UDPEGNING AF GRUNDVANDSFOREKOMSTER I RIBE AMT Geolog Susanne Nørgaard Marcussen Ribe Amt ATV MØDE BASISANALYSEN: Kan GOD TILSTAND I VANDMILJØET OPNÅS I 2015? SCHÆFFERGÅRDEN 21. november 2006
RESUMÈ Udpegningen af grundvandsforekomster blev under basisanalysens del 1 foretaget vha. strømningsvektorer (grundvandsstrømninger) i de kvartære lag, således, at grundvandsforekomsterne blev hægtet op på vandløbsoplande. Udpegningen i tertiæret blev foretaget vha. geologiske formationsgrænser. Under Basisanalysens del 2 blev det klart, at forekomsterne var blevet uhensigtsmæssigt store. Det vanskeliggjorde vurderingen af opfyldelse af god kvalitativ og kvantitativ tilstand. Grundvandsforekomsterne i de øverste 40 meter (kvartæret) blev derfor yderligere opdelt vha. grundvandsoplande og i den forbindelse koblet med Ribe Amts regionale grundvandressourceværktøj. INDLEDNING Basisanalysen er første del omkring arbejdet med Miljømålsloven. Basisanalysens blev i starten af 2004 splittet op i to dele. Første del indeholdt en karakterisering af overfladevand og grundvand, en opgørelse af påvirkninger og en kortlægning af vandressourcen 1). Den endelige vejledning 2) til Basisanalysens del 1 blev modtaget i august 2004 og afleveringsfristen til Miljøministeriet var d. 22/12-2004. Karakteriseringen af grundvandet indeholdt bl.a. en identifikation af grundvandsforekomsternes beliggenhed og grænser 1). Det er dette, der tages udgangspunkt i i det følgende. En grundvandsforekomst er defineret som en separat mængde grundvand i et eller flere grundvandsmagasiner 2). Et grundvandsmagasin er defineret som en eller flere underjordiske lag af bjergarter eller andre geologiske materialer med tilstrækkelig porøsitet og permeabilitet til at muliggøre enten en betydelig grundvandsstrømning eller indvinding af betydelige mængder grundvand (10 m 3 /døgn) 2). Grundvandsforekomsterne skulle afgrænses i tre dimensioner og til dette kunne der benyttes geologiske, hydrologiske (grundvandsskel) og kemiske grænser 2). OPSTARTSFASE OG ARBEJDSGANG Arbejdet omkring basisanalysens del 1 kom først igang i midten af august måned 2004, pga. uklarheder omkring opgavens størrelse og dermed afventen af den endelige vejledning. Arbejdet strakte sig til få dage før afleveringsfristen d. 22/12 2004. Flere medarbejdere i grundvandskontoret var inddraget i opgaven. Der blev afholdt flere møder med naboamterne, hvor det blev drøftet, hvordan de forskellige begreber skulle forstås, og hvordan opgaven kunne løses. Senere i forløbet præsenterede de enkelte amter deres metoder til udpegning af grundvandsforekomster. Som processen skred frem, blev det klart, at det ville blive forholdsvis kompliceret, at få udpegningerne til at passe over amtsgrænserne, da disse var meget forskelligartede.
Ved Ribe Amt indledtes arbejdet med en gennemgang af hvilke delopgaver, der skulle udføres og afleveres til Miljøministeriet senest d. 22. december 2004. Diskussionen gik på, hvordan de forskellige opgaver kunne løses bedst muligt med den tid, der var til rådighed. Det blev besluttet, at store dele af opgaven kunne løses ved hjælp af Ribe Amts regionale grundvandsmodel (se senere afsnit). En konsulent fra Carl Bro, der tidligere har deltaget i arbejdet omkring den regionale grundvandsmodel, blev inviteret til at komme med sit bud på løsningen af dele af opgaven. Samarbejdet med rådgiveren kom til at bestå af flere endags workshops, hvor rådgiveren og to af amtets medarbejdere deltog. Imellem de afholdte workshops arbejdede amtets medarbejdere videre med opgaven. Samarbejdet kom til at omfatte en genopstilling af Ribe Amts regionale grundvandsmodel, vandbalancekørsler samt ideer til udpegning af grundvandsforekomster (diskuteret og afprøvet). DATAGRUNDLAG OG PROGRAMMER Der blev foretaget en afgrænsning af hvilket datamateriale, der skulle benyttes til opdatering og rekalibrering af den regionale grundvandsmodel samt til løsning af opgaven generelt. Selve dataindsamlingen ved naboamterne samt klargøring af egne data blev påbegyndt i maj måned 2004, da vi ud fra første udkast til basisanalysens del 1 fik en fornemmelse af, hvad indholdet ville blive. Indsamlingen af data ved naboamterne var forholdsvis omfattende, da grundvandsmodellen gik et stykke ind i både Vejle, Sønderjyllands og Ringkøbing Amter. Data listet i tabel 1 blev indhentet og bearbejdet før udpegningen af grundvandsforekomster gik i gang. Data til basisanalysens del 1 Pejledata fra 2002 Indvindingsdata fra 2002 Nettonedbør fra 2002 Nedpumpningsdata fra 2002 Afgrødestatistik for 2002 fra Danmarks statistik Medianminimumsværdier for vandløbene Oplysninger om enkeltindvindere Boreprofiler (GEUS, Erik s. Rasmussen) PC-Jupiter data Seismiske oplysninger fra de dybe lag Diverse Gis-temaer: Vandløb, søer, 25 m punkttemaer med topografi, grundvandspotentialekort, amtsgrænse, afgrænsning af distrikt 55, punkttema med V2-kortlagte grunde, jordbundskort Tabel 1. Data anvendt til Basisanalysens del 1. Den regionale grundvandsmodel blev genopstillet og rekalibreret i GMS 5.1 som stationær model. Der blev endvidere anvendt følgende programmer: ACCESS, EXCEL ArcView og Zonebud.
RIBE AMTS REGIONALE GRUNDVANDSMODEL Ribe Amts regionale grundvandsmodel blev første gang opstillet i 1997 og er siden blevet genopstillet og rekalibreret flere gange som både stationær og dynamisk model. Grundvandsmodellen er opstillet i modflow med brugerfladen GMS 5.1. Modellen er en pixelmodel, der er baseret på hydrauliske ledningsevner. Den består af 10 lag, hvor de øverste 5 lag har en mægtighed på 10 meter. Derunder findes 4 lag med en mægtighed på 40 meter og nederste lag har en mægtighed på 90 meter. Lagenes mægtigheder er defineret ud fra boringstætheden og dermed mængden af oplysninger om geologi i de forskellige dybder. Modellen går til 300 meter under terræn. Alle lag følger terrænoverfladen. Den geologiske model bestod tidligere udelukkende af boringsoplysninger. I forbindelse med basisanalysens del 1 blev der besluttet, at der ligeledes skulle indlægges seismiske oplysninger, da de nu forelå. De seismiske data kunne være med til at beskrive geologien i større dybde, hvor der ikke er så mange boringsoplysninger. UDPEGNING AF GRUNDVANDSFOREKOMSTER I KVARTÆRET Første skridt i udpegningen var en afgrænsning af de kvartære grundvandsforekomster. Med udgangspunkt i Ribe Amts regionale grundvandsmodels geologiske model blev der optegnet polygoner med forskellige hydrauliske ledningsevner fra modellens 10 lag. Ved hjælp af polygonerne og tilhørende farvekoder for forskellige intervaller af hydrauliske ledningsevner, blev det bestemt, hvor der var vandførende lag, og hvor der var lerlag. Det blev besluttet, at polygoner med hydrauliske ledningsevner større end eller lig med 1x10-5 m/s blev defineret som grundvandsmagasiner. Der blev foretaget et udtræk af grundvandets strømningsretning (strømningsvektorer) i modellens lag 1 (modellens øverste celler). Strømningsvektorerne blev sammenholdt med Ribe Amts og vanddistrikt 55 s vandløbssystemer, se figur 1. Strømningsvektorerne er ikke alle lige markante. Det skyldes, at en forstørrelse af strømningsvektorerne i modelprogrammet GMS giver et meget uoverskueligt billede. Strømningsvektorerne fra GMS blev hentet over i ArcView og udskrevet på A0 format, for overskuelighedens skyld. Ved hjælp af strømningsvektorerne blev det vurderet, hvilke grundvandsstrømninger, der løb mod hvilke større vandløbssystemer. Grundvandsforekomsterne defineres derfor vha. vandløbsoplandene (via grundvandsstrømninger), hvilket identifikationen af grundvandsforekomsterne ligeledes bærer præg af, se figur 3. Resultatet af udpegningen i lag 1 (0-10 m.u.t) kan ses på figur 2, hvor grundvandsforekomsterne indenfor vanddistrikt 55 er indtegnet. Ud fra kendskab til Ribe Amts geologi blev det antaget, at kontakt mellem grundvandsforekomster og vandløb forekom ned til ca. 40 m.u.t. Efterfølgende modelberegninger af vandbalancer har vist, at dette stemmer godt overens. Grundvandsforekomsterne kan godt strække sig over flere lag, hvor udbredelsen i de enkelte lag kan variere. På denne måde fås et 3-dimentionelt overblik over grundvandsforekomsterne udbredelse. For at bevare dette overblik er grundvandsforekomsterne afbildet i 10 bilag svarende til grundvandsmodellens 10 lag i afrapporteringen til Miljøstyrelsen 3).
De kvartære grundvandsforekomster ses hovedsageligt i grundvandsmodellens øverste 6 lag (til ca. 90 m.u.t.). En enkelt grundvandsforekomst i vanddistrikt 55 (kvartæret) strækker sig til modellens dybeste lag. Det skyldes, at der findes en begravet dal (kvartært materiale) til denne dybde. Figur 1. Strømningsvektorer i grundvandsmodellens lag 1 (0-10 m.u.t). På figuren ses endvidere amtets udstrækning markeret med hvid, vanddistrikt 55 og de større vandløb. Figur 3 viser udpegningen af grundvandsforekomster i modellens lag 1 (0-10 m.u.t) med identifikation af forekomsterne. Figur 3 viser endvidere, hvor der forekommer lerlag i grundvandmodellens lag 1. Dvs. hvor der ikke kan udpeges grundvandsforekomster. Lerlagene er markeret med skrå skravering. Forekomsterne følger ikke fuldstændigt vanddistrikt grænsen, da de nogle steder er større og andre steder mindre. Afgrænsningen er ikke afstemt med naboamternes grundvandsforekomster.
Figur 2. Grundvandsforekomster i grundvandsmodellens lag 1 (0-10 m.u.t). Figur 3. Grundvandsforekomster med identifikation i modellens lag 1 (0-10 m.u.t).
UDPEGNING AF GRUNDVANDSFOREKOMSTER I TERTIÆRET Adskillelse mellem kvartære og tertiære magasiner samt udpegningen i større dybde er udført vha. oplysninger fra den regionalgeologiske kortlægning af miocæne grundvandsmagasiner i Ribe Amt 4). Fra Grundvandsmodellens lag 4 (30-40 m.u.t.) forekommer der tertiære grundvandsmagasiner. I modsætning til de kvartære grundvandsforekomster afgrænses de tertiære forekomster vha. geologiske formationsgrænser. I større dybde forekommer der ikke så mange boringer, og de geologiske oplysninger er derfor mere sparsomme. Af samme årsag findes, der heller ikke så mange grundvandspejlinger fra grundvandsmagasiner i denne dybde. Adskillelse af grundvandsforekomster vha. grundvandsskel i denne dybde vil derfor blive baseret på usikre oplysninger. Figur 4 viser, udpegningen af grundvandsforekomster i modellens lag 6. Områder med ler udgør en væsentlig større del i denne dybde af vandområdedistrikt 55. Igen kan grundvandsforekomsterne strække sig over flere modellag med forskellig udbredelse i de forskellige lag. Mod modellens bund i 300 meter er der meget få grundvandsforekomster tilbage, da hovedparten af geologien i denne dybde er ler. Figur 4. Grundvandsforekomster med identifikation i modellens lag 6 (50-90 m.u.t.).
YDERLIGERE OPDELING AF GRUNDVANDSFOREKOMSTER I forbindelse med basisanalysens del 2 skulle det vurderes, hvorvidt grundvandsforekomsterne senest d. 22 december 2015 kunne opnå god tilstand både kvalitativt og kvantitativt 5). Det vurderedes, at det ville være hensigtsmæssigt med en yderligere opdeling af grundvandsforekomsterne i vanddistrikt 55. En yderligere opdeling var bl.a. begrundet i, at den geografiske fordeling af boringer med kemiske oplysninger ikke ville være repræsentativ fordelt i de store forekomster. Der ville endvidere blive problemer med, at de større punktkilder som fx Kærgård Plantage ville føre til dårlig kvalitativ tilstand i meget store områder af distrikt 55. Grundvandsforekomsterne i kvartæret blev derfor i stedet opdelt i grundvandsoplande indtil 40 m.u.t. (lag 4), hvor der stadig er kontakt til vandløbene. Grundvandsforekomsterne blev derved mindre, og de kemiske analyser blev mere geografisk repræsentativt fordelt. Vurderingen af hvorvidt grundvandsforekomsterne kunne opnå god kvantitativ tilstand kunne derved vurderes vha. Ribe Amts grundvandsressourceværktøj (administrationsgrundlag for styring af vandressourcen - fremgår af regionplanen). Grundvandressourceværktøjet er baseret på grundvandsoplande. På denne måde etableredes der en god sammenhæng mellem Ribe Amts daglige administration af vandressourcen og udpegningen af grundvandsforekomster med henholdsvis god og dårlig tilstand efter Miljømålsloven. Yderligere opdeling af grundvandsforekomsterne betød, at de oprindelige 19 grundvandsforekomster indenfor vanddistrikt 55 blev øget til 112. Heraf forekommer de 98 af grundvandsforekomsterne i vanddistrikt 55 øverste 40 m.u.t. (kvartæret). Grundvandsoplandene kan ses på figur 5. RIBE AMTS ADMINISTRATIONSGRUNDLAG - VANDRESSOURCEVÆRKTØJ Ribe Amts grundvandressourceværktøj er udarbejdet til at bistå i sagsbehandlingen vedrørende udarbejdelse af markvandingstilladelser. Værktøjet benyttes til at vurdere, hvorvidt der er plads til flere indvindinger i et grundvandsopland. Værktøjet kaldes i daglig tale det rødgrønne kort, idet grundvandsoplande, der er åbne for yderligere indvinding, er grønne, og grundvandsoplande, der er lukkede for yderligere indvinding, er røde. Der findes endvidere en mellemkategori (de lyserøde), som vil blive grønne inden 2018, hvis de af amtsrådet vedtagne handlinger jf. regionplanen gennemføres. Kortet opdateres med jævne mellemrum og er gis-baseret, se figur 5. Amtets styring af grundvandsressourcen tager afsæt i vandløbenes fiskevandsmålsætninger. Vandressourceværktøjet beregner markvandingens akkumulerede påvirkning af vandløbets medianminimumsvandføring ved hjælp af en Jenkins-beregning. Beregningen viser, om der er plads til yderligere indvinding i grundvandsoplandet uden at det påvirker medianminimumsvandføringen mere end de vejledende værdier for vandløbets målsætning.
Figur 5. Ribe Amts vandressourceværktøj også kaldet det rød-grønne kort. KONKLUSION OG PERSPEKTIVERING Arbejdet med basisanalysens del 1 var en meget tidspresset opgave, som blev skåret ind til kun det nødvendige. Behovet for en yderligere opdeling af grundvandsforekomsterne blev allerede overvejet under basisanalysens del 1, men tiden til det, var der ikke. Det blev endvidere klart under basisanalysens del 2, at en yderligere opdeling var nødvendig for at kunne løse opgaven bedst muligt. Den yderligere opdeling af grundvandsforekomsterne vha. grundvandsoplande i forbindelse med basisanalysens del 2 gav en sammenhæng til Ribe Amts administration af grundvandsressourcen i forbindelse vandindvindingssager, idet Ribe Amts grundvandressourceværktøj blev sammenkoblet med udpegningen af grundvandsforekomster. Man opnåede derved, at arbejdet med Miljømålsloven blev en integreret del af de øvrige aktiviteter på grundvandsområdet. Den yderligere opdeling har ført til, at der nu er 112 forekomster i vanddistrikt 55 i modsætning til de 19, som var udgangspunktet efter Basisanalysens del 1.
Udpegningen af grundvandsforekomster i Danmark har generelt været meget uensartet. Antallet af grundvandsforekomster indenfor de forskellige vanddistrikter varierer meget, og metoderne har ligeledes varieret. Det har ført til, at udpegningen nu skal revideres og gøres mere ensartet vanddistrikterne imellem. COWI har stået for det indledende arbejde med opstilling af tre modeller for revision af grundvandsforekomsterne, og skal ligeledes stå for det videre arbejde, hvor amterne formodes inddraget i forskelligt omfang. LITTERATURHENVISNINGER 1) Bekendtgørelse om karakterisering af vandforekomster, opgørelse af påvirkninger og kortlægning af vandressourcer, Miljøministeriet, LOV nr. 1150 af 17/12/2003. BEK nr. 811 af 15/07/2004, 2004. 2) Basisanalyse I. Karakterisering af vandforekomster og opgørelse af påvirkninger, Miljøstyrelsen og Skov- og Naturstyrelsen, Vejledning fra Miljøministeriet nr. 2, 2004. 3) Basisanalysens del 1 Vanddistrikt 55, Lov om miljømål, Vandrammedirektivet, Ribe Amt, december 2004. 4) Regionalgeologisk kortlægning af miocæne grundvandsmagasiner i Ribe Amt. GEUS Erik S. Rasmussen, Danmark og Grønlands geologiske undersøgelse rapport 2004/27, 2004. 5) Vurdering af vandforekomsters tilstand. Miljøstyrelsen og Skov- og Naturstyrelsen, Vejledning fra Miljøstyrelsen nr. X 2005, 2005.