Aarhus Universitets segl

Modellering af hydrologi

1) Modelberegning af oversvømmelser ved planlagt ændret hydrologi

Hvis et områdes hydrologi ændres, f.eks. ved lukning af grøfter og dræn, kan det være relevant at undersøge, om værdifulde naturområder, f.eks. artsrige rigkær med sjældne og truede arter, vil blive oversvømmet med næringsrigt overfladevand. Oversvømmelser af ånære arealer kan i vid udstrækning forudsiges/modelleres ud fra vandstandsdata i vandløbet og terrænmodeller.

Figuren til højre viser højdemodellens topografi omkring et lille, stærkt reguleret udsnit af Kastbjerg Å (skyggekort fra Miljøportalen). Der er opbygning af balker langs vandløbet, og sildebensformede fordybninger, der afslører dræning af arealerne nærmest åen.

2) Termofotografering med drone

Droner monteret med termokamera kan kortlægge store områder på relativt kort tid. Kortlægningen viser temperaturen på overfladen. På vinterdage med frost vil steder med kraftig grundvandsudsivning lyse op som varme områder. Metoden er vanskelig at time med det rette vejrlig og er ikke så effektiv, når udstrømningen er diffus, eller der er vedplanter eller anden høj, tæt vegetation. Metoden er muligvis omkostningseffektiv til identificering af grundvandsudstrømning i store og/eller svært fremkommelige områder.

3) Modellering af aktuel og potentiel grundvandsudstrømning

Når selv de historiske kort viser en stærk modificeret ådal, kan det være svært at forestille sig, hvor områderne med størst potentiale for genopretning er, og hvordan en genoprettet ådalsnatur kunne se ud. Her kan modelværktøjer bidrage til visualiseringen, og vi viser her et eksempel på en modellering af den potentielle grundvandsudstrømning. Metoden er omkostningstung, datatung og under udvikling, men giver helt nye muligheder for at identificere interesseområder på større skala i ådalen og visualisere fremtidige landskaber.

Vandet i de grundvandsfødte naturtyper stammer typisk fra større sammenhængende grundvandssystemer, grundvandet er ofte dannet langt fra ådalen, og vandet er typisk gammelt. Vandets forløb fra grundvandsmagasinet til vandløbet er styret af lokale hydrogeologiske forhold. Grundvandet strømmer den letteste vej gennem de mest vandførende lag eller via terræn. I lerede oplande vil en væsentlig del af vandet slet ikke strømme via grundvandszonen, men derimod løbe i dræn og grøfter i terræn. Når ådalen bugter sig, og vandløbet snor sig på ådalens flade partier, når vandløbets og ådalens fald varierer, og når ådalens relief varierer, har dette også betydning for, hvordan grundvandet strømmer gennem ådalen. Alle terrænrelaterede forhold, som definerer ådalen og vandløbet, er særdeles detaljeret kortlagt i Danmark via den landsdækkende højdemodel.

Grundvandsmodellen, som vi viser her, dækker ådalen inden for en buffer på 500 meter fra vandløbet i Kastbjerg Ådal og har en cellestørrelse på 10 x 10 m. Modellen efterligner de fleste ådalstyper og strømningsveje gennem en ådal. Det nederste lag repræsenterer et grundvandsmagasin, og det øverste repræsenterer et terrænnært lag og inden for ådalszonen et muligt ådalsmagasin, og de hydrauliske egenskaber i lagene er afgørende for vandets strømningsveje til overfladen.

Modelopbygningen er en kraftig forsimpling af virkeligheden, men den giver mulighed for med kun tre parametre at efterligne de virkelige strømningsveje. Hvis ådalsaflejringerne f.eks. er meget højpermeable kan vandet strømme direkte til vandløbsbunden uden at komme til overfladen. Hvis ådalsaflejringerne er lavpermeable, er der mulighed for diffus udstrømning i hele ådalens lavtliggende del. Hvis magasinlaget og toplaget er lavpermeable, vil vandet strømme ud på terræn langt oppe ad ådalens sider. De forskellige kombinationer af hydrauliske egenskaber samt ådalens topografi og vandløbets forløb er tilsammen styrende for udstrømning/udsivning af grundvand til overfladen i modellen.

Som udgangspunkt er de hydrauliske egenskaber ukendte, og derfor gennemregner vi 100 forskellige kombinationer med modellen og evaluerer, hvilke repræsentationer, der kan accepteres som sandsynlige bud på virkeligheden. Vi evaluerer de mange modellers repræsentation af virkeligheden ved at sammenligne med kortlagt våd og tør natur, f.eks. må modellen ikke forudsige grundvandsudstrømning på kortlagt overdrev (tør natur).

Modellen mangler data om alle de lokale variationer i geologiske forhold, hvor heterogenitet og sprækker uden tvivl er særdeles afgørende på mindre skala mange steder. Til gengæld kan modellen potentielt gengive væsentlige strukturer med relevans for vurdering af genopretningspotentiale på større skala.

Den simulerede udstrømning i Kastbjerg ådal forudsiger grundvandsudstrømning i de områder, hvor der i dag er kortlagt grundvandsafhængige naturtyper. Men den forudsiger også grundvandsudstrømning i en række områder, som i dag er drænet landbrugsjord og/eller eng eller opdæmmede søer.

Referencer

  • (2018). Bekendtgørelse af dyreværnsloven. . Miljø- og Fødevareministeriet. nr. 20 af 11/01/2018.
  • Andersen, D. K. & A. Baattrup-Pedersen (2016). "Hvad gør oversvømmelse og sedimentaflejring ved vegetationen i ådalene?" Vand & Jord 23(4).
  • Andersen, D. K., B. Nygaard, J. R. Fredshavn & R. Ejrnæs (2013). "Costeffective assessment of conservation status of fens." Applied Vegetation Science 16(3): 491-501.
  • Brookes, A. (1984). Recommendations bearing on the sinuosity of Danish stream channels. Teknisk rapport nr. 6. Miljøstyrelsens Ferskvandslaboratorium.
  • Brunbjerg, A. K., H. H. Bruun, L. Dalby, A. T. Classen, C. Fløjgaard, T. G. Frøslev, O. L. Pryds Hansen, T. T. Høye, J. E. Moeslund & J. C. Svenning (2020). "Multitaxon inventory reveals highly consistent biodiversity responses to ecospace variation." Oikos 129(9): 1381-1392.
  • Brunbjerg, A. K., G. P. Jørgensen, K. M. Nielsen, M. L. Pedersen, J.-C. Svenning & R. Ejrnæs (2015). "Disturbance in dry coastal dunes in Denmark promotes diversity of plants and arthropods." Biological Conservation 182: 243-253.
  • Bruun, H. H., A. K. Brunbjerg, L. Dalby, C. Fløjgaard, T. G. Frøslev, S. Haarder, J. Heilmann-Clausen, T. T. Høye, T. Læssøe & R. Ejrnæs (2020). "Simple attributes predict the importance of plants as hosts to the richness of fungi and arthropods." bioRxiv: 2020.2004.2017.046292.
  • Baatrup-Pedersen, A., N. Friberg & B. Nygaard (2012). Hvordan sikrer vi de ferske enge og vådområders biodiversitet? H. Meltofte, Det Grønne Kontaktudvalg, c/o Danmarks Naturfredningsforening: 45-48.
  • Baattrup-Pedersen, A., K. M. B. Jensen, H. Thodsen, H. E. Andersen, P. M. Andersen, S. E. Larsen, T. Riis, D. K. Andersen, J. Audet & B. Kronvang (2013). "Effects of stream flooding on the distribution and diversity of groundwater-dependent vegetation in riparian areas." Freshwater Biology 58(4): 817-827.
  • Diekmann, M. (2003). "Species indicator values as an important tool in applied plant ecology–a review." Basic and applied ecology 4(6): 493-506.
  • Dubgaard, A., H. M. L. Jespersen, F. M. Laugesen, B. Hasler, L. P. Christensen, L. Martinsen, M. N. Källstrøm & G. Levin (2012). Økonomiske analyser af naturplejemetoder i beskyttede områder, Fødevareøkonomisk Institut, Københavns Universitet.
  • Ejrnæs, R., D. K. Andersen, A. Baattrup-Pedersen, C. F. Damgaard, B. Nygaard, J. B. Dybkjær, B. Stenhøj Baun Christensen, B. Nilsson & O. Johansen (2010). "Hydrologiske og vandkemiske forudsætninger for en god naturtilstand i grundvandsafhængige terrestriske økosystemer."
  • Ejrnæs, R., J. Bladt, L. Dalby, P. B. M. Pedersen, C. Fløjgaard, G. Levin, L. Baaner, A. K. Brunbjerg, K. A. Mellerup, I. Angelidis & B. Nygaard (2021). Udvikling af en dansk naturindikator (DNI).
  • Ejrnæs, R., H. H. Bruun & B. J. Graae (2006). "Community assembly in experimental grasslands: suitable environment or timely arrival?" Ecology 87(5): 1225-1233.
  • Ejrnæs, R., B. Nygaard, J. R. Fredshavn, K. E. Nielsen & C. Damgaard (2009). Terrestriske Naturtyper 2007. NOVANA, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet.
  • Ellenberg, H., H. E. Weber, R. Düll, V. Wirth, W. Werner & D. Paulißen (1991). "Zeigerwerte von pflanzen in Mitteleuropa." Scripta Geobotanica 18: 1-248.
  • Eriksen, J., I. K. Thomsen, C. C. Hoffmann, B. Hasler, B. H. Jacobsen, A. Baattrup-Pedersen, B. Strandberg, B. T. Christensen, B. Boelt, B. V. Iversen, B. Kronvang, C. D. Børgesen, D. Abolos Rodriguez, D. H. Zak, E. M. Hansen, G. Blicher-Mathiesen, G. H. Rubæk, J. E. Ørum, J. Rasmussen, J. Audet, J. E. Olesen, L. Elsgaard, L. J. Munkholm, L. N. Jørgensen, L. Martinsen, M. Bruus, M. V. Carstensen, M. F. Pedersen, M. Nørremark, N. Hutchings, P. Gundersen, P. Kudsk, P. Sørensen, P. E. Lærke, R. Gislum, S. G. M. van't Veen, S. E. Larsen, S. O. Petersen, T. Riis & U. Jørgensen (2020). Virkemidler til reduktion af kvælstofbelastningen af vandmiljøet. Aarhus, Aarhus Universitet - DCA - Nationalt Center for Fødevarer og Jordbrug. 174.
  • Fejerskov, M. L., A. B. Alnøe, E. A. Kristensen & N. Jepsen (2019). Virkemidler til forbedring af de fysiske forhold i vandløb, Version 2. Aarhus Universitet, DCE-Nationalt Center for Miljø og Energi.
  • Fløjgaard, C., J. Bladt & R. Ejrnæs (2017). Naturpleje og arealstørrelser med særligt fokus på Natura 2000 områderne. Videnskabelig rapport fra DCE
  • Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi ©. 228.
  • Fløjgaard, C., R. M. Buttenschøn, F. B. Byriel, K. K. Clausen, L. Gottlieb, N. Kanstrup, B. Strandberg & R. Ejrnæs (2021). Biodiversitetseffekter af rewilding. Videnskabelig rapport nr. 425. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi,: 124.
  • Fredshavn, J., B. Nygaard, R. Ejrnæs, C. Damgaard, O. R. Therkildsen, M. Elmeros, P. Wind, L. S. Johansson, A. B. Alnøe, K. Dahl, E. H. Nielsen, H. B. Pedersen, S. Sveegaard, A. Galatius & J. Teilmann (2019). Bevaringsstatus for naturtyper og arter. Habitatdirektivets Artikel 17 rapportering. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi. nr. 340.
  • Hölzel, N. & A. Otte (2003). "Restoration of a speciesrich flood meadow by topsoil removal and diaspore transfer with plant material." Applied Vegetation Science 6(2): 131-140.
  • Klimkowska, A., W. Kotowski, R. Van Diggelen, A. P. Grootjans, P. Dzierża & K. Brzezińska (2010). "Vegetation redevelopment after fen meadow restoration by topsoil removal and hay transfer." Restoration Ecology 18(6): 924-933.
  • Larsen, S. N., B. O. Nielsen, S. Toft & T. Læssøe (2007). Moserne og de ferske enge. Naturen i Danmark. Det åbne land. P. Vestergård and H. Adsersen, Gyldendal: 119-166.
  • Levin, G., G. B. Groom, S. R. Svenningsen & M. Linnet Perner (2020). Automated production of spatial datasets for land categories from historical maps. Method development and results for a pilot study of Danish late-1800s topographical maps. Aarhus, Aarhus Universitet.
  • Levin, G. & B. Normander (2008). "Arealanvendelse i Danmark siden slutningen af 1800-tallet."
  • Miljø- og Fødevareministeriet Miljøstyrelsen. (2019, 19/11/2019). "Beskyttelse af naturtyper som heder, moser, overdrev, søer og vandløb."
  • Moeslund, J. E., B. Nygaard, R. Ejrnæs, N. Bell, L. D. Bruun, R. Bygebjerg, H. Carl, J. Damgaard, E. Dylmer, M. Elmeros, K. Flensted, K. Fog, I. Goldberg, H. Gønget, F. Helsing, M. Holmen, P. Jørum, J. Lissner, T. Læssøe, H. B. Madsen, J. Misser, P. R. Møller, O. F. Nielsen, K. Olsen, J. Sterup, U. Søchting, P. Wiberg-Larsen & P. Wind. (2019). "Den danske rødliste."
  • Mälson, K. & H. Rydin (2007). "The regeneration capabilities of bryophytes for rich fen restoration." Biological Conservation 135(3): 435-442.
  • Nygaard, B., C. Damgaard, J. Bladt & R. Ejrnæs (2020). Fagligt grundlag for vurdering af bevaringsstatus for terrestriske naturtyper. Artikel 17-rapporteringen 2019. https://dce2.au.dk/pub/SR377.pdf, Aarhus Universitet, DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi. nr. 377: 194.
  • Nygaard, B., A. Juel & J. R. Fredshavn (2016). Ændringer i det § 3-beskyttede naturareal 1995-2014. Resultater fra Naturstyrelsens opdateringsprojekt, Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi ©.
  • Nygaard, B., A. Oddershede & T. T. Høye (2018). Erstatningsnatur - erfaringer og muligheder. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi. nr. 266: 186 s.
  • Olesen, S. E. (2009). Kortlægning af potentielt dræningsbehov på landbrugsarealer opdelt efter landskabselement, geologi, jordklasse, geologisk region samt høj/lavbund, Aarhus Universitet, Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet.
  • Pedersen, M. L., B. Kronvang, K. Sand-Jensen & C. C. Hoffmann (2006). Lowland river systems-processes, form and function. Running Waters: Historical Development and Restoration of Danish Lowland Streams, National Environmental Research Institute: 12-25.
  • Rune, F. (1997). "Declines of mires in four Danish state forests during the 19th and 20th century." Forskningscentret for Skov & Landskab Forskningsserien nr. 21.
  • Svenning, J. C. (2002). "A review of natural vegetation openness in north-western Europe." Biological Conservation 104(2): 133-148.
  • Tuschen, M. (2020). Change detection of a river reach using UAV technology: Agger basin, NRW.
  • van Loon, A. H., P. P. Schot, J. Griffioen, M. F. P. Bierkens, O. Batelaan & M. J. Wassen (2009). "Throughflow as a determining factor for habitat contiguity in a near-natural fen." Journal of Hydrology 379(1): 30-40.