Deposition av sediment på huvudvägar i Skottland har karakteriserats som ett led i att motverka igensättning av dräneringsbrunnar. Kornstorleksfördelningen visade sig mycket varierande med individuella partikelstorlekar mellan 63 µm och 10 000 µm.
Av: Jörgen Hanaeus
För att angripa frågan om igensättning av filterbrunnar (filter drains) vid riksvägar (trunk roads) i Skottland har en undersökning genomförts av avsatta sediment kring dessa. Material har samlats in från nio riksvägar och delats upp i partikelstorleksfraktioner. Resultaten visar att varje fraktions andel varierar mycket men att vissa mönster kan finnas i fördelningen. Partkelstorlekarna varierade mellan 63 µm och 10 000 µm. Finsand (63-200 µm), mellansand (200-600 µm), grovsand (600-2000 µm) fint grus (2000-6000 µm och mellangrus (6000-20000 µm) stod för 84 % av partikelmassan. Partiklar större än 1 mm utgjordes av asfalt eller mineral och det var tydligt att dessa kunde bidra till igensättning av filterbrunnar.
Den dynamiska vägmiljön gör att insamlade prover måste betraktas som stickprov och det bedömdes mycket osäkert att lägga ett enskilt prov som underlag för en brunnsdriftstrategi.
Bakgrund
Vägfilterbrunnar (Highway filter drains) är ett vanligt sätt att dränera större vägar och man har beräknat att 43 % av avrinningen från riksvägnätet i Skottland passerar sådana. Dessvärre drabbas dessa system av igensättningar som inträffar då avsatt sediment ackumuleras vid brunnarna och fastnar i de stenar som omger dräneringen. Exempel på i sammanhanget riskabla förlopp visas på bild såsom bildning av lerkakor, ansamling av tallbarr, packning genom överkörning, skräpansamling, slitage av friktionsytan och inträngande vegetation.
Som samlad erfarenhet uppges en så pass kort livslängd för dränsystemet som 10 år. Igensättning av dränsystemet medför ökad risk för pölbildning på vägytan med tillhörande fara för vattenplaning.
Flera medianstorlekar, d50, för avsatta sedimentpartiklar har rapporterats internationellt, från 40 till 4000 µm beroende på bland annat snösmältning och vägunderhåll, med individuella partikelstorlekar mellan 1 och 10 000 µm. Bakgrunden till partikelförekomsten är brokig; atmosfäriskt nedfall, erosion av omgivande jord, vegetationsrester, fordonsemissioner från bl a däck och bromsar, vägytans erosion eller utslängt skräp. Undersökningar har också visat att vind, regn (inkl avrinningsområde), antal fordonspassager, väglutning och vägytans råhet påverkar kornstorleksfördelningen hos avsatt sediment.
Vägarnas dränsystem varierar också och givetvis har storleken hos det filtrerande materialet betydelse för igensättningsförloppen.
De stora variationerna i rapporteringen uppges bero på bl a geografiska skillnader och att slutsatser bygger på en enstaka provpunkt på en enstaka väg. För riksvägar ska också nämnas svårigheter att utföra omfattande provning i den stressande trafikmiljö som förekommer.
Här har syftet varit att presentera kornstorleksfördelningar från sediment olika punkter av det skotska riksvägnätet och i görligaste mån förklara deras utseende.
Material och metod
Här har 23 sedimentprov samlats in och de har tagits från nio skotska riksvägar med beteckningar A eller M. Variation har strävats i insamlingen, t ex avstånd till på- och avfartsvägar, rondeller, trafikljus, korsningar och raksträckor. Vägytan betecknades alltid som impermeabel; avrinningen antogs komma endast från vägytan och avledas mot vägkanten.
Riskaspekten gjorde att provplatser valdes i anslutning till vägarbetsplatser, där trafiken kunde kontrolleras. Det påverkade antalet möjliga prov. Då sopning av vägbanan inte utförs regelbundet, kan inte tidsmönstret tas som bas för utvärderingen, bara det rumsliga.
Insamlingen från vägytan gjordes med sopskyffel och borste och vid en tidpunkt 3 dygn efter ett regntillfälle. Med erfarenhet från tidigare studier valdes 1m in från vägkanten och 1m väglängd för insopningen. Det gav massor från 0,5 kg till drygt 1 kg från de 23 olika provpunkterna. Tidsavståndet till föregående underhållssopning påverkade mängden.
Provplatserna beskrevs med bl a landanvändning, jordart, tillåten fordonshastighet, beläggningsmaterial (asfalt/betong), dygnsmedeltrafik (årsbas), antal körfält och vägytans råhet. Vägen karakteriserades med ett index, RSCI (Road Surface Condition Index) som beskrev vägstatus i form av sprickor, gropar etc med en ranking 0-5.
Resultat
Kornstorleksfördelningarna visade på stor variation. Grov sand och fint grus återfanns dock i samtliga 23 prover och mellangrus i 16 av proverna. 12 av proverna innehöll också partiklar > 1 cm.
Vägar med en RSCI-rank av 0-3 skilde sig från de med rank 4-5. De senare tenderade att ha högre hastighetsgräns, högre trafikintensitet, och mer av start/stopp vid korsningar och andra inbromsningszoner. Totalt gav det en större förslitning av vägytan, vilket reflekterades i högre andelar grovt material i fördelningskurvorna. Vägen A 90 visade på den största variationen i fördelningskurvorna. Detaljer från de individuella vägarna diskuteras i artikeln.
d50 återfanns mellan 520 och 730 µm med ett medelvärde av 610 µm.
Iakttagelser under studien var också att partiklar från odlingslandskap och/eller sträckor med dåligt vägunderhåll hade tendens att sätta igen dränsystemet. Häftiga regn och luftdrag från fordon flyttade partiklar till vägkanten.
Slutsatser
Man framhåller att proverna enbart ger stundens fördelningskurvor och att spridningen är stor vilket måste beaktas om förändringar av dräneringsstrategin skulle genomföras. Vissa brunnar kan vara illa utsatta för igensättning och kan samlas till tätare inspektionsrundor.
Artikeln kopplar tyvärr i liten utsträckning till detaljer i dränsystemet som kan påverka igensättning, utan dess värde ligger mera i diskussionen kring partikelackumuleringen.
Källa: Mitchell, Ged 1), Oduyemi, Kehinde 2) & Akunna, Joseph 2) (2019): Road deposited sediment:implications for the performance of filter drains servicing strategic trunk roads. Water Science & Technology, 80.4, pp 747-761.
Författarna från:
BEAR Scotland Limited, BEAR House, Inveralmond Industrial Estate, Inveralmond Road, Perth, Scotland, UK.
School of Applied Sciences, Abertay University, Bell Street, Dundee, Scotland, UK.
Kontakt: j.akunna@abertay.ac.uk
