19. JANUAR 2018 Opmåling og vandspejlsberegninger på Kalvemose Å (st. 7275 - st. 8273 ) Vurdering af gydebankers vandspejlspåvirkning AGROHYDROLOGERNE APS CVR nr. 35027246 Markstien 2 DK-4640 Faxe
Udarbejdet for: Vandløbsmedarbejder Frej Faurschou Hastrup Holbæk Kommune Vækst og Bæredygtighed Kanalvej 2 4300 Holbæk Tlf: 72365359 E-mail: freha@holb.dk Web: www.holb.dk Udarbejdet af: Agrohydrolog Robert Nøddebo Poulsen Agrohydrologerne Aps CVR nr. 35027246 Markstien 2, 4640 Faxe Tlf: 26130555 E-mail: info@agrohydrologerne.dk Web: www.agrohydrologerne.dk Status: Åben Dato: 19. januar 2018 Version 1.1 1
1 INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Indholdsfortegnelse... 2 2 Baggrund... 3 3 Regulativ... 3 4 Opmåling... 3 4.1 Opmålingstidspunkt... 3 4.2 Feltarbejde... 3 4.2.1 Udstyr... 3 4.2.2 Kotesystem... 3 5 Feltmæssige observationer og beskrivelse... 4 5.1 Vandføringsmålinger... 5 6 Modelopsætninger... 5 6.1 PROKA... 5 6.2 Hydrometrisk model (basis)... 6 6.3 Model uden gydebanke... 6 7 Resultater... 7 8 Sammenfatning... 9 9 Bilag A: Vandføringsmålinger... 10 2
2 BAGGRUND På Kalvemose Å fra st. 8060 til 8270 er etableret gydebanker. Der er blandt Holbæk Kommune og forskellige interessentgrupper drøftelser af hvilken betydning gydebanken har for vandspejlsforholdene på strækningen opstrøms. Agrohydrologerne har for Holbæk Kommune gennemført en topografisk opmåling af Kalvemose Kalvemose Å fra station 7775 til 8273. Herudover er gennemført vandføringsmålinger, og efterfølgende vandspejlsberegninger med henblik på at belyse gydebankernes effekt på vandstandsforholdene opstrøms herfor. Opgaven er gennemført i overensstemmelse med Agrohydrologernes tilbud af 20. december 2017, samt accept af samme. 3 REGULATIV Kalvemose Å administreres gennem et vandføringsregulativ (Q/H). 4 OPMÅLING 4.1 OPMÅLINGSTIDSPUNKT Vandløbsstrækningen blev topografisk opmålt d. 5/1-2018 og vandføringsmålinger og vandspejl blev opmålt den 8/1-2018. 4.2 FELTARBEJDE 4.2.1 Udstyr Der er anvendt GPS (Global Positionerings System) Leica GS16 med CS35 tablet til opmåling af vandløbet. I enkelte profiler er GPS målinger assisteret med målinger fra Topcon laser, grundet træer. GPS måleusikkerheden er på indtil +/- 2-3 cm i x, y akserne og minimum 95% af punkterne overholder standarden i z-aksen. Vandføringsmålinger blev gennemført med en OTT MFPro. Det er et instrument der benytter et elektromagnetisk måleprincip til at bestemme vandhastigheden og en tryksensor til at bestemme vanddybden. Målingerne blev foretaget med en 1-3 målinger i hvert vertikal, afhængigt af vanddybden. Vertikalafstanden var 25 cm. Vandføringen, integrerer instrumentet selv, baseret på hastigheds- og vanddybdemålingerne i de respektive vertikaler. 4.2.2 Kotesystem Alle koter er målt i Dansk Vertikal Reference 1990 (DVR90). Alle regulativets koteangivelser er omregnet til DVR90 jf. nedenstående H beregning. DNN kote + (korrektion m. fortegn) = DVR90 kote 3
Tabel 1 Kotekorrektion imellem DNN og DVR90 højdesystemerne angivet I meter, baseret på gamle kommunegrænser 1. Kommune Forskel mellem DNN og DVR90 [m] 315 - Holbæk -0,071 321 Jernløse -0,075 345 Tølløse -0,072 5 FELTMÆSSIGE OBSERVATIONER OG BESKRIVELSE Vandføringsmålinger blev som nævnt gennemført d. 8/1-2017. Opmålingsdagen var præget af et ensartet hældende vandspejl. Der herskedes således statiske hydrauliske forhold. Dette er forudsætningen for at anvende en statisk vandspejlsmodel. Forudsætningen er opfyldt. I Figur 2, er billeder af skalapælene 17, 18 og 19 der viser dagens vandspejlsniveau aflæst på skalaerne. Vandløbet havde kun ringe forekomst af grøde. I vandføringsstationerne blev gammel grødevækst fjernet 5 meter opstrøms og 3 meter nedstrøms jf. DCE s tekniske anvisninger for vingemålinger. Den bestemmende tærskel på strækningen (dvs. gydebankens højeste niveau) blev identificeret i st. 8158.5 få meter før Tingtved bro (st. 8160 8172). Umiddelbart nedstrøms Tingtved bro findes ligeledes et højt bundniveau, begge fremgår tydeligt af både længde- og tværprofiler. Figur 1 Gydebanke med bestemmende tærskel, dens udbredelse er ca. 1.5-2 m bred og givet stationeringen 8158.5 dvs. umiddelbart før Tingtved Bro. 1 Vejledning i højdesystemet (2005) Miljøministeriet. http://www.gst.dk/media/gst/65263/vejledning%20om%20h%c3%b8jdesystemet.pdf 4
Figur 2 Vandstandsskalaer fotograferet d. 8/1-18, fra venstre skalapæl 17, 18 og 19 i stationerne 7364, 7572 og 8260. Skalerne er aflæst til 12.42 m, 12.25 m, 11.44 m. 5.1 VANDFØRINGSMÅLINGER Der blev gennemført vandføringsmålinger i tre stationer på strækningen opstrøms, før gydebanker og nedstrøms jf. Tabel 2 og bilag. Tabel 2 Oversigt over vandføringsmålinger gennemført d. 8/1-2018. Station St. 7320 St. 8042 St 8203 Vandføring 554 L/sek 560 L/sek 598 L/sek Vandstand 12.49 m 11.86 m 11.60 m 6 MODELOPSÆTNINGER 6.1 PROKA De opmålte data er indlæst i vandløbsberegningsprogrammet PROKA, heri kan udføres forskellige hydrauliske (stationære) vandspejlsberegninger dvs. ikke tidsvarierende beregninger. Med PROKA kan opstilles modeller med forskellige parametersæt, som derigennem beskriver forskellige vandspejlssituationer. I nærværende beregning belyses gydebankernes indvirkning på vandspejlsforholdene i Kalvemose Å, opstrøms for disse. 5
6.2 HYDROMETRISK MODEL (BASIS) Initialt opstilles en hydrometrisk basismodel, der via manningtallet kalibreres til at beskrive det målte vandspejl d. 8/1-2018. Basismodellen inkluderer den topografiske opmåling af strækningen fra st. 7275 til st. 8273, målt den 5/1-2018. Herudover inkluderer modellen vandspejl og vandføringer målt d. 9/1-2018, samt oplandsarealer og manningtal. Det beregnede vandspejl, er via manningtallet kalibreret til at være i overensstemmelse med det målte vandspejl. De målte vandføringer fremgår af Tabel 2 og oplandsarealerne fremgår af regulativet for Kalvemose Å. For at opnå, et beregnet vandspejl som over hele strækningen er i overensstemmelse med det målte vandspejl, er manningtallet varieret for syv delstrækninger jf. Tabel 3. Tabel 3 Oversigt over anvendte oplandsarealer og Manningtal i den hydrometriske basismodel og modellen uden gydebanker. Station [m] Oplandsareal [km2] Station [m] Manning tal [ ] 6982 24,40 7274 12 7364 25,40 7900 14 7672 26,10 7950 20 8260 27,50 8150 20 8624 28,40 8190 10 8272 15 6.3 MODEL UDEN GYDEBANKE Modellen uden gydebanke er en kopi af basismodellen, bortset fra at gydebankerne opstrøms og nedstrøms Tingtved Bro er fjernet jf. Figur 3. Det vil sige, i stationerne med de bestemmende tærskler umiddelbart opstrøms og nedstrøms broen, er bunden sænket til det generelle bundniveau dvs. kote 11.05 meter. Vandføringer, oplandsarealer og Manningtal er i overensstemmelse med basismodellen. 6
Figur 3 Oversigt over de to tværprofiler som regneteknisk er modificeret mhp. at beskrive en situation uden gydebanker sammenlignet med den nuværende tilstand med gydebanker. 7 RESULTATER Vandløbsstrækningen fra st. 7275 til st. 8273 på Kalvemose Å udgør en strækning på ca. 1000 meter. Strækningen er topografisk beskrevet med opmåling af 15 tværprofiler, to broprofiler samt 44 bundpejlinger. I tre stationer dvs. opstrøms ved indløb til strækningen, før gydebankerne og nedstrøms ved udløb, er målt vandføring, på en dag med et stabilt vandspejlsniveau. I den topografiske opmåling er givet særlig opmærksomhed til opmåling af gydebankerne mhp. den bestemmende tærskel. På opmålingstidspunktet er grødens effekt på vandføring og vandstand minimal. Herved er de bedst mulige forhold til stede for at foretage en beregning der isolerer effekten af gydebanken i en vinterafstrømningssituation med en afstrømning omkring 550-600 L/sek. I den hydrometriske basismodel ses en god overensstemmelse mellem det målte og beregnede vandspejl over hele strækningen jf. Tabel 4 og Figur 4. Som det ses i figuren er der kun få og små afvigelser. I sammenligningen af de beregnede vandspejl med og uden gydebanke, ses en vandspejlspåvirkning på 3-8 cm fra st. 8192 til st. 7953 dvs. en strækning på 239 meter. Beregningsmæssigt rækker gydebankerne påvirkning videre til st. 7775 dvs. yderligere 178 meter opstrøms. På den sidstnævnte strækning er påvirkningen imidlertid på kun 1 cm. Dermed har gydebankerne beregningsmæssigt en udbredelse på i alt 417 meter. Det må imidlertid noteres at beregnede vandspejlspåvirkninger på 1 cm er behæftet med nogen usikkerhed, idet dette er indenfor måleusikkerheden på GPS. 7
Tabel 4 Oversigt over målt og beregnede vandspejl, samt forskel imellem Scenarie 1 (uden gydebanke) og den kalibrerede model (med gydebanke) Station [m] Vsp Målt (med gydebanke) Vsp Kalibreret (med gydebanke) Vsp Scenarie 1 (uden gydebanke) Forskel [m] (Sc1-Kal) 7352 12,48 12,48 12,48 0 7452 12,45 12,44 12,44 0 7530 12,4 12,41 12,41 0 7616 12,33 12,35 12,35 0 7692 12,27 12,29 12,29 0 7775 12,18 12,2 12,19 0,01 7854 12,08 12,1 12,09 0,01 7953 11,94 11,96 11,93 0,03 8025 11,9 11,88 11,82 0,06 8131,5 11,82 11,81 11,73 0,08 8158,5 11,77 11,75 11,72 0,03 8160 11,74 11,75 11,71 0,04 8172 11,73 11,74 11,69 0,05 8192 11,65 11,68 11,65 0,03 8203 11,59 11,61 11,61 0 8272 11,45 11,45 11,45 0 Figur 4 Målt (blå) og beregnet (orange) vandspejl i den hydrometriske basismodel dvs. med gydebanker omkring Tingtved bro. 8
Figur 5 Sammenligning af beregnet vandspejl med gydebanker (blå) og beregnet vandspejl uden gydebanke (orange) vandspejl i en hydrometrisk model hvor gydebankerne er udeladt. 8 SAMMENFATNING Der er gennemført en topografisk opmåling af ca. 1000 meter vandløbsstrækning på Kalvemose å nærmere bestemt fra st. 7275 til st. 8273. Denne opmåling er suppleret med vandføringsmålinger i tre stationer. På det grundlag er opstillet en hydrometrisk basismodel der beskriver det målte vandspejl godt ved den givne vandføring og i en aktuelle tilstand med gydebanke. Af den hydrometriske basismodel, med gydebanke, er afledt en model, hvor kun gydebankerne er regneteknisk fjernet. De beregnede vandspejl, for de to modeller er sammenlignet med henblik på at kvantificere gydebankernes vandspejlspåvirkningen ved Tingtved bro. Beregningerne viser vandspejlsforøgelse som følge af gydebankerne på en strækning på i alt 417 meter, fra st. 8192 til st. 7775. Påvirkningen er størst fra st. 8192 til st. 7953 (239 meter) hvor vandstanden er 3-8 cm højere. 9
9 BILAG A: VANDFØRINGSMÅLINGER Kalvemose Aa st. 7320 [Vandspejl: 12.49 m]: 10
Kalvemose Å st. 8042 [Vandspejl: 11.86 m] 11
Kalvemose Å st. 8203 [Vandspejl: 11.6 m] 12