Hvor langt er GEUS kommet med kortlægningen af det terrænnære grundvand

Transkript

1 natur & miljø Herning 7. juni 2018 Hvor langt er GEUS kommet med kortlægningen af det terrænnære grundvand De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland - GEUS Klima-, Energi- og Bygningsministeriet Seniorrådgiver, Hans Jørgen Henriksen, Simon Stisen, Ralphael Schneider og Torben Sonnenborg, GEUS

2 Definitioner og problematik Eksempler på GEUS vurderinger af klimaeffekter på det terrænnære grundvand (KFT klimatilpasning.dk + Kolding) Nye metoder til forbedret modellering af terrænnært grundvand med DK-modellen (SDFE/FODS 6.1 fasttrack projekt Storå og Odense å oplandet) Perspektivering (forvaltning, klimatilpasning og overvågning/varsling) Diskussion og konklusion Indhold

3 Definition af terrænnært grundvand Det første frie vandspejl man støder på fra oven, herunder også eventuelle hængende vandspejl (Orbicon, 2017 SDFE minianalyse: Modellering af terrænnært grundvand) Øverste grundvand, men kun relevant som tema, hvor den umættede zone er fx max 10 m (Rolf Johnsen, Region Midt) Grundvandsoversvømmelse (printscreen Grundlovsdag 5. juni 2018) Landbrugs- Tørke?

4 Stor bevågenhed om det terrænnære grundvand (i 10 erne) Aug 96 Jan 07 Dec 15 Eksempel: Storå valideringskørsel

5 Problematik Vådere om vinteren og mere ekstremt vejr :> større grundvandsdannelse og øget terrænnær grundvandsstand Øget middel vinterafstrømning (25-50%) -> øget vandspejl i vandløb, opstuvning i dræn og hyppigere problemer med terrænnært grundvand langs vandløb Øget ekstrem-afstrømning (10-100%) -> øgede problemer med oversvømmelser fra vandløb og øget terrænnært grundvandspejl (extremhændelser) Højt terrænnært grundvand ved skybrud som følge af begrænset infiltrationskapacitet i visse områder ( hængende vandspejl ) Stormflodshændelser og havstigninger kan give øgede problemer med terrænnært grundvand

6 Mulige kortlægnings-elementer Opløsning (500 m vs 100 m) Vandløbsnetværk Geologisk model Dræn Observationer af terrænnært grundvand Lokalitet Remote sensing + DTM (vand på terræn) Metodik til vurdering af klimaeffekter

7 Klimaeffekter på terrænnært grundvandsspejl Ændring: våd klimamodel Dybde til terrænnært grundvandspejl (

8 Variabilitet på klimagenereret ændring i dybden i forhold til aktuel dybde til grundvandsspejl Ændret dybde (klimafremskrivning) Aktuel dybde

9 Formål Regional planlægning Kolding (Region Syddanmark)

10 Terrænnært grundvand Udbygning af kvartære del af geologisk model

11 Dræn distribuering (Elsnap Olesen, 2009)

12 Pejledata Pejlinger af grundvandsstand anvendt i Kolding Jupiter GeoGIS data Synkronpejling

13 Kalibrering og validering for Kolding Kalibrering Auto-kalibrering h obs -h sim Sammenligning med kort (middelsituation)

14 Terrænnært grundvand - dybde til GVS Nutid Fjern fremtid ( )

15 Ekstremværdi-analyse (MIKE SHE EVA software) Udvælgelse af ekstreme hændelser (PDS) Estimation af T-års hændelse (1, 2, 5, 10, 50, etc.) for hvert grid i modellen

16 Højt grundvand: T-års hændelse 10-års hændelse hele oplandet (38000 celler) Dybde (T=10 år) Interval (T=10 år)

17 SDFE Fasttrack projektets mål er bedre modellering af oversvømmelse (Storå og Odense å)

18 Terrænnært grundvand, satellitdata og simulering af vand på terræn Kilde: Eva Bøgh - SDFE

19 Storå model 100 m (SDFE fasttrack) Dybde Grundvand Alle pejlinger (JUPITER + Region) Fuld hydrodynamisk løsning (Mike Hydro River) Tilføjet nye vandløb i 100 m model Eksisterende vandløb beskrevet ved routing Terrænnære grundvand

20 Kalibrering med fokus på terrænnært grundvand (SDFE fasttrack) Brug af Continuous Ranked Probability Score (CRPS), en score som hyppigt bliver brugt til at evaluere performance af ensemble forecasts Beskriver arealet mellem den forventede værdi (ME = 0) og cumulative density kurve af de simulerede værdier Her kan CRPS ligeledes beregnes for en defineret fraktil af grids (f.eks. grids med de 90% bedste MAE) og hvert grid kan desuden vægtes individuelt. Figure 15: CRPS af middelfejlen per grid celle i sammenligning med simulerende vandstande (ME vises som obs sim). De horisontale stiblede linier viser cutoff for de 10% af grids med størst absolut fejl.

21 Resultater Storåen kalibrering mod CRPS MAE: Max Absolut Error Terrænnære pejlinger: MAE 90% = 1.0 m Dybe og terrænnære pejlinger: MAE 90% = 1.9 m

22 Terrænnær pejling i Sunds Juni 2016 Juni 2018 December 2015 Januar 2018 Juni 2018 Kilde: Herning vand

23 Valideringstest : Online terrænnær pejleboring i Sunds by Ikke endelige resultater kun en demo! OBS Absolut kote til observeringer mangler men dynamikken kan sammenlignes direkte

24 SDFE resultater (Storå) Bedre beskrivelse af terrænnært grundvand Overgang fra 500 m til 100 m grid o Samme performance på vandføring, men 100 m bedre for små vandløb! o Lidt bedre performance på terrænnært grundvand ved 100 m model o MAE ~ 1 m for terrænnært grundvand (= 1.9 m for alle pejlinger incl. dybe) Inddragelse af nye terrænnære pejledata for grundvand (fra Region Midt) Ingen effekt på parameter optimering Stærkere valideringsgrundlag bedre udpegning af problemområder Mangler stadig flere pejletidsserier for terrænnært grundvand Nyt kalibreringskoncept med øget fokus på terrænnært grundvand Lovende og robust objektivfunktion design, planlægges overført til DK-model Bedre mulighed for parameter optimering ved anvendelse af mange pejledata af varierende kvalitet og ved konceptuelle modelfejl Bedre udpegning af problemområder, hvor konceptuelle model er utilstrækkelig

25 Geologi Indbygget mere detaljeret geologi i nogle cases (fx Kolding, Odense, Horsens), der er dog ikke foretaget kvantitative vurderinger af betydning for nøjagtighed (kun kvalitative vurderinger). Kræver -> alternativ modelstruktur test Drænopsætning Er indbygget for Kolding. Bør indbygges i opdateret DK model, men der mangler fortsat kvantitative vurderinger af betydning for nøjagtig (kun vurderet kvalitativt)-> alternativ modelstruktur test. Kvalitet af pejledata Diskussion : videreudvikling Indgår ikke specifikt på enkeltpejleniveau i SDFE fasttrack. Kvalitetsmærkning af terrænnære pejlinger bør nok strammes op, men derudover er IKKE alle terrænnære pejlinger repræsentative i forhold til model Behov for sammenligning af resultater for vandløb i forhold til vand på terræn og satellitbaserede kort + fotos (3 metoder: nedskalering af simuleret terrænnært grundvand, GIS beregning af vand på terræn + brug af eksternt vandstandsmodul i forhold til MIKE Hydro River simulering)

26 Konklusioner Behov for mange flere pejletidsserier der er repræsentative for det terrænnære grundvand og hurtigere/mere effektiv indberetning til JUPITER (incl. data fra Regioner og Vandforsyninger) Behov for flere data vedr. vand på terræn og bedre oversigt over vandførings- og vandstandsdata (satellitter, DTM, droner) GEUS har i SDFE sammenhæng udviklet ny, lovende kalibreringsmetodik som forventes indbygget i DK model Nye GIS moduler til vurdering af vandstand i vandløb og vand på terræn (til DK model) er under udvikling (COWI / Hydroinform) Detaljering af DK model til 100 m er testet for både Storå og Odense å (og i tidligere projekter for Kolding mm.). Lovende! Behov for klimafremskrivning for terrænnært grundvand og vand på terræn Mere ekstremt vejr i 10 erne (grundvandsoversvømmelse efterfulgt af flash drought) => behov for realtidsmodel!

27 Tak for opmærksomheden!