Boringsnære beskyttelsesområder AFV Hvorup Syd Vandværk

Transkript

1 Aalborg Kommune, Forsyningsvirksomhederne Boringsnære beskyttelsesområder AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Allerød Århus Aalborg Odense wwwnirasdk -råd du kan regne med -råd du kan

2 NIRAS A/S Vestre Havnepromenade 9 DK-9100 Aalborg Telefon Telefax Web niras@nirasdk wwwnirasdk CVR-nr Tilsluttet FRI Udgave nr: 1 Dato: Juni 2011 Forfattere: Anne Waitz Vistrup og Martin Mortensen Kvalitetskontrol: Jacob Birk Jensen/JBJ Godkendt af: Jacob Birk Jensen/JBJ Sag nr og filnavn: \\Albkfs01\data\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\Nr Uttrup\Rapport\AFV Hvorup Syd Vandværkdoc

3 Side i AFV Hvorup Syd Vandværk Juni BAGGRUND OG FORMÅL 1 2 BEREGNINGSMETODER 2 21 BNBO beregnet med den semi-analytiske metode 2 22 BNBO beregnet med den numeriske metode 3 23 Bestemmelse af det endelige BNBO 4 3 KILDEPLADSOMRÅDET 5 31 Geologiske og hydrologiske forhold 5 32 Arealanvendelsen og forureningstrusler 7 33 Indvindingsforhold 10 4 UDPEGNING AF BNBO Resultater fra den semi-analytiske model Resultater fra grundvandsmodellen Det resulterende boringsnære beskyttelsesområde Vurdering af BNBO arealet Vurdering af BNBO arealets beskyttelsesgrad 16 5 REFERENCER 20 BILAGSOVERSIGT 1 Oversigtskort 2 Potentialekort 3 Geologisk tværprofil 4 Semi-analytisk og numerisk BNBO er 5 Det resulterende BNBO 6 Samlet lertykkelse 7 Parameterværdier og usikkerhedsindekser 8 Beskrivelse af den semi-analytiske beregningsmetode 9 Beskrivelse af den numeriske beregningsmetode 10 Beskrivelse af bestemmelsen af usikkerhedsindekser NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

4 Side ii AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

5 Side 1 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni BAGGRUND OG FORMÅL Ifølge Aalborg Kommunes Vandforsyningsplan er det målsætningen at sikre, at forsyningen af drikkevand i Aalborg Kommune kan ske på et grundlag af rent grundvand Drikkevandet i Aalborg Kommune er generelt meget sårbart over for nitrat og pesticider En stor del af vandet indvindes fra kalk- og sandmagasiner, uden sammenhængende beskyttende lerlag Derfor er der i Aalborg Kommune et stort behov for at beskytte grundvandet, hvis det skal anvendes til drikkevand uden forudgående avanceret rensning af vandet Aalborg Kommune har derfor besluttet, at der i forbindelse med udarbejdelse af indsatsplaner skal beregnes Boringsnære Beskyttelsesområder (BNBO) for de kildepladser, der vurderes at skulle indgå i den fremtidige forsyning på lang sigt Tilsvarende foretages der en beregning af BNBO for bæredygtige kildepladser, der allerede er omfattet af en vedtaget indsatsplan Formålet er at skabe bedre muligheder for at beskytte grundvandet og større viden om hvilke områder, det er vigtigst at beskytte Denne rapport indeholder udpegningen af BNBO arealet for kildepladsen til AFV Hvorup Syd Vandværk beliggende i OSD 1476 Rapporten er opbygget med en generel introduktion til beregningsmetoder efterfulgt af en specifik beskrivelse af kildepladsområdet og sidst beregnes og beskrives det boringsnære beskyttelsesområde for kildepladsen NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

6 Side 2 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni BEREGNINGSMETODER Grundlaget for beregning af det boringsnære beskyttelsesområde (BNBO) er metoder til beregning af grundvandets strømningsforhold, som tager udgangspunkt i vejledningen fra Miljøstyrelsen om boringsnær beskyttelse af vandforsyningsboringer, ref /1/ På grundlag heraf er det muligt at beregne sammenhængen mellem størrelsen af BNBO arealet, transporttiden til indvindingsboringerne samt bestemme og vurdere beskyttelsesgraden af arealet Herigennem vil der i princippet kunne opnås en sammenhæng mellem forbedring i råvandskvalitet for udvalgte stoffer og den økonomiske investering i beskyttelsesforanstaltninger (arealstørrelse, restriktioner på driften, opkøb af jord mv) Filosofien bag beregning af beskyttelsesarealer omkring indvindingsboringer er, at den ydre afgrænsning af det beregnede areal ligger i samme tidsmæssige afstand fra den pågældende indvindingsboring med hensyn til den valgte transporttid På den måde sikres det, at enhver vandpartikel (eller opløst stof med konservativ transport) uden for det afgrænsede (beskyttede) område vil nå indvindingsboringen efter en tid, der er større end den valgte transporttid For de 3 kildepladser til hhv Nr UttrupVandværk, Servicevej, Lindholm Vandværk, Voerbjergvej og AFV Hvorup Syd Vandværk (i det følgende kun benævnt som Hvorup Syd Vandværk eller kildeplads) beliggende i OSD 1476 har Aalborg Kommune ønsket at de boringsnære beskyttelsesområder bestemmes vha af en semi-analytisk metode samt vha numeriske modelberegninger Den grundliggende filosofi bag denne dobbeltbestemmelse er et ønske om at udnytte begge metoders styrke; den semi-analytiske metode tager udgangspunkt i de helt boringsnære forhold, mens grundvandsmodellen integrerer forholdende på en større skala og sikrer vandbalancen, jf bilag 8 og 9 21 BNBO beregnet med den semi-analytiske metode I forbindelse med udpegningen af BNBO arealer for en stor del af Aalborg Kommunes kildepladser har NIRAS videreudviklet en analytisk 2D BNBOmodel (jf bilag 8 og ref /5/) til en semi-analytisk grundvandsmodel til bestemmelse af BNBO-arealer Den semi-analytiske model udnytter alle de fordele, som 2D BNBO-modellen har ved at anvende få nøgleparametre, der beskriver de kildepladsnære strømningsforhold til opsætning af en simpel numerisk grund- NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

7 Side 3 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 vandsmodel Den semi-analytiske model integrerer ligesom 2D BNBOmodellen grundvandshastigheden i bestemmelsen af BNBO arealets udformning i modsætning til den simple analytiske cirkel-løsning, som Miljøstyrelsens vejledning (ref /1/) beskriver Her udover er fordelen med den semi-analytiske model, at den kan give et mere retvisende resulterende BNBO, hvis flere boringer på den samme kildeplads påvirker hinanden Endeligt kan der med den semianalytiske model ske en hurtigere beregning og genberegning af et BNBO end med 2D BNBO-modellen Der er opstillet en semi-analytisk stationær grundvandsmodel for OSD 1476 i beregningsprogrammet GMS For nærmere beskrivelse af den semi-analytiske metode se bilag 8 Modellen er en simpel 1-lags model, og af figur 21 ses en skitse af den konceptuelle model, hvor Q er den oppumpede vandmængde, b er den effektive lagtykkelse af det pumpede lag, n eff er den effektive porøsitet samt K er den hydrauliske ledningsevne af det pumpede lag Q b K n eff Lag 1 (Det pumpede lag) Figur 21 Skitse af den konceptuelle model for den semi-analytiske model 22 BNBO beregnet med den numeriske metode Der er tidligere opstillet og kalibreret en numerisk model for OSD 1476 (ref /2/) Denne model har tidligere været anvendt til at beskrive effekten ved omlægning og udvidelse af indvindingen med 3 nye indvindingsboringer ved Hvorup Syd kildeplads, Aalborg Forsyning, Vand A/S Til denne opgave er modellens diskretisering ændret, således at cellestørrelsen er 25 m ved de enkelte boringer og gradvist stigende til 100 m for bedre beskrivelse af de boringsnære beskyttelsesområder Endvidere er antal af indvindingsboringer samt mængder revideret efter de nuværende gældende tilladelser Modellen er opbygget som en stationær GMS model og dækker området vist på figur 22 Modellen er konstrueret på baggrund af en 3D geologisk model, ref /2/ NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

8 Side 4 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Figur 22 Modelområde for OSD 1476 for den numeriske model 23 Bestemmelse af det endelige BNBO De anvendte metoder resulterer i semi-analytisk bestemte oplande og oplande bestemt med grundvandsmodellen I den endelige BNBO-udpegning arbejdes der med et resulterende område, der omkranser såvel det semi-analytisk bestemte opland samt oplandet bestemt med grundvandsmodellen Typisk er områderne stort set sammenfaldende, men der kan forekomme afvigelser, hvis især potentialeforholdene er ændret/opdateret siden grundvandsmodellen er opsat Området svarer til et 1 års beskyttelsestid for Hvorup Syds kildeplads, ref /1/ NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

9 Side 5 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni KILDEPLADSOMRÅDET Hvorup Syds kildeplads er beliggende lige nord for Nørresundby Kildepladsen ligger i et grønt område som anvendes til militært øvelsesterræn Dette terræn fortsætter imod nord, imens der mod syd er boligområder Der indvindes vand fra 5 indvindingsboringer, som er beliggende i nærheden af produktionsværket Figur 31 viser et oversigtskort over Hvorup Syd kildeplads Figur 31 Oversigtskort over AFV Hvorup Syd kildeplads med angivelse af boringer samt potentialekurver Blå boringer er indvindingsboringer Røde boringer er moniteringsboringer 31 Geologiske og hydrologiske forhold Landskabsmæssigt er Hvorup Syd kildeplads beliggende på et moræneplateau fra sidste istid Moræneplateauet (bakkedraget) er karakteristisk ved at bestå af højtliggende kridtforekomster med et dække af kvartære glaciale aflejringer Mod nord, øst og vest er moræneplateauet omkranset af et fladt liggende terræn bestående af hævet havbund Her findes overfladenære marine aflejringer fra slutningen af sidste istid (Det yngre Yoldiahav) og fra Stenalderhavet NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

10 Side 6 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 På Hvorup Syd kildeplads indvindes der vand fra 5 boringer (DGU nr , , , og ) Et geologisk tværsnit gennem kildepladsen er vist på bilag 3 Indvindingsboringerne er alle filtersat i et grundvandsmagasin bestående af skrivekridt Som det fremgår af det geologiske tværsnit er dæklagene over skrivekridtet domineret af sandede aflejringer I dæklagene indgår kun 2 til 4 m moræneler, hvilket vil sige, at der kildepladsnært ikke findes væsentlige beskyttende lerlag over grundvandsmagasinet I området omkring Hvorup Syd kildeplads viser den geologiske kortlægning i OSD1476 (ref /3/) en akkumuleret lertykkelse over grundvandsmagasinet på 0-5 m, jf bilag 6 Ved Hvorup Syd kildeplads er grundvandsmagasinet i skrivekridtet frit og har et grundvandspotentiale beliggende ca mut Ved kildepladsen er grundvandets strømningsretning fra nordøst mod sydvest I indvindingsboring DGU nr , og er der udført borehulslogging I boring DGU nr og er der også udført flowlog De 2 flowlogs viser et jævnt indflow af vand til boringerne i dybdeintervallet mut svarende til, at der i dette niveau foregår en matrix lignende strømning Indflowet er dog størst omkring de 30 mut De udførte borehulslogs viser ikke tegn på mergellag i skrivekridtet ned til ca 50 mut svarende til kote ca -23 m I en dyb moniteringsboring DGU nr beliggende ca 1300 m østnordøst for Hvorup Syd kildeplads er der fundet mergellag i skrivekridten i hhv kote - 43 m og -60 m Mergellaget i kote -60 m er genfundet i en moniteringsboring ved Nr Uttrup kildeplads beliggende ca 600 m sydøst for Hvorup Syd kildeplads Ved boring DGU nr er der målt mere end 30 cm potentialeforskel (nedadrettet gradient) mellem filtre placeret hhv over og under mergellaget i kote -60 m, hvilket indikerer, at mergellaget her fungerer som en lavpermeabel barriere, der opdeler kridtmagasinet I BNBO-beregningen for Hvorup Syd kildeplads antages det identificerede mergellag i kote -60 m at udgøre en nedre afgrænsning i kridtmagasinet under kildepladsen NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

11 Side 7 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni Arealanvendelsen og forureningstrusler Arealanvendelsen i indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads domineres af grønne områder og skov primært indenfor et militært område imod nord, syd og øst Der er mindre bebyggede arealer som ligger spredt indenfor indvindingsoplandet samt landbrugsarealer imod vest, se figur 32 og figur 33 Lindholm, Voerbjergvej Aalborg Kaserne AFV Hvorup Syd Nr Uttrup Figur 32 Arealanvendelse i OSD 1476, ref /7/ NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

12 Side 8 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Lindholm, Voerbjergvej Aalborg Kaserne AFV Hvorup Syd Nr Uttrup Figur 33 Angivelse af militært område indenfor OSD 1476, ref /7/ I Amtets indsatsplan for OSD 33 (nuværende 1476) er stort set hele indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads udpeget til at have stor nitratsårbarhed, ref /7/, jf figur 35 En meget lille del imod nordøst er udpeget til at have nogen nitratsårbarhed NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

13 Side 9 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Lindholm, Voerbjergvej Aalborg Kaserne AFV Hvorup Syd Nr Uttrup Figur 34 Nitratfølsomme områder i OSD 1476, ref /7/ I indsatsplanen for OSD 33 (nuværende 1476) er der redegjort for forureningskilder i indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads Der er optegnet et fælles indvindingsopland for Aalborg Kaserne Vandværk, Nr Uttrup Vandværk, Lindholm Vandværk samt AFV Hvorup Syd Vandværk, indenfor hvilket forureningskilderne er beskrevet Her er det forsøgt kun at udpege de kilder, der ligger indenfor indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads Der er her registreret en afsluttet råstofgrav øst for kildepladsen, et gartneri i udkanten af indvindingsoplandet nord for kildepladsen, en skydebane vest for kildepladsen, et garageanlæg, en losseplads, et maskinværksted, en vognmand, flere nedsivningsanlæg og olietanke samt 2 erhvervsmæssige punktkilder indenfor det militære område Brug af pesticider i de bebyggede områder samt på landbrugsområderne kan også udgøre en risiko for forurening af grundvandsressourcen Dog er det oplyst at behandlingshyppigheden på landbrugsområderne er lav indenfor ind- NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

14 Side 10 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 vindingsoplandet Spild eller oplag af pesticider på gårds-, påfyldnings- og vaskepladser kan også udgøre en risiko Ref /7/ 33 Indvindingsforhold Hvorup Syd kildeplads indvinder vand fra 5 indvindingsboringer (DGU nr , , , og ), som er filtersatte i aflejringer af skrivekridt, og indvinder fra et dybdeniveau mellem 32 og 50 mut Boringerne har en gennemsnitlig afstand på ca 100 m I tabel 31 er der listet dybde og filterinterval for hver af indvindingsboringerne Boring Dybde Indvindingsinterval Indbyrdes afstand DGU nr m mut 100 m m mut 100 m m mut 90 m m mut 110 m m mut Tabel 31 Boringsdata for indvindingsboringerne til Hvorup Syd kildeplads Hvorup Syd Vandværk har en indvindingstilladelse på m 3 /år For vandværket er det ikke oplyst, hvordan indvindingsforholdet mellem de 5 boringer er fordelt Figur 35 viser Hvorup Syd Vandværks årlige vandindvinding for perioden Siden 2003 er indvindingsmængden steget med knap m 3 og ligger nu på ca m 3 pr år NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

15 Side 11 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Årlig indvindingsmængde AKV Hvorup Syd Indvindingsmængde [m3] År Figur 35 Årlige indvindingsmængder [m 3 /år] for AFV Hvorup Syd Vandværk for perioden De 5 indvindingsboringer (265191, , , og ) ved Hvorup Syd kildeplads indvinder en oxideret vandtype svarende til en vandtype A Råvandet har et nitratindhold varierende mellem 1,5-4 mg/l Der er ikke fundet miljøfremmede stoffer eller indikationer på forhøjede kloridindhold i råvandet For kildepladsen ses der ingen umiddelbar udvikling i de kemiske parametre, som kan indikere fremtidig forringelse af drikkevandskvaliteten I tabel 32 ses en sammenfatning af råvandsanalyserne for de 5 indvindingsboringer for udvalgte kemiske parametre Råvandskvalitet Boring DGU nr , , , og Nitrat mg/l 1,5-4,1 Sulfat mg/l Klorid mg/l Jern mg/l <0,01 Mangan mg/l <0,001 Ammonium mg/l <0,006-0,015 Iltindhold mg/l 2,3-8,4 Arsen µg/l 0,68-1,1 Tabel 32 Sammenfattede analyseresultater for indvindingsboringer ved AFV Hvorup Syd kildeplads NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

16 Side 12 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni UDPEGNING AF BNBO Boringsnære beskyttelsesområder svarende til 1 års transporttid er beregnet for AFV Hvorup Syd kildeplads med den forenklede semi-analytiske metode og med den eksisterende grundvandsmodel for området I beskrivelsen af de boringsnære beskyttelsesområder er den oppumpede vandmængde, den effektive tykkelse af den vandførende zone i grundvandsmagasinet og den effektive porøsitet afgørende for størrelsen af BNBO-arealet Tykke grundvandsmagasiner og store effektive porøsiteter resulterer i små oplande og omvendt Som grundlag for den semi-analytiske beregning er bla den effektive magasindybde vurderet ud fra lokale boringsdata (lithologi, boringslogs og filtersætning), og denne er i mange tilfælde mindre end magasintykkelsen i den anvendte grundvandsmodel, da den primært er designet til at fokusere på de regionale forhold Anvendes den numeriske model alene (og direkte) vil beregningerne derfor ofte resultere i BNBO områder, som er mindre end de analytiske, jf bilag 9 41 Resultater fra den semi-analytiske model På grundlag af oplysningerne i boreprofilerne, borehulslogs, flowlogs og prøvepumpningsdata af indvindingsboringerne er et sæt af parametre udvalgt for de fem boringer, jf bilag 7 Parametrene er præsenteret i tabel 41 Boring Q [m 3 /t] T [m 2 /s] b [m] n e I o [ ] ,1 0, ,10 2, ,1 0, ,10 2, ,1 0, ,10 2, ,1 0, ,10 2, ,1 0, ,10 2,0 Tabel 41 Parametre anvendt til beregningen i den semi-analytiske model Q er den tilladte oppumpede vandmængde, T er transmissiviteten, b er den effektive magasintykkelse af det pumpede lag, n e er den effektive porøsitet og I o er den naturlige hydrauliske gradient i kildepladsområdet NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

17 Side 13 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Den årlige tilladte indvindingsmængde på m 3 for kildepladsen er fordelt jævnt på de 5 boringer og omregnet til en indvindingsmængde pr time i tabel 41 Som nævnt i afsnit 31 er der i boring og udført en flowlog, der sandsynliggør en matrixlignende strømning i kalkmagasinet, hvorfor den effektive porøsitet, n e, vurderes at være høj Som beskrevet i bilag 8 anvendes potentialekurverne som randbetingelse i den semi-analytiske model, og dermed er gradienten defineret I tabel 41 er der angivet en specifik værdi for gradienten på kildepladsen for at få en indikation af gradientens størrelsesorden Der sker stort set ingen forskydning af BNBO-arealet, da gradienten er meget lille i området, og der således strømmer grundvand til boringerne både fra nord og syd I tabel 41 er transmissiviteten angivet som i sammenspil med den effektive magasintykkelse anvendes til beregning af den hydrauliske ledningsevne, K, som angives i modellen Transmissiviteten er bestemt på baggrund af en tilbagepejlingskurve for boring , der udført i forbindelse med BNBO beregningerne, samt tilbagepejlingsdata for boring ved boringens udførelse Den effektive magasintykkelse af det pumpede lag er vurderet til 20 m ud fra de geologiske forhold, flowlogs samt boringernes filterinterval Ud fra geologien er den maksimale effektive magasintykkelse 50 m Flowlogs i de 6 boringer viser et forenet indstrømningsniveau på ca 20 m (forskellen mellem topkote af højeste indstrømningsniveau og bundkote af laveste indstrømningsniveau), imens filterintervallet varierer fra 5 til 12 m Den effektive magasintykkelse er hermed fastlagt til 20 m Det samlede BNBO opland for de fem boringer er beregnet til 52 ha Det semi-analystiske beregnede BNBO er vist på bilag 4 42 Resultater fra grundvandsmodellen Idet der er størst tillid til magasindybden bestemt ud fra boringsdata er det valgt at foretage ændringer på lokalskala i modellen, således at der er overensstemmelse med magasindybden i modellen og magasindybden bestemt ud fra boringsdata De beregnede BNBO er vist på bilag 4 43 Det resulterende boringsnære beskyttelsesområde På baggrund af resultaterne fra den semi-analytiske model og fra grundvandsmodellen er det endelige boringsnære beskyttelsesområde optegnet og vist på figur 41 og bilag 5 Oplandet er foreningsmængden af de i bilag 4 viste BNBOoplande NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

18 Side 14 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Figur 41 Det resulterende boringsnære beskyttelsesområde 44 Vurdering af BNBO arealet For at vurdere BNBO arealets størrelse, form og retning er usikkerheden på de anvendte nøgleparametre i beregningen af BNBO arealet vurderet Vurderingen sker på baggrund af forskellige udregnede faktorer, der beskriver BNBO arealets afvigelse fra det resulterende BNBO ved ændring af nøgleparametrene For en nærmere beskrivelse samt uddybning af beregningerne se bilag 10 Usikkerhedsberegningerne bygger på enkle betragtninger og analytiske løsninger af de relevante ligninger, se bilag 10 I usikkerhedsestimeringen antages den samlede vandindvinding at ske fra én boring frem for kildepladsens 5 boringer NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

19 Side 15 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Areal Længde - Bredde Retning Grundvandsdannelse f (b, neff) f (T, I) f (retning) f (3D) min max min max 0,27 0,25 0,99 0,99 0,76 0,87 f (b, neff) min f (T, I) min f retning f (3D) f (b, neff) max f (T, I) max Figur 42 Usikkerhedsfaktorer og principskitser for usikkerhedsvurdering af BNBO arealets størrelse, form og retning samt 3D-effekt De røde principskitser illustrerer det benyttede BNBO areal De skraverede områder illustrerer det overlappende areal i forhold til BNBO-arealer udregnet, når parametrene ændres mellem minimum og maksimum værdier Den effektive magasindybde, b, og den effektive porøsitet, n eff, har betydning for BNBO arealets størrelse Ud fra de i bilag 7 vurderede mulige minimale og maksimale effektive porøsiteter samt den minimale og maksimale magasintykkelse, b, er usikkerheden på det benyttede BNBO areal bestemt i form af f (b, neff), usikkerhedsfaktoren på arealet Usikkerhedsfaktorerne f (b, neff) min og f (b, neff) max beskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal (A mid ) svarende til det benyttede BNBO areal, der er overlappende med henholdsvis det mindst og det størst mulige areal (A min og A max ) for kildepladsen, jf figur 42 Jo tættere f (b, neff) er på 1, des mindre usikkerhed er der på det benyttede BNBO s arealstørrelse Transmissiviteten, T, og gradienten, I, har betydning for BNBO arealets form, altså længden og bredden af BNBO et Ud fra de i bilag 7 vurderede minimale og maksimale T-værdier samt gradienter er usikkerheden på BNBO ets form bestemt i form af f (T, I), usikkerhedsfaktoren på længde/bredde-forholdet Usikkerhedsfaktorerne f (T, I) min og f (T, I) max beskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal (A mid ) svarende til det benyttede BNBO areal, der er overlappende med henholdsvis arealet bestemt på baggrund af T min og I min samt arealet bestemt på baggrund af T max og I max, jf figur 42 Jo tættere f (T, I) er på 1, des mindre usikkerhed er der på det benyttede BNBO s form Strømningsretningen ved kildepladsen, som afhænger af potentialeforholdene, har betydning for BNBO arealets retning Ved store usikkerheder i potentialeforholdene kan usikkerheden på BNBO arealets retning i værste tilfælde være næsten 100 % Ud fra den i bilag 7 vurderede maksimale mulige retningsvariati- NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

20 Side 16 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 on (±) for strømningsretning ved kildepladsen, er usikkerheden på BNBO ets retning bestemt i form af f (retning), usikkerhedsfaktoren på BNBO ets retning Usikkerheden på et langstrakt smalt BNBO vil ofte være større end usikkerheden på et mere cirkelformet BNBO med lille forskel på længde og bredde Usikkerheden på BNBO ets retningen afhænger derfor af længde/bredde forholdet for det pågældende BNBO samt usikkerheden på strømningsretningen Usikkerhedsfaktoren f (retning) beskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal (A mid ) svarende til det benyttede BNBO, der er overlappende med det mest sandsynlige areal, hvis retningen roteres ± 20 grader, jf figur 42 ± 20 grader er den vurderede usikkerhed på grundvandets strømningsretning ved Hvorup Syd kildeplads, som er vurderet ud fra kompleksiteten i potentialeforholdene Jo tættere f (retning) kommer på 1, des mindre usikkerhed er der på det benyttede BNBO s retning Ved at inddrage grundvandsdannelse i den semi-analytiske model, og hermed den tredje vertikale dimension, vil det resulterende BNBO areal kunne reduceres til 87 % af det oprindelige areal, hvilket udtrykkes ved f (3D) BNBO arealet vil med en vertikal dimension kunne reduceres med 13 %, idet 13 % af grundvandstilførelsen til BNBO arealet vil komme fra en vertikal grundvandsdannelse indenfor BNBO arealet Der er for Hvorup Syd kildeplads tale om en mindre arealreduktion, og ud fra et konservativt synspunkt er det valgt ikke at medtage 3Deffekten i den endelige BNBO udpegning På figur 42 er de beregnede usikkerhedsindekser for det beregnede BNBO til Hvorup Syd kildeplads vist Af figuren fremgår det, at den største usikkerhed findes på BNBO arealets størrelse bestemt af parametrene effektiv magasindybde, b, samt effektiv porøsitet, n eff Usikkerheden på transmissiviteten, T, samt gradienten, I, som har betydning for længde-breddeforholdet for BNBO et, er meget lille for Hvorup Syd kildeplads Usikkerheden på en retningsændring på ± 20 grader er moderat, da BNBO et har en cirkellignende form Overordnet for usikkerheden på BNBO ets form og retning vurderes afgrænsningen at være godt bestemt, imens BNBO ets størrelse er mere usikkert bestemt, da usikkerheden på magasintykkelsen samt den effektive porøsitet er større 45 Vurdering af BNBO arealets beskyttelsesgrad Der er i bilag 6 (ref /3/) angivet den akkumulerede lertykkelse for dæklagene over grundvandsmagasinet i OSD 1476 Heraf ses det, at der kildepladsnært for Hvorup Syd Vandværk findes et begrænset beskyttende lerlag i lagserien over grundvandsmagasinet Bilag 6 viser en akkumuleret lertykkelse over grundvandsmagasinet på 0-5 m Dette stemmer endvidere overens med det geologiske profilsnit på bilag 3, hvor det fremgår, at der i fire ud af de fem boringer er mindre indslag (2-4 m) af moræneler Det ringe lerdække ved Hvorup Syd kildeplads yder i henhold til Miljøstyrelsens zoneringsvejledning ringe eller ingen NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

21 Side 17 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 beskyttelse af grundvandsmagasinet Ringe eller ingen beskyttelse svarer i zoneringsvejledningen til, at lerdækket enten er mindre end 15 m moræneler eller 5 m smeltevandsler eller marin ler, ref /6/ Da indvindingen på kildepladsen sker fra et kalkmagasin, kan forekomsten af større sprækkesystemer give en øget transporthastighed af en evt forurening, hvilket øger områdets sårbarhed over for forurening Ved Hvorup Syd kildeplads består det indvundne grundvand af en oxideret vandtype (Vandtype A) Hermed er grundvandet på kildepladsen ungt (typisk år gammelt, ref /6/) Den oxiderede grundvandstype er især sårbar overfor klorerede opløsningsmidler samt gruppen af pesticider, som kun nedbrydes langsomt eller slet ikke i et oxideret miljø Til gengæld er det oxiderede grundvand mindre sårbart overfor blandt andet oliestoffer og visse andre pesticider som fenoxysyrer (feks dichlorprop og MCPP), idet disse anses som værende forholdsvis let nedbrydelige i et oxideret miljø, jf tabel 42 Ref /8/ og /9/ En række miljøfremmede stoffer udgør en generel trussel over for et ubeskyttet grundvandsmagasin uanset grundvandstype Dette gælder: Klorerede opløsningsmidler, som har en stor mobilitet og i fri fase har en densitet større end vand, hvorfor de er tungere end vand, og dermed kan trænge ned under grundvandsspejlet De hyppigt forekomne pesticid-nedbrydningsprodukter Atrazin og BAM, idet nedbrydningen af disse produkter i grundvandet foregår meget langsomt eller slet ikke uanset vandtype Ref /9/ Fenoler kan udgøre en generel risiko for grundvandet, da de opløses og transporteres let i vand Fenoler anvendes især på gasværker, asfaltfabrikker samt i træimprægneringsindustrien Den hurtigste nedbrydning af fenoler sker dog under oxiderede forhold, som er til stede ved Hvorup Syd kildeplads, ref /8/ I tabel 42 er der for Hvorup Syd kildeplads vist en oversigt over BNBO arealets sårbarhed overfor nitrat og forskellige grupper af miljøfremmede stoffer NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

22 Side 18 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni 2011 Miljøfremmede stoffer Nitrat Stor sårbarhed, da der kun findes en begrænset beskyttelse af grundvandsmagasinet i form af lerlag Nedbrydning aerob Nogen sårbarhed, da der kun findes en begrænset beskyttelse af grundvandsmagasinet i form af lerlag, Dog vil en forurening kunne nedbrydes under aerobe forhold som findes ved Hvorup Syd kildeplads Pesticider Nedbrydning anaerob Stor sårbarhed, da der kun findes en begrænset beskyttelse af grundvandsmagasinet i form af lerlag, samt at en evt forurening vil nedbrydes under anaerobe forhold, som ikke er til stede ved Hvorup Syd kildeplads Olieprodukter Nogen sårbarhed, da der kun findes en begrænset beskyttelse af grundvandsmagasinet i form af lerlag, Dog vil en forurening primært nedbrydes under aerobe forhold som findes ved Hvorup Syd kildeplads Organiske mikroforureninger Klorerede opløsningsmidler Stor sårbarhed, pga klorerede opløsningsmidlers store mobilitet kombineret med, at der kun findes en begrænset beskyttelse af grundvandsmagasinet i form af lerlag, Nedbrydning af en forurening vil ske under stærkt reducerede forhold, som ikke er til stede ved Hvorup Syd kildeplads Fenoler Nogen sårbarhed, pga af fenolers store vandopløselighed og hurtige transport kombineret med, at der kun findes en begrænset beskyttelse af grundvandsmagasinet i form af lerlag, Dog vil en forurening primært nedbrydes under aerobe forhold som findes ved Hvorup Syd kildeplads Tabel 42 Oversigt over hvilke stoffer AFV Hvorup Syd kildeplads er sårbar overfor vurderet på baggrund af de geologiske forhold (lerdække) samt vandtypeforhold Rød angiver stor sårbarhed BNBO arealet for AFV Hvorup Syd Vandværk er stort set kun beliggende i et grønt udyrkede område, som anvendes til militært øvelsesterræn I udkanten af BNBO arealet er der beliggende en afsluttet råstofgrav imod sydøst Det er uafklaret, om der er sket en opfyldning af råstofgraven Hvis dette er tilfældet kan det indebære en risiko for forurening fra flere forskellige forureningskilder som bla pesticider, klorerede opløsningsmidler samt olie/benzin-stoffer Lige uden for BNBO arealet imod vest er der beliggende en skydebane Inden for BNBO arealet er der registreret 2 muligt forurenede lokaliteter, som varetages af militæret Den mulige forureningstype er her ikke kendt Militærets anvendelse af området udgør muligvis en forureningstrussel inden for BNBO arealet Der er ikke fundet miljøfremmede stoffer på kildepladsen Af tabel 43 fremgår en opsamlende oversigt over forureningstruslerne inden for BNBO arealet på baggrund af de ovenstående beskrivelser Sammenholdes tabel 42 og tabel 43 er det svært at udpege en primær forureningstrussel for grundvandet indenfor BNBO arealet, idet den mulige forureningstrussel på militærets område er ukendt Hvis der er sket opfyldning i den afsluttede råstofgrav, er der typisk ikke kendskab til, hvilke former for affald, der er deponeret Derfor kan der være risiko for forurening med et bredt spekter af stoffer som fx olieprodukter, klorerede oplysningsmidler og pesticider Sammenholdes dette med tabel NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

23 Side 19 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni vil kildepladsen ved en evt forurening være mest sårbar overfor forurening med klorerede opløsningsmidler og pesticider, der nedbrydes anaerobt Fladekilder Liniekilder Punktkilder Landbrug Kloakledninger Affaldsdepoter Gartneri Jernbaner Losse- og fyldpladser Plantager x* Større trafikanlæg Industrigrunde Industriområder Olieledninger Olie- og benzinanlæg By- og sommerhusområder Nedsivning af vejvand Tanke til husdyrgødning Spildevandsslam Offentlige kloakker Påfyldepladser og vaskepladser for pesticider Skydebaner Idrætsanlæg Opfyldte råstof- og mergelgrave Private afløbsanlæg x Olietanke Vandindvindingsboringer (øvrige) Gamle/sløjfede boringer Tabel 43 Kryds angiver forureningstrusler indenfor BNBO arealet *Her tænkes på det militære øvelsesterræn NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

24 Side 20 AFV Hvorup Syd Vandværk Juni REFERENCER /1/ Vejledning fra Miljøstyrelsen nr , Boringsnære beskyttelsesområder - BNBO /2/ AKV Hvorup Syd, Grundvandsmodel, Placering af 3 nye indvindingsboringer, Aalborg Kommune, Vandforsyningen, september 2003 /3/ Indsatsplanlægning i OSD 33, Geologisk sårbarhedskortlægning, Nordjyllands Amt, november 2004 /4/ wwwgeusdk/jupiter, De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland, 2011 /5/ Boringsnære beskyttelsesområder Gummersmarke Kildeplads Analyse af grundvandsbeskyttelse og økonomiske virkemidler Udført for Københavns Energi A/S af WaterVision og Fødevareøkonomisk Institut, 2006 /6/ Zonering Detailkortlægning af arealer til beskyttelse af grundvandsressourcen, vejledning, Miljøstyrelsen, 3/2000 /7/ Indsatsplan for grundvandsbeskyttelse, Område med Særlige Drikkevandsinteresser nr 33, Vandværkerne: Lindholm, Nr Uttrup, Aalborg Kommunale Vandforsyning Hvorup Syd, Aalborg Kaserne, oktober 2005, Nordjyllands Amt /8/ Miljøfremmede stoffer i grundvandet Hvad finder vi Hvad kommer der til, René K Juhler, GEUS, Vandforsyningsteknik nr 54, 2005 /9/ Pesticider i dansk grundvand: GRUMO- og Boringskontroldata, NIRAS og GEUS, Miljøministeriet, Miljøstyrelsen, Miljøprojekt Nr 1033, 2005 NIRAS \\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endeligdoc

25

26 Bilag 1 Oversigtskort

27 Bilag 1 Kildepladser i OSD 1476 (33) Mål: Tegnforklaring 1:50000 Boring OD OSD Lindholm Hvorup Syd Meter Nr Uttrup Udført: AWV Kontrol: MMO Godkendt: JBJ Sag nr: Dato: 16/2, 2011 Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT\ BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\Hvorup Syd\GIS\Bilag1_ oversigtskortosd1476mxd

28 Bilag 2 Potentialekort

29 3 ± 2 Gradienter ved kildepladser i OSD 1476 Bilag 2 Mål: 1:25000 Tegnforklaring 4 Indvindingsboring Potentiale 2010 [m] 0 1 1, Gradient [o/oo] 1 2,0 2, Meter 2 Udført: AWV Kontrol: MMO Godkendt: JBJ Sag nr: Dato: 16/2, 2011 Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT \BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\Hvorup Syd\GIS\Bilag2_ gradienter_osd1476mxd 0 3 0

30 Bilag 3 Geologisk tværprofil

31

32 Bilag 4 Semi-analytisk og numerisk BNBO er

33 ± Boringsnære beskyttelsesområde BNBO AFV Hvorup Syd Bilag 4 Mål: 1:7500 Tegnforklaring Indvindingsboring Potentiale 2010 Semi-analytisk BNBO 1 år Numerisk BNBO 1 år Meter Udført: AWV Kontrol: MMO Godkendt: JBJ Sag nr: Dato: 10/2, 2011 Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT \BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\AFV Hvorup Syd\GIS\Bilag5_ semi_num_bnbo_hvorup_sydmxd

34 Bilag 5 Det resulterende BNBO

35 ± Boringsnære beskyttelsesområde BNBO AFV Hvorup Syd Bilag 5 Mål: 1:7500 Tegnforklaring Indvindingsboring Resulterende BNBO 1 år Potentiale 2010 Arealanvendelse bebyggelse grønt område hav landbrug skov sø/vandløb uklassificeret vej Meter Udført: AWV Kontrol: MMO Godkendt: JBJ Sag nr: Dato: 4/2, 2011 Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT \BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33) \AFV Hvorup Syd\GIS\Bilag5_re sulterende_bnbo_hvorup_sydmxd

36 Bilag 6 Samlet lertykkelse

37 ± Akkumuleret lerlagstykkelse i meter Bilag 6 Mål: 1:20000 Tegnforklaring Indvindingsboring Meter Udført: AWV Kontrol: MMO Godkendt: JBJ Sag nr: Dato: 16/2, 2011 Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT \BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33) \AKV Hvorup Syd\GIS\Bilag6_ lertykkelsermxd

38 Bilag 7 Parameterværdier og usikkerhedsindekser

39

40 Bilag 8 Beskrivelse af den semi-analytiske beregningsmetode

41 Bilag 8 24 februar 2011 Projekt nr Udarbejdet af AWV Kontrolleret af JBJ Godkendt af JBJ Aalborg Kommune, Forsyningsvirksomhederne BNBO beregnet med den semi-analytiske metode I Miljøstyrelsens vejledning om analytisk beregning af boringsnære beskyttelsesområder (BNBO), ref /1/, er det med de anførte metoder ikke direkte muligt at beregne BNBO-arealerne, når der optræder en grundvandsstrøm i området, hvilket der stort set altid gør Den simple cirkelløsning i vejledningen vil derfor ofte beregne afgrænsninger, der afviger betragteligt (50 % eller mere) fra mere korrekt beregnede områder Det betyder, at man risikerer at investere i store arealer, der ikke har nogen værdi set i en beskyttelsesmæssig sammenhæng For at undgå dette blev der i forbindelse udpegning af BNBO arealet til Gummersmarke kildeplads, som var den første BNBO opgave Københavns Energi igangsatte, udarbejdet en 2D BNBO-model, ref /2/ Modellen kan ved hjælp af få nøgleparametre beregne den tilnærmede afgrænsning af et BNBO areal for en indvindingsboring for en fast beskyttelsestid på feks ½, 1 eller 2 år Som det fremgår af figur 1 vil afgrænsningen variere som følge af ændret hastighed af den naturlige grundvandsstrøm - fra en cirkel og til en tilnærmet ellipseform, der bliver mere langstrakt jo større hastigheden af grundvandet er I forbindelse med udpegningen af BNBO arealer for en stor del af Aalborg Kommunes kildepladser har NIRAS videreudviklet den oprindelige 2D BNBO-model til en semi-analytisk grundvandsmodel til bestemmelse af BNBO-arealer Den semi-analytiske model udnytter alle de fordele som 2D BNBO-modellen har ved at anvende få nøgleparametre, der beskriver de kildepladsnære strømningsforhold til opsætning af en simpel numerisk grundvandsmodel Den semi-analytiske model integrerer ligesom 2D BNBO-modellen grundvandshastigheden i bestemmelsen af BNBO arealets udformning kontra den simple analytiske cirkel-løsning, som vejledningen beskriver Her udover er fordelen med den semi-analytiske model, at den kan give et korrekt resulterende BNBO, hvis flere boringer på den samme kildeplads påvirker hinanden Endeligt kan der med den semianalytiske model ske en hurtigere beregning og genberegning af et BNBO end med 2D BNBO-modellen NIRAS A/S Vestre Havnepromenade 9 Postboks Aalborg CVR nr Tilsluttet FRI wwwnirasdk T: F: E: niras@nirasdk D: E:

42 11 Definition af et BNBO En indvindingsborings boringsnære beskyttelsesområde (BNBO) er et afgrænset jordvolumen, inden for hvilket vandets transporttid til indvindingsboringen er mindre end en angivet tid (beskyttelsestiden) Et 1 års BNBO er således det jordvolumen, hvor alt vandet når indvindingsboringen inden for et år På figur 1 er det illustreret, hvorledes et 2D BNBO ser ud, hvis grundvandsspejlet er hhv fladt (tv) og hældende (th) Som det ses, er BNBO et en delmængde af det fuldt udviklede indvindingsopland Potentialelinier 1 års BNBO T=1 år 1 års BNBO T=1 år Fuldt udviklet indvindingsopland Figur 1 tv: 1 års BNBO ved fladt grundvandsspejl (ingen hastighed på grundvand), th: 1 års BNBO ved hældende grundvandsspejl (hastighed på grundvand) 12 Styrende ligninger og parametre Helt generelt kan et BNBO bestemmes, hvis hastighedsfeltet i grundvandszonen kendes Herudfra kan BNBO-volumenet afgrænses som den iso-flade, hvor transporttiden til indvindingsboringen er en givet beskyttelsestid feks 1 år Hastighedsfeltet kan bestemmes ved løsning af ligning 1 (den styrende ligning for vandtransport i grundvandszonen) med tilhørende randbetingelser og ligning 2 (en modificeret udgave af Darcy ligningen): K x 2 h K 2 x y 2 h K 2 y z 2 h R S 2 z S h t 1 Side 2 / 5

43 v v v x y z K n K n K n e e e x y z h x h y h z 2 hvor: K x, K y, K z h R t S s n e v x, v y, v z hydrauliske ledningsevner hydraulisk trykniveau kilde/dræn led (nedbør, oppumpning, vandløbsafstrømning mm) tid specifik magasinkoefficient effektiv porøsitet porevandshastighed Det ses af ligning 1 og 2, at BNBO et er afhængig af: Den hydrauliske ledningsevne (K x, K y, K z ) dvs jordens evne til at transportere vand Magasinets udveksling af vand med omgivelserne (R), herunder nedbør, fordampning, oppumpning, afstrømning til vandløb, etc Jordens evne til at magasinere og frigive vand (Ss) Den del af porehulrummet, hvor strømning af betydning rent faktisk foregår (n e ) Side 3 / 5

44 Afhængig af den metodiske tilgang for beregningen af BNBO erne foretages der simplificeringer af ovennævnte formler Da et stationært strømningsbillede betragtes, udgår den specifikke magasinkoefficient (S s ) For den numeriske metode er dette dog ikke en nødvendig forsimpling, men set i lyset at tidsskalaen og øvrige usikkerheder anses det som en fornuftig forsimpling Ved den semi-analytiske løsning anvendes, som nævnt, en simpel grundvandsmodel og partikelbanemodel til en slags numerisk løsning af de analytiske ligninger (eller nærmere bestemt de forudsætninger, der ligger til grund for disse) Da såvel de analytiske udtryk som de numeriske metoder bygger på de samme styrende ligninger, skal de resulterende BNBO er ved de to metoder nærme sig hinanden, når den numeriske diskretisering anvendt i den semi-analytiske løsning bliver tilstrækkelig fin På figur 2 ses en sammenligning af et BNBO beregnet vha den analytiske metode og den semi-analytiske metode Som det ses, er BNBO erne stort set sammenfaldende Figur 2 Sammenligning af BNBO beregnet vha analytisk og semianalytisk metode Ved beregning af BNBO arealet indgår der således nogle få nøgleparametre for det pumpede lag, som skal indgå i modellen Disse kan bestemmes med forskellig sikkerhed og har forskellig effekt på størrelsen og formen af de beregnede områder Nøgleparametrene er den oppumpede Side 4 / 5

45 vandmængde, Q, den effektive magasindybde af det pumpede lag, b, den effektive porøsitet, n e, grundvandsspejlets gradient, I, samt transmissiviteten, T, for det pumpede lag Ved anvendelse af den semi-analytiske løsning angives retningen af den naturlige grundvandsstrøm ved at indlæse potentialekurver på modelranden, hvorved disse kurver indgår i beregningen Der angives således ikke én bestemt værdi for retningen på grundvandsstrømningen samt hældningen på grundvandsspejlet, som der gør ved den analytiske løsning Den sværeste parameter at bestemme er n e, idet der endnu ikke er udviklet særlige målemetoder til at bestemme den med, og n e baseres derfor på kvalificerede skøn 13 Referencer /1/ Vejledning fra Miljøstyrelsen nr , Boringsnære beskyttelsesområder BNBO /2/ Boringsnære beskyttelsesområder Gummersmarke Kildeplads Analyse af grundvandsbeskyttelse og økonomiske virkemidler Udført for Københavns Energi A/S af WaterVision og Fødevareøkonomisk Institut, 2006 Side 5 / 5

46 Bilag 9 Beskrivelse af den numeriske beregningsmetode

47 Bilag 9 24 februar 2011 Projekt nr Udarbejdet af AWV Kontrolleret af JBJ Godkendt af JBJ Aalborg Kommune, Forsyningsvirksomhederne BNBO beregnet med den numeriske metode De distribuerede numeriske modelværktøjer, der omfatter partikeltransportberegninger, er mere avancerede end analytiske og semi-analytiske beregninger Fordelen er, at man ofte kan opnå en betydelig større sikkerhed på resultaterne, specielt hvor variabiliteten på nedbør, afstrømning og geologi er betydelig Både tidsperspektivet og 3 dimensioner kan uden problemer indgå i beregningerne Da metoden normalt kræver en væsentlig indsats i forbindelse med opstilling og kalibrering, er den relativ dyr at anvende og fordrer således en relativ kompliceret og betydningsfuld problemstilling for at brugen kan retfærdiggøres Typisk anvendes numeriske modeller i forbindelse med vandbalancebetragtninger på langt større skala end beregningen af BNBO arealer foregår på, hvilket man bør være opmærksom på ved anvendelse af eksisterende numeriske modeller til BNBO beregning Ved hjælp af partikelflytning i den numeriske model er det muligt at beregne retning og hastighed af vandpartiklerne og dermed transporttiden af vandet fra nedsivning til oppumpning På denne måde kan det grundvandsdannende opland til indvindingsboringerne beregnes og afgrænsninger af BNBO arealerne bestemmes ved en fastlagt transporttid på feks 1 år Ved udpegning af boringsnære beskyttelsesområder opstilles der typisk ikke fuldt numeriske modeller kun til dette formål I stedet anvendes de numeriske modeller i de områder, hvor de eksisterer, som et supplement til den analytiske eller semi-analytiske løsning I BNBO sammenhæng er det dog ofte nødvendigt at tilpasse den numeriske model i form af forfining af diskretiseringen samt justering af den effektive magasinudbredelse For at sikre at det beregnede BNBO bliver uafhængig af den numeriske diskretisering bør den maksimale cellestørrelse bestemmes som (ref /1/): 1 1 dx Q t0, b n eff 10 Den enkelte borings årlige ydelse: Q [m 3 /år] Transporttiden: t 0 [år] Den effektive magasindybde: b [m] NIRAS A/S Vestre Havnepromenade 9 Postboks Aalborg CVR nr Tilsluttet FRI wwwnirasdk T: F: E: niras@nirasdk D: E:

48 Den effektive porøsitet: n eff [-] For GMS modeller laves en gridforfining direkte og for MIKE SHE modeller laves der en lokal model med randbetingelser fra den store model Jf ovenstående bør der oftest laves en justering af den effektive magasindybde ved anvendelse af de numeriske modeller til udpegning af boringsnære beskyttelsesområder Dette gøres indirekte ved at ændre den effektive porøsitet, som har en lineær sammenhæng med den effektive magasinudbredelse Eftervisning af denne sammenhæng gøres ikke her men den reelle effektive porøsitet justeres med følgende i den numeriske model: b( reel) neff (mod el) neff ( reel) b (mod el) Referencer: /1/ BNBO beregningsmodeller, Jacob Birk Jensen, NIRAS og Bjarne Madsen, WaterVision, Indlæg på temadagen: BNBO Boringsnære beskyttelsesområder IDA Miljø 25 februar 2009 Side 2 / 2

49

50 Bilag 10 Beskrivelse af bestemmelsen af usikkerhedsindekser

51 Bilag marts 2011 Projekt nr Udarbejdet af AWV Kontrolleret af JBJ Godkendt af JBJ Aalborg Kommune, Forsyningsvirksomhederne Bestemmelse af usikkerhedsindekser For at vurdere BNBO arealets størrelse, form og retning er usikkerheden på de anvendte nøgleparametre i beregningen af BNBO arealet vurderet Vurderingen sker på baggrund af forskellige udregnede faktorer, der beskriver BNBO arealets afvigelse fra det resulterende BNBO ved ændring af nøgleparametrene 11 Usikkerhedsfaktor på BNBO arealets størrelse Den effektive magasindybde, b, og den effektive porøsitet, n eff, har betydning for BNBO arealets størrelse Ud fra de i bilag 7 vurderede minimale og maksimale effektive porøsiteter samt minimale og maksimale magasintykkelser er usikkerheden på BNBO ets areal bestemt i form af f (b, neff), usikkerhedsfaktoren på arealet Det minimale, maksimale og mest sandsynlige (middel) areal bestemmes som: A min b max Q t n eff,max A mid b mid Q t n eff,mid A max b min Q t n eff,min hvor: A er arealet [m 2 ] Q er indvindingsmængden [m 3 /s] t er transporttiden til boringen [s] NIRAS A/S Vestre Havnepromenade 9 Postboks Aalborg CVR nr Tilsluttet FRI wwwnirasdk T: F: E: niras@nirasdk D: E:

52 b er den effektive magasindybde [m] n eff er den effektive porøsitet [-] Usikkerhedsfaktorerne bestemmes som: f (b, neff)min A A min mid f (b, neff)max A A mid max De beskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal (A mid ), der er overlappende med henholdsvis det mindst og det størst tænkelige areal (A min og A max ) 12 Usikkerhedsfaktor på BNBO arealets form Transmissiviteten, T, og gradienten, I, har betydning for BNBO arealets form, altså længden og bredden af BNBO et Ud fra de i bilag 7 vurderede minimale og maksimale T-værdier samt gradienter er usikkerheden på BNBO ets form bestemt i form af f (T,I), usikkerhedsfaktoren på længde/bredde-forholdet Bestemmelsen af længden og bredden på BNBO et for at kunne vurdere usikkerheden på BNBO ets form sker ud fra følgende enkle beregningsmetode Denne tager udgangspunkt i, at arealet, A 0, for samme transporttid, t o og for vilkårlige hastigheder af den naturlige grundvandsstrømning, V o er det samme som for den uforstyrrede cirkulære afgrænsning uden grundvandsstrøm (jf ref /1/), og at afgrænsningen inden for visse tolerancer kan beskrives tilnærmet som en ellipse Vælges ellipsens centrum som centrum for (x,y) - koordinatsystemet kan afgrænsningen tilnærmet skrives som: 2 y x a 1, 2 d hvor a [m] og d [m] er ellipsens hovedakser Side 2 / 9

53 Under forudsætning af at arealet er konstant, gælder følgende: A 0 π a d Ellipsens storakse, a, findes som summen af henholdsvis den opstrøms, x op, og den nedstrøms afstand fra boringen, x ned Værdierne for x op og x ned kan indirekte beregnes ud fra t o af følgende udtryk (ref /2/): t 0 x v op 0 2 π d n Q v 0 eff ln 1 x op v 0 2 π d n Q eff x ned 2 π d n eff 2 π d n eff t 0 ln 1 x ned v 0, v 0 Q v 0 Q hvor t 0 er transporttiden til boringen [s] x op er den opstrøms afstand til boringen [m] x ned er den nedstrøms afstand til boringen [m] v 0 er hastigheden af grundvandsstrømmen [m/s] d er længden på lilleaksen (bredden af BNBO et) [m] n eff er den effektive porøsitet [-] Q er oppumpningen [m 3 /s] Således bestemmes BNBO ets længde og bredde som: længde a bredde d x op x ned Side 3 / 9

54 x ned x op d Ved at optegne sammenhængen mellem hastigheden på den naturlige grundvandstrøm og oppumpningen fra den pågældende boring kan bredden og længden på BNBO et findes, se figur 1 Figur 1 Eksempel på sammenhæng mellem oppumpningen samt grundvandshastigheden i BNBO udpegningen til bestemmelse af opstrøms afstand, nedstrøms afstand samt den halve bredde af BNBO et Ref /2/ Hastigheden på den naturlige grundvandsstrøm bestemmes ud fra følgende og afhænger af transmissiviteten, T, og gradienten, I: Side 4 / 9