Den här sidan hör till avsnittet Övergripande frågor i vägledningen för prövning av små avloppsanläggningar
Vägledningens startsida
×
Dela på Facebook Dela på Twitter Skicka e-post Skriv ut

Bestämning av dimensionerande grundvattennivå

Markbaserade avloppsanläggningar måste alltid utformas med hänsyn till höga grundvattennivåer. Den dimensionerande nivån ska väljas så att kravet om en meters omättad zon uppfylls under större delen av året. Se även Vertikalt avstånd mellan infiltrationsnivå och grundvatten.

För att underlätta projektering av små avlopp avsedda för ett eller några hushåll har SGU tagit fram en approximativ metod för fastställande av dimensionerande grundvattennivå, GVdim. Metoden bygger på att den sökande, eller den som den sökande anlitar, först genomför grundvattenobservationer i fält och sedan gör en korrektion baserat på den allmänna grundvattensituationen samt i förekommande fall ytterligare en korrektion för den lokala förhöjningen som kan uppstå vid infiltration av avloppsvatten.

En redogörelse för hur högsta dimensionerande grundvattenyta beräknats ska finnas med i en ansökan, inklusive dokumentation av provgrop/ar (se även Provgrop). Handläggaren bedömer om dokumentationen är tillräcklig för att ligga till grund för att behandla ansökan.

Metoden innefattar 6 steg:

  1. Observation av grundvattennivån i fält där anläggningen planeras.
  2. Fastställande av magasinsegenskaper.
  3. Översiktlig bedömning av fyllnadsgraden i grundvattenmagasinet vid tidpunkten för observationen av grundvattennivån.
  4. Beräkning av nivåhöjning som kompensation för att observationen av grundvattennivå ej skedde under höga grundvattenförhållanden.
  5. Beräkning av den lokala nivåhöjningen under anläggningen pga. infiltration.
  6. Fastställande av dimensionerande grundvattennivå genom summering av de beräknade nivåförhöjningarna och den observerade grundvattennivån.

Generellt bör undersökningar av grundvattennivå i första hand ske vid tillfällen på året då grundvattennivån kan förväntas vara nära sina högsta nivåer. När detta inträffar varierar från år till år men är också beroende på var i landet man befinner sig. Se Stora och små grundvattenmagasin.

Metoden som beskrivs här är tillämplig för konventionella infiltrerande tekniker dimensionerade för upp till och med 25 pe där kravet på skyddsavstånd till grundvattenytan är 1 meter.

Grundvattenobservationer i fält (steg 1)

Observationer av grundvattennivå ska göras i omedelbar närhet till avloppsanläggningen (inom 5 meter från platsen där anläggningen avses placeras). Observation av grundvattenytan krävs dock inte i de fall inget grundvatten påträffas på ett djup ner till 2,5 meter under planerad infiltrationsnivå eller då berg påträffas före grundvatten. Vid påträffande av berg bör bergnivån istället ansättas som en observerad grundvattenyta.

Grundvattennivån observeras minst två gånger med minst en veckas mellanrum. Observation kan göras med hjälp av (tillfälligt) grundvattenrör, se Anvisningar för grundvattenrör eller direkt i provgrop, se Provgrop.

Fastställande av magasinsegenskaper och fyllnadsgrad (steg 2)

Avgörande för hur grundvattennivån fluktuerar är vilken typ av magasin det handlar om; ett stort långsamtreagerande eller ett litet snabbreagerande, se tabell.

Magasinstyper och deras egenskaper

Magasinstyp

Egenskaper

Stort långsamtreagerande magasin – främst större sammanhängande isälvsavlagringar (grus och sand)

Måttliga men förhållandevis bestående nivåskillnader

Litet snabbreagerande magasin - morän och finare jordarter

Stora och snabbt föränderliga nivåskillnader


Stora magasin utgörs främst av isälvsavlagringar (och i mindre utsträckning sedimentärt berg). Isälvsavlagringarna är gröna på jordartskartan. Stora grundvattenmagasin kan också finnas redovisade i SGU:s magasinskartering. I övriga fall bör man utgå från att man befinner sig i ett litet snabbreagerande magasin, även om jordarten är sandig eller grusig, t.ex. vid infiltration i svallgrus. Se även Stora och små grundvattenmagasin.

Grundvattnets fyllnadsgrad erhålls genom SGU:s så kallade fyllnadsgradskarta som utges varje månad och beskriver den aktuella månadens fyllnadsgrad, dvs. hur den aktuella grundvattennivån är i förhållande till tidigare uppmätta värden. Fyllnadsgraden i fyllnadsgradskartan anges som en andel (%) av magasinets fluktuationszon. Med fluktuationszonen avses i det här fallet skillnaden mellan högsta och lägsta någonsin uppmätta nivån, se figur 46.

Exempel på fluktuationer över tid i ett grundvattenmagasin.
Nivåerna i magasinet pendlar mellan maxvärde och minvärde. Illustration.

Figur 46. Exempel på fluktuationer över tid i ett grundvattenmagasin. Nivåerna i magasinet pendlar mellan maxvärde och minvärde. Klicka på bilden för en större version.

Höjning av grundvattennivån på grund av fluktuationer över tid (steg 3)

Korrektionen av en observation av en grundvattennivå vid en viss tidpunkt till bedömd högsta grundvattennivå görs genom att addera ett tillägg som baseras på den dimensionerande pendelhöjden i magasinet och fyllnadsgraden vid mättillfället.

Konstant för maxpendelvärden för moränmark respektive sand- och grusmagasin.

Magasinstyp

Dimensionerande pendelhöjd

Stort långsamtreagerande magasin - grusig och sandig jord

2.5 m

Litet snabbreagerande magasin - morän och finare jordarter

3.0 m


Se även Stora och små grundvattenmagasin.

De dimensionerande pendelhöjderna i tabell 8 återspeglar skillnaden mellan högsta och lägsta nivån i magasinen och bygger på statistik från SGU:s observationsserier av grundvattennivåer i inströmningsområden i öppna magasin. Utströmningsområden är inte lämpade för anläggning av infiltrationer och har därför uteslutits. I utströmningsområdena är grundvattennivåerna visserligen mindre varierande men samtidigt ofta i nära kontakt med markytan.

För att kunna bedöma dimensionerande grundvattennivå krävs vidare en ansats om vilken högsta fyllnadsgrad som en anläggning bör dimensioneras för. HaV har med stöd av SGU satt denna fyllnadsgrad till 80% för snabbreagerande magasin och 100% för långsamtreagerande magasin.

Med utgångspunkt från ovanstående ansatser har tabell 9 utformats. Ur tabell 9 utläses den förhöjning (FHmag) som behöver adderas till den observerade nivån för att kompensera för att fyllnadsgraden vid observationen av grundvattennivån inte motsvarade den dimensionerande fyllnadsgraden. Värt att notera är att om fyllnadsgraden är över 80 % behöver inga tillägg göras för att fastställa dimensionerande nivå i moränmagasin.

Grundvattnets
nivåförhöjning FHmag vid olika fyllnadsgrad. Kompensation för
observation vid låg fyllnadsgrad. Illustration.

Tabell 9. Grundvattnets nivåförhöjning FHmag vid olika fyllnadsgrad. Kompensation för observation vid låg fyllnadsgrad. Klicka på bilden för en större version.

Eftersom man under ett normalår sällan underskrider en fyllnadsgrad på 20% är påslaget vid beräkning av dimensionerande grundvattennivå i moränmark oftast under 1.8 m, men detta kan självfallet ändå innebära stora praktiska konsekvenser för hur anläggningen ska utformas då det ofta innebär att bädden behöver läggas upplyft. Det finns stora fördelar med att bestämning av grundvattennivå görs vid en tidpunkt då fyllnadsgraden i magasinet är hög. Då blir påslaget lägre och man får en större säkerhet i projekteringen.

Lokal höjning av grundvattennivån på grund av infiltration (steg 4)

Vid infiltration av avloppsvatten kan även en lokal förhöjning av grundvattennivån uppstå under anläggningen. För att säkerställa att kravet på omättad zon uppfylls är det angeläget att man uppskattar hur kraftig den lokala förhöjningen blir.

Generellt så är höjningen försumbar i grövre jordarter (inom fält A) men den kan vara av avgörande betydelse i finare, speciellt vid tunna jordlager. (Finnemore, 1993) Se figur 47.

Illustration

Figur 47. Principskiss för grundvattennivåns förhöjning i olika jordarter. Klicka på bilden för en större version.

Jordens förmåga att leda vatten i marken kommer i stor utsträckning att bestämma hur mycket grundvattennivån rakt under infiltrationsanläggningen kommer att höjas. Markens vattengenomsläpplighet (hydrauliska konduktivitet) kan uttryckas genom det så kallade k-värdet, se listorna nedan. Se även Perkolationsprov i Siktanalys och perkolationsprov.

Ungefärliga K-värden m/s för olika moräner

  • Grusig morän: 10 -5 - 10 -7
  • Sandig morän: 10 -6 - 10 -8
  • Siltig morän: 10 -7 - 10 -9

Ungefärliga K-värden m/s för olika sedimentära jordarter

  • Fingrus: 10-1 - 10-3
  • Grovsand: 10-2 - 10 -4
  • Mellansand: 10-3 - 10 -5
  • Finsand: 10-4 - 10 -6
  • Grovsilt: 10-5 - 10 -7

Även tjockleken på det grundvattenförande lagret under infiltration är av avgörande betydelse. Sambandet mellan lokal förhöjning under infiltrationen och det grundvattenförande lagrets tjocklek vid olika k-värden anges i figur 48.

Grundvattennivåns
förhöjning (FHinf ) som funktion av grundvattenförande lagrets
tjocklek vid några olika k-värden. Kurvorna är beräknade baserat på metod
beskriven av Finnemore (Finnemore, 1993). Utgångspunkten
har varit en infiltrationsanläggning som varit i drift i 10 år och som har ytan
2 x 17meteroch en belastning av 30 liter/kvm d. Det är den hydrauliska
konduktiviteten som ger störst utslag i beräkningarna av förhöjningen. Övriga
parametrar har mycket liten påverkan. (SGU, 2018). Illustration.

Figur 48. Grundvattennivåns förhöjning (FHinf ) som funktion av grundvattenförande lagrets tjocklek vid några olika k-värden. Kurvorna är beräknade baserat på metod beskriven av Finnemore (Finnemore, 1993). Utgångspunkten har varit en infiltrationsanläggning som varit i drift i 10 år och som har ytan 2 x 17 meteroch en belastning av 30 liter/kvm d. Det är den hydrauliska konduktiviteten som ger störst utslag i beräkningarna av förhöjningen. Övriga parametrar har mycket liten påverkan. (SGU, 2018). Klicka på bilden för en större version.

Illustration

Principskiss över grundvattenförande lager. Klicka på bilden för en större version.

Bedömning av lokal förhöjning görs med utgångspunkt från beräknad högsta nivå i grundvattenmagasinet (resultatet av steg 4). Först ansätts det grundvattenförande lagrets tjocklek som avståndet mellan berg (eller tätt jordlager) och den beräknade högsta nivån i magasinet. Därefter bedöms jordens hydrauliska konduktivitet och den lokala förhöjningen avläses ur figur 48. Vid jordarter inom fält A behöver inte särskild hänsyn tas till förhöjningen på grund av infiltration.

Ibland saknas uppgift om avstånd till berg eller tätt jordlager eller uppgift om k-värde. I dessa fall får sökanden, eller den som sökanden anlitar för projektering, göra rimliga ansatser och bedöma utfallet, t.ex. börja med att ansätta berg i botten av provgropen och utgå ifrån att det är ett lågt k-värde för att se om det föreligger någon risk för förhöjning. Behöver man gå vidare kan man som stöd för en bedömning av avstånd till berg använda sig av SGU:s jorddjupsmodell eller göra en fördjupad provgrop. Det kan också bli aktuellt att göra ett perkolationsprov för att bestämma den hydrauliska konduktiviteten. Uttag av perkolationsprover för detta ändamål bör ske i de jordlager under planerad infiltrationsnivå som har lägst genomsläpplighet.

För anläggningar dimensionerade för mer än ett eller några hushåll kan förhöjningen bli betydligt större än för en anläggning för ett hushåll, varför en sådan anläggning behöver föregås av en noggrann projektering och utredning av grundvattennivåer.

Beräkning av högsta dimensionerande grundvattennivå (steg 5)

Dimensionerande grundvattennivå GVdim fastställs slutligen genom att addera resultaten från steg 4 och 5 till den observerade nivån:

GVdim = GVobs + FHmag + FHinf

Definitioner

GVdim. Dimension­erande högsta grundvattennivå utifrån vilken infiltrationen projekteras och byggs, meter från befintlig markyta.(gäller för konventionella infiltrationer < 25 pe).
Befintlig markyta fungerar som referensnivå (nollnivå). GVdim blir därmed i allmänhet negativt och anger avståndet från markytan ner till dimensionerande grundvattennivå. Positiva värden på GVdim innebär att dimensionerande grundvattenyta beräknats till en nivå ovan markytan. Detta indikerar att det kan finnas tidpunkter på året då grundvattennivån ligger mycket nära eller t.o.m. över markytan.

GVobs. Observerad grundvatten­nivå, meter under befintlig markyta.
Bestäms genom minst två observationer i grundvattenrör eller provgrop med minst 1 veckas mellanrum (steg 1), företrädesvis vid en tidpunkt då grundvattennivåerna allmänt är höga.
Befintlig markyta anges som nollnivå och GVobs blir därmed ett negativt värde.

FHmag. Grundvattnets förhöjning (m) som en funktion av magasinets fyllnadsgrad.

FH mag hämtas ur tabell 9 (steg 4) där fyllnadsgrad avläses i SGU:s så kallade fyllnadsgradskarta.

FH inf. Grundvattnets lokala förhöjning (m) under infiltrationen som en funktion av den hydrauliska konduktiviteten (K-värde) och det grundvatten­förande lagrets tjocklek.
FH inf hämtas ur figur 48 (steg 5). K-värdet är avhängigt resultatet av siktanalys/ perkolationsprov. Se bilaga Siktanalys och perkolationsprov. Som grundvattenförande lagers tjocklek ansätts avståndet mellan observerat berg (eller tätt jordlager) och beräknad högsta grundvattennivå i magasinet.
Vid jordart inom fält A behöver ingen hänsyn tas till FH inf.

Redovisning av bedömning av dimensionerande grundvattenyta inklusive underlagen, bör bifogas en ansökan. Handläggaren bedömer om underlaget är tillräckligt för att ansökan ska kunna behandlas.

Korta avstånd till berg eller täta jordarter

Specialfallet då berg konstateras i en provgrop är problematisk, speciellt om berg påträffas nära gränsen på 1 meter under spridningsytan. I praktiken får det anses troligt att grundvattennivån kommer att uppträda ovan bergytan i dessa fall. Avloppsanläggningen kommer också kontinuerligt att tillföra vatten till marken ovan berget. Ett poröst och sprickigt berg kan eventuellt ta emot detta men är det underliggande berget tätt så kommer nivån att stiga i samband med att vattnet avleds horisontellt. Beroende på bergets utbredning, topografi, eventuella trösklar m.m. kan denna avrinning också hindras.

Grundvattennivåns stigning under en avloppsanläggning är starkt beroende av det grundvattenbärande lagrets tjocklek samt konduktiviteten i jorden. I specialfallet med berg direkt efter en meter omättad zon är det grundvattenbärande lagret till en början obetydligt vilket bör framtvinga en betydande stigning av grundvattennivån direkt under anläggningen. Jordens konduktivitet blir också avgörande för stigningen. Det är därför sannolikt att kravet på 1 meter omättad zon inte kommer uppfyllas om berg påträffas nära en meter under tilltänkt infiltrationsnivå.

Vid projekteringen av en infiltration under beskrivna förhållande (kort avstånd till berg och framförallt täta jordarter) måste risken för kraftig lokal förhöjning och även ytlig uppträngning noga beaktas. En ansökan kan behöva innehålla tydlig dokumentation av materialets genomsläpplighet – perkolationsprov eller liknande, samt en bedömning av konsekvensen av infiltration på platsen. Man kan också behöva göra ytterligare provgropar för att undersöka jordlagrens horisontella utbredning för att säkerställa att det renade spillvattnet kan avrinna utan ytuppträngning. Finns det uppenbara risker för problem med avrinning av vatten bör markbäddskonstruktion övervägas. Se även Hydrogeologisk utredning och Provgrop. (SGU, 2018) (SGU, 2018)

Beräkningsproceduren för GVdim i praktiken

Nedan följer några beräkningsexempel för att illustrera hur beräkningen sker i praktiken och vad konsekvensen kan bli.

Exempel 1: 3 meter djup provgrop i sand, inget berg, 90% fyllnadsgrad, grundvattenytan på 2,3 meters djup

Beräkningsexempel. Illustration.

Steg 1 - observation av grundvattennivå

Grundvattennivån observeras vid två tillfällen med en vecka emellan. Den ligger på ca 2,3 m under befintlig markyta.

Steg 2 - jordart, magasinstyp och fyllnadsgrad

På jordartskartan anges området som isälvsavlagring (grönt). Magasinet är alltså ett stort långsamreagerande magasin. Siktanalysen visar att det är en grovsand.

SGU:s fyllnadsgradskarta anger 90% fyllnadsgrad vid tidpunkten för nivåobservationerna.

Steg 3 – beräkning av nivåhöjning pga. av fluktuationer över tid, FHmag

Vi avläser i diagrammet att 0,3 meter behöver läggas till till den observerade grundvattennivån.

Vi
avläser i diagrammet att 0,3 meter behöver läggas till till den observerade
grundvattennivån. Illustration.

Steg 4 - beräkning av den lokala nivåhöjningen på grund av infiltration, FH inf

Siktanalysen har visat att det är en grovsand inom fält A. Inget tillägg behöver göras.

Steg 5 - beräkning av GVdim

Den dimensionerande grundvattenytan beräknas sålunda ligga 2 meter
under befintlig markyta. Anläggningen bör därför projekteras så att infiltrationsnivån
inte ligger djupare än 1 meter under befintlig markyta.Illustration. 

Den dimensionerande grundvattenytan beräknas sålunda ligga 2 meter under befintlig markyta. Anläggningen bör därför projekteras så att infiltrationsnivån inte ligger djupare än 1 meter under befintlig markyta.

Exempel 2: 2 meter djup provgrop i morän, inget berg, 50 % fyllnadsgrad, grundvattenytan på 1,5 meters djup

Exempel provgrop. Illustration.


Steg 1 - observation av grundvattennivå

Grundvattennivån observeras vid två tillfällen med en vecka emellan. Den ligger på 1,5 meter under befintlig markyta. Provgropen är tämligen grund, 2 m.

Steg 2 – jordart, magasinstyp och fyllnadsgrad

Magasinet är ett litet magasin. Siktanalysen visar att det är en grusig morän inom fält B.

SGU:s fyllnadsgradskarta anger 50% fyllnadsgrad vid tidpunkten för nivåobservationerna.

Steg 3 - beräkning av nivåhöjning pga. av fluktuationer över tid, FHmag

Vi avläser i diagrammet att ca 0,8 meter behöver läggas till till grundvattennivån som kompensation för att fyllnadsgraden bara var 50% när grundvattennivån observerades.

Vi avläser i diagrammet att ca 0,8 meter behöver läggas till till
grundvattennivån som kompensation för att fyllnadsgraden bara var 50% när
grundvattennivån observerades. Illustration.


Steg 4 - beräkning av den lokala nivåhöjningen på grund av infiltration, FH inf

Ungefärliga K-värden m/s för olika moräner
  • Grusig morän: 10 -5 - 10 -7
  • Sandig morän: 10 -6 - 10 -8
  • Siltig morän: 10 -7 - 10 -9

Siktanalysen har visat att det är en grusig morän. K-värdet för grusig morän är ca 10 -5 - 10 -7 m/s.

Det grundvattenförande lagret är åtminstone 2 - 1,50 = 50 cm, plus FH mag som fastställts till 0,8 m vilket blir 1,3 m.

Av diagrammet nedan framgår att FH inf ligger på minst 1,2 m utifrån tillgänglig data.

Av diagrammet nedan framgår att FH inf ligger på
minst  1,2 m utifrån tillgänglig data. Illustration.


Steg 5 - beräkning av GVdim

Beräkning av GVdim. Illustration.

Värdet blev positivt vilket indikerar att detta är en plats där det finns en risk för att det periodvis blir så höga grundvattennivåer att grundvattnet ligger i närheten av markytan. Exempel på några handlingsalternativ:

  • Platsen för provgropen/arna har eventuellt inte valts i ett optimalt läge. Går det att byta lokalisering?
  • Provgropen/arna har grävts vid en tidpunkt då det var tämligen låg fyllnadsgrad i magasinet. Avvakta med att bestämma GVdim till en bättre tidpunkt då de observerade grundvattennivåerna ligger närmre sin maxgräns. Är fyllnadsgraden i ett moränmagasin 80% eller mer behöver ingen kompensation FHmag läggas till.
  • Provgropen var bara 2 meter djup. Gräv en djupare provgrop och/eller kontrollera avstånd till berg med ett stickspjut/ jordborr etc. för att ev. kunna konstatera att det finns ett tjockare grundvattenförande lager än vad som först antagits. Då blir FHinf lägre. Data i SGU:s brunnsarkiv eller SGU:s jorddjupsmodell kan också bidra med kunskap om jorddjup i det aktuella området.
  • Den hydrauliska kapaciteten kan kontrolleras noggrannare med ett perkolationsprov.
  • Infiltrationen lägges upphöjd efter kontroll av att marken kan transportera bort infiltrerat vatten inom recipientområdet nedströms anläggningen, utan risk för uppträngning.
  • Välj en annan teknisk lösning.
Dela på Facebook Dela på Twitter Skicka e-post Skriv ut