Miljøudvalget 2011-12
MIU Alm.del Bilag 148
Offentligt
Aalborg Kommune, Forsyningsvirksomhederne
Boringsnære beskyttelsesområderAFV Hvorup Syd Vandværk
Juni 2011
AllerødÅrhusAalborgOdensewww.niras.dk
4810 42008732 32329630 64006312 1581
-råd du kan regne med
-råd du kan
NIRAS A/SVestre Havnepromenade 9DK-9100 AalborgTelefonTelefaxE-mailWeb9630 64009630 6474[email protected]www.niras.dk
CVR-nr. 37295728Tilsluttet F.R.I
Udgave nr.:1Dato:Juni 2011Forfattere:Anne Waitz Vistrup og Martin MortensenKvalitetskontrol:Jacob Birk Jensen/JBJGodkendt af:Jacob Birk Jensen/JBJSag nr. og filnavn:\\Albkfs01\data\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\Nr. Ut-trup\Rapport\AFV Hvorup Syd Vandværk.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side iJuni 2011
1.2.
BAGGRUND OG FORMÅL ....................................................................... 1BEREGNINGSMETODER.......................................................................... 22.1BNBO beregnet med den semi-analytiske metode........................... 22.2BNBO beregnet med den numeriske metode ................................... 32.3Bestemmelse af det endelige BNBO ................................................ 4KILDEPLADSOMRÅDET.......................................................................... 53.1Geologiske og hydrologiske forhold ................................................ 53.2Arealanvendelsen og forureningstrusler........................................... 73.3Indvindingsforhold ......................................................................... 10UDPEGNING AF BNBO........................................................................... 124.1Resultater fra den semi-analytiske model ...................................... 124.2Resultater fra grundvandsmodellen................................................ 134.3Det resulterende boringsnære beskyttelsesområde......................... 134.4Vurdering af BNBO arealet............................................................ 144.5Vurdering af BNBO arealets beskyttelsesgrad............................... 16REFERENCER........................................................................................... 20
3.
4.
5.
BILAGSOVERSIGT123456789OversigtskortPotentialekortGeologisk tværprofilSemi-analytisk og numerisk BNBO’erDet resulterende BNBOSamlet lertykkelseParameterværdier og usikkerhedsindekserBeskrivelse af den semi-analytiske beregningsmetodeBeskrivelse af den numeriske beregningsmetodeBeskrivelse af bestemmelsen af usikkerhedsindekser
10
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side iiJuni 2011
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 1Juni 2011
1.
BAGGRUND OG FORMÅLIfølge Aalborg Kommunes Vandforsyningsplan 2009-2020 er det målsætningenat sikre, at forsyningen af drikkevand i Aalborg Kommune kan ske på et grund-lag af rent grundvand.Drikkevandet i Aalborg Kommune er generelt meget sårbart over for nitrat ogpesticider. En stor del af vandet indvindes fra kalk- og sandmagasiner, udensammenhængende beskyttende lerlag. Derfor er der i Aalborg Kommune et stortbehov for at beskytte grundvandet, hvis det skal anvendes til drikkevand udenforudgående avanceret rensning af vandet.Aalborg Kommune har derfor besluttet, at der i forbindelse med udarbejdelse afindsatsplaner skal beregnes Boringsnære Beskyttelsesområder (BNBO) for dekildepladser, der vurderes at skulle indgå i den fremtidige forsyning på lang sigt.Tilsvarende foretages der en beregning af BNBO for bæredygtige kildepladser,der allerede er omfattet af en vedtaget indsatsplan.Formålet er at skabe bedre muligheder for at beskytte grundvandet og størreviden om hvilke områder, det er vigtigst at beskytte.Denne rapport indeholder udpegningen af BNBO arealet for kildepladsen tilAFV Hvorup Syd Vandværk beliggende i OSD 1476.Rapporten er opbygget med en generel introduktion til beregningsmetoder efter-fulgt af en specifik beskrivelse af kildepladsområdet og sidst beregnes og be-skrives det boringsnære beskyttelsesområde for kildepladsen.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 2Juni 2011
2.
BEREGNINGSMETODERGrundlaget for beregning af det boringsnære beskyttelsesområde (BNBO) ermetoder til beregning af grundvandets strømningsforhold, som tager udgangs-punkt i vejledningen fra Miljøstyrelsen om boringsnær beskyttelse af vandforsy-ningsboringer, ref. /1/. På grundlag heraf er det muligt at beregne sammenhæn-gen mellem størrelsen af BNBO arealet, transporttiden til indvindingsboringernesamt bestemme og vurdere beskyttelsesgraden af arealet. Herigennem vil der iprincippet kunne opnås en sammenhæng mellem forbedring i råvandskvalitet forudvalgte stoffer og den økonomiske investering i beskyttelsesforanstaltninger(arealstørrelse, restriktioner på driften, opkøb af jord mv.).Filosofien bag beregning af beskyttelsesarealer omkring indvindingsboringer er,at den ydre afgrænsning af det beregnede areal ligger i samme tidsmæssige af-stand fra den pågældende indvindingsboring med hensyn til den valgte trans-porttid. På den måde sikres det, at enhver vandpartikel (eller opløst stof medkonservativ transport) uden for det afgrænsede (beskyttede) område vil nå ind-vindingsboringen efter en tid, der er større end den valgte transporttid.For de 3 kildepladser til hhv. Nr. UttrupVandværk, Servicevej, Lindholm Vand-værk, Voerbjergvej og AFV Hvorup Syd Vandværk (i det følgende kun benævntsom Hvorup Syd Vandværk eller kildeplads) beliggende i OSD 1476 har Aal-borg Kommune ønsket at de boringsnære beskyttelsesområder bestemmes vha.af en semi-analytisk metode samt vha. numeriske modelberegninger. Den grund-liggende filosofi bag denne dobbeltbestemmelse er et ønske om at udnytte beggemetoders styrke; den semi-analytiske metode tager udgangspunkt i de helt bo-ringsnære forhold, mens grundvandsmodellen integrerer forholdende på en stør-re skala og sikrer vandbalancen, jf. bilag 8 og 9.
2.1
BNBO beregnet med den semi-analytiske metodeI forbindelse med udpegningen af BNBO arealer for en stor del af AalborgKommunes kildepladser har NIRAS videreudviklet en analytisk 2D BNBO-model (jf. bilag 8 og ref. /5/) til en semi-analytisk grundvandsmodel til bestem-melse af BNBO-arealer. Den semi-analytiske model udnytter alle de fordele,som 2D BNBO-modellen har ved at anvende få nøgleparametre, der beskriverde kildepladsnære strømningsforhold til opsætning af en simpel numerisk grund-
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 3Juni 2011
vandsmodel. Den semi-analytiske model integrerer ligesom 2D BNBO-modellen grundvandshastigheden i bestemmelsen af BNBO arealets udformningi modsætning til den simple analytiske cirkel-løsning, som Miljøstyrelsens vej-ledning (ref. /1/) beskriver. Her udover er fordelen med den semi-analytiskemodel, at den kan give et mere retvisende resulterende BNBO, hvis flere borin-ger på den samme kildeplads påvirker hinanden. Endeligt kan der med den semi-analytiske model ske en hurtigere beregning og genberegning af et BNBO endmed 2D BNBO-modellen.Der er opstillet en semi-analytisk stationær grundvandsmodel for OSD 1476 iberegningsprogrammet GMS. For nærmere beskrivelse af den semi-analytiskemetode se bilag 8. Modellen er en simpel 1-lags model, og af figur 2.1 ses enskitse af den konceptuelle model, hvor Q er den oppumpede vandmængde, b erden effektive lagtykkelse af det pumpede lag, neffer den effektive porøsitet samtK er den hydrauliske ledningsevne af det pumpede lag.QLag 1 (Detpumpede lag)
b
K
neff
Figur 2.1.Skitse af den konceptuelle model for den semi-analytiske model.
2.2
BNBO beregnet med den numeriske metodeDer er tidligere opstillet og kalibreret en numerisk model for OSD 1476 (ref./2/). Denne model har tidligere været anvendt til at beskrive effekten ved om-lægning og udvidelse af indvindingen med 3 nye indvindingsboringer ved Hvo-rup Syd kildeplads, Aalborg Forsyning, Vand A/S. Til denne opgave er model-lens diskretisering ændret, således at cellestørrelsen er 25 m ved de enkelte bo-ringer og gradvist stigende til 100 m for bedre beskrivelse af de boringsnærebeskyttelsesområder. Endvidere er antal af indvindingsboringer samt mængderrevideret efter de nuværende gældende tilladelser.Modellen er opbygget som en stationær GMS model og dækker området vist påfigur 2.2. Modellen er konstrueret på baggrund af en 3D geologisk model, ref./2/.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 4Juni 2011
Figur 2.2.Modelområde for OSD 1476 for den numeriske model.
2.3
Bestemmelse af det endelige BNBODe anvendte metoder resulterer i semi-analytisk bestemte oplande og oplandebestemt med grundvandsmodellen. I den endelige BNBO-udpegning arbejdesder med et resulterende område, der omkranser såvel det semi-analytisk bestem-te opland samt oplandet bestemt med grundvandsmodellen. Typisk er områdernestort set sammenfaldende, men der kan forekomme afvigelser, hvis især potenti-aleforholdene er ændret/opdateret siden grundvandsmodellen er opsat. Områdetsvarer til et 1 års beskyttelsestid for Hvorup Syds kildeplads, ref. /1/.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 5Juni 2011
3.
KILDEPLADSOMRÅDETHvorup Syds kildeplads er beliggende lige nord for Nørresundby. Kildepladsenligger i et grønt område som anvendes til militært øvelsesterræn. Dette terrænfortsætter imod nord, imens der mod syd er boligområder. Der indvindes vandfra 5 indvindingsboringer, som er beliggende i nærheden af produktionsværket.Figur 3.1 viser et oversigtskort over Hvorup Syd kildeplads.
Figur 3.1.Oversigtskort over AFV Hvorup Syd kildeplads med angivelse af boringer samt po-tentialekurver. Blå boringer er indvindingsboringer. Røde boringer er moniteringsboringer.
3.1
Geologiske og hydrologiske forholdLandskabsmæssigt er Hvorup Syd kildeplads beliggende på et moræneplateaufra sidste istid. Moræneplateauet (bakkedraget) er karakteristisk ved at bestå afhøjtliggende kridtforekomster med et dække af kvartære glaciale aflejringer.Mod nord, øst og vest er moræneplateauet omkranset af et fladt liggende terrænbestående af hævet havbund. Her findes overfladenære marine aflejringer fraslutningen af sidste istid (Det yngre Yoldiahav) og fra Stenalderhavet.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 6Juni 2011
På Hvorup Syd kildeplads indvindes der vand fra 5 boringer (DGU nr. 26.5191,26.4056, 26.5190, 26.4025 og 26.5155). Et geologisk tværsnit gennem kilde-pladsen er vist på bilag 3. Indvindingsboringerne er alle filtersat i et grund-vandsmagasin bestående af skrivekridt.Som det fremgår af det geologiske tværsnit er dæklagene over skrivekridtet do-mineret af sandede aflejringer. I dæklagene indgår kun 2 til 4 m moræneler,hvilket vil sige, at der kildepladsnært ikke findes væsentlige beskyttende lerlagover grundvandsmagasinet. I området omkring Hvorup Syd kildeplads viser dengeologiske kortlægning i OSD1476 (ref. /3/) en akkumuleret lertykkelse overgrundvandsmagasinet på 0-5 m, jf. bilag 6.Ved Hvorup Syd kildeplads er grundvandsmagasinet i skrivekridtet frit og har etgrundvandspotentiale beliggende ca. 27-30 mut. Ved kildepladsen er grundvan-dets strømningsretning fra nordøst mod sydvest.I indvindingsboring DGU nr. 26.5190, 26.5191 og 26.5155 er der udført bore-hulslogging. I boring DGU nr. 26.5155 og 26.5190 er der også udført flowlog.De 2 flowlogs viser et jævnt indflow af vand til boringerne i dybdeintervallet30-50 mut. svarende til, at der i dette niveau foregår en matrix lignende strøm-ning. Indflowet er dog størst omkring de 30 mut. De udførte borehulslogs viserikke tegn på mergellag i skrivekridtet ned til ca. 50 mut svarende til kote ca. -23m.I en dyb moniteringsboring DGU nr. 26.5360 beliggende ca. 1.300 m østnordøstfor Hvorup Syd kildeplads er der fundet mergellag i skrivekridten i hhv. kote -43 m og -60 m. Mergellaget i kote -60 m er genfundet i en moniteringsboringved Nr. Uttrup kildeplads beliggende ca. 600 m sydøst for Hvorup Syd kilde-plads. Ved boring DGU nr. 26.5360 er der målt mere end 30 cm potentialefor-skel (nedadrettet gradient) mellem filtre placeret hhv. over og under mergellageti kote -60 m, hvilket indikerer, at mergellaget her fungerer som en lavpermeabelbarriere, der opdeler kridtmagasinet. I BNBO-beregningen for Hvorup Syd kil-deplads antages det identificerede mergellag i kote -60 m at udgøre en nedreafgrænsning i kridtmagasinet under kildepladsen.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 7Juni 2011
3.2
Arealanvendelsen og forureningstruslerArealanvendelsen i indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads domineres afgrønne områder og skov primært indenfor et militært område imod nord, syd ogøst. Der er mindre bebyggede arealer som ligger spredt indenfor indvindingsop-landet samt landbrugsarealer imod vest, se figur 3.2 og figur 3.3.
Lindholm, Voerbjergvej
Aalborg Kaserne
AFV Hvorup SydNr. Uttrup
Figur 3.2.Arealanvendelse i OSD 1476, ref. /7/.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 8Juni 2011
Lindholm, Voerbjergvej
Aalborg Kaserne
AFV Hvorup SydNr. Uttrup
Figur 3.3.Angivelse af militært område indenfor OSD 1476, ref. /7/.
I Amtets indsatsplan for OSD 33 (nuværende 1476) er stort set hele indvin-dingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads udpeget til at have stor nitratsårbarhed,ref. /7/, jf. figur 3.5 En meget lille del imod nordøst er udpeget til at have nogennitratsårbarhed. .
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 9Juni 2011
Lindholm, Voerbjergvej
Aalborg Kaserne
AFV Hvorup SydNr. Uttrup
Figur 3.4.Nitratfølsomme områder i OSD 1476, ref. /7/.
I indsatsplanen for OSD 33 (nuværende 1476) er der redegjort for forurenings-kilder i indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads. Der er optegnet et fællesindvindingsopland for Aalborg Kaserne Vandværk, Nr. Uttrup Vandværk, Lind-holm Vandværk samt AFV Hvorup Syd Vandværk, indenfor hvilket forure-ningskilderne er beskrevet. Her er det forsøgt kun at udpege de kilder, der liggerindenfor indvindingsoplandet til Hvorup Syd kildeplads. Der er her registrereten afsluttet råstofgrav øst for kildepladsen, et gartneri i udkanten af indvin-dingsoplandet nord for kildepladsen, en skydebane vest for kildepladsen, et ga-rageanlæg, en losseplads, et maskinværksted, en vognmand, flere nedsivnings-anlæg og olietanke samt 2 erhvervsmæssige punktkilder indenfor det militæreområde. Brug af pesticider i de bebyggede områder samt på landbrugsområdernekan også udgøre en risiko for forurening af grundvandsressourcen. Dog er detoplyst at behandlingshyppigheden på landbrugsområderne er lav indenfor ind-
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 10Juni 2011
vindingsoplandet. Spild eller oplag af pesticider på gårds-, påfyldnings- og va-skepladser kan også udgøre en risiko. Ref. /7/.3.3IndvindingsforholdHvorup Syd kildeplads indvinder vand fra 5 indvindingsboringer (DGU nr.26.5191, 26.4056, 26.5190, 26.4025 og 26.5155), som er filtersatte i aflejringeraf skrivekridt, og indvinder fra et dybdeniveau mellem 32 og 50 mut. Boringer-ne har en gennemsnitlig afstand på ca. 100 m. I tabel 3.1 er der listet dybde ogfilterinterval for hver af indvindingsboringerne.BoringDGU nr.26.519126.405626.519026.402526.5155Dybde50 m51 m50 m44 m46 mIndvindingsinterval39 - 48 mut100 m38 - 50 mut100 m39 - 48 mut90 m32 - 37 mut110 m35 - 44 mutTabel 3.1.Boringsdata for indvindingsboringerne til Hvorup Syd kildeplads.
Indbyrdes afstand
Hvorup Syd Vandværk har en indvindingstilladelse på 750.000 m3/år. For vand-værket er det ikke oplyst, hvordan indvindingsforholdet mellem de 5 boringer erfordelt. Figur 3.5 viser Hvorup Syd Vandværks årlige vandindvinding for perio-den 2003 – 2010. Siden 2003 er indvindingsmængden steget med knap 400.000m3og ligger nu på ca. 550.000 m3pr. år.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 11Juni 2011
Årlig indvindingsmængde AKV Hvorup Syd600.000
500.000Indvindingsmængde [m3]
400.000
300.000
200.000
100.000
02002
2003
2004
2005
2006År
2007
2008
2009
2010
2011
Figur 3.5.Årlige indvindingsmængder [m3/år] for AFV Hvorup Syd Vandværk for perioden2003 - 2010.
De 5 indvindingsboringer (26.5191, 26.4056, 26.5190, 264025 og 26.5155) vedHvorup Syd kildeplads indvinder en oxideret vandtype svarende til en vandtypeA. Råvandet har et nitratindhold varierende mellem 1,5 - 4 mg/l. Der er ikkefundet miljøfremmede stoffer eller indikationer på forhøjede kloridindhold iråvandet. For kildepladsen ses der ingen umiddelbar udvikling i de kemiske pa-rametre, som kan indikere fremtidig forringelse af drikkevandskvaliteten. I tabel3.2 ses en sammenfatning af råvandsanalyserne for de 5 indvindingsboringer forudvalgte kemiske parametre.RåvandskvalitetBoring DGU nr. 26.5191, 26.4056, 26.5190,264025 og 26.5155mg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l�g/l1,5 - 4,124 - 4727 - 37<0,01<0,001<0,006 - 0,0152,3 - 8,40,68 - 1,1
NitratSulfatKloridJernManganAmmoniumIltindholdArsen
Tabel 3.2.Sammenfattede analyseresultater for indvindingsboringer ved AFV Hvorup Sydkildeplads.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 12Juni 2011
4.
UDPEGNING AF BNBOBoringsnære beskyttelsesområder svarende til 1 års transporttid er beregnet forAFV Hvorup Syd kildeplads med den forenklede semi-analytiske metode ogmed den eksisterende grundvandsmodel for området.I beskrivelsen af de boringsnære beskyttelsesområder er den oppumpede vand-mængde, den effektive tykkelse af den vandførende zone i grundvandsmagasinetog den effektive porøsitet afgørende for størrelsen af BNBO-arealet. Tykkegrundvandsmagasiner og store effektive porøsiteter resulterer i små oplande ogomvendt. Som grundlag for den semi-analytiske beregning er bl.a. den effektivemagasindybde vurderet ud fra lokale boringsdata (lithologi, boringslogs og fil-tersætning), og denne er i mange tilfælde mindre end magasintykkelsen i denanvendte grundvandsmodel, da den primært er designet til at fokusere på de re-gionale forhold. Anvendes den numeriske model alene (og direkte) vil beregnin-gerne derfor ofte resultere i BNBO områder, som er mindre end de analytiske,jf. bilag 9.
4.1
Resultater fra den semi-analytiske modelPå grundlag af oplysningerne i boreprofilerne, borehulslogs, flowlogs og prøve-pumpningsdata af indvindingsboringerne er et sæt af parametre udvalgt for defem boringer, jf. bilag 7. Parametrene er præsenteret i tabel 4.1.Boring26.519126.405626.519026.4025Q [m3/t]17,117,117,117,1T [m2/s]0,0010,0010,0010,001b [m]20202020ne0,100,100,100,10Io[‰]2,02,02,02,0
17,126.51550,001200,102,0Tabel 4.1.Parametre anvendt til beregningen i den semi-analytiske model. Q er den tilladteoppumpede vandmængde, T er transmissiviteten, b er den effektive magasintykkelse af detpumpede lag, neer den effektive porøsitet og Ioer den naturlige hydrauliske gradient i kilde-pladsområdet.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 13Juni 2011
Den årlige tilladte indvindingsmængde på 750.000 m3for kildepladsen er fordeltjævnt på de 5 boringer og omregnet til en indvindingsmængde pr. time i tabel4.1.Som nævnt i afsnit 3.1 er der i boring 26.5155 og 26.5190 udført en flowlog, dersandsynliggør en matrixlignende strømning i kalkmagasinet, hvorfor den effek-tive porøsitet, ne, vurderes at være høj. Som beskrevet i bilag 8 anvendes poten-tialekurverne som randbetingelse i den semi-analytiske model, og dermed ergradienten defineret. I tabel 4.1 er der angivet en specifik værdi for gradientenpå kildepladsen for at få en indikation af gradientens størrelsesorden. Der skerstort set ingen forskydning af BNBO-arealet, da gradienten er meget lille i om-rådet, og der således strømmer grundvand til boringerne både fra nord og syd.I tabel 4.1 er transmissiviteten angivet som i sammenspil med den effektive ma-gasintykkelse anvendes til beregning af den hydrauliske ledningsevne, K, somangives i modellen. Transmissiviteten er bestemt på baggrund af en tilbagepej-lingskurve for boring 26.5155, der udført i forbindelse med BNBO beregninger-ne, samt tilbagepejlingsdata for boring 26.5194 ved boringens udførelse.Den effektive magasintykkelse af det pumpede lag er vurderet til 20 m ud fra degeologiske forhold, flowlogs samt boringernes filterinterval. Ud fra geologien erden maksimale effektive magasintykkelse 50 m. Flowlogs i de 6 boringer viseret forenet indstrømningsniveau på ca. 20 m (forskellen mellem topkote af høje-ste indstrømningsniveau og bundkote af laveste indstrømningsniveau), imensfilterintervallet varierer fra 5 til 12 m. Den effektive magasintykkelse er hermedfastlagt til 20 m. Det samlede BNBO opland for de fem boringer er beregnet til52 ha.Det semi-analystiske beregnede BNBO er vist på bilag 4.4.2Resultater fra grundvandsmodellenIdet der er størst tillid til magasindybden bestemt ud fra boringsdata er det valgtat foretage ændringer på lokalskala i modellen, således at der er overensstem-melse med magasindybden i modellen og magasindybden bestemt ud fra bo-ringsdata. De beregnede BNBO’er vist på bilag 4.Det resulterende boringsnære beskyttelsesområdePå baggrund af resultaterne fra den semi-analytiske model og fra grundvands-modellen er det endelige boringsnære beskyttelsesområde optegnet og vist påfigur 4.1 og bilag 5. Oplandet er foreningsmængden af de i bilag 4 viste BNBO-oplande.
4.3
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 14Juni 2011
Figur 4.1.Det resulterende boringsnære beskyttelsesområde.
4.4
Vurdering af BNBO arealetFor at vurdere BNBO arealets størrelse, form og retning er usikkerheden på deanvendte nøgleparametre i beregningen af BNBO arealet vurderet. Vurderingensker på baggrund af forskellige udregnede faktorer, der beskriver BNBO arealetsafvigelse fra det resulterende BNBO ved ændring af nøgleparametrene. For ennærmere beskrivelse samt uddybning af beregningerne se bilag 10.Usikkerhedsberegningerne bygger på enkle betragtninger og analytiske løsnin-ger af de relevante ligninger, se bilag 10. I usikkerhedsestimeringen antages densamlede vandindvinding at ske fra én boring frem for kildepladsens 5 boringer.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 15Juni 2011
Arealf(b, neff)min0,27max0,25
Længde - Breddef(T, I)min0,99max0,99
Retningf(retning)0,76
Grundvandsdannelsef(3D)0,87
f(b, neff) min
f(T, I) min
fretning
f(3D)
f(b, neff) max
f(T, I) maxFigur 4.2.Usikkerhedsfaktorer og principskitser for usikkerhedsvurdering af BNBO arealets stør-relse, form og retning samt 3D-effekt. De røde principskitser illustrerer det benyttede BNBO areal.De skraverede områder illustrerer det overlappende areal i forhold til BNBO-arealer udregnet, nårparametrene ændres mellem minimum og maksimum værdier.
Den effektive magasindybde, b, og den effektive porøsitet, neff, har betydningfor BNBO arealets størrelse. Ud fra de i bilag 7 vurderede mulige minimale ogmaksimale effektive porøsiteter samt den minimale og maksimale magasintyk-kelse, b, er usikkerheden på det benyttede BNBO areal bestemt i form af f(b, neff),usikkerhedsfaktoren på arealet. Usikkerhedsfaktorerne f(b, neff) minog f(b, neff) maxbeskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal (Amid) svarende til detbenyttede BNBO areal, der er overlappende med henholdsvis det mindst og detstørst mulige areal (Aminog Amax) for kildepladsen, jf. figur 4.2. Jo tættere f(b, neff)er på 1, des mindre usikkerhed er der på det benyttede BNBO’s arealstørrelse.Transmissiviteten, T, og gradienten, I, har betydning for BNBO arealets form,altså længden og bredden af BNBO’et. Ud fra de i bilag 7 vurderede minimaleog maksimale T-værdier samt gradienter er usikkerheden på BNBO’ets formbestemt i form af f(T, I), usikkerhedsfaktoren på længde/bredde-forholdet. Usik-kerhedsfaktorerne f(T, I) minog f(T, I) maxbeskriver, hvor stor en andel af det mestsandsynlige areal (Amid) svarende til det benyttede BNBO areal, der er overlap-pende med henholdsvis arealet bestemt på baggrund af Tminog Iminsamt arealetbestemt på baggrund af Tmaxog Imax, jf. figur 4.2. Jo tættere f(T, I)er på 1, desmindre usikkerhed er der på det benyttede BNBO’s form.Strømningsretningen ved kildepladsen, som afhænger af potentialeforholdene,har betydning for BNBO arealets retning. Ved store usikkerheder i potentiale-forholdene kan usikkerheden på BNBO arealets retning i værste tilfælde værenæsten 100 %. Ud fra den i bilag 7 vurderede maksimale mulige retningsvariati-
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 16Juni 2011
on (�) for strømningsretning ved kildepladsen, er usikkerheden på BNBO’etsretning bestemt i form af f(retning), usikkerhedsfaktoren på BNBO’ets retning.Usikkerheden på et langstrakt smalt BNBO vil ofte være større end usikkerhe-den på et mere cirkelformet BNBO med lille forskel på længde og bredde. Usik-kerheden på BNBO’ets retningen afhænger derfor af længde/bredde forholdetfor det pågældende BNBO samt usikkerheden på strømningsretningen. Usikker-hedsfaktoren f(retning)beskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal(Amid) svarende til det benyttede BNBO, der er overlappende med det mestsandsynlige areal, hvis retningen roteres � 20 grader, jf. figur 4.2. � 20 grader erden vurderede usikkerhed på grundvandets strømningsretning ved Hvorup Sydkildeplads, som er vurderet ud fra kompleksiteten i potentialeforholdene. Jo tæt-tere f(retning)kommer på 1, des mindre usikkerhed er der på det benyttedeBNBO’s retning.Ved at inddrage grundvandsdannelse i den semi-analytiske model, og hermedden tredje vertikale dimension, vil det resulterende BNBO areal kunne reducerestil 87 % af det oprindelige areal, hvilket udtrykkes ved f(3D). BNBO arealet vilmed en vertikal dimension kunne reduceres med 13 %, idet 13 % af grundvand-stilførelsen til BNBO arealet vil komme fra en vertikal grundvandsdannelse in-denfor BNBO arealet. Der er for Hvorup Syd kildeplads tale om en mindre are-alreduktion, og ud fra et konservativt synspunkt er det valgt ikke at medtage 3D-effekten i den endelige BNBO udpegning.På figur 4.2 er de beregnede usikkerhedsindekser for det beregnede BNBO tilHvorup Syd kildeplads vist. Af figuren fremgår det, at den største usikkerhedfindes på BNBO arealets størrelse bestemt af parametrene effektiv magasindyb-de, b, samt effektiv porøsitet, neff. Usikkerheden på transmissiviteten, T, samtgradienten, I, som har betydning for længde-breddeforholdet for BNBO’et, ermeget lille for Hvorup Syd kildeplads. Usikkerheden på en retningsændring på �20 grader er moderat, da BNBO’et har en cirkellignende form. Overordnet forusikkerheden på BNBO’ets form og retning vurderes afgrænsningen at væregodt bestemt, imens BNBO’ets størrelse er mere usikkert bestemt, da usikkerhe-den på magasintykkelsen samt den effektive porøsitet er større.4.5Vurdering af BNBO arealets beskyttelsesgradDer er i bilag 6 (ref. /3/) angivet den akkumulerede lertykkelse for dæklageneover grundvandsmagasinet i OSD 1476. Heraf ses det, at der kildepladsnært forHvorup Syd Vandværk findes et begrænset beskyttende lerlag i lagserien overgrundvandsmagasinet. Bilag 6 viser en akkumuleret lertykkelse over grund-vandsmagasinet på 0-5 m. Dette stemmer endvidere overens med det geologiskeprofilsnit på bilag 3, hvor det fremgår, at der i fire ud af de fem boringer er min-dre indslag (2-4 m) af moræneler. Det ringe lerdække ved Hvorup Syd kilde-plads yder i henhold til Miljøstyrelsens zoneringsvejledning ringe eller ingen
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 17Juni 2011
beskyttelse af grundvandsmagasinet. Ringe eller ingen beskyttelse svarer i zone-ringsvejledningen til, at lerdækket enten er mindre end 15 m moræneler eller 5m smeltevandsler eller marin ler, ref. /6/. Da indvindingen på kildepladsen skerfra et kalkmagasin, kan forekomsten af større sprækkesystemer give en øgettransporthastighed af en evt. forurening, hvilket øger områdets sårbarhed overfor forurening.Ved Hvorup Syd kildeplads består det indvundne grundvand af en oxideretvandtype (Vandtype A). Hermed er grundvandet på kildepladsen ungt (typisk10-30 år gammelt, ref. /6/). Den oxiderede grundvandstype er især sårbar over-for klorerede opløsningsmidler samt gruppen af pesticider, som kun nedbrydeslangsomt eller slet ikke i et oxideret miljø. Til gengæld er det oxiderede grund-vand mindre sårbart overfor blandt andet oliestoffer og visse andre pesticidersom fenoxysyrer (f.eks. dichlorprop og MCPP), idet disse anses som værendeforholdsvis let nedbrydelige i et oxideret miljø, jf. tabel 4.2. Ref. /8/ og /9/.En række miljøfremmede stoffer udgør en generel trussel over for et ubeskyttetgrundvandsmagasin uanset grundvandstype. Dette gælder:Klorerede opløsningsmidler, som har en stor mobilitet og i fri fase har endensitet større end vand, hvorfor de er tungere end vand, og dermed kantrænge ned under grundvandsspejlet.De hyppigt forekomne pesticid-nedbrydningsprodukter Atrazin og BAM,idet nedbrydningen af disse produkter i grundvandet foregår meget lang-somt eller slet ikke uanset vandtype. Ref. /9/.Fenoler kan udgøre en generel risiko for grundvandet, da de opløses ogtransporteres let i vand. Fenoler anvendes især på gasværker, asfaltfa-brikker samt i træimprægneringsindustrien. Den hurtigste nedbrydning affenoler sker dog under oxiderede forhold, som er til stede ved HvorupSyd kildeplads, ref. /8/.
I tabel 4.2 er der for Hvorup Syd kildeplads vist en oversigt over BNBO arealetssårbarhed overfor nitrat og forskellige grupper af miljøfremmede stoffer.
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 18Juni 2011
Miljøfremmede stofferPesticiderNitratStor sårbarhed,da der kunfindes en be-grænset be-skyttelse afgrundvands-magasinet iform af lerlag.NedbrydningaerobNogen sårbar-hed, da der kunfindes en be-grænset beskyt-telse af grund-vandsmagasineti form af lerlag,Dog vil en foru-rening kunnenedbrydes underaerobe forholdsom findes vedHvorup Sydkildeplads.NedbrydninganaerobStor sårbarhed,da der kun fin-des en begræn-set beskyttelseaf grundvands-magasinet iform af lerlag.,samt at en evt.forurening vilnedbrydes underanaerobe for-hold, som ikkeer til stede vedHvorup Sydkildeplads.Organiske mikroforureningerOlieprodukterNogen sårbar-hed, da der kunfindes en be-grænset beskyt-telse af grund-vandsmagasineti form af lerlag,Dog vil en foru-rening primærtnedbrydes underaerobe forholdsom findes vedHvorup Sydkildeplads.Klorerede op-løsningsmidlerFenoler
Nogen sårbarhed,Stor sårbarhed,pga. af fenolerspga. kloreredeopløsningsmid- store vandopløse-lighed og hurtigelers store mobi-transport kombi-litet kombineretneret med, at dermed, at der kunkun findes enfindes en be-grænset beskyt- begrænset beskyt-telse af grund-telse af grund-vandsmagasinet vandsmagasinet iform af lerlag,i form af lerlag,Dog vil en foru-Nedbrydning afrening primærten forureningnedbrydes undervil ske underaerobe forholdstærkt reducere-som findes vedde forhold, somHvorup Syd kil-ikke er til stededeplads.ved Hvorup Sydkildeplads.Tabel 4.2.Oversigt over hvilke stoffer AFV Hvorup Syd kildeplads er sårbar overfor vurderet påbaggrund af de geologiske forhold (lerdække) samt vandtypeforhold. Rød angiver stor sårbarhed.
BNBO arealet for AFV Hvorup Syd Vandværk er stort set kun beliggende i etgrønt udyrkede område, som anvendes til militært øvelsesterræn. I udkanten afBNBO arealet er der beliggende en afsluttet råstofgrav imod sydøst. Det er uaf-klaret, om der er sket en opfyldning af råstofgraven. Hvis dette er tilfældet kandet indebære en risiko for forurening fra flere forskellige forureningskilder sombl.a. pesticider, klorerede opløsningsmidler samt olie/benzin-stoffer. Lige udenfor BNBO arealet imod vest er der beliggende en skydebane. Inden for BNBOarealet er der registreret 2 muligt forurenede lokaliteter, som varetages af mili-tæret. Den mulige forureningstype er her ikke kendt. Militærets anvendelse afområdet udgør muligvis en forureningstrussel inden for BNBO arealet. Der erikke fundet miljøfremmede stoffer på kildepladsen.Af tabel 4.3 fremgår en opsamlende oversigt over forureningstruslerne inden forBNBO arealet på baggrund af de ovenstående beskrivelser. Sammenholdes tabel4.2 og tabel 4.3 er det svært at udpege en primær forureningstrussel for grund-vandet indenfor BNBO arealet, idet den mulige forureningstrussel på militæretsområde er ukendt. Hvis der er sket opfyldning i den afsluttede råstofgrav, er dertypisk ikke kendskab til, hvilke former for affald, der er deponeret. Derfor kander være risiko for forurening med et bredt spekter af stoffer som fx olieproduk-ter, klorerede oplysningsmidler og pesticider. Sammenholdes dette med tabel
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 19Juni 2011
4.2 vil kildepladsen ved en evt. forurening være mest sårbar overfor forureningmed klorerede opløsningsmidler og pesticider, der nedbrydes anaerobt.FladekilderLandbrugGartneriPlantagerIndustriområderBy- og sommerhus-områderSpildevandsslamSkydebanerIdrætsanlægx*LiniekilderKloakledningerJernbanerStørre trafikanlægOlieledningerNedsivning af vej-vandOffentlige kloakkerPunktkilderAffaldsdepoterLosse- og fyldpladserIndustrigrundeOlie- og benzinanlægTanke til husdyrgødningPåfyldepladser og vaske-pladser for pesticiderOpfyldte råstof- og mer-gelgravePrivate afløbsanlægOlietankeVandindvindingsboringer(øvrige)Gamle/sløjfede boringerTabel 4.3.Kryds angiver forureningstrusler indenfor BNBO arealet. *Her tænkes på det militæ-re øvelsesterræn.x
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
AFV Hvorup Syd Vandværk
Side 20Juni 2011
5.
REFERENCER/1/Vejledning fra Miljøstyrelsen nr. 2 2007, Boringsnære beskyttelses-områder - BNBO.AKV – Hvorup Syd, Grundvandsmodel, Placering af 3 nye indvin-dingsboringer, Aalborg Kommune, Vandforsyningen, september2003.Indsatsplanlægning i OSD 33, Geologisk sårbarhedskortlægning,Nordjyllands Amt, november 2004.www.geus.dk/Jupiter,De Nationale Geologiske Undersøgelser forDanmark og Grønland, 2011.
/2/
/3/
/4/
/5/
Boringsnære beskyttelsesområder – Gummersmarke Kildeplads.Analyse af grundvandsbeskyttelse og økonomiske virkemidler. Ud-ført for Københavns Energi A/S af WaterVision og Fødevareøko-nomisk Institut, 2006.Zonering – Detailkortlægning af arealer til beskyttelse af grund-vandsressourcen, vejledning, Miljøstyrelsen, 3/2000.Indsatsplan for grundvandsbeskyttelse, Område med Særlige Drik-kevandsinteresser nr. 33, Vandværkerne: Lindholm, Nr. Uttrup,Aalborg Kommunale Vandforsyning Hvorup Syd, Aalborg Kaser-ne, oktober 2005, Nordjyllands Amt.Miljøfremmede stoffer i grundvandet – Hvad finder vi – Hvad kom-mer der til, René K. Juhler, GEUS, Vandforsyningsteknik nr. 54,2005.Pesticider i dansk grundvand: GRUMO- og Boringskontroldata,NIRAS og GEUS, Miljøministeriet, Miljøstyrelsen, MiljøprojektNr. 1033, 2005.
/6/
/7/
/8/
/9/
NIRAS
\\albkfs01\data\sag\201\460\project\bnbo udførelse\osd 1476 (33)\akv hvorup syd\rapport\afv hvorup syd vandværk endelig.doc
___________________________Bilag 1Oversigtskort___________________________
.!
.!.!.!.!.!
Bilag 1Mål:
Kildepladser i OSD 1476 (33)1:50.000
Tegnforklaring
.!.!.!.!.!
BoringODOSD
Lindholm
.!.!.!.!.!
.!.!...!Hvorup Syd! !
.!.!.!Nr. Uttrup
0
500 1.000
2.000
3.000
4.000Meter
Udført: AWVKontrol: MMOGodkendt: JBJSag nr.: 201460Dato: 16/2, 2011Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476(33)\Hvorup Syd\GIS\Bilag1_oversigtskortOSD1476.mxd
___________________________Bilag 2Potentialekort___________________________
3
2
�4
Gradienter vedkildepladser iOSD 1476Bilag 2Mål:1:25.000
Tegnforklaring
Potentiale 2010 [m]012345
.!
Indvindingsboring
.!.!
.!1,4.!.!.!
Gradient [o/oo]
.!
0Udført: AWVKontrol: MMOGodkendt: JBJSag nr.: 201460Dato: 16/2, 2011Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476(33)\Hvorup Syd\GIS\Bilag2_gradienter_OSD1476.mxd
0
250
5000
1.000
1.5000
2.000Meter
3
0
1
1
..!!
2,0.!..!!.!.2,7!
3
2
0
0
___________________________Bilag 3Geologisk tværprofil___________________________
___________________________Bilag 4Semi-analytisk ognumerisk BNBO’er___________________________
�
BoringsnærebeskyttelsesområdeBNBOAFV Hvorup SydBilag 4Mål:1:7.500
Tegnforklaring
.!
IndvindingsboringPotentiale 2010Semi-analytisk BNBO 1 årNumerisk BNBO 1 år
.!
026.5191
.!
026.4056026.5190
.!
.!
026.4025
.!
026.5155
.!
026.5353
.!
026.4122
.!
026.3688Udført: AWVKontrol: MMOGodkendt: JBJSag nr.: 201460Dato: 10/2, 2011Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476(33)\AFV Hvorup Syd\GIS\Bilag5_semi_num_BNBO_Hvorup_syd.mxd
0
75
150
300
450
600Meter
___________________________Bilag 5Det resulterende BNBO___________________________
�
BoringsnærebeskyttelsesområdeBNBOAFV Hvorup SydBilag 5Mål:1:7.500IndvindingsboringResulterende BNBO 1 årPotentiale 2010bebyggelsegrønt områdehavlandbrugskov
Tegnforklaring
.!
Arealanvendelse
.!
026.5191
sø/vandløbuklassificeretvej
.!
026.4056026.5190
.!
.!
026.4025
.!
026.5155
.!
026.5353
.!
026.4122
.!
026.3688
0
75
150
300
450
600Meter
Udført: AWVKontrol: MMOGodkendt: JBJSag nr.: 201460Dato: 4/2, 2011Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\AFV Hvorup Syd\GIS\Bilag5_resulterende_BNBO_Hvorup_syd.mxd
___________________________Bilag 6Samlet lertykkelse___________________________
�026.3703026.4053
Akkumuleretlerlagstykkelsei meterBilag 6Mål:1:20.000
Tegnforklaring
.!
Indvindingsboring
.!026.3704.!026.4951.!.!026.5535 026.5536
..!!
026.5191
.!
.!
026.4056
.026.5190!
.!
026.4025
.!
026.5353 026.4122..026.5155! !
.!
026.3688
0
190
380
760
1.140
1.520Meter
Udført: AWVKontrol: MMOGodkendt: JBJSag nr.: 201460Dato: 16/2, 2011Sti: G:\SAG\201\460\PROJECT\BNBO UDFØRELSE\OSD 1476 (33)\AKV Hvorup Syd\GIS\Bilag6_lertykkelser.mxd
___________________________Bilag 7Parameterværdier ogusikkerhedsindekser___________________________
___________________________Bilag 8Beskrivelse af densemi-analytiskeberegningsmetode___________________________
24.februar2011Projektnr.201460UdarbejdetafAWVKontrolleretafJBJGodkendtafJBJ
Bilag8Aalborg Kommune, ForsyningsvirksomhederneBNBO beregnet med den semi-analytiske metode
I Miljøstyrelsens vejledning om analytisk beregning af boringsnære be-skyttelsesområder (BNBO), ref. /1/, er det med de anførte metoder ikkedirekte muligt at beregne BNBO-arealerne, når der optræder en grund-vandsstrøm i området, hvilket der stort set altid gør. Den simple cirkelløs-ning i vejledningen vil derfor ofte beregne afgrænsninger, der afviger be-tragteligt (50 % eller mere) fra mere korrekt beregnede områder. Det be-tyder, at man risikerer at investere i store arealer, der ikke har nogen værdiset i en beskyttelsesmæssig sammenhæng.For at undgå dette blev der i forbindelse udpegning af BNBO arealet tilGummersmarke kildeplads, som var den første BNBO opgave Køben-havns Energi igangsatte, udarbejdet en 2D BNBO-model, ref. /2/. Model-len kan ved hjælp af få nøgleparametre beregne den tilnærmede afgræns-ning af et BNBO areal for en indvindingsboring for en fast beskyttelsestidpå f.eks. ½, 1 eller 2 år. Som det fremgår af figur 1 vil afgrænsningen va-riere som følge af ændret hastighed af den naturlige grundvandsstrøm - fraen cirkel og til en tilnærmet ellipseform, der bliver mere langstrakt jo stør-re hastigheden af grundvandet er.I forbindelse med udpegningen af BNBO arealer for en stor del af AalborgKommunes kildepladser har NIRAS videreudviklet den oprindelige 2DBNBO-model til en semi-analytisk grundvandsmodel til bestemmelse afBNBO-arealer. Den semi-analytiske model udnytter alle de fordele som2D BNBO-modellen har ved at anvende få nøgleparametre, der beskriverde kildepladsnære strømningsforhold til opsætning af en simpel numeriskgrundvandsmodel. Den semi-analytiske model integrerer ligesom 2DBNBO-modellen grundvandshastigheden i bestemmelsen af BNBO area-lets udformning kontra den simple analytiske cirkel-løsning, som vejled-ningen beskriver. Her udover er fordelen med den semi-analytiske model,at den kan give et korrekt resulterende BNBO, hvis flere boringer på densamme kildeplads påvirker hinanden. Endeligt kan der med den semi-analytiske model ske en hurtigere beregning og genberegning af et BNBOend med 2D BNBO-modellen.
NIRASA/SVestreHavnepromenade9Postboks1199100Aalborg
CVR‐nr.37295728TilsluttetF.R.Iwww.niras.dk
D:E:
1.1 Definition af et BNBOEn indvindingsborings boringsnære beskyttelsesområde (BNBO) er etafgrænset jordvolumen, inden for hvilket vandets transporttid til indvin-dingsboringen er mindre end en angivet tid (beskyttelsestiden). Et 1 årsBNBO er således det jordvolumen, hvor alt vandet når indvindingsborin-gen inden for et år. På figur 1 er det illustreret, hvorledes et 2D BNBO serud, hvis grundvandsspejlet er hhv. fladt (tv) og hældende (th). Som detses, er BNBO’et en delmængde af det fuldt udviklede indvindingsopland.
Potentialelinier
T=1 år1 års BNBO1 års BNBO
T=1 år
Fuldt udvikletindvindingsopland
Figur 1 – tv.: 1 års BNBO ved ”fladt” grundvandsspejl (ingen hastighed på grund-vand), th.: 1 års BNBO ved hældende grundvandsspejl (hastighed på grundvand).
1.2 Styrende ligninger og parametreHelt generelt kan et BNBO bestemmes, hvis hastighedsfeltet i grund-vandszonen kendes. Herudfra kan BNBO-volumenet afgrænses som deniso-flade, hvor transporttiden til indvindingsboringen er en givet beskyt-telsestid – f.eks. 1 år. Hastighedsfeltet kan bestemmes ved løsning af lig-ning 1 (den styrende ligning for vandtransport i grundvandszonen) medtilhørende randbetingelser og ligning 2 (en modificeret udgave af Darcyligningen):
2h2h2hhKx2Ky2Kz2RSSyztx
1
Side2/5
vxvyvzhvor:
KxhnexKyhneyKzhnez2
Kx, Ky,KzhR
hydrauliske ledningsevnerhydraulisk trykniveaukilde/dræn led (nedbør, oppumpning, vandløbsafstrømningmm)tidspecifik magasinkoefficienteffektiv porøsitetporevandshastighed
tSsnevx, vy,vz
Det ses af ligning 1 og 2, at BNBO’et er afhængig af:Den hydrauliske ledningsevne (Kx, Ky,Kz) – dvs. jordens evne tilat transportere vand.Magasinets udveksling af vand med omgivelserne (R), herundernedbør, fordampning, oppumpning, afstrømning til vandløb, etc.Jordens evne til at magasinere og frigive vand (Ss).Den del af porehulrummet, hvor strømning af betydning rent fak-tisk foregår (ne).
Side3/5
Afhængig af den metodiske tilgang for beregningen af BNBO’erne fore-tages der simplificeringer af ovennævnte formler.Da et stationært strømningsbillede betragtes, udgår den specifikke maga-sinkoefficient (Ss). For den numeriske metode er dette dog ikke en nød-vendig forsimpling, men set i lyset at tidsskalaen og øvrige usikkerhederanses det som en fornuftig forsimpling.Ved den semi-analytiske løsning anvendes, som nævnt, en simpel grund-vandsmodel og partikelbanemodel til en slags numerisk løsning af de ana-lytiske ligninger (eller nærmere bestemt de forudsætninger, der ligger tilgrund for disse). Da såvel de analytiske udtryk som de numeriske metoderbygger på de samme styrende ligninger, skal de resulterende BNBO’erved de to metoder nærme sig hinanden, når den numeriske diskretiseringanvendt i den semi-analytiske løsning bliver tilstrækkelig fin.På figur 2 ses en sammenligning af et BNBO beregnet vha. den analytiskemetode og den semi-analytiske metode. Som det ses, er BNBO’erne stortset sammenfaldende.
Figur 2 – Sammenligning af BNBO beregnet vha. analytisk og semianalytisk meto-de.
Ved beregning af BNBO arealet indgår der således nogle få nøgle-parametre for det pumpede lag, som skal indgå i modellen. Disse kan be-stemmes med forskellig sikkerhed og har forskellig effekt på størrelsen ogformen af de beregnede områder. Nøgleparametrene er den oppumpede
Side4/5
vandmængde, Q, den effektive magasindybde af det pumpede lag, b, deneffektive porøsitet, ne, grundvandsspejlets gradient, I, samt transmissivite-ten, T, for det pumpede lag. Ved anvendelse af den semi-analytiske løs-ning angives retningen af den naturlige grundvandsstrøm ved at indlæsepotentialekurver på modelranden, hvorved disse kurver indgår i beregnin-gen. Der angives således ikke én bestemt værdi for retningen på grund-vandsstrømningen samt hældningen på grundvandsspejlet, som der gørved den analytiske løsning. Den sværeste parameter at bestemme er ne,idet der endnu ikke er udviklet særlige målemetoder til at bestemme denmed, og nebaseres derfor på kvalificerede skøn.
1.3 Referencer/1//2/Vejledning fra Miljøstyrelsen nr. 2 2007, Boringsnære be-skyttelsesområder – BNBO.Boringsnære beskyttelsesområder – Gummersmarke Kilde-plads. Analyse af grundvandsbeskyttelse og økonomiskevirkemidler. Udført for Københavns Energi A/S af WaterVi-sion og Fødevareøkonomisk Institut, 2006.
Side5/5
___________________________Bilag 9Beskrivelse af dennumeriskeberegningsmetode___________________________
Bilag9Aalborg Kommune, ForsyningsvirksomhederneBNBO beregnet med den numeriske metode24.februar2011Projektnr.201460UdarbejdetafAWVKontrolleretafJBJGodkendtafJBJ
De distribuerede numeriske modelværktøjer, der omfatter partikeltrans-portberegninger, er mere avancerede end analytiske og semi-analytiskeberegninger. Fordelen er, at man ofte kan opnå en betydelig større sikker-hed på resultaterne, specielt hvor variabiliteten på nedbør, afstrømning oggeologi er betydelig. Både tidsperspektivet og 3 dimensioner kan udenproblemer indgå i beregningerne. Da metoden normalt kræver en væsent-lig indsats i forbindelse med opstilling og kalibrering, er den relativ dyr atanvende og fordrer således en relativ kompliceret og betydningsfuld pro-blemstilling for at brugen kan retfærdiggøres. Typisk anvendes numeriskemodeller i forbindelse med vandbalancebetragtninger på langt større skalaend beregningen af BNBO arealer foregår på, hvilket man bør være op-mærksom på ved anvendelse af eksisterende numeriske modeller tilBNBO beregning.Ved hjælp af partikelflytning i den numeriske model er det muligt at be-regne retning og hastighed af vandpartiklerne og dermed transporttiden afvandet fra nedsivning til oppumpning. På denne måde kan det grund-vandsdannende opland til indvindingsboringerne beregnes og afgrænsnin-ger af BNBO arealerne bestemmes ved en fastlagt transporttid på f.eks. 1år.Ved udpegning af boringsnære beskyttelsesområder opstilles der typiskikke fuldt numeriske modeller kun til dette formål. I stedet anvendes denumeriske modeller i de områder, hvor de eksisterer, som et supplementtil den analytiske eller semi-analytiske løsning. I BNBO sammenhæng erdet dog ofte nødvendigt at tilpasse den numeriske model i form af forfi-ning af diskretiseringen samt justering af den effektive magasinudbredel-se.For at sikre at det beregnede BNBO bliver uafhængig af den numeriskediskretisering bør den maksimale cellestørrelse bestemmes som (ref. /1/):1 1,bneff10Den enkelte borings årlige ydelse: Q [m3/år]Transporttiden: t0[år]Den effektive magasindybde: b [m]dxQt0
NIRASA/SVestreHavnepromenade9Postboks1199100Aalborg
CVR‐nr.37295728TilsluttetF.R.Iwww.niras.dk
D:E:
Den effektive porøsitet: neff[-]For GMS modeller laves en gridforfining direkte og for MIKE SHE mo-deller laves der en lokal model med randbetingelser fra den store model.Jf. ovenstående bør der oftest laves en justering af den effektive magasin-dybde ved anvendelse af de numeriske modeller til udpegning af borings-nære beskyttelsesområder. Dette gøres indirekte ved at ændre den effekti-ve porøsitet, som har en lineær sammenhæng med den effektive magasin-udbredelse. Eftervisning af denne sammenhæng gøres ikke her men denreelle effektive porøsitet justeres med følgende i den numeriske model:b(reel)neff(model)neff(reel)b(model)Referencer:/1/BNBO – beregningsmodeller, Jacob Birk Jensen, NIRAS og Bjar-ne Madsen, WaterVision, Indlæg på temadagen: BNBO – Bo-ringsnære beskyttelsesområder – IDA Miljø 25. februar 2009.
Side2/2
___________________________Bilag 10Beskrivelse af bestemmelsenaf usikkerhedsindekser___________________________
Bilag10Aalborg Kommune, ForsyningsvirksomhederneBestemmelse af usikkerhedsindekser18.marts2011Projektnr.201460UdarbejdetafAWVKontrolleretafJBJGodkendtafJBJ
For at vurdere BNBO arealets størrelse, form og retning er usikkerhedenpå de anvendte nøgleparametre i beregningen af BNBO arealet vurderet.Vurderingen sker på baggrund af forskellige udregnede faktorer, der be-skriver BNBO arealets afvigelse fra det resulterende BNBO ved ændringaf nøgleparametrene.1.1 Usikkerhedsfaktor på BNBO arealets størrelseDen effektive magasindybde, b, og den effektive porøsitet, neff, har betyd-ning for BNBO arealets størrelse. Ud fra de i bilag 7 vurderede minimaleog maksimale effektive porøsiteter samt minimale og maksimale magasin-tykkelser er usikkerheden på BNBO’ets areal bestemt i form af f(b, neff),usikkerhedsfaktoren på arealet.Det minimale, maksimale og mest sandsynlige (middel) areal bestemmessom:AminQtbmaxneff,maxQtbmidneff,midQtbminneff,min
Amid
Amax
hvor:A er arealet [m2]Q er indvindingsmængden [m3/s]t er transporttiden til boringen [s]
NIRASA/SVestreHavnepromenade9Postboks1199100Aalborg
CVR‐nr.37295728TilsluttetF.R.Iwww.niras.dk
D:E:
b er den effektive magasindybde [m]neffer den effektive porøsitet [-]Usikkerhedsfaktorerne bestemmes som:f(b, neff)minAminAmidAmidAmax
f(b, neff)max
De beskriver, hvor stor en andel af det mest sandsynlige areal (Amid), derer overlappende med henholdsvis det mindst og det størst tænkelige areal(Aminog Amax).1.2 Usikkerhedsfaktor på BNBO arealets formTransmissiviteten, T, og gradienten, I, har betydning for BNBO arealetsform, altså længden og bredden af BNBO’et. Ud fra de i bilag 7 vurderedeminimale og maksimale T-værdier samt gradienter er usikkerheden påBNBO’ets form bestemt i form af f(T,I), usikkerhedsfaktoren på læng-de/bredde-forholdet.Bestemmelsen af længden og bredden på BNBO’et for at kunne vurdereusikkerheden på BNBO’ets form sker ud fra følgende enkle beregnings-metode. Denne tager udgangspunkt i, at arealet, A0, for samme transport-tid, toog for vilkårlige hastigheder af den naturlige grundvandsstrømning,Voer det samme som for den uforstyrrede cirkulære afgrænsning udengrundvandsstrøm (jf. ref. /1/), og at afgrænsningen inden for visse toleran-cer kan beskrives tilnærmet som en ellipse.Vælges ellipsens centrum som centrum for (x,y) - koordinatsystemet kanafgrænsningen tilnærmet skrives som:y2xa 12d,
hvor a [m] og d [m] er ellipsens hovedakser.
Side2/9
Under forudsætning af at arealet er konstant, gælder følgende:A0πadEllipsens storakse,a,findes som summen af henholdsvis den opstrøms,xop,og den nedstrøms afstand fra boringen,xned.Værdierne forxopogxnedkan indirekte beregnes ud fratoaf følgende udtryk (ref. /2/):xopv02πdneff2πdneffln1xopv0Qv0Q,
t0
t0 hvor
xned2πdneff2πdneffln1xnedv0v0Qv0Q
t0er transporttiden til boringen [s]xoper den opstrøms afstand til boringen [m]xneder den nedstrøms afstand til boringen [m]v0er hastigheden af grundvandsstrømmen [m/s]d er længden på lilleaksen (bredden af BNBO’et) [m]neffer den effektive porøsitet [-]Q er oppumpningen [m3/s]Således bestemmes BNBO’ets længde og bredde som:
længdeaxopxnedbredded
Side3/9
xned
xop
d
Ved at optegne sammenhængen mellem hastigheden på den naturligegrundvandstrøm og oppumpningen fra den pågældende boring kan bred-den og længden på BNBO’et findes, se figur 1.
Figur 1.Eksempel på sammenhæng mellem oppumpningen samt grundvandshastigheden iBNBO udpegningen til bestemmelse af opstrøms afstand, nedstrøms afstand samt den halvebredde af BNBO’et. Ref. /2/.
Hastigheden på den naturlige grundvandsstrøm bestemmes ud fra følgen-de og afhænger af transmissiviteten, T, og gradienten, I:
Side4/9
v0
IT,bneff
hvor der for hvert BNBO bestemmes:v0,minIminTminbneffImidTmidbneffImaxTmaxbneff
v0,mid
v0,max
hvorv0er hastigheden af grundvandsstrømmen [m/s]I er gradienten [-]T er transmissiviteten [m2/s]b er den effektive magasintykkelse [m]neffer den effektive porøsitet [-]
Figur 1 er anvendt til at bestemme bredden (lilleaksen) på BNBO’et, somher antages at have en elipseform, for henholdsvis minimale, maksimaleog mest sandsynlige værdier (middel) af T og I. På baggrund af den op-pumpede mængde, en fastlagt transporttid samt en minimal, maksimalsamt mest sandsynlig hastighed bestemmes den minimale, maksimalesamt mest sandsynlige bredde af BNBO’et.Q, t0og v0,mindminQ, t0og v0,middmidQ, t0og v0,maxdmax
Side5/9
Usikkerhedsfaktorerne bestemmes som:f(T,I)minmin(dmin, dmid)maks(dmin, dmid)min(dmax, dmid)maks(dmax, dmid)
f(T,I)max
Da arealet forudsættes at være konstant beskriver usikkerhedsfaktorernepå T og I, hvor stor en andel af det mest sandsynlige BNBO bestemt påbaggrund af dmid, der er overlappende med de BNBO’er, der er bestemthenholdsvis ud fra dminog dmax. Da arealet er konstant, og der herved er enlineær sammen hæng mellem længde og bredde på BNBO’et, er det kunnødvendigt at bestemme enten usikkerheden ud fra enten længden ellerbredden på BNBO’et.1.3 Usikkerhedsfaktor på BNBO arealets retningStrømningsretningen ved en kildeplads, som afhænger af potentialefor-holdene, har betydning for BNBO arealets retning. Ved store usikkerhederi potentialeforholdene kan usikkerheden på BNBO arealets retning i vær-ste tilfælde være næsten 100 %. Ud fra den i bilag 7 vurderede maksimaleretningsændring (�) er usikkerheden på BNBO’ets retning bestemt i formaf f(retning), usikkerhedsfaktoren på BNBO’ets retning.
Usikkerheden på et langstrakt smalt BNBO vil ofte være større end usik-kerheden på et mere elipseformet BNBO med lille forskel på længde ogbredde.Usikkerheden på BNBO’ets retningen afhænger derfor af længde/breddeforholdet for det pågældende BNBO samt usikkerheden på strømningsret-ningen.I GMS er der beregnet BNBO’er med forskellige længde/bredde forholdved variation af den hydrauliske ledningsevne, K, når den oppumpede
Side6/9
mængde, Q, transporttiden, t, magasintykkelsen, b, den effektive porøsitet,neffsamt gradienten, I, er holdt konstant. I ArcGIS er disse BNBO roterethenholdsvis 10, 20 og 30 grader, og det er bestemt hvor stor en andel afdet oprindelige BNBO, som overlapper med de roterede BNBO’er, setabel 1. Jo mindre overlappende areal, jo større usikkerhed.
Længde/breddeforholdf10grf20grf30gr1 (cirkel)1111,50,880,760,6520,760,550,3730,730,490,3140,650,360,2250,560,270,16Tabel 1.Usikkerhedsfaktorer bestemt på baggrund af længde/bredde forhold samt ret-ningsændring.
Værdierne i tabellen er afbilledet ifigur 2. For længde/breddeforhold ogretningsusikkerheder der ligger imellem de beregnede, interpoleres derlineært.1,2f10gr1f20grf30grUsikkerhedsfaktor
0,8
0,6
0,4
0,2
00123Længde/bredde forhold
456
Figur 2.Usikkerheden ved de forskellige retningsændringer som funktion af læng-de/bredde forholdet for BNBO’et.
Side7/9
1.4 Usikkerhed ved at se bort fra grundvandsdannelseI den forsimplede semi-analytiske beregning af BNBO arealet indgårgrundvandsdannelse ikke. Typisk har grundvandsdannelsen stor betydningfor BNBO udpegningen, hvis den effektive magasindybde samt den effek-tive porøsitet antager meget lave værdier. Lave værdier resulterer i storearealer, hvilket igen resulterer i, at grundvandsdannelsen får større betyd-ning.
Usikkerhedsfaktoren på 3D-effekten, altså usikkerheden på at se bort fragrundvandsdannelsen bestemmes som:f3D1hvorGVD er grundvandsdannelse [m/år]b er magasintykkelsen [m]neffer den effektive porøsitet [-]t er transporttiden til boringen [år]GVDt,bneffGVDt
Herved beskriver faktoren hvor stor en andel af grundvandet, der kommerfra selve magasinet. Den resterende del kommer således fra grundvands-dannelsen indenfor BNBO arealet. Faktoren beskriver også hvor stor enandel af det beregnede BNBO areal arealet kan reduceres til, hvis grund-vandsdannelsen medtages i beregningerne. Jo større faktor, jo mindregrundvandsdannelse indenfor BNBO’et, og jo mindre betydning har 3D-effekten. Det er på den sikre side ikke at medtage grundvandsdannelsen iberegningerne.
Side8/9
1.5 Referencer
/1/
Vejledning fra Miljøstyrelsen nr. 2 2007, Boringsnære be-skyttelsesområder - BNBO.
/2/
Udbudsbetingelser, BNBO-udbud, Forsyningsvirksomheder-ne - Administrationen, juni 2010.
Side9/9
