Siktanalys och perkolationsprov

Perkolationstest

Vid perkolationstest erhålls ett värde på jordens initiala vattengenomsläpplighet under vattenmättade förhållanden. En finare term för detta är den mättade hydrauliska konduktiviteten, det vill säga vattenflödeshastigheten genom jorden under ett tillstånd då jorden är vattenmättad. Värdet på den mättade hydrauliska konduktiviteten (eller förkortat k-värdet) redovisas vanligen i (m/s).

Perkolationstest kan användas både när man avser att uppskatta jordens genomsläpplighet (hydraulisk konduktivitet) i syfte att bedöma skyddsavstånd till dricksvattentäkt och lokal förhöjning av grundvattenytan under avloppsanläggningen samt i syfte att uppskatta LTAR-värde för att dimensionera infiltrationsyta.

Uttag av prov och utförande av perkolationstest skiljer sig åt beroende på i vilket av dessa syften provtagningen görs.

Uppskattning av LTAR-värde i syfte att dimensionera infiltrationsyta

LTAR (Long Term Acceptance Rate) är ett mått på den långsiktiga infiltrationsförmågan i marken vid belastning med slamavskilt hushållsspillvatten (liter per kvadratmeter och dygn). LTAR-värdet motsvarar de dimensioneringsunderlag som traditionellt tagits fram med hjälp av siktanalys.

Det går inte att mäta LTAR direkt i jorden. LTAR måste uppskattas utifrån empiriska (uppmätta) samband. Det finns egentligen inget givet sätt att fastställa LTAR för en jord men i Sverige tillämpas oftast perkolationstest i rör för att mäta och beräkna LTAR för dimensionering av infiltrationsyta. Metod för perkolationstest i rör finns bland annat beskriven i EN 12566–2, Teknisk rapport om infiltrationer, där även andra liknande metoder beskrivs.

Vid avläsning av ett kommersiellt perkolationsprov som tillhandahålls av branschen blir resultatet ofta presenterat som ett LTAR-värde (liter per m2 och dygn) som omräknats från det uppmätta k-värdet. LTAR (l/ m2 d) uppskattat utifrån empiriska samband kan till viss del variera mellan olika kommersiella leverantörer. LTAR-värdet ska inte förväxlas med k-värdet som redovisas i meter per sekund eller centimeter per dygn.

Uttag av perkolationsprov för dimensionering

Det är marklagret som är minst genomsläppligt som är avgörande för bedömningen av den hydrauliska kapaciteten vid dimensionering och som sålunda är mest relevant att provta. En mindre genomsläpplig mark kräver en större infiltrationsyta där belastningen av avloppsvatten per ytenhet är lägre. Flera prover behöver i regel tas ut och testerna behöver upprepas för att resultaten ska bli tillförlitliga.

Platsen för provtagningen bör markeras på karta. I protokoll för provgrop anges på vilken nivå provet tagits ut.

Dimensionering av infiltrationsyta utifrån LTAR-värde

Dimensionering av infiltrationsyta utifrån perkolationstest och bedömt LTAR-värde beskrivs i EN 12566–2. LTAR-värdet anger hur många liter slamavskilt hushållsspillvatten per kvadratmeter och dygn som infiltrationsytan kan belastas med. Infiltrationsyta beräknas genom att mängden spillvatten per dygn som anläggningen avses belastas med divideras med LTAR-värdet. I avsnittet Bedömning av dimensionering behandlas bedömningsgrunder för spillvattenmängder närmare.

Till skillnad från metoden för dimensionering utifrån siktanalys (faktablad 8147) så har man i EN 12566–2 angivit en betydligt mindre mängd hushållsspillvatten per kvm och dygn vid täta jordarter. Infiltrationsytan blir istället större eftersom tätare jordarter har ett lägre LTAR-värde och alltså tillåts belastas med mycket mindre mängder spillvatten. Observera att tekniskt utförande av en anläggning enligt EN 12566–2 skiljer sig från en anläggning utförd enligt faktablad 8147. Vid LTAR -värden under 10 anger EN-12566-2 att direkt infiltration inte är möjlig.

För andra anläggningstyper än infiltrationsanläggningar enligt EN 12566–2 och där dimensioneringen av ytbelastning avviker från EN 12566–2 bör ansökan innefatta en redovisning av vilka egenskaper hos anläggningen och förhållandena på platsen det är som motiverar att ytbelastningen avviker.

Räkneexempel:

Ett hushåll 5 pe med dimensionerande flöde av hushållsspillvatten motsvarande 170 liter per person och dygn -> 850 liter /dygn ska belasta anläggningen

Perkolationstest ger ett beräknat LTAR-värde på 30 l/kvm och dygn

850 liter/p d
___________________ = 28 kvm

30 l/ kvm d

Bestämning av genomsläpplighet (hydraulisk konduktivitet) för bedömning av skyddsavstånd och lokal förhöjning av grundvattenytan

Uttag av prov och utförande av perkolationstest för bestämning av genomsläpplighet (hydraulisk konduktivitet) för bedömning av skyddsavstånd och lokal förhöjning av grundvattenytan under avloppsanläggningen skiljer sig åt jämfört med om syftet är att uppskatta LTAR för bedömning av dimensionering.

Uttag av perkolationsprov för bedömning av lokal förhöjning av grundvattenytan

Vid uttag av perkolationsprov för bedömning av den lokala förhöjningen bör detta ske i de jordlager under planerad infiltrationsnivå som har lägst genomsläpplighet. I grövre jordarter (motsvarande fält A vid siktanalys) finns inget behov av perkolationsprov eftersom förhöjningen i grövre jordarter är försumbar.

Uttag av prov kan ske utifrån SGU:s metod för provtagning och perkolationstest i syfte att bestämma mättad hydraulisk konduktivitet.

Uttag av perkolationsprov för bedömning av skyddsavstånd

Vid uttag av perkolationsprov för bedömning av skyddsavstånd är det viktigt att ha ett annat tankesätt än det man har när man tar perkolationsprov för att bestämma LTAR. Vid perkolationstest i syfte att dimensionera en anläggning utifrån jordens genomsläpplighet söker man efter det minst genomsläppliga (lågkonduktiva) skiktet som kan utgöra ett hinder vid infiltration. Vid skyddsavståndsbedömning i en situation när en brunn ligger i grundvattnets strömningsriktning från ett avloppsutsläpp i mark är det omvänt så att man söker efter det mest genomsläppliga (högkonduktiva) skiktet.

Uttag av prov bör ske på ett djup där man förväntar sig en grundvattenrörelse. I regel bör prover på hydraulisk konduktivitet alltså tas från minst 0,5 meter under planerat läge för spridarrör och neråt.

Det är inte ovanligt att det i jordprofilen uppträder skiktningar med inslag av sand och grus. Detta kan uppträda både i lera och morän och kan då få stor betydelse för markens förmåga att transportera vatten. Ett mer vattenförande skikt kan också återfinnas i övergången mellan jord och bergöveryta. Förekommer det skikt som har hög genomsläpplighet och är sammanhängande över större områden så är det avgörande för bedömningen att den hydrauliska konduktiviteten fastställs i dessa och att det mest genomsläppliga skiktet får bli avgörande vid bedömningen av behovet av skyddsavstånd. Detta förutsatt att dessa skikt inte ligger ovan den zon där den förväntade grundvattentransporten sker.

Om det finns morän inom området så kan man utgå ifrån att det inte finns någon annan underliggande jordart (övriga jordarter har som regel bildats under en senare period). Finner man däremot exempelvis sand kan det vara flera andra underliggande jordarter som lera med mycket låg genomsläpplighet eller isälvsavlagring med mycket hög genomsläpplighet. En grov överblick av jordartsutbredningen i området kan hämtas från SGU:s webbplats (Kartvisaren Jordarter), men kartvisaren ger ingen information om det finns flera lager.

Osäkerheter som är kopplade till rumslig variation och analysmetoder kan alltid minskas genom att utföra flera provtagningar inom samma jordlager i provgropen eller ännu bättre – i flera provgropar i strömningsriktningen från anläggningen.

Ett generellt förhållningssätt vid upprepad provtagning kan vara att utgå från det högst uppmätta värdet (tillämpning av ett ”worst case scenario”).

Platsen för provtagningen bör markeras på karta. I protokoll för provgrop anges på vilken nivå provet tagits ut.

Utförande av perkolationstest för bestämning av genomsläpplighet för skyddsavstånd och lokal förhöjning

Genomsläpplighet kan mätas som mättad hydraulisk konduktivitet. En viktig förutsättning vid mätning av mättad hydraulisk konduktivitet i syfte att bedöma skyddsavstånd och lokal förhöjning av grundvattennivå, är att provet är vattenmättat när testet utförs. Vattengenomströmningen är snabbast under mättade förhållanden och det är dessa förutsättningar som råder vid grundvattentransport. Rekommendationen är därför att väta provet genom att låta det stå i vatten så att vattnet får möjlighet att trycka upp i provet underifrån. Fördelen med detta är att man får en fullständig genomvätning samt att man inte rör upp finpartiklar från provets ytskikt i samma utsträckning som när vatten tillförs ovanifrån.

De handledningar som branschen tillhandahåller för perkolationstester rekommenderar ofta flera upprepningar av testet (vattenbegjutning och tidtagning) vilket kan bero på att man genom upprepningarna vill försäkra sig om ett mättat flöde. Detta arbetssätt är mindre lämpligt vid mätning av mättad hydraulisk konduktivitet. Om genomvätning sker genom blötläggning av provet innan testutförande behövs ingen upprepning om testet som sådant faller väl ut. Gör man flera test bedöms att resultat från första testet är det mest pålitliga (om genomvätning utförts på förhand).

Den mätutrustning som tillhandahålls av branschen för att dimensionera infiltrationsyta innehåller vanligtvis inte information om hur den kan användas för att mäta mättad hydraulisk konduktivitet för bedömning av skyddsavstånd eller lokal förhöjning av grundvattennivå.

En beskrivning av rekommenderad mätmetod för bedömning av skyddsavstånd finns i avsnittet SGU:s metod för provtagning och perkolationstest i syfte att bestämma mättad hydraulisk konduktivitet. Samma metod kan användas för att bestämma hydraulisk konduktivitet i syfte att uppskatta lokal förhöjning av grundvattennivå.