Applikation för Vattenmyndigheten

Transkript

1 Vattenmyndigheten Södra Östersjön Applikation för Vattenmyndigheten Söderköpingsåns avrinningsområde Uppdragsnummer Göteborg DHI Sverige AB GÖTEBORG STOCKHOLM VÄXJÖ LUND Org. Nr Lilla Bommen 1 Svartmangatan 18 Honnörsgatan 16 Kyrkogatan 3 Box Göteborg Stockholm Växjö Lund Tel: Tel: Tel: Tel: Fax: Fax: Fax: Fax:

2 LEDNINGSSYSTEM FÖR KVALITET ENLIGT ISO 9001:2000 Projektets namn: VM Södra Östersjön Söderköpingsån Projekt nr: Projektledare: Cecilia Wennberg Beställare: Vattenmyndigheten Södra Östersjön Kvalitetsansvarig: Flemming Torbjörn Hansen Beställarens ombud: Niklas Holmgren Handläggare: Dick Karlsson, Flemming Torbjörn Hansen Granskad: CEW/ Rapport version: Slutrapport Godkänd av: FTH / DHI Sverige AB / SIGN/ Uppdragsnr: Utskriftsdatum: i

3 Innehållsförteckning Sammanfattning ii Inledning 1 1 Genomförande 2 2 Modellsystem MIKE BASIN Allmänt om modellsystemet Hydrologisk modell (NAM) Belastningsmodell (LOAD) Vattenkvalitetsmodell (WQ) Söderköpingsån Indata Etablering modell Etablering hydrologisk modell Etablering belastningsmodell Punktkällor Diffusa källor Retention Etablering vattenkvalitetsmodell Modellkalibrering Mätpunkter Flöde Kväve Fosfor Sammanfattning kalibreringsresultat Resultat Beräknade mängder till avrinningsområdet Beräknade mängder till vattendraget Beräknade mängder till havet Diskussion kring resultaten Modellapplikationens fortsatta användning 28 Bilaga 1 Metodbeskrivning enskilda avlopp 29 Bilaga 2 - indata 33 Bilaga 3 kalibreringsresultat 34 i

4 Sammanfattning DHI Sverige har fått uppdraget från Vattenmyndigheten att sätta upp en modellapplikation för Söderköpingsåns avrinningsområde. Tillämpningen syftar dels till att öka detaljeringsgraden i beräkningarna av närsaltstransporten men också till att skapa ett modellverktyg som kan användas vid fortsatta studier av vattendraget. Arbetet påbörjades i juli 2009 och slutredovisades i mars Det modellsystem som har använts för att bygga modellapplikationen är MIKE BASIN. MIKE BASIN är ett modellsystem för övergripande vattenplanering. Systemet integrerar GIS (ArcMAP) med hydrologisk och process modellering och bildar ett enkelt men ändå kraftfullt verktyg för utredningar kring vattentillgångar, reservoarers funktioner och vattenkvalitet i såväl ytvatten som grundvatten. Modulerna LOAD Calculator (LC) och Water Quality (WQ) används i MIKE BASIN för att simulera belastning och transport av ämnen i vattnet. LC används för att räkna ut vilken mängd av ett ämne som når vattendraget medan WQ simulerar transport och omvandling av ämnet i själva vattendraget. En stor del av arbetet har bestått i att överföra, bearbeta och analysera indata och underlag som erhållits från Vattenmyndigheten som har använts i modellapplikationen. Under genomförandet har ett utbildningstillfälle genomförts med Vattenmyndigheten. Det har skapats en komplett MIKE Basin modell med beskrivning av belastningar från både punkt och diffusa källor, hydrologisk modell för beräkning av avrinningen samt en vattenkvalitetsmodell som inkluderar retentionen och de vattenkvalitativa processerna för kväve och fosfor i vattendraget. I belastningsmodellen beskrivs bidraget av N och P från olika markanvändning såsom skog, jordbruksmark, öppen mark, hygge, myr samt punktkällor som avloppsreningsverk, enskilda avlopp och dagvatten. Kvävebelastningen delas upp på fraktionerna ammonium, nitrat och organiskt kväve. Punktkällor inkluderar källor med en konstant eller tidsvarierande belastning oberoende av variationen i nederbörd (t. ex. industrier, avloppsreningsverk och enskilda avlopp). Diffusa källor inkluderar källor som varierar över tid som funktion av avrinningen (t.ex. från jordbruk, skog, myr etc.) För Söderköpingsån dominerar markanvändningen för skog (52 %) följt av jordbruk (26 %). En särskild bearbetning har gjorts för beräkning av belastningen från jordbruksmarken. Typhalter från PLC5 arbetet har ansatts för de olika marktyperna. För jordbruksmarken har detta kombinerats med typ av gröda, jordmån samt lutningsklass och fosforinnehåll i jorden till en aggregerad beräkning av N och P- bidraget från respektive jordbruksblock. Till skillnad från PLC5 arbetet har ett annat underlag för jordmånen använts. Retention sker i marken, i vattendragen och i sjöarna. I MIKE BASIN beskrivs retentionen för olika delar i de olika delmodellerna. I modellen har inkluderats en retention i avrinningen från jordbruksblocken och övrig markanvändning innan vattnet når vattendraget vilket beskrivs i LOAD Calculator. Dessutom är processerna i vattendragen aktiverade i beräkningen så att retentionen i vattendraget är inkluderad. Indata som har använts för belastningarna (brutto) är i något fall inte reellt brutto utan faktiskt nettobelastningen till vattendraget (fosfor). Några av typhalterna från PLC5 är ii

5 beräknade som belastning som når vattendraget och inte till rotzonen, vilket betyder att retentionen i markzonen redan är inkluderad i typ-halterna. Detta gäller t.ex. för N- och P-typhalter för övrig markanvändning samt för P-typhalter som använts för jordbruksblocken. Dessa typhalter representerar koncentrationen i vattendraget, dvs. efter transport och retention i avrinningsområdet, och representerar därmed inte den egentliga bruttobelastningen. Dessutom fördelas den diffusa bruttobelastningen i modellen på ytvattnet och basflödet, på sådant sätt att transport och retention av N och P i basflödet inte modelleras men ges en lägre koncentration än ytavrinningen. Därmed beaktas effekten ytterligare av retentionen i marklagren. Då det inte finns tillräckligt med vattenkvalitetsdata uppströms och nedströms sjöar bör retentionen i sjöarna verifieras. Modellen har kalibrerats för flöde (vattenbalans), belastning (LOAD) och vattenkvalitet (processer). Kalibreringen av kväve i vattendraget har skett genom jämförelse av beräknad och uppmätt koncentration av nitrat respektive jämförelse av beräknad summa av ammonium och organisk kväve mot uppmätt totalkväve minus nitratkväve. Tillfredsställande kalibrering kunde inte ske för organiskt kväve utan att anta en betydande bakgrundsbelastning, vilket inte finns angivet i PLC5. Kalibreringsresultaten för nitrat i Söderköpingsån är inte tillfredsställande även när en uppskattad bakgrundsbelastning av organiskt kväve inkluderats. Här bör man gå vidare och undersöka om ytterligare källor saknas eller ansatta belastningar är underskattade. Koncentration organiskt kväve som uppmätts vid vattendragets mätstationer kan inte uppnås med de källor som inkluderats, vilka delvis kommer från PLC5. Detta är olyckligt då organiskt kväve står för ca 1/3 av transporten av totalkväve. Kunskap om kvantifiering av organiskt kväve ursprung och processer i vattendraget bör undersökas närmare. Det innebär att ytterligare källor till organiskt kväve bör värderas och sökas. Använda läckagekoefficienter för markanvändningen kunde inte förklara (generera) observerade nitratkoncentrationer. För att förbättra kalibreringen behöver mätningar ske på ytavrinning från åkrar och naturmarker. Kalibreringen av totalfosfor var ganska god för den del av systemet som innehåller huvuddelen av Storån. För Hällaån kunde inte uppmätt totalfosforkoncentration återskapas korrekt. Mätningen av totalfosforkoncentrationen visar ingen tydlig säsongsvariation och koncentrationerna verkar vara ganska höga även under vintern. Detta betyder att diffusa källor verkar ha en betydande roll. Ändå var det inte möjligt att etablera någon relation mellan nederbördstillfällen och uppmätt totalfosforkoncentration, eller mellan nitrat/totalkväve och totalfosformätningar. Detta indikerar att totalfosfortransporten i i Söderköpingsån är komplex och därför behöver studeras mer i detalj. Källor verkar saknas i Hällaåsystemet, speciellt nedströms sjöarna Byngaren, Storlången och Ken. Resultaten redovisas som totala mängder (kg/år) till havet och fördelningen på delavrinningsområden, samt på olika källor. Beräkningen sker för valt hydrologiskt medelår som är Motivet till att 2007 valdes var att det inte var ett extremt år samtidigt som det låg i slutet av den studerade perioden. Belastningarna från PLC5 är hämtade från iii

6 Den totala belastningen på Söderköpingsåns avrinningsområde är, för ett medelår, ca 353 ton kväve/år och 18,5 ton fosfor/år. Dominerande källor är enligt uppgift bakgrundsbelastning av organiskt kväve, jordbruksblock och övrig markanvändning. När retention beaktats, dvs. belastningen till vattendraget beräknas, reduceras belastningen av kväve för ett medelår, från ca 349 till 306 ton per år. Mängden fosfor reduceras från 18,0 till ca 15,9 ton per år. Detta förklaras med att alla diffusa källor för fosfor i form av typhalter från jordbruksblock och övrig markanvändning som utgångspunkt är nettobelastningar. Dominerande källor är enligt beräkningarna bakgrundsbelastning av organiskt kväve, jordbruksblock och övrig markanvändning. Tillförseln av totalfosfor och totalkväve till havet beräknas från hela avrinningsområdet till ca 12,7 ton/år resp ca 222 ton/år. Indata och belastningar som ligger i applikationen har varierande detaljeringsgrad. För enskilda avlopp har verkningsgrad beskrivits för varje enskild anläggning. Belastning från jordbruksmark har beräknats utifrån uppgifter om jordbruksblocken för 2005, vilket innebär att variationerna i belastning från jordbruksmark för olika år inte är med i beräkningarna. Innan modellen används vid fortsatta utredningar är det viktigt att beakta att organiskt kväve inte är tillräckligt beskrivet i indata (PLC5) och att ställa sig frågan om det är korrekt att inkludera en bakgrundsbelastning av organiskt kväve som gjorts i den befintliga modellen. Det är inte en fullt tillfredsställande lösning då man inte känner bakgrunden till detta tillskott, men det är inte osannolikt att detta representerar underskattningar i kunskapen om belastningarna för de beskrivna källorna. Det rekommenderas att man letar efter källor som kan beskriva detta diffusa bidrag av organiskt kväve som nu bara är uppskattat. Det är dessutom viktigt att verifiera att processerna i sjöarna är viktiga för kväve. iv

7 Inledning DHI Sverige har fått uppdraget från Vattenmyndigheten att sätta upp en modellapplikation för Söderköpingsåns avrinningsområde. Tillämpningen syftar dels till att öka detaljeringsgraden i beräkningarna av närsaltstransporten men också till att visualisera och beskriva vad som sker i vattendragen. Målet är att kvantifiera effekten av olika åtgärdsscenarier för att minska närsaltsbelastningen på havet och analysera var åtgärder skulle ge störst effekt. Vattenmyndigheten har tidigare, tillsammans med DHI, satt upp applikationer för Lyckebyån och Kustområde Arbetet påbörjades i juli 2009 och slutredovisades i mars Projektgruppen har bestått av, Willem Stolte, projektledare och Jan Petersson från Vattenmyndigheten Södra Östersjön, samt Cecilia Wennberg, projektledare, Flemming Torbjörn Hansen, Dick Karlsson och Markus Petzén, DHI Sverige. Denna rapport redovisar det arbete som har gjorts inom ramen för uppdraget och de resultat som har tagits fram. Rapporten är skriven för att kunna följa en arbetsgång och arbetsmetodik. Detaljer kring själva modellapplikationen och dess innehåll återfinns i programmanualer och i de applikationsdata som har levererats till vattenmyndigheten och som utgör en del av redovisningen av uppdraget. 1

8 1 Genomförande Arbetet med att etablera applikationen för Södra Östersjöns Vattendistrikt har innefattat olika delmoment som framgår av figur nedan. Projektgrupp - möten och avstämningar Insamling av underlag/indata Utbildning 1 Utbildning 2 Skapa hydrologisk modell (NAM) Skapa belastningsmodell LOAD) Skapa Vattenkvalitetsmodell (WQ) Bearbetning meteorlogiska och flödesdata Kalibrering Källbeskrivning Förutsättningar jordbruksmark Val av processer analys av provtagningsdata kalibrering Beräkning av tillrinning Beräkning av belastningar Beräkning av transporten Figur 1-1 Genomförande av uppdraget. Det modellsystem som har använts för att bygga modellapplikationen är MIKE BASIN som beskrivs mer i detalj i kapitel 3. En stor del av arbetet har bestått i att få, gå igenom och bearbeta indata och underlag som erhållits från Vattenmyndigheten som har använts i modellapplikationen. Under genomförandet har ett utbildningstillfällen genomförts med Vattenmyndigheten. 2

9 2 Modellsystem MIKE BASIN Hydrologi, NAM Meteorologiska data Flödesdata MIKE BASIN Load Calculator, LC Källbeskrivning Diffusa källor Punktkällor Retention Transport, WQ processbeskrivning retention sjöar analysdata/provtagningsdata Figur 2-1 Principerna för komponenterna i MIKE BASIN 2.1 Allmänt om modellsystemet MIKE BASIN är ett modellsystem för övergripande vattenplanering. Systemet integrerar GIS (ArcMAP) med hydrologisk modellering och bildar ett enkelt men ändå kraftfullt verktyg för utredningar kring vattentillgångar, reservoarers funktioner och vattenkvalitet i såväl ytvatten som grundvatten. Avrinningsområdet byggs upp baserat på topografi och vattendrag. Punkter där biflöden sammanstrålar/förgrenas, reservoarer och vattenanvändning beskrivs med noder i modellen. Modellen byggs upp helt i GIS-miljö. De hydrologiska beräkningarna baseras på kompletta avrinnings- och avdunstningsberäkningar, massbalansberäkning i vattendraget samt linjär magasinsteori för grundvattenkomponenten. Retentionen inom delområden kan beskrivas för olika källor och ämnen, och vid transporten i vattendraget kan olika former av nedbrytningsprocesser inkluderas. De ämnen som normalt inkluderas i vattenkvalitetsprocesserna är BOD, kväve, fosfor och E.coli-bakterier. Möjlighet finns även för användaren att själv definiera ämnen såsom t.ex. olika tungmetaller och bekämpningsmedel. En speciell modul hanterar olika typer av föroreningsbelastningar och dess avrinning, transport och retention fram till vattendraget, både för punktkällor och diffusa källor. Här kan t.ex. GIS-skikt för markanvändning och jordarter användas som underlag för beräkning av nedbrytningsförlopp för diffusa källor. MIKE BASIN beräknar flöden och kvalitetsparametrar i olika punkter längs hela vattendragets sträckning, där resultat kan redovisas som tidsserier eller tabeller. Kopplingen till GIS medför flexibel och illustrativ resultatpresentation. MIKE BASIN har använts i många projekt kring övergripande avrinningsområdesplanering, vattenkraft, vattenkvalitet m.m. runt om i världen. MIKE BASIN har i ett flertal tillämpningar visat sig vara ett användbart verktyg för studier som faller inom EU:s ramdirektiv för vatten. 3

10 2.2 Hydrologisk modell (NAM) Den hydrologiska modellen NAM simulerar nederbörds- och avrinningsprocesserna på avrinningsområdesnivå. Modellen kan antingen användas självständigt eller på så sätt att den skapar avrinning från flera delavrinningsområden som lateralt tillskott in till ett vattendrag. På så sätt är de möjligt att hantera ett enskilt avrinningsområde eller ett stort flodområde med många avrinningsområden och ett komplext nätverk av floder och kanaler inom samma modellbeskrivning. Meterologiska data som krävs som indata till NAM modellen är nederbörd, avdunstning och temperatur (om snömagasinet är inkluderat). Utifrån detta beräknas avrinning och andra värden för den hydrologiska cykeln i marken såsom markfuktighet och grundvattenbildning. Beräknad avrinning från avrinningsområdet är uppdelat på ytavrinning, interflow (omättad zon) och grundvattenkomponenter. Det finns en automatisk kalibreringsrutin i NAM-modellen som möjliggör kalibrering av de 9 viktigaste parametrarna. Autokalibreringen baseras på simultan optimering av upp till 4 olika optimeringstal, inklusive vattenbalansen, hydrografens utseende, toppflöden och lågflöden. NAM modellen är ett väl beprövat verktyg som har använts i ett stort antal områden runt om i världen som representerar många olika typer av hydrologiska förutsättningar och klimat förhållanden. Principerna för de processer som modellen beskriver framgår av Figur 2-2 nedan. Figur 2-2 NAM model structure. Modellstruktur i den hydrologiska modellen NAM 4

11 2.3 Belastningsmodell (LOAD) Modulerna LOAD Calculator (LC) och Water Quality (WQ) används i MIKE BASIN för att simulera belastning och transport av ämnen i vattnet. LC används för att räkna ut vilken mängd av ett ämne som når vattendraget medan WQ simulerar transport och omvandling av ämnet i själva vattendraget. Nedan följer en beskrivning av hur LOAD Calculator används, både för sig själv och som förberedelse till WQ. Beskrivningen förutsätter en viss kännedom om MIKE BASIN och uppbyggnad av själva MIKE BASINmodellen tas inte upp här. Kväve, organiskt material, BOD, fosfor och E.coli bakterier kan behandlas med de formler som finns i programmet och det finns också möjlighet att själv definiera ämnen som ska beräknas. Beskrivningen nedan utgår från beräkningar av kväve, som kan modelleras som nitrat, ammonium eller totalkväve, även om samma principer många gånger gäller för samtliga ämnen. Programmet beräknar inte syre och det ingår inga ämnesspecifika formler. Det går också att beräkna belastningen av två eller flera ämnen på samma gång. Eftersom MIKE BASIN är ett verktyg som används för modellering av processer inom avrinningsområden sker också beräkningar med LC för avrinnings- eller delavrinnningsområden. Indata till LC består främst av shapefiler innehållande de olika kvävekällorna och med de uppgifter som krävs för att beräkna belastningen från dessa i attributtabellen. Indata ska inte delas upp efter avrinningsområdena utan LC klipper själv filerna i indata efter en polygonfil som innehåller de önskade områdena. Belastningen beräknas utifrån fyra olika typer av källor; punktkällor,gödsling djurhållning och hushåll med enskilda avlopp. Den första typen består av ett punktskikt medan de övriga beskrivs i polygonform. Olika typer av markanvändning beskrivs med hjälp av polygonskikt som ges olika belastningar. I projektet har ingen specifik källa för djurhållning angivits. Den information som ska finnas i attributtabellen ser något olika ut för respektive källa och det lättaste sättet att se hur informationen ska vara uppbyggd är därför att läsa igenom beskrivningen nedan om hur de olika källorna matas in i modellen. 2.4 Vattenkvalitetsmodell (WQ) När vattenbalans och källor till föroreningar i avrinningsområdet beskrivits kan transportberäkningar av diverse föroreningskomponenter utföras (WQ-beräkning). Modulen innehåller transportberäkningar och processer som sker i vattendraget. De processer som kan studeras är: Denitrifikation Nitrifikation Fosfor retention BOD processer E.coli nedbrytning X (valfri) Nedbrytning och retention i vattendraget baseras på beräknad transporttid. Transporttiden kan uppskattas genom enkla hastighetsberäkningar (Mannings formel eller rating 5

12 curve). Väljer man Mannings formel tas hänsyn till vattendragets råhet och geometri (lutning, längd och bredd). När nödvändig indata beskrivits utförs simuleringen, på samma sätt som för en vattenbalansberäkning. 6

13 3 Söderköpingsån 3.1 Indata Indata har till största del inhämtats av Vattenmyndigheten och kommer från många olika källor såsom SGU, kommunerna, SMHI, Länsstyrelserna, Vattenvårdsförbund, LRF, NV, SLU och SMED. Lista med indata, och datakälla, redovisas i bilaga /2/. 3.2 Etablering modell MIKE BASIN består, som redovisats i kapitel 2, av en hydrologisk modell (NAM), en belastningsmodell (LOAD) och en vattenkvalitetsmodell (WQ). Avrinningsområdet illustreras tillsammans med modellen (noder, vattendragssträckning, punktkällor mm) nedan. Uppbyggnaden av de olika modellerna beskrivs i efterföljande underkapitel. Figur 3-1 MIKE BASIN modellen för Söderköpingåns avrinningsområde där delavrinningsområdesgränser, vattendrag, beräkningsnoder och punktkällor (orangea prickar) illustreras Söderköpingsåns avrinningsområde utgörs av ca 882 km 2. Göta kanal går igenom avrinningsområdet från sjön Roxen via Asplången och ut till havet. Flödet i Göta kanal från Roxen genereras utanför Söderköpingsåns avrinningsområde och består under sommaren (maj-sept) av slussning motsvarande 20*800 m3/d=0,2 m3/s. Kanalen har beskrivits som en separat del med ett flöde av 0,2 m3/s under sommaren. Flödet från Götakanal leds in i Asplången i modellen och blandas där med vatten från Ryttarbäcken. Därefter rinner vattnet ut till Storån och Göta kanal (med med samma flöde som inflödet). Halten N och P antas vara densamma i Göta kanal som Storån ut från sjön Asplången. 7

14 3.3 Etablering hydrologisk modell Den hydrologiska modellen byggs upp med hjälp av indata i form av meteorologiska data såsom nederbörd, temperatur och avdunstning. Uppmätta flödesdata används att kalibrera modellen mot. Det fanns tre delavrinningsområden med flödesdata, Hälla, Ryttarbäcken och Söderköpingsån. Modellen kalibrerades mot uppmätta flöden men samma hydrologiska beskrivning ansattes i hela avrinningsområdet. Följande indata har använts vid etableringen av den hydrologiska modellen: Nederbördsmätningar från nederbördsstationer i gult, se Figur 3-2, med data från ca till Ytterligare stationer erhölls men med begränsade dataserier under stora delar av perioden. Nederbördsstationer finns utspridda över avrinningsområdet och varje delavrinningsområde har hämtat nederbörd från närmsta mätare. Stationer med data från Norrköping, Skärkind, Gustorp, Börrum, Söderköping och Holmbo användes i den hydrologiska modellen. I de fall att det har saknats mätvärden för en nederbördsstation har luckor fyllts med data från närliggande stationer. I Figur 3-3 ses ackumulerad nederbördsvolym för använda mätserier. Temperaturstationer har varit Malmslätt, Norrköping och Holma, se Figur 3-2. Modellen har kalibrerats mot dygnsmedelflöde vid Hälla (SMHI stationsnummer: 2331) och Söderköpinsån (SMHI stationsnummer: 2432), se Figur 3-2. Det finns även en tredje station, Ryttarbäcken (SMHI stationsnummer 2170), men då detta delavrinningsområde är så litet i förhållande till de två andra mätarna så har det inte använts vid kalibreringen. Potentiell avdunstning hämtades från SMHI för Norrköpings flygplats. Figur 3-2 visar även genererade delavrinningsområden. De är baserade på DARO från SMHI som justerat något och kompletterats med några DARO. Figur 3-2 Stationer med uppmätt nederbörd i gula punkter, uppmätt temperatur i röda punkter och uppmätt flöde i de blå punkterna. Delavrinningsområdet är de grå avgränsningarna. 8

15 Figur 3-3 Ackumulerad nederbördsvolym för befintliga mätserier (mm). 3.4 Etablering belastningsmodell Belastningsmodellen byggs upp i LOAD Calculator (LC). Belastningar definieras som olika källor där de antingen utgör diffusa eller punktkällor. För applikationen har fokus varit på kväve och fosfor belastningen till havet. Kvävebelastningen delas upp på fraktionerna ammonium, nitrat och organiskt kväve. De källor som har beskrivits i applikationen är följande: Markanvändning såsom skog, jordbruksmark, öppen mark, hygge, myr Avloppsreningsverk Enskilda avlopp Dagvatten Atmosfärisk deposition Underlaget för källorna består av GIS skikt som polygoner eller punktdata. Valda belastningar från de olika källorna har antingen beräknats eller erhållits. I modellapplikationen skiljer man på diffusa källor och punktkällor. Punktkällor inkluderar källor med en konstant eller tidsvarierande belastning oberoende av variationen i nederbörd (t.ex. industrier, avloppsreningsverk och enskilda avlopp). Diffusa källor inkluderar källor som varierar över tid som funktion av avrinningen (t.ex. från jordbruk, skog, myr etc.). Nedan följer en genomgång av de olika källorna och hur de har hanterats i belastningsmodellen. 9

16 3.4.1 Punktkällor Punktkällorna som belastar Söderköpingsåsystemet består av avloppsreningsverk och enskilda avlopp. Belastningen från avloppsreningsverk baserades på data för den samlade årliga/kvartal/månads belastningen för varje verk och med antagande om jämn fördelning över året (vilket i praktiken oftast inte är korrekt eftersom det även finns en påverkan av nederbördsberoende flöden till reningsverken). Avloppsreningsverkens läge framgår av Figur 3-4. Enskilda avlopp är beskrivna som punktkällor med total årlig nettomedelbelastning för de 1879 fastigheterna. Metodbeskrivning för framtagande av belastning från enskilda avlopp finns i Bilaga/1/. Figur 3-4 Punktkällor inom Söderköpingsåns avrinningsområde. Belastningen från enskilda avlopp framgår av Figur

17 Figur 3-5 Belastningar från enskilda avlopp inom Söderköpingsåsystemets avrinningsområde (vänstra figur=kväve; högra figur=fosfor) Diffusa källor Till de diffusa källorna hör läckage från marken inom avrinningsområdet som styrs av vilken markanvändning som finns samt hydrologiska förhållanden. Diffusa källor är uppdelade mellan jordbruksmark och övrig markanvändning. För jordbruksmark har läckaget beräknats med jordbruksblock, se kapitel Atmosfärisk deposition appliceras på sjöar. Av den atmosfäriska depositionen antogs 80% av kvävet vara nitrat och 20% ammonium vilket är en uppskattning, fördelningen varierar mht typ av deposition och källa.. Data for dagvatten baseras på PLC 5 data. Dagvattnet har beskrivits som en diffus källa då underlaget för det baseras på tätorternas polygoner. Föroreningsbelastningen har distribuerats jämnt över tätorterna som omfattar ca 870 ha. Andelen skog dominerar inom avrinningsområdet, se Figur

18 Markklass Figur 3-6 Fördelning markanvändning inom Söderköpingsåsystemets avrinningsområde. Figur 3-7 Fördelning på areal av markanvändning inom Söderköpingsåsystemets avrinningsområde Typhalter De typhalter som har använts är hämtade från PLC5 arbetet och de matriser som finns för läckage från jordbruksblock med en viss jordmån & gröda samt för fosfor P-innehåll i jorden och lutning. 12

19 Typhalter för övriga markanvändningar har valts enligt Tabell 3-8. Typhalter är baserat på typhalter som använts i PLC 5. Tabell 3-8 Markanvändning Typhalter för övrig markanvändning i Söderköpingsåsystemets avrinningsområde. 1 Skogsmark 0,52 2 Hyggen 1,65 Typhalt, Kväve N mg/l 3 Fjäll Ej inkluderad 4 Jordbruksmark Ej inkluderat här, se Öppen mark 0,52 6 Myrmark 0,96 7 Vatten Ej inkluderat här, se Tätort Ej inkluderat här, se Typhalter Fosfor, P 1 Skogsmark 0,008 2 Hyggen 0, Fjäll Ej inkluderad 4 Jordbruksmark Ej inkluderat här, se Öppen mar 0,05 6 Myrmark 0,008 7 Vatten Ej inkluderat här, se Tätort Ej inkluderat här, se Jordbruksblock Läckaget från jordbruksmarken har beräknats med hänsyn till läckagekoefficienter för olika förutsättningar vad gäller de enskilda jordbruksblockens distribution, marklutning, typ av gröda och jordmån. Arbetsgången framgår av bild nedan. 13

20 Figur 3-9 Arbetsgång för framtagande av N- och P-flux från jordbruksblock. I databasen etableras koppling mellan Jordbruksblock ID (inkl. Information om jordmån, lutning och P-innehåll) och Gröda data från AIKS, och mellan Gröda data och avrinningskoefficienter (=typhalter). N -och P-flux per jordbruksblock beräknas och exporteras till LOAD beräkningen. Typhalter för olika kombinationer har hämtats från PLC5 arbetet med skillnaden att nu har ett annat underlag för jordmånerna använts än det som tidigare använts i PLC5 arbetet. Dessutom var det ytterligare några saker som komplicerade jämförelsen med data från PLC5: - typhalter saknades för några typer av grödor (extensiv vall, höstkorn och smågrödor) - inte alla polygoner i de filer som beskriver jordbruksblockens utbredning hade samma identifiering som AIKS databasen (det var totalt 7257 polygoner i shape filen, 1127 av dessa hade inte ett ID i AIKS databasen - arealerna för jordbruksblockens polygoner var inte identiska med summan av arealerna i AIKS databasen för alla JBB ID (för JBB i AIKS: summa IAKS area=22090 ha, summa i shape-filen=21867 ha) - det saknades i flera fall arealer i AIKS databas (AIKS databasens: 7828 JBB hade areal = 0. Dessutom saknades arealer för de JBB som inte är i AIKS men som finns i shape-filen) Av ovanstående anledning gjordes några antaganden vid bearbetningen av indata: - om jordbruksblockens areal fanns i AIKS databas så blev denna areal använd, annars användes arealen beskriven i jordbruksblockens GIS-polygoner 1 1 I PLC5 används en annan metod för korrektion av olika arealer mellan AIKS databas och arealerna av polygonerna i GIS temat jordbruksblock. 14

21 - för jordbruksblocks ID utan information om gröda användes en medeltyphalt för alla grödor (exklusive extensiv vall och grönträda) för varje jordtyp Jordbruksblock jordmån Lutningsklass P innehåll -klass Figur 3-10 Underlag för beräkningar av belastningar från jordbruksblock (JBB): Jordtyp (till vänster), Lutnings klasser (mitten) och Klass indelning av Jordbruksmarkens innehåll av förrådsfosfor (till höger). Kväve Fosfor Figur 3-11 Beräknade belastningar från jordbruksblocken för år 2005 (kg/ha/år)., 15

22 Figur 3-12 Dagvattenbelastning inom Söderköpingsåsystemets avrinningsområde (kg/ha; vänstra figur=kväve; högra figur=fosfor) Retention Retention sker i marken, i vattendragen och i sjöarna. I MIKE BASIN beskrivs retentionen på olika delar i de olika delmodellerna. Indata som har använts för belastningarna (brutto) är i något fall inte reellt brutto utan faktiskt nettobelastningen till vattendraget. I modellen har inkluderats en retention i avrinningen från jordbruksblocken och övrig markanvändning innan vattnet når vattendraget vilket beskrivs i LOAD Calculator. Dessutom är processerna i vattendragen aktiverade (processer beskrivna för ca 99% av alla vattendrag) i beräkningen så att retentionen i vattendraget är inkluderad. Några av typhalterna från PLC5 är beräknade som belastning som når vattendraget och inte till rotzonen, vilket betyder att retentionen i markzonen redan är inkluderad i typhalterna. Detta gäller t.ex. för N- och P-typhalter för övrig markanvändning samt för P- typhalter som använts för jordbruksblocken. Dessa typhalter representerar koncentrationen i vattendraget, dvs. efter transport och retention i avrinningsområdet, och representerar därmed inte den egentliga bruttobelastningen. För att beskriva det sätts markretentionen till 0 för dessa typhalter/källor. För N och P från övrig markanvändning och för P från JBB betyder det att transporten till vattendraget är för låg i förhållande till PLC5. Detta beror på att bruttobelastningen (i MIKE BASIN) av N och P från diffusa källor delats upp mellan avrinning från ytan, avrinning i rotzonen och basflöde. Transporten via basflöde simuleras inte. Istället antas transporten av N och P via basflöde vara mycket mindre än transporten via avrinning från yta och rotzon. I praktiken ansätts ett konstant (litet) värde för koncentrationerna av N och P i basflödet. På grund av saknad data vad gäller bruttobelastningar har det inte varit möjligt att kompensera för detta problem. Nedbrytningen innan belastningen når vattendraget beskrivs med den s.k. distance decay funktionen. Distance decay har använts med 1 % per km för N och 0 för P. 16

23 Figur 3-13 Storleken på den avståndsberoende nedbrytningen där rött indikerar högst värden och ljusare gult de lägsta värdena. Färgerna representerar således avståndet från delavrinningsområdet till närmaste huvudvattendrag. Den diffusa bruttobelastningen i modellen fördelas på ytvattnet och basflödet. Transporten och retentionen av N och P i basflödet modelleras inte utan beaktas genom att basflödet ges en lägre koncentration än ytavrinningen. Därmed beaktas effekten ytterligare av retentionen i marklagren. Sjöarna har stor betydelse, men mätdata ger inte grund för värdering av retentionen i alla sjöarna. 3.5 Etablering vattenkvalitetsmodell Modellen för processbeskrivning av vad som sker i vattendraget omfattar de delar av vattendraget som är fetmarkerade i figur nedan. Retentionen i övriga delar av vattendraget är inte inkluderat explicit, men indirekt som en del av retentionen i marken (avrinningsområdet). Vattenkvalitetsmätningarna indikerar att sjöarna har ganska stor effekt på närsalttransporten. Uppehållstiden har uppskattats utifrån sjöarnas area, antaget medeldjup om 5 meter och årligt medelflöde. Processer finns i modellen beskrivna för ca 99% av vattendragen i Söderköpingsåsystemet. De kortaste vattendragssträckorna i modellen har inte beskrivits då det ändå inte får någon betydelse för resultaten. 17

24 3.6 Modellkalibrering Modellen har kalibrerats för flöde (vattenbalans), belastning (LOAD) och vattenkvalitet (processer) Mätpunkter Det finns relativt många mätpunkter i Söderköpingsåsystemet (11 st), se Figur De flesta av dessa har beaktats under kalibreringsarbetet och 9 st redovisas i denna rapport. Stationerna i Byngaren och Strolången är inte medtagna. För båda dessa sjöar finns det vattenkvalitetsmätningar alldeles nedströms vattendraget. Det är bara kalibreringsresultat för de nedströms liggande stationerna som är medtagna i rapporten då dessa bedömts vara mest representativa för vattendraget. Figur 3-14 Mätpunkter för vattenkvalitet i Söderköpingsåsystemet Flöde Flödesdata för kalibrering av den hydrologiska modellen har utgjorts av uppmätta flöden från SMHI, se Figur

25 Figur 3-15 Mätpunkter flöde i Söderköpingsåsystemet. I figurer nedan visas kalibreringsresultaten för kalibreringen av den hydrologiska modellen. Resultaten visas som jämförelse mellan beräknat flöde (svart) och uppmätt flöde från SMHI. Figur 3-16 Jämförelse av beräknat flöde (svart) och uppmätt flöde (rött) vid mätpunkten Hälla. Avrinningsområdets storlek är ca 3387 km 2. 19

26 Figur 3-17 Jämförelse Jämförelse av beräknat flöde (svart) och uppmätt flöde (rött) vid mätpunkten Söderköpingsån. Avrinningsområdets storlek är ca 328 km Kväve Kalibreringen av kväve i vattendraget har skett genom jämförelse av beräknade och uppmätta nitratkoncentrationer samt jämförelse av beräknad summa av ammonium och organisk kväve mot uppmätt totalkväve minus nitratkväve. Sammanställning av kalibreringsgrafer finns i Bilaga 2. Eftersom uppehållstiden i sjöarna uppskattats kan det betyda att kalibrerade wqparametrar inte beskriver faktisk nedbrytningshastighet. För denitrifikationshastigheten i sjöarna beskriver denna omvandling snarare nitratavskiljning och upptag av nitrat i alger och växter. Temperaturkoefficienten sattes till 1,00 för nedbrytning av organiskt kväve och nitrifikation vilket reflekterar inget eller litet temperaturberoende. För nitratavskiljning kalibrerades temperaturkoefficienten till värden mellan 1,07 till 1,12, vilket representerar stor säsongsvariation för nitratavskiljning. Den konservativa transporten (dvs. brutto transporten då inte retention inkluderats) av nitrat från de inkluderade källorna, primärt jordbruksblock, övrig markanvändning och atmosfärisk deposition kan inte förklara de höga uppmätta koncentrationerna under vintern. En bakgrundskoncentration av 1 mg/l organiskt kväve har lagts till för skog, myr, öppen mark och hygge och det har antagits en viss nedbrytning av organiskt kväve i de större sjöarna, vilket slutligen omvandlats till nitrat. Då kan ungefär hälften av uppmätt vinterkoncentration i nedströmsdelarna av systemet simuleras. Då kvarstår hälften av nitrattransporten som fortfarande inte kan beräknas trots inlagda kända källor och en teoretisk bakgrundbelastning. Detta kan bero på att läckagekoefficienten som använts för jordbruksblock och övrig markanvändning för denna region inte är representativa för Söderköpingsån. Osäkerheter i jordartsfördelningen kan också bidra till avvikelsen. Generellt så kan inte beskrivna källor av organiskt kväve förklara uppmätta nivåer av organiskt kväve. I nedströms delar av systemet kan bara % av uppmätt organiskt kväve (ca 0,8 mg/l) förklaras av källorna. Av denna anledning har en bakgrundsbelastning av organiskt kväve på 1 mg/l beskrivits från skog, öppen mark, hyggen och myr.. Detta ger en relativt god överensstämmelse av uppmätt och beräknad koncentration organiskt kväve vid mätstationerna Tåby, Brokvarn och Storäns utlopp. I de södra delarna av Hällaåns avrinningområde kalibrerades ON inklusive retentionen i sjöarna för att kunna beräkna mostavrande uppmätta ON koncentrationer. Mätningarna av ON i sjön Yxningen visar halter på ca 0,4 mg/l som motsvarar ca hälften av halternaa av ON i de nedströms Yxningen belägna delarna. Det indikerar att Yx- 20

27 ningen behåller en ansenlig del av ON antingen genom biologisk nedbrytning eller sedimentation. Förmågan att kvarhålla ON antogs vara av betydelse även för de andra sjöarna i systemet. Detta saknar grund och kräver verifiering. Förutom de kalibrerade ON halterna i sjöarna så representerar den pålagda bakgrundshalten av ON det mesta av ökningen i ON halter ner genom Hälla åns system. För flertalet av mätstationerna syns ingen trend som indikerar säsongsvariation av koncentration organiskt kväve. Beräknad ammonium kommer huvudsakligen från enskilda avlopp, dagvatten och atmosfärisk deposition. Vid de flesta mätstationer är beräknade sommarkoncentrationer för vissa år högre än uppmätta värden och för andra år lägre. Detta beror sannolikt på en osäkerhet som kan kopplas till lågflödessituationer som ger för höga beräknade koncentrationer när beräknat lågflöde är för lågt och vise versa. I Hällaåsystemet är ammoniumkoncentrationen i avbördning från de stora sjöarna kalibrerade mot uppmätta värden med fokus på åren Generellt är beräknade sommarkoncentrationstoppar högre än mätningar, vilket antas bero på osäkerheter i beräknade lågflödessituationer vilket får effekten att beräknade koncentrationer blir för höga vid beräknade låga flöden och tvärtom. Processer i sjöar i form av retention av organiskt kväve i sjöar och övergång av organiskt kväve till nitrat och ammonium bör verifieras Fosfor Generellt visar mätningarna av totalfosfor ingen korrelation mellan total avrinning, ytavrinning, nederbörd eller någon av de andra WQ-parametrarna. Samtidigt är koncentrationerna relativt höga med t.ex. normala nivåer runt 100 µg/l i de nedströms delarna av systemet. Beräknade koncentrationer av totalfosfor är generellt för låga i Hällaåsystemet och representerar ungefär 50% av halterna i nedströms delar av systemet. Detta trots att ingen fosforretention inkluderats i sjöarna Byngaren, Storlången och Ken. Retention av fosfor finns bara beskrivet i de större sjöarna Yxningen och Hovern där fosformätningar indikerar att det sker retention av fosfor. I motsats till Hällaåsystemet visar beräknade koncentrationer av fosfor i Storåsystemet god överensstämmelse med mätningarna. Bristen på korrelation indikerar att källorna till fosfor och processerna i systemet kan vara komplexa och antagligen väldigt påverkade av sjöarna, speciellt i Hällaåsystemet. Interna källor från några sjöar (Byngaren och Storlången) kan bidra till de högre uppmätta fosfornivåerna. Man kunde dock förvänta sig att en signifikant mängd fosfor från dessa sjöar skulle ge tydliga säsongsvariationer på fosforkoncentrationerna nedströms dessa sjöar men så är det inte. Det antas därför att någon befintlig källa till forsfor saknas. Möjligheten att beräkna totalfosfor från diffusa källor är begränsad då läckagekoefficienter för totalfosfor representerar nettobelastningen till vattendraget efter retention i avrinningsområdet. I MIKE BASIN kan diffusa källor bara beskrivas som bruttobelastning, vilket betyder belastning före att hänsyn tagits till retention i t.ex. jorden. Detta kan bidra till den komplexa bild men det kan inte förklara den källa som saknas i Hällaåsystemet. Simulerat totalfosfor från JBB och övrig markanvändning uppskattas vara för lågt i förhållande till PLC5 på grund av att diffust P i MIKE BASIN är angivet som nettobelastning och inte bruttobelastning. Detta kan dock inte förklara att simulerat P i Hällaån är mindre än uppmätt P. 21

28 3.7 Sammanfattning kalibreringsresultat Tillfredsställande kalibrering kunde inte ske för organiskt kväve utan att anta en betydande bakgrundsbelastning, vilket inte finns angivet i PLC5. Den antagna bakgrundsbelastningen får representera osäkerheten i de kända belastningar som har beskrivits men inte varit tillräckliga för att motsvara den transport som faktiskt sker i systemet. Bakgrundbelastningen är inte kopplad till känd källa men har utifrån mätdata och beräkningar konstaterats på ett eller annat sätt finns i systemet men kan inte förklaras av belastningen från beskrivna kända källor. Kalibreringsresultaten för nitrat i Söderköpingsån är inte tillfredsställande även när en uppskattad bakgrundsbelastning av organiskt kväve inkluderats. Koncentration organiskt kväve som uppmätts vid vattendragets mätstationer kan inte uppnås med de källor som inkluderats, vilka delvis kommer från PLC5. Detta är olyckligt då organiskt kväve står för ca 1/3 av transporten av totalkväve. Kunskap om kvantifiering av organiskt kväves ursprung och processer i vattendraget bör undersökas närmare. Läckagekoefficienten för jordbruksblocken kunde inte förklara observerade nitratkoncentrationer. För att förbättra kalibreringen behöver mätningar ske på ytavrinning från åkrar och naturmarker. Kalibreringen av totalfosfor var ganska god för den del av systemet som innehåller huvuddelen av Storån. För Hällaån kunde inte uppmätt totalfosforkoncentration återskapas. Mätningen av totalfosforkoncentrationen visar ingen tydlig säsongsvariation och koncentrationerna verkar vara ganska höga även under vintern. Detta betyder att diffusa källor verkar ha en betydande roll. Det var inte möjligt att etablera någon relation mellan nederbördstillfällen och uppmätt totalfosforkoncentration, eller mellan nitrat/totalkväve och totalfosformätningar, vilket motsäger vikten av diffusa källor. Detta indikerar därmed att totalfosfortransporten i i Söderköpingsån är ganska komplex och därför behöver studeras mer i detalj. Källor verkar saknas i Hällaåsystemet, speciellt nedströms sjöarna Byngaren, Storlången och Ken. 22

29 4 Resultat 4.1 Beräknade mängder till avrinningsområdet Den totala belastningen på Söderköpingsåsystemets avrinningsområde har tagits fram för Året valdes då det inte är ett hydrologiskt extremår samtidigt som det ligger i slutet av den studerade perioden. Den totala belastningen är för 2007 från ca 349 ton kväve/år och 18,5 ton fosfor/år, se Tabell 4-1. Dominerande källor är enligt uppgift bakgrundsbelastning, jordbruksblock och övrig markanvändning (inkl. atmosfärisk deposition och dagvatten). Tabell 4-1 Belastning av totalkväve och totalfosfor till avrinningsområdena (kg/år resp % av total) N (ton/år) N (%) P (ton/år) P (%) Totalt alla källor Bakgrundsbelastning (uppskattad) Diffusa källor (JBB, overig markanvänding, atm.dep., dagvatten) Enskilda avlopp Avloppsreningsverk till vattendraget Beräknade mängder till vattendraget När retention i avrinningsområdet beaktats reduceras belastningen av kväve för 2007 från ca 349 till 306 ton per år. Mängden fosfor reduceras marginellt från ca 18,0 till ca 15,9 ton per år, se Tabell 4-2. Dominerande källor är enligt beräkningarna jordbruksblock och övrig markanvändning. Nettobelastning (efter retention) på respektive delavrinningsområden illustreras för kväve i Figur 4-3 och för fosfor i Figur 4-4 som procent av total belastning inom hela avrinningsområdet. Tabell 4-2 Belastning av totalkväve och totalfosfor till vattendraget (kg/år resp % av total). 23

30 Figur 4-3 Beräknad andel totalkväve till vattendraget (% av total belastning inom hela avrinningsområdet) från respektive avrinningsområde. Avloppsreningsverk är inte med i denna sammanställning. (100%= = ca kg). 24

31 Figur 4-4 Beräknad andel totalfosfor till vattendraget (% av total belastning inom hela avrinningsområdet) från respektive avrinningsområde. Avloppsreningsverk är inte med i denna sammanställning. (100%= = kg). 4.3 Beräknade mängder till havet Beräknad volym vatten till havet var under 2007, som valts som representativt medelår, ca 195 Mm3 (medelflöde ca 6,3 m 3 /s). I Figur 4-5 illustreras beräknad volym för respektive år under perioden 2000 till

32 Figur 4-5 Beräknade årsvolymer vatten som tillförs havet från Söderköpinsåsystemet. Medelflöde under perioden är ca 199 Mm 3. Tillförseln av totalfosfor och totalkväve till havet från hela avrinningsområdet beräknades för 2007 till ca 12,7 ton/år resp ca 222 ton/år. Medelvärde för perioden 2000 till 2008 var 231 ton/år respektive 13,2 ton/år. 4.4 Diskussion kring resultaten Modellapplikationen har etablerats utifrån behovet av att kunna beräkna transporten av näringsämnen till havet. Resultaten som erhålls innehåller dels detta men också ytterligare detaljresultat inom avrinningsområdet. Modellapplikationen och resultaten som beräknas är behäftade med ett antal osäkerheter kopplade till osäkerheter i indata och underlag som har varit tillgänglig. För ett av alla vattendragen i Söderköpingsåsystemet har det endast funnits beräknade kontinuerliga flöden från två punkter, att kalibrera den hydrologiska modellen mot. Belastning från jordbruksmark har beräknats utifrån uppgifter om jordbruksblocken för 2005, vilket innebär att variationerna i belastning från jordbruksmark för olika år inte är med i beräkningarna. Modellen ger för låg transport av kväve till havet eftersom simulerade vinterkoncentrationer av nitrat vid Storåns utlopp inte är tillfredsställande, vilket betyder att upp till 50% av nitrattransporten inte beräknas. Nivåerna i vinterkoncentrationerna för ammonium och organiskt kväve är ganska bra. För totalfosfor är simulerade vinterkoncentrationer förhållandevis låga jämfört med mätningar, vilket primärt bedöms bero på för låga simulerade fosforkoncentrationer i Hällaåsystemet. 26

33 Sammanfattningsvis bedöms modellapplikationen för Söderköpingsåsystemet vara tilllämplig för att beräkna belastningen av närsalter till havet under förutsättning att: - det saknas källor av organiskt kväve i erhållen data (PLC5) och att det därmed är rimligt att anta en bakgrundsbelastning av organiskt kväve på det sätt som beskrivits. - processerna i sjöarna är viktiga för kvävereduktionen. 27

34 5 Modellapplikationens fortsatta användning Med den framtagna modellapplikationen för Söderköpingsåsystemet har Vattenmyndigheten ett GIS baserad modellsystem som beräknar närsaltstransporten utifrån de källor som har beskrivits. Modellen möjliggör också analys och värdering av förändringar i nuvarande förutsättningar genom att ändra i modellbeskrivningen och göra nya beräkningar med förändrade förutsättningar. Modellapplikationen utgör ett bra verktyg för personer som är verksamma inom vattenarbetet för att öka förståelsen för hur systemen fungerar och vilken effekt olika åtgärdsscenarion kan ge. I arbetet med att etablera och använda modellapplikationen ges användarna en förståelse för var det i framtiden kan vara lämpligt att placera mätstationer och kontrollpunkter för att säkerställa kontroll och övervakning som ger svar på önskade frågeställningar. På så sätt kan modellapplikationen och det underlag som finns i den förbättras och förfinas med tiden och öka tillgänglig kunskap om avrinningsområdet. 28

35 Bilaga 1 Metodbeskrivning enskilda avlopp För att bedöma N- och P-belastningen från enskilda avlopp behövs såväl lägesbunden information som så väl uppgifter om fastigheten, vald tekniklösning samt uppgifter om reningsgrad för dessa. Informationen kring de enskilda avloppen inom en kommun, såväl till antal som till status, är dock ofta en bristvara. Utifrån kommunernas ärendesamt slamtömningsregister kan dock en översiktlig bild skapas, se figur 1. Slamtömningsregistret bidrar med lägesbunden information. Bruttobelastningen (eg innan eventuell rening) från individuella avlopp kan sedan bedömas utifrån aggregerad information om typ av fastighet (fritid alt. permanentboende) samt antal boende. Nettobelastningen beräknas utifrån schablonvärden (Naturvårdsverket) för de olika tekniklösningarna alternativt godkändnivåer (godkänd status, icke godkänd status). Nedan följer en metodbeskrivning för hur de enskilda avloppen behandlats i modelluppsättningarna för Söderköpingsåns avrinningsområde samt Öland. EA info Kartläggning och status Kommundata - Utdrag från ärenderegister - Kompletta listor med EA Belastning per fastighet och daro. SCB PersPermanent PersFritid schablon FastigheterPermanent FastigheterFritid Slamtömningsregister Koordinater Rapport sätta EA på kartan Länsstyrelsen Östergötland Reningsgrad -schabloner Naturvårdsverket Belastning Enskilda avlopp 1 Pilotprojekt - Söderköpingsåns avrinningsområde 1.1 Kartläggning och status Söderköpingsåns avrinningsområde berör delar av de fem kommunerna; Linköping, Norrköping, Söderköping, Valdemarsvik samt Åtvidaberg. Underlag för enskilda avlopp inom området har erhållits från respektive kommuns ärendearkiv men även muntliga uppgifter över fördelningen av avloppens status (eg. godkändnivå). Lägesbunden information har erhållits från Länsstyrelsen i Östergötland i form av ett GIS skikt. Skiktet bygger på en tidigare rapport (Länsstyrelsen Östergötland 2009) där man utifrån slamtömningsregister sammanställt lägesbunden information för enskilda avlopp inom Östergötlands län. Denna information var dock ej tillgänglig för Söderköpings kommun 29

36 och kompletterades därav med uppgifter från kommunens slamtömningsregister, se tabell 1. Tabell 1. Kommun Status Tidsperiod Koordinater Söderköping Muntlig uppg. NA Slamtömningsregister Linköping Ärendearkiv Länsstyrelsen Östergötland 2009 Norrköping Ärendearkiv Länsstyrelsen Östergötland 2009 Valdemarsvik Ärendearkiv Länsstyrelsen Östergötland 2009 Åtvidaberg Ärendearkiv (godkända anläggningar) Länsstyrelsen Östergötland 2009 Informationen som erhållits från kommunernas ärendearkiv är begränsad till hur mycket av materialet som digitaliserats samt arbetsbördan med att ta fram och sammanställa dessa uppgifter. I samtliga fall saknas det specifika uppgifter om tekniklösning. I vissa fall finns det dock uppgifter om huruvida avloppet är kopplat till en sluten tank eller ej (Söderköpings kommun) samt uppgifter/bedömningar av de enskilda anläggningarnas status2 (Norrköpings kommun). På grund av bristen på uppgifter om tekniklösning för de olika fastigheterna bedömdes statusen (reningsgraden) initialt på basis av anläggningens ålder. Där avlopp/fastigheter som tagits upp i ärendearkiven mellan perioden bedömts uppfylla godkänd rening av kväve och fosfor3, om ingen annan bedömning gjorts. På basis av att efterbehandlingen i ett enskilt avlopp försämras med tiden (bland annat på grund av igenslamning) bedömdes fastigheter som saknar uppgifter (eg ej tagits upp i ärendearkiven under perioden ) som icke godkända och uppfyller endast reningen för slamavskiljning. Tillgängliga uppgifter från ärendearkiven är dock som tidigare nämnts begränsat av hur mycket som digitaliserats. Tidsspannet som dessa uppgifter funnits tillgängliga för varierar även mellan de olika kommunerna, se tab. 1. Utöver detta klassas de enskilda avloppen inom Söderköpings kommun ej med hänsyn till denna tidsaspekt. Efter diskussion med kommunerna bedömdes därmed metoden som mindre lämplig då den riskerar att skapa en skev fördelning som är beroende av datatillgången inom respektive kommun och inte på den faktiska situationen. Enskilda avlopp som det saknas information om (eg ej kunnat matchas mot ärendearkiven ) antas därav, i samråd med referensgruppen4, ha en godkänd status. 1.2 Beräkning av belastning Belastningen från fastigheter med enskilt avlopp är beräknad utifrån befolkningsuppgifter från SCB samt schablonvärden för N- respektive P-belastning per personekvivalent. 2 Detta avser enskilda avlopp som behandlats i kommunens ärendearkiv under perioden Inom detta projekt bedöms reningsgraden för godkända anläggningar likvärdigt med markbäddsanläggningar. 4 Observera dock att endast två av de fyra tillfrågade kommunerna deltog under samrådsmötet där frågan behandlades. 30

37 Befolkningsuppgifterna är per delavrinningsområde och belastningen per person och delavrinningsområde har beräknats enligt: PersPB PB PersFB schablon FB medelbelastning Fastighet per DARO Där PersPB = antal personer med permanentbostad PersFB = antal personer med fritidsbostad 5 PB = antal permanent bostäder FB = antal fritidsbostäder Schablon = schablonvärde för N- respektive P-belastning per person På detta sätt erhålls en medelbelastning (brutto) per fastighet (med e.a.) inom respektive delavrinningsområde. Nettobelastningen från respektive fastighet beräknas sedan utifrån ovanstående uppgifter om reningsteknik (se punkt 1). 1.3 Schablonvärden för reningsgrad Reningsgraden av kväve och fosfor för olika anläggningstyper bygger på schablonvärden från Naturvårdsverket, se tabell 2. Godkända anläggningar har bedömts motsvara reningsgraden för markbädd medan icke godkända anläggningar bedöms endast uppfylla reningsgraden för slamavskiljning. Övriga tekniklösningar har bedömts med respektive schablonvärde. Tabell 2: Schablonvärden för olika standardtyper vad gäller reningsteknik för enskilda avlopp. Status betecknar de olika klassningar som gjorts inom projektet samt vilken reningsteknik den antas motsvara. % rening Status Reningsteknik N_min N_max P_min P_max Ovrigt Referens Godkända samt ea som uppfyller normal skyddsnivå. Ea som uppfyller hög skyddsnivå Icke godkända anläggningar Fastigheter med sluten tank. Markbädd Normal skyddsnivå Minireningsverk Hög skyddsnivå Slamavskiljare Uppfyller ej krav SlutenTank Normal skyddsnivå Naturvårdsverket 2008 Naturvårdsverket 2008 Naturvårdsverket 2008 Naturvårdsverket Pilotprojekt Öland Öland är uppdelat på kommunerna Borgholm och Mörbylånga. Uppgifter om de enskilda avloppens status och läge har erhållits enligt tabell 3 nedan. Metodiken är den samma som för Söderköpingsåns avrinningsområde dock med undantaget att statusen bedöms 5 Uppgifter om antalet personer med fritidsbostad har ej funnits att tillgå och därav beräknats enligt: PersFB = 270/365 * FB, där 270/365 motsvarar 31

38 på basis av anläggningens ålder, det vill säga på det sätt som initialt gjordes för Söderköpingsåns avrinningsområde. Tabell 3. Kommun Status Tidsperiod Koordinater Borgholm Ärendearkiv Slamtömningsreg + ärendearkiv Mörbylånga Ärendearkiv Slamtömningsregister, KSRR 6 3 Osäkerheter Metodiken är behäftad med en hel del osäkerheter, dels finns det osäkerheter som berör den tekniska biten vad gäller själva databehandlingen och dels osäkerheter kopplat till de antaganden som görs kring statusen för de enskilda avloppen. Av förklarliga skäl skall det framtagna materialet därav betraktas med stor försiktighet. Materialet gör inga anspråk på att återspegla en komplett bild av den faktiska situationen inom respektive kommun. Materialet skall snarare betraktas som en ansats till att skapa en uppfattning om hur stor påverkan är, i avseende på N och P belastning, från enskilda avlopp inom respektive pilotområde och dess geografiska fördelning. 4 Referenser Naturvårdsverket Små avloppsanläggningar. Handbok till allmänna råd Handbok 2008:3. Länsstyrelsen Östergötland Tillämpad VA-planering - att sätta enskilda avlopp på kartan 6 KalmarSunds Regionens Renhållare 32

39 Bilaga 2 - indata Data Datakälla Anslutning Greppa Vattenmyndigheten Bakgrundskarta VISS Beskrivning sjöar VISS, SMHI(SVAR), SLU/ViVaN projekt Beskrivning vattendrag VISS, SLU/ViVaN projekt Beskrivning vattendrag (diken) Lst Beskrivning vattendrag (diken) Lst Dagvattenutsläpp SMED Delavrinningsområden SMHI Enskilda avlopp kommuner Flödesmätningar kommuner, SMHI Fosforhalt SMED Grundvattenmagasin SGU Höjddata Lst Östergötland Jordarter PLC5 SLU/VM interpolering Jordbruksblock SMED Kommungränser Lst-GIS Lutning till vattendrag SMED Markanvändning SMED Meteorologi SMHI Närsaltsmätningar SLU (SRK-data) Reglering sjöar & vattendrag Lst Östergötland/kommuner Reningsverk SCB Reningsverk Kommuner, SMED, SCB Våtmarker Lst-GIS 33

40 Bilaga 3 kalibreringsresultat Kalibreringsresultaten för samma mätpunkt ligger samlade. Mätdata=punkter; modellresultat=linjer. 34

41 Yxningen 35

42 Byngarans utlopp 36

43 Strolångens utlopp 37

44 Hällaån 38

45 Hovern 39

46 Storån bro v. Tåby 40

47 Asplången 41

48 Storån v. Brokvarn 42

49 Storåns utlop 43