betydningen for tiltaksgjennomføring Johannes Deelstra

Transkript

1 Hydrologi i små nedbørfelt betydningen for tiltaksgjennomføring Johannes Deelstra

2 Evaluering av hydrologien i JOVA feltene, og sammenlikning med andre felt i Norge og nedbørfelt i Estland og Latvia, Formålet; Øke forståelsen for hydrologien i jordbruksdominerte nedbørfelter, hva er de dominerende strømningsveier for vann og, hvor lenge oppholder vannet seg i nedbørsfelter. se på forskjeller i karakteristikker mellom små og store felt, og hva som er de dominerende årsakene til disse forskjellene. effekten av tidsoppløsning evaluert ved at de samme hydrologiske karakteristikker ble beregnet Kunnskap om hydrologien og hvordan den påvirker jord - og næringsstofftap er viktig for å kunne foreta riktige valg og gjennomføring av tiltak mot forurensning både nå og under fremtidige klimaendringer

3 Østersjøen j Verdens sykeste hav en kvart av Østersjøen kan karakteriseres som død d d hav h. Jordbruk er den viktigste bidragsyter av næringsstoffer ece Årungen Til tross for betydelig innsats for å bedre vannkvaliteten i Årungen er situasjonen i dag omtrent den samme som tidlig på 1980-tallet (se Fylkesmannen i Oslo og Akershus; miljøstatus for Årungen). Fra; EB5D1CA5E003A507C B4BEB

4 Strømningsveier og erosjon. Snøsmelting, forst i jord, klimaendring; hvordan skal det påvirke strømningsveier for vann

5 Nedbørsfelter i Latvia, Estonia og Norway I de fleste kontinuerlig registrering av vannhyøyde/ vannføring Ofte time verdier er tilgjengelig Vannføringsmåling ofte som i JOVA felter. Ellers vha kalibrering tverrsnitt elvestrekning Kombinasjon av trykksensor, logger og vannføringsmåler

6 Årlig avrenning og næringsstofftap generert i en begrenst antyall dager runoff SS TP TN % days Et eksempel for Skuterud, Norge (4.5 km 2 ) Avrenningen skjer i en kort tidsperiode -> dette stiller store krav til vannprøvetakingen

7 Karakteristisk for mange mindre Norske nedbørfelter er den store døgnvariasjon i vannføringen

8 Et eksempel av stor døgnvariasjon ved variasjonskoeffisient (cv) og skewness CV Skewness Nedbørsfelt Areal(ha) Time Døgn Time Døgn vannf. vannf. vannf. vannf. Høgfoss Jova felt Hotran Mørdre Skuterud Kolstad Felt i Estland, Latvia Räpu (Est.) Rägina (Est.) Mell. catch. (Lat.)

9 Specific discharge and catchment scale spec. disch 1 catchment day hr Räpu Rägina Mellupite Skuterud Mørdre Kolstad Høgfoss Lena spesifikk avrenning (l s -1 ha -1 ); I mindre, JOVA liknende nedbørsfelt har vi stor døgnvariasjon i vannføring Dette har vi mindre i store felt Felter i Latvia og Estland har betydelig mindre døgnvariasjon Spesifikk avrenning beregnet på døgn- og timer verdier for vannføring for Skuterud(4.5 km^2) and Høgfoss(300 km^2) Avrenningsdata med høy tidsoppløsning viktig i for dimensjoneringen i effekter av klimaendringer

10 Ting kan skje fort Avrenning vinter (Øygarden, 2000) 30 Januar 31 Januar Avrenning; 25 mm Avrenning; 77 mm Jord tap; 2 kg ha - 1 Jord tap; kg ha -1

11 Døgnvariasjon kan uttrykkes gjennom en flashiness indeks Gjennomsnittlige døgnverdier for vannføring; FI day n i 1 q i n i q q i i 1 1 pathlength Timeverdier for vannføring n i 1 FI hr n i q hr q i Baker et al Journal of the American Water Resources Association 40:

12 Flashiness daily versus hourly Høgfoss; 295 km 2 Skuterud; 4.5 km 2

13 Hva sier flashiness indeks om næringsstofftap Sammenlikning nedbørsfelter Estland og Norge Catchment TN-loss TP-loss (kg ha -1 ) (kg ha -1 ) FIhr Skuterud (Nor) Mørdre (Nor) Rägina (Est) Räpu (Est) Deelstra and Iital, Boreal Environment Research

14 Flashiness index, subsurface drainage and scale Size (ha) Fihr Fiday Mørdre Vandsemb dr Kolstad Bye Basert på verdiene for FI, kan grøftesystemer ha stor effekt på avrenning Mellupite c Mellupite dr Berze c Berze dr

15 Flashiness index, subsurface drainage and scale Size (ha) Fihr Fiday Høgfoss Skuterud Lena Kolstad Berze river Berze c Størrelse på nedbørsfelt er viktig. Nedgangen i FI kan indikere et stort potensial for retensjon. 2.Høy FI -> lav retensjon= lav retensjon av nætringsstoffer (vann inn -> vann ut). Kasari Räpu Rägina

16 Flashiness index, subsurface drainage and scale Size Fihr Fiday Høgfoss Skuterud Mørdre Vandsemb dr Lena Kolstad Bye Mellupite c Mellupite dr Berze e river Berze c Berze dr Kasari Räpu Rägina Basert på verdiene for FI, kan grøftesystemer ha stor effekt på avrenning 1.Størrelse på nedbørsfelt er viktig. Nedgangen i FI kan indikere et stort potensial for retensjon. 2.Høy FI -> lav retensjon= lav retensjon av nætringsstoffer (vann inn -> vann ut). 1.Mindre norske nedbørsfelter har en høyere FI sammenliknet med Baltiske nedbørsfelter. Mulige årsaker;; Jordtype, topografi Grøftesystemer, grøftedistans Norge, L = 8 m; Baltisk; L= m

17 Grøftesystemer og jordbruk Hvorfor trenger vi grøftesystemer? Dårlig naturlig dreneringstilstand krever Optimale forhold i rotsone for tilvekst Muliggjør jordarbeiding vår/høst Reduserer overflateavrenning -> erosjon/p-tap. Men Samtidig transporterer grøftesystemer mye næringsstoff Dårlig fungerende grøftesystemer før til dannelse lystgass (N 2 O) drain groundwater level

18 Transport av næringsstofffer gjennom grøftesystemer, et eksempel Vandsemb, surface subsurface. N-loss (kg/ha) 2 22 P-loss (kg/ha) SS(kg/ha) Runoff (mm) Dominerende jordtype; silt Drain spacing, L = 8 10 m Drain depth, d = m bss. Bye, surface subsurface N-loss (kg/ha) P-loss (kg/ha) SS(kg/ha) Runoff (mm) Dominerende jordtype; lett leire Lite suspendert stoff gjennom grøftesystemer. Hva med leir jord drain groundwater level

19 Kan grøftesystemer også transportere suspendert stoff? Makroporer/preferential flow Hurtig vanntransport gjennom grøftesystemer (høy FI) Ken det føre til transport av jordpartikler Skuterud, N_loss (kg/ha) 45 P_loss (kg/ha) 2 SS(kg/ha) 1190 Total runoff (mm) 504

20 Oppsumering Avrenningen i mindre Norske nedbørsfelt (JOVA-type) har betydelig større døgnvariasjon i vannføring enn Baltiske nedbørsfelt. Dette kan være en forklarende årsak for tap av næringsstoffer. Faktorer som spiller en rolle er. Grøftesystemer/grøfteintensitet Jordtype Topografi Større nedbørsfelt har betydelig mindre døgnvariasjon sammenliknet med mindre felt. Hvilken betydning har dette for retensjon av næringsstoffer/suspendert stoff Tidsoppløsning må tas hensyn til, spesielt i mindre nedbørsfelt. Viktig for dimensjoneringen av hydrotekniske anlegg og i forklaringen av næringsstofftap. Å forstå hydrologien (strømningsveier, intensiteter, mm) er viktig mht Riktig valg av tiltak, Kunne forstå effekter av klimaendring på hydrologi og næringsstofftap

21 Takk for oppmerksomhet