För att uppskatta inläckage till en bergförlagd tunnel finns ett antal analytiska modeller som tar hänsyn till parametrar som hydraulisk konduktivitet, storlek på tunnel och hur djupt tunneln är förlagd. Ett antagande i samtliga analytiska modeller är en homogen och isotrop geologi. I verkligheten är detta sällan fallet, som i exempelvis Kista, strax norr om Stockholm, där en VA-tunnel har drivits under 2017 och inläckaget till tunneln överskrider kravet som baserats på en analytisk modell. En modell utvecklas över områdets geologi och grundvattenmagasin för att simulera grundvattennivåer med och utan inläckage till en bergförlagd tunnel. Avsänkningens utbredning till följd av tunneln är ett s.k. influensområde. Modellen utvecklas i ett relativt nytt modelleringsverktyg, MODFLOW-USG, som utnyttjar ostrukturerade rasternät för att bättre representera tunnelsträckning och öka numerisk stabilitet. Geologin modelleras utifrån jorddjup, bergöveryta och geotekniska undersökningar som utförts i området. Hydraulisk konduktivitet i berget approximeras med hjälp av SGU:s brunnsarkiv. Dessutom utvecklas en modell som innehåller en anslutande tunnel och två st sprickzoner i berget. Jämfört med det influensområde som skattats i tunnelns MKB visar modellen på ett mindre influensområde i vissa riktningar och ett större i andra riktningar. Resultaten bekräftar att influensområdet ökar med ett ökat inläckage, och att en numerisk modell är bättre på att representera områdesspecifik geologi än en enkel vattenbalansmodell. Influensområdet i det undre magasinet i Kista bedöms vara cirka 24,4 ha stort. Enligt den numeriska modellen ger en förändring i inläckage på 0,01 l/min och m tunnel en ökning respektive miskning av influensområdet med cirka 19 %. Vidare visar arbetet på att val av analytisk modell för att skatta inläckage kan påverka skattning med en faktor 3. För att hantera osäkerheter i skattning av inläckage föreslås att flera olika värden på inläckage simuleras för att bedöma influensområdets utbredning och för att skapa en uppfattning om hur storleken på inläckaget påverkar influensområdets utbredning. / To determine leakage into rock tunnels one can choose between a range of analytical models. Common to all analytical models is their inability to reflect complex hydrogeological settings and only taking into account hydraulic conductivity, dimensions of the tunnel and tunnel depth. In Stockholm, Sweden, a rock tunnel built in 2017 currently exceeds maximum allowed leakage which was derived from an analytical model. A model is developed to represent the site’s hydrogeological settings. The model is used to simulate groundwater levels with and without representation of the tunnel, the area of influence being the difference between the two. A Voronoi-cell unstructured grid is implemented in MODFLOW-USG to improve representation of complex geology and increase numerical stability. Geology is modeled using soil depth, bed rock surface and geotechnical investigations. Rock hydraulic conductivity is derived from a well archive. A second model is developed to represent geological fault zones and a connecting tunnel. The model verifies the positive relationship between magnitude of leakage and size of the zone of impact. Results also show an improved approximation of the zone of impact as compared to an earlier approximation derived from a simple water balance. The numerical models predicts a larger zone of impacts in some areas and a smaller zone of impact in other areas. Furthermore, the numerical model shows that a change in leakage of 0,01 l/min and m tunnel can alter the size of the zone of impact by about 19%. By comparing some of the most well-known analytical models to predict leakage it is found that the approximation can differ by a factor 3 using identical parameter values. To reflect the uncertainty in predicted leakage the author recommends simulating a numerical model with varying magnitudes of leakage. This will help in risk assessment and identify a site specific relationship between magnitude of leakage and area of influence.

Det borras en tunnel under Stockholm av Svenska kraftnät som ska bli 13,4 km lång. Närtunneln är klar ska den förstärka och ersätta vissa delar av Stockholms elnät. Grundvattennivånhar inte sjunkit lika mycket som förväntat när inläckget till tunneln var högt.När grundvatten sjunker är det var och hur mycket grundvattennivån sjunker som ärproblemet inte själva inläckaget. Syftet med rapporten var att undersöka verktyg för attprognostisera avsänkning av grundvatten samt försöka förstå vilka parametrar som är viktigaför att skapa en bra modell. Det undersöktes även varför grundvattennivån i moränenovanför bergtunneln sjunker över ett stort område. Det sattes upp en modell med fleralager i jorden och berget med olika konduktivitet. I berget lades det även in svagare zoneri form av krosszoner för att längs dem lokalt ge högre konduktivitet. Modellen gavs ävenflera områden med speciella egenskaper för att efterlikna verkligheten. Först modelleradesen grundvattenyta i en referensmodell som kalibrerades med hjälp av grundvattenröri området. Sedan lades tunneln in i modellen med hjälp av uppmätta inläckage för att beräknaen ny grundvattenyta. Grundvattenytan från referensmodellen jämfördes med denfrån modellen med tunneln för att få fram grundvattensänkningen. Modellen visade enstörre skillnad i grundvattennivå där det inte var krosszoner som korsade tunneln medandär den korsades var avsänkningen mer utspridd längs krosszonen.Det finns flera sätt att angripa ett problem. För att kunna använda analytiska ekvationerbehöver det göras stora förenklingar vilket kan vara bra i ett inledningsskede för att fåen bättre bild av problemet förhållandevis enkelt. För att få en mer detaljerad bild avproblemet behövs däremot andra modeller. I en modell behövs det många parametrar ochvissa kan vara viktigare än andra. I just det här arbetet bedömdes vissa delar inom geologinvara viktigast som var det finns mäktiga jordlager, den hydrauliska konduktivitetenför berget och var svaghetszonerna är i berget. Anledningen att grundvattennivån runtSvenska kraftnäts tunnel sjunker över ett stort område kan vara svaghetszonerna i berget. / Svenska kraftnät excavates a 13.4 km long tunnel in the rock below Stockholm. Whencompleted, it will strengthen and replace parts of Stockholm’s electricity grid. When theleakage to the tunnel was high, the groundwater level did not drop as much as expected.When the groundwater drops, it is where and how much that is the problem and notthe actual leakage to the tunnel. The purpose of the report was to investigate toolsfor forecasting groundwater subsidence and to try to understand which the importantparameters are for creating a reliable model. It was also investigated why the groundwaterlevel in the moraine above the rock tunnel drops over a large area. A model was set upwith several layers in the soil and rock with different conductivity. Weaker zones werealso added to the bedrock to provide higher conductivity locally along them. The modelwas also given several areas with special features to mimic reality. A groundwater surfacewas first modeled in a reference model that was calibrated using groundwater wells in thearea. The tunnel was then added to the model using measured leakage to calculate a newgroundwater surface. The groundwater surface from the reference model was comparedwith that from the model with the tunnel to obtain the groundwater lowering. The modelshowed a large local reduction of the groundwater level where there was more stable rock,while where weaker zones crossed the tunnel the reduction was more spread out along theweaker zone.There are several ways to adress problems with. To be able to use analytical equations,large simplifications are required, which can be good in an initial stage to get a betterpicture of the problem relatively easily. However, to get a more detailed view of theproblem, other models are required. In a model, many parameters are required and somemay be more important than others. In this report, certain parts of the geology werejudged to be most important, such as where there are thick soil layers, the conductivity ofthe rock and where the weaker zones are in the bedrock. The reason why the groundwaterlevel around Svenska kraftnät’s tunnel falls over a large area may be the zones of weaknessin the rock.