Dynamik mellem vandindvinding og tilstand af vand- og naturområder

Transkript

1 Dynamik mellem vandindvinding og tilstand af vand- og naturområder Økohydrologiske udfordringer forbundet med modelbaseret vurdering af bæredygtig vandindvinding Hans Jørgen Henriksen Geological Survey of Denmark and Greenland Ministry of Energy, Utilities and Climate

2 Screening i forhold til bæredygtig vandindvinding To krav jf. vandområdeplaner (screening): Udnyttelsesgrad max 30 % af grundvandsdannelse til magasin Vandløbspåvirkning i forhold til økologisk flow 2

3 Modelgrundlag National vandressourcemodel Kalibrering: 200 Q stat. og trykniveau indtag Tilføjet > 850 vandløb, ~ km (ialt km vandløb) Data vedr. spildevandsudledning opdateret Ny dynamisk nedbørskorrektion Nye rodzone/jord param. (AU-agroscience) 400 nye grundvandsforekomster (3D) Inverse kalibrering vha. PEST

4 Opstilling af empiriske formler for smådyr (DVFI), planter (DVPI) og fisk (DFFVa) Empirical equations was derived from observed biological quality elements and daily discharge data for for monitoring stations from the NOVANA program: DVFI (N=122/R2=0,44), DVPI (N=91/R2 =0,34) DFFVa (N=61/R2=0,49) Aarhus University - Bioscience (Graeber et al., 2014) Macroinvertebrates Macrophyttes Fish

5 Effekt af indvinding på terrænnært grundvand/økoflow Reduceret opsivning Gul: 5 % Gul: 10 cm Gul: 5 % Rød: 50 % Rød: 50 cm Rød: 50 % Gul: p 20 % Gul: 10% Rød: P 80 % Rød: 25 % 5

6 Resultater for grundvandsforekomster af to bæredygtighedskriterier (venstre: udnyttelesgrad og højre påvirkning af EQR) Good Poor Trend -> poor >80 % risk % risk % risk Aquifer sustainability Ecological flow sustainability 6

7 Beregnet vandføring fra DK-model Daglige data i 20 år ~7000 (tid/værdi)

8 Vandføringsdata 572 vandføringsstationer på Miljøportalen Ikke tæt nok til vurdering af vandløbspåvirkning ~33000 beregnede vandføringsstationer i DK-modellen Bedst mulige interpolation af målestationerne Eksempel på modelberegnet vandføring med DK model: Højberg et al

9 Online beregningsservice til indikatorer for økologisk flow Beregning foretaget på flow-tidsserie Webservice Q-punkt fra DK-model Egen tidsserie Upload Nemt et implementere ny viden

10 Små vandløb valideringstest i forhold til økologiske flow variable DCE metodik SWAT GEUS DK model metodik Test performance (NSE + Fbal + økologiske indikatorer) 10

11 Sammenligning af DK model og SWAT model (AU) for små vandløb (nøjagtighed på flow variable og EQR) 300 % afvigelse (når der anvendes model i stedet for observeret Q) DK model DK model SWAT model SWAT model

12 DK model SWAT model Sammenligning af DK model og SWAT (AU) for små vandløb (% af stationer hvor modelberegnet EQR har tilstrækkelig nøjagtighed til screeningsformål; krav > 75% jf. Geovejledning) 10 type 1 alle type 1 DFFVa DVPI DVFI alle

13 Bedst at benytte fysisk baseret dynamisk grundvands-overflade-vandsmodel til bæredygtig vandindvinding Markvandinger er beskrevet med såvel år til år som sæsonvariationer => påvirkningsberegning meget mere nøjagtig end med stationære grundvandsmodeller og/eller SWAT Danmark har store sammenhængende grundvands-forekomster, med relativ stor grundvandsdannelse ( mm/år), og indvinding er 100 % grundvandsbaseret SWAT kan ikke beskrive at grundvandsstrømning krydser topografiske oplandsgrænser, og stationære grundvandsmodeller kan ikke beskrive capture og realistisk udbredning af sænkningstragt => DK model giver derfor bedre beskrivelse af økologisk flow påvirkninger, og også mere realistisk beskrivelse af ændringer i baseflow som følge af indvinding 13

14 Gode standarder wms, wfs, wmts Få GIS-programmer ArcGIS, MapInfo, QGIS WEB-GIS Kommuner, forsyninger PROTOTYPE ER PÅ VEJ! Udstilling af Geodata

15 Ingen gængse standarder Mange grafprogrammer Excel, R, SAS Webapplikationer Få Kodes fra bunden hver gang Udstilling af tidsserier

16 Samme strategi som for Geodata Geodata WMS http, parametre Bounding Box Zoom (~22 niveauer) Billeder Tidsseriedata REST http, parametre Tidsperiode Zoom (År, måned, dag, time) JSON, xml

17 Udstilling af data Geografiske punkter udstilles som WFS Tidsserier udstilles som REST MikeSheModelNavn / ID på q-punkt. Zoom-niveau Tidsperiode Format (json, csv, xml )

18 Dataflow

19 Webpræsentation

20 Konklusion: Vand-Web Det vurderes at der vil være meget store samfundsmæssige gevinster ved et Vand- Web der giver mulighed for screening i forhold til økologisk flow, idet kommunerne ikke i øjeblikket har modelværktøjer der er gearet til en sådan screening. 20

21 Konklusion modelgrundlag i hovedprojekt GEUS anbefaler, at man satser på en forbedret DK model som en del af et levende landsdækkende værktøj, som også vil have en lang række øvrige anvendelsesmuligheder, med evt. forbedret detaljeringsgrad, så DCE kan anvende resultater fra modellen, i arbejdet med opstilling af nye økologiske indikatorer for store og små vandløb (type 1 vandløb). GEUS bidrager med følgende til hovedprojekt: Etablering af prototype på web-adgang til DK model (udstilling af hydrologiske tidsserier og økologiske indikatorer); forventes klar efter sommerferien 2017 Implementering i landsdækkende screeningsværktøj (web adgang til forudberegnede scenarie resultater fra DK model) forventes klar ultimo 2017 Opdaterede scenariekørsler for nul indvinding og aktuel indvinding til brug for kommuner screening og DCE arbejde med indikatorer for små vandløb (data for ) 21

22 Tak for opmærksomheden Mere information: Hans Jørgen Henriksen, Simon Stisen, Peter van der Keur, Mehrdis Danapour, Xin He og Lars Troldborg: Operationalisering af ny viden til administration af indvindingstilladelser. Forprojekt: Spørgeskemaundersøgelse og interviews i kommunerne, samt usikkerhed på modelberegning af vandindvindingseffekter på vandløbenes økologiske forhold. GEUS rapport 2016/46 Vand og jord, nr : Økologisk flow kræver dynamisk grundvands-overfladevandsmodel (s 24) Hans Jørgen Henriksen 22