Partikler i drensvann- tiltak Lillian Øygarden Bioforsk bidrag fra Atle Hauge, Anne Falk Øgaard

Transkript

1 Partikler i drensvann- tiltak Lillian Øygarden Bioforsk bidrag fra Atle Hauge, Anne Falk Øgaard Grøftesystemer kan transportere: Partikler Fosfor Løste næringsstoffer Pesticider fra jordbruksarealene til bekker, elver, innsjøer TILTAK må tilpasses etter : Ønske om reduksjon av partikler eller løste stoffer (fosfor) Jordtype- omfang-tiltak

2 Grøftesystemer kan være viktige transportveier i jordbrukslandskapet. Forskning på tiltak? Omfang og betydning av transport gjennom grøfter ikke systematisk dokumentert - Fokus på betydningen av grøfter i noen områder: eks Vestre Vansjø, Haldenvassdraget (andre jordtyper enn forsøk - planert jord med sprekkesystemer ) - JOVA overvåking nedbørfelt, noen småfelt grøfter - Noen tidligere forskningsprosjekter inkludert grøfteavrenning, UMB, Bioforsk. Dokumentasjon av prosess, men lite tiltak (leire, makroporer, sprekker ) Drenering, hydroteknikk generelt lite prioritert siste ti årene Forskning utprøving på redusert fosfortransport og fosforrensing: - Rensing av grøftevann- fokus binding av fosfor til filtermaterialer - Redusert fosforgjødsling (lavere fosforinnhold partikler ) - Rensing i nedbørfeltet : Vegetasjonssoner- sedimentering av partikler Fangdammer- sedimentering

3 Tiltak- tilpasses årsaken/kilden/prosessene Hva er kilden til partiklene /fosforet? Hvor kommer partiklene fra? Overflateavrenning- direkte transport via drenssystemet til bekker. Tiltak på overflatensedimentering på jordet, ved kum- KUMDAM Vann gjennom makroporer/sprekker til grøftertiltak som påvirker langs disse strømningsveier ( fra overflaten ) inkludert filter Rensing av partikler /fosfor i landskapet etter at vannet kommer ut av grøftene

4 KILDE- ÅRSAK Partikler fra overflateavrenningtransportert ut gjennom grøftene Skade på filter ved legging, ujevnt filterlag Skade på hydrotekniske system- ved store avrenningsepisoder, erosjon langs rørskjøter, nedløpskummer, manglende vedlikehold TILTAK Sedimentering før kummer Eget overvannssystem Endret jordarbeiding Grasdekte vannveier Teknisk utbedring Partikler transportert gjennom filter Løst fosfor, små partikler-fosforrike Nye filteregenskaper Endret jordarbeiding Sedimentering av partikler ved oppsamling av grøfteavrenning Redusert fosforgjødsling- redusert fosforinnhold på partiklene Rensing av avrenning ut av grøftene: Vegetasjonssoner, Fangdammer Rensefilter nye metoder ( Finland)

5 Drenering- de skjulte transportveier i landskapet Kan vi rense grøfteavrenning?? Partikkeltap og fosfortap gjennom grøftesystemer - mangler dokumentasjon. Behov for fornyelse. Endret nedbør økt dreneringsbehov.

6 Forberedt?? Kan vi rense grøfteavrenning?

7 Skader på hydrotekniske anlegg- påvirke partikkeltransporten

8 Erosjon ned til grøfterør. Ingen synlig erosjon på areal med stubb. Overflateerosjon påvirker grøfter

9 Kontroll med overflatevannet, men større fokus: - kopling overflatevann og grøftevann - reduksjon av partikkelinnhold før det går ned i kummer - endret jordarbeding

10 Utbedring av planeringsskråninger

11 Behov for en KUMDAM? Tiltak for utprøving. Atle Hauge

12 Redusere partikkeltransport fra overflaten - ned til grøftene Stubb og grasdekte vannveier i forsenkninger -der nedløpskummer for overflatevann går ned til grøftene.

13 Hvordan er grøftearbeidet gjort: værforhold ved legging filterhåndtering Pakking av filter? Kritisk periode like etter grøfting Grøfting våte forhold-klumper åpent grøftefyll Ujevn gjenfylling Kraftig regn før fyllet har satt seg flisa kan vaskes bort så det blir ujevne lag, redusert filtereffekt. Åpning av gamle grøfter viser ujevn filterdekking

14 Filteregenskaper; balansere hensynet til: Filteret skal holde tilbake partikler. Anbefalinger holde tilbake partikler mellom mm fra å komme inn i grøfterør Filteret må ha kapasitet til å transportere vann inn i grøfterøret Sagflis holder tilbake partikler større enn leire og fin til middels silt fraksjonen: Norske målinger viser anrikning av leire fra dreneringsvann sammenlignet med overflateavrenning (35 % leire i overflatevann og - 54 % leire i dreneringsvann).

15 Avrenningsmålinger viste : Like stor og større partikkeltransport i drensvann som overflatevann. Undersøke: Transportveier for partikler til drenssystem? Planert jord-delvis planert jord (Øygarden, Kværner & Jenssen, 1997)

16 Farge tracer forsøk Muligheter for fysisk å transportere partikler til drenssystem? Sammenhengende sprekker, makroporer?

17 Mulige transportveier for partikler i jordprofilet 1.Løsrivelse og transport fra ploglaget og direkte gjennom grøftefyllet 2. Løsrivelse fra ploglaget og transport langs veggen i grøftefyllet 3. Løsrivelse fra ploglaget og transport gjennom vertikale sprekker inn til grøftefyllet 4. Løsrivelse fra ploglaget, transport gjennom vertikale sprekker ned til lag med horisontale sprekker inn i grøftefyll 5. Løsrivelse av partikler fra jorda rundt grøfterøret

18 Jordarbeiding påvirker erosjon både med overflateavrenning og til grøfter mm Overflateavrenning Kg ha Avrenning (mm) Jordtap (Kg hā 1 ) /10 8-9/ / /10 17/10-2/ / /11 dato Pløying

19 80 70 mm Grøfteavrenning Kg ha Kg ha Avrenning (mm) Jordtap (Kgha -1 ) Ploughed /10 8-9/ / /1017/10-2/ / /11 dato 0

20 6-8oct 8-9oct 9-13oct mg l -1, µg l oct 17oct-2nov 12-16nov 16-23nov mm Runoff (mm) SS (mg l -1 ) TP (µg l -1 ) TN (µg l -1 ) 106, overflateavrenning Date

21 6-8oct 8-9oct 9-13oct mg l -1, µg l oct 17oct-2nov 12-16nov 16-23nov mm Runoff (mm) SS (mg l -1 ) TP (µg l -1 ) TN (µg l -1 ) 107, grøfteavrenning Date

22 Årlig jordtap kg ha -1 Table 4. Soil loss ( kg ha -1 ) for catchments Soil loss during winter period, (1Jan 1 May), in % of total annual losses are shown in brackets d 107 d : Drainage runoff for catchment 106 *: Problems with data recording, results only from single events Ingen jordarbeiding

23 Effekt av jordarbeiding på partikkeltransport til grøfter På planert leire. Askim (Lundekvam 2002, 2006) Jordarbeidingsssystem (planert siltig mellomleire) Utrekna partikkelkons. for nivå grøft 12 Utrekna partikkelkons. for nivå grøft 34 Haustpløying (HPL) Relative tal I praksis 1 Haustharving (HHA) ,52 Vårharving (VHA) , Også på jord med god jordstruktur øker partikkeltapet i drensvannet etter jordarbeiding, men tapstallene er små både med og uten jordarbeiding (ref Syverud, Apelsvoll ). Jordarbeiding under våte forhold ødelegger jordstrukturen og gir økt partikkeltap. Jord med helling har større tap enn flat jord, også i drensvannet. Men også på flat jord er dreneringsvannet påvirket av jordarbeiding. I områder der avrenningen skjer gjennom makroporer ned til drensledningene, vil det være samsvar mellom overflaterosjon og tapet igjennom drensledningene.

24 Tiltak for å redusere fosfortransport via grøftesystemene * Redusert gjødsling * Filtermaterialer for å binde fosfor som er transportert med grøftene: Vegetasjonssoner Fangdammer

25 Rensemetoder for pilotprosjekt Leca-Filter i lukket drenering (4m x 3,5m x 0,5m for 3 dekar) Drensvann fra samleledning ble ført gjennom et underjordisk filter fylt med Filtralite P (0,5-4mm). Filteret er dimensjonert for 2 timers oppholdstid ved max vannføring, og er plassert i et eksisterende drenssystem. Leca filter (Filtralite P 0,5-4mm) plassert i forlengelsen av fangdam Leca-filter av Filtralite P (0,5-4 mm) er føyd til i enden av fangdam. Filteret er dimensjonert bare for sommeravrenning, og har overløp for overskuddsvannet. Oppholdstid i filteret er 20 timer. Kumdam - Sedimentasjonsdam rundt nedløpskummer. Permanent dam med tett bunnmembran rundt nedløpskummer. Leder alt vannet ned i kummen ovenfra, samler partikler og partikkelbuundet fosfor og sikrer mot erosjon rundt kummen. Fanger lettere opp vannstrømmen i dråg. Vegetasjonssone for dreneringsutløp Vann fra samleledning ledes over en vegetasjonssone før det går videre ut i bekken. Kontakt: Atle Hauge

26 Kumdam dam med tett membran rundt kummer med erosjonsproblemer. Resultatet suksess eller fiasko? Pilotprosjektet ble fylt av sedimenter på 1 dag i januar 2008, 50m3 med sedimenter ble fanget opp av 2 slike dammer Dammene ble tømt igjen senere på våren, og jorda kjørt ut i erosjonssår 10 cm med sedimenter ble etterlatt i dammen ved tømming, slik at duken ikke ble skadet

27 Lecafilter i samleledning for lukka drenering

28 Vegetasjonssone for rensing av drensvann fra samleledning Bilde fra forsøksanlegget Redusert vannmengde redusert P tap. Eks på 55 % red. vanskelig å fordele vannet

29 Leca filter i forlengelsen av en fangdam Overløp Vegetasjonsfilter Filter Utløp

30 Cost 869 meeting Finland juni Novel methods for reducing agricultural nutrient loading and eutrophication (Ref av Anne F. Øgaard ) Metoder på jordet: - Tilføre vannverksslam binder fosfor (Fy!) - Tilføre gips reduserte partikkeltap pga økt elektrisk konduktivitet - Tilføre brent kalk doblet aggregatstabilitet og reduserte P tap Metoder i buffersonen Tilføre P bindende materiale på overflaten i buffersonen. Ferix-3 og Fe-gips effektivt Barrierer i buffersonen med filtermateriale Metoder i bekken Tilsette Al-klorid Feller fosfor Filter med Fe-Ca granulater Metoder i innsjøen Tilsette Phoslock Lanthanum modifisert bentonitt