Fortynding i søer og fjorde

Transkript

1 Fortynding i søer og fjorde Møde i ATV Jord og Grundvand Jordforurening og overfladevand nov Jørgen Krogsgaard Jensen

2 To projekter: Fortynding i søer og fjorde til screening af effekter af udsivning fra forurenede arealer (i forbindelse med jordforureningslovens indsats overfor overfladevand ) Mere detaljeret og lokalt funderede spredningsberegninger (Projekt for Ringkjøbing Amt til vurderingen af forhold ved Høfde 42 depot) DHI #2

3 Formål (med projektet i relation til jordforureningsloven) Etablere værktøj der kan beregne fortynding fra udsivning i - Ca. 140 SØER - 78 FJORDE Skal kunne fungere som overordnet screeningsværktøj for trusler fra jordforureninger i søer og fjorde Mulighed for udvidelse til en web- services for mere detaljerede vurderinger for fjorde, kyster søer og vandløb DHI #3

4 Udvælgelse af søer 925 søer indgår i overvågningsprogrammet MSTs GIS oplysning for forurenede grunde Søer med forurenet grund indenfor 100 meters afstand Fokus på beregninger for søer > 1 ha model opstilling for 140 søer med individuel udformning DHI #4

5 Udvælgelse af fjorde Overvågningsprogram inkluderer 78 fjorde Alle disse 78 fjorde er inkluderet i modelberegningeren DHI #5

6 Søer og fjorde inkluderet gger Tange Sø DHI #6

7 Resultater fra fortyndingsberegninger Fortyndingen angivet langs bredden. Størst sandsynlighed for udsivning og mindst fortynding. Fortynding 50 m fra kilden, dvs. der er taget hensyn til en opblandingszone. Baseres på et flow fra kilden på 0,1 l/s. Hvis flow forskellig herfra kan der skaleres. Fortynding over max. 2 meter vandsøjle, hvis lokal dybde mindre benyttes denne DHI #7

8 Fortynding langs åben kyster DHI #8

9 Fortyndingsberegningen kort fortalt DHI #9

10 Hvordan bruges disse resultater DHI #10

11 Fortyndingsfrekvens Middelfortyndingen eller 5 % minimumsfraktilen af fortyndingen? Middelværdi = 2000 Minimum fortyndings fraktilen ( i 5 % af tiden er fortyndingen mindre end

12 Koncentration ophobet i fjordene q0 *c Q Ophobet koncentration : q0 * c / Q Da Q i fjorde er minimum gange større end q betyder ophobet koncentration ikke noget i fjordene DHI #12

13 Koncentration ophobet i søerne Q Hvis q0 er relativ stor i forhold til Q Vandets opholdstid i søen er flere år kan ophobning give et ekstra bidrag til stofkoncentrationen ved fortyndingszonens rand q0 * c DHI #13

14 Koncentration ophobet i søerne q Q q0 * c Hvis q0 er relativ stor i forhold til Q vandets opholdstid i søen er flere år kan ophobning give et ekstra bidrag til stofkoncentrationen ved fortyndingszonens rand DHI #14

15 Hvad er en hydraulisk beregningsmodel - hvad driver den og hvilke resultater kan man få Resultater: /fjord model en atematisk beskrivelse strømningsforhold Vandstande og strømhastigheder i alle beregningselementer Drivdata: Dybdeforhold Vindhastighed og retning Oplandstilstrømning Vandstand (ved fjordens munding) MIKE modellen er fuld dynamisk 3-D og beregner resultater for en given periode (2005) med en give frekvens (timeværdier).

16 Beregningsmetode (hydraulisk model) - fjorde 3-D (MIKE3) hydraulisk model opstilles ud fra eksisterende søkort/c_map Randbetingelser fra DHIs farvandsmodel Typisk år som grundlag for beregningerne (vind, afstrøm.) DHI #16

17 DHI s eksisterende Vandudsigtsmodeller DHI har en computermodel, der dagligt beregner strøm og vandstandsforhold, bølgeforhold og vandkvalitetsparametre i Nordsøen, de indre danske farvande og Østersøen. Denne model giver randbetingelser til lokal modeller. Det er muligt at zoome ind på et hvilket som helst område og lave mere detaljerede beregninger af forholdene i dette område. Modellen har kørt for perioden siden 1979, så vi har historiske data at trække på. Vi kan derfor foretage statistik analyse af de relevante parametre og udvælge ekstremhændelser f.eks. storme eller udvalgte perioder til vores analyser.

18 Vindfordeling over landet DHI #18

19 Datainput og forudsætninger Søer: Shape filer med sø afgrænsning Eksisterende digitalisering af morfometriske forhold stillet til rådighed af Naturstyrelsen Eksisterende kortmateriale for søer Voluminer, gennemstrømning/opholdstid hentes fra overvågningsdatabasen Vinddata for et type-år - fordeling over landet reduceret afhængig af skov og sø størrelse Fjorde: Eksisterende DHI strømningsmodel langs danske kyster og udvalgte fjorde Søkort (C_MAP) for resterende fjorde Kystline tilpasset FOT Afstrømning fra opland DHI #19

20 Beregning af fortynding De beregnede lokale strømforhold er gemt i en resultatdatabase (som time værdier) På baggrund af lokale strøm og dybdeforhold (i tid og sted) er fortyndingen beregnet (analytisk ) i en afstand af 50 m fra kilden. Der tages hensyn til op koncentrationen i søer) Fanen fordeler sig over en vandsøjle på max 2 meter. Hvis der er er lavere end 2 meter tages der hensyn til dette. Beregningerne er udført med en enhedsbelastning og kan skalleres Beregningerne er vist som 5 % fraktilen for at en given fortynding ikke kan opnås i en afstand af 50 m. Fortyndingskort er etableret og præsenteret DHI #20

21 Cheminova - Høfte 42 depot - Projekt udført for Ringkjøbing Amt i april 2004 i forbindelse med vurderingen af forskellige tiltag ved Høfde 42 depotet. Spredningsberegninger for Vesterhavet (Nordsøen) 21

22 Modelkoncept 2-D modellering: Jyllandsstrøm, tidevand, vindgenereret strøm, bølgegenereret strøm Regional model ( Vandudsigten ) -> intermediær model (100 m) -> lokal model (20 m) Bølgemodeller -> lokal model (20 m) Fire 14-dages perioder repræsentere 1 år Spredning/fortynding af fem stoffer -> middel/max felter og overskridelseshyppigheder 22

23 Modelbathymetrier - data 23

24 Beregnede bølgefelter 24

25 Modelbathymetrier 25

26 Strømeksempler i 20 m model 26

27 Undersøgte stoffer m. kildestyrker Udvalgte forureningsstoffer til modelleringen. Stof VKK (mg/l) Baggrundskonc. (mg/l) Parathion 3, EP1 0, EP2-syre 0,04 0 Kviksølv 0, , Formaldehyd 0,01 0 Halveringstid (dage) 60 antages konservativt antages konservativt 10 Kildestyrker i form af vandføringer og koncentrationer anvendt som input til modellen. Kilde Parameter Enhed Efterår Vinter Forår Sommer Vandføring m 3 /dag 51,0 94,9 119,4 69,0 Parathion mg/l 6,1 5,9 5,7 5,8 EP1 mg/l 10,0 8,3 7,0 7,8 EP2-syre mg/l 162,4 132,7 110,6 125,5 Kviksølv mg/l 1,7 2,0 2,3 2,1 Formaldehyd mg/l Høfde 42 depotet Kulhusets udledning Cheminovas havudledning Vandføring Parathion EP1 EP2-syre Kviksølv Formaldehyd Vandføring Parathion EP1 EP2-syre Kviksølv Formaldehyd m 3 /dag mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l m 3 /dag mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 69,3 0,001 0,07 0,09 0, ,001 1,65 0,420 0,0009 0,926 69,3 0,001 0,07 0,09 0, ,001 1,80 0,717 0,0008 0,544 69,3 0,001 0,07 0,09 0, ,001 1,66 0,512 0,0008 0,711 69,3 0,001 0,07 0,09 0, ,001 1,60 0,540 0,0007 0,628 27

28 Kildeplaceringer i 20 m model 28

29 Kalibrering af dispersion Resultater af Rhodamin BU sporstofforsøg udført af Isotopcentralen d. 9/ (venstre) og modelberegning under lignende strømforhold med en dispersionskoefficient på 0,05 m 2 /s (højre). Modelresultatet svarer til tidspunktet under sportstofforsøget. De tre isolinjer i plottene repræsenterer henholdsvis 0,1 0,3 og 1,0 ppb konturerne. 29

30 Beregnede middelfelter 30

31 Beregnede maximumsfelter 31

32 Beregnede overskridelseshyppigheder 32

33 100% Parathion udl. i 100 m model 33