Modellering av våtmarkers näringsreduktion Jan Petersson Vattenmyndighetens kansli Södra Östersjön.

En presentation över ämnet: "Modellering av våtmarkers näringsreduktion Jan Petersson Vattenmyndighetens kansli Södra Östersjön."— Presentationens avskrift:

1 Modellering av våtmarkers näringsreduktion Jan Petersson Vattenmyndighetens kansli Södra Östersjön

2 Anläggning av våtmarker - Populär åtgärd för att reducera näringsförluster (N och P) från jordbruk - Historiska sjösänkningar och torrläggningar av våtmarker, delvis orsak till de höga N och P halterna Effektiv åtgärd? Litteraturstudie (Weisner 2004) N: 31-2850 kg N ha år P: 5-710 kg P ha år

3 -Hög näringsbelastning per yta = Positiv inverkan på retentionen (höga koncentrationer + måttligt flöde) Beräkningsmodeller för N- resp. P- retention i våtmarker (Wittgren et al. 2001; Tonderski et al. 2005)  Retention per dygn, beroende av:  N och P koncentration  Inkommande vattenvolym  Våtmarkens area  Våtmarkens medeldjup  Våtmarkens volym MIKE BASIN Hydrologi- och vattenkvalitetsmodell Effekt av planerade våtmarker Vilka faktorer påverkar retentionen?

4 Tullstorpsåprojektet Nr Planned wetland locations  Omfattande vattenvårdsåtgärder (2009- 2013), bla 48 våtmarker  Övergripande mål:  Reducera näringsläckaget  God ekologisk status

5 MIKE BASIN  N och P konc.  Vattenflöden Beräkningsmodeller N & P retention i våtmarker Retention per dygn

6 RESULTAT Beräknad retention Specifik 60 – 600 kg ha y (medel 270) Relativ 4 – 70 % (medel 13 %) NP Specifik 2 – 20 kg ha y (medel 12) Relativ 7 – 80 % (medel 35 %)

7 Retentionsmodellerna Ingen hänsyn till  Våtmarkens utformning (förutom area och volym)  Typ och utbredning av vegetation Osäkerheter MIKE BASIN  Antaganden i modellen  Indata till modellen Våtmarkernas tillrinningsområden Påverkar:  Koncentrationer  Vattenvolym/upphållstid  Avgörande vid planering/lokalisering av våtmarken

8 ViVaN Virtuellt VattendragsNätverk  Utvecklats av SLU (Jakob Nisell, Anders Lindsjö, Johan Temnerud)  Finansierats av Naturvårdsverket  Rikstäckande GIS-skikt  Sjöar  Vattendrag  Flödesriktningar  Medelflöden  Avrinningsområden

9 Sjöar och vattendrag Vägkartans hydrograf Skala 1:100 000 Vattendelare SMHI:s DARO (2000) Digital Terräng Modell 50x50 m Lantmäteriets höjddatabas (1998) 1 1 Modifierad DTM”Bränt” in Vatten & vattendelare 2 2 Ackumulerat flöde Flödesriktning (raster 50x50 m)  Avrinningsområden (ackumulerad area) Avrinning L/s*km2 3 3 ViVaN- METODIK 4 4 Skala 1:100 000

10 ViVaN- METODIK Vattendragslängd -vägkartan Vattendragslängd -vägkartan Virtuellt vattendragsnätverk Kalibrering- tröskelvärde per HARO Ackumulerat flöde Tröskelvärde >0,25 l sek = vattendrag ViVaN Sammanhållet vattendragsnätverk Beräkning av  Avrinningsområden  Ackumulerat flöde Underlag för Lämpliga provtagningsstationer  Storlek på aro  Dominerande markanvändning  etc

11 Tack för er uppmärksamhet! jan.f.petersson@lansstyrelsen.se

12 Reduktion av P är bl.a beroende av den hydrologiska belastningen Grovt antagande: 1 ha stora våtmarker bör vara relativt effektiva vid flödesbelastningar inom intervallet 100-150 Lps Data: Braskerud et al, J. Environ. Qual 34: 2145-2155 Antaganden

13  Sjöar  Vattendrag  Medelflöden  Flödesriktningar  Avrinningsområden Utsökning av alla celler där flödet är 100 ≥ 150 = våtmarkslägen Utsökning av alla celler där flödet är 100 ≥ 150 = våtmarkslägen Tillrinningsområden Reclassify Region group GIS verktyg Watershed GIS verktyg ViVaN data

14 RESULTAT Lågbelastad Högbelastad Känslighetsanalys N N P P

15 Awet = våtmarksareal (m2) Cend = slut- och utflödes koncentration (g/m3) Cstart = initial koncentration tot-N (g/m3) kaT = arealbaserad och temperaturberoende avskiljningskoefficient (m/d) ∆t = tidssteg (d) Vwet = Våtmarkens volym (m3) C in,n = inflödeskoncentration till aktuell sats (g/m 3 ) J atm = kvävedeposition på våtmarken (g/m 2 /d) n, n-1 = suffix som anger aktuell respektive föregående sats V in = vatteninflöde till aktuell sats (m 3 /d) = utflödet från föregående sats = V out,n-1 Ek. 4 k a = arealbaserad avskiljningskoefficient (m/d/˚C) = 0,0023 T = vattentemperatur (˚C) Beräkningsmodellen för N-retention i våtmarker

16 Beräkningsmodellen för P-retention i våtmarker C = fosforkoncentrationen i våtmarken (mg/L) V = våtmarkens volym (m3) A = våtmarksareal (m2) Cin = fosforkoncentrationen i inkommande vatten (mg/L) Qin = inkommande vattenvolym (m3/d) Msed = sedimentation av tot-P (g/d) Mrel = frigivning av tot-P (g/d) T30 = 30 dagars luftmedeltemperatur (˚C) ∆t = tidssteg (d) ksed = sedimentationskoefficient krel = frigivningskoefficient