Brug og misbrug af grundvandsdatering i hydrologisk modellering ATV Jord og Grundvand Vintermøde 9-10 marts 2010 Lars Troldborg (ltr@geus.dk) Klima- og Energi ministeriet
Disposition Grundvandsdatering og hydrologisk modellering Partikel bane simuleringer af tracere eksempel fra Dalum kildeplads eksempel fra GRUMO Eggeslevmagle Kritiske elementer i tracer modellering Konklusion Klima- og Energi ministeriet Vintermøde 2010 - Lars Troldborg 2
Grundvandsdatering og hydrologisk modellering Hydrologiske modeller kalibreres til tryk- og afstrømningsmålinger Grundvands dateringer er potentielt et kraftigt og værdifuldt værktøj når transporttider er vigtige f.eks. boringsnære beskyttelses zoner, forurenings udvikling Men fra tracer til datering indebærer en række kritiske antagelser Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 3
Grundvandsdatering og hydrologisk modellering Typisk negligeres umættetzone (diffusions transport og transporttid) Atmosfære koncentrationer skal omregnes til stedspecifik input funktioner til grundvandet Antagelser om transport mekanismer i grundvandet Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 4
Grundvandsdatering og hydrologisk modellering 700 600 500 Piston flow - middelalder på 20 år 3H [TU] 100,0000 CFC11 [pg/l] CFC12 [pg/l] CFC113 [pg/l] 85Kr (*10) [dpm/cm³] ratio ³He/³H SF6 (*1000) [pg/l] 10,0000 Tracer concentration 400 300 200 1,0000 SF6 concentration 100 0 0,1000 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Sampling date [year] Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 5
Eksempel fra Dalum kildeplads Well 85 Kr 3 H 3 He SF 6 CFC-12 (Tritiogenic (dpm/cm 3 (TU) (TU) (pptv) (pptv) Kr) 34h 18.5 ± 5.8 10.8 ± 0.2 24.4 ± 1.1 1.36 791 (c) 74e 5.9 ± 1.1 11.0 ± 0.3 39.4 ± 1.2 <DL 98 Od J 4.5 ± 0.7 10.2 ± 0.2 20.1 ± 1.0 0.25 80 Od J deep 4.8 ± 1.3 10.2 ± 0.3 21.4 ± 1.0 0.1 13 Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 6
Partikel bane -> aldersfordeling Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 7
Eksempel fra Eggeslevmagle Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 8
Aldersfordeling styret af geologisk heterogenitet Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 9
Fra aldersfordeling til tracer gennembruds kurver Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 10
Eggeslevmagle modeller Mode l A Model B Model C Model D Objektiv funktion, S(b) 734 708 581 377 RMS af trykniveauer 5.75 5.61 5.10 4.00 Vægtet RMS af tryk niveauer 1.53 1.50 1.36 1.09 Vægtet RMS af afstrømnings målinger 0.27 0.26 0.24 0.23 Error of variance 2.19 2.14 1.74 1.12 Antal observationer 338 338 338 338 Antal parametre 3 8 3 3 Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 11
Eggeslevmagle modeller Model A Model B Model C Model D Objektiv funktion, S(b) 734 708 581 377 RMS af trykniveauer 5.75 5.61 5.10 4.00 Vægtet RMS af tryk niveauer 1.53 1.50 1.36 1.09 Vægtet RMS af afstrømnings målinger 0.27 0.26 0.24 0.23 Error of variance 2.19 2.14 1.74 1.12 Antal observationer 338 338 338 338 Antal parametre 3 8 3 3 Model A Model B Model C Model D Alder 66.5 46.4 60.1 75.1 3H 11.1 8.3 14.0 11.6 3He 44.9 66.1 40.4 39.7 CFC11 138.3 176.0 149.7 69.0 CFC12 61.0 70.1 70.5 37.8 CFC113 13.7 18.0 11.9 5.9 Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 12
Dalum kildeplads Radius = en celle Relativ frekvens Distribueret porøsitet Transient simulering Stationær simulering Kildeplads Terrænnær Dybere Relativ alder 1.50 BAM udsivning fra rodzonen BAM kildeplads (by området) 0.500 0.450 3.50 DCB BAM 3.50 1.25 0.400 3.00 3.00 DCB i jord (mg/m²) 2.50 2.00 1.50 1.00 2.50 2.00 1.50 1.00 BAM udvaskning (µg/l) BAM rodzone (µg/l) 1.00 0.75 0.50 0.350 0.300 0.250 0.200 0.150 BAM kildeplads (µg/l) 0.50 0.50 0.25 0.100 0.00 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 0.00 0.050 0.00 0.000 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060 Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 13
Konklusion Brug af miljø tracere i hydrologi kræver omtanke ikke kun i udtagelsen og analysen af selve vandprøven måske i endnu højere grad ved den videre brug af data Aldersdaterings antagelser kan påvirke modelvalg såvel som systemforståelse på en uhensigtsmæssig måde Aldersfordelinger simuleret med partikelbane modeller er enkelt og robust Kræver mange partikler og infiltrationsvægtet tilførsel Stadig en masse kritiske antagelser, men der opstår ikke modstrid mellem antagelserne og modelleringen En simulering giver multiple tracer gennembrud Kan også bruges i til simulering af andre typer data med kendt infiltrations bidrag Fortsat mange opgaver hvor opholdstider og transportveje i undergrunden er vigtige dvs. stadig brug for observationsdata Klima- og Energi ministeriet ATV Jord og Grundvand Vintermøde 2010 14