Opfølgning på temamøde om minimumsafstrømning, Nyt om Vandressourcer nr. 6 november 1999

OPFØLGNING PÅ TEMAMØDE OM MINIMUMS-
AFSTRØMNING

Ved Jens Christian Refsgaard

Dansk Vandressource Komite (DVK) arrangerede et møde om minimumsvandføringer i Silkeborg den 10 juni med ca. 60 deltagere fra amter, vandværker, rådgivende firmaer, statslige myndigheder og forskningsinstitutioner. På mødet blev der konkluderet, at der er brug for at styrke den faglige baggrund i Danmark i relation til vandløbskvalitet i bred forstand. DVK har efterfølgende behandlet emnet i en arbejdsgruppe, som har udarbejdet nedenstående note "Medianminimum og vandløbskvalitet  behov for faglig oprustning".

DVK mødet om minimumsvandføringer i Silkeborg den 10 juni havde ca. 60 deltagere fra amter, vandværker, rådgivende firmaer, statslige myndigheder og forskningsinstitutioner.

Der var en livlig debat på mødet med deltagelse af biologer, hydrologer og administratorer

Før DVK gik videre med denne sag i form af et møde med Skov- og Naturstyrelsen og Miljøstyrelsen, ville vi være sikre på, at de beskrivelser noten indeholdt med hensyn til den nuværende administrative praksis var korrekt. DVK har derfor i oktober 1999 fremsendt et spørgeskema til amterne med følgende to spørgsmål:

En række amter har svaret på spørgeskemaet og det fremgår af svaret at praksis i de enkelte amter er meget forskellige. I mange amter indgår MM dog fortsat som en væsentlig parameter i administrationen af nye vandindvindingsparametre men også andre parametre anvendes. Der er derfor meget god grund til at forsøge at udvikle et mere holistisk koncept for forvaltningen af bl.a. vandindvindingstilladelser. MM er ikke år 2000 sikret, vi har behov for at opbygge ny viden på dette område. DVK vil derfor forsøge at skaffe opbakning i Skov- og Naturstyrelsen og Miljøstyrelsen og finansiel støtte til de nødvendige aktiviteter på dette område.

Medianminimum og vandløbskvalitet - behov for faglig oprustning
(notat udarbejdet af arbejdsgruppe bestående af Jens Christian Refsgaard, Bente Clausen, Steen Vedby og Jens Skriver nedsat af DVK)

Baggrund og formål med dette notat
Der er brug for at accelere forskning og udvikling i Danmark vedrørende vandløbskvalitet i bred forstand. Det blev konklusionen på et møde om minimumsvandføringer, som var arrangeret af DVK og afholdt den 10. juni 1999 med ca. 60 deltagere fra amter, vandværker, rådgivende firmaer, statslige myndigheder og forskningsinstitutioner. DVK har efterfølgende behandlet emnet i en arbejdsgruppe, som har udarbejdet nærværende notat, som med et fagligt udgangspunkt kort opridser den nuværende status og de fremtidige udfordringer vedrørende vandløbskvalitet og dennes administrationspraksis.

Baggrund  nuværende praksis
Medianminimum er den vandføring, der i gennemsnit underskrides hver andet år. Medianminimum blev introduceret omkring 1960 i forbindelse med projektering af spildevandsanlæg. Senere er medianminimum blevet anvendt til mange andre formål, hvor eksempelvis effekten af indgreb i det hydrologiske kredsløb, udledningers påvirkning af vandkvaliteten eller grundvandsbidraget i et givet vandløb skulle vurderes. Vandføringens medianminimum bruges således i dag som referenceværdi i bl.a. følgende sammenhænge:

Medianminimum utilstrækkeligt grundlag for vurdering af vandløbskvalitet
At medianminimum tjener som et nytting størrelse i forbindelse med vurdering af fortyndingseffekten af spildevand er fagligt begrundet af Jensen (1974(1)). Det kan derfor forsvares, at medianminimum anvendes som vejledende størrelse i forbindelse med projektering af spildevandsanlæg. Det er derimod ikke på noget tidspunkt blevet fagligt begrundet, at medianminimum kan benyttes til nogen af de andre formål, som er listet overfor. En uskreven antagelse er, at hvis blot medianminimum ikke ændres for meget, så er der store chancer for at de økologiske konsekvenser ikke bliver for omfattende. Denne antagelse er helt uden faglig dokumentation. Vi mener, at sammenhængen mellem økologi og hydrologi (herunder medianminimum) bør undersøges så hurtigt som muligt, således at der enten kan skaffes begrundelse for at fortsætte nuværende praksis, eller at ændre den.

Ud fra en faglig betragtning bør vandløbskvaliteten ikke betragtes som kun værende afhængig af vandføringen om sommeren, hvor medianminimum som oftest optræder, men også, som illustreret af nedenstående trekant (2) , af vandkvalitet, vandløbets fysiske forhold og vandføringen generelt (inklusiv vandføringens variationer).

Generelle betragtninger
Men hvordan er vandløbets fysiske og biologiske forhold koblet til de hydrologiske forhold? Den relative vandførings størrelse samt vandføringsregimet har sandsynligvis betydning for både de fysiske og de biologiske forhold.

Lave vandføringer kan være naturlige, eller de kan i et vist omfang være betinget af menneskelige indgreb som f.eks. indvinding af grundvand, vanding af markafgrøder eller plantning af skov. Alt andet lige må meget lave vandføringer nok vurderes at være kritiske for dyrelivet. Dels fordi en del arter i vandløb behøver en vis strømningshastighed for at kunne ånde. Og dels fordi lave vandføringer kan tænkes at have afledte indirekte effekter. F.eks. vil temperaturen i minimumssituationen nok være højere end under mere normale vandføringsmæssige forhold. En høj temperatur betyder, at der fysisk set er mindre ilt til stede i vandet. Dette betyder, at visse arter af både smådyr og fisk har en lavere overlevelse. Endelig betyder en lav vandføring (og strømhastighed), at partikulært materiale nemmere bundfældes. Dette vil ændre bundforholdene og dermed påvirke faunaens udbredelse og artssammensætning.

Store vandføringer kan indvirke negativt på faunaen, men alt i alt er både smådyrfauna og fiskebestand i betydeligt omfang tilpasset til at kunne modstå naturlige variationer (store vandføringer og vandhastigheder). Under helt ekstreme forhold kan vandløbsbunden helt miste sin stabilitet, og faunaen udviser katastrofedrift ("skylles ud"). Naturligt strømlæ i form af store sten, grødetotter, nedfaldne grene og stammer virker som refugier, hvor i det mindste en del af faunaen kan opholde sig ved de store strømhastigheder.

En stor del af den slags naturligt strømlæ er fjernet fra vandløbene for at sikre god afstrømning i vandløbet og god dræningstilstand af de omkringliggende marker. Herved er vandløbets naturlige variation i vandføringen blevet ændret. Store vandføringer af katastrofelignende karakter forekommer formentlig oftere, samtidigt med at vandløbets egen naturligt indbyggede kapacitet til at tilbageholde dele af faunaen (i refugierne) er begrænset eller i værste fald stærkt nedsat. Intensiv landbrugsdrift, hvor der kun er en smal bræmme på maksimalt 2 meter fra markafgrøder til vandløbsbrink, betyder at udskylning af store materialemængder forekommer i forbindelse med kraftig nedbør, specielt hvis der ikke er afgrøder på marken. Dette medfører at vandløbet tilføres store mængder jord- og sandpartikler. Oven i dette tilføres der mange steder ekstra vandmængder til vandløbene fra befæstede arealer, hvilket yderligere øger antallet af katastrofelignende hændelser.

Store vandføringsbegivenheder behøver ikke at være af negativ karakter. Dette gælder i det mindste i naturligt fungerende systemer. De store begivenheder virker som en slags nulsætter af tilstanden. Vandløbsbunden skylles f.eks. fri for fint sediment og ørredens gydebanker skylles fri for finere partikler. En sådan omlejring af materialet er en del af vandløbets naturlige dynamik. Endvidere vil store vandføringer i det naturlige vandløb typisk betyde, at de tilgrænsende arealer oversvømmes, hvorved det fysiske pres i selve strømrenden ikke intensiveres yderligere.

Endvidere skal det bemærkes at vekselvirkningen mellem akvifer og vandløb, og hermed minimumsvandføringerne, udover de tidslige variationer også varierer betydeligt fra den ene vandløbsstrækning til den anden (Dahl et al., 1998 (3)). En korrekt beskrivelse af grundvandsindvindingers vandløbspåvirkninger i såvel tid som sted kan derfor være af afgørende betydning for hvordan vandløbskvaliteten i et helt vandløbssystem udvikler sig.

Udenlandske erfaringer
Ser man på forskning og praksis i udlandet, så kan man notere sig to ting: Dels har der været udført megen forskning i sammenhængen mellem vandføringsregime og vandløbsøkologi, og dels anvendes der (i al fald i nogle lande) ret så avancerede metoder til vurdering af effekten af indgreb i det naturlige vandføringsregime på økologien. I tilknytning til det sidste punkt er det ofte effekten på de fysiske levevilkår (habitat) for et bestemt dyresamfund, som man i praksis forsøger at forudsige. Omfattende undersøgelser foretaget specielt i England har vist, at karakterisering af vandløbenes biologiske referencetilstand kræver viden om vandløbets fysiske forhold (bredde, dybde, bundsubstrat, hældning etc.) (Wright et al. 1984 (4) ).

En af de mest anvendte habitat metoder er Instream Flow Incremental Methodology (IFIM), som blev udviklet i USA for ca. 20 år siden (Bovee, 1982 (5)). Det er i dag den mest anvendte metode i USA og bliver også anvendt i England, Canada, New Zealand, Australien, Frankrig, Tjekkiet, Finland, Tyskland, Norge og Italien (Dunbar et al., 1998 (6)).

En ny og stor forskningsgren i udlandet er sammenhængen mellem hydrologiske (vandføringsmæssige) og biologiske parametre. En hydrologisk parameter er for eksempel antallet af høje vandføringsbegivenheder om året. En biologisk parameter kunne for eksempel være antal fisk per arealenhed, eller antallet af arter. Denne forskning er motiveret af ønsket om at identificere, hvad der kan kaldes 'økologisk relevante' hydrologiske parametre. Sådanne parametre ville med stor lethed kunne anvendes i vandresourceplanlægningen, på samme måde som medianminimum har været anvendt i Danmark (dog uden grundlag, i al fald hvad angår vandløbsøkologi). Der er blevet identificeret sammenhænge mellem biologiske og hydrologiske parametre for udenlandske vandløb (se f.eks. Poff and Allan, 1995 (7); Clausen and Biggs, 1997 (8)), men sådanne undersøgelser har endnu ikke været foretaget i Danmark. Faktisk har mange af de hydrologiske parametre, som i udlandet anses for at være økologisk relevante, endnu ikke været beregnet for danske vandløb, og det til trods for at de nødvendige data er til rådighed. Det skyldes måske, at det første spørgsmål endnu er ubesvaret, nemlig: Hvilke hydrologiske parametre er i Danmark økologisk relevante? For at besvare det spørgsmål kræves der et langsigtet samarbejde mellem hydrologiske og biologiske fagfolk.

Danske erfaringer
De danske amter har gennem de sidste 20-25 år indsamlet oplysninger om vandløbenes miljøforhold. De har herigennem klarlagt årsagerne til den dårlige miljøkvalitet, som optræder i ca. halvdelen af de danske vandløb. Dårlige fysiske forhold vurderes som hovedårsagen til en utilfredsstillende miljøtilstand i ca. en fjerdedel af disse vandløb (Skriver et al. 1997 (9)). Dette svarer på landsplan til 2.500-3.000 km vandløb.

Andre mere detaljerede undersøgelser har vist, at de fysiske forhold på strækninger i samme vandløb er afgørende for værdien af den faunaklasse (mål for biologiske tilstand) som faunaens sammensætning kan omregnes til. Typisk opnås en faunaklasse, der er 1-2 enheder lavere (dårligere) på homogene strækninger end på strækninger, der er heterogene (Olsen & Friberg 1999 (10)).

I Danmark har der kun været lavet en enkelt habitat undersøgelse baseret på IFIM metoden (beskrevet ovenfor), hvilket var et speciale projekt (Lund, 1996 ; Lund og Clausen, 1998 (12)) udført med økonomisk støtte fra Roskilde Amt. I den undersøgelse blev ørredens fysiske levevilkår undersøgt i dele af Elverdamsåen. For at kunne bruge IFIM metoden er det afgørende, at der er foretaget undersøgelser af hvilke præferencer fisk og andre dyr har med hensyn til vandhastighed, dybde, sedimentforhold, skygge, osv. Sådanne præferencer er blevet bestemt for mange udenlandske arter og for udenlandske forhold.

Nye udfordringer
Udover ovenstående erkendte problemer med manglende faglig/videnskabelig baggrund for en del af den nuværende administrative praksis vil de kommende år byde på to nye store udfordringer:

DVK konklusioner og anbefalinger
Det er DVK's opfattelse, at der er et betydeligt behov for at accelerere forskning og udvikling i Danmark omkring vandløbskvalitet i bred forstand. Dels er det faglig/videnskabelige grundlag for den nuværende administrative praksis på vigtige områder utilstrækkeligt og dels er der sket en betydelig forskning og udvikling i udlandet, som vi kun i meget beskedent omfang har draget nytte af. Med baggrund i de udenlandske erfaringer er det endvidere DVK's opfattelse, at det vil være muligt fagligt at forbedre den administrative praksis. For at opnå et sådant mål vil det være nødvendigt både at opbygge en bedre viden i Danmark via øgede forskningsprojekter og at udvikle og afprøve værktøjer til praktisk anvendelse i administrationen. Et meget vigtigt element i denne sammenhæng er, at der etableres et tværfagligt samarbejde mellem hydraulikere, hydrologer, geologer, agronomer og biologer.

DVK anbefaler derfor, at der igangsættes et udredningsarbejde med følgende formål:

DVK anbefaler endvidere at mulighederne for finansiering af forsknings- og udredningsprogrammerne overvejes.

DVK har afholdt en indledende drøftelse med Skov- og Naturstyrelsen og Miljøstyrelsen vedr. behovet for faglig oprustning på dette område den 18. november 1999. Der er primært behov for at arbejde videre på to områder dels i retning af en bedre forståelse af vandløbspåvirkning som følge af vandindvinding, herunder betydningen af de vandløbsnære geologiske forhold som er styrende for udvekslingen mellem grundvand og vandløb, samt anvendelsen af habitatmodeller til brug ved vurdering af relationer mellem afstrømningsforhold, fysiske forhold og biologiske forhold (habitat/vandløbskvalitet). EU's nye vandramme direktiv forventes endeligt vedtaget til sommer, og vil formentlig give anledning til en række aktiviteter på området, men før man kender det mere præcise indhold i dette direktiv, vil der ikke blive iværksat flere udredningsopgaver. DVK mener at der er behov for at være på forkant med udviklingen, specielt i lyset at der foregår en stor kortlægningsopgave af den danske vandressource i de næste 10 år. DVK vil derfor afholde et opfølgende møde om vandløbspåvirkning, afstrømningsforhold, fysiske forhold og habitatmodeller onsdag den 22. marts 2000 i København. Følg med på DVK's hjemmeside under Nyheder med hensyn til mere information, program, tilmelding osv. til det opfølgende møde. På mødet vil notat og resultater af spørgeskema blive præsenteret, der vil bl.a. blive indlæg om habitatmodeller, vandrammedirektiv, fysiske forholds betydning (index) for vandløbskvalitet, og eksempler på vurdering af vandløbspåvirkning (betydning af geologiske forhold tæt på vandløb for udveksling mellem grundvand og vandløb).

Sammenfatning af resultater af spørgeskemaundersøgelse i amterne

AMT	Hvordan indgår median- minimumsvandføring (MM), når amtet skal tage stilling til ansøgninger om vand- indvindingstilladelser? A) MM er den vigtigste parameter B) MM indgår som en, men ikke den vigtigste parameter C) Der tages slet ikke hensyn til MM	Hvilke andre parametre end MM indrages ved behandling af vandindvindingstilladelser ? (Her tænkes kun på parametre i relation til følgevirkningerne for vandløb og vådområder) A) Andre vandførings- parametre end MM B) Vandkvalitet (hvordan) C) Vandløbets fysiske forhold D) Andre
Københavns kommune	C	C
Frederiksberg kommune	(C - ingen vandløb kun søer)	D (grundvandsressourcens bæredygtighed dvs. grund- vandskvalitet og potentiale)
Vestsjællands amt	B	A (månedsværdier for minimum), samt D (i moser og vandhuller stilles krav om at indvinding max må sænke vandstanden et givent antal cm - ofte 10). Der foreligger dokument for anvendelse af MM i VSA.
Bornholms amt	C (MM kendes kun fra 3-4 vandløb)	D (recipientkvalitetsplanens målsætning for det enkelte vandløb samt generelle bestemmelser, der tager hensyn til vandløbenes vandføring)
Roskilde amt	B	A og D (tidsserier for vandløbsafstrømning med og uden forøget indvinding)
Frederiksborg amt	Ikke svaret på spørgeskema	D (Udpegning af områder med særlig beskyttelse mod vandindvinding)
Københavns amt	A (hvor den kendes)	D (vandløbets målsætninger samt belastningen af vandløbet)
Århus amt	A/B (geologi, afstand og grundvandets strømning indgår også)	B (ved lille vandføring indgår vandkvalitet også/spildevandsudledning)
Nordjyllands amt	B	B (påvirkningsgrader er anført i regionplan og angivet for de enkelte strækninger)D (vurdering af sænkning i relation til vådområder og vandspejl i søer)
Viborg amt	A	D (Vandløbets målsætning, som afspejler de fysiske/biologiske forhold, inddrages også som en vigtig parameter)
Vejle amt	C	D (generelt forsøger VJA at få indvindere så langt væk fra vandløbene som muligt uanset MM og andet)
Sønderjyllands amt	B	D (recipienten er sårbar/stort vandingsbehov/direkte hydraulisk kontakt mellem grundvand og vandløb)
Storstrøms amt	A	D (recipientmålsætning og forureningstilstand/faunaklass e)
Ribe amt	B	B (målsætninger)

Hvad er hydrauliske habitat-modeller og hvilken betydning har vandføringens variation for vandløbsbiologien

Ved Bente Clausen, Dept. of Civil Engineering, University of Canterbury, New Zealand (uddrag af et resumé fra et foredrag om habitatmodeller givet i forbindelse med et møde om vandløbsrestaurering i Silkeborg i 1999)

Hydrauliske habitat-modeller har i de senere år fundet stigende anvendelse i udlandet som redskab til at vurdere tab af habitatkvalitet i forbindelse med vandindvinding fra vandløb. Det særlige ved hydrauliske habitat-modeller er, at de  trods alle deres indbyggede usikkerheder  kan bruges til at kvantificere habitatkvaliteten (almindeligvis for en given dyreart) og derigennem visualisere sammenhængen mellem hydrologi og biologi. Det er således blevet muligt at få et tal for, hvor meget habitatkvalitet i et vandløb, der tabes som følge af, at en given del af vandføringen bortledes fra vandløbet til andre formål. Den mest anvendte hydrauliske habitat-model er IFIM (Instream Flow Incremental Methodology) og den tilhørende software PHABSIM (Physical Habitat Simulation) (beskrevet på dansk af Clausen et al., 1993).

I Elverdamså projektet blev IFIM anvendt til at vurdere konsekvenserne for ørred af et ændret vandføringsregime, og habitatkvaliteten (for ørred) ved medianminimum blev fastsat. Undersøgelsen viste, at IFIM udmærket kan anvendes i Danmark. Det er dog en forudsætning, at der sideløbende med en videre afprøvning af modellen sker en kvantificering af de præferencer, som de forskellige danske arter har til hydrauliske parametre i vandløbet (for eksempel hastighed og dybde). IFIM modellen består af både en hydraulisk og en økologisk del. Det er almindeligt anerkendt, at det er den økologiske del af modellen, som rummer de største usikkerheder. Det gælder sandsynligvis også i Danmark, skønt den hydrauliske modellering her er kompliceret af den udbredte forekomst af grøde i vandløbene. Grødens betydning for vandløbshydraulikken er imidlertid et gammelkendt emne, som i mange år er blevet beskrevet, eksempelvis i form af Q-H relationer, som ændrer sig i takt med grødens udvikling (vækst eller skæring). I modsætning til Q-H-relationerne er der endnu ikke blevet udviklet habitatpræference-kurver for danske arter af fisk og smådyr, eller i hvert fald er de ikke blevet fremstillet på en kvantitativ måde, som er brugbar for habitatmodelleringer.

Til slut vil jeg kort beskrive resultaterne af en undersøgelse, jeg var med til at lave i New Zealandske vandløb angående sammenhængen mellem vandføringens variation og den benthiske flora (perifytter) og fauna. Det skal indledningsvis nævnes, at en af de ting, som de hydrauliske habitat-modeller kan kritiseres for, er at de er statiske og ikke tager højde for vandføringens variation. I den New Zealandske undersøgelse (Clausen and Biggs, 1997) beregnede vi 35 hydrologiske variable (f.eks. gennemsnitsvandføringen, baseflow index, antallet af høje vandføringsbegivenheder pr. år, gennemsnittet af vandføringens årsminima over en årrække) og korrelerede dem med 6 biologiske variabler: individtæthed, arts-antal og -diversitet af både perifyttiske alger og smådyr for i alt 83 New Zealandske vandløbs-stationer. Vi fandt signifikante sammenhænge mellem hver af de biologiske variable og adskillige af de hydrologiske variable. Vi udpegede den hydrologiske parameter FRE3 som en økologisk relevant parameter. FRE3 er det gennemsnitlige antal gange pr. år at vandføringen overskrider 3 gange medianen af alle døgnmidler (af vandføringen). Alle tre biologiske mål for perifyttiske alger var omvendt proportionale med FRE3, mens individtætheden af invertebrater toppede i vandløb med middelhøje værdier af FRE3 (ca. 10-15 toppe om året).

Senere udvidede vi undersøgelsen ved at inddrage oplysninger om bundsubstratet (Clausen og Biggs, 1998). Vi fandt, at individtæthed, arts-antal og -diversitet for perifytter aftog kraftigere med FRE3 i ustabile vandløb, dvs. vandløb, hvor bundens sediment nemt sættes i bevægelse og stenene flyttes, end i vandløb med armeret bund, det vil sige en stabil bund, hvor sedimentet ikke eller kun vanskeligt kan sættes i bevægelse. I Danmark er det i vid udstrækning grødens udbredelse og tæthed, der er afgørende for bundstabiliteten. Det vil være interessant at se resultaterne af lignende undersøgelser i danske vandløb. Tak til Bjarne Moeslund, BioConsult, for interessante diskussioner og konstruktiv kritik af en tidligere version af dette sammendrag.

Clausen, B. and Biggs, B.J.F. (1997). Relationships between benthic biota and flow indices in New Zealand rivers. Freshwater Biology 38, 327-342.
Clausen, B. and Biggs, B.J.F. (1998). Streamflow variability indices for riverine environmental studies. British Hydrological Society Symposium, Exeter, UK, 4-9 July 1998.
Clausen, B., Johnson, I.W. and Elliott, C.R.N. (1993) Økologisk acceptable vandføringer. Vand og Miljø (10)4, 115-119.

www.geus.dk > Arkiv (archive)
Dansk Vandressource Komité blev nedlagt den 1. januar 2004. Hovedparten af aktiviteterne er overført til Danish Water Forum - www.danishwaterforum.dk.	As of 1st of January 2004 the Danish Water Resources Committee no longer exist. The main activities has been tranferred to Danish Water Forum - www.danishwaterforum.dk.