Dato: 23-09-2015 | Videnblad nr. 04.03-08 Emne: Afvanding

Geologisk kortlægning kan optimere placeringen af LAR-anlæg

Lokal afledning af regnvand (LAR) er ofte et godt alternativ til kloakudvidelse. En særlig udfordring er dog områder med moræneler, der dækker ca. 30 % af Danmark. Her varierer jordens gennemsivelighed voldsomt over korte afstande, hvilket gør det vanskeligt at placere regnbede og faskiner optimalt. Med en kortlægning af den lokale geologi kan det bedste sted udpeges. Det viser et af delprojekterne i innova­tions­konsortiet »Byer i Vandbalance«.

Figur 1. Makrostrukturer i en ellers lavpermeabel jord. Venstre: Sprækker i moræneler i en blottet kystklint ved Gedser. Øverst ses den mørke topjord med humus og vegetation og derunder et brunligt lag af veldrænet moræne med mange makroporer (gravegange og sprækker fra udtørring og frost/tø). Herunder ses den grå, iltfrie moræneler, hvori rødlige sprækker trænger længere ned. De er farvet røde på grund af jern-oxid-hydroxider (»rust«), som kun kan opstå, fordi iltholdigt vand trækkes med ned via sprækkerne. Midten: Bioporer – øverst ormegange og nederst rodkanaler. Ormegangene ses på en vandret flade på 1 x 1 m, blotlagt i en dybde af 0,5 m, efter at et blåt farvestof er vandet ud på jordoverfladen. Her er ca. 1.100 ormegange/m2. Rodkanalerne er blotlagt på en lodret væg 0,5 m under terræn, igen efter udvanding af blåt farvestof. Højre: To eksempler på sandlinser, blotlagt i en moræne ca. 4,5 m under terræn, med størrelsesforhold markeret med hånd, kniv og blyant.Figur 1. Makrostrukturer i en ellers lavpermeabel jord.
Venstre: Sprækker i moræneler i en blottet kystklint ved Gedser. Øverst ses den mørke topjord med humus og vegetation og derunder et brunligt lag af veldrænet moræne med mange makroporer (gravegange og sprækker fra udtørring og frost/tø). Herunder ses den grå, iltfrie moræneler, hvori rødlige sprækker trænger længere ned. De er farvet røde på grund af jern-oxid-hydroxider (»rust«), som kun kan opstå, fordi iltholdigt vand trækkes med ned via sprækkerne.
Midten: Bioporer – øverst ormegange og nederst rodkanaler. Ormegangene ses på en vandret flade på 1 x 1 m, blotlagt i en dybde af 0,5 m, efter at et blåt farvestof er vandet ud på jordoverfladen. Her er ca. 1.100 ormegange/m2. Rodkanalerne er blotlagt på en lodret væg 0,5 m under terræn, igen efter udvanding af blåt farvestof.
Højre: To eksempler på sandlinser, blotlagt i en moræne ca. 4,5 m under terræn, med størrelsesforhold markeret med hånd, kniv og blyant.

De tættest befolkede områder i Danmark ligger øst for isens hovedopholdslinje under sidste istid, hvor halvdelen af aflejringerne består af moræneler. Det gælder den østlige del af Jylland samt det meste af Fyn og Sjælland med omliggende øer. Moræneler er som udgangspunkt lavpermeabelt, og vand siver kun langsomt ned i jorden. Det er imidlertid også en meget uensartet jordtype og nedsivningsevnen kan variere meget inden for et begrænset område f.eks. en villahave. Denne variation fanges ikke af den geologiske kortlægning af Danmark, der er baseret på observationspunkter med en afstand på ca. 200 m. Derfor kan der være meget at vinde ved at lave en mere detaljeret geologisk kortlægning for at finde det bedste sted til et LAR-anlæg.

Makroporer og sandlinser

Gletsjere har under deres fremmarch opblandet materialet under sig til den meget uensartede jordtype, vi kender som moræneler. Det er en massiv jordtype, men såkaldte makroporer kan stedvis øge gennemsiveligheden betragteligt. De kan bestå af mere eller mindre dybtgående sprækker, der er dannet ved isens belastning af underlaget og efterfølgende processer med frost, tø og udtørring. De kan også bestå af bioporer, som er gange gravet af orme eller andre dyr, og rodkanaler efter plantevækst. Også sandlinser, der er lommer af sand i morænen, kan fungere som hydrauliske motorveje.

Makroporer og sandlinser kan sikre, at det infiltrerende vand får kontakt til et større jordvolumen. Vandet siver hurtigere ned i jordens umættede zone og spredes til dybereliggende grundvandsmagasiner. Makroporer som regnormehuller, rodgange og udtørringssprækker findes typisk i de øvre jordlag ned til ca. 3 m under terræn. Sandlinser og dybe, gennemgående sprækker forekommer mere tilfældigt i alle dybder – se figur 1.

Kortlægning af makrostrukturer

I det følgende præsenteres nogle udvalgte metoder, der kan identificere geologiske makrostrukturer i moræneområder, og på den måde understøtte placeringen af LAR-elementer til nedsivning.

#1: Udgravning

Ved en geologisk udgravning udføres en mindst 4 m lang, 1 m bred og 2 m dyb udgravning. En udgravning giver mulighed for at foretage en detaljeret geologisk beskrivelse. Her kan strukturer beskrives kvantitativt og kvalitativt helt ned i centimeter-skala. Udgravningens orientering og dybde er fleksibel og betyder, at de fleste strukturer kan registreres i deres fulde form og størrelse. Små udgravninger er generelt billige (< 5.000 kr.) men tidskrævende at opmåle. Desuden kan de typisk kun udføres i byområder, hvis der er tale om åbne områder eller igangværende anlægsopgaver.

#2: Boring

En boring kan være mange meter dyb og udføres normalt som snegleboring eller kerneboring. Analyser af boreprøver kan bruges til at tolke jordlagenes sammensætning og rumlige fordeling i undergrunden. Ved at interpolere mellem flere borehuller kan man vurdere, hvordan sedimenter fordeler sig i området. Sandlinser kan fanges, men især vertikale makroporer kan normalt ikke ses. I Danmark registreres alle resultater fra borehuller i en fælles database, JUPITER, der er frit tilgængelig via nettet. Håndboringer til 2-3 meters dybde kan hurtigt laves, men en dyb boring kræver myndighedstilladelse. Den må kun udføres, hvis risiko for forurening af grundvandet kan udelukkes, eller området har ingen eller kun begrænsede drikkevandsinteresser.

Borehuller er generelt dyre (1.000 kr. pr. m), men er en mindre indgribende metode end en udgravning. Ofte vil boringer være den eneste mulighed for at få geologiske og hydrauliske informationer i byområder.

#3: Spydkartering

Spydkartering er en minimalt indgribende fremgangsmåde, som har været brugt til systematisk kortlægning at overfladenære sedimenter de sidste ca. 125 år i Danmark. Med metoden presses et ca. 1 cm tykt stålspyd med en indfræset rille ca. 1 m ned i jorden. Når spyddet trækkes op, følger en prøve af sedimentet med i rillen og kan herefter analyseres. Denne metode er velegnet til byforhold. Typisk presses spyddet ned i jorden manuelt, om end der i dag også findes små køretøjer (ATV), der med et specialaggregat kan udtage prøven. Hvis der er tale om ikke-komprimeret og ikke-udtørret jord, kan to personer spydkartere et 100 x 100 m areal i et 5 m grid i løbet af en dag, inklusiv den tilhørende geologiske analyse.

#4: Geoelektriske metoder

Geoelektriske metoder er baseret på geoelektriske (GeoEL, MEP), elektromagnetiske (Dual EM, TEM/SkyTEM, georadar) og seismiske metoder. Sidstnævnte kan let anvendes i byområder, men kræver plads og ro og optages derfor typisk om natten, når der er minimal trafik. Geoelektriske og magnetiske metoder forstyrres let af metal eller ledninger i jorden og kan derfor primært anvendes i grønne områder i byen. De forskellige metoder og deres evne til at afsløre makrostrukturer er vist i figur 2.

Figur 2. Geologiske kortlægningsmetoder, der i større eller mindre grad kan afsløre makrostrukturer, der har betydning for placering og dimensionering af LAR-nedsivningselementer. Grøn: Metoden er anvendelig til at afsløre den anførte makrostruktur. Gul: Metoden kan afsløre forekomst af anført makrostruktur, men ikke beskrive strukturen yderligere. Rød: Metoden er ikke-anvendelig i den givne kombination.

Figur 2. Geologiske kortlægningsmetoder, der i større eller mindre grad kan afsløre makrostrukturer, der har betydning for placering og dimensionering af LAR-nedsivningselementer.
Grøn: Metoden er anvendelig til at afsløre den anførte makrostruktur.
Gul: Metoden kan afsløre forekomst af anført makrostruktur, men ikke beskrive strukturen yderligere.
Rød: Metoden er ikke-anvendelig i den givne kombination.

Optimal placering

Områder, der er gennemsat af sprækker eller har mange sandlinser, har højere gennemsivelighed og dermed støre drænkapacitet end deres omgivelser. Med de her beskrevne metoder kan disse områder identificeres, og LAR-anlægget kan placeres og designes optimalt. Med en optimal placering kan størrelsen og dermed omkostningerne minimeres.