DK-modellen et værktøj til fremtidig forvaltning af Danmarks vandressourcer

Transkript

1 VAND & DATA NYHEDSBREV FRA GEUS VAND & DATA NYHEDSBREV 2 DECEMBER 2003 DK-modellen et værktøj til fremtidig forvaltning af Danmarks vandressourcer I maj offentliggjorde GEUS en ny opgørelse af den udnyttelige drikkevandsressource i Danmark. Opgørelsen viser, at ressourcen næsten er halveret i forhold til den seneste landsdækkende opgørelse for 11 år siden - fra 1,8 mia. m 3 /år til 1,0 mia. m 3 /år. Opgørelsen er baseret på modelsimuleringer af det hydrologiske kredsløb med den nationale vandressourcemodel den såkaldte DK-model. Den primære forklaring på denne nedskrivning er, at den nye opgørelse regner detaljeret på hele ferskvandskredsløbet, og at påvirkninger af vandløb og natur begrænser de mængder, vi kan indvinde fra grundvandet. Hertil kommer at problemer med vandkvaliteten i det øvre grundvand betyder, at dele af denne ressource i en årrække må afskrives. I takt med den stigende påvirkning over de sidste årtier af det øvre grundvand er vandforsyningen omlagt til i meget stort omfang at udnytte det dybereliggende grundvand. Først nu har vi pålidelige tal for hvor meget ressourcen udgør, når der tages udgangspunkt i de fastlagte målsætninger for, at vandløbenes kvalitet skal opnås. Vandkredsløbet viser under disse forudsætninger for stor oppumpning omkring København, Odense og Århus, samt på de lette jorder i Midt- og Vestjylland, hvor behovet for markvanding er stort. Inden for større områder udnyttes grundvandsressourcen udover denne balancetilstand. I de fleste af disse områder er problemet, at der pumpes så meget vand op, at påvirkningen af vandløb er for kraftig. I andre områder er det risikoen for at trække nitrat og pesticider ned fra de øvre forurenede magasiner og frigivelse af stoffer som fx nikkel fra undergrunden, der begrænser de mængder, vi kan pumpe op. Grundvandsdannelsen til de dybere magasiner er her for lille i forhold til den nuværende oppumpning km mm/år Bæredygtig ressource Vandindvinding Oplandsgrænser Udnyttelsesgrad (%) < > 250 Udnyttelig vandressource baseret på opgørelse med DK-modellen. DK-modellen en integreret hydrologisk model for hele landet DK-modellen er en integreret grundvands- og overfladevandsmodel med 1x1 km grid for Danmark dækkende km 2. Modellen består af et relativt simpelt rodzonemodul til beregning af nettonedbør og en detaljeret og omfattende tre-dimensional grundvandsmodel, til simulering af grundvandsdannelse og trykniveau i forskellige geologiske lag. Dertil kommer et relativt detaljeret overfladevandsmodul, der beskriver afstrømning i dræn og vandløb, herunder udveksling mellem grundvand og vandløb. Modellen er baseret på MIKE SHE/MIKE 11 systemet og udnytter de fleste af de data, der foreligger i de nationale databaser vedrørende geologi, jordbundskort, topografi, klima og hydrologi. Oppumpningen er detaljeret repræsenteret i modellen i form af årlige oppumpninger fra vandværker og industrier, og årstidsvarierende oppumpning fra markvandingsboringer. Samtlige vandindvindinger der er større end m 3 /år svarende til ca. 95 % af den samlede vandindvinding her i landet er med i modellen.

2 2 VAND & DATA NYHEDSBREV 2 DECEMBER km mm/år Udnyttelig ressource Vandindvinding, oppumpning 2000 (markvanding: tilladt vandmængde) Nettonedbør mm/år DK-modellen er opdelt på 11 deloplande. Nettonedbør Konstruktionen af DK-modellen har været særdeles udfordrende, fordi alle disse data ikke har været sammenstillet på denne måde før, og derfor ikke nødvendigvis er indbyrdes konsistente. Formålet har været at udvikle et værktøj til praktisk vandressourceforvaltning, i dette tilfælde til opgørelse af den udnyttelige grundvandsressource til drikkevand. En vigtig sidegevinst er muligheden for at kunne gennemføre en kvalitetssikring af de hydrologiske data og afprøve procesforståelsen på stor skala. Opbygning af modellen krævede at GEUS udnyttede viden fra en lang række institutioner med forskellige fagområder - et samarbejde som bl.a. har gjort os opmærksom på inkonsistens i forståelse af nedbør og fordampning. Modellen har også givet feedback til forståelsen af den geologiske tolkning, der er selve fundamentet for den hydrologiske model. DK-modellen viser, at det er muligt at konstruere en kombineret grundvands-/overfladevandsmodel som giver pålidelige resultater med hensyn til simulering af trykniveau og afstrømning. Ud over at give et bud på den overordnede vandbalance er modellen parat til operationel anvendelse, fx opgørelse af grundvandsdannelse til magasiner i forskellig dybde, samt vurdering af følgevirkninger af forskellige vandindvindingsstrategier på regional skala. Modellen er parat til operationel anvendelse, fx opgørelse af grundvandsdannelse til magasiner i forskellig dybde samt vurdering af følgepåvirkninger af forskellige vandindvindingsstrategier på regional skala. Desuden er modellen et brugbart værktøj til analyse af klimaændringers indvirkning på de udnyttelige vandressourcer - herunder drikkevandsressourcen. DK-modellen kan sige noget kvalificeret om vandkredsløbet og ressourcens størrelse på en skala fra km 2 og opefter, dvs. på landsplan og for vandområdedistrikt-vod skalaen, samt bidrage som referenceramme (konceptuel model, randbetingelser, parameterværdier, grundvandsdannelse mv.) for vurderinger på mindre skala. Skalaproblematikken medfører, at det ikke er muligt at benytte DK-modellen til vurdering af strømningsveje og opholdstider indenfor OSD-områder. Desuden er modellen ikke detaljeret nok til at beskrive stoftransport generelt. Modellen for Sjælland opfylder som helhed de opstillede valideringskriterier, men en enkelt delmodel (Sydsjælland) har problemer med simulering af trykniveau i forhold til observationer. Modellerne for Østjylland og Nordjylland opfylder ikke kravet til simuleret afstrømning i forhold til observationer ved faste målestationer, men vurderes på trods heraf rimeligt pålidelige, idet beskrivelsen af grundvandsafstrømningen til vandløb, bl.a. minimumsafstrømningen, er god. Alle øvrige delmodeller opfylder de opstillede nøjagtighedskriterier i forhold til afvigelser mellem simuleret og målt trykniveau og afstrømning (daglige værdier og vandbalance). Usikkerheden på beregning af udnyttelig ressource på national skala vurderes til ±10 %, hvorimod der er en noget større usikkerhed på forudsætningerne til vurdering af bæredygtig ressource i forhold til vandløbspåvirkning (hvor meget vandføringen kan reduceres for forskellige recipientmålsætninger) og grundvandskvalitet (hvor stor en procentdel af grundvandsdannelsen til de dybe magasiner der kan indvindes). Samlet skønnes usikkerheden på disse forudsætninger på landsplan til ±30 % dvs. med et resulterende usikkerhedsinterval på skønnet af den samlede udnyttelige drikkevandsressource på mellem 0,7 og 1,3 mia. m 3 /år. Hans Jørgen Henriksen, hjh@geus.dk Anker Lajer Højberg, alh@geus.dk Læs mere: Henriksen, H. & Sonnenborg,A. (eds) 2003: Ferskvandets kredsløb. NOVA 2003 Temarapport. Udarbejdet af GEUS, DMU, DJF og DMI. Kan læses på: Vandbalancen i fokus DK-modellen har vist, at der er et stort behov for mere viden om vandbalancens enkelte elementer samt deres sammenhæng, så der kan laves mere nøjagtige vandbalanceopgørelser.arbejdet med modellen har vist, at der er

3 VAND & DATA NYHEDSBREV 2 DECEMBER betydelige usikkerheder på opgørelse af vandbalancen på oplandsbasis, anslået til ±50 mm/år, som følge af usikkerhederne på de enkelte led. De nye korrektionsfaktorer for nedbør må anses for at være behæftede med en vis usikkerhed, idet de endnu er så nye, at de ikke har været testet i vandbalancestudier, eller valideret mod et uafhængigt dansk datasæt. Det gælder især for korrektion af nedbør, der falder som sne, som slår kraftigt igennem i vintermånederne. Der er desuden en betydelig usikkerhed knyttet til arealværdier af både nedbør og fordampning. De oftest anvendte metoder til beregning af aktuel fordampning ud fra reference fordampning har haft som forudsætning, at denne har været et mål for den maksimale fordampning. Det har imidlertid vist sig, at de fleste afgrøder i perioder kan have en fordampning som er % større end referencefordampningen. Det vil sige, at det er nødvendigt at benytte overfladekoefficienter, som varierer med afgrøde og med årstid.vidensgrundlaget med hensyn til hvordan forskellige afgrøder fordamper er stadig meget mangelfuldt, og specielt skove og vådområder er dårligt undersøgt. Jens Christian Refsgaard, jcr@geus.dk Hans Jørgen Henriksen, hjh@geus.dk Læs mere: Plauborg, F., Refsgaard, J.C., Henriksen, H.J., Blicher-Mathiasen, G. og Kern-Hansen, C. 2002:Vandbalance på mark- og oplandsskala. Notat udarbejdet af DJF, GEUS, DMU, DMI. DJF Rapport 70, Markbrug. Plauborg, F., Refsgaard, J.C., Henriksen, H.J., Blicher-Mathiesen, G. og Kern-Hansen, C. 2003: Problemer med vandbalancen på mark- og oplandskala.vand & Jord. Årgang 10(2), Et fremtidsperspektiv Erfaringerne med DK-modellen er værdifulde til den ressourceopgørelse der kræves på national og VOD skala i forbindelse med Vandrammedirektivet og Det Nationale Overvågningsprogram (NOVANA). Modellen udgør samtidig et væsentligt potentiale for beregninger af stoftransport og effekter af klimaændringer. I mange tilfælde vil der kunne bygges videre på dele af DK-modellen i det fremtidige arbejde med modellering på Vandområdedistriktsskala (VOD skala). De vigtigste usikkerheder og vidensbehov for opgørelse af den udnyttelige ressource er: Vandbalance Acceptable påvirkninger af vandløb og habitater Grundvandskvalitet (betydning af vandindvinding for stoftransport og vandkvalitet) Der er et stort behov for mere systematiske og kvantitative usikkerhedsvurderinger, der bør indgå i tankesættet bag den fremtidige modellering i NOVANA- og Vandrammedirektivsammenhæng. En opdatering af DK-modellens geologiske model tilpasset resultater fra OSD-kortlægning, grundvands- overfladevandstypologi (GOI) og yderligere fokus på redox forhold vil yderligere udvikle værktøjet, samtidig med en evt. finere diskretisering til 500 x 500 m eller mindre. I denne forbindelse er det vigtigt at man fra starten forholder sig til de forskellige formål der kan være med simuleringerne og kravene til arbejdet med grundvandsforekomster og økologiske forhold for overfladevandssystemer på Vandområdedistrikt-skala (VRD model). VRD-modellen s vandløbssetup anbefales baseret på MIKE 11. Denne kode er i dag førende, og en række grundvandsmodeller kan kobles med denne kode. VRD-modellen kan baseres på et input fra rodzonen der har vegetationen og de hydrauliske forhold i umættet zone med i regning. Eksempler kunne her være DAISY eller MACRO afhængigt af om der modelleres nitrat eller pesticider. Ejerskab af VRD-modellen er et centralt forhold og de nye udfordringer vil kræve en mere direkte involvering af både amter og større vandforsyninger i arbejdet. DK-modellens rodzonemodul har vist sig at være meget værdifuld til et serviceeftersyn af vurderinger af nettonedbør med f.eks. Daisy, idet beregningerne med DK-modellen er interkalibrerede i forhold til både trykniveau og afstrømning. Udfordringerne i de kommende år til modellering på større og mindre skala er store. GEUS er parat til at stille sin ekspertise til rådighed for amter og vandforsyninger. GEUS vil hermed invitere amter og vandforsyninger til en dialog om et sådant visionært VRD-model samarbejde. Alex Sonnenborg, als@geus.dk Hans Jørgen Henriksen, hjh@geus.dk

4 4 EU-projekt med fokus på den naturlige grundvandskvalitet EU-projektet Natural baseline quality of European aquifers (BASELINE) afsluttes netop nu med rapport til EU. Projektet beskriver den naturlige grundvandskvalitet i 25 udpegede reference-magasiner i Europa med vægt på udvalgte indikatorer for både hovedkomponenter og sporelementer. I Danmark er der udarbejdet rapporter for tre reference-magasiner: Miocæne sandmagasiner i Jylland Pleistocæne sandmagasiner på Fyn Palæocene kalkmagasiner omkring København De tre rapporter vil kunne læses på Vand & Data Online på GEUS hjemmeside fra begyndelsen af december: I projektet er der også gennemført en spørgeskemaundersøgelse blandt europæiske end-users, for at få deres vurdering af status for grundvandskvaliteten i EU. I Danmark medførte dette input fra følgende end-users: Miljøstyrelsen, Københavns Energi, Københavns Amt, Odense Vandforsyning og Fyns Amt. Projektet har allerede nu givet et direkte input til EU s grundvandsdirektiv gennem møder i EU og gennem en samlet hovedrapport, samt enkeltstående rapporter over de 25 udvalgte europæiske reference-magasiner. Projektet der er gennemført under EU s femte rammeprogram med partnere fra 12 europæiske lande: Estland, Polen, Danmark, Belgien, Frankrig, England (koordinator), Spanien, Portugal, Schweiz,Tjekkiet, Bulgarien og Malta. VAND & DATA NYHEDSBREV 2 DECEMBER 2003 Projektet bygger på erfaringer fra et tidligere EU-projekt under det fjerde rammeprogram: Management of Coastal Aquifers in Europe (PALAEAUX). Klaus Hindsby, khi@geus.dk Læs mere: Edmunds,W.M., Hinsby, K., Marlin, C., Melo,T., Manzano, M., Vaikmae, R. & Travi,Y. 2001: Evolution of groundwater systems at the European coastline. In: Edmunds and Milne (eds.): Palaeowaters in Coastal Europe: evolution of groundwater since the late Pleistocene. Geological Society Special Publication 189, Hinsby, K., Rasmussen, E.S. & Henriksen, H.J. 2003: European reference aquifers:the Miocene sand aquifers of western Denmark. Report for the EU research project ( BASELINE ): Natural Baseline Quality of European Groundwater:A basis for Aquifer Management. Kan læses på GEUS hjemmeside fra begyndelsen af december: Hinsby, K.,Troldborg, L. & Purtschert, R. 2003: European reference aquifers:the Pleistocene sands around Odense, Denmark. Report for the EU research project ( BASELINE ): Natural Baseline Quality of European Groundwater:A basis for Aquifer Management. Kan læses på GEUS hjemmeside fra begyndelsen af december: Hinsby, K., Jensen,T.F. & Bidstrup,T. 2003: European reference aquifers:the limestone aquifers around Copenhagen, Denmark. Report for the EU research project ( BASELINE ): Natural Baseline Quality of European Groundwater:A basis for Aquifer Management. Kan læses på GEUS hjemmeside fra begyndelsen af december: Borearkivets hjemmeside Hjemmesiden findes nu i en dansk version og kan findes på den direkte adresse: På siden findes oplysninger om antallet og typer af boringer i Borearkivet. Desuden er der mulighed for at hente forskellige skemaer: Borerapport (til indberetning ved boringers udførelse) Sløjfningsskema Lokaliseringsskema (til indmåling af boringer) Via links kan man få mange andre oplysninger om f.eks. PC Jupiter og brøndboreruddannelsen samt liste over borefirmaer med A-bevis. Borearkivet har sin egen adresse: geusborearkiv@geus.dk Anne Vibeke Jakobsen, avj@geus.dk Niels Kelstrup, nk@geus.dk

5 VAND & DATA NYHEDSBREV 2 DECEMBER Indberetning af sløjfning af boringer Det er forholdsvist nyt, at sløjfning af boringer skal indberettes til GEUS. Det er en følge af Bekendtgørelse om udførelse og sløjfning af boringer og brønde på land, Bekendtgørelse nr. 672 af 26. juli I øjeblikket er der fokus på sløjfning af boringer og brønde i forbindelse med forurening af grundvandet. Dette har medført, at GEUS modtager mange indberetninger om sløjfninger. Blandt disse indberetninger er der mange boringer og brønde, der ikke tidligere har været kendt af GEUS, og som nu med mange års forsinkelse bliver registreret. I 2002 blev der fx indberettet 584 sløjfninger, hvoraf 260 ikke tidligere var indberettet til GEUS. Sløjfningsskemaerne indeholder oplysninger om sløjfningsdato, årsag til sløjfning samt de sløjfningsmaterialer som boringen/brønden er blevet fyldt op med, fx bentonit, cement eller ler.af de indberettede skemaer fremgår det, at årsagerne til sløjfningerne bl.a. kan være forurening, sammenstyrtning, tilslutning til vandværk, eller at boringen er løbet tør. Allerede i 2001 udsendte GEUS efter ønske fra flere brøndborerfirmaer et indberetningsskema, men vi har også tidligere modtaget oplysninger om sløjfning af boringer, der frivilligt er indberettet af borefirmaer, amter og rådgivende firmaer. Disse ældre indberetninger indeholder dog ikke oplysninger om sløjfningsdato, fremgangsmåde og årsag til sløjfningen. Der er i alt registreret omkring vandforsyningsboringer i Jupiter-databasen, og pt. er omkring af disse registreret som sløjfede. Der er formentlig flere sløjfede boringer i landet, men dette er ikke oplyst til GEUS. Det fremgår af bekendtgørelsen, at sløjfning skal foretages af borefirmaer med personel, der har gennemgået brøndboreruddannelsen. En liste over de borefirmaer der opfylder dette krav findes på Borearkivets hjemmeside: Til brug for indberetning af sløjfninger kan skemaer rekvireres hos GEUS eller hentes via samme hjemmeside. Anne Vibeke Jakobsen, avj@geus.dk Niels Kelstrup, nk@geus.dk

6 VAND & DATA Online G E U S VAND & DATA NYHEDSBREV 2 DECEMBER 2003 GRUNDVANDSOVERVÅGNING 2003 Årets rapport om grundvandets tilstand i Danmark er nu udkommet. Nitrat er fortsat et problem for en stor del af grundvandet. Halvdelen af grundvandsovervågningsboringerne indeholder nitrat, og 16% af boringerne indeholder nitrat over grænseværdien for drikkevand på 50 mg/l. Nitratindholdet i det helt unge grundvand viser en faldende tendens under sandjorde. Generelt vurderes det, at der på landsplan i det yngste grundvand kan ses en begyndende tendens til et fald i nitratindholdet, der måske kan til-skrives ændringer i landbrugets dyrkningspraksis siden vedtagelsen af Vandmiljøplanen i Den gennemsnitlige koncentration af nitrat overskrider dog stadig grænseværdien for drikkevand. I overvågningsboringer og vandforsyningsboringer er der fundet høje vær-dier af uorganiske sporstoffer og i en del tilfælde i værdier over grænsevær-dien for drikkevand. Det er især aluminium, nikkel, zink og arsen, der overskrider grænseværdien. Der er fundet pesticider i hver 4. boring i grundvandsovervågningen i både 2001 og 2002 og i 8,5% af boringerne overskrides grænseværdien for drikkevand på 0,1 µg/l. Der er især fundet BAM, triaziner og triazin-nedbrydningsprodukter. Især stoffet de-ethyl-isopropyl-atrazin findes i et stadigt stigende omfang, og i ungt grundvand under landbrugsjorde i de fem landovervågningsområder er det fundet i 1/3 af boringerne. Der er i 2002 fundet pesticider i ca. 30% af vandværkernes boringerne og heraf indeholdt 7% mere end grænseværdien for drikkevand. Sammenholdes dette med den indvundne vandmængde fra de samme boringer, var der pesticider i 37% af vandet, heraf 4% over grænseværdien for drikkevand. Rapporten Grundvandsovervågning 2003 kan bestilles eller læses på: Lisbeth Flindt Jørgensen, lfj@geus.dk Alex Sonnenborg, als@geus.dk GRUNDVANDSOVERVÅGNING 2003 Bestilling af nyhedsbrevet Vand & Data Abonnement på Vand & Data er gratis. Du kan tilmelde dig som abonnent ved at sende os følgende oplysninger eller indtaste dem via GEUS hjemmeside Firma/organisation: Navn: Gade: Postnummer: By Send via fax eller post til nedenstående adresse Att.: Marianne Nørgaard Nielsen, Informationsafdelingen eller via til: mnn@geus.dk Vand & Data kan også hentes og læses på (GEUS) Øster Voldgade 10 DK-1350 København K Danmark Tel: Fax: e-post: geus@geus.dk hjemmeside: ISSN