Værebro kortlægningsområde. Grundvandsmodel

Værebro kortlægningsområde Grundvandsmodel Januar 2008

Værebro kortlægningsområde - Grundvandsmodel Redaktion: Udført af: Kurt Møller & Jan Kürstein Miljøcenter Roskilde Grafi sk tilrettelæggelse: Udført af: Anne Marie Alfredsen Miljøcenter Roskilde Forsidefoto: Ole Malling Udgivet januar 2008 af Miljøcenter Roskilde Ny Østergade 7-11 4000 Roskilde Telefon 72 54 65 00 e-mail post@ros.mim.dk www.ros.mim.dk Kun Internetudgave Copyright Kort- og Matrikelstyrelsen ISBN 978-87-92137-16-6

Værebro kortlægningsområde Grundvandsmodel Januar 2008

Indholdsfortegnelse Forord... 5 1. Modelopsætning... 6 1.1 Geologisk model... 6 1.2 Modelværktøj... 7 1.3 Randbetingelser... 7 2. Modelkalibrering... 8 2.1 Grundvandsdata... 8 2.2 Vandløbsdata... 9 3. Modelsimuleringer... 10 3.1 Partikelbaner... 10 3.2 Grundvandsdannende oplande... 10 3.3 Indvindingsoplande...11 3.4 Historiske data fra en 14-årsperiode...11 3.5 2004 indvinding...11 3.6 Historiske data våd periode... 12 3.7 Historiske data tør periode... 12 3.8 Historiske data fra en 10-årsperiode... 12 4. Grundvandets alder... 14 5. Densitetsplot... 15 6. Scenariekørsel ingen indvinding... 16 7. Vandbalancer... 19 8. Sammenfatning... 20 9. Referencer... 22 Bilagsoversigt... 23 Bilag A. Modelopsætning... 25 Bilag B. Resultater af testkørsler... 31 Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker... 37 Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker... 47 Bilag E. Vandbalancer... 57 Bilag F. Sammenfatning... 59

Forord Som opfølgning på det kortlægningsarbejde Roskilde og Frederiksborg amter igangsatte i 2004, har Miljøcenter Roskilde opstillet en grundvandsmodel for Værebro området. Modellen kan beregne grundvandsdannelse og indvindingsoplande til vandværkernes boringer. En nøjagtig bestemmelse og synliggørelse af disse områder via en dynamisk model danner det bedste grundlag for at målrette grundvandsbeskyttelsen i kommunernes indsatsplaner. Forud for dette arbejde er der udarbejdet en række delrapporter. Rapporterne omfatter geofysisk kortlægning, geologisk model, hydrogeologisk kortlægning, grundvandskemisk kortlægning samt en vurdering af arealanvendelse og forureningskilder i området. Alle disse rapporter er opstillet i referencelisten, og de udgør samlet set baggrundsmaterialet for denne rapport, der omhandler selve grundvandsmodellen. Dette arbejde er således sidste del i den samlede rapportering af gebyrkortlægningen fra Værebro. 5

1. Modelopsætning Grundvandsmodellen er opstillet på basis af den detaljerede kortlægning der er gået forud for dette arbejde. Det samlede modelområde fremgår af Bilag A1 og udgør ca. 258 km 2. Værebro indsatsområde dækker jf. de tidligere rapporter kun 68 km 2. Det relativt store modelområde i forhold til selve indsatsområdet er valgt af hensyn til randbetingelserne i modellen, og for at sikre, at de får så lille en indfl ydelse på grundvandsstrømningen i indsatsområdet som mulig. I de følgende afsnit vil de enkelte elementer i modelopsætningen blive gennemgået. 1.1 Geologisk model Den første udfordring bestod i at få den geologiske detailmodel, der er udarbejdet fra de tidligere undersøgelser i området kvalitetssikret, og overført til grundvandsmodellen. Til kvalitetssikringen har vi benyttet et nyt program ved navn GeoScene3D. Programmet er udviklet til at give brugerne en rummelig forståelse af de geologiske og hydrologiske modeller. I programmet kan man visualisere terrænoverfladen, geologiske lag, boringer og andre målte geologiske og geofysiske data. Programmet gør det samtidig muligt at udtrække lagflader fra den geologiske model og sammenholde disse, så man kan sikre sig, at der fx ikke er krydsende lag. Nogle eksempler fra anvendelsen af dette program i området ved Værebro er vist i Bilag A2. Her træder dalstrukturen (Søndersødalen) i kalkoverfladen og de mange boringer omkring Værebro kildeplads tydelig frem ved en underjordisk gennemfl yvning af området. Kalken er af modeltekniske årsager opdelt i to lag, øvre og nedre kalk. Denne opdeling skyldes alene forskelle i de hydrauliske egenskaber af den opsprækkede del af kalken. Derfor optræder der i grundvandsmodellen et beregningslag mere i kalken end det antal (syv) af geologiske lag der er nævnt i rapporten, Geologisk model og vurdering af dæklag, Orbicon 2006. Figur 1 viser en skitse af de geologiske lag i området. Figur 1 Geologisk model (til venstre) og hydrostratigrafi sk model (til højre) øvre lag øvre lag Bemærk at kalken i den hydrostratigrafi ske model nu er opdelt i øvre og nedre kalk øvre sand øvre sand øvre ler øvre ler mellem ler mellem sand mellem ler mellem sand nedre sand nedre sand kalk øvre kalk kalk nedre kalk 6

1. Modelopsætning Øvre kalk har overalt i området en fastholdt tykkelse på 20 meter. Det er typisk den øvre del af kalken, der er særlig præget af grundvandsstrømning i sprækkezoner. Nedre kalk er mere kompakt og derfor ikke så hydraulisk aktiv som den øvre del af kalken. Efter endelig kvalitetssikring af den hydrostratigrafi ske model, med de i alt 8 lag som området nu er opdelt i, er alle lag overført til programmet MikeShe. 1.2 Modelværktøj Grundvandsmodellen er opstillet ved hjælp af modelværktøjet MikeShe. Modellen er dynamisk og det er muligt at lave tidsafhængige beregninger på både overfladevand og grundvandsstrømning. Hele det hydrologiske kredsløb er inkluderet og selv variationer i nedbørsfordelingen de forskellige år kan medregnes. At modellen er dynamisk og ikke stationær gør den langt mere egnet i forbindelse med forudsigelser til indsatsplaner, hvor tidsfaktoren selvfølgelig også har betydning. Nedbør og oppumpning er jo netop ikke statiske størrelser, så historiske variationer af disse parametre er det vigtigt at modellen kan simulere. Grundvandsmodellens cellestørrelse er 125 meter x 125 meter og der er kørt dynamiske beregninger helt ned på døgnniveau. I Bilag A3 er den horisontale opdeling (diskretisering) af modelområdet vist. Et detaljeringsniveau i denne størrelsesorden er vurderet som passende til opgaven. Størrelsen af beregningscellerne skal stemme overens med det datagrundlag man har for området, og samtidig kunne repræsentere de områder man gerne vil belyse med modellen. 1.3 Randbetingelser Den lokale model for Værebro området er opstillet på baggrund af en større regional model for hele Nordsjælland. Udstrækningen af lokalmodellen er fastlagt ud fra vandskel. Der er således her tale om en detailmodel som udnytter de randbetingelser der i forvejen er kendte fra den regionale model. Det har den store fordel, at der ikke bliver tale om urealistiske randbetingelser, men at modellen passer ind i en større dynamisk sammenhæng. De valgte randbetingelser er vist i Bilag A3. Som det fremgår af dette bilag er der benyttet fastholdt potentiale mod vest i Roskilde Fjord og betingelsen ingen grundvandsstrømning ind eller ud af modelområdet på tværs af randen mod nord, syd og øst (no fl ow randbetingelse). 7

2. Modelkalibrering Det er valgt at anvende statistiske mål fra Håndbog i grundvandsmodellering, GEUS 2005 til at synliggøre grundvandsmodellens kalibreringsniveau. Målet for denne kalibrering har fra starten været, at komme så tæt på en såkaldt high fi delity modeltilpasning som muligt. Der er igennem hele kalibreringsprocessen vurderet kalibreringsresultater på både grundvands- og vandløbsdata. Som det fremgår af Figur 2, var perioden 1989-2004, hvor modellen er kørt, præget af både nedbørsrige og nedbørsfattige perioder. P (100.00,100.00): Nettonedbør [mm/dag] 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0-1.0 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Figur 2 Infi ltrationsrate (mm/dag) fra modellen. Både starten af 1990 erne og det nye årtusinde var generelt nedbørsrige år, imens fx 1996 var et markant nedbørsfattigt år 2.1 Grundvandsdata Til vurdering af den rumlige fordeling af afvigelsen mellem observeret og simuleret trykniveau i boringerne er anvendt middelfejl (ME) og kvadratafvigelsessummen (RMS). Disse kan anvendes på både stationære og dynamiske modeller. Middelfejlen (ME) udtrykker den gennemsnitlige afvigelse mellem de simulerede og observerede trykniveauer. Hvis n angiver antallet af pejlesteder og m antallet af observationer i tidsserien, kan man bestemme ME efter følgende formel: ME = 1 n n i= 1 ME i = 1 n n 1 m m i= 1 j= 1 ( h obs, j h sim, j ) Middelværdien af kvadratafvigelsessummen (RMS) beskriver spredningen på residualerne, og kan direkte sammenlignes med den estimerede standardafvigelse på observationsdata. Den opnåede overensstemmelse mellem data og model kan beregnes efter følgende formel: RMS = 1 n n i= 1 ME 2 i = 1 n n 1 m m i= 1 j = 1 ( h obs, j h sim, j ) 2 8

2. Modelkalibrering Der kan opstilles kriterier til de statistiske mål som relateres til variationen i området og usikkerheder på målingerne. I dette tilfælde, hvor der ikke er foretaget en kvantifi cering af observationsusikkerheden, kan et krav til en high fi delity model angives som 1% for ME og 5% for RMS. Begge størrelser vurderes i forhold til forskellen mellem højeste og laveste trykniveau i området, den såkaldte Δ h. max I perioden 1989-2004 gælder, at der i hele modelområdet observeres en Δ h max = 40 m, hvilket giver et overordnet krav til ME på +/- 0,4 meter og en RMS på maksimalt 2 meter for high fi delity tilpasning. Kalibreringsresultater er vist i Tabel 1. Parameter High fidelity krav Data fra modellen ME Mindre end +/- 0,4 meter + 0,8 meter RMS Mindre end 2 meter 1,55 meter Tabel 1 Kalibreringsresultater på grundvandsdata Modellen er således kalibreret til high fidelity niveau på RMS værdien, mens den på ME værdien skyder lidt for højt. Modellen har tilsyneladende en svag tendens til at overestimere potentialet. I Bilag A4 er der vist et potentialekort fra grundvandsmodellens lag 7 (øvre kalk) som et gennemsnit for perioden. Da RMS værdien er den mest kritiske parameter, vurderes kalibreringsresultatet som værende tilfredsstillende. 2.2 Vandløbsdata For vandføringsmålinger anvendes krav afhængig af observerede middelvandføringer således, at kravet er større jo større vandføring der er målt. Hvor godt modellen tilpasser middelvandføringen udtrykkes ved værdien F bal, der bestemmes efter følgende formel: Qobs Qsim F bal = 100. Qobs For vandføringsstation 52.14 Værebro Å,Veksø Bro skal F bal være under 10% hvis modellen skal kunne betegnes som en high fi delity tilpasset model. Som udtryk for modellens evne til at beskrive vandføringens dynamik er valgt størrelsen R 2. R 2 er et udtryk for, hvor godt modellen er i stand til at tilpasse observerede værdier. Ifølge håndbogen fra GEUS er kravet til en high fi delity model, at den har en R 2 værdi større end 0,75. Modellen simulerer således også vandføringen i Værebro Å til næsten high fidelity niveau, jævnfør Tabel 2, da en F bal på kun 11% må siges at være acceptabel. Station 52.14 Værebro Å, Veksø Bro High fidelity krav Data fra modellen R 2 Større end 0,75 0,77 F bal Mindre end 10 % 11 % Tabel 2 Kalibreringsresultater på vandløbsdata 9

3. Modelsimuleringer Den resterende del af denne rapport indeholder en præsentation af resultaterne af partikelbaneberegninger foretaget med lokalmodellen for Værebro. Vi skal i det følgende se nærmere på de beregnede grundvandsdannende områder samt indvindingsoplande til vandværkernes boringer i indsatsområdet. De endelige partikelbanesimuleringer er bestemt ud fra en række testkørsler, hvor forhold som indvinding og nedbør er forsøgt varieret. Fx er der kørt simuleringer med dels en historisk indvinding og dels en indvinding baseret på oppumpningsdata fra 2004. Desuden er der kørt simuleringer svarende til en tør og en våd periode. Alle partikelbanekørsler baseres på strømningssimuleringer, hvor der benyttes en gentagelsesperiode, da simuleringsperioden for partikeltransporten er 1000 år. Efter en sammenligning af de mange testresultater, er den kørsel som er baseret på en historisk indvinding for en 10-års periode fra 1994 til 2004 benyttet til de endelige partikelbaneberegninger. De valgte oplande præsenteres dels som partikelsværme med tilhørende alder for grundvandet og dels ved såkaldte densitetsplot. Et densitetsplot viser sandsynligheden for at et givet område tilhører oplandet. Til sidst er der foretaget en scenariekørsel med lokalmodellen for Værebro området, hvor indvindingen er sat til nul på alle vandværker (et 0-scenarie). Scenariet sammenlignes med en referencekørsel svarende til den historiske indvinding. Der er udført beregninger på vandføringen i Værebro Å i begge tilfælde og der er opstillet vandbalancer. 3.1 Partikelbaner Partikelbaneberegningerne er foretaget med modellen for Værebro området. Simuleringsperioden for strømningsmodellen er 2/3 1989 til 28/11 2004. Der er knap 17.000 beregningspunkter og i alt 8 lag, hvilket totalt giver omkring 135.000 beregningspunkter i den mættede zone. Partikelbaneberegningerne udføres for en periode på 1000 år med genbrug af resultater fra strømningsmodellen. I grundvandszonen placeres til at begynde med 100 partikler i hver celle i de to øverste lag og 10 partikler i hver celle i de resterende seks lag. Dette giver i alt godt og vel 4,3 millioner partikler! Beregninger udført på så mange partikler stiller store krav til modellørens computer. 3.2 Grundvandsdannende oplande Partiklerne fra de øverste to lag benyttes til at beregne de grundvandsdannende oplande. Dette kræver et højere initielt antal partikler, da en del overfl adenære partikler forsvinder til dræn og vandløb eller fanges i den umættede zone. 10

3. Modelsimuleringer 3.3 Indvindingsoplande Indvindingsoplande er bestemt ud fra partikler i de nederste tre beregningslag i modellen (lag 6, 7 og 8). Disse lag udgør det primære magasin (nedre sand samt øvre og nedre kalk), hvilket er de lag, der indvindes fra i de boringer, der undersøges i dette projekt. Partikler placeret i lag 3, 4 og 5 bliver således ikke benyttet, og kunne i princippet være udeladt. De er dog inkluderet, såfremt der senere skulle være behov for at analysere indvinding til boringer i disse lag. Det vil nok primært dreje sig om lag 4 (mellem sand), da lag 3 og 5 består af lavpermeabel moræneler. Resultaterne af partikelbaneberegningerne er vist i Bilag B. Øverst på hver side i bilaget er vist de grundvandsdannende områder (fra lag 1 og 2) og nederst indvindingsoplande (fra lag 6, 7 og 8) for de ni vandværker og Værebro kildeplads. Bilagene viser faktisk partikelsværme, men pga. det store antal partikler, smelter de sammen til sammenhængende områder. Dog kan det i yderområderne anes, at der er tale om individuelle partikler. 3.4 Historiske data fra en 14-årsperiode Denne partikelbanekørsel benytter genbrug af strømningsdata for perioden 27/3 1990 til 8/11 2004, dvs. den længst mulige periode, når der ses bort fra det første år, som normalt ikke bør anvendes til partikelbaneberegninger. Dette skyldes, at der kan forekomme effekter af startbetingelserne, fx hurtigt stigende eller faldende grundvandsspejl, hvilket ikke er hensigtsmæssigt. Værebro modellen benytter dog en hotstart fra en tidligere simulering, så der burde ikke være nogen problemer med startbetingelserne i modellen. Resultatet af denne kørsel ses i Bilag B1. 3.5 2004 indvinding Denne modelkørsel benytter samme periode for strømningsdata som ovenfor, dvs. 27/3 1990 til 8/11 2004, men til forskel fra den historiske indvinding, benyttes der her kun indvindingsmængder fra år 2004 for de 10 vandværker/kildepladser. Tabel 3 viser en fordeling af oppumpningen i 2004. Desuden benyttes mængder fra afværgepumpning svarende til år 2004 data. Kildeplads, vandværk eller afværgeboring Indvinding (m 3 ) Værebro Kildeplads 1.700.000 Smedebakken Vandværk 195.675 Stenlien Vandværk 244.420 Værebro Vandværk 90.348 Jyllinge Vandværk 321.841 Jyllingehøj Vandværk 6.750 Gundsømagle Vandværk 128.371 Kastaniehøj Vandværk 11.431 Herringløse Vandværk 17.615 Nordmarken Vandværk 86.086 Langagergård afværgeboring 37.770 Ølstykke afværgeboring 15.400 Tabel 3 Oppumpningsmængder i 2004 11

3. Modelsimuleringer Resultaterne fra denne partikelkørsel er vist i Bilag B2. Resultaterne er meget lig resultaterne med den historiske indvinding. Dog er der en forskel for Nordmarken Vandværk, hvor 2004 indvindingen giver oplande øst for vandværket. Dette skyldes formentlig effekter af afværgeboringen i Ølstykke, som er helt op til 3 millioner m 3 /år i den historiske indvinding (1990) og dernæst 1 million m 3 /år i år 1991 og 1992. De høje tal for afværgepumpningen ved Langagergård og Ølstykke i starten af 1990 erne skyldtes, at afværgeanlægget netop var etableret og først skulle køres ind. Kørsel med 2004 indvinding giver en anelse mindre oplande end med den historiske indvinding. 3.6 Historiske data våd periode Denne partikelkørsel benytter den vådeste 24-måneders periode i den historiske tidsserie, hvilket vil sige perioden 5/1 1994 til 26/11 1995. Resultaterne ses i Bilag B3, og er meget lig resultaterne med den historiske 14-års periode. 3.7 Historiske data tør periode Denne partikelkørsel benytter den tørreste 24-måneders periode i den historiske tidsserie, hvilket vil sige perioden 26/12 1995 til 15/11 1997. Denne periode er, på nær en måned, i direkte forlængelse af den vådeste 24-måneders periode. Resultaterne ses i Bilag B4, og er meget lig resultaterne med den historiske 14-års periode. 3.8 Historiske data fra en 10-årsperiode Denne partikelkørsel benytter de sidste ca. 10 år af strømningsmodellens simuleringsperiode, dvs. 1/12 1994 til 8/11 2004. Derved undgås perioden med den kraftige afværgepumpning ved Ølstykke, som giver en atypisk kraftig lokal sænkning efterfulgt af et stigende grundvandsspejl, jf. Figur 3. 12

3. Modelsimuleringer Potentiale i beregningscelle (165, 103,7) [m] 6 4 2 0-2 -4-6 -8-10 -12-14 -16-18 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Figur 3 Påvirkning af grundvandspotentialet i en udvalgt beregningscelle lokalt omkring Ølstykke. Påvirkningen fra afværgeboringen ses tydelig. Den vertikale sorte streg ultimo 1994 indikerer start på benyttelse af resultater fra strømningsmodellen Resultaterne af denne partikelkørsel ses i Bilag B5. Der er ikke den store forskel i forhold til de foregående beregninger. Den valgte periode bør dog være det bedste bud på en historisk periode, der samtidig ikke er voldsomt påvirket af afværgepumpningen. Det er herefter besluttet at lave de endelige plots med grundvandets alder og partikeldensiteter baseret på denne historiske 10-årsperiode. 13

4. Grundvandets alder Modelresultaterne af grundvandets alder for hvert af de ni vandværker og Værebro Kildeplads er vist i Bilag C. Som tidligere nævnt stammer de optegnede grundvandsdannende oplande også her fra partikler i lag 1 og 2. Indvindingsoplande er baseret på partikler fra lag 6, 7 og 8. De grundvandsdannende oplande er ofte ikke sammenhængende. Det skyldes som regel at vandløb gennemskærer oplandet. Derved ender partiklerne i vandløb og dræn i stedet for i en indvindingsboring. Et godt eksempel på dette ses fx i Bilag C1. Her stjæler Hove Å vand fra de to øvre lag. Dette vand kommer således slet ikke ned i boringerne til Gundsømagle Vandværk, men ender i åen. De fleste oplande for de mindre vandværker er forholdsvis smalle og langstrakte. Det gælder fx for vandværkerne Herringløse, Jyllingehøj, Kastaniehøj og Nordmarken. For sidstnævnte gælder desuden at oplandet er todelt. Vandet til dette vandværk kommer således både fra nordøst og sydøst. Smedebakken, Stenlien og Værebro Vandværk ligner mere traditionelle oplande, hvilket vil sige at oplandet er bredere nær boringerne. Dette gælder til dels også for Gundsømagle Vandværk. Forskelle i oplandenes udseende skyldes dels indvindingens størrelse lille indvinding giver smallere oplande og dels det generelle strømningsbillede i nærheden af vandværket, fx forårsaget af specielle geologiske forhold. Der er generelt en større usikkerhed behæftet på oplandsberegningen af de vandværker som har en lille indvinding. Oplandet til Jyllinge Vandværk er nærmest kugleformet. Den største indvinding i området, Værebro Kildeplads, giver anledning til et stort opland både nord og syd for kildepladsen, der med sine mange boringer snor sig langs Værebro Å. Endelig bør det bemærkes, at der for flere indvindingsoplande optræder partikler med høj alder tæt ved indvindingsboringen. Dette virker tilsyneladende paradoksalt, men det skyldes at partikler fra et andet lag, end der hvor filteret er placeret, ankommer til indvindingsboringen senere end partikler fra samme lag, som det der indvindes fra. Det kan selvfølgelig også skyldes lokale geologiske forhold. 14

5. Densitetsplot Hvis man vil vise hvor sandsynligt det er, at et område rent faktisk tilhører oplandet til en eller flere boringer, kan man tegne et såkaldt densitetsplot. Her vises hele oplandet fra modellen som en sandsynlighedsfordeling fra 0,03 til 1. I Bilag D er disse densitetsplot optegnet for alle vandværkerne. Bilag D6 gør det nu fx muligt at fastslå, at det kun er mellem 3 til 20 procent sikkert at oplandet til Nordmarken Vandværk rent faktisk strækker sig helt op nord for Værebro Å. Som det fremgår af bilaget, er det langt mere sandsynligt, at både det grundvandsdannende opland og indvindingsoplandet ligger syd for åen. Grundvandsbeskyttelsen kan med disse plot målrettes de områder, hvor den med størst mulig sandsynlighed vil få en positiv effekt. 15

6. Scenariekørsel ingen indvinding Der er udført en scenariekørsel, hvor den eneste forskel i forhold til referencekørslen er den, at der ikke indvindes i området. Samtlige indvindings- og afværgeboringer er altså sat ud af drift. Dette må alt andet lige forventes at påvirke både grundvandspotentialer og vandløb. Afstrømningen i Værebro Å er sammenlignet mellem de to scenarier, hvilket ses i Figur 4. Vandløbsafstrømning: Værebro Å, St. 52.14 3.0 m 3 /s 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 2 mar 1989 2 mar 1991 1 mar 1993 1 mar 1995 28 feb 1997 28 feb 1999 27 feb 2001 27 feb 2003 Akkumuleret afstrømning: Værebro Å, St. 52.14 350 mill. m 3 300 250 200 150 100 50 0 2 mar 1989 2 mar 1991 1 mar 1993 1 mar 1995 28 feb 1997 28 feb 1999 27 feb 2001 27 feb 2003 Årlig akumuleret afstrømning: Værebro Å, St. 52.14 30 mill. m 3 25 20 15 10 5 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 Reference Ingen indvinding Figur 4 Påvirkning i Værebro Å som følge af indvindingen i området 16

6. Scenariekørsel ingen indvinding Som det fremgår af Figur 4, ville afstrømningen være godt 20 % højere, hvis samtlige kildepladser og vandværker stoppede oppumpningen. Det skal dog bemærkes, at da de to simuleringer starter fra samme udgangspunkt (indvirkningspåvirket), øges forskellen gradvist i løbet af simuleringen. Derfor kan den reelle påvirkning godt være større end de 20 % efter en lang årrække. I Figur 5A og 5B ses forskellen i middelgrundvandspotentiale mellem reference scenariet og 0-scenariet for det sidste år af simuleringsperioden i henholdsvis modellens lag 2 (øvre sand) og lag 6 (nedre sand). Den maksimale forskel for det øvre lag er ca. 2,45 meter, mens den for det dybe lag er ca. 5,15 meter. Indvindingen, der primært fi nder sted i de dybe lag påvirker altså potentialet i de mere overfl adenære magasiner. Som det fremgår af fi gurerne er området altså tydelig præget af grundvandsindvinding. Figur 5A Forskel i middelpotentiale mellem reference indvinding og 0-scenariet Her ses forskel i lag 2 (øvre sand) Forskel i grundvandspotentiale (m) 0,0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 2,0-3,0 3,0-5,0 5,0-10,0 17

6. Scenariekørsel ingen indvinding Figur 5B Forskel i middelpotentiale mellem reference indvinding og 0-scenariet Her ses forskel i lag 6 (nedre sand) Forskel i grundvandspotentiale (m) 0,0-0,1 0,1-0,2 0,2-0,5 0,5-1,0 1,0-2,0 2,0-3,0 3,0-5,0 5,0-10,0 18

7. Vandbalancer Vandbalancer for referencesimuleringen og scenariekørslen er vist i Tabel 4 og i Bilag E. Som det fremgår af tabellen oppumpes der ca. 39 mm/år i referencekørslen. Når denne vandmængde udelades i scenariekørslen, øges bidraget til vandløbene med ca. 34 mm/år. Det vil sige næsten svarende til hele den oppumpede vandmængde. Bemærk især at baseflow til vandløb er meget ens i de to simuleringer. En massiv ændring af oppumpningen har altså tilsyneladende en meget ringe indfl ydelse på netop denne størrelse. Drænflow til vandløb derimod, viser sig klart som den mest følsomme komponent ved ændringen. Komponent Reference simulering (mm/år) Scenariekørsel (mm/år) Nettonedbør 189 187 Overfl adeafstrømning til rand 2 2 Drænfl ow til rand 53 54 Grundvandsstrømning til rand -27-24 Overfl adeafstrømning til vandløb 1 3 Drænfl ow til vandløb 116 146 Basefl ow til vandløb 12 14 Oppumpning 39 0 Ændring i grundvandsmagasinering -7-8 Tabel 4 Vandbalancer. Gennemsnit for perioden november 1994 til november 2004. Enheder i mm/år. Randstrømning regnes positiv ud af modellen og negativ ind i modellen Det kan måske undre, at nettonedbøren ikke er identisk i de to simuleringer. Det skyldes alene forskelle i den såkaldte negative nedbør. En nettonedbør kan i de enkelte tidsskridt enten være positiv eller negativ for henholdsvis en tilføjelse eller fjernelse af vand. Når der fjernes vand, kan det med den aktuelle model kun ske fra lag 1 og 2 i modellen eller til en dybde af 10 m under terræn. I scenariekørslen er der alt andet lige mere vand til rådighed, og derfor kan der også fjernes mere vand via negativ nedbør. Hvis der ønskes en mere ens nettonedbør, kan dybden sættes lavere end de 10 m og til at virke på dybere lag end lag 2. Dette er dog næppe realistisk i virkeligheden. 19

8. Sammenfatning De opstillede kalibreringskriterier er opfyldt tilfredsstilende med grundvandsmodellen. Der er kalibreret til et high fi delity niveau både på grundvandsdata og med hensyn til vandføringen i Værebro Å. Indvindingen i området sker primært fra boringer i kalken. Resultaterne fra 0-scenariet viser, at både vandføringen i Værebro Å og de forskellige øvre grundvandsmagasiner i området er påvirket af indvindingen. Der er altså en klar hydraulisk sammenhæng og dynamik imellem de dybe lag og hele det hydrologiske opland til Værebro Å. Nu hvor modellen er i brug, er det oplagt at lave en endelig sammenligning mellem de modelberegnede oplande og de håndtegnede analytiske oplande fra rapporten Kortlægning af hydrogeologiske forhold, Orbicon 2006. Det samlede resultatet ses i Bilag F1. Her fremgår det, at der faktisk er en ganske pæn overensstemmelse mellem de to forskellige måder at beregne indvindingsoplande til vandværkernes boringer. For at lave en fornuftig sammenligning, er det de såkaldte 50-årsoplande der er trukket ud af modellen. Det vil med andre ord sige, at det vand som de viste oplande fra lag 6, 7 og 8 repræsenterer i Bilag F1 ikke er ældre end 50 år. Her er det altså de boringsnære områder som er i fokus. De forureninger som man eventuelt vil kunne finde spor af i boringerne, stammer typisk fra industrier der er etableret fra midten af tresserne og frem. Derfor kan denne afskæring efter alder i den mættede zone være en ganske god måde til at vurdere forureningsforekomster. Et eksempel kunne være erhvervsområdet i Stenløse, der også er omtalt i rapporten Kortlægning af arealanvendelse, planmæssige forhold og forureningstrusler, Orbicon 2006. Her skaber flere V2 kortlagte grunde fra sidst i tresserne problemer for vandværkerne. Der foregår netop nu et større udredningsarbejde på GEUS, hvor man undersøger hvordan et indvindingsopland faktisk kan/skal beregnes og præsenteres. Med denne rapport er det eftervist, at man kan komme rigtig langt ved først at udregne oplande efter den velkendte analytiske metode. Når det er gjort kan man herefter kaste sig ud i selve grundvandsmodelleringen. Hvis denne rækkefølge benyttes har man nemlig altid noget håndfast, at holde sine modelberegnede oplande op imod. Den endelige anbefaling vil således være, at de modelberegnede 50-årsoplande benyttes til at optimere en eventuel kildeopsporing omkring boringerne. Resultaterne fra Bilag C og D bør herefter inddrages til yderligere at udbrede og målrette grundvandsbeskyttelsen i større målestok for hele indsatsområdet. Denne rapport om grundvandsmodellen kan måske give inspiration til flere artikler fra indsatsområdet ved Værebro. Kortlægningsarbejdet har faktisk allerede dannet baggrund for nogle artikler. Resultater fra området har således været præsen- 20

8. Sammenfatning teret både på Nordic Water 2006 og senest på ATV vintermøde 2007 i form af hele to artikler/præsentationer. Til slut skal det nævnes, at modellen herefter står til kommunernes rådighed i forbindelse med det videre arbejde med indsatsplaner og grundvandsbeskyttelse. Miljøcenter Roskilde har modellen på lager, og den kan selvfølgelig udlånes efter nærmere aftale. 21

9. Referencer Metoder til udpegning af indvindingsoplande, Miljøstyrelsen 1995. Håndbog i grundvandsmodellering, GEUS 2005. Roskilde Amt, Geofysisk kortlægning af Søndersødalen i indsatsområderne Værebro Kildeplads og Jyllinge, COWI 2005. Frederiksborg Amt, Geoelektrisk kortlægning af Søndersødalen i indsatsområde 2004-syd, COWI 2005. Roskilde og Frederiksborg Amter, Værebro Indsatsområde, Geologisk model og vurdering af dæklag, Orbicon, marts 2006. Roskilde og Frederiksborg Amter, Værebro Indsatsområde, Kortlægning af grundvandskemien, Orbicon, april 2006. Roskilde og Frederiksborg Amter, Værebro Indsatsområde, Kortlægning af arealanvendelse, planmæssige forhold og forureningstrusler, Orbicon, april 2006. Roskilde og Frederiksborg Amter, Værebro Indsatsområde, Kortlægning af hydrogeologiske forhold, Orbicon, april 2006. Roskilde og Frederiksborg Amter, Værebro Indsatsområde, Hovedrapport, Orbicon, juni 2006. Conceptual river model Description of the interaction between surface water and groundwater based on fi eld measurements, Nordic Water august 2006. GOI i Værebro indsatsområde, ATV vintermøde om jord og grundvandsforurening, Orbicon og Miljøcenter Roskilde 2007. Fra kortlægning til indsats, ATV vintermøde om jord og grundvandsforurening, Orbicon og Miljøcenter Roskilde 2007. 22

Bilagsoversigt

Bilagsoversigt Bilag A. Modelopsætning... 25 Bilag A1.... 26 Bilag A2. GeoScene3D... 27 Bilag A3. Horisontal diskretisering og randbetingelser... 28 Bilag A4. Potentialekort for lag 7... 29 Bilag B. Resultater af testkørsler... 31 Bilag B1. Historisk indvinding, genbrug af 14 års strømningsresultater (27/3-1990 til 8/11-2004)... 31 Bilag B2. 2004 indvinding, genbrug af 14 års strømningsresultater (27/3-1990 til 8/11-2004)... 32 Bilag B3. Historisk indvinding, genbrug af våd 2-årsperiode (5/1-1994 til 26/11-1995)... 33 Bilag B4. Historisk indvinding, genbrug af tør 2-årsperiode (26/12-1995 til 11/15-1997)... 34 Bilag B5. Historisk indvinding, genbrug af 10 års strømningsresultater (1/12-1994 til 8/11-2004)... 35 Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker... 37 Bilag C1. Grundvandsalder for Gundsømagle Vandværk... 37 Bilag C2. Grundvandsalder for Herringløse Vandværk... 38 Bilag C3. Grundvandsalder for Jyllingehøj Vandværk... 39 Bilag C4. Grundvandsalder for Jyllinge Vandværk... 40 Bilag C5. Grundvandsalder for Kastaniehøj Vandværk... 41 Bilag C6. Grundvandsalder for Nordmarken Vandværk... 42 Bilag C7. Grundvandsalder for Smedebakken Vandværk... 43 Bilag C8. Grundvandsalder for Stenlien Vandværk... 44 Bilag C9. Grundvandsalder for Værebro Vandværk... 45 Bilag C10. Grundvandsalder for Værebro kildeplads... 46 Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker... 47 Bilag D1. Densitetsplot for Gundsømagle Vandværk... 47 Bilag D2. Densitetsplot for Herringløse Vandværk... 48 Bilag D3. Densitetsplot for Jyllingehøj Vandværk... 49 Bilag D4. Densitetsplot for Jyllinge Vandværk... 50 Bilag D5. Densitetsplot for Kastaniehøj Vandværk... 51 Bilag D6. Densitetsplot for Nordmarken Vandværk... 52 Bilag D7. Densitetsplot for Smedebakken Vandværk... 53 Bilag D8. Densitetsplot for Stenlien Vandværk... 54 Bilag D9. Densitetsplot for Værebro Vandværk... 55 Bilag D10. Densitetsplot for Værebro kildeplads... 56 Bilag E. Vandbalancer... 57 Bilag E1. Vandbalancemodel i mm/år for referencesimuleringen (1/11-1994 til 8/11-2004)... 57 Bilag E2. Vandbalancemodel i mm/år for 0-scenarie simuleringen (1/11-1994 til 8/11-2004)... 58 Bilag F. Sammenfatning... 59 Bilag F1. Analytiske oplande og 50-årsoplande for vandværkerne... 59 23

Bialg A

Oversigtskort - terræn Vertikalt snit nord/syd på tværs af Søndersødalen. Top kalk vist med grønne farver Bilag A2 GeoScene3D Søndersødalen vist med grønne farver Geologisk lagfølge over kalken

Bilag B

Bilag B. Resultater af testkørsler Bilag B1. Historisk indvinding, genbrug af 14 års strømningsresultater (27/3-1990 til 8/11-2004) Grundvandsdannende oplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads Indvindingsoplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads 31

Bilag B. Resultater af testkørsler Bilag B2. 2004 indvinding, genbrug af 14 års strømningsresultater (27/3-1990 til 8/11-2004) Grundvandsdannende oplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads Indvindingsoplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads 32

Bilag B. Resultater af testkørsler Bilag B3. Historisk indvinding, genbrug af våd 2-årsperiode (5/1-1994 til 26/11-1995) Grundvandsdannende oplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads Indvindingsoplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads 33

Bilag B. Resultater af testkørsler Bilag B4. Historisk indvinding, genbrug af tør 2-årsperiode (26/12-1995 til 11/15-1997) Grundvandsdannende oplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads Indvindingsoplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads 34

Bilag B. Resultater af testkørsler Bilag B5. Historisk indvinding, genbrug af 10 års strømningsresultater (1/12-1994 til 8/11-2004) Grundvandsdannende oplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads Indvindingsoplande Kildepladser Gundsømagle Vandværk Herringløse Vandværk Jyllingehøj Vandværk Jyllinge Vandværk Kastaniehøj Vandværk Nordmarken Vandværk Smedebakken Vandværk Stenlien Vandværk Værebro Vandværk Værebro Kildeplads 35

Bilag C

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C1. Grundvandsalder for Gundsømagle Vandværk Grundvandsdannende oplande Gundsømagle Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Gundsømagle Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 37

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C2. Grundvandsalder for Herringløse Vandværk Grundvandsdannende oplande Herringløse Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Herringløse Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 38

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C3. Grundvandsalder for Jyllingehøj Vandværk Grundvandsdannende oplande Jyllingehøj Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Jyllingehøj Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 39

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C4. Grundvandsalder for Jyllinge Vandværk Grundvandsdannende oplande Jyllinge Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Jyllinge Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 40

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C5. Grundvandsalder for Kastaniehøj Vandværk Grundvandsdannende oplande Kastaniehøj Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Kastaniehøj Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 41

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C6. Grundvandsalder for Nordmarken Vandværk Grundvandsdannende oplande Nordmarken Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Nordmarken Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 42

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C7. Grundvandsalder for Smedebakken Vandværk Grundvandsdannende oplande Smedebakken Vandvæ Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Smedebakken Vandvæ Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 43

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C8. Grundvandsalder for Stenlien Vandværk Grundvandsdannende oplande Stenlien Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Stenlien Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 44

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C9. Grundvandsalder for Værebro Vandværk Grundvandsdannende oplande Værebro Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Værebro Vandværk Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 45

Bilag C. Grundvandsalder for de 10 vandværker Bilag C10. Grundvandsalder for Værebro kildeplads Grundvandsdannende oplande Værebro Kildeplads Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år Indvindingsoplande Værebro Kildeplads Grundvandsalder 0-20 år 20-50 år 50-100 år 100-200 år 200-500 år > 500 år 46

Bilag D

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D2. Densitetsplot for Herringløse Vandværk Grundvandsdannende oplande Herringløse Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Herringløse Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 48

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D3. Densitetsplot for Jyllingehøj Vandværk Grundvandsdannende oplande Jyllingehøj Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Jyllingehøj Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 49

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D4. Densitetsplot for Jyllinge Vandværk Grundvandsdannende oplande Jyllinge Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Jyllinge Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 50

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D5. Densitetsplot for Kastaniehøj Vandværk Grundvandsdannende oplande Kastaniehøj Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Kastaniehøj Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 51

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D6. Densitetsplot for Nordmarken Vandværk Grundvandsdannende oplande Nordmarken Vandvær 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Nordmarken Vandvær 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 52

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D7. Densitetsplot for Smedebakken Vandværk Grundvandsdannende oplande Smedebakken Vandvæ 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Smedebakken Vandvæ 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 53

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D8. Densitetsplot for Stenlien Vandværk Grundvandsdannende oplande Stenlien Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Stenlien Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 54

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D9. Densitetsplot for Værebro Vandværk Grundvandsdannende oplande Værebro Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Værebro Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 55

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D10. Densitetsplot for Værebro kildeplads Grundvandsdannende oplande Værebro Kildeplads 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Værebro Kildeplads 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 56

Bilag D. Densitetsplot for de 10 vandværker Bilag D1. Densitetsplot for Gundsømagle Vandværk Grundvandsdannende oplande Gundsømagle Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 Indvindingsoplande Gundsømagle Vandværk 0,03-0,20 0,20-0,40 0,40-0,60 0,60-0,80 0,80-1,00 47

Bilag E

Bilag E. Vandbalancer Bilag E1. Vandbalancemodel i mm/år for referencesimuleringen (1/11-1994 til 8/11-2004) 57

Bilag E. Vandbalancer Bilag E2. Vandbalancemodel i mm/år for 0-scenarie simuleringen (1/11-1994 til 8/11-2004) 58

Bilag F