Oplandsberegninger
Oplandsberegninger Thomas Wernberg, Ph.d. Hydrogeolog, Alectia
Disposition Indledning Oplandsberegninger hvorfor og hvordan AEM modeller Hvad er det? Sammenligning af oplande med forskellige metoder Andre metoder Eksempel på AEM model
Analytiske metoder - Introduktion Analytisk tilgang metoder vi allerede benytter Beregning af BNBO Vandløbs- og naturpåvirkning (STRUCTURA / BEST) Håndtegnede oplande
AEM modeller Hvad er det? Stationære strømningsforhold. Strømning i to dimensioner. Horisontal strømning (Dupuit- Forcheimer, 1863) Metoden er begrænset til ét lag, men flere lagsmodeller er under udvikling. Stykvis konstante aquiferforhold. Den hydrauliske konduktivitet og magasinering er konstant inden for de elementerne
Analytiske Element Metode Den analytiske elementmetode (AEM) er en relativ ny videnskabelig metode, som bygger på to koncepter: Analytiske løsninger Superposition
Komparative oplande Udarbejdet 4 forskellige modeller i MODFLOW Udtaget pejleobservationer fra MODFLOW til AEM Opstillet samme område i AEM og kalibreret disse mod MODFLOW data Lavet samme scenarier i MODFLOW og AEM og beregnet oplande
Scenarietyper Indvinding i forskellig dybder, såfremt den hydrostratigrafiske model tillader dette. Indvindingen sættes til hhv. 200.000 m 3 /år og 400.000 m 3 /år for hver boring. Indvindingen placeres forskellige steder for at se effekten af oplandsberegningen på baggrund af hydrostratigrafiske inhomogeniteter og påvirkning fra vandløb. Kildepladsscenarium m. 3 boringer. Indvindingen på 100.000 m 3 /år pr. boring.
Geologiske typemodeller Hedeslette Begravet dal Randmoræne geologi Kalkmagasin
Komparative oplande - Hedesletten MODFLOW model 4 beregningslag Begrænset zonering Noflow rande Scenarier fra alle 4 beregningslag
Komparative oplande - Hedesletten AEM model Noflow / vandløbsrande T zonering Kalibrering
Komparative oplande - Hedesletten Boring A Identiske oplande Boring B Stor forskel, - påvirkning fra vandløb Indvinding fra nedre lag (opland under vandløbet)
Komparative oplande Begravet dal MODFLOW model 6 beregnings-lag Ens zonering i alle lag Scenarier fra 4 aquiferlag
Komparative oplande Begravet dal AEM model Rande som MODFLOW model Zonering for begravet dal og lavtrans
Komparative oplande Begravet dal Indvinding i begravet dal Indvindingsoplandene har ens form og bredde
Komparative oplande Begravet dal Indvinding over begravet dal Dalen skal ikke med i beskrivelsen Indvindingsoplande ne har næsten samme form og bredde Indvindingsboringer Vandløb & kyst (rand) Begravet dal Opland - AEM Opland - mf2k Opland AEM model med dal
Komparative oplande Kalkmagasin MODFLOW model Heterogen model 3 beregningslag Begrænset zonering Scenarier kun lag 3 Danienkalk Bryozokalk Skrivekridt Kvartært sand Moræneler Palæocent ler
Komparative oplande Kalkmagasin AEM Heterogene zoner Vandløb Forskellig grundvandsdannelse 40 Observeret tryk [m] 30 20 10 0 0 10 20 30 40 Beregnet tryk [m]
Komparative oplande Kalkmagasin Oplande D A: Bredde og retning ok. Ikke sammenfald. Langt opland B: Retning ikke ens. Opland i kalken B A C: Retning ikke ens. Opland i kvartæret D: Opland og retning ok. Mindst heterogene opland Indvindingsboringer Vandløb og kyst Opland - mf2k Opland - AEM C 0 2,000 4,000 meters
Opsamling på AEM modeller Oplande fra tre modeller viser: Hedesletten giver identisk opland for boring uden påvirkning fra vandløb, hvorimod boring tæt på vandløb giver AEM problemer (men vandløbspåvirkning er en usikker faktor) Oplande i den begravede dal kan godt beregnes. Man skal dog have en hydrogeologisk forståelse for området AEM modellerne kan ikke håndtere den komplicerede tredimensionale strømning i kalkmagasinmodellen med sekundære magasiner. A C B
Andre metoder KT3D-H2O Kriging af potentiale inkl. drifttermer (vandløb og indvinding) Afgrænsning af oplande med partikelbaner MapGis Miljø http://www.sspa.com/ Tonkin, Matthew J., and Larson, Steven P., 2002. "Kriging Water Levels with a Regional-linear and Point-logarithmic Drift". Ground Water, March/April 2002.
Karup 4 metoder A 0 2,000 4,000 meters B
Bovlstrup Modflow KT3D-H2O AEM Håndtegnet analytisk
Eksempel på AEM model - Nordvestværket Nordvestværket Indvinding Størrelse Kvartær (25-50 mut). Vandløb Medianminimum Grundvandsdannelse: 276 mm/år (DK model)
Eksempel på AEM model - Nordvestværket Hydrostratigrafisk model ~20 m kvartært sand Begravede dale ~80 m Figuren viser mægtigheden af kvartært sand Zonering på basis af hydrostratigrafi og transmissivitet
Eksempel på AEM model - Nordvestværket AEM modellen opstilles og kalibreres inverst 50 Observeret tryk [m] 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 Beregnet tryk [m] Tmagasin ~ 0.004 m 2 /s Tdal ~ 0.02 m 2 /s
Eksempel på AEM model - Nordvestværket Opland med partikelbaner 25 år
Eksempel på AEM model - Nordvestværket Begravet dal beskrives af en tolagsmodel Partikelbaner beregnes i lag Lag 1 Lag 2
Konklusion: Valg af værktøj AEM modeller kan godt give realistiske oplande Kan anbefales hvor der ikke er hydrostratigrafisk model til strømningsmodel og i en tidlig fase i kortlægningen til udpegning af områder, hvor supplerende undersøgelser kan foretages i områder med relativ simpel hydrostratigrafi i kommunalt regi indsatsplanlægning, indvindingstilladelser, naturpåvirkning m.v. Kan ikke anbefales - i områder med kompliceret strømning. (eks. 3D, begrænset vandløbspåvirkning) - i detailkortlægning Usikkerhed Simpel Beskyttelseszone 300 m zone BNBO (WHPA) Analytiske oplande (håndtegnede) Kompleksitet / Tid / Økonomi Simple modeller AEM modeller Beslutningsgrundlag Vandløbspåvirkning Hydrogeologisk kompleksitet Indvindingspåvirkning Naturområder Andre kompleksiteter 3D strømningsmodeller
TAK
Bonus slide - Lækage