Erfaringer med brug af simple grundvandsmodeller

Transkript

1 Erfaringer med brug af simple grundvandsmodeller

2 Erfaringer med brug af simple grundvandsmodeller Hydrogeolog Thomas Wernberg, ALECTIA Geolog Mads Kjærstrup, Miljøcenter Ringkøbing Introduktion til Analytiske Element Modeller Eksempel fra Rørvig, Sjælland Eksempel fra Tarm, Vestjylland Diskussion

3 Valg af værktøj til hydrologiske vurderinger Hydrologiske vurderinger kan inkludere følgende undersøgelser Indvindingsopland Påvirkning af eksisterende oplande Boringsnære beskyttelsesområder (BNBO) Vandløbspåvirkning ved indvinding Sænkning af grundvandsspejl Lækage mellem magasiner Grundvandsdannelse

4 Introduktion til Analytiske Metoder Eksempel: Vandløbspåvirkning fra indvindingsboring Antagelser Frit vandspejl Uendeligt langt vandløb Uendeligt homogent og isotropt magasin Konstant indvinding Impermeabel bund Vandløb Indvinding q Q 1 = erfc 2τ 1 τ = a Tt S

5 Introduktion til Analytiske Metoder Samme analytiske tilgang kan laves vha. simple modeller Vandløb Beregning af vandløbspåvirkning & sænkning Indvinding Vandløb Indvinding

6 Introduktion til den Analytiske Element Metode (AEM) Vandløb En AEM model løser mange analytiske løsninger samtidig Vandløb Indvinding Indvinding

7 Indvinding ved Odsherred Problemformulering Odsherred, Rørvig Kalkmagasin over kvartært sand med ler imellem Lertykkelse m Ønske om at etablere en indvinding på m 3 årligt På terræn er der små 3 vandhuller som ikke må påvirkes af indvinding

8 Indvinding ved Odsherred AEM model Opstilling af model i 2 lag Randbetingelser kyst, indvinding, grundvandsdannelse 220 mm/år Hav m 3 /år Sø Hav 5 m sand - K = m/s m ler - K =10-8 m/s 15 m sand/kalk - K = m/s

9 Indvinding ved Odsherred Resultat Stor sænkning i nedre magasin Lille sænkning øvre magasin Forøget grundvandsdannelse Ler Ler Påvirkning [m] Kv [m/s] Tykkelse [m] Sø 1.00E E E E < meter Sø Sø Øvre magasin Nedre magasin Sænkning i øvre magasin

10 Indvindingsopland ved Tarm Problemformulering Nordvestværket ved Tarm Tilladelse på 1 mill. m 3 /år 4 aktive indvindingsboringer i smeltevandssand Ca. 20 m kvartært sand Begravet sandfyldt dal m Profil Øst vest gennem begravet dal

11 Indvindingsopland ved Tarm Inddragelse af hydrostratigrafi Tematisering af mægtigheden af sand i kvartæret (Isopachkort) Kortlægning af begravet dal Område zoneres efter dalen (> 25 m) 3 zoner

12 Indvindingsopland ved Tarm Opstilling i VisualAEM Elementer: Vandløb Indvindingsboringer T-zoner Grundvandsdannelse Pejleobservationer Model kalibreres 50 Observeret tryk [m] Beregnet tryk [m]

13 Indvindingsopland ved Tarm Transmissivitet Transmissivitet beregnet fra specifik ydelse fra Jupiter: Der er nogen usikkerhed på T værdierne som skal bruges vejledende 0.1 Kalibreret model: T dal = 10-2 m 2 /s T mag = m 2 /s Transmissivitet [m 2 /s] E-005 Alle data Begravet dal

14 Indvindingsopland ved Tarm Vandbalance Vandløbsafstrømningen udtrækkes i modellen. Kan sammenholdes med Grundvandsdannelse fra DK modellen og Medianminimumsafstrømning på oplandsniveau Grundvandsdannelse i DK modellen: 220 mm/år I AEM modellen: 180 mm/år

15 Indvindingsopland ved Tarm Model i 2 lag Model i 2 lag giver mulighed for at beregne lækageforhold og derved estimere områder med grundvandsdannelse 80 m 20 m 30 m 30 m Afgrænsning af begravet dal Kvartært sand Ler (Tertiært / kvartært) Tertiært sand (Odderup)

16 Indvindingsopland ved Tarm Beregning af opland på 1 og 2-lags model Model i 1 lag beregnet vha. partikelbaner Opholdstider afgrænses af partikelbanetiderne Partikler fra 2. modellag i tolagsmodel følger stort set 1 lagsmodellen Konklusion: 1 lagsmodellen er tilstrækkelig Model i 1 lag Partikelbaner fra model i 2 lag

17 Evaluering af analytiske element modeller Fordele med analytiske modeller Hurtigt at opstille modeller Konceptualisering af problemstilling Nemme at kalibrere (få parametre) Integration med GIS og Surfer Software er gratis Python / TimML ((GNU Lesser General Public License) VisualAEM (med intuitiv brugerflade) Nogle brugbare hjemmesider: AEM modeller: VisualAEM: TimML:

18 Evaluering af analytiske element modeller Begrænsninger med analytiske modeller Begrænsninger i data Hydrostratigrafisk forståelse Grundvandsdannelse Vandløbskontakt Begrænsninger i AEM metoden Beregningstid stiger med kompleksitet Heterogene forhold svære at implementere Stationære forhold Softwarebegrænsninger Flerelagsmodeller ikke ordentligt implementeret Partikelbaner Modelkalibrering

19 Evaluering af analytiske elementer Modelresultater Grundvandspotentiale Vandløbspåvirkning Grundvandsdannelse BNBO Indvindingsopland og opholdstider Sænkningstragt ved indvinding Lækage fra øvre magasiner Specielt brugbart i forbindelse med kommunalt sagsbehandling på vandressourceområdet

20 T A K!

21