HYdrokemisk interaktion mellem Grundvand og Overfladevand (HYGRO)
1 Indledning
1.1 Projektformål
Formålet med det aktuelle projekt er at etablere en metode til at karakterisere ådale i typeområder efter geologiske og ådals-morfologiske principper. Den måde, som grundvandsmagasin og vandløb udveksler vand på, varierer betydeligt fra det ene typeområde til det andet. Det samme gør sig gældende for det stof, som transporteres med vandet, og som kan omsættes eller frigives fra de ånære sedimenter, hvorigennem udvekslingen sker. Projektet skal på sigt munde ud i at få bestemt typiske parameterværdier for vandstrømning og omsætningspotentiale i type-ådale, således at metodikken kan anvendes bredt i Danmark uden på forhånd at være nødt til at lave detaljerede feltundersøgelser på hver enkelt lokalitet. Kun i særlige tilfælde opnås de nødvendige parameterværdier fra typeområder ved etablering af et målrettet feltprogram, der dog ikke skal udformes som et egentlig moniteringsprogram. I en senere fase forudses det, at der vil ske en egentlig testning, validering og operationalisering af typologien. Metodikken vil kunne understøtte fastlæggelse af kvalitetskriterier for grundvandet og i vandløb i overensstemmelse med bestemmelserne i Vandrammedirektivet.
1.2 Projektbaggrund og organisation
Miljøstyrelsens Spildevands- og Vandforsyningskontor er ansvarlig for implementering af Vandrammedirektivet. I forbindelse med implementeringen udarbejdes kriterier til brug ved klassificering af tilstanden i grundvandet. En parameter for klassificering af grundvandet er, hvordan grundvandsstanden og –kvaliteten i ådale påvirker tilstanden i overfladevande, såsom vandløb, søer, vådområder eller kystvande, som har hydraulisk forbindelse til grundvandet.
Der er behov for at skabe en bedre forståelse af, hvorledes procesbeskrivelser og typiske parameterværdier, der karakteriserer vandstrømninger og stofomsætninger i de ånære områder, kan forklares og bestemmes på baggrund af geologisk og ådals-morfologisk viden. En sådan viden vil være en forudsætning for kvantitativt at kunne vurdere betydningen af de ånære områder for samspillet mellem grundvand og overfladevand.
Projektet skal således for ådale søge at opstille en metodik til systematisk at skønne de hydrauliske og geokemiske parameterværdier, der styrer henholdsvis strømningsmæssige og stofomsætningsmæssige processer uden at gennemføre detaljerede feltstudier i de konkrete områder.
Hvad angår vandstrømning og potentiale for stofomsætning har de danske ådale ændret sig betydeligt som en følge af menneskets afvanding i form af dræning, grøftning og udretning / uddybning af vandløb. Ådale i en uforstyrret tilstand vil derfor i mange tilfælde have en anden vandstrømning og andet potentiale for stofomsætning end forstyrrede ådale. I forbindelse med udvikling af typologi for grundvands- / overfladevandsinteraktion i fase 1 og de efterfølgende konkrete målefaser vil denne forskel blive efterprøvet og indarbejdet.
Projektet er en direkte videreførelse af et Kt. 14/54-udredningsprojekt, som GEUS og DMU gennemførte i 2001 med titlen "Videnstatus for Sammenhængen mellem Grundvand og Overfladevand" (Refsgaard med flere, 2002). Der blev heri opstillet et projektkatalog, som der kan tages udgangspunkt i ved iværksættelse af nye projekter inden for emneområdet. Nærværende projekt er det højest prioriterede vidensbehov i projektkataloget.
Nærværende projekt gennemføres af GEUS, DMU og Århus Universitet (AAU) i perioden juni til december 2002. Projektgruppen består af:
 | Bertel Nilsson, GEUS (projektleder, ådalens tilblivelse; typiske parameterværdier i ådalen) |
| Jens Christian Refsgaard, GEUS (typiske parameterværdier i ådalen) |
| Brian Kronvang, DMU (ådalen i uforstyrret tilstand; typiske parameterværdier i ådalen) |
| Steen Christensen, AAU (typiske parameterværdier i ådalen; typologi for grundvands - overfladevandsinteraktion) |
| Jesper Heidemann Langhoff, AAU (typologi for grundvands - overfladevandsinteraktion) |
| Mette Dahl, GEUS (processer i ådalen; typologi for grundvands - overfladevandsinteraktion) |
| Hans Estrup Andersen, DMU (feltprogram til fastlæggelse af typologi for grundvands - overfladevandsinteraktion) |
| Carl Christian Hoffmann, DMU (processer i ådalen; typiske parameterværdier i ådalen) |
| Keld Rømer Rasmussen, AAU (typiske parameterværdier i ådalen) |
| Ingelise Møller, GEUS (georadar) |
Projektet har en følgegruppe bestående af:
| Martin Skriver (formand), MST |
| Bente Villumsen, MST |
| Bertel Nilsson, GEUS |
| Brian Kronvang, DMU |
| Steen Christensen, AAU |
| Jens Christian Refsgaard, GEUS |
1.3 Vandrammedirektivets krav til typologien for grundvand-overfladevand interaktion
I forbindelse med implementering af Vandrammedirektivet er et afgørende forhold for klassificeringen af grundvandet, hvordan grundvandsstanden og –kvaliteten påvirker tilstanden i overfladevandene. I forbindelse med opdelingen af Danmark i vandområdedistrikter skal grundvand inden udgangen af 2004 klassificeres efter deres risiko for ikke at kunne opnå direktivets krav om "god tilstand". Parallelt med udarbejdelsen af denne klassificering er der nedsat en arbejdsgruppe, som skal forestå udarbejdelsen af en vandløbstypologi, der skal klassificere den økologiske kvalitet for forskellige vandløbstyper. For at opnå sammenhæng mellem udpegningen af typer af grundvandsforekomster og vandløbstypologien er der behov for en inddeling af ådalene i typer med repræsentative parameterværdier tilknyttet med hensyn til vandstrømning og stoftransport.
Grundvandsressourcerne og overfladevandene har i Danmark i stort omfang hidtil været forvaltet hver for sig. Med principperne i Vandrammedirektivet bliver der således øget fokus på sammenhængen i forvaltningen af overfladevande og grundvand.
Figur 1.
Typologien for Grundvand-Overfladevand Interaktion (GOI) afgrænses til andre
vandrammedirektivaktiviteter: Karakterisering af grundvandsforekomster i Vand Område
Distrikter, VOD (til venstre på figuren) og karakterisering af økologisk tilstand i
overfladevandene (til højre).
1.4 Fremgangsmåde ved udarbejdelsen af nærværende rapport
Projektarbejdet har haft følgende indhold:
| Der er foretaget en målrettet litteratursøgning for at identificere eventuelle lignende metodikker / principper i karakterisering af ådale i typeområder i andre lande. |
| Der er udviklet en typologi for grundvands- / overfladevandsinteraktion, hvor danske ådale kan karakteriseres ud fra geologiske og ådals-morfologiske parametre. Typeområderne skal defineres med henblik på, at hydrauliske og stofomsætningsmæssige parameterværdier kan bestemmes i et typeområde og anvendes for områder med tilsvarende karakteristika. I klassifikationen tages højde for ådalene i en upåvirket tilstand versus menneskabte forstyrrelser i form af afvanding. |
| De typiske parameterværdier, der indgår i karakteriseringen af typeområderne, er beskrevet. |
| På baggrund af et indgående kendskab til danske ådalsundersøgelser er eksempler på danske typelokaliteter blevet identificeret. |
| Der er udarbejdet et forslag til feltprogram til fastlæggelse af de forskellige ådalstyper. Herunder er en enkelt feltmetode (georadar) blevet pilottestet på typelokaliteter i Gjern å oplandet med det formål at afklare, om metoden egner sig til kortlægning af ådalssedimenternes geometriske og lithologiske forhold. Der er primært fokuseret på, om vandledende sandlag, indesluttet i mindre permeable organisk rige ådalssedimenter, kan udskilles med georadarmetoden. |
En kvalitetssikringsgruppe, bestående af deltagere fra flere amter (Viborg, Århus, Vestsjælland og Roskilde), Geografisk og Geologisk Institut ved Københavns Universitet, Skov og Naturstyrelsen og Hedeselskabet, har været inddraget midtvejs på en kombineret feltekskursion og workshop fordelt over to dage, hvor projektgruppen fremlagde videnstatus til diskussion og kritik.
1.5 Rapportens indhold – læsevejledning
Følgende emner behandles i nærværende arbejdsrapport:
| Kapitel 2 indeholder en beskrivelse af ådales tilblivelse, menneskeskabte indgreb og uforstyrret tilstand. | ||||||
| Kapitel 3 beskriver de hydrologiske og mere stofspecifikke samspilsprocesser, der forekommer ved interaktionen mellem grundvand og overfladevand i ådale. | ||||||
| Kapitel 4 omfatter en beskrivelse af metodikken til klassifikation af ådale i typeområder (typologi for grundvands- / overfladevandsinteraktion) indeholdende hovedtyper og varianttyper af naturlig og menneskeskabt oprindelse. | ||||||
| Kapitel 5 opsummerer de grundlæggende parametre, som styrer det hydrokemiske kredsløb
i interaktionen mellem grundvand og overfladevand
| ||||||
| Kapitel 6 beskriver et forslag til feltprogram til fastlæggelse af grundvand-overfladevandsinteraktion i ådale. | ||||||
| I kapitel 7 er givet forslag til færdig udvikling og validering af den opstillede typologi for grundvands- / overfladevandsinteraktion. |