FOR LIDT VAND OG FOR MEGET: BELYSNING AF FAGLIGE PROBLEMSTILLINGER I RELATION TIL VANDLØBS- OG ÅDALSNATUREN. Annette Baattrup-Pedersen, Daniel Graeber og Dagmar Kappel Andersen
UDVIKLINGEN I AFSTRØMNINGEN I PERIODEN 1925-2000 Der er generelt sket en stigning i nedbørsmængderne i Danmark og en stigning i afstrømningen i de danske vandløb. Der er store regionale forskelle i stigningen i nedbørsmængderne (mest i sydvest og mindst i øst) De mest markante ændringer i afstrømningen ses i vinter og forårsmånederne Oversvømmelse og sommerudtørring bliver hyppigere.
NÅR VANDFØRINGEN REDUCERES OG VANDLØB UDTØRRER. Mindre bundareal færre levesteder Øget sedimentation Mindre dybde Mindre vandhastighed Iltindholdet falder Grundvandspejlet på de vandløbsnære arealer falder
NÅR VANDFØRINGEN STIGER OG VANDLØB OVERSVØMMER. Større dybde Større vandhastighed Sediment kommer i transport Den grundvandsafhængige natur oversvømmer Der kan ske en aflejring af sediment på de vandløbsnære arealer
HYDROLOGISKE VARIABLE Q 90 : vandføringer < 90% i varighedskurven (/Q 50 ) Q 25 Q 50 Q 75 Q 90 Lav Q høj Q variabel Q Fre 1 : årlig hyppighed af vandføringer >Q 50 Fre 25 : årlig hyppighed af vandføringer >Q 25 (/Q 50 ) Fre 75 : årlig hyppighed af vandføringer <Q 75 (/Q 50 ) Dur 3 : gns. varighed af vandføringer >3 x Q 50 BFI: vandføring under baseflow (/samlet vandføring): 0-1
VANDLØBSNATUREN
LAV VANDFØRING Små vandløb formentlig i størst risiko for udtørring Udtørring kan forværres af øget vandindvinding til fx markvanding Grøfter i oplande til små vandløb kan øge risikoen for udtørring
ÆNDRINGER I SMÅDYRSSAMFUNDENE Store ændringer i sammensætningen af smådyr i vandløbet. Færre døgnfluer og flere myggelarver De ændringer vi ser i sammensætningen af smådyr kan umiddelbart forklares ud fra ændringerne i de fysiske forhold mindre ilt pga. højere temperatur og mere orgnisk stof Døgnfluer og myggelarver spiller en rolle når vi måler vurderer den økologiske tilstand
SAMMENHÆNGE MELLEM ØKOLOGISK TILSTAND OG HYDROLOGI Vi har tre empiriske ligninger der beskriver sammenhænge mellem økologsik status i vandløb og hydrologiske variable: DVFI EQR = 0,217 + 0,103 Sin + 0,020 Q 90 Fre 1 DVPI EQR = 0,546 + 0,020 Fre 25 0,019 Dur 3 0,025 Fre 75 DFFVa EQR = 0,811 BFI + 0,058 Sin + 0,050 Fre 25 0,319 0,0413 Fre 75 Ligningerne kan beskrive mellem 34 og 49 % af variationen i de økologiske tilstandselementer Reference: Graeber et al., 2014, rapport til NST.
ØGET FOKUS PÅ DE SMÅ VANDLØB SOM ER I STØRST RISIKO I et projekt vi netop er i gang med for NST forbedrer vi datagrundlag med fokus på type 1 vandløb: a) Vi analyser om det er muligt at modellere hydrologiske variable i umålte oplande ved anvendelse af SWAT opsætning på type 1 vandløb. I givet fald vil modellerede hydrologiske variable kunne indgå i et udbygget datagrundlag for modellering af sammenhænge mellem vandindvinding og økologiske tilstandselementer. b) Vi undersøger om der kan identificeres yderligere stationer med hydrologiske og økologiske data der så også vil kunne udbygge datagrundlaget for modellering i et egentligt projekt.
FRA MODELLER TIL IMPLEMENTERING I FORVALTNINGEN Indvindingsscenarie gennemkøres med DK model Der ønskes tilladelse til indvinding af xx m3/året Sandsynlighed for ændring I tilstandsklasse X% = ingen tilladelse Ændring i EQR beregnes med empiriske modeller Sandsynlighed for ændring I tilstandklasse < X% = tilladelse gives
Density 0 1 2 3 4 5 Density 0 1 2 3 4 5 RISIKO- ANALYSEN Med modellerne beregner vi ændringen i EQR som følge af en given vandindvinding fx ændring i EQR = 0,05 Baseret på fordelingen af EQR værdier i alle vandløb i samme tilstandsklasse beregner vi risikoen for en ændring i tilstandsklassen. Hvis den modellerede ændring er 0,05 er risikoen 16,1% 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 EQR of DVFI in high quality BQE class 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 EQR of DVFI in high quality BQE class
Density 0 1 2 3 4 5 Density 0 1 2 3 4 5 RISIKO- ANALYSEN Med modellerne beregner vi ændringen i EQR som følge af en given vandindvinding fx ændring i EQR = 0,1 Baseret på fordelingen af EQR værdier i alle vandløb i samme tilstandsklasse beregner vi risikoen for en ændring i tilstandsklassen. Hvis den modellerede ændring er 0,1 er risikoen 38,1% 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 EQR of DVFI in high quality BQE class EQR of DVFI in high quality BQE class 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
VALIDERING AF KRITISKE HYDROLOGISKE VARIABLE Validere de identificerede hydrologiske variable der indgår i s empiriske modeller, Identificere eventuelle tærskelværdier for de hydrologiske variable Undersøge om andre indikatorer bedre afspejler ændret hydrologi e.g. kvantitative indikatorer
ÅDALSNATUREN
RIGKÆR FINDES ISÆR LANGS NATURLIGE VANDLØB Når vandløbene løber overfladenært ligger grundvandspejlet i ådalen højere. Samtidig når det opstigende grundvand rodzonen. Dræn og grøfter i oplandet påvirker grundvandstanden i ådalen
RIGKÆR KAN GODT TÅLE OVERSVØMMELSER Oversvømmelse stimulerer artsrigdommen i grundvandsafhængige naturtyper som rigkær Arter med stress tolerance fremmes, mens de konkurrence stærke arter går tilbage Der er dog en kritisk grænse for både frekvens og varighed! Rigkær Rørsump
10-08-2010 29-09-2010 18-11-2010 07-01-2011 26-02-2011 17-04-2011 06-06-2011 26-07-2011 14-09-2011 03-11-2011 VANDSTAND NÅR VANDSTANDEN FALDER I VANDLØBET KAN DET OGSÅ SES I RIGKÆRET I nogle områder er der meget klare sammenhænge mellem vandstanden i åen og vandstanden i området med den grundvandsafhængige natur 22,8 22,75 22,7 22,65 22,6 22,55 22,5 22,45 22,4 22,35 22,3 GUDENÅEN Vandstand i rigkæret Vandstand i åen TID
VANDSTANDE I VANDLØB OG I RIGKÆRET 22,8 22,75 22,7 22,65 22,6 22,55 22,5 22,45 y = 1,0318x - 0,6766 R² = 0,9389 22,4 22,35 22,3 22,3 22,4 22,5 22,6 22,7 22,8
HYDRLISK LEDNINGSEVNE SPILLER EN ROLLE FOR SAMMENHÆNGEN Afstandsklasse 0-10 m 10-20 m 20-50 m >50 m Binderup 0,23 0,81 0,04 0,71 0,004 0,44 - Gudenå 0,71 0,94 0,76 0,89 0,67 0,89 - Karup 2 0,16 0,84 0,29 0,55 0,34 0,63 - Karup 2B - - 0,02-0,75 0,23 0,66 Karup 3-2,2*10-6 - 0,169 0,0005 0,076 - Karup 4 0,22 0,99 0,39 0,92 0,17 0,80 - Simested - 0,006 0,25 9,4*10-5 0,43 - Sønderup - - 3,7*10-5 0,23 - Villestrup 1 0,25 0,69 0,04 0,44 0,03 0,198 - Villestrup 3-0,001-0,64 0,03 0,78 0,31 0,75
SPILLER GRØDESKÆRING SÅ IKKE EN ROLLE FOR VANDSTANDEN I RIGKÆRET? Rigkæret kræver konstant høj grundvandsstand Gennemsnitlig fald i vandstand er 16 cm ved en skæring det er om sommeren hvor rigkæret er mest følsomt overfor fald i vandstand Intern mobilisering af næringsstoffer når grundvandstanden falder
RIGKÆR TÅLER IKKE AFLEJRING MED FINT SEDIMENT Fint sediment (P-ådale) skader rigkærene, men det gør vandløbsvandet ikke og heller ikke det grove sediment Produktive, konkurrencestærke arter bliver hyppigere i områder med fint sediment Stress tolerante og lyskrævende arter bliver mindre hyppige i områder med fint sediment Mosser bliver mindre hyppige
OPSAMLING For meget og for lidt vand: Små vandløb formentlig i størst risiko for udtørring, og kan forværres af øget vandindvinding til fx markvanding Det skal nærmere undersøgers hvordan reduceret vandføring påvirker vandløbsnaturen i små vandløb, og der skal udvikles værktøjer så der kan tages højde for effekter i forvaltningen Mere oversvømmelse truer ikke de grundvandsafhængige naturtyper, men de skal ikke være kunstigt lange og det skal være i perioder hvor vandløbet naturligt vil oversvømme (vinter og tidlig forår) Den grundvandsafhængige natur mangler rent grundvand. Grundvandstanden i grundvandsafhængig natur kan forbedres ved at hæve vandløbsbund, fjerne dræn og grøfter. Begrænsning af grødeskæring vil formentlig også forbedre grundvandstilførslen Aflejring af næringsrigt sediment i forbindelse med oversvømmelser truer de grundvandsafhængige naturtyper