Groundwater degradation
Dec 29, 2022
מאת : עומרי ניסני, מהנדס אזרחי, סוכן ביטוח מורשה
מאמר ראשון בסדרה
וּשְׁאַבְתֶּם-מַיִם בְּשָׂשׂוֹן מִמַּעַיְנֵי הַיְשׁוּעָה" (ישעיהו י"ב, ג').
השפלת מי תהום הינה פרקטיקה נפוצה בישראל המתייחסת לוויסות מלאכותי של מפלס מי התהום באתרי בנייה. ישנן מספר טכניקות לביצוע השפלת מי תהום כאשר המרכזיות שבהן הן:
· שאיבת מי תהום וסילוקם על בסיס מערכות הניקוז או הביוב העירוניות.
· קידוחי חדירה שמטרתם לסלק את מי התהום לאזור אחר של המגרש ( לאקוויפר עמוק יותר או לתת אקוויפר).
השפלת מי תהום נדרשת בהתאם לסקר קרקע מקדים ושכיחה באזורים הידועים כ"מועדים לפורענות" בעקבות היותם רוויים במי תהום. בפרט כאשר הפרויקט כולל עבודות תת קרקעיות וקיים חשש שמפלס מי התהום יעלה אל מעל למתחם העבודה. השפלת מי תהום, כשמה כן היא, נועדה להשפיל את המים ולהוריד את המפלס שלהם מתחת לקו העבודות.
From: Omri Nissany, Civil Engineer, Licensed Insurance Agent
First article in a series
"And you shall draw water in a pitcher from the springs of salvation" (Isaiah 12:3).
Groundwater depletion is a common practice in Israel that refers to the artificial regulation of groundwater levels at construction sites. There are several techniques for performing groundwater depletion, the main ones being:
· Pumping groundwater and disposing of it based on municipal drainage or sewage systems.
· Penetration drilling aimed at removing groundwater to another area of the plot (to a deeper aquifer or to a subaquifer).
Groundwater lowering is required in accordance with a preliminary soil survey and is common in areas known to be "prone to disaster" due to being saturated with groundwater. Especially when the project includes underground works and there is a concern that the groundwater level will rise above the work area. Groundwater lowering, as the name suggests, is intended to lower the water and lower its level below the line of the works.
The preliminary survey
Any real estate project that involves excavations in the ground (for example, for basements, underground parking, etc.) requires the developer to perform trial drilling, obtain an opinion from a land consultant, and, if necessary, an opinion from a hydrologist. This method is intended, among other things, to determine what the water level is on the site and whether there is no escape from carrying out groundwater depletion.
As a result, the relevant execution methods are examined. It is generally recommended to perform tests close to the excavation date in order to prevent changes that may occur in the groundwater level.
The preliminary survey for planning the implementation method for groundwater dewatering on the site is derived from an in-depth (literally) analysis of data such as the type of soil, the level of soil conductivity, the desired depth for dewatering, and the radius of the dewatering.
During the preliminary tests, as mentioned, trial drilling and laboratory tests are carried out to monitor the quality of the water. It should be noted that the groundwater level varies according to the seasons of the year and in some cases there can even be gaps of up to 2 meters in the level between summer and winter. Since construction is not done in one day, seasonal changes in the level must be addressed with a forward-looking perspective .
The drilling also includes the removal of impurities in the water and testing for salt concentration. These are parameters that can have an impact on the cost of groundwater degradation, as the lower the quality of the water, the lower the payment rate to the authority (up to a complete exemption).
כל פרויקט נדל"ני שכולל חפירות בקרקע (למשל לטובת מרתפים, חניון תת-קרקעי וכדומה) דורש מהיזם לבצע קידוחי ניסיון, קבלת חוות דעת יועץ קרקע, ובמקרה הצורך חוות דעת של הידרולוג. דרך זו נועדה בין היתר לברר מהו מפלס המים באתר והאם אין מנוס מביצוע השפלת מי תהום.
כפועל יוצא מכך נבחנות שיטות הביצוע הרלבנטיות. על פי רוב מומלץ לבצע בדיקות בסמוך למועד החפירה וזאת בכדי למנוע שינויים שעלולים להתרחש במפלס מי התהום.
הסקר המקדים לתכנון שיטת הביצוע של השפלת מי התהום באתר נגזר מניתוח מעמיק (תרתי משמע) של הנתונים כגון סוג הקרקע, רמת המוליכות של הקרקע, העומק הרצוי לטובת ההשפלה והרדיוס של ההשפלה.
במהלך הבדיקות המקדמיות נעשים כאמור קידוחי ניסיון ובדיקות מעבדה המתחקות אחר איכות המים. נזכיר כי המפלס של מי התהום משתנה בהתאם לעונות השנה ובמקרים מסוימים יכולים להיות אפילו פערים של עד 2 מטרים במפלס בין הקיץ לחורף. מכיוון שהבנייה איננה נעשית ביום אחד, יש להתייחס לשינויי המפלס העונתיים תוך כדי ראייה הצופה פני עתיד.
הקידוח כולל גם שלילה של זיהומים במים ובדיקת ריכוז מלחים. אלו פרמטרים שיכולה להיות להם השפעה על העלות של השפלת מי התהום שכן ככל שהמים הינם באיכות נמוכה יותר, כך שיעור התשלום לרשות קטן בהתאמה (עד כדי פטור מוחלט).
Any pumping of groundwater is subject to Israeli water law to obtaining approval from the Water Authority. The approval process involves many other entities beyond the operating contractor and the company specializing in groundwater depletion. These include the local authority, the Ministry of Environmental Protection, water corporations, and more.
Often, the local authority will not allow a building permit to be obtained without approval from the Water Authority regarding the relevant solution to groundwater degradation on the site.
We must understand that the current trend among local authorities in Israel is to minimize the impact on groundwater, and in particular, pumping rates for the benefit of groundwater depletion.
The guiding principle is an environmental concept that strives to maintain the aquifer in a natural water balance. Similarly, the authorities seek to prevent a burden on water infrastructure and reduce the damage that may be caused to nearby structures. It is known that groundwater depletion in dense urban areas may lead to high fluctuations in the level to the point of soil erosion, foundation undermining, and more.
On the other hand, given the fact that the amount of land in Israel is limited and that much real estate activity is carried out in the central region, which is located above the coastal aquifer, groundwater depletion is not uncommon. Quite the contrary.
After the developer has made the decision regarding the method of execution of the groundwater depletion, he must submit a professional opinion to the Water Authority that includes a lot of data, such as an estimate of pumping quantities, a current measurement of the groundwater level, an estimate of the change in the level following the pumping, recommendations regarding the method of water disposal, results of analytical tests for the water, and more.
Regulation and the environmental approach of local authorities
· Deep wells – groundwater depletion by pumping from deep wells based on deep drilling. Submersible pumps are lowered and inserted into the base of the well, while the well is lined with pipes. This method involves drilling using a dedicated machine while preventing collapse by polymer solutions. The wells are located on both sides of the excavation, with precise planning of the distance between them to ensure a controlled lowering of the groundwater level.
· Shallow wells – a groundwater depletion technique in which the groundwater level is drained for localized depletion according to a planned radius of influence around a suction body based on the strength of the suction. The method involves a sequence of "pins" (suction bodies) and overlapping radii of influence.
Main methods for performing groundwater degradation
Key considerations in groundwater depletion planning – between geology and budget
Like any engineering task, groundwater depletion depends on a wide range of planning considerations. Some stem from geo-hydrological conditions and some are related to commercial-business aspects such as the needs of the project being executed, budget considerations, regulatory conditions, execution methods, and more.
With regard to geo-hydrological aspects, it is important to note that the groundwater level is a variable and dynamic level that is influenced by seawater, rainfall, adjacent and previous groundwater depressions, etc. Similarly, great emphasis is placed on the type of soil, as clay soil has low hydraulic conductivity relative to sandy soil.
The needs of the project impact the groundwater level at various points, such as ground stabilization, the extent of underground construction, shaft excavation, etc. The drilling depth is derived from the planned structure and, as a result, defines the lining requirements, the extent of pumping, and sealing.
Entrepreneurs often decide on the execution method based on economic costs, and in some cases, excessively high costs may make economic viability unnecessary in the first place.
To read the second article in the series, click the link
To read the third article in the series, click the link
To read the fourth article in the series Link
בדומה לכל משימה הנדסית, השפלת מי תהום תלויה במנעד רחב של שיקולים תכנוניים. חלקם נובעים מתנאים גאו-הידרולוגיים וחלקם קשורים להיבטים מסחריים-עסקיים כמו צרכי הפרויקט המבוצע, שיקולי תקציב, תנאים רגולטוריים, שיטות ביצוע ועוד.
בכל הנוגע להיבטים הגאו-הידרולוגיים חשוב לשים לב לכך שהמפלס של מי התהום הוא מפלס משתנה ודינמי המושפע ממי ים, גשמים, השפלות מי תהום סמוכות וקודמות וכדומה. כך גם ניתן דגש רב לסוג הקרקע כאשר קרקע חרסיתית הינה בעלת מוליכות הידראולית נמוכה ביחס לקרקע חולית.
צרכי הפרויקט משליכים על השפלת מי התהום בנקודות שונות כמו ביסוס הקרקע, היקף הבנייה התת-קרקעית, חפירת פירים ועוד. עומק הקידוח נגזר מהמבנה המתוכנן וכפועל יוצא מזה מגדיר את דרישות הדיפון, היקף השאיבה והאיטום.
לעתים קרובות יזמים מחליטים על שיטת הביצוע בהתאם לעלויות הכלכליות ובמקרים מסוימים עלויות גבוהות מדי עלולות לייתר את הכדאיות הכלכלית מלכתחילה.
לקריאת המאמר השני בסדרה קישור לקריאת המאמר השלישי בסדרה קישור לקריאת המא מר הרביעי בסדרה קישור
מסמכים
