Landsbygdens avvattningssystem i ett förändrat klimat KSLA 2013-03-05 2013-03-11 Dimensionering av jordbrukets vattenanläggningar Jordbruksverket Vattenenheten C-J Rangsjö Linköping, 013/19 65 14
Jordbrukets vattenanläggningar Dimensionering av jordbrukets vattenanläggningar syftar till att ge markens porvolym en optimal blandning av luft och vatten. Det handlar om att ge vattenanläggningarna en sådan dimension i höjd och flödeskapacitet att marken kan dräneras till 1,0-1,4 m. Flödet är en avgörande dimensionsparameter för vattennivån
Båtnadsareal Båtnadsareal för tillståndsprövade markavvattningsanläggningar inom Skenaåns avrinningsområde. Skenaåns vattenavledningsföretag 1954 Översvämning juli 2007, 400 ha, 10 milj kr
Emån, översvämning juli 2012 Skadad areal: Skada: 2100 ha >20 milj kr Nederbörd: 14-dagarsnederbörd på 140-180 mm, ÅT=15-25 år Flöde: 110 m 3 /s sommarflöden ÅT=20-25 år
ca 40 % av landets åkerarealen är beroenda av en vattenanläggnings dimensionering och funktion. ca 30000 anläggningar är tillståndsprövade. Dikningsföretag i Skåne
Framtidens klimat-högre temperatur 2013-03-11 Period Nederbörd Avdunstning Avrinning Höga flöden Vinter + + + + Vår + + + - Sommar - + - + Höst + + + +
Framtidens flöde genom bakrutan 2013-03-11
Framtidens flöde genom bakrutan 2013-03-11
Framtidens flöde genom bakrutan 2013-03-11
Framtidens flöde genom bakrutan 2013-03-11
Framtidens flöde genom bakrutan Förändrad återkomsttid 25 avrinningsområden 1,2-158 km 2. Födesseriens längd 32-72 år. Högflödenas utveckling, jämförelse period 2/period 1 Region HQ5 HQ10 HQ50 Östra Götaland 0,87 0,81 0,72 Västra Götaland 1,08 1,00 1,06 Skåne 1,00 0,98 0,93
Framtidens avrinning genom vindrutan 2013-03-11 Förändring av temperatur och nederbörd påverkar den avrinnande mängden vatten Det framtida klimatet pekar mot att avrinningen kommer att öka i norra och i västra Sverige medan den kommer att minska i sydöstra delen.
Framtidens låga flöde genom vindrutan 2013-03-11 Relativ utveckling av låga vattenföringar
Framtidens höga flöde genom vindrutan 2013-03-11 Relativ utveckling av 100-årsflödet
Sommarföde och underhåll Ökad sannolikhet för höga sommarflöden medför att underhållsåtgärder aktualiseras mer regelbundet för att undvika höga sommarvattenstånd/översvämningar. Viktig ambition blir att underhållsåtgärderna skall göras innan flödet inträffar
Extrem nederbörd som ger hög avrinning i vattendrag med a.o. 10-100 km 2 2013-03-11 1 års återkomsttid av 4-dygnsnederbörd [mm]. 10 års återkomsttid av 4-dygnsnederbörd [mm].
Extrem nederbörd som ger hög avrinning i vattendrag med a.o. 100-1000 km 2 2013-03-11 1 års återkomsttid av 14-dygnsnederbörd [mm]. 10 års återkomsttid av 14-dygnsnederbörd [mm].
Lantbrukets vattenanläggningar 2013-03-11 Dimensioneringspraxis Anläggningstyp Avrinningsområde ha Dimensionerande specifik avrinning l/s ha Återkomsttid år Rörledningar 10-250 3,0-1,5 5-10 Öppna diken 20-2000 2,0-1,0 3-8 Invallningar Pumpar Vallar 100-2000 3,0-2,0 5-15 50 Täckdikning 1-20 0,5-1,0
Flöde och vattennivå
Beräkning av markvärdet relativt dräneringsdjupet vid medelvattennivå 2013-03-11
Frekvensanalys och återkomsttid Flödesseriens årshögsta värde Flödets återkomsttid Sannolikhet x konsekvens = riskkostnad 1,4 m3/s FLÖDE m3/s 10,00 Största risken på 50 år 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1976 1981 1986 1991 1995 2000 2005 2010 år 1,00 0,10 Stor osäkerhet 1 10 100 1000 ÅTERKOMSTTID ÅR HQ Antal Sannolikhet 2 21 90 % 5 8 81 % 10 4 75 % 25 2 60 % 50 1 64 %
Beräkning av högvattenskada Reduktion av markvärdet vid högvatten med återkomsttid n år Reduktion/Skada 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0 10 20 30 40 50 Återkomsttid år
Spec. avrinning 1962-1979 A.o 120 ha, HQ3-HQ50 1,0-1,5 l/s ha 2013-03-11
Spec. avrinning 1980-1997 A.o 120 ha, HQ3-HQ50 1,25-2,6 l/s ha 2013-03-11
Dräneringskapacitet för täckdiken
Dräneringskapacitet för täckdiken Dimensioneran de nederbörd mm Tid mellan vattenmättnad och fältkapcitet vid 0,4 m djup under my Dräneringskapacitet Dikesavstånd m l/s ha mm/dygn Vinter Sommar Dygn 21-23 0,95 8 190 50 6,1 15-17 1,5 13 260 50 3,3 Ett sommarregn (rotblöta) på 50 mm medför att profilen når full vattenmättnad med risk för ytvattenavrinning. Vattenmättnad påverkar rotandningen och medför risk för skador på växternas rotsystem efter 1-2 dygn eller kortare tid för känsliga grödor ex. potatis och grönsaker
Öka dräneringskapaciteten
Flöde Magasinering Q ut = Q in +/- dmagasin +dq m 3 /s Efter Före Effekt om magasinsvolym tas bort Flöde Tid -dq m 3 /s Före Efter Effekt om magasinsvolym tillskapas Tid
Våtmark-Utdikning-Ökad kapacitet Våtmark Åkermark
Våtmark-Utdikning-Ökad kapacitet Våtmark Dike bottenbredd 0,3 m Dike bottenbredd ökad till 1,5 m
Vart är vi på väg? Av landets ca 90000 mil diken ligger ca 9000 mil i åkermark och utgör vattenanläggningar som dimensionerats för att ge förutsättningar för livsmedelsproduktion. Backspegelsperspektivet ger en bild av att vårfloden minskar och vinterfloden ökar. Sommarhögvattenföringarna tenderar att ha ökat. Framtidsperspektivet ger bilden av högre temperatur, mer nederbörd, ökad avrinning, längre perioder med låga flöden och högre högflöden. Nuvarande klimatsituation aktualiserat underhållsåtgärder Vattenanläggningarna har en teknisk livslängd på mer än 50 år vilket medför att underhåll och nya investeringar ska utformas för att möta situationer med högre flöden än idag.
Framtidens klimat högre dimensionering Att öka dimensioneringen med ex. 50 % medför: Breddning av diken ex. Bottenbredd 0,3 m ökas till 1,0 m Ökad rördimension för rörledningar ex. närmast större dimension ökar kapaciteten till ca det dubbla. Täckdikningsavståndet bör minskas till 3/4 av nuvarande rekomendationer ex. 12-13 m istället för 16-18 m. Ökad pumpkapacitet för invallningar kommer att kräva ombyggnad av pumpstationerna Högre flöden i vattendragen medför högre vattennivåer i vattendrag och sjöar vilket medför behov av högre vallar