Mänsklig påverkan. Hydrologi-utbildning för Länsstyrelsen

Transkript

1 Mänsklig påverkan Hydrologi-utbildning för Länsstyrelsen

2 Faktorer som påverkar hydrologi och hydraulik Dikning och sjösänkning Kanalisering och rätning Dämning, reglering och överledning Tätortshydrologi Vattenuttag Faktorer som påverkar vattenkvalitet Alla faktorer som nämnts ovan Punktutsläpp Diffusa utsläpp

3 Dikning Flera syften men samma orsak: att leda bort oönskat vatten Sjösänkning Skogsdikning Täckdikning Gemensam hydrologisk effekt: Den mättade zonen minskar i storlek, och den omättade zonen ökar. Effekter på högflöden svåra att generalisera, men lågflöden tenderar bli lägre av dikning. Foto: Therese Zetterberg

4 Dikning - Sjösänkning Kort förenklad historik -> 1800-tal: energibrist > markbrist lokal vattenkraft, uppdämda vatten, sjöar användes för sina naturtillgångar 1800-tal: befolkningsökning, ångturbiner mer odlingsmark! > sänkningsföretag Kort förenklad konsekvens minskad sjöprocent -> snabbare förlopp snabbare igenväxning organogena jordarter -> sättningar -> ny dikning Kvismaren, Örebro län, sänkt 1877

5 Dikning - Skogsdikning Kort förenklad historik 1800-tal: mer skogsmark av sumpmark, : nödhjälpsarbete, bidrag 1950: dynamit och traktorer! Kort förenklad konsekvens torv sjunker ihop -> minskad porvolym I början dränering av mättad zon Därefter Ingen skog: + grundvattenflöde, -avdunstning Skog: - avrinning, +avdunstning

6 Dikning - Täckdikning Kort förenklad historik 1800-tal: rationellt jordbruk förespråkas George Stephens: Avdikning är i sanning modern till all annan förbättring av jorden Positiva effekter för jordbruket minskad syrgasbrist i rotzonen tidigare vårbruk->mindre ogräs snabbare torkad mark-> mindre markpackning enklare att bruka än med öppna diken Kort förenklad konsekvens Ökad infiltrationsförmåga -> minskad erosion Ökad transpiration -> minskad årsavrinning Intensivare avrinning -> höga, korta vårfloder

7 Kanalisering och rensning

8 Tjartsebäcken, biflöde till Piteälven Gargån, biflöde till Vindelälven

9 Före restaurering Efter restaurering

10 Före Efter

11 10 Kanalisering och rensning ökar vattenhastigheten och minskar vattenvolymen lokalt i vattendrag. Storskaliga effekter av kanalisering är svåra att studera och generalisera. Medelhastighet (m/s) 1 Före restaurering Efter restaurering Vattenflöde (m3/s)

12 Vattenkraft

13

14 naturlig tillrinning spillvatten reglerad vattenföring

15 Vattenkraft begrepp Effekten: produkt av fallhöjd och Q och verkningsgrad Regleringsmagasinet är vattnet bakom dammen Utskovet är säkerhetsventilen. Släppa (spilla) vatten förbi turbinerna i kraftverket Produktionstappning: Vattenföringen genom turbinerna Utbyggnadsvattenföring: Det som kan användas till produktion Dämningsgräns Sänkningsgräns= Regleringsamplitud Dgr och Sgr varierar ofta under året Regleringsgrad: så stor del av årsvattenföringen som kan magasineras Exempel: Lule älv och Göta älv 72% Skellefteälven 62% Ångermanälven 43% Indalsälven 40% Ljungan 29%

16 Exempel: Luleälven m 3 /s m 3 /s

17 Luleälven, Boden 3600 m 3 /s Uppmätt reglerat flöde Naturligt rekonstruerat flöde J F M A M J J A S O N D 1993 J F M A M J J A S O N D 1994 J F M A M J J A S O N D 1995

18 Men vattenkraften dämpar inte alla flöden 4000 m3/s SOLLEFTEÅ Maxflöde åren m3/s Vattenföringen reglerades Qmax Qmax "naturligt"

19 Vattenståndet i Vänern

20 Vattenföring i Göta älv

21 Hydrologi i städer Mycket hårdgjorda ytor ger snabb avrinning vid skyfall. Liten avdunstning ger stor andel avrinning. Dagvattensystemen ofta dimensionerade att klara ett 10-årsregn (ca mm/timme). Kortvariga översvämningar. Exempel på åtgärder: Fördröjningsmagasin Låta en del områden få svämma över Dimensionera ledningar

22 Regnen sommaren 2010 orsakade många översvämningar, främst i städer och dagvattensystem 11 juni Jönköpingstrakten (42 mm Jönköping/Flahult) 18 juni Åre (68 mm Höglekardalen) 17 juli Östra Götaland (17 juli: 65 mm Klinte, Gotland, 41 mm Ronneby) 24 juli Gotland (90 mm Austers, Gotland) 29 juli Stockholm, Södermanland (65 mm Tullinge, 75 mm Kilsbergen, fler över 60 mm) 30 juli Göteborg (60 mm i Göteborg) 4 augusti Umeå (52 mm Järnäsklubb, söder om Umeå) 7 augusti Göteborg (0 mm Göteborg, dvs fångades ej) 9 augusti Uppsala, Enköping (75 mm Vattholma) 13 augusti Kungsbacka (37 mm Göteborg) 14 augusti Värmland (102 mm Lekvattnet nära Torsby) 15 augusti Malmö (65 mm Malmö) 17 augusti Trelleborg (49 mm Falsterbo) 28 augusti Åmål (48 mm Bengtsfors) m.fl.? Mariefred Kungsbacka Men få höga flöden vid SMHI:s mätstationer!

23 Köpenhamn 2 juli 2011, 150 mm regn på 2 timmar

24 Köpenhamnsregnet skador Mer än150 mm regn inom två timmar. Orsakade ungefär skador för en miljard Euro enbart i försäkringsärenden. Skador på viktig infrastruktur. Sjukhus bara minuter från påbörjad evakuering. Akuthjälp hotad.

25 Sweco och Göteborgs stad Ett Köpenhamnsregn i Göteborg

26 Indikator på vattenbrist, WEI+ Framtagen på EU-nivå. WEI+ = (vattenuttag-återfört vatten)/tillgängligt vatten Problem att räkna ut för Sverige eftersom vattenuttagsdata är på så grov skala

27 Vattenuttag Källa:SCB

28 Vattenanvändning 3151,81 832,86 627,7 465,5 392,18 Källa:SCB

29 Kväveläckage Bakgrundsbelastning - permanent gräsbevuxen mark Läckage om vi inte producerade livsmedel. Vattnet lösningsmedel nitrat vattenlösligt. Jordbruk markbearbetning, gödsling mm läckaget stiger ca 4-7 gånger. Mer urlakning från sand än från lera (längre uppehållstid) Klimatet (nederbörden och temperaturen) Grödan (hur länge den växer och tar upp näring) Gödslingen (hur och när man gödslar med stall- och handelsgödsel) Jordbearbetningen (när man rör om i jorden frigörs kväve) 29

30 Fosforförlust Erosion Makroporer, direkt i dräneringsrör Löst genom markprofilen Mest från lerjordar 30