Groundwater Recharge in Crystalline Bedrock Processes, Estimation, and Modelling

Abstract: Kunskap om grundvattenbildningen är nödvändig för att man ska kunna förutsäga konsekvenserna av grundvattenuttag och underjordsbyggande. Grundvattenbildningen i berggrunden är dock svår att uppskatta. Syftet med avhandlingen var att öka förståelsen av grundvattenbildningen i kristallin berggrund, att undersöka hur grundvattenbildningen ska uppskattas samt att utveckla nya modeller för att beskriva grundvattenbildningen. Studien grundades på tre angreppssätt: grundvattendatering med freoner (CFC), geohydrauliska observationer och matematisk modellering.Koncentrationerna av CFC-11 och CFC-113 befanns vara låga i det undersökta berggrundvattnet, vilket i kombination med låga syrgashalter tyder på anaerob nedbrytning. Koncentrationerna av CFC-12 och tritium överensstämde ganska väl, vilket betyder att den skenbara åldern kan vara den sanna åldern. Resultaten tyder på att CFC-datering inte är pålitlig i skogsmiljöer med finkornigt jordtäcke.Vid nederbörd observerades ett snabbt gensvar i den hydrauliska potentialen i den studerade bergakviferen, trots det 10 m mäktiga moräntäcket. En avsevärd del av de observerade potentialvariationerna befanns vara belastningseffekter, som inte innebar någon magasinsförändring eller något vattenflöde. Berggrundens belastningseffektivitet uppskattades, ur potentialens svar på lufttrycksförändringar, till 0,95. Ytbelastningen beräknades från mätningar av lufttryck, vatten i jordtäcket och snö. Omkring 20 % av årstidsvariationen hos den hydrauliska potentialen uppskattades bero på enbart belastningsförändringar. En enkel begreppsmässig modell kunde användas för att simulera den observerade hydrauliska potentialen. För att beskriva enskilda grundvattenbildningstillfällen på bästa sätt var det nödvändigt att ta hänsyn till effekten av ytbelastningen.Numeriska experiment gjordes med en modell av en jord–bergprofil. När berget modellerades som ett heterogent kontinuum bildades omättade zoner i berget vid stora hydrauliska gradienter. Fenomenet uppträdde i områden där låggenomsläppliga zoner låg uppströms höggenomsläppliga zoner, och ledde till minskad hydraulisk konduktivitet i berget.