Vannbalanse i avfallsdeponier

Avfallsdeponier som ikke er absolutt tette har et vannoverskudd som blir til sigevann i hele eller deler av året. Det er krav om tiltak for å forhindre innsig av grunn- og overflatevann, og for å ha kontroll med inntrenging av nedbørsvann til deponiet for å redusere sigevannsmengden. I praksis vet vi at det renner ut om lag 1 liter sigevann per sekund fra et gjennomsnittlig norsk deponi, og at det varierer mye mellom deponier og gjennom året.

Omregnet til mm vannsøyle ligger sigevannsproduksjonen fra deponiarealer på om lag 300 – 600 mm per år. Det er nødvendig å kartlegge vannstrømmer inn og ut av deponiet, og sette opp en vannbalanse for deponiet.

Deponier som ligger i små, norske nedbørfelt er meget følsomme overfor regnskyll av høy intensitet og kort varighet. Man kan få raske endringer med intens avrenning i korte perioder med kraftig nedbør eller med snøsmelting. Tilsvarende kan tørkeperioder gi store utslag med lav grunnvannstand og liten avrenning. I slike situasjoner kan dreneringsmønster omkring et deponi endres, og sigevannet kan ta andre veier enn normalt.

Det er med andre ord en dynamisk vannbalanse, hvor man ikke bare er opptatt av netto vannmengde inn og ut av deponiet på årsbasis, men vel så mye av variasjoner og dynamikk i vannbevegelsene, og hvordan dette påvirker avrenningsmønsteret.

Vannbalanse

Ideelt sett kommer alt vann inn i deponiet fra infiltrert nedbørvann, og alt vann ut av deponiet renner ut gjennom systemet for oppsamling av sigevann (formel (1)).

Qi = Qd, der

Qi = infiltrert nedbørvann, og

Qd = sigevannsavrenning i drenssystemet

I virkeligheten kan det i tillegg være flere steder der vann renner både inn i og ut av deponiet. Ved mangelfull avskjæring av overvann vil det komme et tilskudd av overflatetilsig inn i deponiet. Ved mangelfull bunntetting kan det være grunnvannstilsig og grunnvanns/sigevannsavrenning. Ved mangelfulle oppsamlingssystem for sigevann kan det være både punktutslipp og diffus avrenning av sigevann. Videre er det flere prosesser inne i deponiet som kan produsere eller forbruke vann. Vi får dermed et mer sammensatt bilde

(formel (2)).

∆S = Qi + Qo + Qgi ± Qp – Qdk – Qa – Qgu – Qdu, der

Figur eller trekkspill

Vannstrømmer INN Prosesser inne i deponiet Vannstrømmer UT

Qi = infiltrert nedbørvann ∆S = forandring i

vanninnhold i deponiet

Qdk = kontrollert

sigevannsavrenning i

drenssystemet

Qo = overflatetilsig Qp = vannomsetning som

følge av prosesser i

deponiet

Qa = overflateavrenning

Qgi =grunnvannstilsig (innadrettet

grunnvannstrøm)

 Qgu = grunnvannsavrenning

 Qdu = ukontrollert sigevannsavrenning

Infiltrert nedbørvann er vanskelig å måle, og beregnes eller anslås derfor på grunnlag av kunnskap om nedbørmengde, fordampning og grad av tetting av overflaten (formel (3)).

Qi = N – E – Qa, der

N = Nedbør

E = Fordampning

Qa = Overflateavrenning

Nedbør og nedbørvariasjoner kan med fordel måles lokalt, med en manuell eller automatisk nedbørmåler som leses av daglig. Nedbørmålere er i prinsippet et åpent kar med en veldefinert åpning. Gode nedbørmålere leveres av ulike spesialleverandører for meteorologisk utstyr. For øvrig kan data for nedbør og fordampning hentes inn fra nærmeste meteorologiske målestasjon. Data for fordampning må vurderes lokalt ut ifra grad av vegetasjonsdekke.

Overflateavrenning er sterkt avhengig av masseegenskaper, frost/tining, tørking/fukting og evt. vegetasjonsdekke på deponiet. På norske deponier vil det normalt være svært liten overflateavrenning om sommeren pga. god infiltrasjon i vegetasjonsdekte toppmasser, og stor overflateavrenning om vinteren når det er tele i toppdekket. Data for nedbør, fordampning og avrenning kan også finnes på NVE sine hjemmesider.

(http://www.nve.no/FileArchive/81/avrenningskart.pdf ).

Kontrollert sigevannsavrenning i drenssystemet skal som minstekrav måles månedlig i driftsfase og halvårlig i etterdriftsfase. Tettere målinger, gjerne kontinuerlig, vil gi et langt bedre grunnlag for å beregne sigevannsmengde. Ut i fra målingene beregnes en årlig sigevannsmengde. Måleopplegget bør også fange opp minstevannføringer og flomvannføring.

Overflatetilsig er mulig der terrenget omkring deponiet ligger høyere enn deponiet. Selv om det er etablert grøfter for avskjæring kan det oppstå tilsig av vann som følge av tetting med snø, kvist, tilgroing, feil tipping av masser, eller terrengendringer som følge av deponeringen.

I flatt terreng kan også oppstuving av vann i grøfter gi overflatetilsig til deponiet. I tilfeller der overflatetilsig er sannsynliggjort kan dette kvantifiseres ved å beregne overflateavrenning fra det nedbørfelt som kan ha avrenning til deponiet.

Vannomsetning som følge av prosesser i deponiet kan både bidra med og forbruke vann. Ved aerob nedbrytning av organisk avfall frigis vann, ved anaerob nedbrytning forbrukes vann.

Deponert masse inneholder vann, og ved høye fyllinger vil setninger presse ut noe av dette vannet. På årsbasis vil normalt resultatet av slike prosesser være lite i forhold til total vannomsetning.

Tilsig av grunnvann vil oppstå der deponiet har ufullstendig bunntetting/sidetetting og grunnvannstanden utenfor deponiet varig eller temporært ligger høyere enn vannstanden i deponiet. Dersom løsmasser omkring deponiet inneholder sand og grus, eller deponiet ligger inn mot oppsprukket fjell kan tilsig av grunnvann bli betydelig. I Norge kan det være store variasjoner i grunnvannstand, og man kan få tilsig i perioder med høyt grunnvannsnivå i fjell eller løsmasser omkring deponiet. Tilsvarende vil det oppstå grunnvannsavrenning eller bunnlekkasjer i tilsvarende tilfelle der hele eller deler av deponiet har høyere grunnvannstand enn omgivelsene. Grunnvannets strømning kan anslåes ut ifra hydrogeologisk kartlegging og evt. modellering.

Ukontrollert sigevannsavrenning kan forekomme og oppstå i løpet av driften av deponiet når terrenget formes og utvikles slik at vannet kan finne andre veier enn via drenssystemet. Omfang av slik avrenning kan anslåes ved å påvise utlekkingssteder i felt, kartlegge vannstand i grunnen i og utenfor deponiet, og klarlegge hvor store deler av deponiet som har avrenning til de ulike utslippspunktene.

Ekstremsituasjoner

Fordi hydrologien varierer svært mye i små, norske nedbørfelt, og effekter av avrenning kan være størst i spesielle episoder må vannbalansestudier også omfatte vurderinger av minste vannføringer og flomvannføring. Det må vurderes spesielt hvordan vannstand og avrenningsmønster vil påvirkes i scenarier som vinteravrenning med tele, snøsmelting, forsommertørke og høstflom.

 

[For mer informasjon om vannbalanse i deponier og kilder til data og beregningsmetoder som kan benyttes vises det til sigevannsveilederen, vedlegg 3 (SFT 2005) og Berg m.fl. (2017). Lær hvordan en setter opp en vannbalanse her: Sigevannsveilederen, vedlegg 3 (SFT 2005) og Berg m.fl. (2017). ]