Implementering af økologiske flow variable og udnyttelsesgrader

Transkript

1 Møde i ATV Jord og Grundvand om Vandindvindingens påvirkning af ferskvandsressourcen -Water Footprint, vandbalance og miljøindikatorer DGI byen 5. november 2015 Implementering af økologiske flow variable og udnyttelsesgrader Hans Jørgen Henriksen De nationale geologiske undersøgelser for Danmark og Grønland Energi-, Forsynings- og Klimaministeriet

2 Indhold Baggrund. Den nationale vandressource model (DK model). Dynamisk, numerisk grundvand-overfladevandsmodel. Nye økologiske flow indikatorer fra DCE/AU (Grundvandsdirektivet /WFD): Aquifer sustainability (max 30 % abstraction of amount of recharge to groundwater aquifers) Ecological flow sustainability (new hydrological regime indicators for DVFI/macroinvertebrates, DVPI/macrophytes and DFFVa/fish) Resultater af nye indikatorer implementeret vha. DK model (Vandområdeplaner) Diskussion skala og usikkerheder 2

3 Vurdering af kvantitativ og kemisk status (according to EU directives WFD/GWD) Ecological flow rivers (groundwater associated wetlands) Protection of ecosystems and drinking water Groundwater dependent terrestrial and associated aquatic ecosystems Aquifer sustainability (saltwater intrusion) Figure by IWMI

4 Ressource opgørelses historik i DK Vurdering af bæredygtig grundvandsindvinding 2003 Vurdering af bæredygtig grundvandsindvinding i Ferskvandets kredsløb vha. 4 simple indikatorer (DK model) (Henriksen et al. 2008; Olsen et al. 2013) Behov for vidensbaserede bæredygtigheds indikatorer for akvifer bæredygtighed, grundvandsafhængige økosystemer, og økologisk flow (Henriksen og Refsgaard, GEUS report 2013/30) Udvikling af nye økologisk flow og hydrologisk regime indikatorer for makrofytter, invertebrater og fisk opstillet af Århus universitet, Bioscience (Graeber et al., 2014) Ferskvandets kredskøb 2003 (antaget markvanding jf. tilladelse) Der er endnu ikke implementeret indikatorer for små vandløb (type 1 vandløb ~ 75 % af alle danske vandløb)

5 Mål: Modelbaseret vurdering af kvantitativ status Mere gennemsigtig og ensartet metodik DK model simulerer konsekvenser af vandindvinding for økologisk flow i vandløb og akvifer bæredygtighed (ændringer af DVFI & DFFVa samt udnyttelsesgrader for 400 forekomster) Abstraction

6 Reduktion af minimumsvandføring ved aktuel indvinding (% reduktion af Q median min i forhold til referencekørsel uden vandindvinding) 45 % % % 5-10 % 0-5 % Forøgelse * skyldes udledning af renset spildevand Skala for vurdering: 6 ca ID15 ~ 15 km2

7 Påvirkning af trykniveau i primært magasin Change in meter of groundwater level for regional aquifer (KS2) for actual abstraction for water supply and Irrigation compared to natural situation without groundwater abstraction 7

8 Resultat akvifer bæredygtighed max 30 % udnyttelsesgrad 20 grundvandsforekomster blev udpeget ved screening og detailvurderet (vandkvalitet, trykniveau, trend etc.) 3 forekomster blev vurdereret at have dårlig tilstand, 6 i risiko for dårlig tilstand, 3 med ukendt tilstand

9 Nye økologiske flow indikatorer fra AU 6 Hydrological regime variables: Q90n extremity of low flow (=Q90/Q50) BFI base flow index Fre1, Fre25 and Fre75 : number of events per year above Q50 and Q25, and below Q75 Dur3 duration of high flow events 3xQ50 Median min Q (low flow indicator) Meandering (sinousity - proxy for physical index score) DVFI, DVPI og DFFVa estimated (Symbolic regression/genetic algoritm, period: Software EUREKA, using obs. discharge) Meandering class 1-4: Observed sinousity

10 Resultat af symbolsk regression (Aarhus Universitet - Bioscience) Empirical equations was derived from observed biological quality elements and daily discharge data for for monitoring stations from the NOVANA program (only type 2-3 rivers, small rivers <2 m width not covered by dataset): DVFI (N=122/R2=0,44), DVPI (N=91/R2 =0,34) DFFVa (N=61/R2=0,49) DFFVø (trout not implemented yet) Aarhus University - Bioscience (Graeber et al., 2014) Median min Q resulted in poor explanation (R2=0.15) Macroinvertebrates Macrophyttes Fish

11 Eksempler på påvirkning af økoflow Qmm reduceres 26 % BFI og DVFI uændret DFFVa øges fordi FRE25 øges mere end FRE75 Qmm reduceres 10 % DVFI reduceres (Fre1 og Q90n reduceres) DFFVa reduceres fordi FRE25 reduceres og og FRE75 øges BFI og Dur3 øges

12 Model simulated changes in DVFI (macroinvertebrates) and DFFVa (fish) Modelsimuleret ændring af DVFI og DFFVa. Røde deloplande har > 80 % sandsynlighed for reduceret tilstand (fx fra god til moderat), Orange deloplande har % sandsynlighed og Gule deloplande har % for reduceret tilstand (med en klasse ned)

13 Analyse af markvanding for SEGES 2015 FISK: DFFVa Ny baseline scenario og +25, +50 and +100 % øget markvanding Kort over ændringer i DVFI og DFFVa i forhold til NUL scenariet SMÅDYR: DVFI 13

14 Ændring i minimumsafstrømning (Q95) (reduktion ved nuværende i forhold til nul scenariet) Reduktion af median min Q 5 % 10 % 15 % 25 % 50 % Interval DVFI Ændring EQR DFFVa Ændring EQR DVPI Ændring EQR til 7.5 % til % til -20% til -30 % til - 70 % Behov for validering af EQR tærskelværdier!

15 ID15 oplande med stor model usikkerhed Q median min < 10 l/s (DFFVa usikker dels fordi DCE ligning har større afvigelse i forhold til observerede DVFI, og dels fordi DK model har større usikkerhed for oplande med meget små vandføringer (jf Q50 < 10 l/s) 15

16 Sneum å Submodel. Vurdering af usikkerhed og flytning af boringer Flytning af markvandingsboringer til > 300 m fra vandløb Der ses en forbedret tilstand med % sandsynlighed for forbedret tilstandsklasse (grøn), for en del ID15 oplande ved et dette tiltag Submodel 100x100 m, stedspecifikt kalibreret Sneum å havde kun svagt forbedret prædiktionsevne og samme resultat (> 50 % p)

17 Diskussion Frekvenser, varigheder og ekstremiteter er svære at modellere, det går bedre med Q50, BFI og Q90/Q50. Disse usikkerheder bør om muligt reduceres gennem målrettet kalibrering og forbedret modelbeskrivelse (terrænnære hydrologi og geologi) Behov for inddragelse af klimaeffekter samt betydning af fx en række tørre år (kvantitativ statusvurdering for økologisk flow er udført for en gennemsnitssituation jf perioden, ikke for serie tørre år) Behov for inddragelse af modelusikkerheden på de nye biologiske kvalitetselementer. Der er stor usikkerhed forbundet med at oversætte de hydrologiske forhold til biologisk trivsel Effekt af vandindvinding kan vurderes på ID15 niveau, ikke for mindre vandløb. Type 1 vandløb indgår ikke i vurderingen. Potentielt set mulighed for en større vandindvinding i visse områder med de nye økologiske flow indikatorer, men det kræver nye undersøgelser før man kan gå i gang

18 Konklusion Der er implementeret nye økologisk flow indikatorer til vurdering af recipient bæredygtighed DK model 6 hydrologisk regime variable til beskrivelse af økologisk flow indikatorer for DFFVa/fisk, DVFI/makro-invertebrater og DVPI/macrofytter-planter, og stedfortræder (slyngningsklasse/meandrering for fysisk index score) Relatering af påvirkninger (akvifer og recipient bæredygtighed) til grundvandsforekomster (ialt 400 GVFs) 3 groundwater bodies was evaluated in poor status, and 6 at risk in relation to aquifer sustainability 1 groundwater body had poor status in relation to ecological flow (> 80 % probability for reduced ecological status, many more if threshold is lower) Median minimumsvandføringen (Qmm) anvendt siden 1979 blev vurderet til at have meget sekundær betydning R2 ~ max 0.15 for de tre indikatorer vurderet ud fra målt vandføring Analyser hvor Qmm indgik i indikatorer baseret på DK model beregnede vandføringer og incl. ny markvandings baseline, gav heller ikke større ændringer for fx DVFI end implementerede indikatorer (fx DVFI = Qmm/Q SIN; R2 =0.35)

19 Tak for opmærksomheden! Mere information GEUS rapport 2014/74 incl. appendices (NST): GEUS rapport 2015/29 (SEGES): DK model: