Kan en model for fortynding i vandløb bidrage til bestemmelse af forureningsflux, kildeopsporing og konceptuel forståelse ved forureningsundersøgelser? Poul L. Bjerg Gregory Lemaire Ursula McKnight og mange flere Sandra Roost (Orbicon) Sanne Nielsen (tidl. Orbicon, nu Region Syd)
Forureningsflux? Kildeopsporing? Konceptuel model for indsivning
Concentration [ g/l] stream width, y [m] Concentration [ g/l] Concentration [ g/l] stream width, y [m] stream width, y [m] linear density of pollutant emission [ g/s/m] 19 0.4 stream width, y [m] linear density of pollutant emission [ g/s/m] 19 25 stream width, y [m] 25 stream width, y [m] stream width, y [m] linear density of pollutant emission [ g/s/m] linear density of pollutant emission linear density of pollutant emission [ g/s/m] g/s/m] 1 5 19 25 0.4 Beregning af opblanding i vandløb Hvilken inputfunktion for forureningskilden skal der bruges? Punktformig kilde - rørudledning Homogen kilde Heterogen kilde Normalfordelt kilde Hvor siver forureningen ind i et vandløb? Ved brinken Gennem bunden Gennem den halve bund Grundlæggende forudsætning: 0.3 0.3 0.3 0.6 0.6 0.2 0.2 0.2 Vandføringen, Q er konstant: ingen vandtilførsel med fluxen, J 0 0.2 J = Q ind *A*C, J er input til modellen, 0.7 0.6 0.5 0.4 0.1 0-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance along river, x [m] Miljøstyrelsen (2014). Jordforureningers påvirkning af overfladevand, delprojekt 4: Vurdering af fortynding i vandløb ved påvirkning fra forurenede grunde. Miljøprojekt no. 1572. 8 6 4 2 a. UNIFORM b. GAUSSIAN c. NON-UNIFORM 8 6 4 2 0.1 0.2 0.3 0.36 0-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance W plume along stream, x [m] 8 6 4 2 0.7 0.6 0.5 0.4 0.1 0-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance along river, x [m] d. e. f. 8 6 4 2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.36 0-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance W plume along stream, x [m] 1.2 1 0.8 0.4 1 5 15 18 0 0 0.2-0 -50 0.2 0 50 0 150 200 250 300 350 400-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance W0 along 20 stream 40 [m] 60 plume distance W0 along 20 stream 40 [m] 60 plume distance W0 along 20 stream 40 plume [m] 80 0 80 0 60 80 distance along stream [m] distance along stream [m] distance along stream [m] 8 6 4 2 0.7 0.6 0.5 0.4 0.1 0.1 0.2 0.3 0-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance W plume along stream, x [m] g. mid-width h. mid-width i. mid-width 1.2 1 0.8 0.4 1 5 15 18 8 6 4 2 8 6 4 22 0 0 0-0 -50 0 50 0 150 200 250 300 350 400-0 -0-50 -50 0 50 0 0 150 150 200 200 250 250 300 300 350 350 400 400 0 50 river distance longitudinal distance along along river, coordinate, river, x [m] x [m] x [m] 1.2 1 0.8 0.6 0.4 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0.36 1 5 15 0 0 50 0 150 200 250 300 350 400 distance along stream, x [m] 15 18 18 [
Fortyndingsmodel - DILVOL Gregory Lemaire: Seasonal variation of contaminant discharge to stream and in-mixing effect. MSc Thesis, DTU Environment 2016 2D analytisk model med spredning og fordampning Punktkilde og/eller forureningsfane Effekt af tilløb (nedstrøms) Y X Fordampning af forurening Output : C(x,y) Q tilløb Q åen Forureningsudsivning Model modificeret fra Aisopou et al. (2015) og Miljøprojekt nr. 1572
Rådvad lokaliteten Gregory Lemaire: Seasonal variation of contaminant discharge to stream and in-mixing effect. MSc Thesis, DTU Environment 2016 5
Rådvad Rådvad lokaliteten København Mølleåen Miljøstyrelsen (2016) Jordforureningers påvirkning af overfladevand. Test af screeningsværktøjet for overfladevand. 6 Miljøprojekt no 1846.
Mølleåen før tilløb Stillestående vand i maj 2016 7
Tilløb til Mølleåen omløb Vandføring ca. 6 x Mølleåen = 200 L/s i August 8
Vandprøver udtaget i tværsnit 9 9
Fordeling af chlorerede ethener i åen Målt i tværsnit juni 2016 cis-dce 2 μg/l cis-dce 0,2 μg/l Tilførsel af vand fra tilløb (6 X) Fortynding af koncentrationer
Tributary Konceptuel forståelse af kildeområder Udsivning af VC/cisDCE : hotspot A Boringer 201 HOTSPOT A B202 B203 B201 B204 N Forurening cdce, VC HOTSPOT C section AA B205 No discharge??? Hotspot C? HOTSPOT B TCE??? Sandsynligvis TCE udsivning fra hotspot B
12 DTU Environment, Technical University of Denmark 01 March 2017
Simulering af koncentrationer med model Koncentration i tværsnit af cis-dce (juni 2016) Sektion S 0 S 0 tværsnit Brinken Gennem bunden Målinger S 0 tværsnit Kvantificering af J = 0.9 kg/år
Tidslig variation i vandføring og koncentration Orbicon målinger i sektion S 0 i TUP projekt cis-dce VC 14 Vandføring målt i S 0 tværsnit
Planlægning af målinger februar 2017 Modelsimuleringer og eksisterende data S0 S1 / Piezometres Wells PVP Source area (simulation) NIRAS, oktober: VC = 45 μg/l
Målinger og modelsimuleringer af VC Indsivning gennem brink/betonvæg J = Q brink * A * C S 0 tværsnit Plantegning J = 0.5 kg/y (Feb 16)
Målinger og modelsimuleringer af VC Den halve åbund J = Q grundvand * A * C A = m*3,5 m Source Simulation Measurement J = 0.5 kg/y (Feb 16)
Målinger og modelsimuleringer af VC Den halve åbund, koncentreret kilde J = Q grundvand * A * C Plantegning A = 2,5*3,5 m S 0 tværsnit J = 0.5 kg/y (Feb 16)
Koncentrationer i åbund, boringer og tværsnit Målinger i (μg/l) fra februar 2017 TCE <0.05 TCE 0.37 TCE 0.03 TCE 280 cisdce 1600 VC 270 cisdce 0.5 VC 150 cisdce 1.2 VC 18 cisdce 0.6 VC 1.1 S0 / Piezometres Wells PVP Source area (simulation) TCE 0.045 cisdce 0.038 VC 0.34 TCE < 0.02 cisdce 0.51 VC 2.8 TCE (av.) cisdce (av.) < 0.04 0.43 VC (av.) 0.23
Opdateret konceptuel forståelse (feb. 2017) Hotspot A HOTSPOT A N B201??? Width/2 Indsivning gennem betonvæg Stor indsivningszone Lille koncentreret, heterogen indsivningszone?
Konklusion Tilløb fra dræn eller andre tilløb kan være betydende Tidslige variation større? Fortyndingseffekt En anden forureningssammensætning Forureningsflux kan kvantificeres Fuldt opblandet punkt (J/Q) Variation på tværs af vandløb -> Fortyndingsmodel (eller integration af masse) Tidslig variation og opblandingszone ->TUP projekt, Miljøstyrelsen Region H, Region Syddanmark, Orbicon, NIRAS, DTU Miljø Kildeopsporing understøttes af fortyndingsmodel Hvor kommer forureningskilden ind i vandløbet? Hvor meget forureningen kommer ind i vandløbet? Hvordan er forureningskilden sammensat? 21 DTU Environment, Technical University of Denmark 13/04/2016
Modeller bør i højere grad integreres i forureningsundersøgelser og risikovurdering Konceptuel model Risikovurdering Dataindsamling Fortyndingsmodel 22
Tak for opmærksomheden! 23 Tak til Region H og projektets øvrige partnere