SULDALSLÅGEN MILJØRAPPORT NR. 40

Transkript

1 SULDALSLÅGEN MILJØRAPPORT NR. 4 TITTEL: Vannkvaliteten i Suldalsvassdraget med vekt på Ulla-Førrereguleringa FORFATTERE: Inggard A. Blakar, Ståle Haaland og Sigurd K. Bjørtuft UTFØRENDE INSTITUSJON: Norges landbrukshøgskole ANSVARLIG SIGNATUR: SAMMENDRAG: Ulla-Førre-reguleringa førte til at Suldalslågens kapasitet til å nøytralisere tilførsler av surt vann ble redusert med en faktor på 1 i perioder med minstevannføring vinterstid i forhold til RSK-perioden. De fleste sidebekkene i de uregulerte restfeltene til Suldalslågen og nedre del av Suldalsvatn har hatt dårlig vannkvalitet, særlig i forbindelse med sjøsaltepisoder. Ved minstevannføring bidrar restfeltet i flomperioder med 6-9 % av vannet nederst i Suldalslågen. Surt flomvann med mye aluminium fra restfeltet har derfor gitt dårligere vannkvalitet i elva. Flomanalyser og varighetskurver viser at alle manøvreringsregimer etter 198 og nye skisseforslag vil gi dårligere vannkvalitet enn uregulert elv og spesielt RSK-regimet (1967-8). Et nytt forslag basert på økt slipp fra Suldalsvatn under store flommer fra restfeltet vil bedre vannkvaliteten i elva. Dersom dårlig vannkvalitet i flomepisoder har bidratt til nedgangen av laks i Suldalslågen, bør manøvrering og vannbehandling gjennomføres for å optimalisere forholda under kritiske faser i laksens livssyklus. Mindre «sur nedbør» sammen med omfattende kalking har ført til bedre vannkvalitet i Suldalslågen. ABSTRACT: The Ulla-Førre Scheme reduced river Suldalslågen s capacity of neutralizing acid water with a factor of 1 compared to the previous RSK scheme. The water in most of the unregulated tributaries of Suldalslågen and the lower parts of lake Suldalsvatn have been of low quality, especially in connection with sea salt episodes. By minimum flow into the main river during winter combined with heavy runoff from the unregulated catchment, the latter might contribute with up to 6-9 % of the water in the lower part of Suldalslågen. Feeding of acid water with aluminium from these catchments has thus resulted in reduced water quality in the main river. Analysis show that all flow regimes after 198 and new outline proposals result in a less favourable water quality than unregulated river and the RSK regime before 198. A new proposal based on an increased discharge from Suldalsvatn during periods with heavy rain or snow melting would improve the water quality in the river. If poor water quality during such periods has contributed to the decline of salmon in Suldalslågen, optimal conditions during critical phases of the salmon s life cycle should be kept in mind when determining the flow regime and water treatment. Less «acid rain» in general and extensive liming in the watercourse have resulted in a better water quality in Suldalslågen. EMNEORD: SULDALSVASSDRAGET, VANNKJEMI, FLOMEPISODER, VASSDRAGSREGULERING OPPDRAGSGIVER: Statkraft SF År: 24 ISBN ISSN

2

3 VANNKVALITETEN I SULDALSVASSDRAGET MED VEKT PÅ ULLA-FØRRE-REGULERINGA Inggard A. Blakar *, Ståle Haaland * og Sigurd K. Bjørtuft ** * Norges landbrukshøgskole, Institutt for plante- og miljøvitenskap ** SWECO Grøner AS 1 m³/s Stråpa Larvika 6, ph 5,5 5, 4,5 25-jan 3-jan 4-feb 9-feb 14-feb 19-feb 2

4

5 FORORD Denne rapporten er basert på data fra et mangeårig kjemisk avrenningsprosjekt i samarbeid med Statkraft, Direktoratet for naturforvaltning og Suldal elveigarlag med undertegnede som prosjektleder for den vannkjemiske delen. Vegard Pettersen (Statkraft), Halvard Kaasa (Sweco Grøner), Steinar Sandøy (DN), Øyvind Vårvik og Bjørn Moe (Suldal elveigarlag), Hallvard Steinbru og Kåre Paulsen (Statkraft), Ivan Digernes og Lars Molstad (NLH), Erik Holmqvist og Jim Bogen (NVE), Finn Gravem og Jan-Petter Magnell, (Sweco Grøner), Svein Jakob Saltveit og Antonio «Toni» B.S. Poleo, (UiO), Harald Sægrov (Rådgivende Biologer), Espen Lydersen, Stein Johansen, Frode Kroglund, og Bjørn Olav Rosseland (NIVA) takkes for god hjelp og mange nyttige diskusjoner i forbindelse med prosjektet. For øvrig vil jeg takke alle gode kollegaer, medarbeidere, venner og andre involverte for godt samarbeid med mye fart og spenning rundt laksen i Suldalslågen de siste 2 åra. Statkraft og DN takkes for økonomisk støtte til prosjektet. Atle Hindar og Espen Lydersen (NIVA), Harald Lura (Ambio Miljørådgivning), Vegard Pettersen og Kåre Paulsen (Statkraft) takkes for mange konstruktive innspill til tidligere utkast av denne rapporten. Til slutt en spesiell takk til Vegard Pettersen og Steinar Sandøy som har gjort en utmerk jobb med å koordinere de mange delprosjektene. De har vist stor samarbeidsvilje og evne til å skjære gjennom i vanskelige diskusjoner om tålegrenser, mm i fagmiljøene. Jeg vil også takke den store laksen som beit på kroken min en fin kveld nedenfor Sandsfossen. Den ble transportert til havs og radiomerka før den gjorde jobben sin for NINA. Forresten skulle det vært interessant og vært laks noen dager for å diskutere «tålegrenser» og imitasjonene i flueboksen min. Inggard Arne Blakar Sign. 24 3

6

7 INNHOLD 1. SAMMENDRAG INNLEDNING OMRÅDEBESKRIVELSE Suldalsvassdraget RSK-feltet Ulla-Førre-feltet Suldalsvatn med restfelt Suldalslågen med restfelt Vannføringsregimer, hydrologi og vannkvalitet Hydrologiske forhold med relevans for vannkjemi VANNKVALITET Prøvelokaliteter Analyseparametere og metoder Generelt om ioner og mobilisering av aluminium Ulla-Førre med Blåsjømagasinet Røldal-Suldal (RSK) og restfeltet til Suldalsvatn Suldalsvatn Suldalslågen med uregulert restfelt EFFEKTER AV ULIKE MANØVRERINGER KONKLUSJON TIDLIGERE UNDERSØKELSER REFERANSER VEDLEGG Vedlegg 1 Al-komplekser i Suldalsområdet Vedlegg 2 Analyseutstyr Vedlegg 3 Figurer over vannkvalitet, vannføring og flommer

8

9 1. SAMMENDRAG Overføring av felt fra 6 og 1 m nivå etter Ulla-Førrereguleringa førte til økt tilførsel og derved redusert teoretisk oppholdstid i Suldalsvatn (fra 1,6 til 1 år). Neddemming av områder på 6 m nivå førte til at siktedjupet i Suldalsvatn ble redusert fra 12 til 2 m (korttidseffekt pga stor tilførsel av sedimentpartikler). Tilførsler fra overførte og regulerte felt på 6 m nivå ga ingen målbar effekt på vannkjemien i Suldalsvatn. Tilførsel av mye surt vann fra Blåsjømagasinet (1 m nivå) førte imidlertid til at alkaliniteten i Suldalsvatn ble nesten halvert. I perioder med minstevannføring (15. desember - 3.april) ble vannføringa øverst i Suldalslågen redusert til ca. en femtepart i forhold til RSK-reguleringa før 198. Redusert vintervannføring i Suldalslågen (fra ca. 6 til 12 m 3 /s) sammen med redusert alkalinitet (fra 25 til 14 µekv/l) i Suldalsvatn førte til at «alkalinitet per tid» (APT) øverst i elva ble redusert med nesten 9% (fra 15 til 168 mekv/s). UF-reguleringa førte derfor til at Suldalslågens evne til å nøytralisere tilførsler av surt vann ble redusert med en faktor på ca 1 i perioder med minstevannføring vinterstid i forhold til RSK-perioden. De fleste sidebekkene i de uregulerte restfeltene til Suldalslågen og Suldalsvatn nedstrøms Suldalsporten har hatt dårlig vannkvalitet, særlig i forbindelse med sjøsaltepisoder (ph < 5, Ali > 5 µg/l, Ca <,5 mg /l og Si <,5 mg Si/l). Ved minstevannføring bidrar restfeltet i flomperioder med 6-9 % av vannet nederst i Suldalslågen. Redusert APT øverst i elva førte derfor til at surt flomvann med mye aluminium fra restfeltet ga dårligere vannkvalitet i elva. Uten UF-reguleringa ville bidraget fra sidebekkene og effekten på vannkvaliteten i elva blitt vesentlig mindre (jf. 1 ganger større APT). I perioder med minstevannføring (12 m 3 /s) ble Suldalslågen dessuten mindre egna som resipient for kloakk, diffus avrenning fra landbruk og annen lokal forurensning (i forhold til RSK-perioden). Uregulert elv (før 1968) hadde etter tørre perioder av og til svært låg vintervannføring (3-6 m 3 /s). Dersom slike låge vintervannføringer hadde blitt tilført seinere års store flommer fra restfeltet (surt vann med mye aluminium, f. eks. etter sjøsaltepisoder), ville vannkvaliteten i svært korte episoder (< ett døgn) antakelig blitt like dårlig som etter UF-reguleringa (forutsatt betydelig flomdempning i Suldalsvatn). RSK-reguleringa hadde derfor en positiv effekt på vannkvaliteten i Suldalslågen vinterstid fordi vannføringa og derved APT økte betydelig. Dessuten kom RSK-reguleringa før nedfallet av «sur nedbør» og skadene på laksefisk var på sitt verste i Sør-Norge. Mindre «sur nedbør» og omfattende kalking av sidebekker, innsjøer og terrengkalking i restfeltet har i seinere år ført til bedre vannkvalitet for laks og andre ferskvannsorganismer i Suldalslågen. Flomanalyser og varighetskurver viser at alle manøvreringsregimer etter UF og tre nye skisseforslag vil gi mye dårligere vannkvalitet enn uregulert elv og spesielt RSK-regimet. Både andel vann fra restfeltet og varigheten av flommer med dårlig vannkvalititet i elva øker vesentlig. Et nytt manøvreringsforslag hvor slippet fra Suldalsvatn blir økt under store flommer fra restfeltet vil gi mye bedre vannkvalitet i elva. Mindre enn 6% vann fra restfeltet nederst i elva i siste treårsperiode blir oppnådd med et tilleggsslipp under flomepisoder som tilsvarer bare,4 m³/s på årsbasis. Dersom dårlig vannkvalitet i flomepisoder har bidratt til nedgangen av laks i Suldalslågen, bør manøvrering og vannbehandling gjennomføres for å optimalisere forholda under kritiske faser i laksens livssyklus. 5

10 2. INNLEDNING Målsettinga med denne rapporten har vært å gi en oversikt over utviklinga av vannkvalitet i området for å vurdere eventuelle effekter av utprøvde regimer og nye skisseforslag til manøvreringer på vannkvaliteten i Suldalslågen. Hydrologiske forhold og ulike flomtyper med stor relevans for vannkjemien i elva blir derfor diskutert. Utviklinga fra uregulert elv via RSK og Ulla-Førre-reguleringene er tatt med for å gi nødvendig bakgrunnsinformasjon. Suldalslågen er internasjonalt kjent for sin unike, storvokste laksestamme. Etter 1989 har laksefangsten blitt betydelig redusert (Kaasa et al. 1998). Det er derfor viktig å få vurdert om UF-reguleringa har ført til dårligere vannkvalitet og derved mindre laks i vassdraget. I elver og innsjøer er alkaliniteten et mål på motstanden mot forsuring. Overføring av mye surt vann fra Blåsjømagasinet etter UF-reguleringa førte etter noen år til at alkaliniteten i Suldalsvatn ble halvert (fra 27 til 14 µekv/l). Samtidig ble vintervannføringa i Suldalslågen redusert til en femtepart (fra 6 til 12 m 3 /s). Sammen førte dette til at «alkalinitet per tid» (APT i mekv/s = alkalinitet i µekv/m 3 multiplisert med vannføring i m 3 /s) øverst i Suldalslågen om vinteren ble redusert med 9 %. UF-reguleringa førte derfor til at Suldalslågens kapasitet til å nøytralisere surt flomvann med mye aluminium fra det uregulerte restfeltet ble redusert med en faktor på ca 1, dvs i forhold til RSK-perioden (Blakar 1999). Etter Ulla-Førre reguleringa har restfeltet i flomperioder bidratt med mye vann nederst i Suldalslågen om vinteren (RQ% > 7). Under store flommer, spesielt i forbindelse med sjøsaltepisoder, ble vannkvaliteten dårlig i mange sidebekker og i Suldalslågen; ph < 5,5, > 5 µg Ali/l, < 1 mg Ca/l og < 1 mg Si/l og (Blakar 1999). Slik vannkvalitet kan ifølge Rosseland (1989) og Birchall (1992) være giftig for laks. Det er lansert en rekke hypoteser for å forklare nedgangen i laksefangst i Suldalslågen (jf. Lydersen, et al. 1996, Kaasa 1998). Effekten av vannkvalitet på laks har blitt undersøkt av flere forskningsgrupper de siste åra, men det er stor faglig uenighet om konklusjonene. Dårlig smoltkvalitet i settefiskanlegget (Ritland) og resultater fra eksponeringsforsøk (dose-respons) med laksunger i Suldalslågen kan indikere dårlig vannkvalitet for laks, jf. Kroglund og Finstad (21), Strand et al. (21 & 22). Det er videre vist at saltvannstoleransen hos smolt svekkes betydelig og fører til stor dødelighet (> 5%) etter korte opphold (timer) i ferskvann med bare 1-2 µg Ali/l (Kroglund og Rosseland 24). I Suldalslågen er det registrert vesentlig større konsentrasjoner (> 5 µg Ali/l). Andre lakseforsøk indikerer imidlertid at vannkvaliteten i vassdraget er god, at Al-konsentrasjonene virker stimulerende og har positiv effekt på saltvannsstoleransen samt at kalking er unødvendig eller i verste fall har negativ effekt (Flodmark et al. 23). I følge Rosseland og Staurnes 1994, Skogheim et al. 1984, Potts et al. 1985, Rosseland 1989, Havas og Rosseland 1995 og Rosseland pers medd. 24 er det generelt fem faser i laksens livssyklus som er spesielt følsomme for dårlig vannkvalitet; (1) i april-mai når laksungene blir smolt og etter hvert migrerer til havet (smoltifisering og marin overlevelse), (2) i mai-juni når eggene blir klekt og gjellene frigjøres, (3) i juli når laksyngelen kommer opp av grusen, (4) i august-september når gytelaksen vandrer opp i elva og (5) i desember-januar når lakseggene befruktes. Dersom dårlig vannkvalitet i flomepisoder har bidratt til nedgangen av laks i Suldalslågen (f.eks. ved redusert saltvannstoleranse og marin overlevelse av smolt, giftige blandsoner, mm) bør vannføring og vannbehandling i framtida gjennomføres for å optimalisere forholdene under nevnte kritiske faser i laksens livssyklus. 6

11 3. OMRÅDEBESKRIVELSE 3.1. Suldalsvassdraget Suldalsvassdraget ligger på grensen mellom Aust-Agder, Hordaland og Rogaland mellom Hylsfjorden og Jøsenfjorden. Dagens nedbørfelt er 2133 km 2 og kan deles i fire delfelt (jf. Figur 1). Norsk Hydro har siden 1967 regulert RSK-feltet (Røldal-Suldal Kraft) på 789 km 2. Statkraft har siden 1986 regulert UF-feltet (Ulla-Førre) på 853 km 2. I tillegg er det to uregulerte nedbørfelt, restfeltet til Suldalsvatn (356 km 2 ) og restfeltet til Suldalslågen (135 km 2 ). Normal lufttemperatur (1961-9) nederst i vassdraget ved Sand (5 m o.h.) og Suldal-Mo (58 m o.h.) er hhv 5.7 og 6. C. På begge lokalitetene er det normalt kaldest i februar (-2.1 C) og varmest i juli (hhv 14.2 og 14.4 C). Normalnedbør (1961-9) ved Sand og Suldal-Mo er hhv 223 og 197 mm ifølge DNMI. Det meste av nedbøren faller om høsten. Snøsmelting i de høgtliggende områdene skjer vesentlig i juni og juli. Vassdraget og klimatiske forhold er nærmere beskrevet av Magnell m. fl RSK-feltet RSK-feltet utgjør 39 % av dagens nedbørfelt til Suldalsvatn (jf. Figur 1). RSK-feltet ligger innenfor det naturlige nedbørfeltet til Suldalsvatn og kan deles i to delfelt; oppstrøms og nedstrøms Røldalsvatn. Det øvre feltet regulerer tilførslene til Valldalsvatn, Votna og Røldalsvatn og tappes gjennom Suldal kraftstasjon nr. 1 (lok 6,1). Det nedre feltet regulerer vesentlig tilførslene til Holmavatn og vannet tappes gjennom Suldal kraftstasjon nr. 2 (lok 6,2). Vannet fra RSK-feltet har omtrent samme vannkvalitet (årsmiddel) som restfeltet til Suldalsvatn (Blakar 1999). I perioden kom 37 % av tilførslene til Suldalsvatn fra RSK feltet Ulla-Førre-feltet UF-feltet utgjør 43 % av dagens nedbørfelt til Suldalsvatn. 79 % av arealet ligger utenfor det naturlige nedbørfeltet til Suldalsvatn. UF-feltet kan deles i tre delfelt; Lauvastølfeltet (123 km 2 ) drenerte tidligere naturlig til Suldalsvatn mens Sandsafeltet (319 km 2 ) og Blåsjøfeltet (414 km 2 ) utgjorde størstedelen av nedbørfeltet til Ulladalsåna og Førreåna som drenerte naturlig til Jøsenfjorden. Sørlige deler av Blåsjøfeltet drenerte naturlig til Storåna i Årdal i Ryfylke og til Otra. Blåsjømagasinet drenerer områder over 1 m o.h. Oppdemningen startet i 1985 og magasinet er Norges største kraftverksmagasin (målt i potensiell energi) med HRV og LRV på hhv 155 og 93 m o.h. Innsjøareal og totalvolum ved HRV er 82 km 2 og 31 * 1 6 m 3. Etter oppfylling ble vannkvaliteten i Blåsjø relativt dårlig og vannet er i dag nesten uten alkalinitet (jf. Blakar 1999, Blakar & Haaland 24). Vann fra Blåsjø tappes via Saurdal (4) og Kvilldal (1) til Suldalsvatn. Tappingen fra Blåsjø er størst i vinterhalvåret og har i perioder bidratt med 7-8 % av totaltilførselen til Suldalsvatn. Noe vann fra 6 m-nivå blir i perioder pumpa opp i Blåsjø. Med normal avrenning tar det tre år å fylle tomt Blåsjømagasin. Sandsafeltet og Lauvastølfeltet drenerer områder fra 6 til 1 m o.h.. Vannkvaliteten skiller seg ikke vesentlig fra vannkvaliteten fra RSK-feltet og restfeltet til Suldalsvatn (Blakar 1999). I perioden kom 43 % av tilførslene til Suldalsvatn fra UF-feltet. 7

12 25 Km UF RSK Suldalsvatnets restfelt Suldalslågens restfelt VALLDALSVATN Før RSK Etter RSK Etter UF RØLDALSVATN VOTNA RSK 57 6,1 6,2 45 HOLMVATN LAUASTØLFELTET SULDALSPORTEN SULDALSLÅGENS RESTFELT 2 UF 3 SANDSA - 4 MOSVATN MAGASINET 5,O ULLAÅNA FØRREÅNA 5,F BLÅSJØ- MAGASINET BLÅSJØFELTET BOTTSÅNA km Figur 1 Dagens nedbørfelt til Suldalsvassdraget. De uregulerte restfeltene til Suldalslågen (oransje) og Suldalsvatn (blått) og de regulerte RSK- (grønt) og UF-feltetene (rødt) er markert med heltrukne linjer. Undersøkte lokaliteter er nummerert (jf. Tabell 1). Størrelsene på hovedfeltene før RSK-, etter RSK- og etter UF-reguleringene er vist i søylediagrammet. 8

13 3.4. Suldalsvatn med restfelt Suldalsvatn er en djup (376 m), oligotrof fjordsjø med LRV og HRV på hhv 67 og 68.5 m o.h. Innsjøareal og totalvolum ved HRV er 28.5 km 2 og 45 * 1 6 m 3. UF-reguleringa førte til at årlig middeltilførsel til Suldalsvatn økte fra 91 til 15 m 3 /s. Teoretisk oppholdstid ble derved redusert fra 19 til 12 måneder. Suldalsvatn ovafor Suldalsporten er vanligvis isotermisk høst, vinter (sjelden islegging) og vår pga betydelig vindindusert omrøring av vannmassene. Den nedre delen av innsjøen, mellom Suldalsporten og Suldalsosen, er relativt grunn og periodevis islagt. Ved invers temperatursjiktning vintertid kan kaldt og surt vann fra restfeltet til denne delen anrikes i overflatelaget og derved gi dårlig vannkvalitet øverst i Suldalslågen (Blakar 1999). Før UF-reguleringa hadde Suldalsvatn relativt låg alkalinitet og derfor begrensa evne til å motstå forsuring. Tapping av mye surt vann fra Blåsjø førte etter hvert til at alkaliniteten i Suldalsvatn ble halvert (fra 27 til 14 µekv/l). Samtidig avtok in situ ph øverst i Suldalslågen fra 6.5 til 6.1 (Blakar 1999). Forandringene skjedde hovedsakelig i perioden I perioden har alkaliniteten i Suldalsvatn imidlertid økt som følge av mindre «sur nedbør» i seinere år (jf. SFT 2 og 23). Etter UF-reguleringa har restfeltet til Suldalsvatn hatt noe bedre vannkvalitet enn Suldalsvatn (årsmiddel). Noen sidebekker har imidlertid dårlig vannkvalitet i flomperioder (Blakar 1999). I åra kom 2 % av tilførslene til Suldalsvatn fra restfeltet Suldalslågen med restfelt Suldalslågen er 23 km lang og har mellom dam Osvad ved Suldalsvatn og utløpet til Sandsfjorden en fallhøgde på 68 m. I juni-juli mottar vassdraget mye smeltevann fra områdene 6-11 m o.h. (jf. Figur 2). Lågere nede bidrar nedbøren til avrenning stort sett hele året. I perioder med kraftig lågtrykk og vind kan nedbøren få relativt høge konsentrasjoner av sjøsalter (sjøsaltepisoder). Både snøsmelting og regn kan hver for seg eller i kombinasjon gi store flommer i restfeltet. Lufttemperaturen varierer ofte 5-1 C gjennom døgnet og sommertemperaturen synker med ca.6 C per 1 m stigning. Høgere enn 9 m o.h. overstiger minimum lufttemperatur gjennom døgnet smeltepunktet ( C ) bare i juli og august. Vanntemperaturen i Suldalslågen blir påvirka av tilførsler både fra Suldalsvatn og restfeltet. Øverst i elva er vanntemperaturen mest påvirka av Suldalsvatn hvor temperaturen fluktuerer mindre gjennom året enn i sidebekkene. Topografien i restfeltet er typisk vestlandsk med store høgdeforskjeller og bratte skråninger (jf. Figur 2). Tregrensa ligger 6-7 m o.h. og den høgeste fjelltoppen er 115 m o.h. Under tregrensa er restfeltet dominert av blandingsskog av bjørk (Bétula sp.), furu (Pinus sylvéstris) og plantet gran (Pícea ábies) samt mye gråor (Alnus incána) som kantvegetasjon langs sidebekkene. Det er noe landbruksvirksomhet i dalbunnen; 5.7 % dyrket mark i restfeltet og ca 15 gjødseldyrenheter (Teigen & Ness 1994). Det er ingen store urbane punktutslipp til Suldalslågen. Berggrunnen er dominert av gneis, granitt og fylitt (jf. Figur 3) hvor mineralene vesentlig er feltspater (alkalifeltspat, mikroklin og plagioklas), glimmer (biotitt og muskovitt), pyroksen og kvarts (Garmo 1995). Dette er tungt forvitrede «sure» bergarter der endeproduktene hovedsakelig er silisiumoksider og amorfe Al-hydroksider. Jordsmonnet i restfeltet er sjelden djupere enn 5 cm. Tette bunnmorener har dannet myrer i lokale dalsøkk. I store deler av nedbørfeltet er det svært bratt og skrint jordsmonn med delvis ustabile masser. Suldalslågen ligger under marin grense, som i området ligger ca. 7 m o.h. 9

14 (Abrahamsen & Skogheim 1981). Over marin grense er avsetningene dominert av morenemateriale. I dalbunnen er det breelvavsetninger med mye sand og grus nær Suldalsvatn og finere sedimenter lenger nede. Under og etter landhevinga etter siste istid har fluviale sandsedimenter blitt dannet på klassisk vis ved at Suldalslågen og sidebekkene har erodert i breelvavsetningene. Dette gir et skiftende avsetningsmønster gjennom hele dalføret. Generelt er det jord med et høgt innhold av organisk materiale over et lite forvitret og næringsfattig opphavsmateriale. Fjellområdene er dominert av myr og grunt jordsmonn (litosols). Bratte, ustabile hellinger inkludert rasområder har et godt utviklet overflatesjikt (entisols). I de skogkledde dalsidene dominerer podsol (spodosol) under bartrevegetasjon. I solrike hellinger med lauvtrær er det ofte brunjord (inceptisol). På elevavsetningene i dalbunnen dominerer podsol på godt drenerte områder. På landbruksarealene er det et godt omrørt humusrikt overflatesjikt som kan beskrives som en type brunjord, jf. Haaland (22). Podsoler har låg ph og basemetningsgrad, ofte med H + og Al-komplekser som dominerende kationer i jordprofilet. Områder med mye brunjord inneholder noe mer næringsstoffer og særlig på de kalka landbruksarealene er det ofte høg basemetningsgrad og ph Vannføringsregimer, hydrologi og vannkvalitet Vannføringsregimer og hydrologiske forhold i Suldalsvassdraget er grundig behandlet av Magnell et al. (24). Her blir forhold med relevans for vannkvalitet kort gjennomgått. < 1 m 4-5 m 8-9 m 1-2 m 5-6 m 9-1 m 2-3 m 6-7 m 1-11 m 3-4 m 7-8 m > 11 m km Figur 2 Topografisk kart over restfeltet til Suldalslågen 1

15 Gabbro, dioritt Fylitt Gneis Basalt (metamorf) Gneis, migmatitt Granitt Suldalslågen med sidebekker Figur 3 Berggrunnskart over restfeltet til Suldalslågen. Skjematisk etter Sigmond Nedbørstasjon (Prestvika) DNMI stasjon (Suldal-Mo) DNMI stasjon (Sand) Limnigrafer Vannprøver tatt i Suldalslågen Kalkingsanlegget v/ dam Osvad km Figur 4 Undersøkte lokaliteter i restfeltet til Suldalslågen (jf. Tabell 1). 11

16 Suldalslågen med uregulert restfelt (135 km²) og undersøkte lokaliteter framgår av Figur 4. Mosvatnfeltet på 23 km 2 drenerte til Suldalslågen, men ble overført til 6 m nivå i forbindelse med UF reguleringa. Middelvannføringa øverst i Suldalslågen ved Stråpa (vm 2257) og nederst ved Larvika (vm 1372) i perioden var hhv 44,5 og 55 m 3 /s. Årsverdiene fra restfeltet varierte fra 7,2 (1996) til 14,2 m 3 /s (199). Normalavrenninga er 12,1 m 3 /s. De ulike manøvreringsreglementene som er utprøvd; først RSK, Ulla-Førre etter 198, med endret reglement og de to siste treårsperiodene med ulike kjøremønstre er beskrevet av Magnell et al. (24) Hydrologiske forhold med relevans for vannkjemi Månedlige tilførsler til Suldalsvatn fra RSK, Kvilldal kraftstasjon og uregulert restfelt for perioden er vist i Figur 5. I nevnte periode bidro RSK med 37 %, Kvilldal med 43 % og restfeltet til Suldalsvatn med 2 % Tilførsler i m 3 /s Figur 5 Månedlige tilførsler til Suldalsvatn fra RSK (øverst), Kvilldal kraftstasjon (midten) og uregulert restfelt (nederst). Data fra Magnell et al. (24). 12

17 Totaltilførselen til Suldalsvatn (månedsverdier) og andel vann fra Blåsjømagasinet er vist i Figur 6. I perioder kom 3-8 % av vannet fra Blåsjø som vesentlig ble tappet om vinteren (oktober-mars). I gjennomsnitt for hele perioden ( ) kom 26 % av totaltilførselen til Suldalsvatn fra Blåsjø. I 1996 kom nesten halvparten (47 %) fra Blåsjø. Etter UF har det også blitt pumpa en god del vann fra 6 m nivå og opp i Blåsjø, hhv 11 m 3 /s i 1994, 17 m 3 /s i 1995 og 18 m 3 /s i 1997 (jf. Figur 6). Overføring av mye vann fra nabovassdrag via Blåsjømagasinet førte til at tilførselen til Suldalsvatn økte fra 91 til 15 m 3 /s etter UF. Teoretisk oppholdstid i Suldalsvatn ble derved redusert fra 1,6 til 1 år. Etter UF ble vannet fra Suldalsvatn fordelt på Suldalslågen og Hylen kraftstasjon med hhv 5 og 99 m 3 /s. På årsbasis ble vannføringa i Suldalslågen redusert fra 91 til 5 m 3 /s. Vannføringa (månedsmidler) øverst i Suldalslågen (Stråpa, vm 2257) for perioden (uregulert elv), (etter RSK) og (etter UF) er vist i Figur 7. Generelt førte RSK til tredobling av vintervannføringa (økte fra 2 til 6 m 3 /s) og halvering av vårflommen (fra 24 til 12 m 3 /s). Etter UF ble vintervannføringa regulert ned til 19 m 3 /s 35 3 Sum tilførsel i m 3 /s Fra Blåsjø i % 5 1 Pumping i m 3 /s Figur 6 Totaltilførsel til Suldalsvatn (øverst), andel vann fra Blåsjø (midten) og pumping til Blåsjø (nederst). Data fra Magnell et al. (24). 13

18 i perioden og videre ned til 12 m 3 /s i perioden som er vesentlig mindre enn før RSK (ca 2 m 3 /s). Etter tørre perioder vinterstid hadde imidlertid uregulert elv svært låge verdier mellom 194 og 1965, dvs < 6 m 3 /s ca 2 ganger og < 4 m 3 /s to ganger (minste verdi var 3,3 m 3 /s i mars 1942). Etter UF har vårflommene med få unntak vært omtrent som i RSK-perioden (13 m 3 /s) og omtrent halvparten av vårflommen i uregulert elv. I Suldalsområdet er nedbørsepisodene ofte korte og intense. Mange delfelt har store høgdegradienter og skrint jordsmonn i de øvre deler. Uregulerte sidevassdrag preges derfor av raske og ofte store fluktuasjoner i vannføring. Generelt vil endringer i vannføring (flomepisoder, mm) i stor grad påvirke vannkvaliteten i et vassdrag. Forandringene i vannføring i Suldalslågen som følge av RSK og UF-reguleringene blir derfor gjennomgått nedenfor. Døgnverdier øverst og nederst i Suldalslågen samt bidraget fra det uregulerte restfeltet i prosent (RQ%) av vannføringa nederst i Suldalslågen (vm 1372, Larvika) for perioden er vist i Figur 8. Før RSK var det seks store flommer fra restfeltet med døgnmiddel på 2-4 m 3 /s (fem i 1967 og en i 1968) som tilsvarer en avrenning på 15-3 mm per døgn Fordi momentanverdiene i flomepisoder vanligvis er 1,5-2,5 ganger større enn døgnverdiene (Holmqvist 1997), blir verdiene på timebasis vesentlig større enn det som framgår av døgnverdiene i Fordi tilførslene fra restfeltet i varierende grad påvirker vannkvaliteten i Suldalslågen er andel vann fra restfeltet nederst i Suldalslågen (RQ%) plotta mot vannføringa fra restfeltet (RQ) for perioden i Figur 9 (øverst). Døgnmiddelverdiene for de tre periodene uregulert elv ( ), RSK ( ) og UF (198-23) er vist separat. Oppskalerte figurer med RQ% > 6 og RQ > 8 m 3 /s er også vist (midten). Varighetskurver for RQ% i de samme periodene framgår nederst i samme figur. Verdier for vinterperioden er vist med rødt (tilsvarer perioden med minstevannføring på 12 m 3 /s etter UF). Vannføring i m3/s Jan Feb Mar Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Des Figur 7 Månedsmidler uregulert (195-65), RSK ( ) og UF ( ). 14

19 6 4 Suldalslågen øverst 2 8 Suldalslågen nederst restfelt 8 m³/s RQ% RQ% = Suldalslågen øverst 12 m³/s 2 1 Suldalslågen nederst 12 m³/s Figur 8 Døgnverdier for vannføringer i m³/s ved Stråpa (øverst), ved Larvika (nederst), fra det uregulerte restfeltet og bidraget fra restfeltet (RQ%) nederst i elva. Røde linjer viser 8 m³/s fra restfeltet og RQ% = 6. Minste registrerte vannføring øverst og nederst er vist med rødt. Blå linjer tilsvarer minstevannføring på 12 m³/s etter UF (jf. tekst). Både i uregulert elv og etter UF bidro restfeltet med mindre enn 8 % (RQ%) av vannvolumet nederst i Suldalslågen i 1 % av tida og mindre enn 7 % i 3-5 % av tida. Det framgår imidlertid at uregulert elv ofte hadde stor RQ% (> 8) ved relativt små tilførsler fra restfeltet (< 3 m 3 /s). Dessuten ble alle de høgeste RQ%-verdiene registrert ved mindre enn 8 m 3 /s fra restfeltet. De største flommene fra restfeltet (8-4 m 3 /s) ga vanligvis liten RQ% (< 5) fordi tilførselen fra Suldalsvatn samtidig var stor. Etter UF har store flommer fra restfeltet (> 8 m 3 /s) nesten alltid gitt stor andel vann nederst i Suldalslågen (RQ% > 7), spesielt i perioder med minstevannføring (jf. Figur 9 i midten). I RSK-perioden bidro flommer fra restfeltet (> 8 m 3 /s) aldri med stor andel vann nederst i elva (RQ% < 5) fordi tilførselen fra Suldalsvatn da var stor. 15

20 UREGULERT ( ) 1 1 RSK ( ) 1 UF (198-23) RQ% 6 4 RQ% 6 4 RQ% RESTFELT (m³/s) RESTFELT (m³/s) RESTFELT (m³/s) RQ% 8 RQ% 8 RQ% RESTFELT (m³/s) RESTFELT (m³/s) RESTFELT (m³/s) RQ% 6 4 RQ% 6 4 RQ% TID (%) TID (%) TID (%) Figur 9 Øverst: andel vann fra restfeltet (RQ%) plotta mot vannføring fra restfeltet (m³/s) for de tre periodene uregulert elv, RSK og UF-perioden. Døgnmiddelverdier i perioden er vist med rødt (tilsvarer perioden med minstevannføring på 12 m³/s etter UF). Fem blå punkter med RQ% 3-5 og 2-4 m³/s ligger utenfor skaleringen for uregulert elv. Midten: samme som øverst med oppskalerte akser for å vise døgnverdier med RQ% > 6 og samtidig stor avrenning fra restfeltet > 8 m³/s. Nederst: Varighetskurver for andel vann fra restfeltet nederst i elva (RQ%) for de samme periodene. Røde linjer viser perioden med minstevannføring. Vannkvaliteten i sidebekkene blir generelt dårligst (låg ph og mye aluminium) i de største flommene fra restfeltet (> 8 m 3 /s). Under slike flomepisoder kan effekten på vannkvaliteten i Suldalslågen forventes å bli stor (RQ% > 8) og eventuelt kritisk for laks og andre ferskvannsorganismer. Effekten av store flommer fra restfeltet på vannkvaliteten i elva vil imidlertid variere mye og vesentlig bli bestemt av vannføringa fra Suldalsvatn. Det framgår over at store flommer fra restfeltet (> 8 m 3 /s ) hadde relativt liten effekt i uregulert elv (RQ% ofte < 5). Det samme var tilfelle for RSK-perioden. Etter UF har imidlertid store flommer fra restfeltet (> 8 m 3 /s) hatt stor effekt på vannkvaliteten i elva (RQ% > 8), jf. Figur 9. 16

21 Etter hvert som sidebekkene drenerer til Suldalslågen vil bidraget fra restfeltet øke nedover elva. Delfeltene til sidebekkene i restfeltet framgår i Figur 1. Delfeltenes areal i prosent av restfeltet (135 km 2 = 1%) nedover langs elva er vist i Figur 1A. Fordi delfeltene drenerer områder med tilnærmet samme spesifikke avrenning blir arealprosentene et brukbart estimat på delfeltenes relative bidrag til Suldalslågen (RQ%). Hvordan bidraget fra delfeltene øker nedover elva (23 km) ved ulike totalbidrag fra restfeltet, hhv RQ% 95, 8, 6 og 3% nederst i elva, framgår av Figur 1C. Ved stor totalavrenning fra restfeltet (RQ% > 8 nederst) øker bidraget svært raskt til 4-6 % (jf. delfelt B). Videre nedover elva øker bidraget mindre fordi vannføringa der allerede har blitt stor. Ved mindre avrenning fra restfeltet (RQ% < 5 nederst) øker bidraget fra restfeltet mer lineært nedover elva. Bidraget fra sidebekkene (A-N) i prosent av totalvolumet i Suldalslågen like nedstrøms utløpet for hver bekk framgår av Figur 1D. Prosentbidraget fra hver bekk er vist for de samme totalbidragene fra restfeltet som i Figur 1C, hhv RQ% 95, 8, 6 og 3% nederst i elva. Ved svært stor totalavrenning fra restfeltet (RQ% > 9) blir andel vann fra hver bekk størst øverst i elva (3-4 %, jf. delfelt B). Lenger nede bidrar sidebekkene med prosentvis mindre vann fordi vannføringa der har blitt stor. Ved litt mindre avrenning fra restfeltet (RQ%<8) har de største delfeltene litt lenger nede i vassdraget størst effekt (1-2 %, jf. delfelt F). Eventuelle giftige blandsoner (Al-polymerisering, mm) nedstrøms sure sidebekker med mye aluminium vil derfor ha størst utbredelse i de øvre delene av elva, også fordi elva kalkes til ph > 6 like oppstrøms disse bekkene. Ved små vannføringer (2 m 3 /s) bruker vannet ca. 15 timer på den 23 km lange elvestrekningen fra Suldalsosen til havet (Sand). Oppholdstida avtar til ca. 9 timer ved 1 m 3 /s (A. Tvede, pers. medd.). De største flommene i restfeltet var ofte kortvarige, fra ett til få døgn (jf. Kap. 5). Noen flommer varte imidlertid i flere døgn (3-7 døgn). Med unntak av de nevnte ekstremflommene i 1967 ble flere store flommene fra restfeltet observert vinterstid, dvs på samme tid som dagens minstevannføring i Suldalslågen. Det har også vært store flommer i april-mai når laksungene utvikles til smolt. Varighet av ulike flommer og effekten på vannkvaliteten av forskjellige regimer etter UF og nye skisseforslag til manøvrering blir diskutert i Kap. 5. Meteorologiske og hydrologiske modeller indikerer at både årlig nedbørmengde og ekstreme flomsituasjoner vil øke med 2-5 % på Sør-Vestlandet som følge av pågående klimaendringer (Skaugen et al. 23). Økt frekvens av sjøsaltepisoder og større flommer er derfor sannsynlig i restfeltet til Suldalslågen i åra framover. 17

22 Utløp Innløp Delfelt i % av restfeltet A A B C D E F G H I J K L M N Feltareal (%) B C D B A M N L K J I H G F E Elvestrekning (%) RQ% nedover elva A B 95% E D C F 8% 6% G H 3% I J K L M Elvestrekning (km) C N Bridrag fra sidebekk (%) B 95 % 8 % 6 % 3 % A F E D G J C D H K I L M N Elvestrekning (km) Figur 1 Delfelt med sidebekker i restfeltet til Suldalslågen. A: Delfelt i prosent av restfeltet. Lokalitetnummer på sidebekkene (jf. Figur 4) er påført søylene. B: Delfeltenes arealprosent etter hvert som de drenerer til Suldalslågen. C: Delfeltenes bidrag til vannføringa i Suldalslågen nedover langs elva ved forskjellig RQ% nederst. D: Bidraget fra sidebekkene (A-N) i prosent av totalvolumet i elva like nedstrøms utløpet for hver bekk (etter Blakar 1996). 18

23 4. VANNKVALITET 4.1. Prøvelokaliteter I perioden ble vannkvaliteten undersøkt mer eller mindre hyppig på et stort antall lokaliteter. Undersøkte lokaliteter de siste åra framgår av Figur 1, 4 og 14, jf. Tabell 1). Den mest omfattende undersøkelsen ble utført i (4556 prøver). Antall lokaliteter, prøvefrekvens og analyseparametere har imidlertid variert mye. Prøvelokaliteter etter 199 blir kort gjennomgått nedenfor. Vannkvaliteten i Suldalslågen ble undersøkt på fem lokaliteter (11-15). På 11 og 15 har Statkraft analysert og logget ph automatisk (timeverdier). Det uregulerte restfeltet til Suldalslågen ble i perioder undersøkt på 9 lokaliteter (21-25, 28, 29, og 65). Referansefeltet Fossåna (24) ble undersøkt noe hyppigere enn de andre sidebekkene i restfeltet, og ph og konduktivitet ble analysert og logget automatisk av Statkraft siden 1992 (timeverdier). Bekker som etter 1998 ble kalka vannproporsjonalt ble undersøkt både oppstrøms og nedstrøms doserer (jf. Tabell 1). Restfeltet til Suldalsvatn ble undersøkt på to lokaliteter (57 og 62). De fleste andre sidebekkene ble undersøkt tidligere (jf. Figur 14). Suldalsvatn ble undersøkt på 4-7 stasjoner i 4-6 djup (vanligvis 2, 6, 12, 24, 4 og 6 m). I tillegg ble det tatt prøver i innløpet til Hylen kraftverk (5) og i utløpet til Suldalslågen oppstrøms kalkdoserer (11). I restfeltet til Suldalsvatn har fjorten sidebekker (51-64) i perioder blitt undersøkt hvorav tre drenerer til den smale og relativt grunne delen nedstrøms Suldalsporten (jf. Figur 14). Tilførslene fra Røldal-Suldal ble undersøkt i kraftstasjon (6,1 & 6,2) og i to uregulerte delfelt (71 og 73). I UF-feltet ble prøver tatt på 2-3 stasjoner i Blåsjø (5) på hhv 2, 6, 12, 24, 4 og 6 m djup, i Saurdal kraftstasjon (4), fra Sandsa (3) og Lauvastøl (2) og i Kvilldal kraftstasjon (1). Integrerte nedbørsprøver (vanligvis over to uker) ble samlet med NILU-måler i Prestvika (13) for å verifisere sjøsaltepisoder og sure episoder. Store flommer fra restfeltet til Suldalslågen er sjeldne ( < 2 % av tida, jf. Figur 8 og 9) og blir vanligvis unngått ved rutinemessig innsamlinger en til to ganger i måneden (første mandag i måneden, e.l.). Noen flomepisoder ble imidlertid undersøkt med hjelp fra personer med stor interesse for elva Analyseparametere og metoder Etter 199 ble prøvene vanligvis analysert for ph, alkalinitet, konduktivitet, farge, kalsium, magnesium, natrium, kalium, ammonium, sulfat, klorid, nitrat, sterke syrers salter (SSS), silikat og aluminium (noe spesiering). Benytta analyseutstyr er oppført i Vedlegg 2. Aluminium ble analysert med FIA (jf. Røyset 1986) og tilpasset prinsippene i NS 4799 (NSF 1993a). Organiske og uorganiske mononukleære (monomere) Al-komplekser ble fraksjonert ved ionebytting (jf. Driscoll 1984) med Amberlite (IR-12 mesh 5) på Na-form og vannhastighet 3-4 ml vann/ml Amberlite/minutt. Tidligere ble bare syrereaktivt aluminium (Ala) analysert. Ali er det samme som LAl på NIVA). Alkalinitet ble målt med syretitrering (jf. Henriksen 1982). Det var vesentlig hydrogenkarbonat som bidro til alkalinitet i prøvene. Ammonium ble analysert med FIA tilpasset en modifikasjon av NS 4746 (NSF 1997) og målt spektrofotometrisk ved 655 nm. Fenol ble av helsemessige grunner (karsinogen) bytta ut med salicylsyre. Fargen, som er et grovt mål på NOM (naturlig organisk materiale), ble målt etter titrering (,45 µm) i 5 mm kyvette ved 41 nm (Hongve & Åkesson 1996, NS-ISO 7887 (NSF 1994a). Natrium og kalium ble målt med AES etter NS 4775 (NSF 1994b). Kalsium og magnesium ble målt med AAS etter NS 4776 (NSF 1994c) og lantan ble tilsatt for å unngå 19

24 Tabell 1 Undersøkte lokaliteter i Suldalsvassdraget i 23 Loknr. Lokalitet 13 Nedbør, Prestvika 5,F 5,O ,1 6, Blåsjø, Førrevass Blåsjø, Oddatjønn Saurdal (fra Blåsjø) Lauvastøl Holmlia/Sandsa Kvilldal kraftstasjon Suldal kraftstasjon, 1 Suldal kraftstasjon, 2 Hamrabøåna Vekaåna Suldalsvatn ved Suldalsporten Suldalsvatn NNØ for Hylen kraftstasjon Hylen kraftstasjon (innløp) Suldalsvatn nedstøms RSK Suldalsvatn ved Vikane Suldalsvatn ved Suldalsosen 11 Lågen ved Osvad (oppstrøms kalkdoserer) 12 Lågen oppstrøms Torkebekken (nedstrøms doserer) 21 Stråpsåna ( innsjøkalka) 22,1 Tjøstheimsåna oppstrøms kalkdoserer 22,2 Tjøstheimsåna nedstrøms doserer 32,1 Tveiteliåna oppstrøms doserer 32,2 Tveiteliåna nedstrøms doserer 29,11 Steinsåna oppstrøms Tveiteliåna ( innsjøkalka) 29,2 Steinsåna oppstrøms Suldalslågen (nedstrøms Tveiteliåna) 13 Lågen oppstrøms Mosåna 23,1 Mosåna oppstrøms doserer 23,2 Mosåna nedstrøms doserer 28 Ritlandsåna (innsjøkalka) 31 Kvæstadbekken 24 Fossåna (ukalka referansefelt) 14 Lågen oppstrøms Hiimsåna interferens. Klorid ble analysert med FIA tilpasset NS 4769 (NSF 1985) og avlest ved 47 nm. SSS (sterke syrers salter) ble analysert med FIA (jf. Mackeret 1963) og SO 4 deretter beregna (SO 4 =SSS Cl NO 3 ). Konduktivitet (κ 25 ) ble målt etter NS-ISO 7888 (NSF 1993b). Nitrat ble målt med FIA tilpasset NS 4745 (NSF 1991). ph ble målt potentiometrisk etter NS 472 (NSF 1979) med ROSS kombinasjons elektrode eller separat referanse og glasselektrode. Avlesning ble foretatt etter forsiktig omrøring (ca 1 sek) for å redusere effekt av CO 2 -ekvilibrering. Silisium ble målt med FIA som molybdatreaktivt silikat etter Golterman et al. (1978). Turbiditet ble analysert etter NS-ISO 727 (NSF 1988). Luftbobler etter oppristing ble fjernet med undertrykk (evakuering). ANC ble beregna som differansen mellom basekationer og SSS (jf. Blakar og Hongve 1997). Årsmidler er beregna som aritmetiske gjennomsnitt. Standardavvik (SD) er definert som den positive verdien av roten til variansen. Variansen til et datasett med n observasjoner er kvadratet til summen av avviket fra middelverdien delt på n 1. Standardavvik er et mål på variabilitet. 2

25 4.3. Generelt om ioner og mobilisering av aluminium Datagrunnlaget for vannkvalitet er svært omfattende og strekker seg over mange år. For at diskusjonen skal bli noenlunde forståelig er gjennomgangen konsentrert om relativt få, men svært sentrale kjemiske parametere. Utviklinga over tid og vurderinger av eventuelle effekter av UF-reguleringa blir vesentlig basert på alkalinitet. Andre parametere (ph, kalsium, aluminium, silisium, sjøsalter, ANC, mm) blir imidlertid diskutert når det trengs. Minimum, maksimum og middelverdi ± standardavvik for ph, alkalinitet, kalsium og aluminium (Ala) for de fleste lokalitetene i perioden er vist i Vedlegg 3 (jf. Figur 44 og 45). Tilsvarende figurer for alle parametere i perioden er vist i Figur 46-5 i samme vedlegg. I Suldalsvassdraget blir relativt mye natrium (Na + ) og magnesium (Mg 2+ ), litt kalsium (Ca 2+ ) og kalium (K + ) tilført med nedbør, særlig i forbindelse med «sjøsaltepisoder». Kalsium og kalium blir vesentlig frigjort ved forvitring av mineraler i jord og lausmasser, og fra dyrka mark hvor basemetningsgraden er høg. Kalsium blir dessuten tilført ved kalking. En del av kationene balanseres av de mobile anionene klor (Cl - ) fra sjøsalt og sulfat (SO 4 2- ) som vesentlig blir tilført med «sur nedbør». Kationene, som de mobile anionene tar med seg ut av nedbørfeltet til sidebekkene for å beholde ladningsnøytralitet, er foruten en del av de nevnte basekationene, vesentlig hydrogen (H + ) og aluminium (Al 3+ ). Her er kilden forvitrede lausmasser og jord samt ioner bundet til den organiske fraksjonen i nedbørfeltet. Bikarbonat (HCO 3 2- ) dannes vesentlig fra karbondioksid og vann når mineraler forvitrer og ved kalking når CaCO 3(s) blir løst. Silikat foreligger oftest som et oksid i nedbørfeltet og kildene er jord og forvitrede lausmasser. Nitrat (NO 3 - ) og ammonium (NH 4 + ) blir vesentlig tilført med nedbør og avrenning fra dyrka mark. Fordi jordmatriksen er svært heterogen og sammensatt, er det vanskelig å kvantifisere hvordan Al-kompleksene mobiliseres, utfelles og transporteres i nedbørfeltet til Suldalslågen. Interaksjoner mellom de ulike kildene i den naturlige syklus for aluminium er svært kompliserte og kunnskapen om prosessene er foreløpig begrensa (Driscoll & Postek 1996). Generelt vil dreneringsevne og permeabilitet bestemme vannfluks og i hvilke sjikt Alkompleksene vaskes ut fra under en flom. Strømningsmønsteret er imidlertid ofte komplisert (jf. Hendershot et al. 1996, Laurdon et al. 1999). Under flom i nedbørfeltet settes hydraulisk stagnert jordvæske i bevegelse samt fører til såkalt Hortonsk overflateavrenning dersom den hydrauliske ledningsevnen overskrides (jf. Otnes & Ræstad 1978, Hendershot et al. 1996). Al-kompleksene vil da vesentlig bli transportert ut av nedbørfeltet via matrikstransport og subtransport. Om vinteren vil jordsmonnet i perioder fryse (teledannelse) og redusere permeabiliteten slik at en større del av Al-kompleksene fraktes ut via overflatetransport i A- sjikt og i overgangen mellom O- og E-sjikt. Det er godt dokumentert at Al-komplekser ofte frigjøres når nedbørfelt blir tilført «sur» eller salt nedbør, og at nevnte frigjøring representerer et viktig buffersystem i podsoljordsmonn (jf. Magistad 1925, Rosenqvist 1978, Cronan & Schofield 1979, Reeve & Fergus 1982, Mulder et al. 1987, Mulder et al. 1989, Goldberg et al. 1996). I restfeltet til Suldalslågen øker konsentrasjonen av Al-komplekser betydelig etter «sjøsaltepisoder» (jf. Vedlegg 1). Mulige transportveier for Al-komplekser fra et nedbørfelt til en sidebekk i Suldalsvassdraget er skissert i Figur 11. I de fleste elver og bekker i Suldalsområdet er konsentrasjonen av silisium låg (ofte <.5 mg Si/l). Lite silisium vil kompleksbinde mindre av de giftig, lågmolekylære aluminiumkompleksene og derved øke polymeriseringen av aluminium som antas å være en viktig mekanisme i forbindelse med fiskedød i surt vann, særlig i blandsoner (jf. Birchall et al. 1989, Exley et al. 1997). 21

26 FORVITRING (A & E-SJIKT) «OVERFLATETRANSPORT» SIDEBEKK PODSOLERINGS- TRANSPORT «MATRIXTRANSPORT» SIDEBEKK UTFELLING (B/C-SJIKT) «subtransport» SIDEBEKK Figur 11 Mulige transportveier for Al-komplekser fra et nedbørfelt til en sidebekk i Suldalsvassdraget (jf. Haaland 22) Ulla-Førre med Blåsjømagasinet Hovedfeltene i Ulla-Førre området framgår av Figur 1. Lauvastølfeltet (122 km 2 ) og Sandsafeltet (318 km 2 ) drenerer området fra 6 til 1 m o.h. Feltene utgjør henholdsvis 6 og 16% av nedbørfeltet til Suldalsvatn. Begge feltene har relativt brukbar vannkvalitet med middelverdier for alkalinitet og kalsium på hhv 27 µekv/l og,99 mg/l (n = 57) og 25 µekv/l og 1,3 mg/l (n = 119) i perioden Fordi middelverdiene var omtrent som i Suldalsvatn, og Lauvastølfeltet også tidligere drenerte til Suldalsvatn, fikk UF-reguleringa i disse områdene derfor liten effekt på vannkvaliteten i Suldalsvatn. Størsteparten av Sandsafeltet ble overført i forbindelse med reguleringa. Feltet bidrar med 18 % av årstilførselen til Suldalsvatn (basert på normalverdier for 193-6). Økt erosjon i forbindelse med neddemming av Sandsamagasinet (1982) førte imidlertid til at siktedjupet i Suldalsvatn ble redusert betydelig et par år (jf. Kap. 4.6). Blåsjømagasinet på 1 m nivå har et nedbørfelt på 416 km 2. Det tilsvarer 21% av nedbørfeltet til Suldalsvatn. Med normalavrenning på 33 m 3 /s tar det tre år å fylle tomt magasinet (31 mill m 3 ). Fylt magasin dekker et areal på 82 km 2. Magasinet ble fylt opp fra 1985 til Et landareal på 6 km² ble da neddemt. Vannstanden, magasinvolum og tørrlagt reguleringssone i Blåsjø for perioden er vist i Figur 12. I perioden var magasinet relativt fullt og bare 1-2 km 2 av reguleringssonas øvre del ble årlig tørrlagt (høst-vinter) og satt under vann (sommer). Utover høsten og vinteren ble det tappet 2 mill m 3 Blåsjøvann til Suldalsvatn og 5 km 2 av reguleringssona ble da tørrlagt. Det samme skjedde høsten og vinteren og

27 Vannstand (m o.h.) LRV = 93 m o.h. HRV = 155 m o.h. Magasinvolum (mill m³) Tørrlagt reguleringssone (km²) Figur 12 Vannstand, magasinvolum og tørrlagt reguleringssone i Blåsjø. Data fra Magnell et al. (24). 7,5 7, 6,5 ph 6, 5,5 5, 4,5 8 Alk (µekv/l) , 1,5 Ca (mg/l) 1,,5, Figur 13 ph, alkalinitet (Alk) og kalsium (Ca) i Blåsjø. Minimum-, maksimum-, middelverdi og ± standardavvik er vist. 23

28 Tilførslene til Blåsjø er dominert av dårlig vannkvalitet (låg alkalinitet og ph). Årlige middelverdier for ph, alkalinitet og kalsium i tappevann fra Blåsjø (4) fra og prøver fra to eller tre stasjoner i Blåsjø fra er vist i Figur 13. Fra 1986 til 1992 sank ph fra 6,5 til 5,3, kalsium fra 1,4 til,4 mg/l og alkaliniteten fra 55 µekv/l til null. Utviklinga av ph, alkalinitet og kalsium var litt forskjellig. Alkaliniteten avtok svært raskt og nådde minimum (-1 µekv/l) allerede i Kalsium og ph sank også raskt i starten, men reduksjonen fortsatte fram til for ph (5,3) og for kalsium (,35 mg/l). I økte verdiene litt for deretter å avta igjen i Økt alkalinitet, ph og kalsium i har sammenheng med pumping av betydelige mengder vann fra 6-m nivå (jf. Figur 6). I 1994 og 1995 ble det pumpa hhv 11 og 17 m 3 /s som tilsvarer 33 og 51% av normalt årstilsig (11 og 17% av fylt Blåsjømagasin). En homogen blanding av Blåsjøvann med ph 5,3 (type ) tilsatt 15% vann fra 6 m nivå (alkalinitet 25 µekv/l) får samme ph og alkalinitet som målt i I 1996 ble det ikke pumpa vann opp i Blåsjø fra 6 m nivå. Alkaliniteten sank da fra 4 (1995) til 2 µekv/l (1996). I 1997 førte mye pumping (18 m 3 /s) igjen til økt alkalinitet. Videre framover har alkaliniteten stort sett vært låg (-5 µekv/l). I tillegg til nevnte pumping fra 6-m nivå kan også økt erosjon og kjemisk forvitring i forbindelse med nedtapping og tørrlegging av reguleringssona ha virket positivt på vannkvaliteten i Blåsjø i nevnte perioder. Sammenliknes middelverdiene for de to periodene og 2-2 som antakelig er minst påvirka av vann fra 6-m nivå, øker alkaliniteten fra til 2 µekv/l og ph fra 5,3 til 5,6 (begge med p <,1). Det er sannsynlig at mindre «sur nedbør» har bidratt til den positive utviklinga (jf. utviklinga i Fossåna i Kap Utviklinga framover vil imidlertid avhenge av hvor raskt reguleringssona utarmes og hvor mye vann som blir pumpa opp fra 6 m nivå. Ved moderat pumping vil antakelig alkaliniteten fortsatt være låg en del år framover. Overføring av mye vann fra Blåsjø førte imidlertid til at alkaliniteten i Suldalsvatn ble halvert (jf. Kap. 4.6) Røldal-Suldal (RSK) og restfeltet til Suldalsvatn De øvre deler av nedbørfeltet til Suldalsvatn ble regulert i I perioden bidro feltet med 37 % av vannet i Suldalsvatn. Vannet som passerer Suldal kraftstasjon i perioden hadde brukbar vannkvalitet. Årlige middelverdier for ph og alkalinitet har stort sett vært 6,3-6,5 og 25-3 µekv/l. Etter 1986 var alkaliniteten i vannet fra RSK noe høgere enn i Suldalsvatn og tilførslene hadde derfor positiv effekt på Suldalsvatn. Blanding og lagring av mye vann i store magasin førte dessuten til mindre flommer og jevnere tilførsel til Suldalsvatn. Uten RSK-reguleringa ville Suldalsvatn blitt mer utsatt for «sure flomepisoder» fra store, uregulerte områder. For eksempel ble det registrert ph ned mot 5,3 i to uregulerte delfelt (71 og 73). Under en vårflom med overløp fra fylte magasin (mai 1993) ble det også registrert en låg ph (5,1) i Suldal kraftstasjon. I perioden bidro restfeltet til Suldalsvatn (356 km 2 ) med 2 % av vannet i Suldalsvatn. De 14 bekkene i restfeltet til Suldalsvatn som ble undersøkt i (jf. Figur 14) hadde noe varierende vannkvalitet. Middelverdien for alkalinitet og kalsium (n = 691) var imidlertid omtrent som i Suldalsvatn før UF (24 µekv/l og 1,2 mg Ca/l). Etter UF har restfeltet på årsbasis derfor bidratt positivt til vannkvaliteten i Suldalsvatn. Bekkene som drenerer til Suldalsvatn nedstrøms Suldalsporten har imidlertid dårlig vannkvalitet i flomepisoder (ph 4,6-5, og > 1 µg Ala/l), jf. Kap. 4.7 om vannkvaliteten i restfeltet til Suldalslågen. 24