Oplandsberegninger. Thomas Wernberg, Ph.d. Hydrogeolog, Alectia

Transkript

1 Oplandsberegninger

2 Oplandsberegninger Thomas Wernberg, Ph.d. Hydrogeolog, Alectia

3 Disposition Indledning Oplandsberegninger hvorfor og hvordan AEM modeller Hvad er det? Sammenligning af oplande med forskellige metoder Andre metoder Eksempel på AEM model

4 Analytiske metoder - Introduktion Analytisk tilgang metoder vi allerede benytter Beregning af BNBO Vandløbs- og naturpåvirkning (STRUCTURA / BEST) Håndtegnede oplande

5 AEM modeller Hvad er det? Stationære strømningsforhold. Strømning i to dimensioner. Horisontal strømning (Dupuit- Forcheimer, 1863) Metoden er begrænset til ét lag, men flere lagsmodeller er under udvikling. Stykvis konstante aquiferforhold. Den hydrauliske konduktivitet og magasinering er konstant inden for de elementerne

6 Analytiske Element Metode Den analytiske elementmetode (AEM) er en relativ ny videnskabelig metode, som bygger på to koncepter: Analytiske løsninger Superposition

7 Komparative oplande Udarbejdet 4 forskellige modeller i MODFLOW Udtaget pejleobservationer fra MODFLOW til AEM Opstillet samme område i AEM og kalibreret disse mod MODFLOW data Lavet samme scenarier i MODFLOW og AEM og beregnet oplande

8 Scenarietyper Indvinding i forskellig dybder, såfremt den hydrostratigrafiske model tillader dette. Indvindingen sættes til hhv m 3 /år og m 3 /år for hver boring. Indvindingen placeres forskellige steder for at se effekten af oplandsberegningen på baggrund af hydrostratigrafiske inhomogeniteter og påvirkning fra vandløb. Kildepladsscenarium m. 3 boringer. Indvindingen på m 3 /år pr. boring.

9 Geologiske typemodeller Hedeslette Begravet dal Randmoræne geologi Kalkmagasin

10 Komparative oplande - Hedesletten MODFLOW model 4 beregningslag Begrænset zonering Noflow rande Scenarier fra alle 4 beregningslag

11 Komparative oplande - Hedesletten AEM model Noflow / vandløbsrande T zonering Kalibrering

12 Komparative oplande - Hedesletten Boring A Identiske oplande Boring B Stor forskel, - påvirkning fra vandløb Indvinding fra nedre lag (opland under vandløbet)

13 Komparative oplande Begravet dal MODFLOW model 6 beregnings-lag Ens zonering i alle lag Scenarier fra 4 aquiferlag

14 Komparative oplande Begravet dal AEM model Rande som MODFLOW model Zonering for begravet dal og lavtrans

15 Komparative oplande Begravet dal Indvinding i begravet dal Indvindingsoplandene har ens form og bredde

16 Komparative oplande Begravet dal Indvinding over begravet dal Dalen skal ikke med i beskrivelsen Indvindingsoplande ne har næsten samme form og bredde Indvindingsboringer Vandløb & kyst (rand) Begravet dal Opland - AEM Opland - mf2k Opland AEM model med dal

17 Komparative oplande Kalkmagasin MODFLOW model Heterogen model 3 beregningslag Begrænset zonering Scenarier kun lag 3 Danienkalk Bryozokalk Skrivekridt Kvartært sand Moræneler Palæocent ler

18 Komparative oplande Kalkmagasin AEM Heterogene zoner Vandløb Forskellig grundvandsdannelse 40 Observeret tryk [m] Beregnet tryk [m]

19 Komparative oplande Kalkmagasin Oplande D A: Bredde og retning ok. Ikke sammenfald. Langt opland B: Retning ikke ens. Opland i kalken B A C: Retning ikke ens. Opland i kvartæret D: Opland og retning ok. Mindst heterogene opland Indvindingsboringer Vandløb og kyst Opland - mf2k Opland - AEM C 0 2,000 4,000 meters

20 Opsamling på AEM modeller Oplande fra tre modeller viser: Hedesletten giver identisk opland for boring uden påvirkning fra vandløb, hvorimod boring tæt på vandløb giver AEM problemer (men vandløbspåvirkning er en usikker faktor) Oplande i den begravede dal kan godt beregnes. Man skal dog have en hydrogeologisk forståelse for området AEM modellerne kan ikke håndtere den komplicerede tredimensionale strømning i kalkmagasinmodellen med sekundære magasiner. A C B

21 Andre metoder KT3D-H2O Kriging af potentiale inkl. drifttermer (vandløb og indvinding) Afgrænsning af oplande med partikelbaner MapGis Miljø Tonkin, Matthew J., and Larson, Steven P., "Kriging Water Levels with a Regional-linear and Point-logarithmic Drift". Ground Water, March/April 2002.

22 Karup 4 metoder A 0 2,000 4,000 meters B

23 Bovlstrup Modflow KT3D-H2O AEM Håndtegnet analytisk

24 Eksempel på AEM model - Nordvestværket Nordvestværket Indvinding Størrelse Kvartær (25-50 mut). Vandløb Medianminimum Grundvandsdannelse: 276 mm/år (DK model)

25 Eksempel på AEM model - Nordvestværket Hydrostratigrafisk model ~20 m kvartært sand Begravede dale ~80 m Figuren viser mægtigheden af kvartært sand Zonering på basis af hydrostratigrafi og transmissivitet

26 Eksempel på AEM model - Nordvestværket AEM modellen opstilles og kalibreres inverst 50 Observeret tryk [m] Beregnet tryk [m] Tmagasin ~ m 2 /s Tdal ~ 0.02 m 2 /s

27 Eksempel på AEM model - Nordvestværket Opland med partikelbaner 25 år

28 Eksempel på AEM model - Nordvestværket Begravet dal beskrives af en tolagsmodel Partikelbaner beregnes i lag Lag 1 Lag 2

29 Konklusion: Valg af værktøj AEM modeller kan godt give realistiske oplande Kan anbefales hvor der ikke er hydrostratigrafisk model til strømningsmodel og i en tidlig fase i kortlægningen til udpegning af områder, hvor supplerende undersøgelser kan foretages i områder med relativ simpel hydrostratigrafi i kommunalt regi indsatsplanlægning, indvindingstilladelser, naturpåvirkning m.v. Kan ikke anbefales - i områder med kompliceret strømning. (eks. 3D, begrænset vandløbspåvirkning) - i detailkortlægning Usikkerhed Simpel Beskyttelseszone 300 m zone BNBO (WHPA) Analytiske oplande (håndtegnede) Kompleksitet / Tid / Økonomi Simple modeller AEM modeller Beslutningsgrundlag Vandløbspåvirkning Hydrogeologisk kompleksitet Indvindingspåvirkning Naturområder Andre kompleksiteter 3D strømningsmodeller

30 TAK

31 Bonus slide - Lækage