Installation av grundvattenrör

OBS Remissversion - texterna är fortfarande under bearbetning och ska enbart ses som utkast. Finns det direkta fel? Hittar du enkelt det du vill, dvs är strukturen bra? Finns det ord/begrepp som behöver förklaras? Vi tar tacksamt emot förslag på ändringar/tillägg via e-post till This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.. Texterna kommer kontinuerligt att uppdateras och revideras och layouten förbättras. 

Beskrivningen på denna sida fokuserar enbart på själva installationen av grundvattenrör eller brunn i akviferer belägna i jord. För generell planering och provtagningsmönster i förorenade områden se beskrivningen om provtagningsstrategier och för mer mediaspecifik beskrivning (som t.ex. placering av filter) se provtagningsstrategier för grundvatten. För provtagning och utrustning se kapitlet Grundvattenprovtagning eller Fältanalyser av vatten. För provtagning av grundvatten i berg hänvisas till speciallitteratur, exempelvis Hållbar sanering rapport 5930 eller info om ämnet på CLU-IN av US EPA.

Installation av grundvattenrör görs vanligen med hjälp av borrbandvagn, genom att röret installeras i ett borrhål eller trycks/slås ner till önskat djup men de kan även placeras i en schakt eller provgrop (bör dock undvikas). Den tekniska kvaliteten på installationen av grundvattenrör varierar mellan de olika metoderna och geologiska förhållanden på platsen vilket beskrivs mer finns nedan. Installation sker ofta i kombination med borrning för jordprovtagning, vilket beskrivs här. För den som vill fördjupa sig i ämnet om installation av grundvattenrör finns  ” Design and Installation of Monitoring Wells” av US EPA från 2013.

 

Installation med foderrörsborrning

Foderrörsborrning innebär att foderrör drivs ned samtidigt som borrning sker. Användning av foderrör möjliggör installation av grundvattenrör av god kvalitet i såväl finkorniga som grovkorniga jordar. Borrmetoden är vanligare för installation av rör än för jordprovtagning, men metoden kan kombineras med rörprovtagare eller skruvprovtagning vilket då ofta innebär att kvaliteten på jordprovtagningen kan öka. Detta beror på att foderrörsborrning förhindrar att jord från ovanliggande jordlager ramlar ner i borrhålet, vilket innebär minskar risken för kontamination mellan olika jordlager och även grundvatten. Metoden möjliggör även installation av grundvattenrör på stora djup. Vid installation av grundvattenrör med foderrörsborrning kan röret centreras i borrhålet, vilket underlättar både installation av sandfilter och tätning (mer info i nedanstående kapitel). Det möjliggör även att mängden filtersand och tätning som ska fyllas runt grundvattenröret kan beräknas då volymen i foderröret är känd, och även kan mätas in med lod eller dylikt. För installation av grundvattenrör är foderrörsborrning därför vanligen att föredra kvalitetsmässigt. Foderrörsborrning innebär dock en större tidsåtgång, särskilt i jordar med större block och sten, och därmed även högre kostnader för installationen, vilket dock, beroende på syftet, med undersökningen, kan överskuggas av pålitligare analysresultat.

Spolmedel behöver ofta användas för att underlätta borrningen vid foderrörs borrning. Två huvudtyper av spolmedel används:

  • Våta metoder – en vätska t ex vatten används som spolmedel
  • Tryckluftmetoder – tryckluft används som spolmedel

Det är viktigt att ha i åtanke att användning av spolmedel kan påverka redox- förhållandena vilket i sin tur kan påverka sammansättningen av föroreningar i grundvattnet och skapa en störning i föroreningssituationen. Rrenspumpning bör därför anpassas efter mängden spolmedel och hur stor volym vatten kring rörinstallationen som kan vara påverkad av installation och spolvatten. Mer om spolmedel finns i eget kapitel nedan.

För och Nackdelar

Fördelar

  • Låg risk för korskontaminering
  • Lättare att få god tätning och funktionellt filter
  • Volymen för installationen är känd (underlättar omsättning)
  • Lägre risk för igensättning
  • Möjliggör god provkvalitet

Nackdelar

  • Kan ta längre tid än installation med skruvborr
  • Foderrörsborrning kostar generellt mer än skruvborrning eller att driva ned rör direkt.

Installation med skruvborr

Installation av grundvattenrör med skruvprovborr kombineras ofta med skruvprovtagning av jord. I morän eller fyllning med större stenar och block är metoden opålitlig, då det kan bli borrstopp innan önskat djup har nåtts. Ojämnheterna i borrhålsväggen kan även försvåra att få ned grundvattenröret i borrhålet och i värsta fall skada grundvattenröret. I jordlager ovan grundvattenytan är det möjligt att skruvhålet står öppet, vilket möjliggör installationen av grundvattenröret i ytligare jordlagren. Det är dock sällan installation av grundvattenrör görs ovanför grundvattenytan, förutsatt att det inte är ovanligt låga grundvattennivåer vid installationstillfället och att provtagning önskas göra när nivåerna stigit. I jordlager under grundvattenytan är det stor risk att borrhålet rasar igen vilket kan medföra att förorenad jord rasar ner från borrhålets väggar och förorenar vattnet och att botten på borrhålet fylls med material. Grundvattenröret får då tryckas ned den sista biten i jordlagret under grundvattenytan, vilket kan medföra att filterdelen på röret sätts igen. Det kan även medföra problem med att installera sandfilter runt filtersektionen på grundvattenröret samt bedöma hur mycket filtersand som krävs för att filterdelen av röret. Ett problem som kan hanteras genom att använda filterrör med sandstrumpa, men även det är ofta vanskligt då det finns risk att filtret skadas om röret behöver pressas ned. Av samma skäl är det svårt att få en fullgod tätning kring grundvattenrör installerad med skruvborr då det är svårt att få tätningen att fylla ut jämnt kring röret och få röret i mitten av tätningen. Installation av grundvattenrör med skruvborr kan därmed påverka kvaliteten på installerade rör negativt. Rör installerade med skruvprovtagning eller neddrivning kan dock vara av tillräckligt god kvalitet vid undersökningar av ytliga akviferer där risken för korskontaminering är låg. På grund av risk för läckage och korskontaminering rekommenderas inte metoden för undersökning av akviferer där ovanliggande akvifer eller jord är kraftigt förorenad. När omständigheterna tillåter installation med skruvprovtagning, är denna metod dock förhållandevis snabb och kostnadseffektiv, men en avvägning ska alltid göra mot de nackdelar som metoden innebär.

För och Nackdelar

Fördelar

  • Går relativt snabbt

Nackdelar

  • Hög risk för korskontaminering.
  • Svårt att få god tätning och funktionellt filter
  • Svårt att installera rör på större djup >3-4m (beroende på jordart och grundvattennivå)

Övriga installationsmetoder

Neddrivning av rör

Innebär att ett grundvattenrör (nästan alltid i metall) trycks ner i marken till önskat djup. I morän eller fyllning med större stenar och block är neddrivning opålitlig, då det kan bli stopp innan önskat djup har nåtts och röret kan skadas. I finkornigare jordlager (lera, silt eller sand) kan metoden vara tillämplig för grundvattenprovtagning på större jorddjup. Metoden medför dock klara kvalitetsbrister, exempelvis påverkan på provet från rörmaterialet, risk för igensättning av filterröret vid neddrivning och det är inte möjligt att installera sandfilter kring filtterröret. Ofta används även smörjmedel i rörgängorna som innebär att proverna blir kontaminerade med tyngre alifater. Järnet i rören kan även påverka redoxförhållanden och stimulera anaerob nedbrytning av t.ex. klorerade alifater. God omsättning av röret och omkringliggande grundvatten som kan vara påverkat av installationen minskar riskerna för felaktiga analyssvar. Rör installerade med neddrivning kan i vissa fall vara av tillräcklig kvalitet för provtagning vid översiktliga undersökningar och för rör som ska användas vid ett eller ett fåtal tillfällen. Framförallt är metoden lämpad för övervakning av grundvattennivåer. Metoden är inte lämplig i områden där det förekommer föroreningar i fri fas då det ej går att analysera penetrerade markskikt medan installationen pågår och installationen kan fungera som en spridningsväg.

Installation av rör i provgropar är i de flesta fall inte lämpligt, eftersom röret då installeras i ett område med lokalt kraftigt påverkade förhållanden. Grävningen och återfyllnaden av gropen gör att topografin vid gropen påverkas (vilket kan orsaka avrinning i sidled eller att en sänka leder till vattensamling), och att infiltrationsförhållanden och hydraulisk konduktivitet i gropen skiljer sig åt från omgivande mark. Det leder ofta till att det vatten som provtas i gropen inte är representativt för förhållandena i omgivande grundvatten. Om det trots allt bedöms vara av intresse att installera grundvattenrör i en provgrop kan exempelvis ett PVC-rör med större diameter än grundvattenröret användas som tillfälligt foderrör. Utrymmet mellan foderröret och grundvattenröret sandfylls och i takt med att gropen fylls igen, så lyfts PVC-röret upp successivt. Slutresultatet blir ett traditionellt sandfilter i det återfyllda området. Omsättningspumpning bör göras för en så stor volym att vattnet i gropen pumpas ut och omgivande grundvatten infiltrerar. 

Utformning av grundvattenrör

Följande aspekter är viktiga att beakta vid installation av grundvattenrör:

  • Rörets diameter väljs så att provtagningsutrustningen får plats. I många fall är en yttre rördiameter på 50 alternativt 63 mm lämplig för att möjliggöra omsättningspumpning och få tillräckligt stor volym vatten till analyser. Den större diametern förenklar eventuella fälttester för jordmatrisens genomsläpplighet (Slug Test) i röret samt provtagning med vattenhämtare, exempel vis Bailer, genom att en större dimension av hämtare kan användas.
  • Tätning i skarvar, vid lock och kring själva röret, för att förhindra att ytvatten eller vatten från närliggande akviferer tränger in eller infiltrerar längs med grundvattenröret. Tätning mellan skarvar görs lämpligen med o-ringar.
  • Risk för förekomst av föroreningar i fri fas. Risken för att installationen av röret öppnar nya spridningsvägar är mycket hög om det förekommer mobila föroreningar i fri fas och tätare skikt bör då ej penetreras. I områden där fri fas kan förekomma ska installationsmetod användas som innebär att föroreningar kan analyseras i fält under installationsarbetet samt att jordarterna bedöms för att övervaka om det finns risk att täta skikt penetreras.
  • För att minimera risken för spridning av föroreningar mellan grundvattenmagasin bör inte filterdelen oavsiktligt överlappa olika geologiska lager med skilda hydrauliska egenskaper, t ex sand och lera. Se även info om filter i kapitlet nedan.
  • Jordarter och förväntad tillrinning. Installation av grundvattenrör i lera är sällan lämpligt på grund av det låga vattenflödet.
  • Placeringen av rören och installationsdjup påverkas även av grundvattenytans nivå, föroreningens möjliga utbredning och föroreningstyp.

I Figur 1 illustreras utformning av grundvattenrör inklusive tätning ovan filterdelen. Det finns även möjlighet att installera flera rör i olika nivåer i samma borrhål, något som dock ökar risken för läckage mellan nivåerna då det är svårt att täta mellan rören. Det finns även rör som är konstruerade med flera skilda filternivåer där varje filternivå kan provtas separat via kanaler i rören.

grundvattenror 

Figur 16. Grundvattenrörets delar, etablering av sandfilter och tätning kring röret, samt tätning kring röret då täta jordlager penetreras. Om den övre akviferen är kraftigt förorenad är en korrekt tätning av stor vikt då installationen ökar risk för spridning av föroreningar från övre till undre akvifer (Källa: Naturvårdsverket, 1994).

Förutom ovan som rör konstruktionen av röret finns även andra praktiska aspekter:

  • Installera röret så att det är lätt att hitta. Vid skogs- och grästerräng rekommenderas att rören sticker upp ca 1 m och eventuellt märks ut med en käpp så att de lättare kan återfinnas. Ett alternativ är att spraya rör med färg för att lättare hitta dem vintertid. Tänk på att rör som ska provtas vintertid kan var svåra att hitta om de inte sticker upp ur
  • Om platsen trafikeras av tunga fordon kan exempelvis block eller betongsuggor placeras ut runt grundvattenröret för att skydda det, förutsatt att det inte utgör en trafikfara. En annan möjlighet är att kapa röret i markytan och förse det med brunnslock (däxel). Det finns risk att däxlarna blir täckta med växtdelar, jord eller snö på vintern. Plastdäxlar kan då vara svåra att identifiera och det kan därför vara lämpligt att använda däxlar av metall som kan lokaliseras med En annan fördel med metalldäxlar är att de inte skadas om fordon kör över dem.
  • Grundvattenrör förses med lock eller plugg. Rör som riskerar att utsättas för sabotage/åverkan eller ska fungera under lång tid bör förses med ett skyddsrör ovan jord. Skyddsröret förs ner i jorden ca 1 m och täcks med lock eventuellt lås. Grundvattenrören kan även förses med ett avluftningshål för att undvika vakuum eller övertryck i röret, vilket kan påverka grundvattenytans läge och ge missvisande nivåer.
  • Märk installerade rör så att det är lätt att identifiera dem vid

Rörmaterial

Rörmaterial väljs utifrån vilka ämnen som ska undersökas, installationsmetod samt kostnad för installation. På grund av risk för förändringar hos materialet bör högre krav ställas för rör som installeras permanent jämfört med de som endast används en eller ett fåtal gånger.

Om grundvattenrören omsättningspumpas korrekt före provtagningen är risken för påverkan från rörmaterialet liten (se [omsättning av grundvattenrör]).

PEH-rör, även kallade miljörör, består av polyetenplast med hög densitet (HDPE), vilket gör att röret är tåligt i korrosiv miljö. Är provtagningen primärt inriktad mot metaller är PEH-rör lämpligt, men de fungerar även för organiska ämnen. Det är dock viktigt att komma ihåg att hydrofoba (vattenskyende) organiska ämnen så som t ex PAH absorberar till alla typer av plastmaterial, även HDPE. Om PEH-rör, eller annat plaströr, används kan en del av de eventuellt förekommande organiska föreningar fastna på plasten och därmed leda till att halten i grundvattnet underskattas. Hur stor förlust av de organiska ämnena är beror på kontakttiden mellan vattnet och plasten och om jämvikt hunnit ställa in sig (ju längre tid desto mer hinner föroreningarna fördela sig till plasten). Det kan finnas en minneseffekt hos rör där förorening har diffunderat in i rörmaterialet, t ex hos PEH-rör som använts vid undersökning i kraftigt förorenad jord/grundvatten. Om samma rör används för uppföljning av en åtgärd kan det ge sken av att förorening finns i grundvattnet fast det egentligen är föroreningar bundna till röret som avges till grundvattnet. Problemen med absorbering och minneseffekter kan motverkas med god omsättningspumpning.

PVC-rör består av polyvinylklorid och är generellt sett mindre lämpat för både organiska och oorganiska ämnen. Numera finns PVC-rör där bly och kadmium tagits bort som stabiliseringsmedel och ersatts av organiska stabilisatorer. Ris ken för kontaminering från rören minskas då. En fördel med PVC-rör är att de är tåliga mot korrosiv miljö.

Stålrör eller rör av rostfritt stål är inte lämpligt då metallanalyser ska utföras, men kan vara lämpliga för organiska föroreningar. Rostfritt stål medför mindre risk för negativ påverkan på röret vid korrosiv miljö, men är avsevärt dyrare än andra rörmaterial. Utfällning av järn från icke rostfria stålrör kan medföra att t ex klorerade alifater bryts ned. Genom god omsättningspumpning motverkas denna effekt, pumpningen bör dimensioneras så att även närliggande grundvatten i jord omsätts.

 

Utformning av filter

Vid miljöprovtagning är utformning och placering av grundvattenrörets filter viktigt för kvaliteten på provtagningen. Exempel på detta listas nedan.

  • Om förekomst av fri fas av ämnen som är lättare än vatten ska undersökas, exempelvis petroleumprodukter, placeras filtret så att det korsar
  • Om ämnen som finns lösta i vattenfasen ska provtas placeras filtret under grundvattenytan. Provtas flyktiga ämnen, t ex BTEX, är det viktigt att grundvattenytan inte sänks ner i filtret vid provtagningen då det ökar risken för avgång av flyktiga ämnen.
  • För provtagning av fri fas av ämnen som är tyngre än vatten, exempelvis klorerade lösningsmedel, ska filterröret sättas vid botten av grundvattenmagasinet. Filterrör som placeras högre upp i grundvattenmagasinet möjliggör dock att föroreningar som är lösta eller i residual fas kan fångas

Anpassa filterrörets längd så att vattenflödet blir så bra som möjligt och avsedd grundvattennivå kan provtas. Ett långt filterrör ger mer vatten än ett kortare och är mindre känsligt för nivåförändringar, men föroreningar som förekommer i tunna skikt riskerar att spädas ut. En lång filtersektion genom olika jordarter ökar även risken för korskontaminering. Med ett kort filterrör kan vatten provtas vid ett bestämt djup. För fördjupning kring placering av filterröret, se kapitlet provtagningsstrategier för grundvatten.

För provtagning av grundvatten på olika nivåer i ett grundvattenmagasin finns PEH-rör med flera kanaler och filter kan placeras på olika nivåer. Ett annat alternativ är att placera flera grundvattenrör nära varandra eller i samma borrhål. Vid misstanke om fri fas av LNAPL skall ett filterrör placeras så att det korsar grundvattenytan för att kunna påvisa förekomst av fri fas.

Sandfilter och slitsstorlek på filtret

Utformning av sandfilter och slitsstorlek i filtret anpassas för att förhindra att finpartiklar kommer in i grundvattenröret samtidigt som vatteninströmning underlättas.

Välj material på sandfiltret utifrån jordens kornstorleksfördelning, materialet ska vara tvättat. Sandfiltrets genomsnittliga kornstorlek (d50) bör vara dubbelt så stor som omgivande jord. Filterrörets slitsstorlek väljs med hänsyn till sandfiltrets kornstorlek. Slitsstorleken bör vara d10 för sandfiltret, d v s 90 % av filtermaterialet ska ha en större kornstorlek än slitsarna. Om den omgivande jorden består av lera och silt väljs minsta tillgängliga slitsstorlek. Om de geologiska förhållandena är okända så fungerar ofta en slitsstorlek på 0,3–0,5 mm och ett filtermaterial i storlek 0,6-1 mm.

Det finns särskilda ”strumpor” som kan träs runt filterröret för att förhindra inträngning av finpartiklar. Dessa kan användas som alternativ till sandfilter om sådant är svårt att installeras. Om ”strumpor” används måste eventuell påverkan på grundvattenprover beaktas.

Tätning runt röret

Tätning av mellanrummet mellan borrhålets vägg och grundvattenröret görs för att hindra att vatten eller föroreningar från ovanliggande nivåer rinner längs röret samt att föroreningar sprids. Om täta jordlager penetrerats tätas borrhålet för att undvika transport av vatten mellan grundvattenmagasin. För att möjliggöra en bra tätning är det viktigt att borrhålet är öppet. Detta kan säkerställas genom att använda foderrör vid installationen.

ror bentonit

Figur 2. PEH-rör med förinstallerad bentonittätning

Under grundvattenytan rekommenderas att tätningen utförs med bentonit (pellets, granulat eller pulver). Det finns studier som visar på att det är relativt vanligt med läckage vid användning av bentonitpellets och om det finns risk för korskontaminering eller föroreningsspridning bör en bentonit- eller bentonit/cementslurry via slang pumpas ner kring röret till önskad nivå. Förinstallerade bentonitpluggar på rör är ytterligare en metod att täta runt rören, se Figur 2.

Ovanför grundvattenytan rekommenderas en tätning med tät jord eller bentonit för att förhindra ytvatten att rinna ned, särskild vid hårdgjorda ytor. Tätningsmaterial bör inte innehålla ämnen som kan påverka provtagningen.

Spolmedel

Spolmedel behövs ibland för att underlätta borrningen vid exempelvis foderrörsborrning. Främst används tryckluft alternativt en vätska, vanligen vatten, som spolmedel.

Spolmedel, oavsett vatten eller luft, kan påverka förhållanden i grundvattenmagasinet och bör därför om möjligt undvikas. Om spolmedel används är det viktigt att renspumpa röret noga och låta geokemin stabilisera sig före provtagning.

Om tryckluft används som spolmedel luftas marken och grundvattenmagasinet vid borrningen och det finns risk att lättflyktiga föroreningar avgår och biologiska processer påverkas. Tryckluftsmetoder kan därför vara olämpliga om lättflyktiga ämnen eller ämnen vars nedbrytning kan påverkas av redoxförhållanden ska undersökas. Använd i första hand oljefria skruvkompressorer alternativt installera en oljeavskiljare mellan kompressor och borrbandvagn. Genomspolning av borrsystemet med kontrollprovtagning kan användas för att bestämma påverkansgraden av borrmetoden. I lättborrade formationer kan smörjningen till borrhammaren stängas av.

Om vatten används som spolmedel vid borrningen förs det ned i formationen och späder föroreningshalten i grundvattnet. För att motverka detta bör spårämne tillsättas så att mängden spolvatten kan bestämmas vid omsättning tills den är så låg att representativa prover fås. Kontrollera hur mycket spolmedel som tillförts borrhålet under borrningen.

Renspumpning

En bra och noggrann renspumpning efter installation av grundvattenrör är viktig vid miljöteknisk provtagning och ska alltid utföras. Den utförs för att avlägsna finmaterial från rör, sandfilter och omkringliggande formation samt få bort eventuellt spolmedel och påverkat grundvatten.

En väl genomförd renspumpning av ett rätt dimensionerat filter ger ett partikelfritt vatten samt ökat vattenflöde, ibland betydande ökning. Ett gott vattenflöde är viktigt för att förhindra störning vid stor avsänkning i grundvattenröret vid provtagning. Grundvattenytan bör generellt sett inte sänkas ner i filtret, vilket även gäller vid renspumpning. Det är därför lämpligt att använda en pump med reglerbart flöde.

Utför renspumpning enligt följande:

  • Bestäm vart vattnet ska pumpas. Om vattnet är förorenat måste det omhändertas enligt anvisningar från aktuell tillsynsmyndighets. Det kan innebära utsläpp till dag- eller spillvattennätet eller att vattnet samlas in i kärl och transporteras till godkänd mottagningsanläggning.
  • Pumpa inledningsvis med lågt flöde.
  • Öka pumpflödet successivt tills det är betydligt högre än det flöde som ska användas vid Anpassa dock flödet så att vattennivån inte sänks ned i filtret. Kontrollera detta med kontinuerliga mätningar med lod. Om filterröret är placerat i finsand eller finare material ska renspumpningen ske varsamt så att inte finmaterial dras in i sandfilter och rör.
  • Renspumpa tills vattnet är klart och fritt från partiklar. Om spolvätska tillförts under borrningen rekommenderas att pumpad vattenvolymen är minst 5 gånger den tillförda spolvätskevolymen. Mät djupet i röret för att se om finmaterial finns i botten av röret.
  • Efter renspumpning lämnas röret tills de geokemiska förhållandena har stabiliserats, vilket kan ta flera Vänta gärna en vecka mellan installation och provtagning. I fältrapporten noteras tid mellan installation och provtagning.

Dokumentation

Dokumentera installationen av grundvattenrör noga enligt instruktion och protokoll i SGF:s Geoteknisk Fälthandbok, bilaga 13:12. I dokumentationen bör minst följande uppgifter framgå:

  • Metod, inklusive om spolmedel användes eller ej
  • Borrhålets och grundvattenrörets diameter
  • Djup från rörspets till röröverkant
  • Filtrets placering, längden på filtret samt filtermaterial
  • Avstånd från röröverkant till markyta
  • Inmätning och avvägning av grundvattenrörets läge och överkant
  • Grundvattenytans nivå
  • Metod och tidpunkt för renspumpning
  • Iakttagelser av tillrinning, färg, grumlighet, eventuell lukt med mera