Hans Jørgen Henriksen, GEUS. Hvordan undgår vi sådanne nyheder i forbindelse med

Relaterede dokumenter
Hvornår slår effekten af forskellige foranstaltninger igennem i vandmiljøet

Hydrologisk modellering af landovervågningsoplandet Lillebæk

Modelanvendelser og begrænsninger

National Vandressourcemodel (Dk-model) Torben O. Sonnenborg Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelser (GEUS)

Erfaringer med brugen af DK-model Sjælland til udvikling af kommunemodel ved Næstved m.m.

Oplandsmodel værktøjer til brug for vandplanlægningen

Oversigt over opdatering

Nitrat retentionskortlægningen

Kapitel 1. Sammenfatning

Anvendelse af DK-model til indvindingstilladelser

Ferskvandets kredsløb - usikkerheder, vidensbehov og perspektiver

Kobling af to modelkoder: Integrerede HIRHAM og MIKE SHE simuleringer på et dansk opland

Krav til modellering i trinet fra statslig kortlægning til indsatskortlægning

Bestemmelse af dybden til redoxgrænsen med høj opløsning på oplandsskala. Anne Lausten Hansen (GEUS) NiCA seminar, 9.

God praksis i hydrologisk modellering

Fælles Grundvand Fælles Ansvar

Fremtidens vandplanlægning vandets kredsløb. ATV Konference 28. maj 2015

Kvælstoftransport og beregningsmetoder. Dansk Landbrugsrådgivning Landscentret Plan & Miljø

På vej mod en landsdækkende nitratmodel

Supplerende data til sammenhængende vandplanlægning. Jan Küstein Maria Ondracek Dorte Seifert Teide

Hyacints Perspektiver set fra to slutbrugere

Opsamling. Oplandsmodel for landovervågningsopland. Opsamlingsrapport, 27. maj 2009

Vurdering af klima ændringens konsekvenser for udvaskning af pesticider i lerområder ved brug af en oplandsskala hydrologisk model

Mod en forbedret modellering af drænstrømning i oplandsmodeller

Seminar om vandrammedirektivet: værktøjer og virkemidler, Foulum, 27. februar 2018 Grundvands- og skala aspekter -Nitrat transport og reduktion

Størrelsen på den fremtidige vandressource

Grundvandskort, KFT projekt

Ådalshydrologi. Naturårsmøde ENVINA 2018 Ole Munch Johansen WATSONC

Sag Alectia Projektnr Projekt LOOP 6 Dato

Kvælstoffets vej til recipient erfaringer med kortlægning af retention

Praktisk anvendelse af koblet mættet og umættet strømnings modeller til risikovurdering

Oversvømmelsesrisiko i et fremtidigt klima

Kortlægning af grundvand Præsentation af det nye landsdækkende grundvandsdatasæt. Hvordan kan data anvendes?

Kapitel 3 Opgørelse af den udnyttelige ferskvandsressource

Dokumentation for beregning af N-reduktion fra rodzonen til kyst i N- risikoværktøjet

Fremtidige landvindinger og oversvømmelser i Danmark som følge af klimaændringer. Torben O. Sonnenborg Hydrologisk afdeling, GEUS

Forhold af betydning for den til rådighed værende grundvandsressource Seniorrådgiver Susie Mielby Seniorrådgiver Hans Jørgen Henriksen

Hvor langt er GEUS kommet med kortlægningen af det terrænnære grundvand

KLIMATILPASNING PÅ SILKEBORGMOTORVEJEN

Status på retentionskortlægningen - inddragelse af målinger og vurdering af usikkerhed Baggrund Metodik Resultater Konklusion

Grundvandsstand i et fremtidigt varmere og vådere klima

Kortlægning af retention på markniveau erfaringer fra NiCA projektet

Fastlæggelse af baggrundsbidraget af N og P i Danmark

Potentialet for LAR i Vinkælderrendens opland, Odense. ATV-møde april 2012 Ph.d. Jan Jeppesen

Erfaringer med brug af simple grundvandsmodeller

Ny viden til forbedring af retentionskortlægningen

Velkomst og introduktion til NiCA

1. Status arealer ultimo 2006

KIMONO Modellering af klimaændringer og hydrologiske effekter på Horsens by.

Ferskvandets kredsløb. Hans Jørgen Henriksen, GEUS

Grundvandsressourcen. Nettonedbør

Status for de nye beregninger af påvirkninger af vandindvindinger Hans Jørgen Henriksen, GEUS

Simuleringer og rapportering til NOVANA overvågningsrapport for Anker Lajer Højberg, Lars Troldborg, Maria Ondracek & Per Nyegaard

Håndbog i grundvandsmodellering, Sonnenborg & Henriksen (eds) 2005/80 GEUS. Indholdsfortegnelse

BILAG 1 - NOTAT SOLRØD VANDVÆRK. 1. Naturudtalelse til vandindvindingstilladelse. 1.1 Baggrund

Tærskelværdier for grundvand baseret på miljømål for tilknyttede økosystemer. Klaus Hinsby og Mette Dahl, GEUS

Indholdsfortegnelse. Resendalvej - Skitseprojekt. Silkeborg Kommune. Grundvandsmodel for infiltrationsområde ved Resendalvej.

GOI I VÆREBRO INDSATSOMRÅDE

Usikkerhed på opgørelsen af nitrat reduktion på skalaer fra 100 m til 2000 m. Anne Lausten Hansen (GEUS) NiCA seminar, 9.

Er råstofindvinding god grundvandsbeskyttelse? Jakob Qvortrup Christensen og Gunnar Larsen, NIRAS

Modellering af nitrat transport Oplands- til national skala

TEST AF DK-MODELLENS RODZONEMODUL

Remote Sensing til estimering af nedbør og fordampning

Kvælstofs vej fra mark til recipient

Udvikling i det samlede næringsstoftab til det marine miljø Jørgen Windolf Institut for BioScience, Aarhus Universitet

Umiddelbart nord for Grydebanke, er der et lavtliggende område hvor Studsdal Vig går ind. Et mindre vandløb afvander til Studsdal Vig.

WETHAB HYDROLOGISK FORUNDERSØGELSE. April Marts Jacob Birk Jensen og Rikke Krogshave Laursen 17. Marts 2016

Kapitel 17 KVALITETSSIKRING I FORBINDELSE MED MODELOPGAVER

Miljø Samlet strategi for optimal placering af virkemidler

NYHEDSBREV Grundvandskortlægning i Hadsten kortlægningsområde

Nitrat i grundvand og umættet zone

Potentialekortlægning

National kvælstofmodel Oplandsmodel til belastning og virkemidler

Håndbog i grundvandsmodellering

Bag om drikkevandet. om året. I foråret blev resultatet af den nye opgørelse af drikkevandsressourcerne

Hvor fintmasket et net over Danmark har vi behov for, og hvor ser det slemt ud med grundvandet?

Fra boringsdatabasen "JUPITER" til DK- grund

Bedømmelse af klinisk retningslinje foretaget af Enhed for Sygeplejeforskning og Evidensbasering Titel (forfatter)

Notat. Baggrund. Internt notat om AEM beregninger Nord og Initialer Syd modellen

DK-modellen et værktøj til fremtidig forvaltning af Danmarks vandressourcer

Værktøjer, der kan regne på LAR-elementer

Kapitel 23 KVALITETSSIKRING I FORBINDELSE MED MODELOPGAVER

Dynamisk modellering af det urbane vandkredsløb

Kan vådområder kompensere for effekten af vandindvinding?

6.1 Boringer i umættet zone

Håndtering af. ved LAR

Konsekvenser af usikkerhed på geologiske modeller i forhold til grundvandsmodellering

Videreudvikling af matematisk vandressourcemodelsystem

Modellering af interaktion mellem landoverflade atmosfæren

Hvad er de miljømæssigt acceptable koncentrationer af kvælstof i drænvand i forhold til vandmiljøets tilstand

Kapitel 1 INDLEDNING. Jens Christian Refsgaard Hydrologisk afdeling, GEUS

Opskalering og potentiale for implementering

UDFORDRINGER I PARTIKELBANESIMULERING

Grundvandsovervågning og vandforvaltning Brug af de indsamlede data i relation til EU direktiver

3D Sårbarhedszonering

November Navn: JACOB GUDBJERG. Nationalitet: Fødselsår: 1974

»LAR og urban-hydrologiske modelberegninger som vigtig beslutningsstøtte før LAR-strategier fastlægges

Kortlægning af sårbarhed for N udledning

Den vigtigste ressource

Transkript:

Fremtidig oplandsmodellering i vanddistrikter. Hvordan kan vi effektivt håndtere de fælles udfordringer på større og mindre skala for både grundvand og overfladevand? Hans Jørgen Henriksen, GEUS Hvordan undgår vi sådanne nyheder i forbindelse med Vandrammedirektivet (RBMP)? Mere fokus på: => ejerskab => transparens => usikkerhed => skalaforhold

Oplandsmodellering relevante i forbindelse med miljømål, gap s og river basin management plan Milepæle Styr på vandbalancen for vanddistrikter (NOVANA 2004-2009) Udvikling af oplandsmodel for kvælstof udfra LOOP (NOVANA 2004-2009) Integreret model for vandkredsløb, kvælstof og socioøkonomi for VRD (Vandrammedirektiv 2006->)

Integration af modeller i Vandrammedirektivet Modeller findes, behov for proces Umættet zone fx Daisy Klimamodel Økonomi model Vandløb fx MIKE 11 Styr på vandbalancen og grundvandsdannelsen NOVANA Oplandsmodeller for kvælstof - NOVANA, habitater mm. Integrerede modeller Input: HarmoniQuA HarmoniRiB osv. Habitatmodeller Grundvand fx MIKE SHE Fase 1 a Fase 1 b Fase 2

Resultater med DK-modellen (fase 1a) Vandbalance for SJN Anvendelse af DK-model i basisanalyse Nettonedbør / oplande Overfladenær afstrømning og drænafstrømning til vandløb 102 Grundvandsafstrømning til vandløb 31 Basiskarakterisering Vandkredsløb og vandbalance Grundvandsmagasiner (grundvandsdannelse, gradientforhold, udnyttelig ressource, udnyttelsesgrad) Grundvandets påvirkning af overfladevandssystemer (kvantitativt og kvalitativt) Vandbalance for Nordsjælland Brug DK-model i basisanalyse! Menneskelige aktiviteters indvirkning på vandets tilstand Afsænkning af grundvandsspejl og grundvandskvalitet Påvirkning af overfladevand / akvatiske miljø (bl.a. vandstand i vådområder og ånære arealer)

Udnyttelig ressource / udnyttelsesgrad Ved anvendelse af data fra DK-model sikres konsistens på landsplan, data fra DK-model suppleres med data fra fx OSD mm. Milepæle for fase 1a model NOVANA 1. Modelstudieplan (jan. 2005) 2. Opstilling af konceptuel model og nettonedbørsberegning 3. Modelopstilling og nøjagtighedskriterier 4. Kalibrering og validering 5. Modelsimuleringer GEUS stiller DK-model til rådighed (maj-juni 2004) Analyse af modelstudieplan (juli-december 2004)

Modelleringsprocessen jf. HarmoniQuA Conceptualisation Describe system and data availability Collect raw data and information Pre-process raw data Calibration-validation Specify stages in calibration strategy Select optimisation method define stop criteria Milepæl 1: Modelstudieplan (januar 2005) Purpose and conditions Describe problem and context Identify data availability Purpose and conditions Describe problem and context Identify data availability Define objectives Determine requirements Prepare Terms of Reference Prepare/evaluate tender Agree on model study plan No and budget Yes Dire Evaluate preprocessed data Sufficient data to build a conceptual model? Yes Define model structure Describe processes Parameterisation Summarise conceptual model and assumptions Need for alternative Conceptual models No Process model structure data Assess soundness of conceptualisation Code selection Report and revisit model study plan (conceptualisation) Review conceptualisation and model set-up plan No Yes Dire Dire Model set-up Process model data Construct model Test runs completed Specify or update calibration-validation targets and criteria Report and revisit model study plan (model set-up) Review model set-up and calibration- validation plan Dire No Select calibration parameters Parameter optimisation Evaluate model performance All calibration stages completed Yes Assess soundness of calibration Validation Assess soundness of validation Uncertainty analysis of calibration and validation Document model scope Report and revisit model study plan (calibration-validation) Review calibration-validation and prediction plan Prediction Predictive simulations Check simulations Analyse and interpret results Assess Dire soundness of prediction Uncertainty analysis of prediction Reporting of prediction (incl. uncertainty) Review of prediction Model study closure Behov for opdatering af DK-model med geologi fra OSD, bedre input for oppumpning, pejlinger mv. samt test af nye anbefalinger vedr. nedbør og fordampning Problemdefinition (TOR: VD <> OSD, og andre modeltiltag på mindre skala) Forslag til løsning på VD niveau udbudsmateriale projektforslag (teknisk og økonomisk) valg af konsulent (arbejdsdeling vanddistrikt <> GEUS) Enighed om løsningsmodel kontraktforhandling No Define objectives Determine requirements Prepare Terms of Reference Prepare/evaluate tender Agree on model study plan and budget Yes

N- kredsløbet (fase 1b) 90% kvælstof forsvundet på sandjorde 58% forsvundet på lerjorde Hvor forsvinder det hen? Reduceres i: Den mættede zone Å-dale og å-bund + Strømmer til regionale magasiner?? VMPIII-forberedelse kvælstofmodel Modelopstilling for oplandet til Odense Fjord Formålet med modellen er at vurdere hvor og hvordan kvælstof tilførslen til Odense Fjord reduceres mest effektivt Uden for projektets rammer at udpege præcis hvor tiltagene skal foretages Ved forskellige scenarier for oplandet beregnes input til en model for fjorden Pga. tidsforsinkelse kan output ikke sammenlignes direkte med input (Grant et al., 2002)

Modelmæssig angrebsvinkel DAISY rodzone model beregning af nettonedbør og tab af nitrat MIKE SHE / MIKE 11 koblet grundvands- vandløbsmodel transport og reduktion af nitrat i grundvand løses vha. af SHE Advektion Dispersions modul Der tages udgangspunkt i den eksisterende Nationale Vandressource Model for Fyn. omarbejdes til 500 m x 500 m beregningsceller forbedret vandløbsopsætning implementering af koncept for nitratreduktion grundvand Nitratreduktionskoncept I den oxiderede del af den mættede zone antages nitrat stort set som et konservativt stof, reduceres under redoxgrænsen i den reducerede zone til frit kvælstof (N 2) VEST Odense Å ØST I MIKE SHE håndteres reduktionen af nitrat som en 1.ordens fjernelse af stof med en en meget langsom rate over redox-grænsen og en meget hurtig under

Farveskift i boringer som indikator for redox-grænsen Regional redox-grænse klassifikation Farveangivelser i JUPITER databasens boringer kan give et estimat for dybden til redox-grænsen Den første dybde hvor der registreres et skift fra farverne gul eller brun til grå benyttes som estimat for grænsen I hele landet kan dette farveskift findes i ca. 8500 boringer På Fyn ca. 600 Alle LOOP 23 og Lillebæk 4 Muligheder for anvendelse af boringsoplysninger: Overflade interpolation af dybden til redox-grænse Regionalisering af dybden på baggrund af bl.a. farveskift i boringer men også andre forhold Fortsat stort behov for udvikling af brugbart koncept! Klasse Dybde til redox-grænse [mut] Smeltevandsler + organiske sedimenter 2 Moræneler terræn kote under 45 m 4 Moræneler terræn kote over 45 m 8 Smeltevands sand og grus 16

Dybden til redox-grænsen Oxiderede lag i MIKE SHE Regionale sandlag: lag 5 & lag 7

Foreløbige resultater Efter 50 års fladebelastning med 50 mg NO 3 - / l over hele oplandet er vist overfladekort for nitratholdigt grundvand i modellens 2 regionale sandlag Nitratet træffes kun der hvor lagene er oxiderede i MIKE SHE Der er en betydelig forsinkelse i systemet Foreløbige kørsler peger på at ca. 20 % af nitraten reduceres i grundvandet lag 5 lag 7 Vandbalancer med to forskellige input Rodzone-modul 1991-2000: Opland, Station Opland km 2 Obs m 3 /s Sim m 3 /s Obs-Sim Afvigelse % r 2 Ryds Å, 45.05+ 42 0.32 0.33-0.01 3.1 0.85 Stavis Å, 45.22 78 0.6 0.73-0.13 21.7 0.83 Lunde Å, 45.23+ 42 0.25 0.31-0.06 24.0 0.78 Geels Å, 45.24 27 0.23 0.26-0.03 13.0 0.88 Vejrup Å, 45.25+ 41 0.28 0.31-0.03 10.7 0.68 Odense Å, 45.26 535 5.58 5.52 0.06-1.1 0.91 Lindved Å, 45.27 65 0.47 0.50-0.03 6.4 0.62 Sum 830 7.73 7.96-0.23 3.0 DAISY 1991-2000: Opland, Station Opland km 2 Obs m 3 /s Sim m 3 /s Obs-Sim Afvigelse % r 2 Ryds Å, 45.05+ 42 0.32 0.28 0.04-12.5 0.60 Stavis Å, 45.22 78 0.6 0.62-0.02 3.3 0.47 Lunde Å, 45.23+ 42 0.25 0.27-0.02 8.0 0.70 Geels Å, 45.24 27 0.23 0.22 0.01-4.3 0.76 Vejrup Å, 45.25+ 41 0.28 0.33-0.05 17.9 - Odense Å, 45.26 535 5.58 5.49 0.09-1.6 0.59 Lindved Å, 45.27 65 0.47 0.44 0.03-6.4 - Sum 830 7.73 7.65 0.08-1.0 + kun data til og med 1997 for disse stationer

Observeret og simuleret vandføring Odense Å - 45.26 45 6165000 Vådområder - opadrettet strømning i MShe Med oppumpning: 29975 ha Uden oppumpning: 34300 ha 40 35 Obs m3/s DK-rodzone DAISY 6160000 6155000 6150000 30 6145000 Vandføring m3/s 25 20 15 6140000 6135000 6130000 6125000 10 6120000 6115000 5 0 1998 1999 2000 6110000 Palette Above 0.15 0.1-0.15 6105000 0.05-0.1 0-0.05 Below 0 Undefined V 560000 570000 580000 590000 600000 610000 570000 580000 590000 600000 610000 mm/h Palette Above 0.15 0.1-0.15 0.05-0.1 0-0.05 Below 0 Undefined V

Konklusioner med hensyn til modellens prædiktionsevne Den hydrologiske model simulerer afstrømningerne godt ved målestationerne med DK-modellens rodzonemodul, både fordelingen hen over året og mellem våde og tørre år. Afvigelsen på den totale vandbalance er 3 % og R 2 (Nash-Suthcliffe værdierne ligger mellem 0.62 og 0.91) Med input fra Daisy simuleres vandbalancen over hele 10-års perioden godt (afvigelse 0.8 %), men fordelingerne mellem våde og tørre år er ikke god og der er en dårligere overensstemmelse på fordelingen hen over året, specielt er tidlige efterårsafstrømninger ikke simuleret særligt godt. Det giver sig udtryk i Nash-Suthcliffe værdier mellem -0.19 og 0.61, altså væsentligt lavere end rodzonemodulet Den hydrologiske model simulerer trykniveauerne med samme godhed som DK-modellen Hovedproblemet ligger i koblingen mellem Daisy og MIKE SHE Det anvendte koncept for kobling har vist sig at give flere problemer: Både Daisy og MIKE SHE opererer med drænrør. Forsinkelse af vand gennem både dræn og i grundvandsmodel Naturlig variation i rodzonen er tabt ved den måde resultaterne fra Daisy er blevet aggregeret på, inden det er benyttet som input i MIKE SHE. Inputtet til en 500x500 m beregningscelle i MIKE SHE fremkommer som vægtet middelværdi af mange Daisy blokke Nedre randbetingelse i Daisy (grundvandsstanden) er ikke i overensstemmelse med den af MIKE SHE simulerede grundvandsstand, specielt er dynamikken ikke bevaret Den relativt grove diskretisering i MIKE SHE på 500x500 m er et problem, idet ådalene og de små vandløb ikke kan beskrives tilfredsstillende. Betydning for nøjagtigheden af vådområdebeskrivelserne og dermed den efterfølgende nitratfjernelse i vådområder (=> 125 m?).

Integrerede modeller (fase 2) Draft guidelines on development, evaluation, and application of regulatory environmental models (EPA CREM, USA) => input til HarmoniQuA CREM USA EPA The Guidance recommends best practices to help determine when a model, despite its uncertainties, can be appropriately used to inform a decision. Specifically, it recommends that model developers and users: subject their models to credible, objective peer review assess the quality of the data they use corrobate ( validate ) their model by evaluating the degree to which it corresponds to the system being modelled; and perform sensitivity and uncertainty analysis. A model s quality to support a decision becomes known when information is available to assess these factors.

Modelkompleksitet og usikkerhed Konklusioner (fase 2) Hvordan bliver vi bedre til at bruge modeller? Uncertainty is the term used to describe incomplete knowledge about specific factors, parameters (inputs) of models. Erkendelse af alle usikkerhedskilder og indragelse af dem i beslutningsgrundlaget - herunder usikkerhedsvurderinger Kvalitetssikring ekstern review process baseret på dialog mellem modellør og klient krav til nøjagtighed af modelresultater opstilles eksplicit usikkerhedsvurderinger modellens valideringsstatus og begrænsninger beskrives eksplicit løbende justering af projektplan (adaptiv projektudvikling) Faglig dialog mellem klient og rådgiver en afgørende forudsætning Der er modeller nok, kunsten er processen og en brugbar kobling af forskellige modelresultater i en integreret model (kobling af koder: HarmonIT <-> beslutningsstøtte: MERIT)

Mere information www.harmoniqua.org www.harmonirib.com