www.geus.dk > Publikationer > Geologi for alle > Siden her

SPECIALARTIKLER

De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS)
GEUS logo - link til forsiden

Den kvantitative vandmodel - ferskvandets kredsløb (2)

Fra Geologisk Nyt nr 5 oktober 2003
Hjemtag (download) pdf-filen geologisk-nyt-5-2003-2.pdf (~1,2Mb)
PDF-filer skal læses med en pdf-reader. Du kan f.eks. bruge Acrobat Reader Xpdf eller GSview
background image
10
GeologiskNyt 5/03
Af Hans Jørgen Henriksen og Alex
Sonnenborg, GEUS
Hvor går grænsen for, hvor meget
vand vi kan hente op fra grunden?
Hvor meget kan vi pumpe op uden
at reducere sommervandføringen
med mere end 10 %? Hvad betyder
udviklingen i forureningen for
drikkevandsressourcens størrelse?
Svaret på disse spørgsmål forudsætter tre
værktøjer. En kvalitetssikret hydrologisk
model, et sæt forudsætninger for opgørel-
sen af ressourcens størrelse og en dialog
med brugerne.
For det første er det nødvendigt at
kunne kvantificere ferskvandets kredsløb
korrekt. Det er sket ved opstilling af en
hydrologisk model hele landet (DK-model-
len). Dernæst skal man vurdere udnyttelig
ressource under hensyn til begrænsninger,
der skyldes:
- Klimavariation/en serie tørre år
- Forurening fra terræn
- Sænkning af grundvandspejlet
- Hensyn til vandløbspåvirkning
Endelig skal resultatet formidles til de re-
gionale myndigheder (amterne).
Klimavariation og grundvandsdannelse
Vi har pålidelige tidsserier for nedbør, der
går helt tilbage til 1891, og vi har observe-
ret grundvandsstanden systematisk siden
midten af forrige århundrede.
Den kvantitative vandmodel
- ferskvandets kredsløb (2)
Sammenligner man vinternedbøren med
grundvandstanden, kan man se en tydelig
sammenhæng. Grundvandet dannes om
vinteren, og tørre vintre kan medføre lille
grundvandsdannelse og et faldende grund-
vandsspejl. Sidste serie af "vintertørre" år
havde vi i 1996-97, hvor grundvandsspejlet
faldt ca. 2 m fra omkring det højeste regi-
strerede niveau i starten af 1995 til det la-
veste registrerede niveau blot 2 år senere i
slutningen af 1996. Midten af halvfjerd-
serne var også en tør periode, og her blev
Gudenå, Uldum Kær. (Foto: Peter Moors)
Gr
e
1
L
background image
11
GeologiskNyt 5/03
problemet forværret af en tør sommer i
1976 (figuren øverst på modstående side).
Inden for de sidste 10 år har der været 3
meget våde år og et enkelt tørt år. Men en
analyse af en længere tidsserie har vist, at
det, der svarer til en "hundrede-års-hæn-
delse", nogenlunde er bestemt ved en
nettonedbør på ca. 80 % af normalen.
Forurening fra terræn
Over hele landet er der i de sidste ca. 10 år
gjort et stort antal pesticidfund i grund-
vandsovervågningen med mange fund over
grænseværdien for drikkevand på 0,1
mikrogram/l.
Samtidig har vi et stort problem med
nitrat i Danmark. Faktisk er hele landet
udpeget som nitratfølsomt område i et EU-
direktiv.
Grundvandsforureningen med pesticider
og nitrat skyldes en lang række kilder fra
både by og land, både fra marker, gård-
bidrag, punktkilder i byer osv.
Hvert femte filter i de øverste 0-20 me-
ter af grundvandet er i dag forurenet over
grænseværdien med pesticider, og i ca.
hver anden boring er der fund over detek-
tionsgrænsen. I 30-40 meters dybde er ca.
hvert tiende filter forurenet over grænse-
værdien. For nitrat gælder det, at ca. en
tredjedel af filtrene i grundvandet 0-10 me-
ter under terræn i dag er forurenet over
grænseværdien på 50 mg/l. I 30-40 meters
dybde er 10-15 % af filtrene forurenet over
grænseværdien, se figuren til højre nederst.
Det betyder, at vi i en årrække må af-
skrive det øvre grundvand mange steder i
landet. I opgørelsen over ressourcen har vi
derfor valgt at tage udgangspunkt i grund-
vandsdannelsen i ca. 30-50 meters dybde.
Sænkning af grundvandsspejlet
I visse områder fx omkring København er
grundvandsspejlet afsænket med 5-10 me-
ter som følge af vandindvinding. Herved
forøges risikoen for iltning af pyritholdige
jordlag, hvorved der kan frigives nikkel og
andre forurenende stoffer til grundvandet;
specielt i Køge Bugt-området hvor der
pumpes mere end 100 % af den dybe
grundvandsdannelse*. I dette område fin-
der vi et meget stort antal nikkelfund over
grænseværdien på> 20 mg/l. Denne græn-
seværdi sættes måske ned til 10 mg/l, hvil-
ket kan få nikkelproblemet til at eksplodere
mange steder. (*Hermed menes "den dybe
grundvandsdannelse i en situation uden
vandindvinding, som er den valgte referen-
cesituation". Det er sådan, at grundvands-
dannelsen til de dybere magasiner øges i
takt med, at vandindvindingen øges. Der
sker det, at noget af det vand, der ellers
ville afstrømme til dræn, i takt med at
grundvandsspejlet sænkes, nu ikke længere
afstrømmer overfladenært, men i stedet
siver ned gennem jordlagene, og således
giver anledning til en forøget dyb grund-
vandsdannelse).
Andre steder på Sjælland fx i Susåens
Vinternedbør (mm)
Vinternedbør København 1891­2001 og
grundvandsstand Sydsjælland og Sønderjylland 1954­2001
1891
1891
1901
1911
1921
1931
1941
1951
1961
1971
1981
1991
2001
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1,5
2,5
9,0
8,0
Grundvandsstand i Sønderjylland
3-års glidende middel
Grundvandsstand på Sydsjælland
3-års glidende middel
Vinternedbør
3-års glidende middel
Vinternedbør (oktober­marts)
Vinternedbør og grundvandsstand.Pilen viser den tørre sommer, 1976. (Grafik: Forfatterne)
0
20
40
60
80
100
0
20
40
60
80
100
Pesticidfund i Grundvandsovervågning 1990­2001
Nitrat i Grundvandsovervågning 1990­2001
Fund
Ikke påvist ( <0,01 µg/l)
1­50 mg/l NO3
1 mg/l NO3
Fund over grænseværdi for drikkevand
50 mg/l NO3)
0­10
10­20
20­30
30­40
40­50
50­60
60­70
70­80
0­10
10­20
20­30
30­40
40­50
50­60
60­70
70­80
80­90
Dybde i meter til top af indtag
Dybde i meter til top af indtag
Fund over grænseværdi for drikkevand (0,1µg/l)
Forurening med nitrat og pesticider som funktion af dybden. (Grafik: Forfatterne)
background image
12
GeologiskNyt 5/03
Disse lidt rigoristiske krav til påvirkning
af vandføringen er ikke helt tidssvarende,
fordi både fysiske forhold, vandkvalitet og
vandføring i realiteten i en slags trefoldig
synergi er bestemmende for vandløbskvali-
teten. Der er dog nogle særlige problemer
med den valgte referencetilstand, som er en
situation uden vandindvinding, specielt
omkring København, hvor vandløbene har
være tørlagte i årtier. Her er det næppe helt
rimeligt at benytte metodikken alt for fir-
kantet.
Udnyttelig ressource
Ressourceopgørelsen er foretaget for i alt
50 underområder og 10 større deloplande,
som det ses på figuren til højre. Kigger vi
på det samlede resultatet, ser det alvorligt
ud for hovedstadsområdet, her indvindes
der ca. tre gange så meget vand, som den
fastlagte udnyttelige ressource.
Der er god balance for både Vestsjæl-
land og Sydsjælland. Fyn og Sydøstjylland
opland på Midtsjælland, i Søndersødalen
nord for København og i Tude å/Vårby å
på Vestsjælland pumpes der ca. 50 % af
den naturlige dybe grundvandsdannelse.
Også her er der forskellige tegn på påvirk-
ning af grundvandet som følge af intensiv
vandindvinding.
Vi har derfor fastsat en grænse for ind-
vinding på ca. en tredjedel af den naturlige
dybe grundvandsdannelse (altså uden
oppumpning) som en kvalitetsmæssig bæ-
redygtig ressource, da denne udnyttelses-
grad bedømt ud fra tal for Søndersøen,
Tude å, Susåen, Køge bugt og de andre
oplande på Sjælland indikerer, at en udnyt-
telsesgrad ikke giver forøgede problemer
med hverken frigivelse af stoffer fra under-
grunden (nikkel og klorid) eller forøget
risiko for forurening fra terræn (pesticider
og nitrat). Der er behov for at teste denne
antagelse for Fyn og Jylland.
Hensyn til vandløbspåvirkning
Når vandføringen reduceres, eller stræknin-
ger tørlægges som følge af kombinationen
et tørt klima og oppumpning, giver det pro-
blemer for planter, smådyr og fisk i vandlø-
bene.
Der er her taget udgangspunkt i en vej-
ledning i vandforsyningsplanlægning fra
1979, som anbefaler et sæt maksimale på-
virkninger af sommervandføringen, afhæn-
gigt af recipientmålsætning for vandløb
(hhv. 5, 10, 15, 25 og 50 % påvirkning for
A, B1, B2, B3, C-E vandløb, hvor fx B1-
vandløb er gyde- og opvækstområder for
laksefisk).
Som en yderligere indikator opereres
med en max. påvirkning af middelvand-
føringen på 10 %.
0
10
20
30
40
50
Bæredygtig ressource
Vandindvinding
mm/år
Udnyttelsesgrad (%)
<75
75-90
90-110
110-125
125-150
150-250
250
Oplandsgrænser
0
50 km
Udnyttelige ressourcer ­ nærmere forklaring i teksten. (Grafik: Forfatterne)
623.000
622.000
621.000
620.000
619.000
618.000
617.000
616.000
615.000
614.000
613.000
X
A
B1
B2
B3
CE
0
5
10 15 20 km
Særlige drikkevandsinteresser
Drikkevandsinteresser
Begrænsede drikkevandsinteresser
Drikkevandsinteresser
Vandløbsmålsætninger
Vandløbsmålsætninger
1
2
4
3
440.000 450.000 460.000 470.000 480.000 490.000 500.000 510.000 520.000 530.000
Klassificering af vandløbsmålsætninger for Sydvestjylland. Ovenfor ses
tabelværdierne for vandløbsmålsætningerne. (Grafik: Forfatterne)
Naturvidenskabelige interesseområder
Gyde- og opvækstforhold for laksefisk
Laksefiskevand
Karpefiskevand
Lempet målsætning
Ikke målsatte strækninger
5 %
10 %
15 %
25 %
50 %
Recipientmålsætning
Acceptabel påvirkning af minimumsafstrømning (%)
A
B1
B2
B3
C-E
X
background image
13
GeologiskNyt 5/03
balancerer med lidt for stor udnyttelse.
Ribe og Ringkøbing amter har lidt proble-
mer i år med maksimalt vandingsbehov til
afgrødevanding. De øvrige områder har en
rigelig ressource.
Den udnyttelige ressource for hele lan-
det udgør ca. 1 mia. m
3
/år, altså omtrent
hvad vi har brug for i år med et stort mark-
vandingsbehov. Balance på landsplan, men
med et problem som følge af regionale for-
skelle.
De nye tal afhænger direkte af vand-
indvindingsstrategien, men da det er meget
dyrt at begynde at flytte på alt for mange
vandværker, må vi nok til at finde en alter-
nativ kilde til forsyning med vand i de mest
intensivt udnyttede områder. Det kunne fx
være ved hjælp af kunstig infiltration af
overfladevand som ved Arresø, eller brug
af renset overfladevand til dækning af sær-
lige behov.
Nye tal i forhold til gamle tal
Vandrådet opgjorde som bekendt i 1992
ressourcen til 1,8 mia. m
3
/år, men så var
der heller ikke taget hensyn til hverken
klimavariationer, pesticider eller regnet
ligeså detaljeret på vandkredsløbet, som fx
beregningerne af påvirkningen af sommer-
vandføringen for forskellige vandløbs-
strækninger. Eksempelvis kravet om at
sommervandføringen for B1-vandløb ­
målsatte som gyde- og opvækdstområder
for laksefisk ­ ikke må påvirkes mere end
10 %. Specielt sidstnævnte forhold er afgø-
rende for nedskrivningen af vandressource
jfr. det nye skøn på 1,0 mia. m
3
/år.
Men der findes andre gamle tal, nemlig
dem der figurerer i amternes regionplaner,
og som er baseret på vurderinger af res-
sourcen fx i forbindelse med udpegningen
af områder med særlige drikkevands-
interesser (OSD).
Det ser ud til, at DK-modellen her giver
en udnyttelig ressource, som er en hel del
mindre end amternes skøn, i hvert fald ca.
40 % mindre.
Noget kunne derfor tyde på, at admini-
strationen af indvindingstilladelser måske
skal skærpes.
Mange amter er i forbindelse med OSD-
kortlægning og zonering kommet et godt
stykke vej med modellering af grundvan-
det, men måske mangler der fortsat et lille
stykke vej, når det gælder integreret model-
lering af både grundvand og overfladevand
i en del amter.
Der kommer stensikkert fokus på inte-
greret modellering, når Vandrammedirek-
tivet skal implementeres, og når NOVANA,
det nye overvågningsprogram, går i gang,
begge dele ved årsskiftet.
Interkalibreret vandbalance
DK-modellen er et brugbart værktøj som
referenceramme for modellering på regio-
nal og lokal skala, fordi den kan levere
randbetingelser, grundvandsdannelser mv.
Styrken ved DK-model er i den forbin-
0
50 km
Nettonedbør mm/år
1­50
50­100
100­150
150­200
200­250
250­300
300­350
350­400
400­500
500­600
600­900
Simuleret nettonedbør (mm/år). Grafik: Forfatterne)
delse, at dens nettonedbør og grundvands-
dannelse så at sige er interkalibreret gennem
det systematiske arbejde med de 10 model-
etaper, der er kalibrerede og validerede i
forhold til trykniveau og afstrømning ved
vandføringsstationer, se figuren nedenfor.
Når vandforekomsterne skal karakteri-
seres i forbindelse med Vandrammedirek-
tivet i 2004 i basisanalyse, kan DK-model
bidrage med at bringe disse isolerede vand-
forekomster ind i en ferskvandskredsløbs-
sammenhæng, samtidig med at menneske-
Fiskeopdræt ved Vejen. (Foto: Peter Moors)
background image
14
GeologiskNyt 5/03
lige påvirkninger fx følgevirkninger af
vandindvinding allerede er beregnede på
overordnet niveau og tilmed på ensartet vis
for hele landet.
Fremtidsperspektiver
Der er behov for en bedre beskyttelse af
både grundvand og overfladevand. Vi har
været lidt for fokuserede på enten det ene
eller det andet i de seneste år. Den fejl må
vi ikke gentage, når vi giver os i kast med
Vandrammedirektivet allerede til årsskiftet.
Det kan ikke nytte noget, at vi ikke kan
mestre vandbalancen og vandkredsløbet.
Hvis der er behov for viden, så må vi ind-
samle den viden, der skal til, så Vand-
rammedirektivet kan få det indhold og den
helhed, som var det tiltænkt.
Verden af i går var tæt befolket med
analytiske metoder og ufuldstændige vand-
balancer. Verden af i morgen kræver kvan-
titative vurderinger, usikkerheds-
vurderinger og en bedre involvering af in-
teressenter og offentligheden.
Litteratur:
Henriksen, H.J. og Sonnenborg, A. (2003)
Ferskvandets kredsløb. NOVA 2003 tema-
rapport.. Danmarks og Grønlands Geolo-
giske Undersøgelse, Danmarks Miljø-
undersøgelser, Danmarks Jordbrugs-
VI HAR JORD I
HOVEDET ..!
- og plads til mere
Bioteknisk Jordrens SOILREM er
Danmarks landsdækkende jord-
renser , når det gælder olie- og
kemikalieforurening ­ med anlæg
i Kalundborg, Esbjerg, Aalborg og
på Ærø, Samsø og Bornholm.
Kontakt os på tlf. 59 50 46 68.
GeoNyt,
Forskning og Danmarks Meteorologiske
Institut. ISBN 87-7871-114-2. GEUS maj.
2003. www.vandmodel.dk
Henriksen, H.J., Troldborg, L., Nyegaard,
P., Sonnenborg, T.O. Refsgaard, J.C. og
Madsen, B. (2003) Methodology for con-
struction, calibration and validation of a
national hydrological model for Denmark.
Journal of Hydrology. 280/1-4 pp. 52-71.
Plauborg, F., Refsgaard, J.C., Henriksen,
H.J., Blicher-Mathiasen, G. og Kern-Han-
sen, C. (2002) Vandbalance på mark- og op-
landsskala. Notat udarbejdet af DJF, GEUS,
DMU, DMI. DJF Rapport 70 Markbrug.
Tilpasning til fremtidens klima
En ny dansk rapport konkluderer, at der er
gevinster at hente for det danske samfund
ved rettidig indsats mod klimaændringer.
Tænketanken for Akademiet for de Tek-
niske Videnskaber (ATV) nedsatte i foråret
2003 en arbejdsgruppe, der skulle pege på,
hvor og hvordan vi i Danmark med tekni-
ske tiltag kan tilpasse os de klimaændrin-
ger, vi under alle omstændigheder må for-
vente. Hvor bør vi sætte ind og med hvil-
ken tidshorisont? Hvor mangler der viden?
Hvilke tiltag bør vi iværksætte allerede nu,
og hvilke kan vente?
DMI har deltaget i arbejdsgruppens ar-
bejde bidraget med mulige modeller for
klimaudviklinger i Danmark.
Der er fokuseret på vand, natur, landbrug,
skove, byggeri og anlæg, kyster og havne,
fordi tekniske løsninger på disse områder
kan gøre en forskel. Her er konsekvenserne
af et ændret klima vurderet, og der er peget
på, hvor der pga. en lang planlægnings-
horisont eller en lang levetid af anlæg mv.
bør gøres en indsats nu, og hvor planlæg-
ningshorisonten gør det muligt at vente.
Rapporten konkluderer, at der vil være
store gevinster for det danske samfund ved
en rettidig indsats. Mange af de tekniske løs-
ninger, vi vælger i dag, skal kunne holde
50 eller 100 år. Rapporten anbefaler, at der
løbende udføres regionale beregninger af
udviklingen i vejr og klima, da hverken tids-
horisont eller konkrete effekter af klimaæn-
dringerne kan forudsiges med nøjagtighed.
www.DMI.dk / PBSJ
Tilvækst i årets antarktiske ozonhul
Årets antarktiske ozonhul vokser stadig.
Det kunne være en nyhed, der ville få folk
til at snakke, men det er bliver rent faktisk
formentligt "kun" det næststørste, siden
målingerne startede i 1979.
Udbredelsen var i september på godt 25
millioner kvadratkilometer.
Ved "ozonhullet" forstås de områder,
hvor ozonlagets tykkelse er mindre end 220
Dobson-enheder (DU), (midt i hullet kom-
mer værdierne ned på omkring 100 Dobson-
enheder). Målinger udført af NASA tilbage
fra 1960'erne viser, at ozonkoncentrationen
burde være ca. 300 Dobson-enheder på
denne tid af året (en "DU" er 0,01 mm,
svarende til 2,69 x 1016 molekyler/cm
2
I 2000 registreredes det største antarkti-
ske ozonhul nogensinde. Det dækkede 27,5
mio. kvadratkilometer, svarende til mere
end 625 gange Danmarks samlede landareal.
Formen, størrelsen og tidspunktet for
den maximale udbredelse af ozonhullet er i
høj grad afhængig af de meteorologiske
forhold omkring sydpolen, og de varierer
meget fra år til år. Det betyder, at ozon-
hullet nogle år vokser sig meget stort mens
det andre år forbliver forholdsvis lille. Det
sker til trods for, at potentialet for kemisk
nedbrydning af ozon ­ i form af klor- og
bromforbindelser ­ er stort set uændret.
Årets ozonhul er næsten cirkelformet,
dækker stort set hele det antarktiske konti-
nent og når i sit yderområde frem til den
sydligste spids af Sydamerika.
Årsagen til ozonhullets fortsatte vækst
er meget stabile meteorologiske forhold i
den sydpolare stratosfære og meget lave tem-
peraturer. Det er perfekte forudsætninger
for udviklingen af et stort og dybt ozonhul.
www.DMI.dk / PBSJ

[Til top]   Sidst ændret: 10. november 2003 © De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland - GEUS
Øster Voldgade 10, 1350 København K - Tlf.: 38142000 - Fax: 38142050 - E-post: geus@geus.dk
Siden vedligeholdes af: webredaktøren


*