af filteret, kan man opnå viden om bidrag af indstrømning fra formationen fra mere boringsfjerne kilder. Man kan med CFC-datering vurdere grundvandsmagasinets sårbarhed overfor BAM ved naturlig nedsivning eller boringsbetinget lækage ved opblanding med yngre overfladenært grundvand. Ved kortslutning i boringen med ungt overfladevand fås et billede af alderen i filterdybden, som normalt ikke vil være repræsentativt i den givne dybde. Der er dog ved metoden processer og faktorer, som har en betydelig effekt på dateringerne, og dermed er en række usikkerheder ved metoden som man skal være opmærksom på, for ikke at overfortolke resultaterne. Oplysninger fra boringsundersøgelsen kan verificeres ved at udføre undersøgelser udenfor boringen. Undersøgelsesboringer opstrøms for den forurenede boring til det sekundære og primære magasin vil være oplagt i tilfælde af om der er tvivl om en boringsbetinget eller magasinbetinget forurening. Analyser af boringsnære jordprøver for dichlobenil og BAM er ligeledes undersøgelser, som bør have høj prioritet. Boringsrenovering og afværgeforanstaltninger: Hvis borings-forbedringer skal have nogen effekt, er det nødvendigt, at være fremkommet med de sande undersøgelseskonklusioner før der skrides til renovering. I mange tilfælde vil man ellers fortsat have en forurenet boring. Det er mange eksempler på, at renoveringer ingen effekt har haft, da de vigtigste transportveje ikke er fjernet. For at sikre at andre boringer ikke forurenes, er det ofte nødvendigt fortsat at foretage en hydraulisk styring/ afværgepumpning og overvågning efter renovering. Forsøg med forskellige pumpescenarier i områder med magasinforurening har ikke kunnet påvise forskel i BAM-koncentrationerne, afhængig af om der pumpes kontinuert eller alternerende. Hvis man vælger at plombere boringen, skal man være opmærksom på, at alle lækager fjernes, også evt. skorstenseffekt. Dette vil ofte kræve en opboring/overboring i minimum samme dimension som den tidligere boring. Samlet konklusionSammenfattende kan fremdrages følgende væsentlige konklusioner fra nærværende undersøgelser med hensyn til bidraget til BAM-forureningen fra utætte boringer:
|
