Vannførende sprekkesystemer og grunnvannsdynamikk rundt Rekefjord steinbrudd, Rogaland

Abstract

Denne masteroppgaven undersøker sprekkekontrollert grunnvannstrømning rundt et steinbrudd i Rekefjord, Rogaland. Forståelse av grunnvann i oppsprukket og krystallin berggrunn er kompleks og preget av usikkerheter. Kunnskap om denne typen grunnvannstrømning er av stor betydning for områder aktuelle for deponering av farlig og radioaktivt avfall, grunnvannsforsyning, tunneldrift, overvåkning av ustabile fjellsider og geotermal energiutnyttelse med mer. Oppgaven kombinerer tre metoder for å belyse aspekter ved berggrunnen og grunnvannsdynamikken som kan ha betydning for et eventuelt avfallsdeponi i området.

Ved å dokumentere og kvantifisere sprekkenettverket regionalt og lokalt i studieområdet, har strukturene som kontrollerer grunnvannstrømningen i området blitt undersøkt. To dominerende sprekkeretninger ble identifisert og nettverket beskrives topologisk som godt sammenkoblet. Kontinuerlige tidsserier over hydraulisk trykkhøyde og nedbør er samlet inn fra åtte brønner rundt steinbruddet. Dataene viser store variasjoner i hydraulisk trykkhøyde over korte avstander og bekrefter dermed at grunnvannstrømningen i området er kompleks.

Modellering i MODFLOW er brukt som metode for å kunne undersøke parametere og grensebetingelser som kan påvirke grunnvannsystemet i området. Resultatene viser at MODFLOW kan simulere grunnvannsdynamikk i et forenklet sprekkesystem og kan bidra til en økt forståelse av mekanismene som påvirker grunnvannsfluktuasjonene. Allikevel er det ikke en egnet programvare for modellering av grunnvannstrømning i realistiske sprekkegeometrier.

Selv om oppgaven dokumenterer et godt sammenkoblet sprekkenettverk, er det store variasjoner i hydraulisk trykkhøyde mellom brønnene rundt steinbruddet. Dette vitner om en meget kompleks dynamikk i grunnvannet som må undersøkes videre før et eventuelt avfallsdeponi kan etableres. Funnene fra denne masteroppgaven gir et fundament for videre analyser og studier for å oppnå en bedre forståelse av den komplekse grunnvannstrømningen i området.

This master’s thesis investigates groundwater flow in fractured crystalline rock surrounding a quarry in Rekefjord, Norway. Groundwater dynamics in such rock formations are widely studied but remain complex and uncertain. Understanding fracture-controlled groundwater flow is crucial in areas considered for hazardous and nuclear waste disposal, groundwater supply, tunnel construction, slope stability monitoring, and geothermal energy extraction. This thesis aims to improve the knowledge of structural geology and groundwater dynamics in the study area.

The study analyzes structures controlling groundwater flow by documenting and quantifying the regional and local fracture network. Two dominant fracture orientations were identified, and the network exhibits good topological connectivity. Continuous data of precipitation and hydraulic head from eight wells around the quarry reveals significant spatial variations in hydraulic head, confirming complex groundwater dynamics.

MODFLOW modelling was used to explore parameters and boundary conditions that influence the local groundwater system. Results confirm MODFLOW’s utility for simulating mechanisms affecting simplified fracture networks. However, is the software not suitable for modeling realistic fracture geometries.

Despite documenting a well-connected fracture network, the study reveals significant variations in hydraulic head between wells. This indicates highly complex groundwater dynamics requiring further investigation before establishing a potential landfill site. The findings provide a valuable foundation for future analyses and studies aiming to improve understanding of groundwater flow in fractured crystalline rocks