Infiltration av vägföroreningar i vägslänt

Bosse Olofsson, KTH Mark- och vattenteknik

Annika Lundmark, KTH Mark- och vattenteknik

Utveckling av ny metodik för kartläggning av spridning av föroreningar vid olyckor

Förväntade resultat av projektet

• Ge ökad kunskap om risken för föroreningsspridning från väg

• Ge ökad kunskap (och förhoppningsvis data) om heterogenitet i vägren och vägslänt

• Ge ökad kunskap för förbättring av befintliga beräkningsmodeller

• Ge underlag för konstruktion av skyddsåtgärder

2

Bakgrund till projektet

• Många olyckstillbud

• Idag generella beräkningar eller avancerade modelleringar

• Okunskap beträffande– heterogenitet

– flödesvägar

– flödestider

– dikens funktion

3

Infiltrationsmätninginom ett

examensarbete, KTH

• Infiltrationsmätningar invid E4, Salem visade på mycket snabb infiltration

• Men vart tog vattnet vägen?

(Paulsson 2007) 4

Spårämnesförsök med färgämnen längs fyra danska motorvägar (Jensen 2004) 5

? ?

?? ?

Hur kan man klargöra flödesvägar i heterogen miljö utan omfattande

borrning och provtagning?

6

PrincipElektrisk resistivitet

CVES7

Mätutrustningen

VÄG

Elektrodsystem

Vägren, slänt

och dikeszon

8

Mätningar i Småland (väg 897)2009. Elektrodavstånd 0.2 m 9

Resistivitet och konduktivitet

Material Resistivitet m Konduktivitet mS/m

Grus 1000-2000 0.5-1

Sand 500-1000 1-2

Morän 200-500 2-5

Torv 100-300 3-10

Silt 80-200 5-12

Lera 30-70 15-30

Mättade förhållanden (efter Peltoniemi,1988)

10

Fältförsök sommaren 2009

Småland – Växjö

Stockholm

N

11

12

126

897

875

Vägsträckor Småland

13

JordartskartorVäg 875 Väg 897

14

• Modern väg• 2940 ÅDT• Makadam• Lutning

vägren: 16°

Väg 897• Belagd kostig• 120 ÅDT• Morän• Lutning

vägren: 10°

Väg 875

15

Väg 875>20 mm

grus

sand

silt ler>20 mm

grus

sand

silt ler

Väg 897

Humushalt

Textur

2.2 %4.8 %

Vattenhalt- före infiltration- efter infiltration

3 %

Infiltrationskapacitet 3.3 m/dygn1.7 m/dygn

27 %20 %28 %

16

17

Väg 875 Förändring i resistivitet efter infiltration av saltvatten (efter 2 h)

-variation med djupetoch avstånd från vägen

18

Väg 897 Förändring i resistivitet efter infiltration av saltvatten (efter 30 min)

-variation med djupetoch avstånd från vägen

19

Viktigt att beakta vägens sidoområde!

• Vägrenens uppbyggnad

• Dikesutformning

• Släntlutning

• Geologi

• Vegetation

20

ModellresultatHur snabbt transporteras vattenburna

föroreningar i marken?

• Skillnad mellan olika typmiljöer• Analytiska och dynamiska beräkningar

Analytiska beräkningar – RIBHomogen mark

Lera : 520 dygn

Morän : 7 dygnGrus: ½ minSand: 1 h

Lera / Morän Sand Grus

22

3

2

1

0

m u

nd

er

mark

yta

n

14 h

1 h4 h

Lera Morän

1 h

4 h8 h

Sand

1 h

4 h4 h

Vägren

<1 h

4 h

1 h

Stödremsa

<1 h

4 h

1 h

Analytiska beräkningar – tid till grundvattenyta på 1 m djup:

Grus ½ min

Sand 1 h

Morän 7 dygn

Lera 520 dygn

(m)

Lera Morän Sand Vägren Stödremsa

Dynamiska beräkningar – CoupModelHeterogen mark

23

Rekommendationer

• Förhindra att släckvatten och andra föroreningar att når vägrenen

• Om infiltration i vägren uppkommit i känsliga områden bör åtgärder (ev uppgrävning) oftast vidtas inom ½-1 timme

• Jordartskartor etc räcker ej för åtgärdsplaneringvid olyckor på modernt uppbyggda vägar (omutsläppet är begränsat till vägen)

• Kunskaper om vägkroppens uppbyggnad bör framtas och finnas tillgängligt vid känsliga objekt

24

Slutsatser

• Metodiken med geoelektriska spårämnesförsök fungerar väl

• Infiltrationen i vägrenen är betydande

• Moderna vägar (med makadam) ger mycket snabb infiltration

• Infiltrationen mycket heterogen med tydliga flödeskanaler

• Generaliserade perkolationsmodeller ger nöjaktiga generella hastigheter men kan inte beskriva heterogeniteten

25

Ett stort tack till….

• MSB för ek.support och stöd(särskilt Clas-Håkan Carlsson

och Cecilia Alfredsson)

• Vägverket för ek.support

• Referensgruppen för stöd och ideer (MSB, Vägverket, SGU, KTH, VTI)

• Deltagare i fältarbete etc (Mattias Lindgren, Danial

Khatabiasfanjani, Christoffer Carstens)

26