ATV Jord og Grundvand Vintermøde i Vingsted 11. – 12. marts 2014

Kompliceret grundvandsindvinding

i Aalborg skrivekridt

vurderet med analytiske metoder

Henrik Aktor, AKTOR innovation ApS

Kurt Ambo Nielsen, KANMiljø

Per Grønvald, Aalborg Forsyning Vand A/S

Konklusion Høj risiko for stigende nitratindhold på

AFV Engkilde kildeplads

Nitrat i grundvand betyder ikke nødvendigvis at grundvandet er ungt

Kvælstof overskud

Resultat

VVM – vurderinger af en kompliceret virkelighed !

I dette foredrag diskuterer jeg:

Er komplicerede modeller altid det rigtige værktøj til komplicerede situationer og virkeligheder ?

Karl Popper (1937): ”Logik der Forschung” (1959): ”The Logik of Scientific Discovery”

”En god undersøgelse dræber en dårlig teori. Men vi forbliver i live så vi kan gætte forfra igen” “Good tests kill flawed theories; we remain alive to guess again.”

Kompliceret problemstilling: Vandindvinding på Aalborg Sydøst kridt ?

Socioøkonomisk og naturvidenskabelig virkelighed

Forsyningssituation

Naturbeskyttelse

Arealanvendelse og forureningstrusler

Hydrogeologi

Hydro-geokemi

Vi har valgt at udvikle en klar faglig kommunikation ud fra simple modeller af virkeligheden.

Analytiske og i praksis falsificerbare modeller der understøttes af observerbare og målelige data

AFV Engkilden kildeplads, Aalborg sydøst kridtø

Kongshøj Engkilde Brunsted

1,7 0,9 1,2 (mio m3 2012)

Engkilde: Stigende nitrat i en årrække men måske stabiliseret ?

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

0

10

20

30

40

50

1970 1980 1990 2000 2010

Ind

vin

din

g (m

io. m

3 /år

)

Ind

ho

ld (m

g/l)

Årstal

NO3

Indvinding

Effekt af dyrkningsdeklarationer ?

Prøvepumpning (med kildeplads i drift) Transmissiviteten af kridtmagasinet er meget høj 0,04 – 0,07 m2/s.

Brunsted (1 km væk) start/stop mærkes på 2 minutter

0,001

0,01

0,1

1

10

0,001 0,01 0,1 1 10 100

Dim

en

sio

nsl

øs

sæn

knin

g

Dimensionsløs tid

Prøvepumpning på DGU 34.2910

34.1940

34.2914

34.2929-3

23.3216-1

Streltsova,

r/B=0.05

Streltsova, r/B=0,2

Streltsova, R/B=0,5

Observationsboringer, Lundby Krat (prøvepumpning på ny kildeplads)

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Kote

0,0 0,5 1,0 1,5

0 20 40 60 80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

F, Fe (mg/l)

NO3 (mg/l), Sr/Ca ‰

0,0 0,5 1,0 1,5

0 20 40 60 80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

F, Fe (mg/l)

NO3 (mg/l), Sr/Ca ‰

0,0 0,5 1,0 1,5

0 20 40 60 80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

F, Fe (mg/l)

NO3 (mg/l), Sr/Ca ‰

Vandindvinding giver blanding af ungt og gammelt grundvand

0,00,51,01,52,0

010203040

0

Sr/Ca ‰

NO3

F

Fe

0,0 0,5 1,0 1,5

0 20 40 60 80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

F, Fe (mg/l)

NO3 (mg/l), Sr/Ca ‰

Dybde (m.u.t)

0,0 0,5 1,0 1,5

0 20 40 60 80

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

F, Fe (mg/l)

NO3 (mg/l), Sr/Ca ‰

Kongshøj kildeplads

34.2623

Engkilde kildeplads

34.1885

Brunsted kildeplads

34.1908

Lundby Krat indvindingsboringer

Kri

dt

GVS

Opholdstid i

umættet zone ≈50 år

Engkilden grundvandskemi: Indvinding giver blanding af ungt og gammelt grundvand

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 500 1000 1500 2000

Nit

rat

(mg/

l)

Strontium (µg/l)

B1

B2

B3

B4

B5

1896-1

1896-2

1885-3GammeltStrontium

Lundby Krat fremtidig kildeplads Vil indvinding påvirke vandføring i vandløb ?

1

2

3

1

2

3

240

2200

Strontium (µg/l)

230

1100

1400

320

1400

410

Lundby Krat fremtidig kildeplads Ja, vandløbene fødes af det dybe grundvand fra skrivekridt

Model for grundvandskemiens udvikling (ANAFLOW)

0

20

40

60

80

100

1950 1975 2000 2025 2050 2075 2100

Ind

ho

ld (m

g/l)

Klorid nyt vand

Sulfat nyt vand

Nitrat nyt vand

Klorid kildeplads

Sulfat kildeplads

Nitrat kildeplads

Opholdstiddæklag

(Th = 40 år)

Opholdstidmagasin

(Th = 50 år)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Chlorid

Sulfat

Clmodel

SO4,model

SO4,model2

Clmodel2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Ind

ho

ld (m

g/l

)

Årstal

Chlorid

Sulfat

Cl, model

SO4, model

ANAFLOW Model for grundvands

opholdstid udelukkende ud fra kemidata

Uafhængigt KS af

numeriske modeller for grundvandsstrømning

Solhøj th= 25 år

Almsgaard th= 12 år

Gennembrud

industrielt landbrug

(kunstgødning)

Kildepladsen start

ANAFLOW Kemiske og hydrauliske randbetingelser

Boring

Øst → Vest

Gammelt vand Ungt vand Hydrokemisk

Opholdstid

Th

Gennembrud

Klorid Sulfat Nitrat Klorid Sulfat Nitrat

B1 25 15 15 50 35 100 150 år 2000

B4 80 år 1990

B2 45 år 1995

B5 50 år 1990

B3 55 år 1985

0

10

20

30

40

50

1990 1995 2000 2005 2010

Ind

ho

ld (m

g/l

)

B1 DGU 34.1678

Grundvandskemi (ANAFLOW)

0

10

20

30

40

50

1990 1995 2000 2005 2010

Ind

ho

ld (m

g/l

)

B2 DGU 34.235

0

10

20

30

40

50

1990 1995 2000 2005 2010

Ind

ho

ld (m

g/l

)

B5 DGU 34.1043

0

10

20

30

40

50

1990 1995 2000 2005 2010

Ind

ho

ld (m

g/l

)

B3 DGU 34.236

vest øst

0

10

20

30

40

50

1990 1995 2000 2005 2010

Ind

ho

ld (m

g/l)

Årstal

ChloridSulfatNitrat

th= 45 år

th= 50 år

th= 55 år

th= 150 år

0

10

20

30

40

50

1990 1995 2000 2005 2010In

dh

old

(mg

/l)

B4 DGU 34.1679

th= 80 år

Model for udvikling i nitratindholdet

0

25

50

75

100

1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

Nit

rat

i En

gkil

de

n (

mg

/l)

Årstal

Mægtighed af mættet zone i kalk: 20 m

Nitrat udvaskning model 40%

Nitrat udvaskning model 30%

Nitrat Engkilden Model 40%

Nitrat Engkilden Model 30%

Nitrat Engkilden Målt

50 år

0

25

50

75

100

1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060

Nit

rat

i En

gkil

de

n (

mg

/l)

Årstal

Mægtighed af mættet zone i kalk: 25 m

Nitrat udvaskning model 45%

Nitrat udvaskning model 32%

Nitrat Engkilden Model 45%

Nitrat Engkilden Model 32%

Nitrat Engkilden Målt

60 år

Driftsstrategi: Beskyttelse og sikring

Engkilden er særdeles bevaringsværdig

Særlige og aktive forholdsregler for at beskytte grundvandet er nødvendige

Dyrkningsdeklarationer er nødvendige

Nitrat gennembrud over 50 mg/l er sandsynligt

Stor risiko for gennembrud af BAM eller triaziner

Opmærksomhed mod nedsivningsanlæg og husdyrgødning (partikler bevæger sig hurtigt)

Driftsstrategi: Fremtidig udvikling

Vandkvalitetsudvikling generelt på Aalborg Sydøst kalkø vil være problematisk de næste 30 – 40 år

Blanding af drikkevand fra Engkilden og Brunsted

Det er ikke sikkert at en optimeret infrastruktur er tilstrækkelig til at sikre den samlede vandkvalitet

Behov for viden for at kunne vurdere cost-benefit af investeringer i udbygning af infrastrukturen