Oversigt over metoder til brug ved vurdering af
Oversigt over metoder til brug ved vurdering af vandstandssænkninger Jacob Birk Jensen Envi. Na møde 30. oktober 2012 Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Disposition • • Hvad er opgaven Start med de simple modeller Konceptuelle modeller Analytiske modeller Semi-analytiske modeller Hydrologiske modeller Spørgsmål/diskussion Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Hvad er opgaven • Hvad går opgaven ud på ? Ændring i udstrømning til våde terrestriske miljøer? Q Ændring i vandstand ? Ændring i vandføring ? Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Start med de simple modeller Hvordan? • Arbejd konservativt • Anvend de simple værktøjer først Detaljeringsgrad af undersøgelse • Tænk: kan jeg med denne indsats afvise en signifikant påvirkning Niveau 1 Niveau 2 Stop Niveau 3 Niveau 4 Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Vandindvinding og påvirkning Metoder: • Simple konceptuelle betragtninger • Analytiske løsninger • ”semi-analytiske” løsninger • Grundvandsmodeller • Fuldskala pumpetest 10. Marts 2011 Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Konceptuelle vurderinger - Hydraulisk kontakt? Er der hydraulisk kontakt mellem det pågældende naturområde og det magasin der pumpes fra? Kontakt? Beskaffenhed af lerlag? Er afstanden stor? < -5 m måske ikke -5 til + 5 m ja 5 -15 m måske ikke > 15 m nej Værktøjer: • Potentialekort og pejlinger • Lertykkelse kort • Geologiske profiler fra f. eks. Geo. Scene 3 D Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Konceptuelle vurderinger - Positive hydrauliske grænser Vandstand Udstrømning Q=0 m 3/år Q=50. 000 m 3/år Q=100. 000 m 3/år Indvinding Q=200. 000 m 3/år Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012 Fakta: Ved positive hydrauliske grænser kan der være små sænkninger, men stor reduktion af udstrømning
Konceptuelle vurderinger - Positive hydrauliske grænser Effekt af positive hydrauliske grænser er størst: • Tæt på vandløb • Ved store, vandrige vandløb (set i forhold vandindvinding) • Ved kyster • Ved søer Og mindst: • Ved vandløbsspidser • Langt væk fra vandløb, søer og kyst Og afhængig af hydraulisk kontakt Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Konceptuelle vurderinger - Generelt om sænkninger Påvirkning af trykniveau/vandstand • Påvirkningen er størst i magasinet hvor der bliver pumpet og den aftager mod terræn • Vandløb, søer, fjorde og hav virker som positiv hydrauliske grænser og derfor aftager påvirkningen når man nærmer sig disse Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Binderup mølle Sænkning i terrænnært magasin Sænkning i kalken
Vandindvinding og vandløb - Konceptuelle betragtninger Den simple og konservative: Markvandindvinding 20. 000 m 3/år Den simple og konservative: 20. 000 m 3 fordelt over 3 mdr = 2, 6 l/s Indvindingsboring Vandløb Potentialelinie 1) 20. 000 m 3 fordelt over 3 mdr = 2, 6 l/s 2) 100. 000 m 3/år = 3, 2 l/s 3) 70. 000 m 3/år =2, 2 l/s Total = 8 l/s Almen vandforsyning 100. 000 m 3/år 70. 000 m 3/år Den simple og konservative: 100. 000 m 3/år = 3, 2 l/s
Metoder Analytiske metoder • Homogen magasin • Konstant pumperate • Påvirkning af et lige uendelig langt vandløb Numerisk metoder A. Komplette modeller • Hydrolgiske modeller som vi kender dem • Vilkårlig geologi, vandløbstrace, indvinding mv. • Påvirkning på mange vandløb B. Semi-analytiske modeller • Simple modeller det ikke beskriver hele vandkredsløbet med kun selve påvirkningen • Samme som muligheder som A men modellen er ikke kalibreret • Antager at systemet er lineært Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Vandindvinding og natur - Analytiske vurderinger Jenkens • • • Homogen magasin Konstant pumperate Påvirkning af et lige uendelig langt vandløb Hantush Hunt Bjarne Madsen, ATV indlæg, 27. jan 2009 Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Vandindvinding og natur - Analytiske vurderinger Kan sjældent anvendes da de analytiske typisk ”overvurderer” påvirkningen ved terræn? 10. Marts 2011 Envi. NA – VVM-screening og
Numeriske metoder – Semi-analytiske modeller Metode: • Ingen nedbør og fordampning • Udnyttelse af superpositionsprincippet • Betragter kun vandbevægelser og ændringer i trykniveauer som følge af indvinding. • Vilkårlig geologi og vandløbstrace Aktuel potentiale- og afstrømningsforhold Upåvirket potentiale- og afstrømningsforhold Qaktuel Grundvandspotentiale • AEM – analytic element model ΔQ Vandindvinding = • BEST Påvirkning af potentiale- og afstrømningsforhold ved indvinding Qupåvirket Vandløb Kommercielle modeller: +
Numeriske metoder – Semi-analytiske modeller Sænkning i kalk magasin Påvirkning af afstrømning til vandløb
Numeriske metoder – Semi-analytiske modeller Akkumulerede sænkninger
Numeriske metoder – Semi-analytiske modeller Fordele: • Billigt • Simpelt • Hurtigt beregning • Konservativ vandløbspåvirkning Begrænsninger: • Kan ikke håndtere ikke-lineære systemer • Holder ikke styr på vandbalancen • Kan overestimere vandløbspåvirkning og underestimere sænkning i vandløbsspidser Envi. Na møde – Grundvandsindvinding og natur – 30. okt. 2012
Vandindvinding og natur - Hydrologiske modeller Vandforsyning, Karlby og Sørensen, 1998 19
Vandindvinding og natur - Hydrologiske modeller Snit A-A Vandløb A Våd natur Indvindingsboring Vandløb 10. Marts. Potentialelinie 2011 A Envi. NA – VVM-screening og
Vandindvinding og natur - Hydrologiske modeller Konceptuel model • • • Geologi Nedbør Fordampning Vandløb/dræn Vandindvinding etc Numerisk model • • Diskretisering i tid og sted Numerisk beskrivelse af processer
Vandindvinding og natur - Modeller og usikkerhed Vigtige evalueringspunkter: • Opløst geologi ? • Overfladenær geologi ? • Cellestørrelse • Beskrivelse af vandløb og dræn • Hvad er modellen bygget til? • Beskrivelse af interaktion mellem overflade vand og grundvand Usikkerhed: • Vandløbspåvirkning på opland – lille • Vandløbspåvirkning på ”mark” skala – middel • Sænkninger ved terræn - stor Generelt: Modeller er bedst til det de er bygget til.
Skagen – spredning af indvinding 23
Skagen – sænkning før nye boringer 24
Skagen – jævn indvinding på alle boringer 25
Skagen – skævfordelt indvinding 26
- Slides: 26