VTI National Transport Research Database

Analytiska lösningar för grundvattenflöde i sprickigt berg (Industridoktorand) (Analytical solutions for groundwater flow in fractured rock (Industrial Doctoral Student))

  • Niemi, Auli
  • Uppsala universitet, Universitet eller högskola, 202100-2932
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2020-01-01 -- 2024-12-31 Registration number:
  • Trafikverket 2019/117614
Subject(s): Abstract: All aktivitet under mark påverkar grundvattnet. För Trafikverkets all pågående och avslutade projekt har det varit/är det viktigt att förstå hur dessa aktiviteter påverkar grundvattensystemet i dess omgivning. I ett förändrande klimat kommer även hårdare krav sättas på sådana analyser, dels för att nya parametrar måste tas till hänsyn, dels för att påverkan hos både befintliga och nya anläggningar måste analyseras. För att förstå hur grundvattnet påverkas behövs en bra förståelse för den flödesmekanik och de processer som pågår samt matematiska modeller för att beskriva processerna och göra prognoser. Forskningen kommer att vara fokuserad kring problematiken med flöden i sprickigt berg, och att hitta i synnerhet analytiska lösningar för att modellera detta. Arbetet har redan påbörjats och en lösning som tar hänsyn till den hydrauliska konduktiviteten variation med djupet har tagits fram och publicerats (Toller & Strack, 2019). I det sökta projektet kommer den sökande fortsätta detta arbete och som första steg kommer att vidareutveckla den befintliga analytiska lösningen för flöden i elastiska medier (realistiskt for sprickigt berg). Detta kommer att resultera i en analytisk modell som kan deformera och att krafterna från grundvattenflöden är inkluderade, samt flödet i sprickorna. Efter utvecklingen av den grundläggande modellen kommer forskningen fokusera mot viktiga applikationer, t.ex. samverkan mellan grundvattenflödet i kristallint berg (med sprickor) och tunnlar. Påverkan av ytvatten på dessa system, samt påverkan ändringar i randvillkor p.g.a. av klimatförändringar kommer att undersökas. Slutresultatet av doktorandprojektet kommer att vara ett flertal av nya analytiska modeller och ökad kunskap för att analysera Trafikverkets anläggningars påverkan på omgivning, samt kunna göra förslag för en mindre påverkan. Den ökade kunskapen möjliggör också att skriva rätt regelverk och att följa upp påverkan. Med hjälp av lösningarna som dessa ges en insyn i hur grundvattnet beter sig i olika medier och hur dess parametrar påverkar flöden. Efter att doktorandstudien är klar kommer flertalet av nya analytiska lösningar kunna användas för att ta fram nya modeller för att analysera hur Trafikverkets anläggningar ska påverka omgivningen, samt göra förslag hur påverkan kan bli mindre och mer hållbar. Abstract: All activity underground effect the groundwater. For all Swedish Transport Administration's ongoing and finished projects it has been, and are, important to understand how they affect the groundwater system and its surroundings. In a changing climate, there will be an even tougher requirement on these analyses, partly because new parameters must be estimated, and because the effect must be considered for both existing and new infrastructure. To understand how the groundwater is effected there is a demand to understand the mechanical and hydrological processes and how to model these effectively. The research will focus on the problems concerning flow in fractured rock and finding analytical solutions to model this. The work has already started and a solution that takes in to account of the hydraulic conductivity variation with depth was developed and published (Toller & Strack, 2019). In this doctorial project, the doctoral student will continue this work. The purpose of the research is to find analytical solutions for groundwater flow in fractured rock, related to applications that are important for tunnel construction and maintenance. The advantage with analytical solutions (in comparison to detailed numerical fracture models) are that the model can quick and easily change and test the effect of different managing measures and boundary conditions. As the first step, we will develop the existing analytical solution for flow in elastic media (realistic for fractured rock). This will result in an analytical model that can deformed and where the forces from groundwater flow is included, as well as flow in the fractures. After the development of the initial model the research will focus on important applications, e.g. interface between groundwater flow in crystalline rock (with fractures) and tunnels, fractured rock and overlaying soil layers and more. The effect on surface water and its system, and the effect of changing boundary conditions because of climate change, is to be studied. The result of the doctoral project are multiple new analytical models and an increased knowledge of infrastructure’s effect on its surroundings, as well as proposals for effective solutions for groundwater management. The increased knowledge will also give opportunity for improved policies and regulations for construction, planning and maintaining tunnel constructions. With the developed solutions, a great insight into the behavior of groundwater in different media is provided as well as how different parameter effect the flow. After the doctoral project is finished, the developed analytical methods may be to use to develop even more models to determine the effect of infrastructure on its surrounding, and proposals on how to mitigate the effect in a sustainable manner
Item type:

Powered by Koha