| 1. |
- Merisalu, Johanna, 1990, et al.
(författare)
-
A Framework for Risk-Based Cost-Benefit Analysis for Decision Support on Hydrogeological Risks in Underground Construction
- 2021
-
Ingår i: Geosciences (Switzerland). - : MDPI AG. - 2076-3263. ; 11:2, s. 1-19
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Construction below the ground surface and underneath the groundwater table is often associated with groundwater leakage and drawdowns in the surroundings which subsequently can result in a wide variety of risks. To avoid groundwater drawdown-associated damages, risk-reducing measures must often be implemented. Due to the hydrogeological system's inherent variability and our incomplete knowledge of its conditions, the effects of risk-reducing measures cannot be fully known in advance and decisions must inevitably be made under uncertainty. When implementing risk-reducing measures there is always a trade-off between the measures' benefits (reduced risk) and investment costs which needs to be balanced. In this paper, we present a framework for decision support on measures to mitigate hydrogeological risks in underground construction. The framework is developed in accordance with the guidelines from the International Standardization Organization (ISO) and comprises a full risk-management framework with focus on risk analysis and risk evaluation. Cost-benefit analysis (CBA) facilitates monetization of consequences and economic evaluation of risk mitigation. The framework includes probabilistic risk estimation of the entire cause-effect chain from groundwater leakage to the consequences of damage where expert elicitation is combined with data-driven and process-based methods, allowing for continuous updating when new knowledge is obtained.
|
|
| 2. |
- Merisalu, Johanna, 1990, et al.
(författare)
-
Hydrogeological reference conditions for assessment of environmental impact and for grouting design
- 2018
-
Ingår i: ISRM International Symposium - 10th Asian Rock Mechanics Symposium, ARMS 2018.
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Dewatering of groundwater resources induced by leakage into underground constructions can cause land subsidence, damage to constructions and their foundations and disturbances of groundwater dependent ecosystems. To reduce the environmental impacts, safety measures, e.g. sealing fractures by grouting to reduce inflow of groundwater or artificial recharge to maintain groundwater levels, must be implemented. Site investigations of the total geological and hydrogeological conditions at a site before construction is, due to financial aspects, most often not possible. To handle these uncertainties in the design- and construction process, it is suitable to use the observational method, which include the idea of identification, confirmation or rejection, and revision of the most probable and unfavorable conditions, and predefined technical design solutions for conditions that can reasonable be anticipated or foreseen. To assess the geological and hydrogeological conditions at an early stage of a project we suggest that geological and related hydrogeological reference conditions are used. Fundamental to our approach using reference conditions is the grouping of materials with similar geological and hydrogeological conditions and engineering characteristics. In this paper, we present conceptualizations of five reference conditions common in western Sweden and two examples of reference conditions in Singapore. The conceptualization of reference conditions includes a description of: the geological material; the hydrogeological properties and behavior within the environment; and the engineering characteristics related to water control and grouting. Examples of technical design solutions used to adopt to project specific requirements for inflow and drawdown for underground constructions constructed in environments representing one of the suggested reference conditions in western Sweden are also presented to exemplify the application of reference conditions for technical design.
|
|
| 3. |
- Merisalu, Johanna, 1990, et al.
(författare)
-
Kostnads-nyttoanalys av skyddsåtgärder för hantering av hydrogeologiska risker vid undermarksbyggande, Fallstudie Förbifart Stockholm
- 2020
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Vid byggande under marknivå och under rådande grundvattenyta kan grundvatten läcka in i anläggningen. Eftersom arbeten i anläggningen samt driften av anläggningen måste utföras i torra miljöer måste inläckande grundvatten i sådana situationer ledas bort. Om sättningskänsliga jordar finns inom påverkansområdet riskerar grundvattenbortledning att orsaka marksättningar vilka i sin tur riskerar att skada byggnader och andra anläggningar. För att reducera risken för skada kan verksamhetsutövaren vidta skyddsåtgärder. Vid genomförande av åtgärder finns det två typer av risker: 1) att inte genomföra en åtgärd som borde genomföras med skador på omgivningen som följd, och 2) att genomföra en åtgärd som inte borde genomföras med onödiga kostnader som följd. För att minska dessa två risker krävs det att åtgärders kostnader och nyttor vägs mot varandra. Det övergripande syftet med denna rapport är att presentera och exemplifiera en probabilistisk kostnads-nyttoanalys av åtgärdsalternativ för hantering av hydrogeologiska risker i undermarksprojekt genom en fallstudie för projekt Förbifart Stockholm. Det övergripande syftet nås genom att de ekonomiska konsekvenserna av marksättning till följd av grundvattensänkning beräknas samt att identifierade kostnader och nyttor av olika åtgärdsalternativ relativt ett nollalternativ jämförs. Resultatet från kostnads-nyttoanalysen visar att nyttorna i form av minskad ekonomisk skaderisk är små (ca 70 miljoner) relativt kostnaderna för att genomföra de tätningsåtgärder som krävs för att efterleva de inläckagevillkor som anges i tillståndsdomen för projektet (flera miljarder). Kostnads-nyttoanalysen exemplifierar också nyttan i att använda sig utav en strukturerad modell för att utvärdera lönsamheten hos olika åtgärdsalternativ.
|
|
| 4. |
- Merisalu, Johanna, 1990
(författare)
-
Managing hydrogeological risks in underground construction
- 2021
-
Licentiatavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Groundwater leakage into underground constructions can cause groundwater drawdown and subsequently costly damages to objects impacted by changes in groundwater conditions. In order to reduce the damage risk, risk-reducing measures can be implemented. When implementing measures, society’s limited resources must be carefully managed by balancing the costs and the benefits (e.g. reduced risk) of the measures. Decisions regarding risk-reducing measures must always be taken under uncertainty since the conditions of the hydrogeological system cannot be fully known. In this thesis, a generic framework for management of hydrogeological risks in underground construction is presented (Paper 1). This framework constitutes a structured and transparent approach to the decision process for implementation of risk-reducing measures for groundwater control in underground construction. The framework uses a stochastic and iterative approach for managing the changing level of uncertainty inevitably associated with underground construction. The different modules that constitute the framework are also exemplified by application in a case study (paper 2). The case study focuses on the risk of subsidence damages to the built-up environment (buildings, paved surfaces and pipes) and risk-reducing measures in the form of sealing, artificial recharge and reinforcement measures to houses. The framework and methods used within the framework for the risk analysis and risk evaluation have proven useful as decision support for management of hydrogeological risks. The framework has also proven to be an efficient tool in communication of risks both internally in a project but also between the project owner and stakeholders in the society.
|
|
| 5. |
- Merisalu, Johanna, 1990, et al.
(författare)
-
Probabilistic cost-benefit analysis for mitigating hydrogeological risks in underground construction
- 2023
-
Ingår i: Tunnelling and Underground Space Technology. - : Elsevier BV. - 0886-7798. ; 131
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Leakage of groundwater into underground facilities can subsequently cause groundwater drawdown, subsidence and subsidence damages to the built-up environment. In order to reduce the risk of damage, measures to mitigate the risks must often be implemented. The aim of this paper is to describe and demonstrate a probabilistic cost-benefit analysis approach to assess the economic profitability of investing in different risk mitigation alternatives. Since underground construction is always associated with uncertainties, the analysis uses probability distribution functions for uncertain parameters and Monte Carlo simulations to quantify probabilities of damage and implementation costs. The proposed approach is exemplified with a case study, the road tunnel project Bypass (Förbifart) Stockholm in eastern Sweden, for which four risk mitigation alternatives were evaluated. In conclusion, the approach helps to highlight the economic effects of different risk mitigation approaches and constitute a transparent support for decisions on implementation of risk mitigation. For the case study, the analysis indicates that the implementation costs of ∼ 7000 MSEK (700 million EUR) for risk mitigation needed to fulfil the legal requirements, from the Swedish Land- and Environmental court, in the form of ambitious sealing strategies are disproportionate relative to the benefits of ∼ 50 MSEK (5 million EUR) gained in the form of reduced damage risk for the built-up environment. In other words, billions SEK of taxpayers' money are spent on unnecessary expenses to fulfill legal requirements without societal benefits. The novelty of the paper constitutes the coupling of models and combination of established methods for management of hydrogeological risks.
|
|
| 6. |
- Merisalu, Johanna, 1990, et al.
(författare)
-
Villkorsutformning för grundvattenbortledning vid undermarksbyggande
- 2020
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Vid undermarksbyggande och under rådande grundvattenyta kan grundvatten läcka in i anläggningen. Eftersom arbeten i anläggningen samt driften av anläggningen i regel måste utföras i torra miljöer måste inläckande grundvatten i sådana situationer ledas bort. Grundvattenbortledning riskerar att skada ekonomiska, kulturella och miljömässiga värden. Bortledning av grundvatten och därmed anläggning av undermarkskonstruktioner kräver i regel alltid tillstånd enligt miljöbalkens 11 kapitel. För att säkerställa att verksamheten uppfyller miljöbalkens mål och krav fastställs vanligen villkor för vattenverksamheten i tillståndsdomen. Hur dessa villkor utformas kan ha stor påverkan på ett projekts framdrift och utförande då verksamhetsutövaren ofta måste vidta dyra och tidskrävande åtgärder för att efterleva villkoren. En överträdelse av villkoren är också straffrättsligt sanktionerat. Det övergripande syftet med denna rapport är att beskriva sambandet mellan ställda villkor för grundvattenbortledning vid undermarksbyggande och dessas konsekvenser i form av skador, störningar och kostnadsökningar. För att uppnå detta syfte har miljöbalkens tillämpning vid vattenverksamhet beskrivits utifrån en litteraturstudie, historiska tillståndsdomar har analyserats för att beskriva hur villkor har utformats i tidigare projekt, och ett arbetsseminarium med experter inom vattenverksamhet och undermarksbyggande har genomförts för att beskriva konsekvenserna av olika villkorskonstruktioner. Resultaten från arbetet visar att villkoren i tillståndsdomen kan vara mycket kostnadsdrivande och ha stor påverkan på både ett undermarksprojekts ekonomi samt dess framdrift om dessa utformas på ett ofördelaktigt sätt och inte är ändamålsenliga. Rapporten avslutas med rekommendationer för hur villkor bör utformas för att undvika eller minska risken för dessa negativa konsekvenser.
|
|
