4.3 Kortlægning af saltvandsgrænsen

I områder hvor der kan risikeres indtrængning af saltvand i indvindingsboringer, er det vigtigt at kende både beliggenheden og karakteren af overgangszonen mellem fersk og salt grundvand. Et godt kendskab til hvorledes saltkoncentrationen stiger med dybden i overgangszonen, er vigtig for at kunne modellere dybden til saltvandet ud fra f.eks. fladedækkende TEM/SkyTEM kortlægninger.

Problemstillinger
Overgangen til det salte grundvand ligger ofte dybere end de lokale vandforsyningsboringer og er således sjældent repræsenteret i f.eks. analyser af vandprøver. Desuden udgør vandanalyser kun punktmålinger i både horisontal og vertikal forstand. Forudsat der findes tilstrækkelig dybe boringer, kan grænsen kortlægges ved hjælp af borehulslogging som dog i det horisontale plan også vil udgøre punktmålinger. Grænsens beskaffenhed som en overgangszone (i modsætning til en skarp grænse, se også afsnit 3.5) med varierende tykkelse og gradient i kloridkoncentrationen (stigning i koncentration pr. meter i dybden) udgør desuden en særlig udfordring ved kortlægning med elektriske og elektromagnetiske metoder. Endelig kan kalkmagasiner med salt grundvand forveksles med lerede aflejringer ved kortlægning med elektriske og elektromagnetiske metoder (se også afsnit 4.1).

Anbefalinger
Kortlægning af saltvandsgrænsen foretages bedst ved at kombinere fladedækkende kortlægning udført med elektriske og elektromagnetiske metoder og information fra boringer, vandanalyser og logs.

Det kan anbefales at der i kortlægningsområdet sættes én eller flere dybe boringer, der går gennem hele transitionszonen – eller i hvert fald så langt ned som muligt. Det anbefales også at udføre logging (se herunder) i boringen(-erne) for at få et detaljeret billede af modstandsforholdene i dybden, som kan anvendes ved fortolkning af f.eks. TEM-målinger (se herunder). På den måde kan opnås en god forståelse af beliggenheden og karakteren af saltvandsgrænsen/overgangszonen.

Ved efterfølgende at filtersætte boringerne strategisk, kan der tages vandanalyser til bestemmelse af saltindhold samt eventuelt ledningsevne og alder. Disse kan bidrage til fortolkningen af sammenhængen mellem vandtype, logresultater, geologi og alder og dermed oprindelsen til det salte vand. F.eks. kan det belyses ud fra ilt-isotop undersøgelser til hvilken dybde yngre ferskvand medvirker til fortynding af det residuale saltvand.

Filtersætningen kan efterfølgende bruges til overvågning af blandt andet saltvandskoncentrationen hvis der er behov for at øge indvindingen eller mængden af den ferske vandressource er kritisk.

Kortlægning af saltvandsgrænsen med logging
Til vurdering af saltvandsgrænsen i formationen omkring en boring er det ikke tilstrækkeligt at måle den elektriske ledningsevne af væsken i borehullet (Klitten og Wittrup, 2006). Intern strømning i borehullet og opblanding af borehulsvæske med forskellige egenskaber betyder at forholdene i borehulsvæsken ofte kun i nogen grad afspejler forholdene i grundvandet, og kun sjældent viser den faktiske beliggenhed af eventuelle grænser eller overgange. Den elektriske ledningsevne og dermed saltindholdet i porevandet i formationen vurderes bedst ud fra induktions- eller resistivitetslogs som måler henholdsvis den samlede ledningsevne og resistivitet af matrix og porevæske. I Appendix C er beskrevet hvorledes et logprogram sammensættes optimalt i forhold til kortlægning af saltvandsgrænsen.

For at kunne konkretisere starten af overgangszonen foreslår Klitten og Wittrup (2006) at saltvandsgrænsen generelt placeres ved et kloridindhold på over 300 mg/l (tidligere grænseværdi for klorid i drikkevand). På baggrund af sammenhænge mellem ionkoncentrationer og elektrisk ledningsevne viser de hvordan et kloridindhold på ca. 300 mg/l svarer til en ledningsevne af porevandet på ca. 100 mS/m og dermed til en formationsledningsevne på 25 mS/m (ved en formationsfaktor på 4, se også Appendix C) eller en formationsresistivitet på 40 Ohmm. De foreslår således at man som tommelfingerregel kan placere saltvandsgrænsen ved en formationsledningsevne i skrivekridtet på 25 mS/m eller en formationsresistivitet på 40 Ohmm baseret på induktions- eller resistivitetslogs. Samtidig påpeger de at grænsen også kan placeres anderledes. Hvis niveauet for formationsledningsevnen er konstant og under 25 mS/m over et længere interval, og der f.eks. i forbindelse med et mergellag indtræffer en jævn stigning, vil grænsen sættes ved starten af denne stigning selvom formationsledningsevnen måske er mindre end 25 mS/m. Endelig viser de at gradienten for stigningen med dybden i kloridindholdet i skrivekridt typisk kan antages at være ca. 12 gange gradienten for stigningen i formationsledningsevne.

Kortlægning af saltvandsgrænsen med TEM
Ved tolkning af TEM sonderinger bestemmes normalt ”dybden til en god leder” defineret som en relativt skarp grænse mellem et lag med høj elektrisk ledningsevne og et lag med lav ledningsevne. Da overgangen mellem fersk- og saltvand forekommer som en transitionszone hvor kontrasterne mellem lagenes elektriske ledningsevne ikke er skarpe, er der i Poulsen m.fl. (2006) foretaget et teoretisk modelstudie af karakteren af TEM-resultater under sådanne forhold. Resultaterne viser at ved tolkning af TEM-sonderinger i situationer med en gradvis ændring i den dybeste formations elektriske ledningsevne, er det nødvendigt at definere to gode ledere nederst i den geofysiske model:

- en øvre god leder defineret som det lag i modellen der har en resistivitet på 40 ohmm eller mindre, og hvor alle underliggende lag har mindre resistivitet.

- en nedre god leder defineret som det lag i modellen der har en resistivitet på 15 ohmm eller mindre, og hvor eventuelle underliggende lag har en endnu mindre resistivitet.

Resultaterne har endvidere vist at når gradienten for stigningen af formationens ledningsevne er større end 5 mS/m, vil der i tolkningsresultatet kun optræde én god leder som vil have en resistivitet på 15 ohmm eller mindre. Når gradienten for stigningen af formationens ledningsevne er mindre end 5 mS/m, vil der i tolkningsresultatet optræde en øvre god leder med en resistivitet på mellem 15 og 40 ohmm oven over den nedre gode leder.

Modelstudiet viser også at toppen af den øvre gode leder ikke vil afspejle toppen af overgangszonen, men typisk ligge 10-35 m under denne (defineret som ovenfor ud fra borehulslogs og ved en formationsledningsevne på 25 mS/m eller en formationsresistivitet på 40 ohmm).

Samtidigt viser modelstudiet at hvor der i TEM-resultaterne kun optræder én god leder, vil toppen af denne typisk ligge mindre end 10 m under toppen af overgangszonen.

Ved sammenligning mellem et meget omfattende antal TEM-målinger (344) i den nordøstlige del af Sjælland og den geologiske lagfølge i boringer samt fastlæggelse af toppen af overgangszonen i nogle af boringerne konstateres det i Poulsen m.fl. (2006), at i modsætning til antaget ud fra de teoretiske modelstudier, observeres toppen af den øvre gode leder i flere tilfælde at ligge 20-30 m over toppen af overgangszonen, mens de observerede gradienter for stigningen i elektrisk ledningsevne generelt svarer bedre til det forventede ud fra modelstudierne.

Kortlægning af saltvandsgrænsen med TEM-målinger kan således give et godt overblik, men bør altid sammenstilles med detailstudier baseret på borehulslogging for at bestemme det rigtige niveau for beliggenheden af saltvandsgrænsen i et område.

På Fyn og Sjælland forekommer kalkmagasiner hvor der er større områder med mere eller mindre permeable aflejringer af paleocæne lere, som har lav resistivitet og dermed kan forveksles med kalk med salt grundvand. Her kan det anbefales også at understøtte med geologisk information i form af boringer.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *