Retningslinier for opstilling af grundvandsmodeller

1. Introduktion

Nærværende rapport behandler behovet for retningslinier for anvendelse af numeriske grundvandsmodeller. Rapporten skal opfattes som en baggrundsrapport, som grundlag for udarbejdelse af en egentlig vejledning på området, på et senere tidspunkt. I undersøgelsen gives eksempler på udenlandske og danske erfaringer med retningslinier i forbindelse med:
regionale vurderinger af grundvandsressourcens størrelse under hensyn til klimavariationer og vandløbspåvirkning ved hjælp af hydrologiske modeller
grundvandsmodellering i forbindelse med detailkortlægning og zonering i områder med særlige drikkevandsinteresser eller i oplande til kildepladser/vandværker med henblik på vurdering af grundvandsdannende oplande, strømningsveje mv.
brug af grundvandsmodeller i forbindelse med detaljerede indsatsplaner (f.eks. nitrat) til konsekvensvurderinger af reguleringer af nitratudvaskning eller vurdering af forureningsudbredelse fra punktkilder og stoftransport

Målgruppen for denne rapport er folk i amter, kommuner, vandværker, centrale myndigheder, rådgivere og forskningsinstitutioner der deltager i rekvirering eller udførelse af grundvandsmodelprojekter.

Der er opstillet retningslinier for strømningsmodellering med udgangspunkt i en modelprotokol, som der i brede kredse også i udlandet, er generel enighed om.

Der gives desuden retningslinier i forbindelse med anvendelse af stoftransportmodeller, men dette emne er kun behandlet i mere begrænset omfang, idet der ikke er den samme konsensus om brugen af stoftransportmodeller, som der er når det gælder strømningsmodeller. Det har ikke været muligt at opstille egentlige retningslinier for stoftransportmodellering.

I de seneste år er der rettet betydelig fokus på fastlæggelse af nøjagtighedskriterier, kalibrering, validering og usikkerhedsanalyse, måske fordi nogen af de simuleringsresultater, som grundvandsmodeller i første omgang kom ud med, senere viste sig ikke at være tilstrækkeligt troværdige og holdbare under alle forhold og påvirkninger af det hydrologiske system. Der skal ikke være nogen tvivl om, at der er behov for fortsat at arbejde videre med disse spørgsmål, og at netop disse emner er meget centrale i et modelprojekt. På en række punkter mangler der dog viden til at kunne anvise klare retningslinier.

Et særligt vigtigt forhold i et modelprojekt er tilvejebringelsen af en god og konstruktiv dialog mellem på den ene side rekvirenten og på den anden side rådgiveren. Det er herunder vigtigt at gennemføre modelreviews på de tidspunkter i processen, hvor dette er særligt påkrævet.

I forbindelse med opstilling af retningslinierne er der indsamlet litteratur og erfaringer fra udlandet bl.a. USA, England og Australien. Danske erfaringer fra modeldatabase for Københavnsområdet, den Nationale Vandressource Model og Ståbi i grundvandsmodellering udarbejdet i forbindelse med et grundkursus for amtsfolk er også søgt inddraget (Ståbi i grundvandsmodellering kan hjemtages fra www.vandmodel.dk/staabi_2000.htm).

På nogle områder er der behov for at opbygge viden og sammenstille praktiske erfaringer med henblik på opstilling af mere præcise retningslinier. Det gælder specielt vedrørende:
fastsættelse af nøjagtighedskriterier (kalibrering/validering),
metoder til kvantificering af usikkerheder (herunder betydningen af yderligere dataindsamling),
anvendelse af stoftransportmodeller (udvaskning fra rodzonen, umættet og mættet zone), og
cost/benefit- og risikoanalyser (f.eks. indsamling af nye/yderligere feltdata, udgifter til reguleringer af fladebelastning/punktkilder, design af moniteringssystemer og risiko ved forurening).

De opstillede retningslinier bør derfor ajourføres i løbet af nogle år i takt med, at der indsamles et bedre erfaringsgrundlag fra ind- og udland på såvel grundvandsområdet, som gældende for andre dele af vandkredsløbet.

Grundlaget for nærmere retningslinier for brug af grundvandsmodeller i forbindelse med detaljerede indsatsplaner (f.eks. for nitrat) til konsekvensvurderinger af reguleringer af nitratudvaskning eller vurdering af forureningsudbredelse fra punktkilder og stoftransport er af samme årsag i nærværende rapport ikke nærmere behandlet, idet der er behov for at gøre erfaringer på dette område fra f.eks. zoneringen, før der opstilles præcise retningslinier.

De opstillede retningslinier med opdeling på 4 milepæle er dog tilstrækkeligt brugbare og rummelige, som en ramme for arbejdet med grundvandsmodeller på såvel de mere traditionelle opgavetyper, som når det gælder mere integrerede modeller eller stoftransportmodeller. De 4 milepæle er:
opstilling af konceptuel model
modelopstilling og fastlæggelse af nøjagtighedskrav
kalibrering og validering
modelsimuleringer og usikkerhedsanalyser

Det anbefales at gennemføre formaliserede reviews ved passagen af hver enkelt milepæl, evt. med eksterne personer/modellører, med henblik på at der opnås enighed mellem vandressourceforvalteren (rekvirenten) og rådgiveren (modelløren) omkring dels de opnåede resultater ved passagen af den aktuelle milepæl og dels indholdet i den/de kommende faser af opgaven. Herved er det også muligt at træffe beslutninger om evt. behov for yderligere dataindsamling eller afbrydelse af modelarbejdet, såfremt der enten ikke kan opnås enighed om resultaterne eller såfremt det viser sig at de opstillede formål ikke vil kunne opnås, f.eks. med hensyn til nøjagtighedskrav, på det nuværende datagrundlag.

Det endelige sæt retningslinier er udarbejdet på baggrund af de forslag og kommentarer, som er fremkommet ved skriftelig høring af udkastet i perioden 11. december 2000 til 8. januar 2001.Udkastet til høringsrapport er udarbejdet i perioden april – december 2000.

Projektets styregruppe har bestået af følgende deltagere:

Martin Skriver, Miljøstyrelsen (formand)
Kim Dahlstrøm, Miljøstyrelsen (projektdeltager)
Hans Jørgen Henriksen, GEUS (projektleder)
Heidi C. Barlebo, GEUS (projektdeltager)
Per Rasmussen, GEUS (projektdeltager)
Bill Harrar, GEUS (projektdeltager)