National Transport Library Research Database

Grundvattenförorening vid trafikolyckor – utveckling av ny bedömningsmetodik (Pollution of groundwater at traffic accidents - development of a new assessment methodology)

  • Olofsson, Bo
  • Kungliga tekniska högskolan, Universitet eller högskola, 202100-3054
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2008-04-01 -- 2009-12-31 ; 500000 kronorRegistration number:
  • Trafikverket 2010/1744
Subject(s): Abstract: Olyckor vid vägtransporter innebär risk för att grundvattenpåverkan kan uppstå vid spill av drivmedel eller kemikalier. En stor mängd tillbud inträffar årligen samt även direkta kemikalieutsläpp som har hotat grund- och ytvattentäkter. SRV, Vägverket samt SGU har under det senaste decenniet studerat och inventerat konfliktpunkter mellan vägar och viktiga grundvattenresurser. Risken för föroreningspåverkan samt behovet av åtgärder baseras i stor utsträckning på infiltrationskapaciteten hos naturliga jordar och förenklade strömningssimuleringar (t ex med datorprogrammen Kemspill samt RIB-spridning mark). Preliminära infiltrationsstudier från några vägrenar längs väg E4 (Stockholm) i samarbete med Vägverket Konsult har dock givit oroväckande resultat som visar 1): att infiltrationskapaciteten ofta är mycket större än vad som tidigare antagits, 2): att den lokala variationen i infiltrationskapacitet är mycket stor, 3): att vid ett utsläpp på vägbanan finns det stor risk att föroreningen försvinner in i vägbanken och att dikenas uppsamlande funktion är begränsad. Det finns således stor osäkerhet om hur och med vilken hastighet infiltrationen faktiskt sker. Det finns få tidigare studier som beskriver den verkliga flödessituationen i befintliga vägkroppar och vägslänter eftersom det är mycket svårt att kartlägga dessa vid traditionella provtagningar. Sådan kunskap är dock nödvändig dels för lämplig utformning av föroreningsskydd, dels för åtgärder vid kemikaliespill. Syfte: Projektet syftar till att kartlägga den verkliga spridningen av vattenburna föroreningar från väg vid större utsläpp på vägbana i olika vägmiljöer. Såväl infiltrationsegenskaper i vägrenen samt spridningen av dessa ska kartläggas, liksom de verkliga spridningsvägarna i vägren och vägslänt och betydelsen av den hydrauliska heterogeniteten för saneringsåtgärder. Projektet omfattar applicerande av ny oförstörande metodik för mätning, modellering och utvärdering, vilken ska jämföras med traditionell beräkning baserad på befintlig endimensionell strömningsmodellering. Metodik: Projektet baseras på en tämligen stor mängd mätningar (ca 100, för att erhålla statistiskt säkerställda resultat) fördelat på 10 vägar i Mellansverige med variation dels med avseende på vägens uppbyggnad, ålder och dikesavledningssystem, dels variation av de geologiska och topografiska förhållandena. Mätningarna görs med en speciell infiltrometer utvecklad i USA, Cornell sprinkle infiltrometer som möjliggör simuleringar med kontinuerlig tillförsel av vätskemängder i vägren och vägslänt tills ytavrinning uppstår. Infiltrationen görs med saltvatten och infiltrationen följs genom ett speciellt utvecklat multi-elektrodsystem där den elektriska resistiviteten (DC) mäts mellan olika elektrodkonfigurationer. Invers modellering av resistivitetsdata i 2D eller 3D beroende på resultat från pilotprojekt, varvid strömningen i vägkroppen kommer att kunna studeras såväl med avseende på orientering som hastighet. Jämförande simulering baserat på kornstorleksanalys av jordprov och 1D hydraulisk modellering. Även en litteraturstudie av internationella erfarenheter av väginfiltration kommer att genomföras. Förväntade resultat pch relevans för Vägverket och SRV: Projektet förväntas ge ny kunskap med avseende på infiltration och strömning av vattenburna kemikalier vid olyckor och spill på vägbana och därigenom möjliggöra 1):generellt förbättrade prediktionsmöjligheter, 2):förbättrad riskbedömning för grundvattenförorening, 3):underlag för åtgärder och konstruktion av skydd vid känsliga miljöer, 4):underlag för förbättrade saneringsåtgärder vid olycka, 5):underlag för vidareutveckling av de datorprogram som idag finns tillgängliga för bedömning av föroreningsspridning vid SRV. Resultaten kan i tillämpliga delar även användas för spridning av andra ämnen, t ex tyngre petroleumprodukter. Projektet borde ha hög samhällelig relevans. Abstract: Road transports sometimes lead to a accidental spills of petrol and other chemicals, which may be a threat to groundwater sources. SRSA (Swedish Resque Services Agency), VV (Swedish Road Administration) and SGU (Geological Survey of Sweden) have made inventories of conflict areas between roads and important aquifers. Risk assessments and mitigation measures are generally based on the infiltration capacities of natural soils and simplified flow simulations. Preliminary studies of infiltration capacities along road verges show: 1: that infiltration capacity is much higher than previously was assumed, 2: that the local variation of infiltration capacities is very high, 3: that there is a risk that accidental spills on the roadway lead to infiltration of pollutants in the road embankment whereas the ditches don't serve as collectors. There is lack of knowledge regarding the infiltration process and there are very few studies carried out so far of the flow paths from the roads towards the surrounding ditches and the infiltration processes. Increased knowledge is necessary for the construction of protection measures as well as for mitigation measures at accidental spills. Objectives: The aim of the project is to study the flow paths of water soluble pollutants at various roads environments. This comprises the infiltration capacities, the heterogeneity of infiltration capacities as well as the subsurface flow in the road verges and the road embankment slopes. Furthermore development and application of a new non-destructive methodology for tracing pollutants which will be compared to traditional 1D flow modelling. Methodology: The project is based on many measurements (c 100 in order to achieve a statistical material) divided on about 10 roads in central Sweden. The roads are selected based on varying types of construction, age, ditch systems as well as varying geological and topographical conditions. Infiltration studies using an infiltrometer with the possibility of simulating various amount of precipitation and amount of added water. Salt water is used as a tracer. Tracing is made by a multi-electrode system where the electrical resistivity (DC) is measured between different electrode configurations. Inverse modelling is made in 2 and/or 3D (based on pilot studies), from which the flow paths can be traced and the infiltration velocities calculated. Comparing simulating based on grain size analyses and 1D hydraulic modelling. the project also comprises a literature study. Expected results and relevance: The project is expected to give new knowledge regarding infiltration and flow of water soluble chemicals at accidental spills on roads and hence in the long run to give 1) increased prediction possibilities 2) improved risk assessment for groundwater pollution 3) improved mitigation methods in vulnerable areas 4) improved knowledge for mitigation measures at accidental spills 5) basis for improvement of today's available computer programs for simulation of spread of pollutants from roads. the project is believed to have a high social and public relevance.
Item type: