Search

Gotland suffers from a shortage of drinking water at infrequent intervals which is onlypredicted to get worse with time. The problem is not a shortage of precipitation, the shortagelies in the combined problem of runoff and high water usage during the summer months.From September to March there is an abundance of water which mostly goes to runoff intothe sea surrounding Gotland. Due to the fact that Gotland is an island, a concave boundryis formed between the deeper saline groundwater and the fresh groundwater closer to thesurface. In an effort to possibly help in solving the water shortage, an idea was introducedto pump out the saline groundwater from the deep and thus creating an increase in storageof fresh groundwater.Firstly an investigation into suitable locations for modeling was conducted where two siteswere chosen. To test this concept and see if the idea was feasable a 2D-model was establishedusing GMS, MODFLOW, MT3DMS and SEAWAT with the aim of simulating the groundwaterat the well chosen sites on Sudret, Gotland. Two wells were implemented in the model,one for extracting fresh groundwater and one for extracting saline groundwater. The hopeswere to be able to simulate an increase of the storage of fresh water during the rechargeperiod and thus helping to solve the problem with insufficient water during the strenuoussummer months. Hopefully the results of the simultations can make up the foundations foran implementation of the concept at a location at Gotland.Results for site 1 indicate that the volume of fresh water in the akvifer can be increasedby 13of the extraction volume when only saline groundwater is removed. The maximumflow of only saline extraction at site 1 has been determined to 35m3år per meter. For example,with only an extraction of saline water of 35m3år at site 1 the fresh water in the aquifer willincrease by 340m3 per metre after 10 years.The model indicates that the volume of fresh water in the akvifer can be increased bya minimum of 15 of the saline extraction volume when only saline water is removed. Themaximum flow of only saline groundwater at site 2 was decided to be 65m3år per meter. Forexample, with only an extraction of saline water of 65m3år at site 1 the fresh water in theakvifer will increase by 940m3 per metre after 10 years. Gotland lider till och från av vattenbrist under sommaren, problemen förväntas även ökai samband med klimatförändringar och expanderande antropogen påverkan. Under vinterhalvåretfår Gotland mer än tillräckligt med sötvatten för att täcka efterfrågan, problemetuppkommer från att majoriteten av vattnet evapotranspireras samt går till ytavrinning tillÖstersjön. Ytterligare en orsak till vattenbristen beror på att Gotlands grundvatten omgesav saltvatten. Saltvattnet kring Gotland bildar en konkav gräns mellan sött och salt vatten igrundvattenmagasinet vilket väsentligt begränsar den möjliga lagringen av sött grundvatten.För att hjälpa till att lösa problemen med vattenbrist på Gotland introducerades en idé attutöka andelen sött vatten i grundvattenmgasinen genom att pumpa salt grundvatten fråndjupet under återhämtningsperioden.Arbetet påbörjades genom att undersöka en lämplig plats på Gotland, både ur en modelleringssynpunktsamt inför ett eventuellt fortsatt arbete. Två platser valdes slutligen dären 2D-grundvattenmodell skapades vid båda platserna med hjälp av GMS, MODFLOW,MT3DMS och SEAWAT. I modellen implementerades två uttagsbrunnar, en för salt grundvattenfrån djupet och en för sött grundvatten närmare ytan. Eftersom modellen skapats i 2Dinnebär det det en förenkling av geometrin och modellresultat motsvarar då en horisontelltborrad brunn, därför anges resultaten som flöde per meter horisontell brunn. Förhoppningenvar att genom simulering kunna påvisa en ökning av sötvatten i grundvattenmagasinet genomatt extrahera salt grundvatten under återhämtningsperioden. målet är att undersökningarnaska leda till en implementering av metoden i verkligheten i ett försök att minska vattenbristen.Modellresultat för plats 1 indikerar att volymen sött vatten i akviferen ökar med 13 avuttaget när endast salt vatten extraheras. Det maximala uttagsflödet vid plats 1 för endastsalt vatten bestämdes till 35m3år per meter. Vid ett saltvattenuttag på 35m3år vid plats 1 ökarsötvattenvolyem i akviferen t.ex. med 340m3 per meter efter 10 år.Modellresultat för plats 2 indikerar att volymen sött vatten i akviferen ökar med 15 avuttaget när endast salt vatten extraheras. Det maximala uttagsflödet vid plats 2 för endastsalt vatten bestämdes till 65m3år per meter. Vid ett saltvattenuttag på 65m3år vid plats 2 ökarsötvattenvolyem i akviferen t.ex. med 940m3 per meter efter 10 år. diva2:1345440

På grund av ökad brist och ökad efterfrågan efter vatten på Gotland undersöks möjligheten att genom pumpning av salt grundvatten, lokalt sänka gränsen mellan salt och sött grundvatten som ligger under ön samt öka grundvattenbildningen. Med saltvattengränsen längre ner i marken skulle djupare brunnar kunna borras och större uttag skulle kunna ske vid upprättande av en grundvattentäkt. För att undersöka konceptet skapades en grundvattenmodell över delar av Sudret, ett område på södra delen av ön Gotland. För att kunna simulera förhållanden med pumpning i ett grundvattensystem där blandning sker mellan salt och sött grundvatten av olika densitet, utvecklades modellen i grundvattenmodelleringsprogrammet GMS i kombination med modulerna MODFLOW, MT3DMS samt SEAWAT. Tillsammans med modulerna kunde modellen hantera densitetsskillnader, förändring av saltkoncentrationer och påverkan av pumpar. Som grund vid utvecklingen av modellen användes en geologisk tredimensionell modell framtagen av SGU. Då inga platsspecifika undersökningar vad gäller grundvattennivåer och flödes/spridningsparametrar fanns att tillgå valdes modellparametrar utifrån litteraturvärden och tidigare undersökningar från liknande förhållanden. Först skapades en modell utan pumpning för att simulera fram ett stabilt läge för saltvattengränsen och en stabil tjocklek på språngskiktet. Modellens parametrar anpassades till dess att grundvattennivån låg nära markytan och språngskiktet låg runt övergången från kalksten till sandsten. När en relativt stabil saltvattengräns simulerats fram utvecklades modellen vidare med pumpning från det salta grundvattnet. Resultaten från arbetet visar att det med pumpning går att sänka saltvattengränsen och att en ökning av grundvattenbildningen sker motsvarande 55 % av den bortpumpade volymen saltvatten. På grund av avsaknad av lokala materialparametrar bör resultaten inte ses som mer än en indikation på att konceptet fungerar. Vidare föreslås att lokala geohydrologiska undersökningar genomförs för att i framtiden kunna skapa en modell som bygger på lokalt uppmätta flödes- och spridningsparametrar vilket skulle generera mer pålitliga resultat. I en framtida modell bör även pumpning från den söta delen av grundvattnet adderas till modellen för att se hur utvinnande av färskvatten skulle påverka språngskiktets utbredning samt ge svar på hur stora uttag som skulle vara möjliga. Because of an increased shortage and an increased demand of fresh water on Gotland, the possibility to pump saline groundwater and thereby locally lower the saltwater interface and increase recharge was investigated. With the saltwater interface further down in the bedrock, deeper wells could be drilled and extraction of more fresh water would therefore be possible. To examine the concept, a groundwater model was created to simulate the idea on a region of the peninsula Sudret on the southern part of the island of Gotland, Sweden. To be able to simulate the idea of pumping groundwater in an aquifer with a mix of saline and fresh groundwater of variable density, a model was built using the groundwater modelling program GMS in combination with the modules/program codes MODFLOW, MT3DMS and SEAWAT. With these modules, the model can handle the complex situation with extraction by pumping from groundwater of variable density and changes of salt concentration over time. A three dimensional geological model over the area produced by SGU was used as a foundation for building the model. Since no site specific surveys considering groundwater levels and flow/dispersion parameters have been previously undertaken in the study area, the parameters of the model were chosen according to literature and findings from similar projects conducted in the past. First, a model was developed to simulate a stable saltwater interface without pumps. Parameters were changed until a groundwater level close to the surface of the model was given and the saltwater interface ended up around the transition between limestone and sandstone. When the model generated desirable results, it was further developed to include the extraction of saltwater by pumping. Results from the project showed that the concept of lowering the saltwater interface by pumping works, with an increased recharge corresponding to 55 % of the extracted saltwater volume. Because of a lack of site specific parameters, the results should not be seen as more than an indication that the concept works. Furthermore, geohydrological measures should be made to provide local parameters regarding flow and dispersion for more reliable future models. To gain a greater understanding of how well the concept would work in reality, further development should be undertaken to include fresh groundwater extraction to assess how that would affect the position of the saltwater interface.