Rapporten - Søren Højmark Rasmussen
Rapporten - Søren Højmark Rasmussen
Rapporten - Søren Højmark Rasmussen
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Vandindvinding i Volsted Plantage<br />
– Numerisk modellering af vandføringen i Hølbækken<br />
Naturgeografi, 8. semester, Forår 2006
Titel: Vandindvinding i Volsted Plantage<br />
B-studienævnet<br />
Aalborg Universitet<br />
Sohngaardsholmsvej 57<br />
9000 Aalborg<br />
www.bsn.aau.dk<br />
- Numerisk modellering af vandføringen i Hølbækken<br />
Tema: Grundvandet som ressource<br />
Projektperiode: 1/2 - 2/6 2006<br />
Projektgruppe: D019 Synopsis<br />
Deltagere:<br />
Bastian E. Jensen<br />
Marianne Bismo<br />
Martin Thorsøe<br />
<strong>Søren</strong> H. <strong>Rasmussen</strong><br />
Vejledere:<br />
Jacob Birk Jensen<br />
Niels Arne Wahl<br />
Oplagstal: 7<br />
Sideantal: 105<br />
Bilagsantal: 7 og en Cd-rom<br />
Aalborg kommune planlægger at oprette<br />
en vandindvinding i Volsted Plantage,<br />
hvor der skal indvindes ca. 1 mio. m 3 /år.<br />
Formålet med denne rapport er at<br />
undersøge, hvilken indvirkning dette vil<br />
have på vandføringen i det nærliggende<br />
vandløb Hølbækken, der er klassificeret<br />
som B1 (laksefiskevand) og derfor kun<br />
må påvirkes minimalt. Dette er<br />
undersøgt ved at opsætte en konceptuel<br />
model for området omkring Hølbækken,<br />
der så er brugt til opstillingen af en<br />
numerisk grundvandsmodel. Beregninger<br />
udført med grundvandsmodellen<br />
viser, at en indvinding på 1 mio. m 3 /år<br />
giver en reduktion af Hølbækkens gennemsnitsvandføring<br />
på ca. 20 % og at<br />
denne påvirkes 10 %, hvis der i stedet<br />
indvindes 1/2 mio. m 3 /år. Det konkluderes<br />
derfor, at den planlagte indvinding<br />
påvirker Hølbækkens vand-føring med<br />
mere end det tilladte.
English summary<br />
The municipality of Aalborg plans a groundwater extraction from Volsted Plantage. The<br />
purpose is to supply the citizens of the municipality with 1.000.000 m 3 drinking water<br />
pr. yr. The object of this paper is to estimate the influence this extraction will have on<br />
Hølbækken, a nearby brook. Hølbækken is classified as a salmon habitat. This means<br />
that the median of the annual minimum flow in the brook can only be affected<br />
minimally.<br />
The project area was interpreted by making a conceptual model, in which the geology,<br />
hydrology and hydrogeology of the project area was investigated. On the basis of the<br />
conceptual model a numerical groundwater model was developed. The groundwater<br />
model was generated using GMS 5.1. Two different geological interpretations of the<br />
model area and two different placements of the extraction wells in Volsted Plantage<br />
were simulated using the model. The different calculations and placements produced<br />
similar results. The calculations showed a 20 % decline of the water flow in Hølbækken<br />
when 1.000.000 m 3 /yr was extracted. The water flow declined by 10 % when 500.000<br />
m 3 /yr was extracted. This paper concludes that the planned extraction of 1.000.000<br />
m 3 /yr influences the water flow in Hølbækken by more than the accepted according to<br />
the salmon habitat classification.
Forord<br />
Denne rapport er udarbejdet på 8. semester af Cand. Scient. uddannelsen Geografi med<br />
speciale i Naturgeografi. Temaet for dette semester er Grundvandet som ressource. Det<br />
er valgt at arbejdet med dette tema ved at undersøge den mulige påvirkning ved<br />
etableringen af en ny drikkevandsindvinding i Volsted Plantage. Målet med rapporten er<br />
derfor, at lave en ressourcemæssig vurdering af grundvandsressourcen i oplandet til<br />
plantagen på baggrund af en grundvandsmodel. Til opsætningen af grundvandsmodellen<br />
er der blevet indsamlet data på to feltture den 27.02 - 03.03 og 20.04 - 21.04.<br />
Kildehenvisninger er angivet på formen (forfatters efternavn, årstal: sidetal). Tabeller og<br />
figurer er nummereret fortløbende. På den vedlagte Cd-rom findes de beregninger, som<br />
ligger til grund for resultaterne fra de undersøgelser, der præsenteres i rapporten.<br />
Bastian E. Jensen Marianne Bismo<br />
Martin H. Thorsøe <strong>Søren</strong> H. <strong>Rasmussen</strong>
Indhold<br />
Side<br />
1 Indledning 7<br />
1.1 Problemformulering 10<br />
2 Grundvand- og overfladevandsinteraktion 15<br />
2.1 Ådalen 16<br />
2.2 Ådales geomorfologi 17<br />
2.3 Vandbalanceligningen 19<br />
2.4 Opsummering 23<br />
3 Konceptuel model af projektområdet 25<br />
3.1 Præsentation af fokusområdet 26<br />
3.2 Projektområdets geologi 30<br />
3.3 Projektområdets hydrologi 46<br />
3.4 Projektområdets hydrogeologi 56<br />
3.5 Opsummering 66<br />
4 Opsætning af grundvandsmodellen 69<br />
4.1 Grundvandsmodellering generelt 69<br />
4.2 Grundvandsmodellen 71<br />
4.3 Kalibrering af grundvandsmodellen 76<br />
4.4 Placering af indvindingsboringerne 81<br />
4.5 Anvendelse af grundvandsmodellen 84<br />
4.6 Effekt af grundvandsindvindingen på vandføringen i Hølbækken 85<br />
4.7 Usikkerheder ved grundvandsmodellering 87<br />
5 Konklusion 97<br />
6 Perspektivering 99<br />
Litteraturliste 101<br />
Bilag<br />
A Flowlog<br />
B Vandføring<br />
C Fasebestemmelse<br />
D Hydraulisk ledningsevne<br />
E Slugtest<br />
F Åbundens hydrauliske ledningsevne<br />
G Diffus udstrømning
1<br />
Indledning<br />
Vand er en ressource, der kan anvendes til en lang række forskellige formål. Industrien<br />
har ofte brug for store mængder vand til køling eller procesvand. Landbruget har brug<br />
for vanding af deres marker. Vi mennesker har brug rent drikkevand. Dette vand kan<br />
hentes fra forskellige kilder afhængig af hvad, der er til rådighed, men i Danmark er den<br />
største kilde grundvandet, hvorfra 99 % af vandet indvindes (Danva, 2006). Til industri<br />
og landbrug anvendes stadigvæk i nogen udstrækning vand fra f.eks. vandløb, men<br />
drikkevand indvindes kun fra grundvandet. Rent drikkevand er en livsnødvendighed,<br />
hvilket betyder, at alene af denne grund, er beskyttelsen af grundvandet og sikring af<br />
adgangen til tilstrækkelige mængder en høj prioritet.<br />
Grundvandet kan forurenes af forskellige kilder og dermed blive uegnet til anvendelse.<br />
Forureningen kan f.eks. komme fra industri eller udslip af kemikalier fra utætte tanke.<br />
En væsentlig kilde til forurening af grundvandet er landbruget, hvis anvendelse af<br />
gødning og pesticider kan lede til påvirkning af store arealer. Landbrugets udnyttelsesgrad<br />
af gødning, som ikke er fuldstændig, betyder, at der sker en nedsivning af nitrat og<br />
pesticider til grundvandet. Samtidig er mange af de pesticidtyper, som anvendes,<br />
langsomt nedbrydelige og derfor kan der ske en ophobning af pesticider i grundvandet,<br />
som kan tage mange år om at nedbrydes. Den politiske målsætning i Danmark er, at<br />
uforurenet grundvand skal være basis for drikkevand og at vandrensning kun<br />
undtagelsesvist og i en begrænset periode kan tillades (Regionplan, 2005: 238).<br />
En række problemer kan opstå i forbindelse med selve indvindingen. Når der pumpes<br />
vand fra en boring, sænkes grundvandspotentialet i det omkring denne. Indvindingen<br />
kan også føre til saltindtrængning i kystnære områder eller tørlægning af okkerholdige
Kapitel 1 Indledning<br />
lag i undergrunden. Begge disse problemer betyder, at vandet fra denne boring ikke<br />
længere kan anvendes til drikkevand. Sænkning af grundvandspotentialet kan også<br />
påvirke nærliggende hydrologiske systemer, såsom vådområder eller åer, hvor det kan<br />
føre til sænkning af vandstanden og ændring af de økologiske forhold. Dette er i strid<br />
med den gældende lovgivning, hvor påvirkningen af lokale økosystemer helst skal<br />
undgås eller minimeres. I praksis er der to EU direktiver som omhandler dette problem:<br />
Vandrammedirektivet og Habitatdirektivet. Begge disse direktiver er implementeret i<br />
dansk lovgivning. Habitatdirektivet omhandler beskyttelse af områder med et truet eller<br />
sjældent dyre- eller planteliv og områder med truede, arealmæssigt begrænsede eller<br />
karakteristiske naturtyper. Vandrammedirektivet er en sammentænkning af det hydrologiske<br />
kredsløb, hvor det gælder om at sikre den bedst mulige kvalitet af både<br />
grundvand og overfladevand. Kvaliteten går både på kemiske parametre og økologiske<br />
parametre. Sidstnævnte indebærer bl.a. en tilbageføring af vandløbene til deres<br />
”naturlige” tilstand, dvs. den menneskelige indflydelse skal fjernes. Begge direktiver<br />
indebærer, at der er opstillet en række målsætninger for samtlige danske vandløb, som<br />
skal overholdes (SNS, 2006).<br />
I Nordjyllands Amt har der gennem de seneste fem år været en stigning i antallet af<br />
lukkede boringer, samtidig med, at der ikke er sket et fald i vandforbruget, figur 1.1.<br />
Derfor er der behov for at nye boringer oprettes for at imødekomme behovet for vand.<br />
Derudover er det nødvendigt for vandværkerne at operere med en vis overkapacitet i<br />
deres system, hvilket vil sige, at de har flere boringer med en større kapacitet end det er<br />
nødvendigt for at opfylde behovet for rent drikkevand. Derved kan de stadigvæk levere<br />
den nødvendige mængde vand, selvom en af deres boringer må lukke. Det betyder også,<br />
at de kan sprede deres vandindvinding ud på flere boringer og mindske påvirkningen på<br />
enkelte lokaliteter.<br />
<strong>Rapporten</strong>s projektområde<br />
For at sikre vandforsyningen har Aalborg Kommune i øjeblikket gang i en undersøgelse<br />
af Volsted Plantage, ca. 20 km syd for Aalborg centrum, med henblik på etablering af<br />
en ny kildeplads, figur 1.2. Der er planer om at indvinde 1 mio. m 3 om året fra denne<br />
kildeplads, hvis det viser sig, at området er egnet og de miljømæssige påvirkninger ikke<br />
er for store. Den potentielle kildeplads er beskyttet af skoven og undersøgelser viser, at<br />
det er muligt at indvinde rent drikkevand fra denne lokalitet. Det er imidlertid ikke klart,<br />
hvilken indvirkning en boring vil have på det omkringliggende område.<br />
8
Antal lukkede boringer<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
2000 2001 2002 2003 2004 2005<br />
År<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Forbrug i mio. m 3<br />
Ikke angivet<br />
Andet<br />
Forurening<br />
Forbrugt<br />
drikkevand<br />
Figur 1.1. Forbrug af vand i Nordjyllands Amt og antallet af lukkede boringer pr. år i perioden år 2000 –<br />
2005, fordelt på årsag. Kategorien ”andet” dækker bl.a. over boringer, der er blevet lukkede af<br />
administrative årsager, fordi de ikke længere anvendes, eller fordi de ikke længere fungerer. Data fra<br />
GEUS 1 (2006) og Statistikbanken (2006).<br />
Udover kommunen er der andre interesser i området, som kunne blive påvirket af<br />
vandindvindingen. Der er således et dambrug, lodsejere og beskyttede naturområder.<br />
Dambruget indvinder grundvand fra kilder, som benyttes til produktionen af<br />
opdrætsfisk. Hvis kommunen også begynder at indvinde vand i området, vil det kunne<br />
påvirke mængden og kvaliteten af det vand, som dambruget kan indvinde. Lodsejerne<br />
har gennem deres ejerskab en interesse i området, placeringen af indvindings boringer i<br />
Volsted Plantage vil lægge restriktioner på arealanvendelsen. Endelig er Lindenborg<br />
Ådal et EU Habitatområde, hvor vandføringen i åen ikke må påvirkes, dette område<br />
omfatter også den nedre del af Hølbækken. Hølbækken er desuden målsat som B1,<br />
yngelopvækstvand for laksefisk (Bennedsen, 2002: 81). B1 målsætningen betyder, at<br />
vandløbets vandføring kun må påvirkes med 5-10 % af medianminimumsvandføringen<br />
(Regionplan, 2005: 237). Medianminimumsvandføringen er median af hvert års min.<br />
vandføring normalt over tyve år (DMU 1, 2006).<br />
9
Kapitel 1 Indledning<br />
Figur 1.2. Kortet viser placeringen af Volsted Plantage syd for Aalborg. Data fra TOP10DK (2000).<br />
Signaturen fra dette kort vil gå igen på flere af rapportens kort.<br />
1.1 Problemformulering<br />
I denne rapport er det valgt at fokusere på grundvandindvindingens påvirkning af<br />
Hølbækken. Da Hølbækken ligger tæt på den potentielle indvindingsplads, er der en stor<br />
mulighed for at vandføringen i bækken kan blive påvirket af indvindingen. Samtidig er<br />
undergrunden ved Hølbækken forholdsvist ukendt, så det er vanskeligt at vurdere<br />
præcist, hvilken effekt vandindvinding i Voldsted Plantage kan få. Derfor kunne det<br />
være interessant at undersøge dette område nærmere, med henblik på at belyse effekten<br />
af vandindvinding i forhold til Hølbækkens B1 målsætning. Dette leder frem til<br />
følgende problemstilling for denne rapport:<br />
10<br />
Hvilken indflydelse vil oprettelsen af indvindingsboringer i<br />
Volsted Plantage få for Hølbækkens vandføring?<br />
Spørgsmålet ønskes undersøgt kvantitativt, idet der således kan undersøges, hvorvidt<br />
grundvandsindvindingens indflydelse er af en sådan grad, at Hølbækken ikke kan leve<br />
op til B1 målsætningen. Der vil blive opsat en numerisk grundvandsmodel for området.<br />
Ifølge Refsgaard (2005), består en grundvandsmodellering af fem faser der skal
gennemarbejdes, figur 1.3. Den videre rapport vil blive bygget op med baggrund i<br />
denne opdeling af modelleringsarbejdet.<br />
Modelstudieplan<br />
Konceptualiseringen og<br />
dataindsamling<br />
Modelopsætning<br />
Kalibrering og validering<br />
Simulering og<br />
evaluering<br />
Figur 1.3. Arbejdsgangen i forbindelse med opsætningen af en grundvandsmodel (Refsgaard, 2005).<br />
Afgrænsning af modelområdet<br />
Første skridt i arbejdet med en grundvandsmodel er at lave en modelstudieplan, der er<br />
en udarbejdelse af formålet med modelleringen, en analyse af opgavens omfang og en<br />
plan for udarbejdelsen af modellen. Formålet med modelleringen er præsenteret i det<br />
foregående. For at danne et overblik over modelleringsopgaven, er modellens afgrænsning<br />
blevet undersøgt og vil i det følgende blive præsenteret.<br />
Ved afgrænsning af oplandet for en grundsvandsmodel er det vigtigt, at der er styr på<br />
vandbalancen i området, da der skal opsættes en numerisk grundvandsmodel over<br />
området. Der er anvendt to metoder til at sikre dette. Den første er nul fluks grænser,<br />
vinkelret på potentialekurverne. Da der dermed er det samme tryk på begge sider af<br />
afgrænsningen, vil der ikke ske nogen vandtransport over denne grænse. Den anden<br />
metode er trykgrænser, hvor potentialet langs grænsen er kendt. Den udstrømning, der<br />
sker fra disse områder er kendt, idet trykniveaut er kendt. Projektområdet er blevet<br />
afgrænset ved brug af et potentialekort, hvor vandløb og dræn er indtegnet, figur 1.4.<br />
Mod syd er projektområdet afgrænset af Lindenborg Å og mod vest af åen Skriveren,<br />
11
Kapitel 1 Indledning<br />
der er en tilløbså til Lindenborg Å. Disse to åer fungerer som trykgrænser. Den øvrige<br />
del af området er afgrænset med nul fluks grænser. Denne modelafgrænsning vil blive<br />
anvendt i resten af rapporten og der vil blive henvist til den som området. Hølbækken<br />
og dens ådal defineres som fokusområde for rapporten, hvilket skyldes, at det er i dette<br />
område påvirkningen ønskes bestemt og der vil derfor blive gået i dybden med<br />
undersøgelser i netop dette område.<br />
Figur 1.4. Projektområdets afgrænsning og fokusområdet. Tema for grundvandspotentiale er interpoleret<br />
ud fra punktobservationer af potentialet fra boringer (NJA, 2005). Boredata er af varierende kvalitet og<br />
alder, hvorfor temaet kun er vejledende. Å-tema fra TOP10DK (2000).<br />
Plan for modelleringen<br />
Den resterende rapport har følgende opbygning:<br />
12<br />
Grundvand- overfladevandsinteraktion – I dette kapitel præsenteres<br />
baggrundsviden, der bliver brugt i rapporten i forbindelse med grundvand-<br />
overfladevandsinteraktion. Der lægges vægt på at fastlægge relevante termer og<br />
principper for de undersøgelser, der skal belyse projektområdet.<br />
Konceptuel model af projektområdet – Her vil konceptualiseringen og<br />
dataindsamlingen til grundvandsmodellen foregå. Dette vil foregå i fire dele,<br />
først gennem en beskrivelse af området med en kortanalyse, samt observationer.
Dernæst gennem opstillingen af en geologisk model for området, der opbygges<br />
på baggrund af geologisk viden om projektområdet, GEUS boringer samt<br />
gruppens undersøgelser af undergrunden i Hølbækkens ådal. Udover dette vil<br />
kapitlet indeholde en gennemgang af de hydrologiske processer, herunder<br />
vandføring, infiltration og de forskellige geologiske lags hydrauliske ledningsevne.<br />
Grundvandsmodel – Valg af rammer for opsætningen af grundvandsmodellen<br />
fremlægges og modelopsætningen beskrives. Derudover vil modellen i kapitlet<br />
blive kalibreret og valideret. Herefter præsenteres og diskuteres modellens<br />
resultater. Kapitlet afsluttes med en diskussion af usikkerheder ved modellen.<br />
13
2<br />
Grundvand- og<br />
overfladevandsinteraktion<br />
I det følgende kapitel vil der blive set på den interaktion, der er mellem grundvand og<br />
overfladevandet i en ådal. Det vil blive gennemgået, hvilken sammenhæng der er<br />
mellem et områdes geomorfologi og den udveksling af vand, der foregår mellem<br />
vandløbet og oplandet. Det er vigtigt at have et kendskab til de faktorer, der påvirker<br />
grundvandets interaktion med overfladevandet, da det er formålet med denne rapport at<br />
klarlægge, hvilken påvirkning en indvinding af grundvand fra Volsted Plantage vil have<br />
på Hølbækken. Med baggrund i den teori som bliver præsenteret i dette kapitel, er det<br />
muligt at bestemme hvilke parametre, der skal undersøges nærmere for at kunne opstille<br />
en grundvandsmodel. Kapitlet skal også give en forståelse af de processer, der foregår i<br />
ådalene, som er nødvendig for at kunne analysere de resultater, der kommer frem i<br />
undersøgelserne.<br />
Grundvands- og overfladevandsinteraktion (GOI) er et komplekst område og forbindes<br />
ofte med en mængde forskellige naturvidenskabelige fagretninger, blandt andet geologi,<br />
biologi, naturgeografi og hydrologi. Grundlaget for gennemgangen er den GOItypologi,<br />
DMU har udviklet (Nilsson et al., 2005). Der vil udelukkende blive lagt vægt<br />
på de elementer, der er relevante for denne.
Kapitel 2 Grundvand- og overfladevandsinteraktion<br />
2.1 Ådalen<br />
I Danmark er ådale udstrømningsområder for grundvand. Der kan både være tale om<br />
overfladenær udstrømning og udstrømning fra dybere lag (Nilsson et al., 2004: 22).<br />
Interaktionen mellem grundvand og overfladevand kan derfor betragtes som den<br />
udveksling, der sker mellem vandløbet, ådalsmagasinet og den tilgrænsende hydrologiske<br />
enhed, figur 2.1 (Nilsson et al., 2003: 19). En ådal dannes, når der sker en<br />
nedskæring af ældre geologiske aflejringer og hermed dannes en dal som delvis fyldes<br />
op af nyere aflejringer. I Danmark er dannelsen ofte forbundet med gletscheres<br />
virksomhed. I ådalen findes der et ådalsmagasin bestående af yngre geologiske<br />
aflejringer, som langs siderne afgrænses af en skræntfod. Det er forskelligt, hvor let det<br />
er at skelne ådalsmagasinet fra den tilgrænsende hydrologiske enhed. I nogle tilfælde<br />
består ådalsmagasinet f.eks. af den samme type aflejringer som den tilgrænsende<br />
hydrologiske enhed, hvilket vanskeliggør en distinktion. Hvordan vandudvekslingen<br />
mellem den tilgrænsende hydrologiske enhed og ådalen er, afgøres af størrelsen,<br />
topografien og formen af oplandet og den tilgrænsende hydrologiske enheds<br />
hydrauliske ledningsevne.<br />
Figur 2.1. Begreber der knytter sig til en ådal (Nilsson et al., 2004: 22).<br />
16<br />
Definitioner<br />
Geologi – Læren om Jordens fysiske struktur og Jordens historie<br />
om forskellige istider, og hvordan de ændrede landskabet.<br />
Hydrologi – Læren om vand og vands bevægelse på jordens<br />
overflade.<br />
Hydrogeologi – Den del af hydrologien, der beskæftiger sig med<br />
vandets strømning i de geologiske lag.<br />
(Wikipedia, 2006)<br />
Opland Ådal Opland<br />
Skrænt<br />
Skræntfod<br />
Vandløb<br />
Ådalsmagasin<br />
Tilgrænsende hydrologisk enhed<br />
Relief<br />
Opfyldning
2.2 Ådales geomorfologi<br />
I det følgende vil der blive set på ådalenes udformning og der vil blive set nærmere på,<br />
hvordan ådale kan inddeles i forskellige typer, afhængig af deres geomorfologi. Der er<br />
stor sammenhæng mellem landskabstypen og interaktionen mellem grundvand og<br />
overfladevand og at det derfor er centralt at analysere det landskab, ådalen findes i, hvis<br />
det er ønsket at sige noget om vandudvekslingen i ådalen (Langhoff et al., 2005: 15).<br />
Der tages udgangspunkt i nogle overordnede inddelinger og der vil efterfølgende blive<br />
gået i dybden med den klassificering, der anvendes til danske forhold i forbindelse med<br />
GOI. Der vil blive lagt vægt på at præsentere en geomorfologisk inddeling, der senere<br />
kan kobles med de hydrologiske processer, der finder sted i ådalene. Grunden til at det<br />
er interessant at kende et områdes geomorfologi er, at der er en stærk sammenhæng<br />
mellem geomorfologien og hydrologien i en ådal og det er ofte lettere at skaffe<br />
geomorfologiske data (Larkin & Sharp, 1992: 1608).<br />
Overordnet set kan vandløbsstrækninger karakteriseres som enten aggraderende, hvor<br />
der sker en sedimentation eller degraderende, hvor der sker en erosion (Dahm et al.,<br />
1998: 430). Om en vandløbsstrækning er aggraderende eller degraderende bestemmes<br />
af, hvor hurtigt vandet strømmer og hvilke typer af sedimenter, der findes i vandet. Det<br />
er derfor en inddeling, der kan ændres over tid, eftersom strømningshastigheden og<br />
mængden af suspenderet materiale varieres over tid.<br />
Vandløbet kan enten være begrænset eller ubegrænset. En begrænset vandløbsstrækning<br />
er kendetegnet ved, at ådalen er mindre end fire gange så bred som åen, mens en<br />
ubegrænset vandløbsstrækning er kendetegnet ved, at ådalen er bredere end fire gange<br />
vandløbets brede (Dahm et al., 1998: 430). En ubegrænset vandløbsstrækning kan både<br />
være aggraderende og degraderende, mens en begrænset vandløbsstrækning<br />
sædvanligvis kun er degraderende. På strækninger, hvor vandløbet er aggraderende, er<br />
interaktionen mellem grundvand og overfladevand særligt høj, hvilket også er tilfældet<br />
på strækninger, hvor begrænsede vandløb åbner op og bliver ubegrænsede. Derimod er<br />
strækninger, hvor vandløbet er degraderende kendetegnet ved, at have en mindre<br />
interaktion mellem grundvandet og overfladevandet.<br />
I Nilsson et al. (2004) opdeles de danske ådale i fem forskellige typer, afhængende af<br />
områdernes geomorfologiske og geologiske historie.<br />
1. Morænelandskab: Et morænelandskab består af både sandede og lerede<br />
aflejringer, og repræsenterer den landskabstype i Danmark, der har det største<br />
relief. Udviklingen af en ådal er ofte ikke så udpræget i denne type landskab og<br />
indholdet af organisk materiale langs åen ikke er så stort. Derfor vil<br />
17
Kapitel 2 Grundvand- og overfladevandsinteraktion<br />
18<br />
tilstrømningen til et vandløb i et morænelandskab ofte være lokal og vil variere<br />
meget gennem året.<br />
2. Smeltevandsslette: En smeltevandsslette består af relativt homogene sandede<br />
aflejringer med en svag hældning. Vandløb på en smeltevandsslette er ofte dybt<br />
nedskårne i det omgivne landskab og vandføringen varierer ofte meget i løbet af<br />
året, særligt på det øvre løb, hvor vandløbet ofte mister kontakten med den<br />
tilgrænsende hydrauliske enhed om sommeren.<br />
3. Havaflejring: Havaflejringerne stammer fra Yoldia- og Litorinahavet og er<br />
derfor ofte fintsandede eller lerede. Disse er særlig afsat i de områder, hvor<br />
gletschere fra tidligere tider har fjernet materiale. Ådalen i disse typer af<br />
aflejringer har ofte et udpræget relief og der findes her et højt indhold af<br />
organisk materiale.<br />
4. Fladedækkede ferskvandsaflejringer: Fladedækkende ferskvandsaflejringer<br />
har en udbredelse, der er over to km bred, består af tørv og kan være afsat oven<br />
på havaflejringer. Ådalen er derfor bred og ådalsmagasinet vil have en dybde af<br />
flere meter. Ådalen er karakteriseret ved at have et meget lavt relief og vil derfor<br />
ofte oversvømmes om vinteren.<br />
5. Klitlandskab: Klitlandskaberne består af fintsandede flyvesandsaflejringer og<br />
findes ofte langs kysten. Derfor er der i denne landskabstype ingen eller kun lille<br />
udvikling af en ådal og vandløb i denne landskabstype er ofte meget små med<br />
stor variation i vandføringen.<br />
En inddeling af et område efter den geologiske og geomorfologiske dannelseshistorie<br />
giver et overordnet billede af, hvordan de hydrologiske forhold er i området og<br />
endvidere et indtryk af, hvor stort et område resultaterne af en undersøgelse er<br />
anvendelige for. I forhold til interaktionen mellem grundvandet og overfladevandet er<br />
relieffet og de materialer, der findes i ådalen, væsentlige. Materialet er med til at afgøre<br />
den hydrauliske ledningsevne, mens relieffet er med til at afgøre potentialegradienten.<br />
Burt et al. (2002) har i et studie af ådale i 8 forskellige europæiske lande vist, at ådalens<br />
form også spiller en stor rolle for vandudvekslingen. De anvendte ådalene i studiet var<br />
lokaliseret på forskellige typer af smeltevandsaflejringer. I studiet kom det frem, at<br />
vandløb i en bred ådal med flade skrænter har en mere jævn vandføring end en smallere<br />
ådal med stejlere skrænter. Årsagen til dette er, at grundvandsspejlets overflade vil følge<br />
konturerne i landskabet og ådale med forskellig relief vil derfor også have forskellige<br />
grundvandsgradienter. En ådal med stejle skrænter har derfor også et grundvandsspejl
med en stejl gradient, der varierer meget gennem året, mens en ådal med fladere<br />
skrænter vil have en fladere grundvandsgradient, der variere mindre<br />
Et andet geomorfologisk karakteristika der kan anvendes til at karakterisere<br />
interaktionen mellem grundvand og overfladevand er åens slyngningsgrad. Slyngninger<br />
betyder, at vandet skal transporteres en længere strækning end hvis åen var lige, hvilket<br />
fører til, at vandløbsgradienten bliver lavere, jo flere slyngninger vandløbet har.<br />
Vandløbets slyngningsgrad bruges derfor som et mål for at karakterisere vandløbets<br />
interaktion med ådalsmagasinet. Slyngningsgraden er defineret som vandløbets længde,<br />
divideret med den kortest mulige afstand mellem to punkter på vandløbet (Langhoff et<br />
al., 2005: 5). Jo højere vandløbets slyngningsgrad er, jo større er interaktionen mellem<br />
grundvand og overfladevand.<br />
Det er endvidere værd at bemærke, at et vandløb ikke kun strømmer igennem en<br />
landskabstype, men at landskabstypen ofte skifter fra vandløbets udspring til udløbet i<br />
havet, og at de fem overordnet landskabstyper, kan underinddeles. Mennesket har også i<br />
stor grad påvirket ådalenes fysiske form, hvilket besværliggør en karakterisering af<br />
vandløbene, da det udseende de har i dag, ofte ikke afspejler deres naturlige form. Det<br />
kan derfor være nødvendigt at anvende historiske data over vandløbene, hvis det er<br />
ønsket sige noget om den naturlige situation i området.<br />
2.3 Vandbalanceligningen<br />
Bevægelsen af vand i undergrunden styres af potentialeforskelle, hvor vandet bevæger<br />
sig fra områder med et højt potentiale til områder med lavt potentiale. Vandtransport i<br />
undergrunden er en del af det hydrologiske kredsløb og for at have styr på vandtransporten,<br />
er det nødvendigt at have overblik over hele kredsløbet. Til dette formål er<br />
vandbalanceligningen anvendelig. Vandbalancen bruges til, at bestemme vandmængden<br />
der kommer ind og ud af et afgrænset område. I ligning 1.1. kan der ses en udgave af<br />
vandbalanceligningen, hvor tilførslen af vand, dvs. nedbøren er lig den mængde, der<br />
fjernes samt en ændring i grundvandreservoirets magasinering.<br />
Et vandbalanceregnskab kan også stilles op over en ådal og kan her anvendes til at<br />
undersøge, hvordan vandet bevæger sig i ådalen, figur 2.2. I forhold til denne rapports<br />
problemstilling er det nødvendigt, at der opstilles et vandbalanceregnskab over<br />
Hølbækkens ådal. Dette skyldes, at oppumpningen af vand i oplandet til vandløbet er et<br />
indgreb i Hølbækkens vandbalance, og formålet med denne rapport er at undersøge,<br />
hvor stor påvirkning denne oppumpning vil få for Hølbækkens vandføring, (Ao og Au).<br />
19
Kapitel 2 Grundvand- og overfladevandsinteraktion<br />
Ligning 1.1. Vandbalanceligningen (Burcharth & Jørgensen, 1976: 5).<br />
Vandudvekslingen mellem grundvandet og overfladevandet, kan i ådalen ske på fire<br />
forskellige måder, som hver især kan betragtes som et led i et vandbalanceregnskab<br />
(Nilsson et al., 2004). Det er værd at være opmærksom på, at en enkelt vandløbsstrækning<br />
ikke kun får tilført vand fra den ene af disse strømningsveje, men at der er et<br />
stærkt sammenspil mellem de forskellige strømningsveje, altså at vandløbet får tilført<br />
vand både via overfladisk, overfladenær, via dræn og dyb grundvandsafstrømning.<br />
Strømningsvejene er illustreret på figur 2.2. og forklares herunder.<br />
Figur 2.2. Vandudvekslingen mellem en ådal og den tilgrænsende hydrauliske enhed (Nilsson et al.,<br />
2003: 23).<br />
20<br />
Lokal<br />
overfladenær<br />
grundvandstilstrømning<br />
Nedbør Fordampning<br />
Overfladenær<br />
grundvandsafstrømning<br />
N = E + Au + Ao + Q + M<br />
Hvor:<br />
N : Nedbør Ao : Overfladisk afstrømning<br />
E : Fordampning Q : Oppumpet vandmængde<br />
Au : Underjordisk afstrømning M : Ændring i jordens magasinering<br />
Overfladisk afstrømning<br />
Dyb grundvands<br />
afstrømning<br />
Dyb regional grundvandstilstrømning<br />
Afstrømning fra dræn<br />
Dyb grundvandsafstrømning: Den dybe grundvandsafstrømning stammer fra<br />
regionalt dannet grundvand, som perkolerer op gennem vandløbsbunden.<br />
Vandet, der afstrømmer denne vej, har derfor kun begrænset kontakt med<br />
ådalsmagasinet. Dette drejer sig særligt om vandløb, hvor den hydrauliske<br />
ledningsevne i bundens sedimenter er høj. Den forekommer også, hvis vandløbet<br />
er blevet kraftigt reguleret, således at der er blevet gravet gennem ådalens<br />
sedimenter og der nu er direkte kontakt mellem vandløbet og den tilgrænsende
hydrologiske enhed. Vandets opholdstid i ådalen forventes derfor at være fra<br />
timer til dage.<br />
Overfladenær afstrømning: Den overfladenære afstrømning sker ved, at<br />
grundvandet i den tilgrænsende hydrologiske enhed strømmer gennem<br />
ådalsmagasinet og diffust strømmer ud i vandløbet. Er sedimenterne i ådalen<br />
højpermeable, vil grundvandet lettere strømme af som overfladenær<br />
afstrømning. Vandet, der strømmer af overfladenært kan være grundvand, der er<br />
dannet både lokalt og regionalt og vandets opholdstid i ådalsmagasinet er derfor<br />
mellem uger og år.<br />
Overfladisk afstrømning: Den overfladiske afstrømning sker oven på<br />
sedimenterne i ådalen. Dette sker hovedsagelig, når ådalens sedimenter er<br />
lavpermeable og ikke kan transportere så meget vand. Derudover sker det, hvis<br />
der findes kilder i ådalen, der tilfører vand til åen. Denne form for afstrømning<br />
forekommer derfor ofte, hvis der er et tykt dække af organisk materiale eller<br />
andre finkornede sedimenter i ådalen. Det grundvand, der afstrømmer<br />
overfladisk, vil ofte være dannet tæt på ådalen, men hvis det stammer fra kilder,<br />
kan det også være dannet regionalt. Vandets opholdstid i ådalsmagasinet er<br />
mellem timer til dage.<br />
Afstrømning fra dræn: Mange ådale er blevet drænlagte og har fået gravet<br />
grøfter. Vandets opholdstid i ådalen reduceres, når der er nedgravet dræn i<br />
forhold til den naturlige situation og kan forventes at være fra timer til dage<br />
(Nilsson et al., 2005: 52).<br />
Udover dette kan vandet også strømme ud af vandløbsbunden og strømme i ådalen<br />
langs vandløbet. Larkin & Sharp (1992) kalder denne form for strømning for underflow.<br />
I hydrologiske modeller bliver der ofte ikke taget højde for underflow i ådalen, hvilket<br />
kan være årsag til usikkerheder, da der derfor ikke bliver gjort rede for denne del af<br />
afstrømningen (Larkin & Sharp, 1992: 1608). Ifølge Larkin & Sharp er underflow<br />
dominerende, hvis vandløbets slyngningsgrad er under 1,3 og vandløbets hældning<br />
overstiger 0,0008 og ådalens sedimenter er lavpermeable (Larkin & Sharp, 1992: 1619).<br />
Der er en sammenhæng mellem hvilken type landskab et vandløb findes i og hvordan<br />
interaktionen mellem grundvand og overfladevand er. På smeltevandssletten, og i<br />
klitlandskabet, hvor sandede aflejringer dominerer, vil der ofte ske en høj grad af diffus<br />
udstrømning fra det overfladenære og det dybe grundvand. I morænelandskabet, på<br />
havaflejringer og de fladedækkende ferskvandsaflejringer vil der i højere grad ske en<br />
overfladisk afstrømning, hvilket skyldes, at sedimenterne i disse typer af landskaber<br />
21
Kapitel 2 Grundvand- og overfladevandsinteraktion<br />
ikke er nær så permeable. I morænelandskabet forstærkes dette yderligere af det<br />
udviklede relief.<br />
Den overfladenære afstrømning var tidligere den mest udbredte strømningsvej fra<br />
ådalen til vandløbet, men på grund af den omfattende dræning og grøftning er det i dag i<br />
højere grad afstrømningen fra dræn og dyb grundvandsafstrømning, der dominerer.<br />
Udover disse fire nævnte strømningsveje, kan grundvandet også forlade ådalen som<br />
fordampning, hvilket både sker i ådalen og fra vandløbet. I nogle ådale kan fordampningen,<br />
især i sommermånederne, være betragtelig, hvilket kommer af, at grundvandsspejlet<br />
står højt i ådalen og at der i ådalen findes et højt indhold af organisk materiale<br />
med en høj kapilaritet, hvor de kapilære kræfter trækker vandet fra den mættede zone og<br />
op til ådalens overflade, hvor det fordamper. Ådale tørrer derfor sjældent ud, da der er et<br />
stort potentiale for transport af vand (Burt et al., 2002: 130). Burt et al. (2002)<br />
karakteriserer således ådale som temporære vådområder, hvilket henviser til, at ådale<br />
ofte er præget af lavpermeable sedimenter og en lav højdegradient. Derfor bliver mange<br />
ådale fuldstændigt vandmættede i perioder, hvor der kommer meget nedbør. I nogle<br />
perioder, især på steder, hvor der ikke er så stor forskel på grundvandsstanden i ådalen<br />
og vandstanden i vandløbet, kan grundvandsspejlet falde så meget, at vand fra åen<br />
trænger ud på de omkringliggende områder (Burt et al., 2002: 130).<br />
I et studie af oplandet til Karup Å, der løber gennem et morænelandskab og en<br />
hedeslette, er det blevet vist, at det våde område i ådalen kan bruges som indikator for,<br />
hvor meget vand der strømmer ud i åen som underjordisk diffus udstrømning (Langhoff<br />
et al., 2005: 1-17). I dette opland blev det fundet, at omkring halvdelen af<br />
udstrømningen sker ved udsivning fra bunden. Hvis det våde område er lille, vil en stor<br />
del af udstrømningen ske via diffus udstrømning fra bunden. Er det våde område bredt,<br />
vil udstrømningen til vandløbet i stedet ske som overfladisk eller overfladenær<br />
afstrømning.<br />
En af de faktorer, der har stor indflydelse på strømningen fra grundvandsmagasinet til<br />
ådalen er, hvor permeabel bunden af vandløbet er. Dette er et produkt af, hvilke typer af<br />
aflejringer, der findes i ådalen og hvordan de er lejrede. Hvor god kontakten mellem<br />
grundvandsmagasinet og vandløbet er, bestemmes af bundens lækagekoefficient, der er<br />
den hydrauliske ledningsevne for bundens lag af sedimenter divideret med tykkelsen af<br />
lagene. Er vandløbet aggregerende, vil nogle af de partikler, der transporteres med<br />
vandløbet, blive afsat på bunden og begrænse (clogge) den hydrauliske ledningsevne for<br />
vandløbsbunden. Vandløbsbundens lækagekoefficient er derfor et mål, der varierer over<br />
selv små afstande. Den varierer med strømningshastigheden og vil dermed variere over<br />
tid, da strømningshastigheden varierer med tiden (Nilsson et al., 2003: 22). Endvidere<br />
22
har lækagekoefficienten betydning for, hvor stor en del af ådalens vand der strømmer<br />
som baseflow og hvor stor en del der strømmer som underflow.<br />
2.4 Opsummering<br />
I det foregående er der blevet set på, hvordan det komplekse sammenspil mellem<br />
grundvand og overfladevand er i en ådal, og nogle af de faktorer, der har indflydelse på<br />
denne interaktion er blevet gennemgået. For at besvare rapportens problemformulering<br />
er det, som vist i dette kapitel nødvendigt at kende områdets geologi og geomorfologi,<br />
idet det giver et overblik over hele oplandet og er baggrunden for den vandudveksling,<br />
der finder sted mellem ådalen og den tilgrænsende hydrologiske enhed. Derudover er<br />
det nødvendigt at have et mere detaljeret kendskab til geologien i selve ådalen, da den er<br />
baggrund for de hydrologiske processer der finder sted.<br />
Derudover er det nødvendigt, at der gennemføres undersøgelser af, hvordan<br />
udstrømningen af vand til vandløbet sker, da dette har en direkte indflydelse på,<br />
hvordan påvirkningen af Hølbækken kommer til at være. Dette skyldes, som tidligere<br />
nævnt, at vandet der strømmer ad de forskellige strømningsveje har forskellige<br />
opholdstid i ådalen og vandets opholdstid er betydende for, hvordan Hølbækken bliver<br />
påvirket i løbet af året. Det er således væsentligt, at den undersøgelse, der gennemføres,<br />
ikke kun fokuserer på hydrologien, som den ser ud på et bestemt tidspunkt, men også<br />
tager højde for, at denne ændres over tid. Dette skyldes, som tidligere nævnt, at ådale er<br />
kendetegnet ved, at der er en stor sæsonvariation i, hvordan vandudvekslingen sker.<br />
23
3<br />
Konceptuel model af<br />
projektområdet<br />
I dette kapitel udarbejdes der en konceptuel model over projektområdet, som skal danne<br />
input til grundvandsmodellen, der opsættes i det næste kapitel. Udarbejdelse af en<br />
konceptuel model indebærer, at der dannes et overblik over de vigtigste geologiske lag i<br />
projektområdet, hvorudfra der laves en geologisk model. Den geologiske model udgør<br />
udgangspunktet for opbygning af grundvandsmodellen i lag og linser. I forhold til den<br />
geologiske model er det nødvendigt at koble værdier for hydraulisk ledningsevne på de<br />
fundne geologiske lag, da strømningerne i projektområdet således bedst muligt kan<br />
gengives. Desuden er det nødvendigt at undersøge hydrologiske parametre for<br />
projektområdet, hvilket i dette kapitel vil gøres med udgangspunkt i vandbalanceligningen,<br />
igennem hvilken der ligeledes kommer input til grundvandsmodellen.<br />
Det er valgt at inddele dette kapitel i fire dele. Indledningsvis vil fokusområdet blive<br />
præsenteret ud fra en kortanalyse og de observationer, der blev gjort under feltturene.<br />
Dette danner grundlag for et kendskab til projektområdet, der både anvendes direkte i<br />
grundvandsmodellen og desuden bruges til at tolke på interaktionen mellem<br />
grundvandet i projektområdet og Hølbækken. Herefter vil projektområdets geologi blive<br />
undersøgt, både ud fra egne håndboringsundersøgelser og GEUS’ database. Dette<br />
munder ud i en geologisk model over området. Efter dette vil fokusområdets hydrologi<br />
undersøges i forhold til vandbalanceligningen, ud fra egne målinger af afstrømning og<br />
NJAs målinger af infiltrationen. Afslutningsvis vil projektområdets hydrogeologi blive<br />
undersøgt. Det drejer sig først og fremmest om værdier for de hydrauliske lednings-
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
evner i ådalsmagasinet ved Hølbækken. Undervejs i kapitlet vil de forsøg, gruppen har<br />
udført, blive inddraget. I dette kapitel inddrages udelukkende forsøgenes resultater,<br />
mens metoder og fejlkilder findes som bilag bag i rapporten. Udregningerne der ligger<br />
til grund for resultaterne findes på den vedlagte Cd-rom.<br />
3.1 Præsentation af fokusområdet<br />
Først vil Hølbækkens historiske udvikling analyseres, på baggrund af kort fra tre<br />
forskellige tidsperioder. Dette illustrerer, hvilke menneskelige indgreb området har<br />
været udsat for, og giver noget af forklaringen på områdets nuværende udformning.<br />
Gruppen udførte flere feltture til området ved Hølbækken, for at indsamle data til<br />
grundvandsmodellen. Under disse feltture blev der desuden foretaget observationer af<br />
området, hvoraf de væsentligste i forhold til det videre arbejde med rapporten vil<br />
præsenteres i dette kapitel. Samlet set skal afsnittet sætte læseren bedre ind i rapportens<br />
fokusområde og danne baggrund for at de observationer gruppen gjorde under feltturene<br />
kan inddrages i det videre arbejde med den konceptuelle model.<br />
3.1.1 Kortanalyse<br />
For at få indblik i den menneskelige påvirkning af Hølbækken og Hølbækkens naturlige<br />
ændring over tid, er der foretaget en kortanalyse af området. Der er anvendt kort lavet i<br />
tre perioder, 1878-1887, 1924-1945 og det sidste blev færdiggjort i 1994. Kortene har<br />
samme målestok, centerkoordinat og orientering. Kortene kan ses på figur 3.1, 3.2 og<br />
3.3.<br />
På kortene ses Hølbækken midt i billedet, løbende mod sydøst til Lindenborg Å, der ses<br />
i nederste højre hjørne. Sammenlignes kortene ses det, at bækkens slyngning har ændret<br />
sig. Det midterste stykke af Hølbækken har en række slyngninger på det ældste kort,<br />
figur 3.3. Disse slyngninger er blevet mindre på kortet fra 1924-1945, hvor der også er<br />
oprettet 3 dræn, og i 1994 er slyngningerne helt væk. Dette viser, at bækken gradvist er<br />
blevet rettet ud på dette stykke. På den nedre del af Hølbækken ses det, at der på alle tre<br />
kort er omfattende dræning. Der har således fra senest engang sidst i 1800-tallet, har<br />
været et ønske om at dræne jorden. Dette har sandsynligvis været med henblik på at<br />
anvende arealerne til dyrkning eller afgræsning. Det kan herudfra tolkes, at der er en<br />
god kontakt mellem det overfladenære grundvandsmagasin og Hølbækken. Udløbet til<br />
Lindenborg Å har også gennem tiden ændret sig. På det ældste kort havde Lindenborg<br />
Å to parallelle åløb ved Hølbækkens udmunding. På kortet fra 1924-1945 er det<br />
nordligste af disse parallelle løb nærmest blevet til et dræn, og i 1994 er der kun et åløb.<br />
26
Figur 3.1. Kort over Hølbækken. Data fra DTK, nationalt kortværk færdigtegnet i 1994 (NJA, 2006).<br />
Kortets bredde er 2,2 km. Nord er opad.<br />
Figur 3.2. Historisk kort over Hølbækken, tegnet perioden 1924-1945 (NJA, 2006). Kortets brede er 2,2<br />
km. Nord er opad.<br />
Figur 3.3. Historisk kort over Hølbækken, tegnet perioden 1878-1887 (NJA, 2006). Kortets brede er 2,2<br />
km. Nord er opad.<br />
27
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Ved sammenligning af kortene, kan det ses, at vegetationen i området har ændret sig. I<br />
slutningen af 1800-tallet var området vest og nord for Hølbækken dækket af hede, mens<br />
der senere er kommet store skovarealer til og 1994 var der kun skov. Derudover er der<br />
sket en ændring i placeringen af dræn i Hølbækkens ådal i den periode kortene er fra.<br />
Der er derfor mulighed for, at der steder i Hølbækkens ådal findes ældre rørlagte dræn,<br />
der muligvis stadig fungerer, hvorfor området nu kan være drænet andre steder, end det<br />
er angivet på det nyeste kort. Denne antagelse understøttes af de observationer, der blev<br />
gjort under feltturen, hvor der flere steder blev fundet udløb fra drænrør langs<br />
vandløbet, der ikke var registreret på kortet. Dette vidner om, at der er en stor afstrømning<br />
ad denne vej. Under naturlige forhold ville dette have været overfladisk eller<br />
overfladenær afstrømning.<br />
Måles bredden af Hølbækken og dens ådal, ses det at ådalen er mere end fire gange så<br />
bred som åen. I forhold til GOI termologien vil det sige, at Hølbækken er ubegrænset og<br />
den kan dermed både kan være aggraderende og degraderende. I samme forbindelse er<br />
hældningen på vandløbet blevet målt til at være 0,0012 og slyngningsgraden er 1,17, og<br />
der er derfor mulighed for, at der i ådalen findes en komponent af underflow.<br />
3.1.2 Observationer<br />
Området omkring Hølbækken kan opdeles i to overordnede dele, ud fra relieffet i ådalen<br />
og i oplandet, figur 3.4. I den øvre del, hvor Hølbækken har sit udspring, løber<br />
vandløbet gennem en markeret ådal afgrænset af stejle skrænter. Der findes skov på den<br />
vestlige side af ådalen, mens den nordøstlige side består af afgræssede marker.<br />
Hølbækken starter som en smal grøft og bliver gradvist større og bredere. Stik øst for<br />
dens udspring findes en lille sø, figur 3.4, og der kan ses et rør i Hølbækken lige<br />
nedenfor, der sandsynligvis er overløb fra søen. Ved røret går Hølbækken fra at være<br />
smalt og nærmest uden vandføring, til at have en synlig vandføring. Vandløbet er her i<br />
underkanten af 0,5 m bredt, ca. 15 cm dybt. Ved kilde A på kortet bliver vandføringen<br />
markant større og vandløbet går fra at være en halv meter til en hel meter i bredden.<br />
Kilde A er en samling af små kildefremspring i åbunden. I kildefremspringene A, B, C,<br />
F og G ses lyst sand, der bobler på grund af vandets udstrømning, mens D, E og H er<br />
diffuse udstrømninger, der samles til små vandløb. Kilderne blev observeret flere steder<br />
i den øvre del, og afmærkningen på kortet dækker kun de største. Der er ikke fundet<br />
kilder på den nedre del. Vandet til kilderne stammer sandsynligvis fra det dybe<br />
regionale grundvandsmagasin, og er blevet transporteret til Hølbækken via sprækker i<br />
kalken, der her ligger tæt på jordoverfladen.<br />
28
Den nedre del af Hølbækkens ådal er også en del af Lindenborg Ås ådal og her flader<br />
området ud. I denne del er der, som nævnt i kortanalysen, indlagt en række dræn og<br />
markerne er inddraget til landbrugsformål. Den nedre del er præget af dræn, figur 3.4. I<br />
den nedre del af området blev der stedvis observeret okkerfarvning på brinkerne og i<br />
dræn på Hølbækkens østlige bred. Dette tyder på oxidering af jernmineraler som følge<br />
af dræningen. Vegetationen langs åen bestod i dette område af kraftig høj sivbevoksning,<br />
der bredte sig ud i åen.<br />
Figur 3.4. Hølbækkens ådal opdelt i øvre og nedre del. Opdelingen af Hølbækkens ådal i en øvre og<br />
nedre del vil blive brugt i den resterende del af rapporten. Data fra TOP10DK (2000), skræntfod fra<br />
(NIRAS, 2005).<br />
Langs hele Hølbækken blev der observeret flere våde områder, et særligt stort vådt<br />
område er observeret i ådalen, på den øvre del, hvilket er markeret på figur 3.4. Her<br />
stod grundvandet så højt, at der mellem tuerne kunne observeres et frit vandspejl i<br />
ådalen. Nedstrøms for dette område fortsatte et mere tørt område og hele den nedre del<br />
af ådalen var af denne karakter. Hølbækken er, som nævnt i kapitel 1 (Indledning),<br />
klassificeret som gyde- og yngelopvækstområde for laksefisk. Flere steder i åen kunne<br />
der ses indgreb for at forbedre levevilkårene for fiskene, blandt andet er der på flere<br />
strækninger udlagt sten i åen og åløbet er blevet manipuleret med udlægning af<br />
halmballer, som fremmer en slyngning. Der blev også observeret stimer af fiskeyngel<br />
flere steder.<br />
29
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
3.2 Projektområdets geologi<br />
Formålet med denne rapport er at undersøge påvirkningen af en grundvandsindvinding i<br />
Volsted Plantage på Hølbækken. Det er i den forbindelse valgt at sætte op en numerisk<br />
grundvandsmodel for at undersøge indvirkningen. Før selve grundvandsmodellen bliver<br />
opstillet, er det vigtigt at kende den undergrund, modellen laves for. Ud fra en tolkning<br />
af undergrunden laves en geologisk model, der er en forenklet version af undergrundens<br />
opbygning. I dette kapitel bliver undergrunden i projektområdet undersøgt. Projektområdet<br />
bliver beskrevet ud fra aflejrings- og erosionsmiljøer, der har været dominerende<br />
siden øvre kridt og frem til i dag. Områdets geomorfologi vil blive beskrevet, da<br />
denne, som kapitel 2 (Grundvand- og overfladevandsinteraktion) viste, indirekte kan<br />
sige noget om interaktionen mellem grundvandet og overfladevandet. Hølbækkens ådal<br />
bliver beskrevet særskilt ud fra undersøgelser udført af gruppen, da dette område er af<br />
særlig interesse i forhold til problemformuleringen. Herefter vil grundvandsspejlets kote<br />
kortlægges, for at kunne placere grundvandsspejlets beliggenhed i forhold til de<br />
geologiske lag. Grundvandsspejlets beliggenhed er væsentligt i forhold til den<br />
geologiske model, da det sætter fokus på de lag, hvori grundvandsstrømningerne<br />
foregår. Som en opsummering af kapitlet bliver der opstillet en geologisk tolkningsmodel<br />
over projektområdet, der vil være udgangspunkt for det videre arbejde med<br />
grundvandsmodellen.<br />
3.2.1 Geologisk historie<br />
Øvre kridt<br />
Øvre kridt er den geologiske periode fra ca. 97 mio. år siden til ca. 65 mio. år siden.<br />
Dengang var Danmark, med undtagelse af Bornholm og Skagens Odde, gennem<br />
kridttiden dækket af et hav. Klimaet i øvre kridt var tørt og varmt og havet var præget af<br />
stille forhold. Partikelsedimentationen fra landområderne aftog, og aflejringerne fra<br />
denne periode består hovedsageligt af nedfældede kalkskaller fra organismer, der levede<br />
i havet. Eftersom laget af aflejringer blev tykkere, blev det kompakteret som det<br />
fremstår i dag (<strong>Rasmussen</strong>, 1975: 46-57; Fredericia, 1989: 60-67). Kalkoverfladens kote<br />
(m. o. h.) i projektområdet er afbildet på figur 3.5. Det ses, at kalkoverfladen ligger<br />
mellem 25 og 50 m. o. h. i hoveddelen af projektområdet og at overfladen falder ved<br />
Lindenborg Å i syd og Skriveren i vest. Kalkoverfladens relief blev udformet i de<br />
efterfølgende geologiske perioder både ved tektonisk aktivitet og ved erosion.<br />
Sænkningsfelterne i den prækvartære overflade ligger i de samme områder som under<br />
istiden blev udgravet af smeltevandsfloder, og det er sandsynligvis en sammenhæng<br />
mellem disse to forekomster, som beskrevet af Berthelsen (1987), i forhold til Aalborgs<br />
30
geologi. Den vestlige del af projektområdet domineres af en højtliggende kalkoverflade,<br />
også i forhold til terræn, mens den dykker til mellem 20-60 m under terræn i den østlige<br />
del. En højtliggende kalkoverflade er typisk for denne del af Nordjylland.<br />
Projektområdet ligger i den fennoskandiske randzone, hvor kalklaget generelt er<br />
højtliggende og desuden kommer op i en tykkelse på over 2.000 m (Thomsen, 1995:<br />
39). Der er i 2004 blevet foretaget en mikropalæontologisk undersøgelse af kalken i en<br />
boring midt i projektområdet (Hedeselskabet, 2006). Kalken i boringen stammede i hele<br />
dybden (165 m) fra den øvre del af del af kridttiden og var af typen skrivekridt, hvilket<br />
er den type, der sædvanligvis træffes overfladenært i Nordjylland (NJA, 2004).<br />
Figur 3.5. Den prækvartære overflades kote, denne kan anvendes som udtryk for kalkoverfladens<br />
beliggenhed da de tertiære aflejringer er borteroderet. Den prækvartære overflade er hentet fra GEUS<br />
(1994) og bygger på data fra boringer.<br />
Tertiær<br />
I den efterfølgende periode, tertiær, ca. 65 mio. år siden til ca. 2 mio. år siden, blev<br />
klimaet fugtigere og partikelsedimentation fra landområderne øgede igen. Sand, ler og<br />
mergel blev aflejret i denne periode, men på grund af isens senere erosion af<br />
aflejringerne, er tertiæraflejringerne i projektområdet blevet eroderet væk (Thomsen,<br />
1995: 32-43), og de vil derfor ikke blive beskrevet nærmere her. Under tertiærtiden<br />
opstod der imidlertid en række salthorste, især lokaliseret i et øst-vest gående bånd<br />
gennem Jylland, hvor kalklaget er af betydelig tykkelse. Salthorste opstår når<br />
evaporitlaget fra permtiden (ca. 270 - 230 mio. år siden) kommer under højt tryk fra<br />
31
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
overliggende lag med højere densitet, bliver plastiske og presses op (Galsgaard, 1998:<br />
32). Tættest på projektområdet ligger en salthorst ved Suldrup, ca. 16 km vest for<br />
Volsted (<strong>Rasmussen</strong>, 1975: 78-79). Denne salthorst kan have haft betydning for<br />
kalklaget i projektområdet ved, da den kan have medført sprækkedannelse i kalken.<br />
Kvartær og nyere tid<br />
I kvartærperioden ændrede klimaet sig igen, og perioden var præget af hurtigt skiftende<br />
klimaforhold fra kolde perioder, hvor gletschere dækkede hele eller dele af Danmark, til<br />
milde interglaciale perioder, hvor isen smeltede (<strong>Rasmussen</strong>, 1975: 80). Isen formede<br />
landskabselementer som tunneldale, bakkeøer og moræneaflejringer og satte sit tydelige<br />
præg på landskabet, som det ser ud i dag. På figur 3.6 ses de forskellige aflejringsmiljøer,<br />
der i dag kan genfindes i projektområdet og det omkringliggende område.<br />
Hoveddelen af projektområdet består af yngre moræneaflejringer afsat af gletschere.<br />
Moræne er usorteret materiale med stor spredning i partikelstørrelsen. Langs<br />
projektområdets sydlige og vestlige grænse, langs Lindenborg Å og Skriveren, ses der<br />
tunneldale med aflejringer fra Yoldiahavet og Litorinahavet. Tunneldale dannes af<br />
smeltevand, der strømmer ud under gletscheren. Dette vand kan strømme med stor<br />
hastighed og således have en effektfuld eroderende kraft. Aflejringerne i tunneldale er<br />
sorterede og størrelsen på partiklerne er bestemt af smeltevandsflodens strømningshastighed.<br />
I de interglaciale perioder steg havets niveau grundet den fra isen frigivne<br />
vandmængde, og landområder blev sat under vand. Yoldiahavet bredte sig ind over<br />
Nordjylland for ca. 15.000 år siden (Larsen, 1989: 37). Efter isen havde smeltet fra<br />
Danmark fra sidste gang bredte Litorinahavet, også kaldet Stenalderhavet, sig ind over<br />
Danmark for ca. 7.000 – 4.000 år siden. Aflejringer fra Litorinahavet findes i Lindenborg<br />
Å og Østerå ådale i projektområdet og for øvrigt også nord og øst for<br />
projektområdet. På figur 3.6 ses det, at projektområdet ligger på en ø af moræneaflejringer,<br />
omgivet af aflejringer fra Litorinahavet. Disse to typer af aflejringer er<br />
kendetegnet ved en høj grad af overfladisk afstrømning, jf. kapitel 2 (Grundvand- og<br />
overfladevandinteraktion), hvilket også blev observeret i fokusområdet. Sammenholdes<br />
figur 3.6 med GOI typografien ses det, at Hølbækken dels strømmer gennem et<br />
morænelandskab og på havaflejringer. Disse to aflejringstyper er kendetegnet af en høj<br />
grad af overfladisk og overfladenær afstrømning, hvilket også blev observeret i<br />
området.<br />
32
Figur 3.6 Landskabselementerne i projektområdet og omegn (DJF-geodata,, 2006).<br />
3.2.2 GEUS boredata<br />
Med baggrund i beskrivelsen af projektområdets geologi er undergrunden blevet<br />
undersøgt ud fra boringer fra GEUS’ Jupiter boredatabase. Tolkningen er gjort ud fra<br />
250 boringer, hvoraf 110 boringer findes inden for projektområdet, figur 3.7. Som<br />
figuren viser, er der en stor samling boringer i den vestlige del af projektområdet, men<br />
desværre fokuserer de mest på kalklaget og de overliggende lag er således dårligt<br />
beskrevet. Der er ligeledes mange boringer i den nordøstlige del af projektområdet, men<br />
disse er for hovedpartens vedkommende ikke særlige dybe, men har til gengæld en<br />
detaljeret beskrivelse af undergrunden. I den midterste del af projektområdet, tæt på<br />
fokusområdet, er der kun enkelte boringer. På trods af dette giver boringerne en god<br />
mulighed for at få indblik i projektområdets undergrund. For at øge overskueligheden af<br />
dataene og lette tolkningen af dem, er projektområdet inddelt i 22 profillinjer med 200<br />
m buffer til hver side. Samme profiler bliver brugt i digitaliseringen af projektområdet i<br />
forbindelse med grundvandsmodellen.<br />
33
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Figur 3.7. Boreprofiler for projektområdet. Det udvalgte profil analyseres herunder. Boringer fra GEUS 2<br />
(2006).<br />
I figur 3.8 er vist det fremhævede profil i figur 3.7. På profilet er terrænoverfladen vist<br />
sammen med den prækvartære overflade. Ved at sammenligne dataene fra de enkelte<br />
boringer med den prækvartære overflade og terrænoverfladen ses visse uoverensstemmelser.<br />
Dette kan til dels skyldes, at den prækvartære overflade er tegnet direkte<br />
efter profillinien, mens borehullerne kan ligge op til 200 m derfra. Terrænoverfladen<br />
kan ligeledes variere. Uoverensstemmelserne kan også skyldes unøjagtigheder i<br />
dataene. Kalken er i nogle boringer registreret som skrivekridt, mens andre blot er<br />
defineret som kalk, men det antages, at al kalken i projektområdet er skrivekridt.<br />
Profilet går fra morænen i det nordøstlige hjørne af projektkområdet mod Lindenborg Å<br />
ådal. Det ses, at profilet hovedsageligt udgøres af boringer med lille dybde, hvilket er et<br />
generelt problem med boredata fra den nordøstlige del af området. Ud fra viden om<br />
dannelsesmiljø og kalkoverfladens kote antages det, at boringerne i morænen giver et<br />
rimeligt billede af de kvartære aflejringer. I morænen findes hovedsagelig sand. Der er<br />
registreret hyppige skift mellem sand og grus med forekomster af glacialt<br />
smeltevandssand. Dette tyder på, at smeltevand har strømmet over projektområdet og<br />
har overlejret noget af morænen med smeltevandssand. Der forekommer ler i den<br />
nordøstlige del af projektområdet. På figur 3.9 ses i hvilke boringer, der er fundet ler.<br />
Lerforekomsterne er koncentreret i det nordøstlige hjørne af projektområdet, hvilket<br />
formentlig er moræneler.<br />
34
Figur 3.8. Boreprofil. Boredata fra GEUS 2 (2006), prækvartær overflade fra GEUS (1994), terrænmodel<br />
fra DDH (1995).<br />
Figur 3.9. Områder hvor det skønnes at der findes lerlinser. Boredata fra GEUS 2 (2006).<br />
35
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
På den del af boreprofilet, der viser Lindenborg Ås ådal (ved ca. 4.000 – 6.000 m) ses et<br />
sænkningsfelt i den prækvartære overflade, figur 3.8. Sænkningsfeltet genfindes langs<br />
hele ådalen. I ådalen er der opfyldningen registreret som tørv, mergel og sandforekomster,<br />
men der er få boringer at tolke geologien i ådalen ud fra, hvorfor det er<br />
svært at lave en generel tolkning af ådalen ud fra disse boringer.<br />
Fejlkilder i forbindelse med tolkning af boredata<br />
Boredata er punktdata, og når undergrunden tolkes herudfra er det nødvendigt at være<br />
opmærksom på hvilke generaliseringer, der bliver gjort i den forbindelse. Undergrundens<br />
opbygning kendes kun, hvor boringerne er foretaget. Mellem borepunkterne<br />
bliver der interpoleret. Dette kan i områder med få boringer medføre betragtelige<br />
fejlkilder i tolkningen. Det er derfor nødvendigt at tolke, hvorvidt en forekomst i<br />
en/flere boringer er et sammenhængende lag, der kan interpoleres eller om forekomsten<br />
er en linse, og dermed har begrænset horisontal udbredelse. Ligeledes må resultatet af<br />
interpoleringen overvejes i forhold til det antal boringer, den er lavet ud fra. En måde at<br />
imødekomme disse fejlkilder på er, at benytte geofysiske metoder til at undersøge<br />
området. Især i den nordøstlige del af projektområdet er tolkningen foretaget på<br />
baggrund af få boringer og er af denne grund specielt unøjagtig.<br />
3.2.3 Håndboringer i fokusområdet<br />
Ådalene i projektområdet adskiller sig fra morænen i opbygning ved, at det er en anden<br />
type aflejringer, der udgør opfyldningen end aflejringerne i resten af projektområdet.<br />
Fokusområdet i denne rapport er Hølbækken, hvor der ikke findes GEUS boringer. Det<br />
er væsentligt at undersøge ådalens geologi, og danne input til en mere præcis geologisk<br />
model for dette område, da det er i Hølbækkens ådal, at vandudveksling mellem<br />
grundvandet og overfladevandet sker. Undersøgelsen tager udgangspunkt i boredata<br />
indhentet af NIRAS (Jensen et al., 2005). Efter undersøgelse af disse data har gruppen<br />
udført en række boringer med håndbor, hvor lagdelingen i området og udbredelsen af de<br />
forskellige lag er fundet. NIRAS’ undersøgelse viste, at den nedre del af området er<br />
forholdsvis homogent, hvorfor der er indsamlet få prøver herfra. I den øvre del er<br />
undergrunden mere heterogen, bl.a. er der registreret afslutningen på et gytjelag. Da det<br />
var forventet, at gytjelaget har en lille hydraulisk ledningsevne, og dermed er væsentlig<br />
i forhold til grundvandsstrømningerne i området, blev boringerne koncentreret i denne<br />
del.<br />
Ud fra boringerne er der opstillet fire profiler, tre tværgående og et langsgående. For<br />
overskuelighedens skyld opstilles det langsgående profil først kun for den øvre del af<br />
området, mens den nedre del undersøges særskilt. Placeringen af boringerne og<br />
profillinierne kan ses på figur 3.10.<br />
36
Figur 3.10. Placering af boringerne og profillinierne i projektområdet.<br />
Langsgående profil<br />
På figur 3.11 ses det langsgående profil fra den øvre del. Profilet er standset ved<br />
grænsen mellem den øvre og nedre del af området. Det ses, at kalklaget ligger i højest<br />
kote i den øvre del af Hølbækken og daler nedstrøms. Dette kunne tyde på, at kalklaget<br />
på et tidspunkt er blevet eroderet af smeltevand fra gletscheren, som har dannet en ådal,<br />
hvilket kunne være oprindelsen til den ådal, som findes i dag. Samtidigt er der sandsynligvis<br />
sket en indsynkning af ådalene. I de fleste borehuller findes et sandlag ovenpå<br />
kalken. Sandets kornstørrelsesfordeling varierede, hvilket tyder på forskellige aflejringsmiljøer.<br />
I forhold til de geologiske perioders aflejringsmiljøer, beskrevet ovenfor, er det<br />
sandsynligt, at der både findes smeltevandsaflejringer og aflejringer fra Litorinahavet<br />
blandt sandet fundet i ådalen. Der er ikke i boringerne skelnet mellem disse forskellige<br />
typer sand og fremover vil der blive henvist samlet til disse forekomster som sand.<br />
Sandet har sin største vertikale udbredelse ca. 400 m fra profilets start og stopper<br />
tilsyneladende ca. 150 m fra profilets start. Dette kan skyldes en øvre afgrænsning af<br />
sandets aflejringsmiljø. I 4 af de øvre boringer er der fundet et stenlag, sandsynligvis<br />
afsat af smeltevand med stærkere strømningsforhold under aflejring i forhold til sandet.<br />
Der er ikke fundet kalk i disse 4 boringer, sandsynligvis fordi det har været svært at<br />
bore forbi stenlaget.<br />
37
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Ca. 400 m fra profilets start, starter et gytjelag, i de fleste boringer ovenpå sandet. Gytje<br />
er en marin aflejring, der består af nedbrudt organisk materiale med et højt indhold af<br />
uorganisk materiale (Larsen et al., 1988: 52). Dette viser, at området ved Hølbækken<br />
har været delvis dækket af stillestående vand i en periode, for at det finkornede<br />
materiale har kunnet sedimentere. Gytjelaget bliver gradvist tykkere i den nedre del af<br />
ådalen. I den øvre del er der ikke fundet gytje i alle boringerne, hvilket sandsynligvis<br />
skyldes, at gytjelaget ikke har en lineær afgrænsning og nogle boringer er derfor lavet<br />
lige udenfor gytjelaget. Der er også mulighed for, at der kan være blevet aflejret gytje i<br />
hele ådalen og at laget efter aflejringen er blevet borteroderet. Øverst i boringerne ligger<br />
tørvelaget, hvis overflade hælder svagt nedstrøms mod Hølbækkens udløb mod<br />
Lindenborg Å. Tørv består af dårligt nedbrudt organisk materiale, der er dannet i fugtige<br />
eller sumpede områder, hvor stillestående vand har forhindret ilttilførsel (Fobian, 1984:<br />
60). Fugtige områder blev under feltturen observeret flere steder langs Hølbækken og<br />
det er sandsynligvis i dag den samme type aflejringsmiljø.<br />
I afsnit 3.1.2 (Observationer) blev det beskrevet, at der kun på den øverste del forekom<br />
kilder. Kilderne tyder på, at der findes præfererede strømningsveje i dette område.<br />
Sandsynligvis er der sprækker i kalken, hvor vandet kan strømme. Stenlaget fundet i<br />
den øvre del af profilet kan ligeledes give mulighed for præferentiel strømning. Da der<br />
forekommer kildefremspring i områder, hvor der er registreret gytje, kunne dette tyde<br />
på, at der findes strømningsveje gennem gytjen, eller at vandet i kilderne er overfladenær<br />
diffus udstrømning, der strømmer ovenpå gytjen.<br />
38<br />
Kote (m)<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0 100 200 300 400 500 600 700<br />
Længde (m)<br />
Muld/tørv<br />
Figur 3.11. Langsgående profil på den øvre del. Den horisontale akse starter øverst i profilet og følger<br />
Hølbækkens strømningsretning. Der er en overhøjde på 100.<br />
Gytje<br />
Sand<br />
Kalk<br />
Sten
Tværprofil 1<br />
Lagopdelingen i borehullerne i profil 1 kan ses i figur 3.12. Kalklaget danner en dal,<br />
hvilket harmonerer med antagelsen om, at kalken under ådalen er sunket ned og at<br />
smeltevand har eroderet bunden og at denne gamle dal, danner basis for den nuværende<br />
ådal. Ovenpå på kalken er der fundet sand i fire af boringerne, men i den ene boring (nr.<br />
4 fra venstre) er det kun fundet et tyndt lag. Dette kunne tyde på, at der har sket en<br />
erosion af sandet her, der har efterladt en fordybning i terrænet. I boring 3 og 4 fra<br />
venstre er der fundet gytje, hvilket viser, at dette område på et tidspunkt har været<br />
dækket af stillestående vand. Gytjelaget i boring 4 er tykkere, mens det i boring 3 er<br />
tyndere og ligger lavere, hvilket kunne tyde på, der er sket en erosion af gytjen efter<br />
aflejringen.<br />
Tværprofil 2<br />
Lagopdelingen i borehullerne i profil 2 kan ses i figur 3.13. To af boringerne i dette<br />
profil blev stoppet før kalklaget blev nået, men resultaterne fra de andre boringer tyder<br />
alligevel på, at kalklaget også her danner en dal, som måske ligger dybere. Det er<br />
vanskeligt at vurdere udbredelsen af sandlaget, da to af boringerne er stoppet netop som<br />
dette lag er nået. Der ses dog en stor forskydning af overfladen på sandlaget, hvilket<br />
muligvis skyldes, at løbende vand har eroderet i midten af ådalen, og skåret ned i<br />
sandlaget. Som ved tværprofil 1 er der ikke fundet sand i boring nr. 4 fra venstre,<br />
sandsynligvis pga. erosion i denne del af tværsnittet.<br />
Tværprofil 3<br />
Lagopdelingen i borehullerne i profil 3 kan ses i figur 3.14. Profil 3 ligger umiddelbart<br />
før overgangen til den nedre del af Hølbækken, figur 3.10. Kalklaget danner en dal,<br />
ligesom i de to beskrevne profiler. Sandlaget har forskellig tykkelse og overfladen af<br />
dette danner en stejl dal. Gytjen er i dette profil væsentlig tykkere end den var i de to<br />
foregående profiler, hvilket tyder på, at gytjelagets tykkelsen øges nedstrøms i ådalen<br />
som forventet.<br />
Nedre del<br />
Figur 3.15 viser de fem boringer udført langs Hølbækken i den nedre del af området.<br />
Boringernes overflade viser, at topografien her flader ud. Den midterste boring er taget<br />
ca. 200 m fra Hølbækken, mens de andre boringer ligger tættere på vandløbet, figur<br />
3.10. Der er kun boret forbi gytjelaget i to af boringerne, mens de sidste tre boringer er<br />
stoppet i gytjelaget. Der er fundet sand under gytjen i begge de to boringer. Det ses, at<br />
gytjelagets tykkelse er tiltaget. Det antages, at disse boringsresultater er repræsentative<br />
for ådalen i denne del af Hølbækken og for Lindenborg Ås ådal, da der i alle boringerne<br />
er fundet ca. 2 m tørv, der overlejrer gytjen og at gytjen i alle boringerne findes som en<br />
væsentlig del af opfyldningen.<br />
39
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
40<br />
Kote (m)<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 20 40 60 80<br />
-1<br />
Længde (m)<br />
Figur 3.12. Tværprofil 1. Profilet ses fra vest til øst. Der er en overhøjde på 10.<br />
Kote (m)<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 20 40 60 80<br />
-1<br />
Længde (m)<br />
Figur 3.13. Tværprofil 2. Profilet ses fra vest til øst. Der er en overhøjde på 10.<br />
Muld/tørv<br />
Gytje<br />
Sand<br />
Kalk<br />
Hølbækken<br />
Muld/tørv<br />
Gytje<br />
Sand<br />
Kalk<br />
Hølbækken
Kote (m)<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 20 40 60 80<br />
-1<br />
Længde (m)<br />
Figur 3.14. Tværprofil 3. Profilet ses fra vest til øst. Der er en overhøjde på 10.<br />
Kote (m)<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0 10 20 30 40 50 60<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-5<br />
Længde (m)<br />
Muld/tørv<br />
Gytje<br />
Sand<br />
Kalk<br />
Hølbækken<br />
Muld/tørv<br />
Figur 3.15. Langsgående profil på den nedre del. Den horisontale akse følger Hølbækkens<br />
strømningsretning. Der er en overhøjde på 7,5.<br />
Gytje<br />
Sand<br />
Kalk<br />
41
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Gytjeafgrænsning<br />
På figur 3.16 er der markeret, hvilke boringer, der indeholdt gytje. Herudfra tolkes det,<br />
at der er en afgrænsning af gytjelaget. Analysen af profilerne har vist, at gytjelaget<br />
bliver tyndere længere oppe i ådalen, og det ses, at det stopper midt i ådalen. Dette<br />
vidner om at udbredelsen af det stillestående vand, hvori gytjen blev aflejret ikke har<br />
gået helt op i den øvre del af ådalen, men hovedsageligt har været lokaliseret på den<br />
nedre del. Gytjelagets udbredelse har betydning for grundvandsstrømningerne i ådalen,<br />
da gytje har en lav hydraulisk ledningsevne og således fungerer som en aquitard. Det<br />
må forventes, at kildefremspringene kan sættes i forbindelse med gytjelaget, idet der er<br />
registrerede kilder i de områder, hvor der er registreret brud på gytjelaget. Det kan<br />
derfor tænkes, at bruddet på gytjelaget muliggør strømning af vand op gennem opfyldningen<br />
i ådalen. Udover de kilder, der kan sættes i forbindelse med brud på gytjelaget,<br />
findes der et par mindre kilder, som muligvis skyldes, at der sker en overfladenær diffus<br />
udstrømning oven på gytjen. Gytjen er derfor i Hølbækkens ådal en vigtig parameter i<br />
forhold til strømningen af vand, idet laget begrænser kontakten mellem vandløbet og det<br />
regionale grundvandsmagasin i de områder, hvor laget findes.<br />
Figur 3.16. Boringer, hvor der er fundet gytje er indtegnet og afgrænsningen af gytjelaget er herudfra<br />
blevet skønnet.<br />
Det kan også tænkes, at gytjelaget ikke er blevet aflejret ens i hele ådalen grundet<br />
kilder, der medfører strømninger i det eller stillestående vand. Dette forudsætter, at de<br />
42
kilder, der findes i Hølbækkens ådal, strømmer gennem lag, der er højpermeable,<br />
eksempelvis sprækker i kalken. Strømningen gennem kilden vil forhindre sedimentationen.<br />
Der er også den mulighed, at noget af opfyldningen i ådal er blevet fjernet<br />
efterfølgende og at dette er en medvirkende årsag til de mange kilder. Dette understøttes<br />
af, at ådalen gennem de seneste hundrede år er blevet drænlagt. Særlig i den øvre del af<br />
ådalen, hvor gytjelagte ligger højt og er tyndt, kan dette have ført til, at der er skabt<br />
strømningsveje gennem gytjelaget.<br />
3.2.4 Grundvandsspejlets beliggenhed<br />
På figur 3.17 er grundvandskoten sammenlignet med den prekvartære overflade. Det<br />
ses, at grundvandsspejlet i størstedelen af projektområdet ligger under kalkoverfladen.<br />
Kalken udgør således en væsentlig del af grundvandsmagasinet i projektområdet. I<br />
ådalene langs Lindenborg Å og Skriveren ligger kalkoverfladen dybere end grundvandsspejlet.<br />
Grundvandsspejlet ligger i den vestlige del af projektområdet, bl.a. i Volsted<br />
Plantage, i kalken. Fokus i grundvandsmodellen er grundvandsmagasinet, hvorfor en<br />
præcis kortlægning af morænen her ikke er af så stor betydning. I den østlige del af<br />
projektområdet ligger grundvandsspejlet i morænen, hvorfor lerlinser her er af større<br />
betydning og tolkningen her er gjort mere omhyggeligt. Kalk er et porøst materiale, der<br />
kan indeholde store mængder vand, men porestørrelsen er lille, hvorfor den hydrauliske<br />
ledningsevne for sammenpakket kalk er lille. Sprækkedannelse i kalken vil derfor have<br />
en kraftig indflydelse på kalkens samlede hydrauliske ledningsevne. Sprækkerne vil<br />
fungere som makroporer og vandet vil kunne transporteres hurtigt gennem disse.<br />
Beliggenheden og udbredelsen af sprækkerne er derfor en væsentlig faktor til at<br />
bestemme, hvordan grundvandet strømmer i kalk og dermed også i projektområdet. I<br />
den boring Hedeselskabet foretog for Nordjyllands Amt i 2004, blev der udført en<br />
flowlog, som er en måling over hvor hurtigt vandet strømmer ud i en boring, hvis der<br />
sker en oppumpning af vand og i hvilke lag, strømningen foregår. I den udførte flowlog<br />
kom det frem, at der er en jævn udstrømning af vand til boringen til en dybde af 80<br />
meter, hvorefter den aftager og bliver ubetydelig, bilag A. Kalken i projektområdet<br />
antages derfor at være opsprækket de øverste ca. 80 meter.<br />
Det er også interessant i forhold til grundvandsmodelleringen at kende den nedre<br />
grænse for grundvandsmagasinet. Den nedre grænse af gytjelaget kan angives ved at<br />
bestemme dybden til det salte grundvand. I 2004 blev der gennemført 23 TEM målinger<br />
i Volsted Plantage (Watertech, 2005), hvor konklusionen var, at det salte grundvandsspejl<br />
befandt sig i en dybde af omkring 140 meter, hvorfor dette kan anvendes som den<br />
nedre afgrænsning af grundvandsmagasinet.<br />
43
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Figur 3.17. Grundvandsspejlets overflade i forhold til den prækvartære overflade. Positive tal angiver, at<br />
grundvandsspejlet ligger over den prækvartære overflade og negative angiver, at grundvandsspejlet ligger<br />
under den prækvartære overflade. Prekvartæroverflade fra GEUS (1994) potentiale kort fra (NJA, 2005).<br />
3.2.5 Geologisk model<br />
Ud fra de foregående afsnit, hvor undergrunden i projektområdet generelt og særskilt i<br />
Hølbækkens ådal er blevet undersøgt, vil den geologiske tolkningsmodel opsættes. Det<br />
er valgt at opdele undergrunden i tre hoveddele: kalklaget, morænen og ådalene, figur<br />
3.18. Opdelingen er begrundet i analysen af undergrunden, hvor det kommer frem, at<br />
der er markant forskellige hydrogeologiske forhold, i de tre dele. Endvidere er datagrundlaget<br />
for de to områdetyper forskelligt, som beskrevet ovenfor, hvorfor det er<br />
hensigtsmæssigt at adskille dem. Ådalen er angivet som det område af modellen, der<br />
ligger langs Lindenborg Å og Hølbækken. Det er blevet afgrænset ved hjælp af<br />
højdekurver og områder med dræn, figur 3.19.<br />
44
Tørv<br />
Gytje<br />
Ådal Moræne<br />
Figur 3.18. Principiel opbygning af undergrunden, anvendt i modelopsætningen.<br />
Figur 3.19. Opdeling af projektområdet i ådal og moræne.<br />
Morænemateriale<br />
Kalk<br />
Kalk (saltvandsgrænse)<br />
45
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
46<br />
Kalklaget - Grundet dannelsesmiljøet, bliver kalklaget tolket til at være et<br />
sammenhængende lag. Kalklaget er repræsenteret i hele projektområdet og<br />
udgør desuden grundvandsmagasinets nedre afgrænsning. Kildeforekomsten i<br />
den øvre del af Hølbækkens ådal tyder på, at der her findes præfererede<br />
strømningsveje for grundvandet, muligvis er det her tale om sprækker i kalken.<br />
Kalkens dybde er sat til kote -140, da der her findes salt grundvand og<br />
strømningerne derfor ikke relevante i forhold til denne rapports grundvandsmodel.<br />
Morænen - Ud fra GEUS boringer og de præsenterede kort er det blevet tolket,<br />
at morænen hovedsageligt består af sand, med forekomster af ler, silt og grus,<br />
hvilket er forventeligt, når det er moræne. For at repræsentere denne tolkning er<br />
det valgt at tolke morænen som bestående af et sandlag. Dette skal repræsentere<br />
både sandet og gruset, hvor der ikke er så stor forskel i den hydrauliske<br />
ledningsevne. For at angive forekomster af ler og silt, der har en lavere<br />
hydraulisk ledningsevne end sand, er det valgt at indlægge linser. Da<br />
grundvandsspejlet i hoveddelen af området ligger i kalken, er der lavere krav til<br />
detaljeringsgraden af morænetolkningen.<br />
Ådalen - Der er udført håndboringer i Hølbækkens ådal, hvilket giver et<br />
detaljeret tolkningsgrundlag for dette område. Det er nødvendigt at generalisere<br />
lagfølgen for Lindenborg Ås ådal herudfra, da der kun er et ringe antal boringer i<br />
GEUS’ database i dette område. I fokusområdet blev det fundet, at der ligger<br />
tørv i det øverste 2 meter, hvorunder der er et gytjelag af varierende tykkelse. I<br />
nogle af boringerne blev der fundet marint sand, hvorfor det langs ådalen over<br />
kalken, antages, at der ligger et sandlag.<br />
3.3 Projektområdets hydrologi<br />
Som del af den konceptuelle model er det nødvendigt at finde parameteren der indgår i<br />
vandbalanceligningen for området. Parametrene skal bruges som input til<br />
grundvandsmodellen, der opsættes senere i denne rapport. De parametre, der indgår i<br />
vandbalanceligningen er nedbøren, fordampningen, oppumpning, ændring i magasinering<br />
og den overjordiske og underjordiske afstrømning. Det antages, at der kan ses<br />
bort fra magasineringen i projektområdet når dette betragtes over en årrække, da<br />
magasineringen er minimal i forhold til den resterende vandudveksling. Det er ikke<br />
muligt at måle den underjordiske afstrømning. De opsatte nulflux grænser i den nordlige<br />
del af projektområdet sikrer imidlertid, at vandudveksling ikke sker her og<br />
trykgrænserne i den resterende del sikrer, at vandudvekslingen i dette område kan
eregnes i grundvandsmodellen. Derfor vil nedbør, fordampning, oppumpning og<br />
overfladisk afstrømning i det følgende blive undersøgt for projektområdet. På grund af<br />
den tætte sammenhæng mellem nedbør og fordampning, og problemer med at skaffe<br />
data, vil disse to bliver undersøgt sammen.<br />
3.3.1 Overfladisk afstrømning<br />
Først vil afstrømningen fra Hølbækken blive undersøgt, for at kortlægge interaktionen<br />
mellem grundvandet og overfladevandet i projektområdet og for at give et bud på den<br />
samlede afstrømning fra Hølbækken. Hølbækkens vandføring dækker ikke hele<br />
projektområdet og samtidig er der ikke kontinuerte målinger for et helt år. Derfor<br />
undersøges afstrømningen fra oplandet til Lindenborg Å bagefter, da Hølbækkens<br />
opland er en del af dette opland. Afslutningsvis foretages en sammenligning mellem de<br />
to resultater.<br />
Oplandet til Hølbækken<br />
Vandføringen i Hølbækken udgør kun en del af den samlede vandføring i<br />
projektområdet. For at få et overblik over, hvor stor andel vandføringen i Hølbækken<br />
udgør af den samlede vandføring, er det hydrologiske og det topografiske opland til<br />
Hølbækken blevet afgrænset, figur 3.20.<br />
Figur 3.20. Det topografiske og hydrologiske opland til Hølbækken, optegnet på et kort over<br />
grundvandskoten. Grundvandskoten er interpoleret ud fra data fra GEUS boredata (GEUS 2, 2006) og<br />
koter på åer og dræn. Åer og dræns placering er taget fra TOP10DK (2000), og har fået koter vha. DHH<br />
(1995).<br />
47
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Forskellen mellem det topografiske og det hydrologiske opland kan dels skyldes<br />
usikkerhed i de anvendte data, hvor f.eks. potentialekortet er interpoleret ud fra en<br />
række punkter og derfor muligvis ikke er så præcist. Punkterne potentialekortet er lavet<br />
på baggrund af, er der også usikkerhed omkring, da de har forskellig alder, den ældste<br />
boring er eksempelvis fra 1930. Derudover varierer potentialet ca. 2 m i løbet af året<br />
(Søndergaard, 2003: B4). På trods af disse usikkerheder tyder det på, at der er en forskel<br />
på de to oplande, hvilket må skyldes undergrundens opbygning i området. Eksempelvis<br />
findes der lerlinser i projektområdet, der kan være med til at ændre grundvandsstrømningen,<br />
så den nedbør der falder i det topografiske opland strømmer til<br />
Hølbækken.<br />
Vandføringen i Hølbækken<br />
For at undersøge den samlede vandføring og variationen i vandføringen langs Hølbækken<br />
er vandføringen målt i en række tværsnit langs åen over en periode på to dage.<br />
Placering af vandføringsmålingerne kan ses på figur 3.21. Forud for målingerne var der<br />
opholdsvejr og ca. 0 °C, og derfor kan det antages, at målingerne tilnærmelsesvis beskriver<br />
en baseflowsituation. For at få et indtryk af variationerne i vandføringen, blev<br />
vandstanden også målt over en periode på 52 dage. Dette er ikke nok til at vurdere<br />
vandføringen over et år, men giver alligevel et indblik i variationer i bækkens vandføring.<br />
Udførelsen af vandføringsmålingerne, vejrforhold i tiden op til målingerne samt<br />
fejlkilder forbundet med forsøget kan ses i bilag B. Udregninger findes på den vedlagte<br />
Cd-rom.<br />
Figur 3.21. Vandføringsmålingernes placering i Hølbækken.<br />
48
Der blev foretaget vandføringsmålinger ved 9 punkter i Hølbækken, hvor punkt 6 og 7<br />
blev målt igen efter ca. to måneder. Derudover blev vandføringen målt i kilde E, figur<br />
3.4, mellem måling 4 og 5. Resultaterne for vandføringsmålingerne i de forskellige<br />
punkter kan ses på figur 3.22.<br />
Vandføring (l/s)<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
Målinger 27.02 og 28.02 Målinger 20.04<br />
0<br />
0 200 400 600 800 1000 1200<br />
Målingernes indbyrdes afstand (m)<br />
Figur 3.22. Vandføring ved målepunkterne i Hølbækken. Usikkerhedsintervallet er sat til 10 %, hvilket er<br />
angivet for at dække over de usikkerheder, der er forbundet med forsøget, bilag B.<br />
Vandføringsmålingerne viser, at Hølbækken bidrager med ca. 60 l/s til Lindenborg Å.<br />
Vandføringen fordobles fra øverste til nederste vandføringsmåling, figur 3.22, dvs. at<br />
næsten halvdelen af vandføringen stammer fra den øverste del af vandløbet. Der blev<br />
registreret flere kilder opstrøms for målepunkt 1, afsnit 3.1.2 (Observationer), der<br />
givetvis står for en del af vandføringen i måling 1.<br />
Analyse af resultaterne<br />
De første to målepunkter (måling 1 og 2) er taget på hver sin side af den største kilde,<br />
for at få et indtryk af afstrømningen fra denne. Forskellen mellem disse to målepunkter<br />
er på ca. 6 l, og da den samlede udstrømning til Lindenborg Å er på ca. 60 l, kommer<br />
tæt på 10 % af Hølbækkens vandføring fra denne kilde. Målepunkt 1 og 2 er ligger<br />
opstrøms gytjelaget. Mellem målepunkt 2 og 3 falder vandføringen med 2,4 l/s. Dette<br />
fald kunne teoretisk skyldes, at grundvandsspejlet ligger under vandspejlet i åen og<br />
vandet således strømmer væk fra åen og ud i den omkringliggende jord. Dette anses dog<br />
ikke for sandsynlig, da grundvandsspejlet i hele området var højtliggende, hvorfor det<br />
derfor ikke synes sandsynligt, at vandet på dette sted kan strømme ud af vandløbet.<br />
Gytjelagets udbredelse stopper mellem måling 2 og 3, hvilket kunne tænkes at have en<br />
indflydelse på nedgangen i vandføring mellem måling 2 og 3, idet gytjen som aquitard<br />
begrænser vandets strømningshastighed ud i Hølbækken. Målingerne i målepunkt 2 og<br />
3 blev taget to forskellige dage, hvilket også kunne være medvirkende til nedgangen i<br />
målt vandføring. Imidlertid indikerer vejrforholdene, bilag B, at vandføringen i givet<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
49
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
fald burde være større i målepunkt 3. Vandføringen falder ligeledes mellem målepunkt<br />
8 og 9. Forskellen mellem de to målinger er i begge tilfælde under 5 l/s og har<br />
overlappende usikkerhedsintervaller, hvorfor det antages, at faldet kan tilskrives<br />
måleusikkerhed.<br />
Mellem målepunkt 3 og 4 blev der lavet en vandføringsmåling i kilde E, der strømmede<br />
til Hølbækken umiddelbart opstrøms for målepunkt 4. Vandføringen blev her målt til<br />
1,78 l/s. Kildens vandløb var tilnærmelsesvis kvadratisk, hvorfor det var let at foretage<br />
målingen og udregningen. Imidlertid blev hastigheden kun målt midt i kilden, og da<br />
vandføringen er langsommere langs vandløbets kanter grundet friktion, må det forventes,<br />
at den målte vandføring er et overestimat. Målingen illustrerer, at tilstrømning i<br />
dette område derfor må kunne tilskrives diffus udstrømning, sandsynligvis fra<br />
brinkerne. Mellem målepunkt 4 og 5, som ligger forholdsvis tæt på hinanden, sker der<br />
en forøgelse af vandføringen på ca. 9 l/s. Som nævnt i afsnit 3.1.2 (Observationer) blev<br />
der registreret et sumpet område langs vandløbsbredden mellem disse to målinger, hvor<br />
der var mindst en kilde. Dette kunne tyde på, at der på dette sted er et brud i gytjelaget,<br />
der muliggør opstrømning af vand fra de omkringliggende lag. I afsnit 3.2.3<br />
(Håndboringer i fokusområdet) blev det beskrevet, at der ved dette målepunkt blev<br />
registreret et brud på gytjelaget i undergrunden på Hølbækkens vestlige bred, hvor der i<br />
stedet var et dybere tørvelag. Området var desuden sumpet, hvilket tyder på et<br />
højtliggende grundvandsspejl. I dette våde område blev der observeret kilder på begge<br />
sider af åen. Stigningen i vandføring kan derfor skyldes, at vandet her kan strømme<br />
lettere til bækken, både gennem vådområdet og kilderne i dette område.<br />
Mellem målepunkt 5 og 9 har Hølbækken en jævn stigning i vandføringen, og alle<br />
usikkerhedssintervaller er overlappende. Den jævne vandføring skyldes sandsynligvis,<br />
at det nederste område af ådalen mod Lindenborg Å er forholdsvis fladt, hvor<br />
grundvandsspejlets gradient er lille. Derudover er der heller ikke observeret kilder på<br />
den nederste del, men der findes en del dræn på den nedre del af Hølbækken, som det<br />
må antages ikke bidrager noget særligt til vandføringen i den baseflowsituation, der her<br />
er lavet undersøgelser på.<br />
Samlet set kan det siges, at stort set alt vandet, der strømmer i Hølbækken, stammer fra<br />
den øvre del, idet vandføringsmåling 6 udgør grænsen mellem de to dele. Dette<br />
indikerer igen, at gytjelaget, der er mest udbredt på den nedre del, er begrænsende for<br />
udstrømningen af grundvand til Hølbækken, da omkring halvdelen af udstrømningen fra<br />
ådalen til vandløbet er sket før gytjelaget. Derfor er især kilderne på den øvre del vigtige<br />
i forhold til at bidrage med vand til Hølbækken.<br />
50
Ændringer i Hølbækkens vandføring<br />
For at undersøge ændringerne i Hølbækkens vandføring over tid, blev trykniveauet i<br />
bækken og i atmosfæren målt over en periode på 52 dage mellem den 27.02 og den<br />
20.04. Beskrivelsen af forsøget kan ses i bilag B. Data findes på den vedlagte Cd-rom.<br />
Forskellen mellem de to trykniveauer, hhv. i Hølbækken og atmosfæren, viser relative<br />
ændringer i vandstanden og er vist på figur 3.23. Det ses, at Hølbækkens trykniveau<br />
ligger minimum mellem 5 og 10 cm, og ved nedbørshændelser øges vandføringen<br />
efterfølgende. I den sidste del af perioden viser divermålingerne, at trykniveauet lå 2-3<br />
cm højere end i starten af perioden, hvilket kan tyde på, at der er sket en stigning i<br />
tilstrømningen fra overfladen og fra grundvandet, på grund af nedbøren.<br />
Den 20.04 blev vandføringsmålinger ved målepunkt 6 og 7 gentaget, med henblik på, at<br />
have vandføringsmålinger fra 2 forskellige dage at tolke målingerne af vandstanden ud<br />
fra, figur 3.22. Det ses, at vandføringen ved begge målepunkter tilnærmelsesvis var den<br />
samme, som ved den første måling. Divermålingerne tyder derfor på at Hølbækken er<br />
grundvandsfødt, da der ikke er de store udsving i vandstanden. Den målte vandføring<br />
repræsenterer således baseflowet i Hølbækken for en vintersituation. Baseflow<br />
vandføring for Hølbækken er beregnet til 5.160,5 m 3 /d, hvis det målte baseflow ganges<br />
op. Dette er formodentlig mere end baseflow i sommermånederne, men en<br />
underestimering af den gennemsnitlige årlige vandføring pga. af at nedbørshændelser<br />
ikke er repræsenteret. Resultatet vil i den resterende del af rapporten repræsentere den<br />
gennemsnitlige vandføring, da det ikke har været muligt at finde mere præcise data for<br />
denne. Dette giver en vandføring på ca. 1,89 mio. m 3 /år.<br />
Vandtryk (cm)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
28.02 6.03 13.03 19.03 25.03 31.03 7.04 13.04 19.04<br />
Figur 3.23. Relative ændringer i Hølbækkens vandstand fundet ved forskellen mellem atmosfærens tryk<br />
og trykket i åen. Målingerne mellem 6.03 og 19.03 er ikke taget med, da disse målinger betragtes som<br />
fejlmålinger, bilag B.<br />
Dato<br />
51
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Afstrømning fra Lindenborg Å<br />
I forhold til formålet med denne rapport er det væsentlig at finde et estimat for<br />
medianminimumsvandføringen for Hølbækken. Den målte vandføring repræsenterer et<br />
øjebliksbillede af baseflowet i en vintersituation, og det må forventes, at dette er højere<br />
end medianminimumsvandføringen, idet fordampningen er lille om vinteren. Der er<br />
ikke lavet længerevarende tidsserier over vandføringen i Hølbækken, hvorfor det er<br />
nødvendigt at opskalere og undersøge et større område, for derefter at bruge de fundne<br />
værdier til at vurdere størrelsen af medianminimumsvandføringen i Hølbækken. Det er<br />
valgt at bruge vandføringsmålinger fra Lindenborg Å til dette formål, da<br />
projektområdets opland er et delopland til Lindenborg Å. Vandføringen i Lindenborg Å<br />
er målt ved målestationen Lindenborg Bro, der ligger ca. 4 km nedstrøms ad<br />
Lindenborg Å fra Hølbækkens udløb og oplandet hertil er på 218 km 2 (NJA, 2005),<br />
figur 3.24.<br />
Figur 3.24. Hydrologiske opland til vandløbsstationen Lindenborg Bro. Data fra (NJA, 2005) og<br />
TOP10DK (2000).<br />
Undergrunden i oplandet til denne målestation er blevet undersøgt ud fra GEUS<br />
boredata, og herudfra er det fundet, at undergrunden i Lindenborg Bros opland ligner<br />
undergrunden i projektområdet i opbygning. Over kalken ligger morænesand og –ler.<br />
Vandføringen ved Lindenborg bro kan ses på Figur 3.25.<br />
52
Vandføring (m 3 /s)<br />
7<br />
6<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
0<br />
j-03<br />
f-03<br />
m-03<br />
a-03<br />
m-03<br />
j-03<br />
j-03<br />
a-03<br />
s-03<br />
o-03<br />
n-03<br />
d-03<br />
j-04<br />
f-04<br />
Måned-år<br />
Figur 3.25. Hydrograf for Lindenborg Å, Lindenborg Bro (DMU 2, 2006).<br />
Lindenborg Å har ved Lindenborg Bro en gennemsnitlig vandføring på 2,5 m 3 /s, et<br />
baseflow på 2 m 3 /s og en medianminimumsvandføring på 1,7 m 3 /s. Dermed udgør<br />
baseflowet 80 % af den samlede vandføring, hvilket betyder at Lindenborg Å kan<br />
klassificeres som grundvandsfødt. Medianminimumsvandføringen udgør ca. 71 % af<br />
gennemsnitsvandføringen. På hydrografen ses, at vandføringen er lidt større om<br />
vinteren end om sommeren, hvilket kan tilskrives større nedbørsmængder i<br />
vinterhalvåret. Der ses også forskellige regnhændelser, hvor de største er i efteråret. Til<br />
tider kan der komme regnhændelser, der tredobler afstrømningsmængden, f.eks. februar<br />
2004. De store udsving viser, at der er god sammenhæng mellem det overfladenære<br />
grundvand og Lindenborg Å.<br />
Afstrømningen fra Hølbækken<br />
Da oplandet til Hølbækken er et delopland til Lindenborg Å og da de begge er<br />
grundvandsfødte med nogenlunde samme type undergrund, er der mulighed for at drage<br />
paralleller mellem dem. Hydrografen for Lindenborg Bro viste, at<br />
medianminimumsvandføringen her var på ca. 71 % af den gennemsnitlige vandføring.<br />
Det kan derfor forventes, at medianminimumsvandføringen for Hølbækken ligger i<br />
nogenlunde samme størrelsesorden. Det kan forventes, at medianminimumsvandføringen<br />
påvirkes mere af grundvandsindvindingen end gennemsnitsvandføringen. Det<br />
skyldes, at indvindingen af grundvand i Volsted Plantage vil ske fra det dybere<br />
grundvand og den dybe grundvandsafstrømning udgør en større andel af medianminimumsvandføringen<br />
end af gennemsnitsvandføringen. Beregningerne i denne<br />
m-04<br />
a-04<br />
m-04<br />
j-04<br />
j-04<br />
a-04<br />
s-04<br />
o-04<br />
n-04<br />
d-04<br />
j-05<br />
53
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
rapport vil ske på baggrund af den formodede gennemsnitsvandføring, men det antages,<br />
at påvirkningen af medianminimumsvandføringen vil være højere.<br />
3.3.2 Fordampning og nedbør<br />
Hvor stor grundvandsdannelsen er i et område, afhænger af nedbøren, jordbundstypen,<br />
relieffet og evapotranspiration, der igen afhænger af vegetationen. For at have styr på<br />
grundvandsdannelsen i et område, er det nødvendigt både at kende nedbøren og<br />
fordampningen. Forskellen mellem disse to kaldes for nettonedbøren. Nettonedbøren<br />
kan både infiltrere ned til grundvandet eller løbe af på jordoverfladen. Det er forsøgt at<br />
udregne nettonedbøren ud fra vandløbsstationen Lindenborg Bro, men det er vurderet,<br />
at dette resultat er for upræcist, da der er for store usikkerheder i bestemmelsen af<br />
arealet af oplandet og oppumpningen heri. Da Hølbækken er grundvandsfødt, antages<br />
det, at størstedelen af nettonedbøren infiltrerer ned til grundvandet og at den mængde<br />
der afstrømmer fra Hølbækken repræsenteres af infiltrationen i oplandet. Den<br />
nettonedbør der her angives må derfor være i underkanten af det den i virkeligheden er,<br />
men betragtes som det bedste bud. Fordampningen kan derfor med rimelig nøjagtighed<br />
bestemmes som forskellen mellem nedbør og infiltration.<br />
Den geografiske fordeling af nedbør og infiltrationen i projektområdet ses på figur<br />
3.26. Det ses, at der falder ca. 725 mm/år i projektområdet. Der falder lidt mere i<br />
sydvest og lidt mindre i nordøst. Infiltrationen i projektområdet er et estimat udarbejdet<br />
af NJA (2003), der bygger på typetal for vegetation og jordbund i området. Typetallene<br />
giver et estimat over infiltrationen baseret på standardværdier, og repræsentationen i<br />
kortet er i 500m * 500 m, hvilket giver visse unøjagtigheder i resultatet. I gennemsnit er<br />
infiltrationen i projektområdet på ca. 308 mm/år. Forskellen mellem nedbøren og<br />
infiltrationen er på ca. 400 mm/år, der udgør fordampningen i området.<br />
3.3.3 Oppumpning og afledning<br />
Placering af kildepladser for vandindvinding i eller tæt på projektområdet ses på figur<br />
3.27. Det ses, at inden for projektområdet findes vandindvinding i Volsted og<br />
Essendrup. Udenfor området ligger Oppelstrup og Gunderup, som begge er forbundet<br />
med Essendrup. Da Essendrup er forbundet med indvindinger udenfor området, kan der<br />
både føres vand frem og tilbage mellem de forskellige boringer, hvilket gør det<br />
vanskeligt at holde styr på vandstrømmene.<br />
54
Figur 3.26. Tv. Nedbørens geografiske fordeling. Klimanormal for 1961 til 1990 (DJF-geodata, 2006).<br />
Th. Infiltrationen fordelt over projektområdet (NJA, 2003).<br />
Figur 3.27. Placering af vandindvindinger i og tæt på projektområdet. Data fra TOP10DK (2000) og AK<br />
(2005).<br />
55
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
På figur 3.28 ses de indvundne vandmængder for de fire vandværker. Det ses, at<br />
Essendrups indvinding er lille i forhold til de andre vandværker. Samtidig forbruger<br />
Essendrup ca. 2.000 m 3 /år (AK, 2005) og dermed bidrager denne kildeplads ikke<br />
væsentligt til import eller eksport af vand. Volsted indvinder mellem 25.000 og 15.000<br />
m 3 /år, hvor den laveste er fra 2002. Generelt har der været en faldende tendens i<br />
vandforbruget siden midten af 1980’erne. I forhold til Hølbækkens afstrømning på ca.<br />
1,89 mio. m 3 /år, udgør oppumpningen en ganske lille del af den samlede grundvandsdannelse<br />
i projektområdet.<br />
56<br />
Indvinding 1.000 m 3<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
1985 1997 2002<br />
Årstal<br />
Figur 3.28. Vandindvindingen ved projektområdet (AK, 2006).<br />
Essendrup<br />
Gunderup<br />
Oppelstrup<br />
Volsted<br />
Det oppumpede vand vil være af størst betydning for vandbalancen, hvis det<br />
transporteres ud af projektområdet. Bebyggelsen i projektområdet er hovedsageligt<br />
spredte gårde, der formentlig udleder deres vand i nærheden af gården. Volsted er det<br />
eneste område, hvor der samles spildevand til rensning. Rensningen foregår på<br />
Rensningsanlæg Vest i Aalborg (AK, 2006). Spildevandet forlader altså projektområdet.<br />
Derfor antages det, at alt vandet, der oppumpes ved Volsted, forlader projektområdet,<br />
mens den øvrige oppumpning bliver returneret som spildevand. Da nedgangen i<br />
vandforbruget ikke er entydig antages det, at oppumpningen af vand i projektområdet,<br />
svarer til det nyeste tal for oppumpning i Voldsted boringen dvs. ca. 15.000 m 3 /år.<br />
3.4 Projektområdets hydrogeologi<br />
I dette afsnit vil projektområdets hydrogeologi blive undersøgt. Dette gøres for at<br />
bestemme nogle af de faktorer, der har indflydelse på grundvandsstrømningerne i<br />
projektområdet, der skal anvendes til opsætningen af den numeriske grundvandsmodel.
I forbindelse med feltturen blev der gennemført en række undersøgelser i ådalen, figur<br />
3.29. På den første felttur blev der udtaget intaktprøver af de forskellige lag i<br />
Hølbækkens ådal. Disse blev indsamlet for at bestemme lagenes hydrauliske<br />
ledningsevne for de lag, der i den geologiske model blev tolket til at være af indflydelse.<br />
Dette er et væsentligt input til grundvandsmodellen. Efter prøvernes hydrauliske<br />
ledningsevner var bestemt ved gennemstrømningsforsøg, blev der foretaget<br />
fasebestemmelse af prøverne. For at kunne vurdere sammenhængen mellem prøverne<br />
og de hydrauliske ledningsevner, vil resultaterne fra fasebestemmelserne først blive<br />
gennemgået, efterfulgt af resultaterne fra gennemstrømningsforsøget. Herefter vil<br />
resultaterne fra udførte slugtests, som også giver et bud på den hydrauliske<br />
ledningsevne, blive præsenteret. For at bestemme interaktionen mellem vandløbet og<br />
ådalsmagasinet er der lavet et forsøg med måling af åbundens hydrauliske ledningsevne<br />
og et forsøg med at bestemme den diffuse udstrømning gennem åbunden.<br />
Figur 3.29. Lokaliteterne hvor der er udført undersøgelser og udtaget prøver i afsnittene. Åbunden<br />
henviser til de steder, hvor der blev lavet bestemmelse af åbundens hydrauliske ledningsevne.<br />
3.4.1 Fasebestemmelse<br />
Under feltturen blev der udtaget 20 intaktprøver fra de 4 aflejringer, der udgør<br />
opfyldningen i ådalen, fem prøver fra hvert af lagene: tørv, sand samt øverste og<br />
nederste del af gytjelaget, tabel 3.1. Tre prøver fra hvert lag blev analyseret. Prøverne<br />
57
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
blev alle udtaget i den øvre del af Hølbækkens ådal, figur 3.29. Der blev udtaget to<br />
prøver fra gytjen, da det i håndboreundersøgelsen var observeret, at der skete en<br />
ændring i gytjelagets sammensætning. Prøverne blev undersøgt for vandindhold,<br />
porøsitet og indhold af organisk materiale. Endvidere er det undersøgt, hvor stor en del<br />
af materialet i aflejringerne, der er under 0,125 mm, dvs. mindre end finsand (Finneren<br />
et al., 1996: 132). Resultaterne kan ses i tabel 3.2. Udførlig beskrivelse af forsøgene<br />
kan ses i bilag C.<br />
58<br />
Tabel 3.1. Aflejringstype og dybde for udtagelse.<br />
Prøve Dybde (cm)<br />
Tørv 75-90<br />
Gytje (øverst) 180-240<br />
Gytje (nederst) 240-280<br />
Sand 60-75<br />
Tabel 3.2. Uddrag af resultaterne fra fasebestemmelsen. Tallene er gennemsnit fra de tre prøver for hver<br />
lokalitet, da afvigelser mellem prøverne var ubetydelige. Det var ikke muligt at finde volumen for hhv.<br />
uorganisk og organisk materiale.<br />
Tørv<br />
Øvre<br />
gytje<br />
Vægtprocent<br />
(gennemsnit)<br />
Vand 90,5 %<br />
Porøsitet<br />
(min. – maks.)<br />
Andel af materiale<br />
< 0,125 mm<br />
Uorganisk materiale 1 %<br />
88,5-90 %<br />
Ingen data<br />
Organisk materiale 8,5 %<br />
Vand 78,3 %<br />
Uorganisk materiale 16,3 % 42,6 %<br />
85-87 %<br />
Organisk materiale 5,3 %<br />
13,6 %<br />
Vand 73 %<br />
Nedre<br />
Uorganisk materiale 22 %<br />
81-86 %<br />
42,6 %<br />
gytje Organisk materiale 5 %<br />
11,2 %<br />
Sand<br />
Vand 29,5 %<br />
Uorganisk materiale 66,5 % 7,4 %<br />
51-53 %<br />
Organisk materiale 4 %<br />
1,1 %<br />
Tabel 3.3 viser tal for porøsitet og effektiv porøsitet, fundet af Nilsson et al. (2003).<br />
Den effektive porøsitet er den del af det totale porevolumen, hvori vandgennemstrømningen<br />
foregår (Nilsson et al., 2003: 63). Tallene anvendes som sammenligningsgrundlag<br />
for resultaterne fra fasebestemmelsen samt til at finde et udtryk for den<br />
effektive porøsitet for sedimentprøverne.
Tabel 3.3. Tabellen viser forskellige værdier for porøsiteten og den hydrauliske ledningsevne (Nilsson et<br />
al., 2003:63).<br />
Materiale Porøsitet % Effektiv porøsitet %<br />
Grovkornet sand 25 – 30 25 – 30<br />
Mellemkornet sand 30 – 40 20 – 25<br />
Finkornet sand 40 – 50 15 – 20<br />
Silt 35 – 50 10 – 15<br />
Ler 40 – 70 5 – 10<br />
Gytje 80 – 90 20 – 30<br />
Svagt humificeret tørv 90 – 98 40 – 90<br />
Moderat humificeret tørv 85 – 90 15 – 40<br />
Stærkt humificeret tørv 60 – 85 10 – 15<br />
Tørv: Tørven havde et højt vandindhold og bestod derudover hovedsagelig af<br />
organisk materiale (over 90 % af den samlede masse). Porøsiteten blev fundet til<br />
at ligge inden for intervallet svagt til moderat humificeret tørv, tabel 3.3. Ud fra<br />
tabellen fremgår det, at strømningen foregår i 15 – 90 % af porerne i tørven.<br />
Tørvprøverne blev ikke sigtet, da det var umuligt at opdele materialet. Tydelige<br />
fibre på flere centimeters længde blev observeret i prøverne. Dette tyder på, at<br />
det organiske materiale er dårligt omsat, hvilket indikerer, at der er tale om svagt<br />
humificeret tørv.<br />
Øvre gytje: Porøsiteten for gytjen lå i det forventede interval i forhold til tabel<br />
3.3. Dette svarer til en effektiv porøsitet på 20 – 30 %, hvilket viser, at<br />
hovedparten af porerne i gytjen er så små, at vandet bliver bundet til partiklerne<br />
og derfor giver en lav samlet hydraulisk ledningsevne. Over 50 % af det<br />
organiske materiale er < 0,125 mm, hvilket bekræfter, at det er et organisk<br />
sediment og giver noget af forklaringen på, hvorfor den effektive porøsitet<br />
formodentlig er kun er 20 – 30 % af den samlede porøsitet. Under forsøget blev<br />
det observeret, at det fandtes større fibre af organiske materiale i den øvre gytje<br />
end i den nedre.<br />
Nedre gytje: Det organiske indhold i den nedre gytje er det samme som i den<br />
øvre gytje, men den nedre gytje har en lavere porøsitet, og forventes derfor at<br />
have en lavere effektiv porøsitet. Grunden til denne forskel er efter al<br />
sandsynlighed, at den nedre gytje er mere kompakteret, hvorfor porerummene er<br />
presset mere sammen. Andelen af organisk materiale < 0,125 mm er desuden en<br />
anelse større for den nedre gytje end for den øvre, hvilket vidner om, at det<br />
organiske materiale er mere omsat i det nedre lag.<br />
59
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
60<br />
Sand: Indholdet af organisk materiale er i sandet betragtelig mindre end i gytjen<br />
og tørven, hvilket bekræfter, at jorden i højere grad består af minerogene<br />
sedimenter. Porøsiteten svarer til finkornet sand, hvilket må betyde, at sandets<br />
kornstørrelser findes i den finere ende af intervallet 0,125 – 2 mm.<br />
3.4.2 Hydraulisk ledningsevne<br />
I det følgende vil resultaterne af gennemstrømningsforsøget blive præsenteret og<br />
analyseret. Undersøgelsen blev udført på de samme prøver som der blev lavet<br />
fasebestemmelse på. Resultaterne vil blive sat i relation til fasebestemmelsen af<br />
prøverne. Resultaterne fra gennemstrømningsforsøget kan ses i tabel 3.4. Generelt ses<br />
det, at der ikke er så stor forskel mellem prøver fra samme lag, men at der er ret stor<br />
forskel lagene imellem. Den højeste hydrauliske ledningsevne er fundet i tørven, mens<br />
den laveste er fundet i det nederste gytjelag. I tabel 3.5 ses værdier for hydraulisk<br />
ledningsevne for forskellige sedimenttyper, fundet af Nilsson et al. (2003).<br />
Tabel 3.4. Hydraulisk ledningsevne for de materialer der er blevet lavet forsøg på.<br />
Materiale Forsøg Hydraulisk ledningsevne<br />
(cm/s)<br />
Rør 1 2,62 x 10 -4<br />
Rør 2 4,35 x 10 -4<br />
Tørv<br />
Rør 3 5,35 x 10 -4<br />
Øvre gytje<br />
Nedre<br />
gytje<br />
Sand<br />
Rør 1 5,29 x 10 -6<br />
Rør 2 6,64 x 10 -6<br />
Rør 3 Ingen data<br />
Rør 1 1,42 x 10 -6<br />
Rør 2 1,19 x 10 -6<br />
Rør 3 0,48 x 10 -6<br />
Rør 1 2,36 x 10 -5<br />
Rør 2 1,43 x 10 -5<br />
Rør 3 Ingen data<br />
Gennemsnit<br />
(cm/s)<br />
4,11 x 10 -4<br />
5,97 x 10 -6<br />
1,03 x 10 -6<br />
1,89 x 10 -5<br />
Tørven har en hydraulisk ledningsevne, der svarer til svagt til moderat<br />
humificeret tørv, tabel 3.5, hvilket understøttes af den fundne porøsitet for<br />
tørven, afsnit 3.4.1 (Fasebestemmelse). I dette lag er der derfor god overensstemmelse<br />
mellem tabelværdi og resultat fra gennemstrømningsforsøg.<br />
Gytjen ligger for begge de gennemførte forsøg inden for intervallet af, hvad der<br />
kan forventes for et gytjelag. Intervallet er stort og den hydrauliske ledningsevne<br />
ligger for begge lag i den lave ende af skalaen. I forhold til tørvens hydrauliske
ledningsevne understreger dette, at gytjens begrænsende effekt på<br />
grundvandsstrømningerne i ådalen. Det ses af resultaterne, at den hydrauliske<br />
ledningsevne for det øverste gytjelag var fem gange højere end for det nederste<br />
gytjelag. En forklaring på denne forskel er, at det nederste lag er blevet mere<br />
kompakteret. De to prøver havde forholdsvis ens kornstørrelsesfordeling, men<br />
porøsiteten var lavere i den nedre gytje, afsnit 3.4.1 (Fasebestemmelse). I det<br />
nederste gytjelag er der en faktor tre i forskel mellem prøven med den højeste og<br />
laveste hydrauliske ledningsevne. Det var ikke forventeligt, at der skulle være så<br />
stor forskel mellem disse prøver, da de er indhentet fra samme lokalitet. Det blev<br />
fundet gennem fasebestemmelsen, at denne forskel skyldes forskel i porøsitet,<br />
rør 1 har højere porøsitet end rør 3, lige som rør 3 har et større indhold af små<br />
partikler, der kan begrænse vandets strømning gennem jorden.<br />
Sandet har en lavere hydraulisk ledningsevne end det var forventet for en sandet<br />
prøve. Dette hænger sandsynligvis sammen med det høje indhold af små<br />
partikler, der er blevet observeret under fasebestemmelsen.<br />
Tabel 3.5. Intervaller for hydraulisk ledningsevne i forhold til sedimenttype (Nielsen et al., 2004: 63).<br />
Materiale Hydraulisk<br />
ledningsevne (cm/s)<br />
Grovkornet sand 10 -2 – 10 -1<br />
Mellemkornet sand 10 -3 – 10 -2<br />
Finkornet sand 10 -5 – 10 -3<br />
Silt 10 -8 – 10 -4<br />
Ler 10 -11 – 10 -8<br />
Gytje 10 -8 – 10 -5<br />
Svagt humificeret tørv 10 -4 – 10 -1<br />
Moderat humificeret tørv 10 -6 – 10 -4<br />
Stærkt humificeret tørv 10 -7 – 10 -8<br />
I ovenstående diskussion af resultaterne er det kommet frem, at der for alle de<br />
undersøgte prøver var god overensstemmelse mellem den fundne hydrauliske<br />
ledningsevne i gennemstrømningsforsøget og den standardværdi, der er angivet i<br />
litteraturen. Derudover er det kommet frem, at der var en forskel i den hydrauliske<br />
ledningsevne, der blev bestemt for den øverste og den nederste del af gytjen og at denne<br />
forskel muligvis kan forklares ud fra, at den nederste del af laget er mere kompakteret<br />
end den øverste del.<br />
61
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
3.4.3 Slugtest<br />
Målet med at gennemføre slugtesten var at bestemme et direkte udtryk for den samlede<br />
hydrauliske ledningsevne i de lag, der findes i fokusområdet. Dette vil blive<br />
sammenholdt med resultaterne fra undersøgelsen af den hydrauliske ledningsevne i<br />
sidste afsnit. Slugtest udføres ved at hæve eller sænke grundvandsspejlet i et borehul og<br />
måle højden på grundvandsspejlet over tid, indtil det er tilbage i udgangssituationen.<br />
Fremgangsmåde for udførelse af forsøget er beskrevet i bilag E. Placeringen af<br />
borehuller, hvor der er udført slugtests findes på figur 3.29, resultaterne fra de udførte<br />
slugtests kan ses i tabel 3.6.<br />
Tabel 3.6. Resultater fra de udførte slugtests.<br />
62<br />
Konduktivitet ved<br />
nedsænkning af slug (cm/s)<br />
Konduktivitet ved optagning<br />
af slug (cm/s)<br />
Hul 1 Hul 2 Hul 3 Hul 4<br />
2,00 x 10 -3<br />
0,65 x 10 -3<br />
0,71 x 10 -3<br />
0,69 x 10 -3<br />
Materiale Tørv Tørv<br />
1,50 x 10 -3 0,79 x 10 -3<br />
1,20 x 10 -3 0,28 x 10 -3<br />
Tørv og<br />
gytje<br />
Sand<br />
Slughul 1<br />
I dette hul blev der boret gennem tørv i de øverste 160 cm og da hullet til slugtesten er<br />
135 cm dybt, er der hovedsageligt blevet målt hydraulisk ledningsevne på tørv. Den<br />
hydrauliske ledningsevne var ved hævning af grundvandsspejlet (nedsænkning af<br />
sluggen) en faktor 3 større end ved sænkning af grundvandsspejlet (optagning af<br />
sluggen), hhv. 2,00 x 10 -3 cm/s og 0,65 x 10 -3 cm/s, tabel 3.6. Denne forskel er<br />
bemærkelsesværdig, da det var forventet, at de to delforsøg ville give tilnærmet samme<br />
hydrauliske ledningsevne. En mulig begrundelse for denne afvigelse er, at der var<br />
forskel i hullets gennemsnitlige radius over og under vandspejlet. Dette kommer af, at<br />
hullet faldt noget sammen under grundvandsspejlet. Dette resulterede så i, at<br />
højdeforskellen mellem vandspejlet og udgangssituationen var større, når sluggen blev<br />
lagt i hullet end når den blev taget op. Grunden til dette var, at radius i den øverste del<br />
af hullet var mindre end i den nedre del. I princippet burde der ikke være forskel mellem<br />
den hydrauliske ledningsevne der beregnes, da der i beregningen er taget højde for dette<br />
forhold (der regnes ikke på den absolutte stigning og det absolutte fald, men på den tid<br />
det tager for 37 % af vandet, at strømme hhv. ind og ud af hullet). I beregningen bliver<br />
der imidlertid ikke taget forbehold for, at hullets diameter i forsøget varierede. Betragtes<br />
h/h0 – kurven for nedsænkningen af sluggen ses det, at den buer nedad, bilag E. h/h0kurven<br />
angiver forholdet mellem den højde vandet steg eller faldt til og udgangshøjden<br />
over tid. Har hullet den samme radius hele vejen ned gennem vandsøjlen, skal h/h0-
kurven være ret, dette selvfølgelig forudsat, at materialet ikke ændrer karakter ned<br />
gennem hullet. Når h/h0-kurven derfor buer nedad, skyldes det, at hullets radius er<br />
mindre over grundvandsspejlet, idet der ikke var de store ændringer i materialet ned<br />
gennem vandsøjlen. Problemet er imidlertid ikke det samme når sluggen tages op af<br />
hullet, hvilket ses af den tilnærmelsesvis rette h/h0-kurve, bilag E. Resultatet fra<br />
sænkningen af grundvandsspejlet vurderes derfor til at være brugbare. Den hydrauliske<br />
ledningsevne for tørv fundet i gennemstrømningsforsøget var en faktor 10 lavere end<br />
slugtestens resultater. Denne forskel er vigtig at huske på når grundvandsmodellen skal<br />
kalibreres. Forskellen mellem de to resultater kan skyldes, at de måles på forskellige<br />
skalaer (Jensen 2002: 33-34).<br />
Slughul 2<br />
I dette hul blev der udelukkende fundet tørv. Den hydrauliske ledningsevne for dette<br />
slughul kan derfor betragtes som et udtryk for den hydrauliske ledningsevne for tørv.<br />
Resultatet fra slughul 2 viser, modsat slughul 1, at der er god overensstemmelse mellem<br />
værdierne for hævning og sænkning af grundvandsspejlet, hhv. 0,71 x 10 -3 cm/s og 0,69<br />
x 10 -3 cm/s. Derudover er der god overensstemmelse mellem den hydrauliske<br />
ledningsevne for tørven, bestemt i dette forsøg og i gennemstrømningsforsøget, hvor<br />
gennemsnittet er 0,411 x 10 -3 cm/s. h/h0-kurven er rimelig retliniet for både optagningen<br />
og nedsænkningen af sluggen og der er ikke så stor forskel på hullets radius over og<br />
under grundvandsspejlet, hvorfor resultaterne fra denne test er anvendelige.<br />
Slughul 3<br />
Resultatet af den tredje slugtest viser, ligesom slughul 2, små forskelle mellem den<br />
beregnede hydrauliske ledningsevne for nedsænkning og optagning af sluggen, hhv.<br />
1,50 x 10 -3 cm/s og 1,20 x 10 -3 cm/s. De geologiske lag i dette hul består i de øverste<br />
160 cm af tørv, mens det herunder findes gytje. Det er derfor umiddelbart overraskende,<br />
at den hydrauliske ledningsevne, der blev bestemt for dette hul er højere end for slughul<br />
2, da gytje er mindre permeabel end tørv. En af grundene til denne forskel, kan være, at<br />
hullet var boret noget dybere end den dybde diveren sank ned på. Hullet var boret<br />
omkring 2 meter dybere end den dybde, der blev anvendt i beregningerne, og dette kan<br />
forklare noget af forskellen. Det er imidlertid ikke hele forklaringen, idet<br />
genberegninger med andre dybder ikke alene kan forklare disse afvigelser. Det må<br />
derfor konkluderes, at de hydrauliske ledningsevner beregnet i forsøget dækker over<br />
lokale variationer.<br />
Slughul 4<br />
Ligesom i slughul 1 blev der i slughul 4 beregnet forskellig hydraulisk ledningsevne ved<br />
nedsænkning og optagning af sluggen, hhv. 0,79 x 10 -3 cm/s og 0,28 x 10 -3 cm/s. Dette<br />
resultat er omkring 20 gange højere, end den hydrauliske ledningsevne sandlaget blev<br />
63
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
bestemt til i gennemstrømningsforsøget. En del af forklaringen på dette kan være, at der<br />
kunne observeres to sandlag i hullet, et mere leret end det andet og at<br />
gennemstrømningsforsøget er blevet udført på det mest lerede lag, mens slugtesten er et<br />
gennemsnit over den hydrauliske ledningsevne for begge lag. Ligesom i slughul 1, var<br />
der også her en forskel i radius af det borede hul over og under vandspejlet, hvilket kan<br />
være årsag til denne forskel. Det blev observeret, at der skete nogle udskridninger af<br />
materialet under boringen af hullet, hvilket kan forklare forskellen.<br />
4.4.4 Bestemmelse af åbundens hydrauliske ledningsevne<br />
I det følgende vil det blive undersøgt, hvordan kontakten mellem vandløbsbunden og<br />
ådalsmagasinet er. Dette er en vigtig faktor at kende i forhold til grundvandsmodelleringen,<br />
da åbundens hydrauliske ledningsevne siger noget om hvor let det er for<br />
vandet at strømme fra ådalsmagasinet og ud i vandløbet eller modsat. Åbundens<br />
hydrauliske ledningsevne blev bestemt ved at presse et ca. 1 m gennemsigtigt plasticrør<br />
ned gennem åbunden, hæve vandspejlet og måle den tid, det tog for det naturlige<br />
vandspejl at indstille sig, bilag F. Grunden til at der laves et særskilt forsøg til at<br />
bestemme åbundens hydrauliske ledningsevne, når den hydrauliske ledningsevne for de<br />
geologiske lag i ådalen allerede er bestemt via slugtesten og gennemstrømningsforsøget<br />
er, at der i åen sker forskellige processer, der kan ændre den hydrauliske ledningsevne<br />
for de geologiske lag. Eksempelvis kan der i bunden af vandløbet sedimenteres små<br />
partikler på strækninger, hvor vandløbet er aggraderende, eller vandløbet kan være<br />
degraderende og have skåret vandløbsbunden ned i en anden type sedimenter, der har en<br />
anden hydraulisk ledningsevne. Resultaterne kan ses i tabel 3.7.<br />
Åbundens hydrauliske ledningsevne blev bestemt to steder i vandløbet, figur 3.29. De<br />
øverste to meter af ådalen består af tørv, hvorfor dette materiale også muligvis også<br />
udgør bunden de steder, hvor undersøgelsen er lavet.<br />
64<br />
Tabel 3.7. Resultater fra bestemmelsen af åbundens hydrauliske ledningsevne.<br />
1. forsøg 2. forsøg<br />
Dybde af åen (cm) 25 35<br />
Rørets dybde i bunden (cm) 17,5 42<br />
Vandspejlets overhøjde ved start (cm) 42 18<br />
Hydraulisk ledningsevne (cm/s) 1,4 x 10 -4<br />
5,8 x 10 -4<br />
Den hydrauliske ledningsevne for åbunden er fire gange mindre i 1. forsøg end i 2.<br />
forsøg, tabel 3.7. En forklaring kan være, at tørvelaget har forskellig hydraulisk<br />
ledningsevne, hvilket også kunne ses af slugtesten. En anden forklaring er, at
vandspejlets overhøjde ved start var større i det første forsøg, hvilket har presset<br />
sedimenterne en smule sammen og dermed gjort den hydrauliske ledningsevne lavere.<br />
3.4.5 Måling af diffus udstrømning fra bunden<br />
Formålet med at måle udstrømningen fra bunden var at undersøge, hvor stor en del af<br />
åens vandføring, der stammer fra den diffuse udstrømning fra bunden og hvor meget der<br />
stammer fra andre strømningsvarianter. Forsøget blev udført ved hjælp af et<br />
seepagemeter. Forsøget blev udført ved at presse seepagemetret ned i åbunden og<br />
opsamle det vand der strømmede ud i en pose påmonteret i den ende røret er lukket,<br />
bilag G.<br />
Målingen blev foretaget mellem vandføringsmåling 5 og 6, hvor det kunne konstateres<br />
en stigning i vandføringen og hvor der kun var en mindre kilde. Stedet blev endvidere<br />
valgt, fordi ådalen her er ret smal og det derfor var forventeligt, at der var en større<br />
grundvandsgradient her, end på de fladere områder. Denne antagelse blev understøttet<br />
af, at der på dette sted i ådalen er et sumpet område, dvs. at grundvandet her står en<br />
anelse højere end i resten af ådalen. Det blev derfor forventet, at den diffuse<br />
udstrømning fra åbunden her ville være højere end den nedre del af vandløbet. Det blev<br />
forventet, at den diffuse udstrømning ville være lille, da den hydrauliske ledningsevne<br />
som tidligere nævnt er lav for opfyldningen i ådalen og da grundvandsgradienten i<br />
ådalen er lav.<br />
For at kunne bestemme den samlede diffuse udstrømning fra bunden af vandløbet til<br />
Hølbækken, blev bundens areal beregnet, arealet blev her beregnet til 2464 m 2, på<br />
baggrund af målinger af åbundens brede og længden af vandløbet, for beregning se<br />
bilag G.<br />
Resultat<br />
Antagelsen om, at den diffuse udstrømning fra vandløbsbunden til vandløbet ville være<br />
ubetydelig, viste sig at holde stik, idet den samlede udstrømning fra hele vandløbsbunden<br />
blev beregnet til 0,026 l/s, tabel 3.8. I forhold til den samlede vandføring i<br />
vandløbet på omkring 60 l/s, er dette meget lavt og må siges at være uden betydning.<br />
Tabel 3.8. Målinger af den diffuse udstrømning.<br />
Areal af cylinderen (cm 2 ) 1193<br />
Strømning (l/s) 1,28 x 10 -6<br />
Diffus udstrømning fra bunden (l/m 2 x s -1 ) 1,07 x 10 -5<br />
Samlet udstrømning fra bunden (l/s) 0,026<br />
65
Kapitel 3 Konceptuel model af projektområdet<br />
Ifølge ådalstypologien vil denne udstrømning stamme fra en kombination af den<br />
overfladenære diffuse udstrømning og den dybe regionale grundvandafstrømning. Af<br />
denne undersøgelse kan det derfor konkluderes, at kontakten mellem det regionale<br />
grundvandsmagasin og vandløbet er dårlig, da udstrømningen ville være højere, hvis<br />
kontakten havde været god. Dette stemmer godt overens med de boreprofiler, der er<br />
lavet i ådalen, som viser, at der i området findes et tykt gytjelag, der har en lav<br />
hydraulisk ledningsevne og begrunder derfor antagelsen om, at gytjelaget fungerer som<br />
aquitard. Det stemmer også godt overens med vandføringsmålingerne, hvor det kommer<br />
frem, at hovedparten af Hølbækkens vandføring kommer fra kilder ovenfor<br />
afgrænsningen af gytjelaget. Den overfladenære diffuse udstrømning strømmer i højere<br />
grad ud gennem brinkerne i siden af vandløbet, jf. kapitel 2 (Grundvand- og<br />
overfladevandsinteraktion). Det er ud fra denne undersøgelse derfor ikke til at<br />
konkludere, hvor stor den samlede diffuse udstrømning til vandløbet er.<br />
Det er tidligere blevet nævnt, at der i Hølbækkens ådal er mulighed for, at der vil være<br />
en komponent af underflow i vandløbet, da slyngningsgraden og vandløbets gradient,<br />
giver mulighed for dette. I dette afsnit er den diffuse udstrømning fra bunden blevet<br />
undersøgt, og det kom her frem, at den samlede udstrømning fra bunden var lav, samt at<br />
den hydrauliske ledningsevne der blev målt for både åbunden og ådalens opfyldning var<br />
lav. Af denne grund skønnes det, at der ikke er en betydelig komponent af underflow i<br />
Hølbækken. Dette understøttes endvidere af, at der i den nedre del af ådalen ligger et<br />
flere meter tykt gytjelag med en lav hydraulisk ledningsevne, der giver meget dårlige<br />
forhold for strømningen af vand i ådalen.<br />
3.5 Opsummering<br />
I dette kapitel er de undersøgelser, der er blevet lavet af projektområdet, blevet<br />
præsenteret og den konceptuelle forståelse af projektområdet, der vil blive arbejdet ud<br />
fra i forbindelse med opsætningen af grundvandsmodellen, er blevet præsenteret.<br />
Der er blevet udarbejdet en geologisk model for projektområdet. Geologien er en vigtig<br />
faktor i forbindelse med at forstå, hvordan grundvandet strømmer i projektområdet. Det<br />
er blevet gennemgået, at der i hele projektområdet findes et kalklag, som er det dybest<br />
liggende lag, hvor grundvandet strømmer. De fleste steder i projektområdet er kalklaget<br />
overlejret af morænesand, med forekomster af lerlinser. Nogle steder er kalklaget<br />
imidlertid sunket sammen eller er blevet borteroderet og der er dannet en ådal, ved<br />
delvis opfyldning af den eksisterende dal. I Hølbækkens og Lindenborgs ådal findes et<br />
lavpermeabelt gytjelag, der er overlejret af et ca. to meter tykt tørvelag. På den øvre del<br />
af Hølbækkens ådal bliver gytjelaget gradvist tyndere, for til sidst at forsvinde. Dette<br />
66
gytjelag har stor indflydelse på vandstrømningerne i ådalen, idet det fungerer som<br />
aquitard og begrænser kontakten mellem det dybe regionale grundvandsmagasin og<br />
Hølbækken. Både placeringen af kilderne og vandføringsmålingerne bekræfter, at<br />
udstrømningen fra grundvandet til Hølbækken hovedsageligt sker udenfor gytjelagets<br />
udbredelse. Imidlertid er der indlagt en række dræn i Hølbækkens ådal, der sikrer en<br />
hurtig afstrømning af vand. Dette betyder, at gytjelagets begrænsning af kontakten<br />
mellem grundvandet og Hølbækken modvirkes, således, at kontakten bliver bedre.<br />
Gennem dette kapitel er der fundet nogle af de parametre, der er input til<br />
grundvandsmodellen, kapitel 5 (Opsætning af grundvandsmodellen). Projektområdets<br />
nettonedbør er fundet ud fra infiltrationsdata. Hølbækkens afstrømning til Lindenborg Å<br />
er endvidere målt over 2 måneder, hvorudfra det er vurderet, at resultatet fra<br />
vandføringsmålingen kan repræsentere en gennemsnitsvandføring og et overestimat af<br />
medianminimumsvandføringen. Endelig er den hydrauliske ledningsevne for lagene i<br />
ådalen fundet. Dette er rapportens fokusområde, og er således grundigt blevet undersøgt<br />
i denne henseende. Parametre for kalken har det ikke været muligt at lave undersøgelser<br />
på, hvorfor det har været nødvendigt, at basere inputparametrene for grundvandsmodellen<br />
på sekundære kilder. Hydraulisk ledningsevne for morænesand og ler er<br />
ligeledes fundet i litteraturen, da det blev vurderet, ud fra rapportens fokus på<br />
Hølbækken og grundvandsspejlets beliggenhed i kalken, at det ikke var nødvendigt med<br />
så nøjagtige data herfra.<br />
Tabel 3.9. Inputparametre til grundvandsmodellen. Maksimum og minimum værdier for tallene kommer<br />
fra Nielsen et al. (2004) og Bach et al. (2001). Startværdier for ler og morænesand er midtpunktet af<br />
intervallet mellem maks. og min., mens startværdien for kalk er anslået og resten af startværdierne er<br />
taget fra afsnit 3.4.2 (Hydraulisk ledningsevne).<br />
Input Fastsat værdi<br />
Nettonedbør (m/dag) 0,00087<br />
Afstrømning (m 3 /dag) 5160<br />
Hydrauliske ledningsevner<br />
(m/dag)<br />
Startværdi Maksimum Minimum<br />
Tørv 0,335 86,4 8,64 * 10 -6<br />
Gytje øverst 5,16 * 10 -3<br />
8,64 * 10 -3<br />
8,64 * 10 -6<br />
Gytje nederst 8,90 * 10 -4<br />
8,64 * 10 -3<br />
8,64 * 10 -6<br />
Sand i ådal 0,0163 8,64 8,64 * 10 -3<br />
Morænesand 4,32 8,64 8,64 * 10 -3<br />
Ler 4,32 * 10 -6<br />
8,64 * 10 -6<br />
8,64 * 10 -9<br />
Kalk 10 86 0,86<br />
67
4<br />
Opsætning af<br />
grundvandsmodellen<br />
Som beskrevet i indledningen er formålet med denne rapport at kvantificere den<br />
påvirkning, der er af Hølbækkens vandføring, hvis der oprettes en grundvandsindvinding<br />
i Volsted Plantage. Dette undersøges ved at opstille en numerisk<br />
grundvandsmodel over projektområdet, der bruges til at simulere indvindingen af<br />
grundvand fra Volsted Plantage. I dette kapitel beskrives først, hvordan<br />
grundvandsmodellen opbygges på baggrund af den opsatte konceptuelle model, kapitel<br />
3 (Konceptuel model af projektområdet). Herefter beskrives kalibreringen af modellen<br />
og de ændringer, det har været nødvendigt at foretage for at tilpasse modellen.<br />
Resultater fra grundvandsmodellen præsenteres og det bliver vurderet, hvilken<br />
indflydelse indvindingen af vand i Volsted Plantage vil have på Hølbækkens vandføring<br />
og opland.<br />
4.1 Grundvandsmodellering generelt<br />
En numerisk grundvandsmodel opsættes ved at inddele det ønskede område i en række<br />
celler og opstille en ligning, der beskriver strømningen mellem cellerne. Ligningen<br />
opstilles ved hjælp af vandbalanceligningen og Darcys lov, ligning 4.1.
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
Ligning 4.1. Styrende ligning (Jensen, 2005).<br />
h<br />
S s K x<br />
t<br />
2<br />
h<br />
K 2 y<br />
x<br />
2<br />
2<br />
h h<br />
K z Q R<br />
2<br />
2<br />
y<br />
z<br />
Hvor:<br />
Ss : Specifikt magasintal (m -1 )<br />
Kx, Ky og Kz : Hydrauliske ledningsevner for de tre akser, X, Y og Z (m/s)<br />
h : Højden af potentialet<br />
Q : Oppumpning m 3 /s<br />
R : Opfyldning m 3 /s<br />
En af parametrene i den styrende ligning er det specifikke magasintal, der angiver, hvor<br />
meget vand en 1 m 3 celle frigiver, hvis vandspejlet sænkes 1 m. Denne frigivelse af<br />
vand skyldes, at sænkningen af vandspejlet mindsker opdriften af de mineralkorn, der<br />
overlejrer grundvandsmagasinet, hvorved der sker en sammenpresning af porerne, så<br />
magasinet ikke kan indeholde så meget vand. Derudover udvider vandet sig ved et<br />
lavere tryk, men dette er af mindre betydning. Det specifikke magasintal er væsentligt i<br />
en dynamisk model, hvor grundvandsspejlet kan variere, mens det normalt sættes til 0 i<br />
stationære modeller (Jensen, 2005).<br />
Beskrivelsen af strømningen fra en celle til den næste forudsætter, at hver celle tildeles<br />
en hydraulisk ledningsevne og et potentiale. Da der her er tale om en tredimensionel<br />
model vil der til hver celle være 6 tilgrænsende celler, hvorimellem strømningen kan<br />
foregå. Da de tilgrænsende celler ikke nødvendigvis har de samme hydrogeologiske<br />
egenskaber, beregnes en samlet hydraulisk ledningsevne for strømningen mellem to<br />
celler. Den samlede hydrauliske ledningsevne beregnes som et harmonisk gennemsnit<br />
over både den hydrauliske ledningsevne for de to celler og længden fra cellekanten til<br />
cellens midtpunkt, ligning 4.2.<br />
Ligning 4.2. Harmonisk gennemsnit (Spitz & Moreno, 1996: 134).<br />
70<br />
Hvor:<br />
Kz<br />
z1 og z2<br />
K1, og K2<br />
K z<br />
z1<br />
z2<br />
<br />
z1<br />
z2<br />
<br />
K K<br />
: Gennemsnitlig hydraulisk ledningsevne (m/s)<br />
: Længden mellem cellens beregningspunkt og cellekanten (m)<br />
: Hydrauliske ledningsevner de to celler (m/s)<br />
1<br />
2
4.2 Grundvandsmodellen<br />
I denne rapport vil grundvandsmodelleringen blive foretaget ved hjælp af programmet<br />
GMS 5.1 (Groundwater Modeling System). Ved opsætningen af grundvandsmodellen er<br />
der truffet en række valg i forhold til modeltype, inddeling af projektområdet og<br />
repræsentation af lag og linser i modellen. Disse vil i det følgende fremlægges.<br />
Modeltype<br />
Grundvandsmodellering kan overordnet foretages på 2 måder, enten med en numerisk<br />
model eller en analytisk model. Det er valgt at anvende en numerisk model i denne<br />
rapport, da den giver mulighed for at bestemme detaljerede variationer i undersøgelsesområdet<br />
ved inddeling i mange celler. En numerisk model bliver opstillet på baggrund<br />
af flere parametre end en analytisk model og giver et mere detaljeret resultat. Den<br />
numeriske model kan desuden bedre repræsentere mindre forekomster i undergrunden,<br />
som det skønnes har stor betydning, eksempelvis gytjelaget i denne rapports model.<br />
Tidsperspektiv<br />
Grundvandsmodeller kan være enten dynamiske, hvor tidsafhængige variable kan<br />
inddrages i udregningerne, eksempelvis varierende oppumpning, vandføring og grundvandsdannelse<br />
eller de kan være stationære, hvor udregningerne sker på baggrund af<br />
gennemsnitlige værdier (Refsgaard & Henriksen, 2005). Den stationære grundvandsmodel<br />
giver således en gennemsnitssituation for modelområdet (Brun, 2005). Det er<br />
valgt at opsætte en stationær grundvandsmodel, da formålet med modellen er at vise,<br />
hvordan vandføringen i Hølbækken gennemsnitligt bliver ændret ved en ændring af<br />
oppumpning af vand i Volsted Plantage. Derudover er der ikke er tilstrækkeligt<br />
datamateriale over området til, at der kan opsættes en dynamisk model, eksempelvis<br />
mangler der tidsserier over vandføringen i Hølbækken, grundvandsdannelsen, og<br />
variation af grundvandsspejlets højde over tid.<br />
Antal celler<br />
For at løse den styrende ligning er det nødvendigt, at sætte den op i en matrice og<br />
løsningen kræver derfor, at der er mindst seks celler. For en grundvandsmodel med<br />
eksempelvis 1000 celler bliver det til en matrice med 1000 ligninger, hvor der er 1000<br />
ubekendte (Spitz & Moreno, 1996: 138). I GMS bliver dette matricesystem løst ved<br />
hjælp af en løsningsalgoritme, der beregner en stationær tilstand for matricesystemet.<br />
Beregningen sker iterativt, hvilket vil sige, at beregningerne gentages til der ikke er<br />
større forskel mellem løsningerne end et angivet interval. Løsningen af matricesystemet<br />
er forbundet med en vis fejl, der opstår på baggrund af den måde, algoritmen løser det<br />
opsatte matricesystem på. Den stationære tilstand, der beregnes, angiver koten på<br />
71
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
grundvandsspejlet og flowet gennem cellerne. I en stationær grundvandsmodel vil det<br />
specifikke magasintal derfor ikke være væsentligt.<br />
Horisontal diskretisering<br />
Ved diskretiseringen af et modelområde er det vigtigt at gøre sig overvejelser over,<br />
hvordan projektområdet inddeles, så den opsatte grundvandsmodel bliver præcis og<br />
konvergent. Det er nødvendigt at foretage en forsimpling af det naturlige system, da det<br />
ellers ikke er muligt, at formulere transportproblemet numerisk (Sonnenborg, 2005).<br />
Samtidig skal der indgås et kompromis mellem modellens detaljeringsgrad og<br />
beregningstiden ud fra de tilgængelige data (Spitz & Moreno 1996: 216). Der findes<br />
overordnet to måder projektområdet kan diskretiseres på, enten ved finite differens<br />
metoden, hvor projektområdet inddeles i celler med kvadratisk grundflade og varierende<br />
højde på de enkelte cellers sider eller ved finite element metoden, hvor projektområdet<br />
inddeles i trekantede celler eller polygoner (Brun, 2005). Med finite differens metoden<br />
bliver potentialet beregnet i cellens midtpunkt, mens det med finite element metoden<br />
bliver beregnet i hjørnerne. I områder hvor det er vurderet, at undergrundes geologi er<br />
kompleks, kan finite element metoden have en fordel, men sædvanligvis er der ingen<br />
forskel i det resultat, der beregnes med de to metoder (Brun, 2005). Til denne<br />
grundvandsmodellering er det valgt at anvende finite differens metoden, da der gennem<br />
semestret er opnået erfaring i denne metode.<br />
72<br />
Valg af cellestørrelse - Mængden af vand, der bevæger sig gennem en celle,<br />
afhænger af den størrelse, cellen er sat til. Det betyder, at modellens beregninger<br />
bliver mere upræcise og opløsningen på simuleringerne bliver mere grovkornet,<br />
jo større cellestørrelse, der vælges at arbejde med. I forhold til valg af cellestørrelse<br />
er det vigtigt, at opløsningen er finest i de områder, der har særlig<br />
interesse i modelleringen, såsom områder med vandløb, indvindingsboringer<br />
eller en stor grundvandsgradient (Spitz & Moreno, 1996: 220).<br />
Som tidligere nævnt, består undergrunden i projektområdet af opsprækket kalk,<br />
hvilket giver et specielt problem i forhold til cellestørrelsen. Problemet opstår,<br />
da strømningen i kalk vil foregå hurtigt i sprækkerne og langsomt i matrixet.<br />
Hvis et lille udsnit af kalken betragtes, kan der enten foregå hurtig strømning<br />
eller slet ingen strømning, afhængig af om dette udsnit indeholder en sprække.<br />
Derfor er det nødvendigt i modellen at vælge en cellestørrelse, der er stor nok til,<br />
at sprækkerne er nogenlunde ensartet fordelt mellem cellerne, så strømningen<br />
ikke afgøres af enkelte sprækker. I denne model er det nogle steder valgt, at<br />
kalken skal inddeles i 100 m x 100 m celler, hvorfor sprækkestørrelsen i forhold<br />
til cellestørrelsen ikke antages at have den store indflydelse på den måde,<br />
strømningen gengives på, men teoretisk set er der mulighed for, at denne
cellestørrelse ikke kan gengive strømningen helt. Denne antagelse underbygges<br />
endvidere af den flowlog, der er blevet optaget i projektområdet og som viser, at<br />
udstrømningen i 80 meter stort set er jævn, bilag A.<br />
Hølbækkens ådal er fokusområdet for denne rapport og da der ud fra egne forsøg<br />
findes detaljerede data herfra, er det besluttet at diskretisere dette område med<br />
en finere cellestørrelse end i den resterende del af projektområdet, figur 4.1.<br />
Den grovere inddeling i resten af området er valgt pga. detaljeringsgraden af de<br />
geologiske data, hvor en finere inddeling ikke ville give et mere nøjagtigt<br />
resultat, men kun resultere i en længere beregningstid. Den overordnede<br />
cellestørrelse i projektområdet er sat til 100 m, mens den i Hølbækkens ådal er<br />
sat til 5 m. Der må ikke være for stor forskel mellem to tilstødende celler, da<br />
beregningen herved bliver upræcis (Spitz & Moreno, 1996: 220). Derfor stiger<br />
cellestørrelsen stiger gradvist med 10 % for hver celle fra Hølbækkens ådal,<br />
indtil de når 100 m, som resten af projektområdet. Der kan opstå problemer med<br />
disse små celler i forhold til sprækker i kalken, men det antages, at placeringen<br />
af de store sprækker i ådalens kalk fremgår af kilderne og derfor er simuleret i<br />
modellen.<br />
Orientering af cellerne - I beregningerne af grundvandsstrømningen er det<br />
væsentligt, hvordan cellerne er orienteret i forhold til den grundvandsstrømning,<br />
de skal simulere. Det skyldes, at den fremherskende strømning splittes op i to<br />
vektorer, hvis ikke cellerne er orienteret parallelt med og vinkelret på den<br />
fremherskende strømningsretning. Denne opsplitning resulterer i numerisk<br />
spredning af grundvandsflowet, hvilket ikke repræsenterer situationen i<br />
virkeligheden. Beregningscellerne er i den opsatte grundvandsmodel blevet<br />
orienteret parallelt med og vinkelret på Lindenborg Å og Hølbækken, figur 4.1.<br />
73
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
74<br />
Figur 4.1. Diskretiseringen af projektområdet i den finite differens model, der er opsat i<br />
rapporten.<br />
Diskretisering af de geologiske lag<br />
Den vertikale diskretisering kan overordnet foregå på to måder (Henriksen et al., 2001:<br />
26-27):<br />
Vektormetoden – cellerne følger de geologiske lag. Således opdeles cellerne<br />
efter lag med samme eller lignende hydrogeologiske egenskaber. Denne tilgang<br />
kan med fordel bruges på grundvandsmagasiner som er tolket til at have en<br />
forholdsvis enkelt opbygget undergrund.<br />
Pixelmetoden – cellerne er (forholdsvis) rektangulære. Denne metode er bedre<br />
egnet til områder med en kompleks sammensat undergrund. For hver celle<br />
findes det dominerende materiale. Ulempen er, at små lag, der kan være af stor<br />
betydning for grundvandsstrømningen, eksempelvis på grund af lille hydraulisk<br />
ledningsevne, ikke bliver inddraget i modellen.<br />
Den geologiske model af projektområdet viste, at undergrunden er opdelt i to områder:<br />
morænen og ådalen. Begge dele består i høj grad af sammenhængende lag, hvorfor<br />
vektormetoden vil blive anvendt i grundvandsmodelleringen. Den vertikale<br />
diskretisering af projektområdet følger princippet i figur 4.2. Figuren viser at kalken er
opdelt i fire lag. Denne inddeling blev gjort, idet der var en forventning om, at kalkens<br />
hydrauliske ledningsevne blev mindre med dybden pga. kompaktion. Resultaterne fra<br />
flowlogundersøgelsen nord for Hølbækken viste, at der er vertikale zoner med forskellig<br />
hydraulisk ledningsevne i kalken, men at ledningsevnen ikke nødvendigvis er<br />
aftagende. Ud fra dette viste det sig fornuftigt at inddele kalken i zoner. Den nedre<br />
grænse af kalklaget er sat til kote -140, hvor TEM målinger over området viste, at der<br />
findes saltvand, og derfor antages det, at vandudvekslingen i denne dybde er ubetydelig.<br />
Dette underbygges af, at der ikke sker en blanding af grundvandet og saltvandet, fordi<br />
saltvand har en højere densitet end ferskvand og da den hydrauliske ledningsevne for<br />
kalklaget er lav i denne dybde.<br />
Tørv<br />
Gytje 1<br />
Gytje 2<br />
Ådal<br />
Sand<br />
Moræne<br />
Figur 4.2. Principskitse af den vertikale diskretisering af projektområdet.<br />
Lerlinse<br />
Sand 1<br />
Sand 2<br />
Sand 3<br />
Sand 4<br />
Kalk 1<br />
Kalk 2<br />
Kalk 3<br />
Kalk 4<br />
Saltvand<br />
De lag der findes over kalken er opdelt i ådal og moræne. I ådalen er der under tørven<br />
indsat to gytjelag med ens højde og forskellig hydraulisk ledningsevne, da gennemstrømningsforsøgene<br />
viste, at gytjen havde en variation i hydraulisk ledningsevne.<br />
Herunder findes sandet. Morænen er opdelt i fire lag med samme hydrauliske<br />
ledningsevne, for at kunne indpasse de lerlinser og siltforekomster, der er fundet i<br />
området. Lerlinserne er placeret i det lag, hvor de passer bedst og tykkelsen på laget er<br />
korrigeret tilsvarende. Inddelingen er valgt for at kunne repræsentere lerlinserne, med<br />
75
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
lavere hydraulisk ledningsevne, hvilket kan ændre strømningsvejene. Tykkelsen på<br />
lagene går fra 1 til 10 m, dvs. at ler- og siltforekomster på under ca. 1 m tykkelse ikke er<br />
taget med og ler og silt forekomsterne er slået sammen. Den horisontale udbredelse af<br />
linserne er interpoleret ud fra boringerne og understøttes af tolkningen af terrænet og<br />
dannelsesmiljøet.<br />
Vandløb, dræn og kilder<br />
Både vandløbene og drænene i projektområdet er modelleret ved at anvende<br />
drænfunktionen i GMS, mens vandløbsfunktionen ikke anvendes. Dette skyldes, at<br />
vandløbsfunktionen tillader strømning både ind og ud af vandløbet, mens<br />
drænfunktionen kun fjerner vand, hvilket betyder, at drænfunktionen bedst repræsenterer<br />
situationen i projektområdet. I modellen er vandløbene og drænene blevet<br />
indlagt, så de dækker hele ådalen. Dette er gjort for at afspejle situationen i ådalen, der<br />
gennem en lang årrække er blevet drænet, så der sandsynligvis er god kontakt mellem<br />
de øverste lag i ådalen og vandløbet. De kilder, der er observeret i ådalen, er modelleret<br />
ved at indsætte en søjle af celler med en høj hydraulisk ledningsevne ind i fokusområdet.<br />
Herved fremkommer der en fri strømningsvej mellem det dybe regionale<br />
grundvandsmagasin og ådalen, hvilket sandsynligvis svarer til situationen i virkeligheden,<br />
hvor kilderne formodentlig skyldes sprækker i kalken. De kilder, der er taget<br />
med i modellen, er kilde B, C, D, G og søen, jf. figur 3.4, hvilket er skønnet til at være<br />
de mest betydende.<br />
4.3 Kalibrering af grundvandsmodellen<br />
En vigtig del af det at arbejde med grundvandsmodellering er at tilpasse modellen de<br />
virkelige forhold, hvilket sker gennem en kalibrering af grundvandsmodellens<br />
parametre. Kalibreringen foregår ved, at variere modellens parametre bestemme den<br />
forskel i potentialet, der beregnes i forhold til det observerede. Kalibreringen skal<br />
således komme frem til den kombination af parameterværdier, hvor modellens afvigelse<br />
i forhold til virkeligheden er mindst mulig (Henriksen, 2005). Dette er nødvendigt, da<br />
de parameterværdier, der til at begynde med er indsat, bygger på forsøg med fejlkilder<br />
og på gennemsnitsbetragtninger af området.<br />
De første gennemkørsler af modellen gav store afvigelser mellem observeret og<br />
beregnet potentiale. Dette kan skyldes, at de anvendte data for både hydraulisk<br />
ledningsevne og potentiale, ikke er repræsentative, eller at opsætningen af den<br />
geologiske tolkningsmodel afviger fra virkeligheden. I grundvandsmodellen er<br />
værdierne for hydrauliske ledningsevner for de forskellige lag derfor kalibreret, og det<br />
modellerede grundvandsspejl er sammenlignet med pejlinger af grundvandsspejlet<br />
76
fundet i GEUS’ Jupiter database. For at sikre nøjagtigheden af pejledataen til<br />
kalibreringen er der kun anvendt registreringer fra efter 1980, samt to målinger fra 1972<br />
og 1973, i et område, hvor der ikke fandtes nyere data. Pejlingerne kan variere over 2 m<br />
over et år (Søndergaard, 2003: B4). Derfor er målet med kalibreringen at<br />
grundvandsspejlet skal passe med pejlingerne inden for ca. 2 m. Kalibreringen af<br />
grundvandsmodellen er gjort efter trial-and-error-metoden, hvilket vil sige, at<br />
parameterværdierne for den hydrauliske ledningsevne blev varieret til forskellen mellem<br />
observeret og beregnet potentiale var mindst mulig. Som udgangspunkt blev de værdier,<br />
der er fundet igennem kapitel 3 (Konceptuel model af projektområdet), anvendt. En<br />
opsummering af disse kan ses i tabel 3.9. Samtidig er den geologiske model blevet<br />
holdt tilnærmelsesvis konstant bortset fra, at der er ændret lidt på placeringen af<br />
drænene og indlagt nogle kilder. Potentialedataene er anvendt som punktdata, da der er<br />
for store usikkerheder omkring en interpoleret overflade lavet ud fra punkter<br />
(Henriksen, 2005). Dette skyldes, at der i interpoleringen ikke bliver taget højde for de<br />
geologiske strukturer og de højdeforhold, der findes mellem målingerne af potentialet.<br />
Der er 11 parametre i modellen, der er blevet kalibreret. Parametrene er hydrauliske<br />
ledningsevner for de forskellige aflejringer i projektområdet, konduktansen i drænene<br />
og ledningsevne for sprækker til kilder i Hølbækken. For alle lag er det valgt at den<br />
horisontale og vertikal ledningsevne er ens, dvs. anisostropien i alle retninger er sat til 1.<br />
Det ville have taget meget lang tid, hvis alle parametrene skulle kalibreres samtidig.<br />
Derfor er parametrene blevet kalibreret en eller flere af gangen, mens de øvrige<br />
parametre er blevet fastholdt. Kalklagets hydrauliske ledningsevne var mest usikker og<br />
derfor blev dette kalibreret først, da præcisionen forbedres ved at kalibrere mod de mest<br />
sikre parametre. De andre parametre er blevet kalibreret efterfølgende i en rækkefølge<br />
afhængig af, hvor stor deres usikkerhed er vurderet til at være. I sidste ende var det stort<br />
set udelukkende kalken, der har indflydelse på grundvandsstrømningen i projektområdet,<br />
hvorfor kalibreringen fokuserede mest på at få dette lag kalibreret rigtigt.<br />
Herunder følger en beskrivelse af, hvordan kalibreringen af de forskellige aflejringer er<br />
udført. Resultatet af kalibreringen fremgår af tabel 4.1.<br />
Kalklaget – Kalklaget ligger under grundvandsspejlet i det meste af projektområdet<br />
og derfor er kalklaget det vigtigste lag i forhold til vandtransporten, da<br />
det er i dette lag, den største strømning foregår. Som udgangspunkt, blev det<br />
antaget, at sprækkerne i kalken befandt sig i den øvre del af kalklaget. Derfor<br />
blev kalken øverst opdelt i 3 lag på hver 10 m, mens resten af kalklaget ned til<br />
kote -140 m blev sat til lag fire. Ved nærmere undersøgelse af flowloggen viste<br />
det sig, at der var en høj grundvandstrømning dybere ned i kalken, hvilket<br />
indikerede at sprækkerne strakte sig dybere ned i undergrunden. Derfor blev der<br />
lavet en ny inddeling af kalklagene ud fra flowloggen, hvor det øverste lag blev<br />
77
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
78<br />
sat til 10 m, det næste 30 m, det tredje 40 m, mens det sidste lag igen blev sat til<br />
kote -140 m og varierer således mellem 0 og 125 m tykkelse. Disse to bud på<br />
kalkens opbygning gav væsentligt forskellige hydrauliske ledningsevner under<br />
kalibreringen, men deres resultat i forhold til Hølbækkens vandføring var<br />
nogenlunde ens. Det er derfor valgt at bibeholde begge opdelinger i det videre<br />
forløb, for kunne komme med forskellige tolkninger af vandindvindingens<br />
påvirkning på Hølbækken. De vil herefter blive refereret til som henholdsvis<br />
model 1, hvor tykkelsen på de tre øverste lag er ens og model 2, hvor tykkelsen<br />
på de øverste lag er afgrænset ud fra flowloggen, figur 4.3.<br />
10 m K1<br />
10 m K2 < K1<br />
10 m K3 < K2<br />
K4 < K3<br />
Kote - 140<br />
10 m K * 1<br />
30 m K * 2 > K * 1<br />
40 m K * 3 > K * 2<br />
Model 1 Model 2<br />
K * 4
Morænen – Kalibreringen af sandet i morænen viste, at denne kun havde<br />
betydning for den midterst østlige del af projektområdet, nordøst for<br />
Hølbækken. Leret udgør kun mindre lokale linser og derfor har den hydrauliske<br />
ledningsevne i leret ikke afgørende betydning for den samlede vandføring, der<br />
beregnes i modellen. Af dette tolkes det, at den hydrauliske ledningsevne for ler<br />
kan variere uden at det har stor betydning for modelresultatet.<br />
Ådalene – De første gennemkørsler af modellen, med de hydrauliske<br />
ledningsevner, der blev fundet i laboratoriet på de intakte prøver, viste, at de<br />
målte værdier var for lave, idet der kom for lidt vand ud til åerne. Ved at<br />
sammenholde de laboratoriebestemte ledningsevner med ledningsevnerne fundet<br />
ved slugtestene, blev det fundet, at der var op til to dekaders forskel.<br />
Ledningsevnen for jordtyperne i ådalen blev derfor sat til ti gange højre end de<br />
laboratoriebestemte. Jensen (2002) skriver, at der kan forekomme fejl mellem<br />
parametre fundet i et område i naturen i forhold til laboratoriebestemte. Fejlen<br />
ligger i, at parametrene er målt på forskellig skala (Jensen 2002: 33-34). Dette<br />
kan forklare disse forskelle. Under kalibreringen blev de to gytjelag, og sandet i<br />
ådalen slået sammen for at simplificere kalibreringen. Ledningsevnen herfor kan<br />
betragtes som den gennemsnitlige ledningsevne for disse tre lag.<br />
Dræn - Konduktansen for drænene i projektområdet kendes ikke nøjagtig. Det<br />
er blevet skønnet, at denne vil være af samme størrelse som tørven, da<br />
bestemmelsen af åbundens hydrauliske ledningsevne viste, at åbunden havde<br />
den samme hydrauliske ledningsevne som tørven. Derfor er der valgt at sætte<br />
drænenes konduktans højt, således at tørven vil være begrænsende for, hvor<br />
meget vand der vil strømme ud i disse.<br />
Kilder - Kilderne skal fungere som strømningsveje for grundvandet i kalken op<br />
til jordoverfladen. Derfor er dennes hydrauliske ledningsevne sat højt, for ikke at<br />
være begrænsende.<br />
I figur 4.4 ses en sammenligning af det observerede og beregnede grundvandsspejl for<br />
begge modeller. Det ses, at der for model 2 er større overensstemmelse med<br />
observationspunkterne, end for model 1. Forskellen mellem de to modeller ligger i den<br />
forskellige tolkning af kalken.<br />
79
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
Tabel 4.1. De hydrauliske ledningsevner, der er bestemt i kalibreringen for de to modeller.<br />
80<br />
Materiale Model 1 Model 2<br />
(m/d) (m/d)<br />
Sand 4 4<br />
Ler 0,00432 0,00432<br />
Tørv 3,55 3,55<br />
Gytje og ådals sand 0,0516 0,0516<br />
Kalklag 1 12 20<br />
Kalklag 2 9 20<br />
Kalklag 3 7 30<br />
Kalklag 4 5 0,5<br />
Kalklaget i det nordøstlige hjørne 5 3<br />
Kilder 100 100<br />
Andre hydrauliske parametre<br />
Konduktans for dræn 10 10<br />
Figur 4.4. Kalibrering af modellerne. For hvert observationspunkt ses usikkerhedsintervallet på 2 m,<br />
størrelsen og farven på søjlen angiver hvor godt det modellerede grundvandsspejl passer med<br />
observationen (grønt er inden for sikkerhedsintervallet, rødt er uden for). De to blå farver på gridet<br />
angiver den horisontale opdeling af de tre øverste lag kalk.
4.4 Placering af indvindingsboringerne<br />
Der foreligger ingen nærmere planer for placering af indvindingsboringerne, blot at<br />
Volsted Plantage er udset til dette formål. I dette afsnit vil der ses nærmere på nogle af<br />
de hensyn, der skal tages ved placeringen af indvindingsboringerne. Først undersøges<br />
kort de juridiske og økonomiske forhold, der har indvirkning på placeringen. Derefter<br />
undersøges placeringen i forhold til potentialeforhold. Dette munder ud i en mulig<br />
placering af indvindingsboringerne.<br />
4.4.1 Juridiske og økonomiske hensyn<br />
Volsted Plantage har ikke været brugt til landbrug mindst de sidste 100 år jf. afsnit<br />
3.1.1 (Kortanalyse) og derfor er der formentlig ikke blevet udledt gylle (nitrat) eller<br />
pesticider, med undtagelse af et mindre område i den sydvestlige del af plantagen, hvor<br />
der dyrkes juletræer. Ydermere er der kun få huse, der udleder spillevand i nærheden.<br />
Plantagen giver således mulighed for en placering væk fra evt. forureningskilder.<br />
Miljøbeskyttelsesloven foreskriver, at der kan fastlægges et beskyttelsesområde, kaldet<br />
kildepladszone, indenfor hvilken det ikke er tilladt at aflede spildevand eller udføre<br />
anden aktivitet, der kan give anledning til at forurene grundvandet. Denne zone er<br />
sædvanligvis 300 m (Miljøbeskyttelsesloven, 2006: § 22; Miljøstyrelsen, 2000: 18). Der<br />
er ingen direkte forbud mod landbrugsdrift med brug af pesticider eller nitrat inden for<br />
kildepladszonen.<br />
Indenfor indsatsområder, der omfatter det hydrologiske opland og dermed også<br />
kildepladszonen, kan der indføres regulering af pesticider og nitrat. Indsatsområder<br />
udpeges, hvor der er behov for at yde en indsats for at sikre den fremtidig drikkevandsforsyning.<br />
Der findes ingen metoder til at udpege pesticidfølsomme områder. Nitratfølsomme<br />
områder udpeges, hvis f.eks. grundvandsmagasinet består af kalk og der ikke<br />
findes noget beskyttende lag (Miljøstyrelsen 2000: s. 13-17). I projektområdet består<br />
grundvandsmagasinet af kalk og der er ingen beskyttende lag, da der kun forekommer<br />
enkelte lerlinser, jf. kapitel 3.2 (Projektområdets geologi). Derfor vil det hydrologiske<br />
opland til indvindingsboringen blive klassificeret som Område med Særlige Drikkevandsinteresser<br />
(OSD), og der skal iværksættes afbødende foranstaltninger til beskyttelse<br />
af drikkevandsressourcen.<br />
Indenfor projektområdet, er kun husene i Volsted koblet til den kommunale<br />
spildevandsopsamling (AK, 2005). Derfor forventes det, at husene nær Voldsted<br />
Plantage har egne nedsivningsanlæg. Dette betyder, at indvindingsboringerne minimum<br />
skal placeres 300 m væk disse nedsivningsanlæg. Det er muligt at ændre nedsivningsanlæggenes<br />
beliggenhed eller koble husstande til spildevandsopsamlingen, hvilket dog<br />
vil medføre omkostninger.<br />
81
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
I Volsted Plantage findes der mere end ti gravhøje (NJA, 2006), hvor der er en 100 m<br />
beskyttelseszone omkring, inden for hvilken der ikke må foretages ændringer i<br />
tilstanden (Naturbeskyttelsesloven, 2004: § 18). Der kan søges dispensation fra 100 m<br />
zonen, og det vurderes, at indvindingsboringerne ikke vil skæmme gravhøjene, så længe<br />
de ikke placeres oveni dem. Af denne grund vil der ses væk fra gravhøjene under den<br />
forudsætning, at selve gravhøjene bliver inddraget i detailplanlægningen af placeringen.<br />
Tages økonomien i betragtning vil det være fornuftigt at placere boringerne tæt på en<br />
vej, så det er let at komme til med boremaskiner mv. Det er selvfølgelig muligt at lave<br />
en ny vej, men det vil være billigere at benytte eksisterende veje.<br />
4.4.2 Placering af boringer i forhold til grundvandets strømningsretning<br />
Når der indvindes grundvand, vil der omkring boringen ske en sænkning af<br />
grundvandsspejlet. Placeres flere boringer langs strømningsretningen vil disse forstærke<br />
hinandens sænkning, hvilket ikke er tilfældet, hvis de placeres på tværs af<br />
strømningsretningen, se figur 4.5.<br />
Figur 4.5. Placering af boringer i forholdt til strømningsretningen. Tv. Boringerne er placeret på langs af<br />
strømningsretningen, sænkningen forstærkes omkring den øverste boring. Oplandet til den nederste<br />
boring ligger uden for oplandet til den øverste boring. Th. Boringerne er placeret på tværs af<br />
strømningsretningen, og oplandene ligger parallelle uden at de påvirker hinanden.<br />
Grundvandssænkningen begrænses, når der etableres flere boringer, da sænkningen<br />
herved fordeles over et større område, i stedet for at være koncentreret et sted. I<br />
modellen er det valgt at bruge 5 boringer, der hver skal indvinde maksimalt 200.000<br />
m 3 /år. Dette er gjort efter model fra Aalborg Kommunes nye kildeplads Kongshøj, 10<br />
km nord for Volsted, der tilnærmelsesvis indvinder denne mængde. I Kongshøj består<br />
82<br />
Strømningsretning
grundvandsmagasinet ligeledes af kalk og da det ligger forholdsvis tæt på Volsted,<br />
skønnes det rimeligt, at dette maksimum for pumpekapacitet kan overføres direkte.<br />
4.4.3 Valg af Placering<br />
På baggrund af de beskrevne forbehold er indvindingsboringernes placering bestemt.<br />
Der er taget udgangspunkt i, at der skal være en kildepladszone på 300 m. Derfor skal<br />
der være 300 m til nærmeste ejendom. Det er desuden ønsket, at kildepladszonen skal<br />
ligge indenfor Volsted Plantage, hvilket er bestemt som mere end 300 m fra skovkanten.<br />
Endelig skal boringerne være placeret tæt på en eksisterende vej. På figur 4.6 er der<br />
indtegnet bufferzoner på 300 m fra bebyggelse og 300 m fra skovkanten. De ikke<br />
skraverede områder i plantagen udgør således området, hvor det er muligt, at oprette<br />
indvindingsboringerne. Det er valgt at placere indvindingsboringerne langs den<br />
eksisterende vej med 100 m mellemrum. På figur 4.7 ses indvindingsboringernes<br />
placering i forhold til grundvandspotentialet og dermed strømningsretningen.<br />
Figur 4.6. Drikkevandsboringernes placering ud fra krav om mere end 300 meter til beboelse og<br />
skovkanten, samt tæt på en eksisterende vej. Data fra TOP10DK (2000).<br />
De to potentialekort går på tværs af hinanden i plantagen, men det ses, at de oprettede<br />
boringer står i en vinkel på ca. 45º på potentiale kurverne (NJA) og på<br />
potentialekurverne fra egen interpolering (eget) ser det ud som om denne placering er<br />
beliggende på toppen af et vandskel. I forhold til NJAs potentiale er det svært at sige,<br />
83
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
om sænkningerne vil forstærke hinanden, mens det ikke ser ud til at være tilfældet ved<br />
vores eget interpolerede potentiale. Vores eget interpolerede potentiale angiver det mere<br />
overfladenære grundvandsspejl, idet der også er anvendt koter fra åer og dræn.<br />
Figur 4.7. Drikkevandsboringernes placering i forhold til grundvandspotentialet. Ækvidistance på 1 m.<br />
NJA potentialet blev præsenteret på figur 1.4, eget potentiale blev præsenteret i figur 3.20.<br />
4.5 Anvendelse af grundvandsmodellen<br />
Da formålet med grundvandsmodellerne er at vurdere påvirkningen på Hølbækkens<br />
vandføring, er det væsentligt at vurdere de modellerede vandføringers resultat i forhold<br />
til den formodede gennemsnitsvandføring. Vandføringsmålingerne i afsnit 3.3.1<br />
(Overfladisk afstrømning) viste, hvordan tilstrømningen af vand til Hølbækken er<br />
fordelt. For at kunne sammenligne dette med de beregnede vandføringer, er Hølbækken<br />
delt op i fire områder. Områderne er Hølbækkens ådal, opstrøms vandføringsmåling 2,<br />
5, 6 og 9, figur 3.21, hvor måling 9 er benyttet som mål for den samlede mængde vand,<br />
Hølbækken afleder. I hvert område findes vandføringsdata målt i projektområdet og<br />
vandføringen er ligeledes modelleret for hvert af områderne. Sammenlagt giver<br />
vandføringen i de fire områder den totale vandføring. I tabel 4.2 ses forskellen mellem<br />
den observerede vandføring og de beregnede vandføringer.<br />
84
Tabel 4.2. Forskellen mellem den observerede vandføring og modellernes vandføring.<br />
Område 1 Område 2 Område 3 Område 4 Total<br />
Observeret (m 3 /d) 2.908 876 1.192 186 5.162<br />
Model 1 (m 3 /d) 784 572 985 1.436 3.777<br />
Forskel (%) -73 -35 -17 672 -27<br />
Model 2 (m 3 /d) 427 430 900 1.289 3.048<br />
Forskel (%) -85 -51 -24 593 -41<br />
Begge modeller underestimerer den totale vandføring i Hølbækken med ca. 1/5 i forhold<br />
til den observerede vandføring, der antages at være den gennemsnitlige vandføring.<br />
Område 1, ligger længst opstrøms og er kraftigt underestimeret. Område 2 og 3 også er<br />
underestimeret, dog i mindre grad, og område 4 er væsentligt overestimeret. I område 1<br />
og 2 var der flere kilder, og vandføringsmålingerne indikerede, at disse stod for en<br />
væsentlig af del af tilstrømningen til Hølbækken. Det er forsøgt at simulere disse kilder<br />
i modellerne, men den store forskel i de observerede og målte resultater tyder på, at de<br />
indlagte kilder ikke bidrager med tilstrækkelig vand i modellerne. Modellerne har den<br />
største tilstrømning til Hølbækken i område 3 og 4, hvilket tyder på, at kontakten<br />
mellem grundvandet og Hølbækken er modelleret til at være bedre end den er i<br />
virkeligheden. Da områderne i modellerne viser en anden fordeling end den målte, vil<br />
der herefter kun ses på ændringerne i samlet vandføring, og der vil ikke blive set på en<br />
absolut nedgang i vandføringen, men kun en forholdsmæssig.<br />
4.6 Effekt af grundvandsindvindingen på vandføringen i<br />
Hølbækken<br />
Ud fra de to grundvandsmodeller og med udgangspunkt i den placering af indvindingsboringerne,<br />
der blev præsenteret i foregående afsnit, vil det i dette afsnit blive<br />
undersøgt, hvilken indvirkning grundvandsindvindingen har på Hølbækkens vandføring.<br />
Der bliver taget udgangspunkt i en indvinding på 1.000.000 m 3 /år og herefter ændres<br />
størrelsen på indvindingen i et forsøg på at bestemme, hvor stor indvindingen kan være,<br />
for maksimalt at påvirke Hølbækken med 10 %. Indvindinger på under 500.000 m 3 /år<br />
bliver ikke undersøgt, da det vurderes, at det ikke vil være rentabelt at indvinde<br />
mængder under dette. Efterfølgende bliver der set på, hvordan indvindingen af<br />
grundvand påvirker potentialet i oplandet til Hølbækken.<br />
4.6.1 Ændring i vandføring<br />
I tabel 4.3 ses de modellerede påvirkninger af Hølbækkens vandføring i de to modeller<br />
ved forskellige indvindingsmængder. Hølbækken har i model 1 som udgangspunkt en<br />
vandføring, der er ca. 19 % højere end i model 2. Bortset fra denne forskel mellem<br />
85
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
modellerne, reagerer de meget ens på de forskellige vandindvindinger. Den geologiske<br />
tolkning spiller altså ikke den store rolle i forhold til den procentvise ændring af<br />
vandføringen i de to modeller.<br />
Tabel 4.3. Vandindvindingens reduktion af Hølbækkens vandføring.<br />
86<br />
Indvundet (m 3 /år)<br />
Vandføring<br />
(m 3 /døgn)<br />
Model 1 Model 2<br />
Reduktion af<br />
vandføring<br />
(%)<br />
Vandføring<br />
(m 3 /døgn)<br />
Reduktion af<br />
vandføring<br />
(%)<br />
1.000.000 3.034,0 19,7 2.470,8 18,9<br />
800.000 3.180,1 15,8 2.583,2 15,3<br />
700.000 3.254,4 13,8 2.639,7 13,4<br />
650.000 3.290,6 12,9 2.667,8 12,5<br />
600.000 3.321,8 12,0 2.693,2 11,7<br />
550.000 3.364,8 10,9 2.727,6 10,5<br />
500.000 3.375,3 10,6 2.757,8 9,5<br />
0 3.776,7 0,0 3.048,4 0,0<br />
Den modellerede procentvise reduktion af Hølbækkens vandføring er illustreret i figur<br />
4.8. Her ses det, at begge modeller reagerer lineært på øget indvinding. Indvirkningen<br />
på vandføringen i model 1 ligger ca. 0,5 procentpoint over model 2. I begge modeller<br />
kan der ikke indvindes mere end ca. 500.000 m 3 /år, hvis den gennemsnitlige vandføring<br />
ikke skal overskride 10 %.<br />
Reduktion (%)<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
0 200 400 600 800 1.000<br />
Indvundet (1.000 m 3 /år)<br />
Figur 4.8. Reduktionen af Hølbækkens vandføring i forhold til den indvundne vandmængde.<br />
4.6.2 Hølbækkens opland<br />
Model 1<br />
Model 2
I figur 4.9 er det vist, hvordan potentialet og oplandet ser ud før og efter indvinding af<br />
1.000.000 m 3 /år grundvand fra Volsted Plantage. Det ses, at der er en forskel mellem de<br />
to modellers udregnede udgangspotentiale, hvilket betyder, at de to geologiske<br />
tolkninger har haft en betydning i forhold til udregningen af potentialet. I model 1 ligger<br />
potentialet generelt højere i den nordlige del af projektområdet i forhold til model 2,<br />
mens model 2 i dette område har en større gradient. Denne forskel skyldes, at kalklaget<br />
har forskellige hydrauliske ledningsevner og tykkelser i de to modeller. I model 1 har de<br />
tre øverste kalklag hydrauliske ledningsevner mellem 7-12 m/d og området i det<br />
nordøstlige hjørne ligger på 5 m/d. I model 2 er den hydrauliske ledningsevne for de tre<br />
øverste kalklag sat til mellem 20-30 m/d mens kalklaget i det nordøstlige hjørne er 0,5<br />
m/d. De øverste kalklag i denne model er desuden tykkere. I model 2 er der således<br />
større forskel i den hydrauliske ledningsevne mellem kalklagene, hvilket er en af<br />
forklaringerne på, at der ses denne større gradient på potentialet.<br />
Hølbækkens hydrologiske opland er tidligere defineret, jf. figur 3.20, og dette skiller<br />
sig væsentligt fra oplandene fundet i figur 4.9. Grunden til denne forskel er muligvis, at<br />
der er forskelle i den hydrauliske ledningsevne for kalken, der ikke bliver gjort rede for i<br />
modellen. Det kan også skyldes, at der findes fejl i potentialekortet for det tidligere<br />
definerede hydrologiske opland. Potentialekortet er eksempelvis blevet interpoleret,<br />
hvilket giver usikkerheder, idet der blot udregnes et gennemsnitligt potentiale mellem<br />
en række punkter. Yderligere kan grundvandsspejlet variere ca. 2 m over et år, hvorfor<br />
der kan være en variation i pejlingerne. I grundvandsmodellen bliver potentialet regnet<br />
ud på baggrund af antagelser om, hvordan grundvandet i projektområdet strømmer,<br />
hvilket må være mere præcist, idet der bliver taget højde for områdets skiftende geologi.<br />
Der er også en uoverensstemmelse mellem det hydrologiske opland, der beregnes for<br />
modellen og det topografiske opland, der tidligere er præsenteret, jf. figur 3.20. Da der i<br />
det topografiske opland findes ler i undergrunden, er der mulighed for, at der sker en<br />
overfladenær tilstrømning af vand til Hølbækken, som der ikke bliver gjort rede for i<br />
den opsatte grundvandsmodel. Dette anses imidlertid ikke som et problem, idet de<br />
indvindingsboringer, der skal etableres, indvinder det dybe grundvand.<br />
87
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
Figur 4.9. Projektområdet med de beregnede potentialer, oplandene til Hølbækken og<br />
indvindingsboringerne, indvindingen er sat til 1.000.000 m 3 /år.<br />
4.6.3 Ændringen af Hølbækkens opland<br />
Størrelsen og formen på indvindingsboringernes opland er blevet beregnet ved hjælp af<br />
partikelbaner i de to modeller. Det ses i figur 4.9, at oplandet til indvindingsboringerne<br />
for begge modeller er langstrakte og smalle, men at oplandet, der udregnes for model 2<br />
er smallere og kortere end for model 1. Grunden til den forskellige størrelse på indvindingsoplandene<br />
er sandsynligvis, at koten på indvindingsboringerne i de to modeller er<br />
88
forskellig og at kalkens hydrauliske ledningsevne er forskellig. I begge modeller er<br />
indvindingen lagt ind i det tredje kalklag, men dette lag starter 30 m ned i kalken i<br />
model 1, mens det i model 2 starter 70 m nede i kalken. Det indvundne vand i model 1<br />
er derfor i høj grad det overfladenære grundvand, mens det i model 2 både er det<br />
overfladenære og det dybe. Af denne grund vil en større del af grundvandet i model 1<br />
kunne strømme under boringerne. Potentialeforholdene ændrer sig kun fra boringens<br />
dybde og op, hvorfor oplandet til boringen i model 1 er større end oplandet i model 2,<br />
ved samme mængde indvundet vand. I begge modeller går oplandet til<br />
indvindingsboringerne nord om Hølbækken, hvilket formodentlig skyldes, at der i<br />
modellen er indlagt en række lavpermeable lag i ådalen, som presser oplandet i denne<br />
retning.<br />
Oplandet til Hølbækken er optegnet på baggrund af de modellerede potentialekort og<br />
det beregnede areal ses i tabel 4.4. Det ses, at Hølbækkens opland er større i model 1<br />
end i model 2, hvilket var forventet, da beregningen af Hølbækkens vandføring i model<br />
1 var større end i model 2. Der er imidlertid ikke stor forskel i den procentvise reduktion<br />
af oplandet til Hølbækken før og efter indvindingen, hvilket stemmer godt overens med,<br />
at der ikke er stor procentvis forskel på udregningerne af indvindingens påvirkning af<br />
vandføringen.<br />
Tabel 4.4. Ændring af arealet af Hølbækkens opland.<br />
Model 1 5,32 km 2<br />
Model 2 4,74 km 2<br />
Før Efter Forskel<br />
4,31 km 2<br />
3,94 km 2<br />
18,8 %<br />
16,8 %<br />
Det er interessant at bemærke, at der er en forskel i responstid inden for de to<br />
indvindingsopland fra de to modeller, udregnet ved hjælp af en partikelbanemodel. I<br />
model 1 tager det over 150 år før vandpartiklerne længst væk når indvindingsboringerne,<br />
mens det for model 2 tager under 10 år. Grunden til denne relativt store<br />
forskel i responstid er sandsynligvis, som nævnt tidligere, at de øverste kalklag i model<br />
2 er tolket til at være tykkere og til at have en lavere hydraulisk ledningsevne end<br />
samme lag i model 1. Det er formodentlig i disse kalklag hoveddelen af strømningen<br />
foregår og jo lavere den hydrauliske ledningsevne er for disse lag, jo længere er<br />
responstiden.<br />
4.6.4 Anden placering af indvindingsboringerne<br />
Indvindingsboringerne blev placeret efter potentialekortet, langs med potentialelinjerne,<br />
i henhold til afsnit 4.4 (Placering af indvindingsboringerne). Efter der blev indlagt<br />
partikelbaner i modellerne er det imidlertid blevet klart, at placeringen virker mod<br />
89
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
hensigten, idet boringsplaceringen ligger vinkelret på potentialekurverne og således<br />
forstærker sænkningen ved hver boring. Dette er årsag til den smalle oplandsform. I det<br />
følgende vil placeringen af boringerne derfor blive ændret.<br />
Figur 4.10 vises, hvordan boringerne kan placeres, således, at de står langs med<br />
potentiale kurverne og det ses, at oplandet for begge modeller er blevet bredere med den<br />
nye boringsplacering og at sænkningen ikke længere forstærkes. Den nye placering af<br />
boringerne ligger inden for 300 m fra plantagens kant, men stadig mere end 300 m fra<br />
bebyggelsen. Det må i forhold til denne nye placering af boringer forventes, at<br />
sænkningstragten som boringerne skaber ikke bliver så dyb. Forskellen i bredden af<br />
oplandet mellem de to modeller er mindre med denne placering af indvindingsboringerne.<br />
I forhold til oplandet for de to grundvandsmodeller er det interessant, at begge modeller<br />
med begge placeringer af indvindingsboringer beregner et opland, der hovedsageligt<br />
ligger uden for Volsted Plantage. Af denne grund kan det være nødvendigt, at der<br />
iværksættes en beskyttelse af dette område mod nedsivning af pesticider og nitrat, da<br />
arealanvendelsen her er landbrug, der anvender disse stoffer.<br />
Figur 4.10. Projektområdet med de beregnede potentialer, oplandene til Hølbækken og<br />
indvindingsboringerne for den nye placering af boringerne. Indvindingen er sat til 1.000.000 m 3 /år.<br />
90
I forhold til vandføringen sker der ikke så store ændringer, hvis boringernes placering<br />
ændres. Reduktionen af vandføringen bliver 2 procentpoint lavere i model 1, mens den<br />
for model 2 er 0,3 procentpoint lavere, ved en oppumpning på 1.000.000 m 3 /år, tabel<br />
4.5. Grunden til, at der ikke er større forskel i de beregnede vandføringer er<br />
sandsynligvis, at boringernes oplande stadig begrænser Hølbækkens opland med det<br />
samme areal, da det er den samme vandmængde indvindingerne fjerner fra dette opland.<br />
Det vurderes imidlertid, at den nye placering af indvindingsboringerne vil være bedre,<br />
da sænkningstragten formodentlig ikke bliver så dyb. Resultaterne for reduktionen af<br />
vandføringen ved forskellige pumpningsrater, der tidligere er blevet præsenteret, vil<br />
imidlertid stadig blive anvendt, idet afvigelsen i vandføringen efter ændringen af<br />
placeringen af boringerne er minimal.<br />
Tabel 4.5. Vandføring beregnet ved de to placeringer af indvindingsboringerne ved indvinding på<br />
1.000.000 m 3 /år.<br />
Vandføring<br />
(m 3 /døgn)<br />
Model 1 Model 2<br />
Reduktion af<br />
vandføring (%)<br />
Vandføring<br />
(m 3 /døgn)<br />
Reduktion af<br />
vandføring (%)<br />
Ny placering 3.105,0 17,7 2.462,8 19,2<br />
Tidligere placering 3.034,0 19,7 2.470,8 18,9<br />
4.6.5 Opsummering<br />
Det er kommet frem i dette afsnit, at en vandindvinding på 1.000.000 m 3 /år påvirker<br />
Hølbækken for kraftigt i forhold til dens B1 målsætning. Ved en halvering af<br />
indvindingen til ca. 500.000 m 3 /år ligger påvirkningen tættere på det acceptable niveau.<br />
Ved undersøgelse af to forskellige placeringer af indvindingsboringerne i Volsted<br />
Plantage, har det vist sig, at placeringen ikke har den store indflydelse på Hølbækkens<br />
vandføring.<br />
4.7 Usikkerheder ved grundvandsmodellering<br />
I det følgende vil de usikkerheder, der har været i forbindelse med modellering af<br />
grundvandsstrømningerne, blive gennemgået. Først beskrives de generelle usikkerheder,<br />
der er opstået som følge af nødvendige simplificeringer og detaljeringsgraden af de<br />
tilgængelige data og det vil i den forbindelse blive gennemgået, hvad der er gjort for at<br />
sikre, at de nævnte usikkerheder ikke i så høj grad er kommet til at påvirke de opsatte<br />
modeller. Derefter præsenteres en følsomhedsanalyse på de to modeller, for at<br />
91
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
undersøge deres stabilitet og betydningen af de forskellige parametre i modellerne for<br />
Hølbækkens vandføring.<br />
4.7.1 Usikkerheder i data<br />
Randbetingelser, stationære forhold og diskretisering er begreber, der kun er en del af<br />
modellerne og som ikke er en del af situationen i naturen, men er en række forsimplinger,<br />
der må foretages, for at få modellen tilpasset virkeligheden (Vahman, 2005: 23).<br />
Projektområdet er afgrænset ud fra et potentialekort og et kort over åer og dræn i<br />
området. Kortet over åer og dræn har en høj nøjagtighed, da disse ligger på overfladen<br />
og er nemme at bestemme. Nøjagtigheden af potentialekortet er mindre sikkert, da dette<br />
bygger interpolationer mellem en række punkter. Endvidere varierer potentialet over tid,<br />
og da punktmålingerne af potentialet er taget på forskellige årstider og med års<br />
mellemrum, øger dette usikkerheden på det anvendte potentialekort. Hølbækken ligger<br />
tæt på Lindenborg Å, der fungerer som en trykgrænse, og derfor kan det forventes, at<br />
potentialet har en høj nøjagtighed i dette område. Der er imidlertid risiko for at<br />
pumpningen af vand i Volsted Plantage kan ændre afgrænsningen af projektområdet,<br />
således, at området efter oppumpningen får en anden form. Dette antages imidlertid ikke<br />
at have påvirket resultatet væsentligt, fordi oplandene til både Hølbækken og<br />
indvindingsboringerne ikke går ud til grænserne af oplandet og derfor sandsynligvis<br />
ikke ændrer vandudvekslingen mellem projektområdet og det omgivende areal.<br />
Den overordnede geologiske model for området er opstillet ved tolkning af punktdata,<br />
dvs. boringer som er foretaget i området. Der er derfor ingen sikkerhed for, at geologien<br />
mellem punkterne lineært kan interpoleres, som det er blevet gjort i denne rapport.<br />
Interpolationen er imidlertid foretaget under hensyntagen til det kendskab, der er af<br />
områdets geologiske historie og er derfor et kvalificeret bud på geologien. Desværre er<br />
kendskabet til geologien i plantagen ikke er ret godt, da der kun er få boringer i dette<br />
område, hvilket mindsker nøjagtigheden i gengivelsen af dette område. Da der er god<br />
overensstemmelse mellem potentialet i de opsatte modeller og det observerede<br />
potentiale, tyder dette dog på, at tolkningen af geologien er foretaget med en<br />
nøjagtighed, der er tilfredsstillende i forhold til modellens anvendelse.<br />
For at simplificere modellen var det nødvendigt at antage, at de forskellige<br />
hydrogeologiske forekomster havde en ens hydraulisk ledningsevne i hele<br />
projektområdet. Undersøgelserne af lagenes hydrogeologiske egenskaber viste tydeligt,<br />
at dette ikke er tilfældet i virkeligheden, da der selv indenfor mindre afstande var<br />
forskelle i de hydrauliske ledningsevner. Det fremgik imidlertid også af forsøgene, at<br />
der er væsentlig større forskelle mellem den hydrauliske ledningsevne for de forskellige<br />
lag end der er indenfor det samme lag. Derfor betragtes denne simplificering ikke som<br />
en væsentlig fejlkilde. Værdierne for de hydrauliske ledningsevner blev taget fra egne<br />
92
forsøg, men det var nødvendigt at supplere med tabelværdier, hvilket også medfører en<br />
vis usikkerhed.<br />
Da det under opstillingen af den geologiske model var nødvendigt at sammenligge flere<br />
lag, betyder dette sammen med antagelsen om, at lagene har samme hydrogeologiske<br />
egenskaber over hele området, at projektområdets geologi bliver simplificeret i forhold<br />
til virkeligheden. Dette var også tydeligt under kalibreringen, hvor de hydrauliske<br />
ledningsevner for de forskellige lag blev ændret væsentligt. Dette var en nødvendig<br />
simplificering for at kunne opstille modellerne og da de hydrauliske ledningsevner blev<br />
kalibreret mod potentialet i området, formodes det, at de væsentligste<br />
grundvandsstrømninger i området er repræsenteret. De hydrauliske ledningsevner, der<br />
blev fundet optimale i kalibreringen af grundvandsmodellen, ligger også alle inden for<br />
det interval, der er angivet for lagene og som er præsenteret i kapitel 3 (Konceptuelle<br />
model af projektområdet). Dette antages derfor ikke at have ført til væsentlige fejlkilder.<br />
I forhold til de tilgængelige data, var det nødvendigt at opstille en stationær model, da<br />
årstidsvariationerne for området ikke er kendt. Dermed fremkommer der en<br />
gennemsnitsituation for hele året, men en del af formålet med projektet var at bestemme<br />
påvirkninger i forhold til en minimumssituation, og dette kan derfor føre til<br />
usikkerheder, da påvirkningen på minimumssituationen ikke er kendt. Den påvirkning,<br />
der angives i denne rapport, må derfor forventes at ligge i den lave ende af påvirkningen<br />
på medianminimumsvandføringen, da den gennemsnitlige vandføring ved en<br />
vandindvinding formodentlig ikke vil påvirkes nær så meget som medianminimumsvandføringen.<br />
4.7.2 Følsomhedssanalyse<br />
For at vurdere modellens stabilitet og betydningen af følsomheden på af de forskellige<br />
parametre i modellen, er der udført en usikkerhedsanalyse på modellen. Det er gjort ved<br />
at udvælge en række af de parametre i modellen, som vurderes til at have den største<br />
betydning. Disse parametre er blevet varieret indenfor et interval, som det er antaget<br />
svarer til den usikkerhed, der er på deres nøjagtighed. Det er endvidere valgt at måle<br />
disse parametre både før og efter en vandindvinding på 1 mio. m 3 /år for at undersøge,<br />
hvordan ændringen af dem påvirker vandføringen i Hølbækken, tabel 4.6. De valgte<br />
parametre er de hydrauliske ledningsevner på tørv, gytje, sand og de fire kalklag samt<br />
nettonedbøren. De hydrauliske ledningsevner blev ændret med en dekade op og ned,<br />
mens nedbøren varieredes med 10 %. Den hydrauliske ledningsevne for kalk blev<br />
imidlertid sat til maks. 100 m/d i begge modeller, da dette ca. er den øvre grænse ud fra<br />
Bach et al. (2001).<br />
93
Kapitel 4 Opsætning af grundvandsmodellen<br />
Tabel 4.6. Den procentvise ændring af vandføringen i Hølbækken før og efter indvinding ved ændring af<br />
de vigtigste parametre i modellen. Forskellen angiver stigning eller fald i ændring af vandføringen.<br />
94<br />
Model 1 Model 2<br />
Ændring Før (%) Efter (%) Ændring Før (%) Efter (%)<br />
Tørv + 1 dekade 11 12 + 1 dekade 29 -1<br />
- 1 dekade -18 -19 - 1 dekade -35 -27<br />
Gytje + 1 dekade 4 5 + 1 dekade 5 43<br />
- 1 dekade 38 40 - 1 dekade 68 72<br />
Sand + 1 dekade 29 46 + 1 dekade 52 78<br />
- 1 dekade 66 60 - 1 dekade -44 -19<br />
Kalk 1 100 m/d 25 -2 100 m/d -6 3<br />
- 1 dekade 0 1 - 1 dekade 6 6<br />
Kalk 2 + 1 dekade -5 -7 100 m/d -15 -14<br />
- 1 dekade 2 3 - 1 dekade 3 10<br />
Kalk 3 + 1 dekade 12 -23 100 m/d -24 -20<br />
- 1 dekade 6 7 - 1 dekade 49 43<br />
Kalk 4 + 1 dekade -26 -19 + 1 dekade 67 -6<br />
- 1 dekade 34 31 - 1 dekade 32 2<br />
Nedbør + 10 % 18 15 + 10 % 16 22<br />
-10 % -12 -13 -10 % 6 10<br />
Ud fra tabel 4.6 er det muligt at tolke følsomheden på de enkelte parametre. En stor<br />
afvigelse betyder, at parameteren er vigtig i forhold til simuleringen af vandføringen i<br />
Hølbækken. Det skal tages i betragtning af, at nogle lag afhænger af hinanden, så når de<br />
bliver kalibreret sammen, passer de fint i modellen, men hvis kun et af dem ændres, så<br />
kommer der en stor usikkerhed. Dette kommer af, at de andre parametre i modellen ikke<br />
er blevet genkalibreret i forhold til ændringen af parametrene. Det beregnede potentiale<br />
afviger derfor i modellerne mere i forhold til det observerede, når de nævnte parametre<br />
ændres.<br />
Det ses i tabel 4.6, at der er en stor forskel på parametrenes usikkerhed i de to modeller.<br />
Afvigelserne i model 2 er større end i model 1. Model 1 er derfor mere stabil i forhold<br />
ændringen i vandføringen, ved ændring af de forskellige lags hydrauliske ledningsevner.<br />
Den største usikkerhed forekommer ved det nederste kalklag, hvor en hævning af<br />
den hydrauliske ledningsevne giver relativt store afvigelse i model 2 og lidt mindre i<br />
model 1. Den store vandføringsændring opstår sandsynligvis, fordi laget er meget tykt<br />
og i udgangspunktet er sat til en lav hydraulisk ledningsevne. At dette lag i<br />
virkeligheden skulle kunne være en dekade større, virker derfor urimeligt, hvilket også<br />
understøttes af den flowlog, der er optaget for området. Hvis den hydrauliske<br />
ledningsevne bliver sænket i dette lag, har det til gengæld kun lille betydning, hvilket<br />
formodentlig kommer af, at den hydrauliske ledningsevne i forvejen er lav i dette lag.
Nettonedbøren har en vis betydning for usikkerheden i model 2, men mindre betydning<br />
i model 1. Følsomheden på nettonedbøren giver ikke nær så stor afvigelse som de andre<br />
parametre, hvorfor usikkerheden ved data for nettonedbør ikke anses som et problem.<br />
Sandet giver den største usikkerhed, og dette kan ikke umiddelbart forklares. Det skal<br />
imidlertid nævnes, at når den hydrauliske ledningsevne for sandet ændres, stemmer det<br />
observerede potentiale dårligt overens med det beregnede. Dette kan skyldes, at<br />
grundvandsspejlet i området omkring Hølbækken ligger i sandet. Det var her<br />
kalkoverfladen dykkede ned. Dermed har sandet en stor betydning for, hvor meget vand<br />
der når ud i Hølbækken og strømningsforholdene gennem sandet kan dermed påvirke<br />
resten af projektområdet.<br />
4.7.3 Opsummering<br />
I dette afsnit er de usikkerheder, modellen er behæftet med, blevet gennemgået. Der er<br />
blevet argumenteret for, at de generelle fejlkilder er minimeret ved at gennemføre en<br />
grundig kalibrering af de to grundvandsmodeller. Herved er det sikret, at det beregnede<br />
potentiale stemmer godt overens med det observerede. Følsomhedsanalysen viser, at<br />
model 1 er den mest stabile i forhold til ændringerne i de enkelte lags hydrauliske<br />
ledningsevner. Følsomhedsanalysen viser samtidig, at der ikke er store usikkerheder i<br />
modellen, idet de usikkerheder, der i følsomhedsanalysen bliver beregnet til at være<br />
store, alle kan forklares. Grundvandsmodellen anses derfor som repræsentativ for<br />
grundvandsforholdene i projektområdet.<br />
95
5<br />
Konklusion<br />
<strong>Rapporten</strong>s problemformulering var: Hvilken indflydelse vil oprettelsen af<br />
indvindingsboringer i Volsted Plantage få for Hølbækkens vandføring? Dette er blevet<br />
undersøgt ved hjælp af en numerisk grundvandsmodel opstillet for projektområdet. For<br />
at opstille grundvandsmodellen blev projektområdets geologi, hydrologi og<br />
hydrogeologi undersøgt, både ved hjælp af egne undersøgelser og eksisterende data. Det<br />
kom frem, at hoveddelen af grundvandsmagasinet i projektområdet ligger i et kalklag,<br />
der overlejres af en moræne. Hølbækken og Lindenborg Å løber gennem ådale, dannet<br />
ved indsynkning og erosion af kalken, opfyldningen i ådalene udgøres af et gytjelag<br />
med en lav hydrauliske ledningsevne overlejret af et tørvelag, med en højere hydraulisk<br />
ledningsevne. Undersøgelser af Hølbækken viser, at denne i høj grad er grundvandsfødt<br />
og formodentlig har en gennemsnitlig vandføring på ca. 5.100 m 3 /d.<br />
Grundvandsmodellen blev opstillet på baggrund af dette og kalibreret mod pejlinger af<br />
grundvandsspejlet. Der blev opstillet to grundvandsmodeller med forskellige tolkninger<br />
af kalken. Begge modeller viser, at Hølbækkens vandføring gennemsnitligt påvirkes<br />
med ca. 20 %, hvis der indvindes 1.000.000 m 3 /år, som planlagt. Ved ændring af<br />
indvindingsboringernes placering er påvirkningen tilnærmelsesvis den samme. Det vil<br />
ikke være muligt at gennemføre grundvandsindvindingen i Volsted Plantage uden at<br />
påvirke Hølbækkens medianminimumsvandføring med over 10 %. Indvindes der i<br />
stedet 500.000 m 3 /år, påvirkes gennemsnitsvandføringen kun med 10 %.
6<br />
Perspektivering<br />
I denne rapport er der udarbejdet en numerisk grundvandsmodel over Hølbækken, der er<br />
anvendt til at vurdere, hvilken indvirkning en vandindvinding i Volsted Plantage vil<br />
have på Hølbækken. Der har været begrænset tid og ressourcer til rådighed til<br />
udarbejdelsen af denne rapport og derfor er der en række ting, det kunne være<br />
interessant at undersøges yderligere, hvis der var mere tid og flere ressourcer.<br />
Nøjagtigheden af grundvandsmodellen kunne sandsynligvis forbedres, hvis dens<br />
datagrundlag blev udbygget. En af de store usikkerheder i opstillingen af<br />
grundvandsmodellen har været afgrænsningen af kalklaget i området og bestemmelse af<br />
dennes hydrauliske ledningsevne, hvilket i høj grad skyldes manglende kendskab til<br />
kalkens sprækkedannelse. Ved at udføre f.eks. en række flowlog forsøg fordelt over<br />
projektområdet, ville der fremkomme et bedre bud på den vertikale inddeling af kalken,<br />
som muligvis kunne interpoleres til resten af området.. En anden stor usikkerhed i<br />
dataene er variationen i Hølbækkens vandføring. For at bestemme medianminimumsvandføringen<br />
er det nødvendigt at kende variationen over flere år, men det var ikke<br />
mulig at skaffe disse data. I stedet blev der anvendt data fra Lindenborg Å, som<br />
projektområdet er en del af. Et mere nøjagtigt resultat ville fås, ved at måle<br />
vandføringen i selve Hølbækken. Udover disse to store usikkerheder, er der mulighed<br />
for at forbedre nøjagtigheden af de fleste af de anvendte data.<br />
Det kunne også være interessant at arbejde videre med resultatet af grundvandsmodellen<br />
og vurdere, hvad konsekvenserne heraf bliver. Modellen viste, at en vandindvinding på<br />
1.000.000 m 3 /år påvirker Hølbækken for kraftigt i forhold til dens B1 målsætning. En<br />
halvering af vandindvindingen ville give en påvirkning, der er tættere på et acceptabelt
Kapitel 6 Perspektivering<br />
niveau, men det er ikke sikkert, at det er økonomisk rentabelt at lave en vandindvinding<br />
i denne størrelse. Der er mulighed for at anvende afbødende foranstaltninger, som f.eks.<br />
pumpning af vand direkte til Hølbækken, og det kunne også være en mulighed at<br />
placere indvindingsboringerne anderledes for at mindske påvirkningen. En sidste udvej<br />
kunne være at slække på målsætningen for Hølbækken, da drikkevandsindvinding har<br />
højere prioritet end miljøtilstanden, men dette kan kun lade sig gøre, hvis der ikke er<br />
andre muligheder for at opfylde drikkevandsbehovet (Regionplan, 2005: 236).<br />
Udover påvirkningen af vandføringen i Hølbækken, kan vandindvinding i Volsted<br />
Plantage, som nævnt i indledningen, også påvirke områder af økologisk interesse, da<br />
dele af Hølbækkens ådal og Lindenborg Ås ådal er habitatområder i EUs<br />
Habitatdirektiv. En sænkning af grundvandsspejlet kan medføre ændringer af naturen,<br />
eksempelvis frigivelse af okker og ændrede vilkår for vegetationen i området. Der er<br />
desuden en række økonomiske konsekvenser ved en grundvandsindvinding i Volsted<br />
Plantage, idet både det nærliggende dambrug og lodsejerne i området kan blive påvirket<br />
økonomisk. Dambruget ved en påvirkning af vandkvaliteten til deres fisk og lodsejerne<br />
ved en sætning af deres jorde, hvilket kan vanskeliggøre driften. For at vurdere<br />
omkostningerne ved vandindvinding i Volsted Plantage kunne det derfor være<br />
fordelagtigt at undersøge disse.<br />
100
Litteraturliste<br />
AK, 2005<br />
Indvindingsdata, 2006, http://www.aalborg.dk/NR/rdonlyres/62409785-5FAA-4ABC-BA20-<br />
EB0FC9B2E302/4939/Bilag2bskema.pdf, Aalborg Kommune<br />
AK, 2006<br />
Indvindingsdata, 2006, http://www.aalborg.dk/borgerportal/applikationer/kloakspildevand/spildevandsplan/AKoversigtskort.pdf,<br />
Aalborg kommune<br />
Bach et al., 2001<br />
Bach, J; Rikskov, U., Gravesen, P., 2001, Udvidet geologi og Grundvand, Miljøstyrelsen<br />
Bennedsen, 2002<br />
Bennedsen, R., 2002, Kvalitetsplan for vandløb og søer, Nordjyllands Amt, Teknik og miljø<br />
Berthelsen, 1987<br />
Berthelsen, O., 1987, Geologi i Aalborgområdet, råstoffer – fundering – vandindvinding,<br />
Danmarks Geologiske Undersøgelse (DGU)<br />
Brun, 2005<br />
Brun, A., 2005, Diskretisering af modelområdet i til og sted, i: Sonnenborg, T., Henriksen, H. J.,<br />
2005, Håndbog i grundvandsmodellering, GEUS<br />
Burcharth & Jørgensen, 1976<br />
Burcharth, H. F. & Jørgensen, T. W., 1976, Hydrologi, Laboratoriet for hydraulic og<br />
havnebygning Aalborg Universitetscenter<br />
Burt et al., 2002<br />
Burt, T.P., Butturini, A., Clement, J.C., Danielescu, S., Dowrick, D.J., Haycock, N.E., Hefting,<br />
M.M., Hillbricht-Ilkowska, A., Maitre, V., Matheson, F.E., Pinay, G., 2002, Water table<br />
fluctuations in the riparian zone: comparative from a pan-European experiment Journal of<br />
Hydrology 265 129–148, ELSEVIER<br />
Dahm et al., 1998<br />
Dahm, C., Grimm, N., Marmonier, P., Valett, H., Vervier, P., Nutrient dynamics at the interface<br />
between surface waters and groundwaters, Freshwater Biology 1998 nr. 4 : 427-451, Blackwell<br />
Science Ltd.<br />
Danva, 2006<br />
Dansk vand- og spildevandsforening, 2006, http://www.danva.dk/sw160.asp<br />
DDH, 1995<br />
Danmarks Digitale Højdemodel, 1995, metadata på http://www.geodata-info.dk/ds.asp?-<br />
DS=341, KMS<br />
DJF-geodata, 2006<br />
Jordbundskort, Metadata på www.djf-geodata.dk, DJF<br />
DMI 1, 2006<br />
Vejrobservationer, 2006, http://www.dmi.dk/dmi/vejrarkiv?region=1&year=2006&month=3,<br />
Danmarks Meteorologiske Institut<br />
DMI 2, 2006<br />
Vejrobservationer, 2006, http://www.dmi.dk/dmi/vejrarkiv?region=1&year=2006&month=4,<br />
Danmarks Meteorologiske Institut
Litteraturliste<br />
DMU 1, 2006<br />
Ordbog, www.dmu.dk, Danmarks Miljø Undersøgelser, 2006<br />
DMU 2, 2006<br />
Vandføringsdata, http://www2.dmu.dk/1_Om_DMU/2_tvaer-funk/3_fdc_hyd/hyd_db/nordq.asp,<br />
Danmarks Miljø Undersøgelser, 2006<br />
Fetter, 2001<br />
Fetter, C. W., 2001, Applied Hydrogeology, fourth edition, Prentice-Hall, 2001<br />
Finnern et al., 1996<br />
Finnern, H., Grottenthaler, W., Kühn, D., Pälchen, W., Schraps, W. G., Sponagel, H., 1996,<br />
Bodenkundliche Kartieranleitung, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe und den<br />
Geologischen Landesämtern in der Bundesrepublik Deutschland<br />
Fobian, 1984<br />
Fobian, A., 1984, Jordbundskortlægning og arealklassificering, Instituttet for teknisk geologi,<br />
Danmarks Tekniske Højskole<br />
Fredericia, 1989<br />
Fredericia, J., 1989, Den hydrogeologiske kortlægning af Nordjyllands Amt, Danmarks<br />
Geologiske Undersøgelse (DGU)<br />
Galsgaard, 1998<br />
Galsgaard, J., 1998, Indføring i sedimentologi, Dansk geoteknisk forening<br />
GEUS 1, 2006<br />
Data tilsendt af, Kelstrup, N., GEUS, 18.05.2006<br />
GEUS 2, 2006<br />
Boringer fra GEUS’s Jupiter database<br />
GEUS, 1994<br />
Prækvartæroverfladens højdeforhold, 1994, metadata på http://www.geodata-info.dk/ds.asp?-<br />
DS=46, GEUS<br />
Hedeselskabet, 2006<br />
Borerapport fra Volsted Plantage, 2004, Borehulslogging og prøvebeskrivelse ved Volsted, nr.<br />
34.2698, NJA<br />
Henriksen et al., 2001<br />
Henriksen, H. J., Sonnenborg, T., Christiansen, H. B., Refsgaard, J. C., Harrar, B., <strong>Rasmussen</strong>,<br />
P., Brun, A., 2001, Retningslinier for opstilling af grundvandsmodel, GEUS og DHI<br />
Henriksen, 2005<br />
Henriksen, H. J., 2005, Dynamisk model, i: Sonnenborg, T., Henriksen, H. J., 2005, Håndbog i<br />
grundvandsmodellering, GEUS<br />
Jensen, 2002<br />
Jensen, J. B., 2002, Parameter and Uncertainty Estimation in Groundwater Modelling,<br />
Hydraulics & Costal Engineering Laboratory, Aalborg University<br />
Jensen, 2005<br />
Jensen, K. H., Matematisk og numerisk grundlag for grundvandsmodellering, i: Sonnenborg, T.,<br />
Henriksen, H. J., 2005, Håndbog i grundvandsmodellering, GEUS<br />
102
Jensen et al., 2005<br />
Jensen, J. B., Langhoff, J. H., Grønvald, P., Mortensen, M., Bliksted, T., Improving model<br />
results on a river valley scale using GSI techniques, NIRAS, Aalborg Utility Company<br />
Langhoff et al., 2005<br />
Langhoff, J. H., Christensen, S., <strong>Rasmussen</strong>, K. R., 2005, Quantification and regionalization of<br />
groundwater–surface water interaction along an alluvial stream Journal of Hydrology xx (2005)<br />
1–17, ELSEVIER<br />
Larkin & Sharp, 1992<br />
Larkin, R. & Sharp, J., 1992, On the relationship between river-basin geomorfology aquifer<br />
hydraulics and ground-water flow direction in alluvial aquifers, Geological Society of America<br />
Bulletin, vol. 104, Side 1608-1620, Geological Society of America<br />
Larsen et al., 1988<br />
Larsen, G., Frederiksen, J., Villumsen, A., Fredericia, J., Gravesen, P., Foged, N., Knudsen, B.,<br />
Bauman, J., 1988, vejledning i Ingeniørgeologisk prøvebeskrivelse, DGF bulletin nr. 1, Dansk<br />
Geoteknisk forening<br />
Larsen, 1989<br />
Larsen, G., 1989, Træk af Danmarks geologi, Dansk geoteknisk forening<br />
Miljøbeskyttelsesloven, 2006<br />
Miljøbeskyttelsesloven, 2006, http://www.retsinfo.dk/_GETDOC_/ACCN/A20010075329-regl,<br />
Miljøministeriet<br />
Miljøstyrelsen, 2000<br />
Forfatter, 2000, Zonering, Detailkortlægning af arealer til beskyttelse af Grundvandsressourcen<br />
Vejledning fra miljøstyrelsen Nr. 3, Miljøstyrelsen<br />
Naturbeskyttelsesloven, 2004<br />
Naturbeskyttelsesloven, 2004, http://www.retsinfo.dk/_GETDOCM_/ACCN/A20040088429-<br />
REGL, Skov og Naturstyrelsen<br />
Nilsson et al., 2003<br />
Nilsson, B., Andersen, H. E., Christensen, S., Dahl, M., Hofmann, C. C., Kronvang, B.,<br />
Langhoff, J. H., Møller, I., I. <strong>Rasmussen</strong>, I., Refsgaard, J. C., 2003, HYdrokemisk interaktion<br />
mellem GRundvand og Overfladevand (HYGRO), Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen Nr. 10,<br />
Miljøstyrelsen<br />
Nilsson et al., 2004<br />
Nilsson, B., Andersen, H. E., Christensen, S., Dahl, M., Hofmann, C. C., Kronvang, B.,<br />
Langhoff, J. H., Møller, I., <strong>Rasmussen</strong>, K. R., Refsgaard, J. C., 2004, Videreudvikling af<br />
ådalstypolog - Grundvand- Overfladevand Interaktion (GOI), Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen<br />
Nr. 16, Miljøstyrelsen<br />
Nilsson et al., 2005<br />
Nilsson, B., Banke, M., Christensen, S., Dahl, M., Engesgaard, P., Fuglsang, A., Kronvang, B.,<br />
Ovesen, N. B., Platen-Hallermund, F. V., Sonnenborg, T., Tornbjerg, H., Wohlfeil-Müller, D.,<br />
2005, Afslutning af ådalstypologi – (Grundvand-Overfladevand Interaktion), Arbejdsrapport fra<br />
Miljøstyrelsen Nr. 17, Miljøstyrelsen<br />
NIRAS, 2005<br />
Skræntfod, 2005, NIRAS<br />
NJA, 2005<br />
Potentiale data, 2005, Nordjyllands Amt<br />
103
Litteraturliste<br />
NJA, 2006<br />
Historiske kort, 2006, http://arealinfo.nja.dk, Nordjyllands Amt<br />
NJA, 2003<br />
Infiltrationskort, 2003, Regional kortlægning af infiltration og sårbarhed på grundlag af<br />
vandbalance for den umættede zone, Nordjyllands Amt<br />
<strong>Rasmussen</strong>, 1975<br />
<strong>Rasmussen</strong>, H. W., 1975, Danmarks Geologi, Gjellerups liniebøger<br />
Refsgaard & Henriksen, 2005<br />
Refsgaard, J. C. & Henriksen, H. J., 2005, Opstilling af hydrogeologisk tolkningsmodel, i:<br />
Sonnenborg, T., Henriksen, H. J., 2005, Håndbog i grundvandsmodellering, GEUS<br />
Refsgaard, 2005<br />
Refsgaard, J. C., 2005, Indledning, i: Sonnenborg, T., Henriksen, H. J., 2005, Håndbog i<br />
grundvandsmodellering, GEUS<br />
Regionplan, 2005<br />
Nordjyllands amtsråd, 2005, Regionplan 2005, Nordjyllands amt – Teknik- og Miljørådet<br />
SNS, 2006<br />
Skov og Naturstyrelsen, 2006,<br />
http://www.skovognatur.dk/Emne/Natura2000/Habitat/Habitatdirektivet/ og<br />
http://www.skovognatur.dk/Emne/Naturbeskyttelse/International/Vandrammedirektiv/<br />
Sonderegger & Weight, 2000<br />
Sonderegger, J. L. & Weight, W. D., 2000, Manual of applied field hydrogeology, McGraw-Hill<br />
Spitz & Moreno, 1996<br />
Spitz, K & Moreno, J., 1996, A Practical Guide to Groundwater and Solute Transport Modeling,<br />
Wiley & Sons<br />
Statistikbanken, 2006<br />
Statistiske data, 2006, www.dst.dk, Danmarks Statistik<br />
Søndergaard, 2003<br />
Søndergaard, K., 2003, Bestemmelse af indvindingsopland til Kongshøj Kildeplads, Aalborg<br />
Universitet<br />
Thomsen, E., 1995<br />
Thomsen, E., 1995, Kalk og kridt i den danske undergrund, i: Nielsen, O. B., 1995, Danmarks<br />
geologi fra Kridt til i dag, Geologisk institut, Århus Universitet<br />
TOP10DK, 2000<br />
Data fra TOP10DK, 2000, Metadata på http://www.geodata-info.dk/ds.asp?DS=103, KMS<br />
Vahman, 2005<br />
Vahman, M., 2005, Modelusikkerhed eller kejserens nye klæder, Vand & Jord, vol 12, 2005.<br />
Wikipedia, 2006<br />
Online leksikon, 2006, www.wikepedia.com<br />
Watertech, 2005<br />
Notat vedrørende TEM-måling i Volsted Plantage, 2005, Watertech<br />
104
Youngs, 2000<br />
Youngs, E. G., 2000, Hydraulic Conductivity of Saturated Soils, I, Smith, Keith A., Soil and<br />
Environmental Analysis: Physical Methods, Marcel Dekker Incorporated<br />
105
Bilag A<br />
Flowlog<br />
Figuren viser den flowlog, der blev lavet den 10.11.04, af Hedeselskaber for<br />
Nordjyllands Amt. Flowloggen blev lavet 1 km nordvest for Hølbækkens udspring. Det<br />
ses af flowloggen, at vandudstrømningen fra lagene stiger langsomt fra grundvandsspejlet,<br />
10 m. u. t. til 30 m. u. t., fra 30-80 m er udstrømningen omtrent den samme, på<br />
nær et lille udsving ved 50 m. I en dybde på 80-90 m svinger udstrømningen meget og<br />
bliver helt ubetydelig under 90 m (Hedeselskabet, 2006).<br />
Bilag A
B1 Vandføringsmålinger<br />
Bilag B<br />
Vandføring<br />
For at bestemme, hvilke områder af Hølbækken, der bidrager til vandføringen og for at<br />
finde den samlede vandføring, er der udført vandføringsmålinger en række steder langs<br />
Hølbækken. Det er vigtigt, at målingerne udføres kort tid efter hinanden, helst samme<br />
dag, da vandføringen varierer over tid, og dette kan forstyrre sammenligningen af de<br />
forskellige målepunkter. Vandføringsmålingerne i Hølbækken blev udført den 27.02 og<br />
den 28.02, mens to af målepunkterne blev målt igen den 20.04 til sammenligning.<br />
Vejret op til målingerne kan ses i tabel B1 og i figur B1.<br />
Vandføringen et bestemt sted i et vandløb kan bestemmes ved at multiplicere arealet af<br />
vandløbets tværsnit med vandets gennemsnitshastighed. Vandets gennemsnitshastighed<br />
findes ved at opdele tværsnittet i et kvadratnet og måle vandhastigheden i hvert af<br />
nettets kvadrater. Vandføringen (Q) bestemmes af ligning 1:<br />
Ligning 1<br />
Hvor:<br />
Q = Vandføring (cm 3 )<br />
Ai = Delareal i (cm 2 )<br />
Vi = Delarealets middelhastighed (cm/s)<br />
Q <br />
n<br />
<br />
i1<br />
Herved fremkommer et hastighedsprofil, der viser, hvor hurtigt vandet strømmer i de<br />
forskellige kvadrater i tværsnittet. Ved at beregne vandføringen i alle nettets kvadrater<br />
og summere resultaterne, findes den samlede vandføring for tværsnittet. Nøjagtigheden<br />
af målingen afhænger af det antal kvadrater, som tværsnittet opdeles i. Et større antal<br />
kvadrater giver en højere nøjagtighed.<br />
For at forbedre nøjagtigheden af måleresultatet, og simplificere beregningerne, kan det<br />
være en fordel at afgrænse vandløbet i siderne med plader, således at der opnås et<br />
tværsnit, der er tilnærmet rektangulært. Endvidere er der en række forhold, der skal<br />
tages i betragtning, når der vælges et målested. Det bør være en retlinet strækning med<br />
en jævn vandstrømning og en jævn bund uden store sten, der kan forårsage turbulens.<br />
Der bør heller ikke være grøde tilstede, som kan påvirke vandføringen. For at mindske<br />
påvirkningen af vandstrømningen under prøvetagningen, måles vandhastigheden ved<br />
brug af en lille propel, der sænkes ned i bækken for enden af en tynd stang.<br />
AiVi<br />
Bilag B
Fejlkilder<br />
Der indføres en vis usikkerhed ved at antage, at hastigheden er ens i hele det anvendte<br />
kvadrat. Vandløbets udformning giver også anledning til usikkerheder, da det ikke er<br />
muligt at bestemme arealet af kvadraterne præcist.<br />
Vurdering<br />
Det er vurderet, at vandføringsmålingerne giver et fornuftigt billede på den reelle<br />
vandføring i Hølbækken, når det beregnede konfidensinterval tages i betragtning.<br />
Tabel B1. Oversigt over det registrerede vejr op til vandføringsmålingerne (Nordjyske, april, 2006; DMI<br />
1, 2006).<br />
Dato Antal vandføringsmålinger<br />
udført<br />
Vejr op til måling (ca. en uge)<br />
27.02 6 (nr. 1, 2, 6, 7, 8, 9) Dagtemperaturer 0,5 – 4 °C, nattefrost.<br />
Noget nedbør i form af sne, ophold på undersøgelsesdagen.<br />
28.02 3 (nr. 3, 4, 5) Noget sne på undersøgelsesdagen, dog 2 timers ophold op til<br />
måling.<br />
20.04 2 (nr. 6, 7) Dagtemperaturer på 8 – 12 °C, ingen nattefrost.<br />
Ingen nedbør på undersøgelsesdagen, nogen nedbør i<br />
dagene op til felttur, med maksimum den 19.04 med 11 mm.<br />
Figur B1. Øverst tv. Nedbør marts 2006. Øverst th. Tryk marts 2006. Nederst tv. Nedbør april 2006.<br />
Nederst april 2006. Alle gælder for Nordjylland (DMI 2, 2006).
B2 Vandføringsstandsmålinger<br />
For at undersøge fluktuationer i vandføringen i Hølbækken, blev der anvendt to divere.<br />
Disse blev sat til at registrere trykniveauet engang i timen over en periode på 52 dage<br />
mellem den 27.02 og den 20.04. Den ene blev lagt under vandoverfladen i Hølbækken<br />
og registrerede trykniveauet her, mens den anden blev lagt på bredden ved atmosfærisk<br />
tryk. Ved at sammenholde disse to målinger findes de forskelle i vandets trykniveau,<br />
som ikke skyldes atmosfæren og dermed er et udtryk for fluktuationer i vandføringen.<br />
Fejlkilder<br />
Mellem den 5.03 til 18.03 er der registreret højere tryk i atmosfæren end i vandløbet.<br />
Ud fra dataene kan det se ud til, at kombinationen af højt tryk og ingen nedbør har<br />
medført et fald i vandføringen i en sådan grad, at diveren er kommet over vandspejlet.<br />
Den 14.03 er der 5 timers periode, hvor trykniveauet i vandløbet er målt til op til 160<br />
cm (ca. 60 cm over atmosfærisk tryk). Udsvinget tilskrives målefejl, da diveren havde<br />
registreret et fald i vandets temperatur til – 8 °C på samme tidsinterval, samtidigt med at<br />
temperaturen målt i luften var ca. -1 °C og der var ikke registreret nogen nedbør. Det<br />
målte trykniveau følger trykmålinger for Nordjylland, taget ved Aalborg Lufthavn,<br />
figur B1.<br />
Vurdering<br />
Resultaterne fra divermålingerne af vandføringen indikerer, at måleudstyret har<br />
foretaget enkelte fejlmålinger, men da disse skiller sig kraftigt fra de øvrige målinger og<br />
resultaterne fra den anden diver, er det nemt at udskille disse. Derfor er trykniveauet i<br />
Hølbækken målt med en høj nøjagtighed, men desværre var det kun muligt at måle over<br />
en kort periode.<br />
Bilag B
Bilag C<br />
Fasebestemmelse<br />
Alle intaktprøverne blev udtaget under grundvandsspejlet. Formålet med forsøget var at<br />
bestemme indholdet af vand, partikler og organisk materiale i intaktprøver fra<br />
feltområdet, både for at finde interne forskelle mellem prøver fra samme lokalitet og for<br />
at finde forskelle mellem de forskellige lag. Endvidere var ønsket at finde fraktionen af<br />
partikler mindre end 0,125 mm, især organiske materiale under denne størrelse, da det<br />
var forventet, at dette ville sige noget om de interne forskelle mellem den hydrauliske<br />
ledningsevne fundet ved samme lokalitet i tillæg til, at denne inddeling ville sige hvor<br />
omsat det organiske materiale var.<br />
Udførelse<br />
Først blev volumen og startvægten af prøverne bestemt, hvorefter de blev spredt ud på<br />
en bakke og lagt til lufttørring i 3 døgn og til sidst vejet igen. Herefter blev der udført<br />
sigteanalyse på prøverne. Tørven kunne ikke sigtes, da den hovedsageligt bestod af<br />
fibre. Gytje- og sandprøverne blev mortet og sigtet, med sigter i størrelser: 8 mm, 2 mm<br />
og 0,125 mm. 8 mm sigten blev sat som grænsen for grus, mens materialer under 2 mm<br />
klassificeres som sand og grus og materiale under 0,125 mm klassificeres som silt og<br />
ler. Efter sigtningen blev prøverne ovntørret, for at bestemme indholdet af det<br />
resterende vand. Til sidst blev prøverne glødet for at bestemme indholdet af organiske<br />
materiale, hvor fraktionerne fra sigtningen blev holdt adskilt.<br />
Fejlkilder<br />
Ved tørring af prøverne kan de mindste korn i silt- og lerfraktionerne klumpe sammen<br />
og danne større partikler, hvilket giver en forkert kornstørrelsesfordelingen ved<br />
sigteanalysen. Dette blev forsøgt undgået ved kun at lufttørre prøverne inden sigtningen,<br />
så der stadig var vand tilstede til at forhindre sammenklumpning. Da der alligevel<br />
forekom sammenklumpning blev prøverne mortet, i et forsøg på at nedbryde de store<br />
klumper til deres naturlige størrelse. På trods af mortningen blev det erfaret, at der<br />
stadig var en sammenklumpning af de små partikler, hvilket har betydet, at fraktionen af<br />
materiale mindre end 0,125 mm i prøverne er blevet undervurderet. Mortningen har<br />
desuden ført til, at noget af det organiske materiale blev knust til mindre dele, hvilket<br />
besværliggør klassificeringen i forhold til hvor nedbrudt det organiske materiale var.<br />
Vurdering<br />
Resultaterne er behæftet med en vis usikkerhed, hvor fraktionen af små partikler er<br />
undervurderet i alle prøverne. Resultaterne anvendes imidlertid ikke direkte, men som<br />
forholdsvise fraktioner mellem forskellige jordtyper. Ved tolkningen af resultaterne<br />
bliver fejlkilderne således undgået.<br />
Bilag C
Bilag D<br />
Hydraulisk ledningsevne<br />
Udførelse<br />
For at bestemme den hydrauliske ledningsevne i de forskellige lag, der er repræsenteret<br />
i Hølbækkens opland, blev der udført gennemstrømningsforsøg på intaktprøver udtaget<br />
fra 4 forskellige lag. Prøverne blev tætnet med filtre, som vandet kunne trænge<br />
igennem, men som stoppede partiklerne. Herefter blev der tilsat vand med et konstant<br />
trykniveau i toppen af prøven og det blev målt, hvor meget der løb igennem pr. tid. Ved<br />
hjælp af Darcys lov, ligning D1, er det muligt at beregne den hydrauliske ledningsevne<br />
i prøven.<br />
Ligning D1. Darcy’s lov til beregning af den hydrauliske ledningsevne (Youngs, 2000).<br />
Hvor:<br />
K : Den hydrauliske ledningsevne (cm/s)<br />
Q : Flowet (ml/s)<br />
L : Prøvens længde (cm)<br />
A : Prøvens tværsnitsareal (cm 2 )<br />
h : Vandsøjlens højde over prøven (cm)<br />
Q L<br />
K <br />
A<br />
h<br />
Luftbobler og lignende uregelmæssigheder kan forstyrre vandstrømmen og skabe<br />
fluktuationer. For at undgå denne fejlkilde, blev der først foretaget målinger efter at en<br />
vandmængde svarende til porevolumen var strømmet igennem. Det gennemstrømmede<br />
vand blev opfanget i en bakke, hvoraf en del fordampede. For at tage højde for denne<br />
fordampning, blev fordampningen fra en fyldt bakke uden vandtilførsel målt. I det<br />
sidste forsøg blev denne fremgangsmåde ændret, hvor udstrømning i stedet blev sat lig<br />
indstrømningen, da det antages, at gennemstrømningen på dette tidspunkt var stabilt.<br />
Forsøgsopstillingen kan ses på figur D1.<br />
Fejlkilder<br />
Ved udtagelse af intaktprøver er det næsten umuligt ikke at påvirke prøverne, især langs<br />
cylinderens rand. Derfor kan prøverne ikke betragtes om værende fuldstændigt intakte,<br />
og der kan forekomme afvigelse i prøvernes egenskaber i forhold til den naturlige<br />
tilstand. Intaktprøver er dog stadig bedre end lejrede prøver, hvor løs jord udtaget i<br />
området, forsøges pakket, så de svarer til de oprindelige forhold. Lokale variationer i<br />
lagene kan også påvirke resultaterne, hvilket er forsøgt mindsket ved at udtage tre<br />
prøver fra hvert lag.<br />
Langs randen af de cylindre, der er anvendt til forsøget, vil strømningsforholdene være<br />
anderledes end i resten af prøven. De kan således fungerer som makroporer, der lader<br />
vandet strømme hurtigere igennem end resten af prøven. For at mindske denne<br />
Bilag D
usikkerhed, er det nødvendigt at anvende større cylindre end der har været til rådighed<br />
til dette forsøg.<br />
Vurdering<br />
Dette forsøg har nogle store fejlkilder. Dog er der højst en faktor 3 mellem resultaterne<br />
fra samme lag, så selvom forsøget ikke kan bruges til at bestemme en nøjagtig værdi for<br />
lagenes hydrauliske ledningsevne, så giver de en indikation af hvilken størrelsesorden,<br />
den befinder sig i.<br />
Figur D1. Billedet viser den opstilling der er blevet anvendt til udførelsen af gennemstrømningsforsøget.
Bilag E<br />
Slugtest<br />
En slugtest udføres ved, at der først bores et hul i jorden, med en bund der ligger under<br />
grundvandsspejlet. Grundvandsspejlet hæves eller sænkes, hvorefter tiden der går, til<br />
grundvandsspejlet indstilles til den naturlige højde, måles.<br />
Der findes flere metoder til udførelse af slugtests, afhængig af om grundvandsmagasinet<br />
er frit eller spændt og alt efter hvilken type boring der skal måles på (Fetter, 2001: 193).<br />
I undersøgelsesområdet er der et frit grundvandsmagasin og uforede håndboringer blev<br />
brugt til udførelse af slugtesten. Derfor blev det valgt at anvende Hvorslev slug-test<br />
metoden som beskrevet i Fetter (2001), som metodisk grundlag for testen. At uforede<br />
håndboringer blev anvendt til undersøgelsen havde udelukkende den effekt, at den<br />
hydrauliske ledningsevne blev bestemt for hele lagfølgen og ikke kun et enkelt lag, som<br />
det kunne være, hvis boringen havde været foret. I det følgende vil fremgangsmåden for<br />
udførelsen af undersøgelsen blive gennemgået.<br />
Hullene til slugtesten blev boret første dag på feltturen og selve slugtesten blev udført<br />
anden dag, for at være sikker på, at grundvandsspejlet havde indstillet sig i det naturlige<br />
niveau. Der var en frygt for, at grundvandet ikke ville indstille sig med det samme, da<br />
materialet blev antaget at være lavpermeabelt. I det borede hul blev slugtesten udført<br />
ved, at der i hullet blev nedsænket en vandfyldt 1,5 l flaske (en slug) under<br />
grundvandsspejlet. Dette førte til, at grundvandsspejlet i borehullet steg med den<br />
mængde vand, der blev fortrængt af den nedsænkede flaske. I løbet af de næste omkring<br />
to timer blev vandstanden målt hvert sekund ved hjælp af en diver, en trykmåler, der<br />
blev placeret i bunden af det borede hul. Efter to timer havde grundvandsstanden<br />
indstillet sig til startniveauet igen og flasken blev taget op af borehullet. Dette førte til,<br />
at vandstanden i hullet faldt med omtrent samme højde som den tidligere var steget,<br />
højden på vandspejlet blev logget i løbet af den tid det tog for vandspejlet af indstille<br />
sig, herefter blev vandstanden i borehullet igen målt i to timer. Der blev derfor i alt målt<br />
to tidsserier over grundvandsspejlets tilbagevenden til naturligt leje. På baggrund af<br />
disse kurver og ligning E1 kan den hydrauliske ledningsevne beregnes.<br />
Ligning E1. Formel til beregning af hydraulisk ledningsevne (Fetter, 2001: 194).<br />
Hvor:<br />
2 L<br />
r ln<br />
r<br />
K<br />
2 Le<br />
t <br />
<br />
<br />
<br />
<br />
K : Den hydrauliske ledningsevne (cm/s)<br />
r : Radius af det borede hul (cm)<br />
Le : Dybden af det borede hul (cm)<br />
t37: Den tid det tager for vandet at falde til 37 % af det oprindelige niveau i hullet (s)<br />
e<br />
37<br />
<br />
<br />
<br />
Bilag E
For at visualisere resultaterne blev forholdet mellem den højde vandet steg til (h) og<br />
udgangshøjden (h0) som en funktion af tiden optegnet, figurerne findes på den vedlagte<br />
Cd-rom. Dette er en eksponentiel funktion og kurven blev derfor optegnet på en<br />
semilogaritmisk skala. I forbindelse med beregningen af den hydrauliske ledningsevne<br />
var de nødvendige parametre i forvejen ikke kendte. Radius af det borede hul var<br />
eksempelvis umulig at måle, den var antageligt den samme ned gennem hele hullet,<br />
fordi dette nogle steder var sunket sammen på grund af materialets løse konsistens.<br />
Radius blev derfor beregnet, hvilket var muligt, da det var kendt hvilken volumen, der<br />
var blevet sænket ned i hullet. Radius over og under vandspejlet varierede i nogle<br />
tilfælde meget, da det blev observeret, at hullet lettere faldt sammen under<br />
grundvandsspejlet. Hullets dybde var heller ikke helt den samme da slugtesten blev<br />
udført som da hullet blev gravet, også fordi hullet var faldet lidt sammen. Som et udtryk<br />
for hullets dybde anvendtes derfor den dybde diveren kom ned på. Tiden der gik til<br />
vandet var faldet til 37 % af det oprindelige niveau blev beregnet på baggrund af den<br />
graf over h/h0-kurven, der blev tegnet op i den logaritmiske skala. Fordelen ved at<br />
bestemme den hydrauliske ledningsevne to gange for hvert hul er, at der derved laves en<br />
kontrol af resultatet.<br />
Fejlkilder<br />
Som nævnt i gennemgangen af resultaterne var der visse problemer i forbindelse med<br />
udførelsen af forsøgene. I dette afsnit vil usikkerheder i denne forbindelse blive<br />
gennemgået. Det var besværligt at få boret huller til slugtesten, der ikke faldt sammen.<br />
Problemet var, at gytje- og tørvlagene nærmest er ”flydende” når de er vandmættede.<br />
Når der så bliver boret, vil de naturligt falde sammen. De borede huller blev derfor ikke<br />
fyldt af vand med det samme, hvilket havde den konsekvens, at der i bunden af hullet<br />
var en trykforskel, der ikke blev udlignet, hvorfor tørven og gytjen strømmede ud i<br />
borehullet og fyldte dette op. At hullet faldt sammen skabte også problemer i<br />
forbindelse med beregningerne, da det ikke var muligt, at anvende den radius og den<br />
dybde der var boret ned til, i beregningerne. Det blev derfor, som tidligere nævnt, valgt<br />
at udregne disse parametre i stedet, hvilket må være behæftet med en hvis usikkerhed.<br />
Det tyder ikke på, at der er usikkerheder på beregningen af radius, idet det gennem<br />
faldet i vandstanden er muligt, ret præcist, at udregne radius. Der er imidlertid mulighed<br />
for, at hullet har været dybere end den dybde, diveren sank ned til og at boringen af<br />
hullet har skabt nogle kanaler, som vandet kunne strømme igennem. Den beregnede<br />
hydrauliske ledningsevne kan derfor være lavere end beregnet i dette forsøg. For at<br />
forhindre, at borehuller falder sammen inden en slugtest udføres, kan hullerne fores med<br />
et rør og rundt omkring røret kan der fyldes op med grus. Hvis det er ønsket kun at<br />
bestemme den hydrauliske ledningsevne for et enkelt lag, kan der fyldes grus langs røret<br />
i den dybde dette lag ligger og et lag af impermeabelt materiale, fx bentonit, langs røret<br />
over og under dette lag for at stoppe vandtilførslen fra disse lag (Sonderegger &<br />
Weight, 2000: 339). Det har der imidlertid ikke været mulighed for at gøre i denne<br />
undersøgelse.<br />
De overstående problemer er blevet forsøgt imødekommet ved, at udføre to slugtests for<br />
hvert af de borede huller. Dette har givet en nyttig baggrund for vurdere, hvorvidt de<br />
udførte slugtests er brugbare i forhold til at sige noget om den hydrauliske ledningsevne<br />
for de borede huller. Det har dermed også givet mulighed for, at de mest troværdige<br />
målinger troværdige kunne udvælges til den videre undersøgelse.
Bilag F<br />
Åbundens hydrauliske ledningsevne<br />
Metode<br />
For at bestemme åbundens hydrauliske ledningsevne blev der anvendt to gennemsigtige<br />
plastikrør, der blev placeret i vandløbsbunden. Det ene rør blev fyldt delvis op med<br />
vand, mens det andet blev ikke fyldt og repræsenterede således koten på vandspejlet i<br />
ådalen på dette sted, figur F1. I løbet af dagen blev det noteret, hvor meget vandspejlet<br />
faldt og derudfra blev der opsat en tidsserie over flowet af vand ud af søjlen gennem<br />
åunden. Dette blev anvendt til at bestemme den hydrauliske ledningsevne, på samme<br />
måde som i gennemstrømningsforsøget. Det andet rør blev anvendt til at måle koten på<br />
vandspejlet, således, at dette kunne anvendes til beregning af åbundens hydrauliske<br />
ledningsevne. Udregningen af åbundens hydrauliske ledningsevne blev foretaget ved, at<br />
anvende Darcys formel, under antagelse af, at den dybde røret var presset ned i<br />
åbunden, var prøvens længde, og overhøjden på vandspejlet var det overtryk, der var på<br />
prøvens overside. Gradienten over prøven blev derfor fundet ved at dividere overhøjden<br />
på vandspejlet med prøvens længde, se ligning F1, der er en omskrivning af Darcys<br />
formel.<br />
Figur F1. Billedet viser den opstilling der blev anvendt til bestemmelse af åbundens hydrauliske<br />
ledningsevne. Røret til venstre er vandfyldt, mens det højre rør måler potentialet.<br />
Bilag F
Fejlkilder<br />
Forsøgene er blevet udført en anelse forskelligt, idet pleksiglasrøret i det første forsøg<br />
ikke blev presset nær så langt ned i åbunden som i det andet forsøg og at vandspejlets<br />
overhøjde var større i det første forsøg end i det andet. Begge disse forhold har været<br />
medvirkende til, at trykfaldet over prøven har været større i det første forsøg, end i det<br />
andet, hvilket kan have været medvirkende til, at denne prøve er blevet en smule<br />
kompakteret og derfor ikke har haft den hydrauliske ledningsevne den naturligt vil have.<br />
Udover dette blev de to forsøg lavet på forskellige dage, hvorfor det er muligt, at<br />
undersøgelsen ikke er lavet under helt de samme forhold.<br />
Udover disse forskelle mellem de to forsøg er der nogle mere generelle fejlkilder i<br />
forbindelse med denne type forsøg, det er værd at diskutere. For det første er der<br />
mulighed for, at installationen af røret kan have skabt nogle randbetingelser, der er<br />
forskellig fra resten af søjlen, fordi der let skabes strømningsveje langs kanten.<br />
Derudover er der mulighed for, at sedimenterne i røret kan være blevet kompakteret en<br />
anelse i forbindelse med, at røret er blevet presset ned. Begge disse problemer blev<br />
forsøgt undgået ved at slibe røret, således, at det havde en skarp æg og derfor let gled<br />
gennem sedimenterne. Det var imidlertid umuligt helt at undgå, at de ovennævnte<br />
fejlkilder i nogen grad påvirkede forsøget, da sedimenterne var meget løse og det derfor<br />
var svært, rent praktisk, at installere rørene uden at forstyrre sedimentet. Ingen af de<br />
nævnte fejlkilder skønnes imidlertid at have påvirket forsøget så meget, at resultaterne<br />
ikke kan anvendes, da resultaterne fra denne undersøgelse stemmer godt overens med<br />
resultaterne fra slugtesten og gennemstrømnings-forsøget.<br />
Ligning F1.<br />
Q<br />
K <br />
h<br />
<br />
A<br />
l<br />
<br />
Hvor:<br />
K: Åbundens hydrauliske ledningsevne (cm/s)<br />
Q: Flowet ud af røret (cm 3 /s)<br />
h: Overhøjden af vandspejlet (cm 2 )<br />
l: Den dybde røret var presset ned i åbunden (cm)<br />
A: Tværsnitsarealet af plastic røret (cm 2 )
Bilag G<br />
Diffus udstrømning<br />
For at måle udstrømningen af vand fra bunden blev der anvendt et seepagemeter, et 1 m<br />
langt og 40 cm bredt pleksiglasrør, der var lukket i den ene ende. I den lukkede ende var<br />
der monteret en fitting med en ventil, hvor der blev fastsat en pose til opsamling af<br />
vand. Hele anordningen var vandtæt for at sikre, at kun den diffuse udstrømning blev<br />
målt. Selve undersøgelsen blev udført ved, at pleksiglasrøret forsigtigt blev presset ned i<br />
åbunden og vandfyldt. Herefter blev en pose til opsamling af vand monteret, og<br />
opstillingen blev efterladt i ca. 7 timer. Derefter blev den mængde vand, der var blevet<br />
opsamlet i posen, målt. Under hele forsøget lå posen dækket af vand, således at trykket i<br />
posen var det samme som i vandløbet, og der derfor ikke ville være en trykforskel<br />
indenfor og udenfor seepagemetret. Den vandmængde, der blev opsamlet i posen, svarer<br />
derfor til den vandmængde, der ville strømme ud i vandløbet ved samme tryk.<br />
Opstillingen kan ses på figur G1 . Selve udregningen af udstrømningen foregik ved, at<br />
den opsamlede vandmængde blev målt og ud fra arealet af seepagemetret blev den<br />
specifikke udstrømning udregnet, se ligning G1 . Den samlede udstrømning fra hele<br />
åbunden i vandløbet er derefter estimeret ved, at gange det samlede areal af åbunden (se<br />
under) med den specifikke udstrømning.<br />
Ventil Fitting<br />
Figur G1. Principskitse af seepagemetret.<br />
Pose til<br />
opsamling<br />
af vand<br />
Beregning af åbundens areal<br />
Beregningen blev gjort ud fra målinger af bredde og dybde tre steder langs bækken. Det<br />
samlede bundareal er beregnet til 2.464 m 2 , tabel G1 . Bundarealet er beregnet ved at<br />
udregne bundens bredde i de tre tværsnit. Bundbredden mellem punkterne er<br />
interpoleret og længden er ganget med bredden. Det er antaget, at bundbredden ved<br />
vandløbets udspring er 0.<br />
Bilag G
Ligning G1.<br />
<br />
<br />
Q<br />
A<br />
S <br />
<br />
t<br />
Hvor:<br />
S: Specifik udstrømning (ml/m 2 * s -1 )<br />
Qud: Udsrømningen målt forsøget (ml)<br />
Asep: Arealet af seepagemetret (m 2 )<br />
t: Den tid forsøget varede (s)<br />
Tabel G1. Input til beregning af åbundens areal.<br />
Lok 1 Lok 2 Lok 3<br />
Bredde (m) 2 2 2,1<br />
Dybde (m) 0,25 0,45 0,20<br />
Længde af tværsnittet (m) 2,06 2,19 2,13<br />
Længde af å før punktet (m) 405 104 124<br />
Længde af å efter punktet (m) 104 124 498<br />
Areal i alt (m 2 ) 2.464<br />
Fejlkilder diffus udstrømning<br />
I forbindelse med installationen er de samme fejlkilder behæftet med dette forsøg som<br />
med installeringen af pleksiglasrørerne til målingen af åbundens hydrauliske ledningsevne.<br />
Forsøgets største fejlkilde må imidlertid siges at være, at der kun er udført en<br />
måling af den diffuse udstrømning og at det ikke er sikkert, at resultatet er repræsentativt<br />
for hele vandløbet. Eksempelvis kunne det tænkes, at resultatet ikke er repræsentativt<br />
for det område, der ligger opstrøms for gytjelaget. Det er muligt, at denne øvre del<br />
af vandløbet har en større diffus udstrømning, da der her ikke er et gytjelag til at<br />
begrænse vandets bevægelse. Dette understøttes også af, at der opstrøms for gytjelaget<br />
er en stor tilvækst i vandføringen i forbindelse med forekomsten af flere kilder.<br />
Samtidig kan det siges, at geologien er så homogen i den nedre del af ådalen, hvor<br />
gytjelaget findes, at resultatet sandsynligvis er gældende for denne del af ådalen.<br />
Målingen anses derfor at give en maksimumsudstrømning fra åbunden i det område af<br />
ådalen, hvor gytjelaget findes.<br />
ud<br />
sep