Oda Fosse vant studentpris for poster

Oda, mastergradsstudent ved UMB, vant en pris for beste poster på fagmøtet «Vannets vei i landskapet – hydrologiens betydning for miljøstatus» på Ås 20. november.
Vi gratulerer! Les mer

Presentasjoner Verdens vanndag 2013

Tradisjonen tro ble det avholdt en konferanse på CIENS i forbindelse med Verdens vanndag. Temaet «Kampen om vannet – samarbeid eller konflikt?» Konferansen 19. mars satt fokus på hvordan norske miljøer bidrar til «vannsamarbeid» i utviklingsland. Det ble også belyst hvordan samarbeid mellom norske myndigheter og brukerinteresser løser våre nasjonale utfordringer, spesielt etter kravene i EUs vanndirektiv.

Konferansen ble arrangert av Norsk hydrologiråd, Norsk vannforening, Den norske UNESCO-kommisjonen og TEKNA – forum for teknologi og utviklingssamarbeid.

Se programmet her. Les mer

NIVA: Effekter av vulkanutbrudd på vann i Norge

I sammenheng med vulkanutbruddet på Island har NIVA i flere nyhetsinnlegg behandlet tema vannkvalitet i sammenheng med vulkanutbrudd.

Mulige effekter på elver og innsjøer i Norge av vulkanutbrudd på Island – Eyafjallajókull og Katla
(fra 20.04.2010)
NIVA har vurdert hvilke effekter både et kortvarig og et langvarig vulkanutbrudd kan gi på kjemi og biologi i ferskvann i Norge. Forskerne har også vurdert sannsynlige effekter av et utbrudd fra Katla. Les mer på NIVA’s nettside …

Vulkanutbruddet kan gi sure fiskevann
(fra 16.04.2010)
Svovelet fra vulkanutbruddet på Island vil kunne føre til mer sur nedbør i Norge, som kan gi sure fiskevann. Les mer på NIVA’s nettside …

Vulkanutbruddet – sanntidsmåling av pH i ferskvann i Hordaland på internett
(fra 16.04.2010)
NIVA drifter flere stasjoner for måling av sur nedbør, og sanntidsmåling fra Ynnesdal i Hordaland er tilgjengelig via NIVAs vannovervåkingsportal. Les mer på NIVA’s nettside …

Vulkanasken kan påvirke vannkvaliteten for oppdrettsfisk
(fra 15.04.2010)
Erfaring fra Chile viser at asken etter vulkanutbruddet på Island kan gi økte konsentrasjoner av aluminium i ferskvann. NIVA oppfordrer settefiskanlegg i områder som er berørt av asken om å ta vannprøver daglig dersom man observerer vulkansk aske, eller opplever noe unormalt med fisken. Les mer på NIVA’s nettside …

Tema flom på NRK Super

I sammenheng med flomkatastrofen i Pakistan er tema flom tatt opp i flere programinnlegg ved barnekanalen NRK Super.

”Flomkatastrofe i Pakistan” (23 August 2010): Tekst og video om flomkatastrofen i Pakistan.
(Videoen er del av hele Supernytt sendingen fra 23 August 2010)

”Hva er flom?” (24 August 2010): Tekst og video om tema flom. Hydrolog Thomas Skaugen ved NVE forteller om flom og hydrologenes oppgaver i flomvarslingen.
(Videoen er del av hele Supernytt sendingen fra 24 August 2010)

Ny bok om vann og klimaendringer

Avsnittbilde

Water and Climate Change: An integrated approach to address adaptation challenges,
edited by Udaya Sekhar Nagothu, A. K. Gosain and K. Palanisami, published by MacMillan Publishers, India Ltd.

———————————————

Globalt sett er vann en stor knapphetsressurs i produksjon av mat. I et tørke- og flomutsatt land som India, med over en milliard mennesker, vil klimaendringene få dramatiske konsekvenser.

For India er forvaltning og mer effektiv bruk av vann den store utfordringen, samtidig som en må opprettholde og kanskje øke matproduksjonen i framtiden. En nylig utgitt bok “Water and Climate Change: an integrated approach to address adaptation challenges” fra MacMillan Publishers, India Ltd har tatt for seg disse problemstillingene.

14 forfattere fra forskjellige vitenskapelige fagdisipliner, forvaltere og politiske rådgivere har bidratt til boken, med Udaya Sekhar Nagothu (Bioforsk), A.K.Gosain (IITD) and K.Palanisami (IWMI) som hovedredaktører. Øvrige norske bidragsytere har vært Per Stålnacke, Johannes Deelstra, Mehreteab Tesfai (alle Bioforsk) og David N. Barton (NINA).

I boken har forfatterne bruket Godavari vassdraget som case. Elva Godavari i det sentrale India har et nedbørsfelt på 319 000 kvadratkilometer, omtrent identisk med Norges totale flateinnhold. På sin 1465 kilometer lange ferd gjennom seks delstater til Bengalbukta, er Godavari og sideelvene selve livsnerven, ikke minst for produksjon av ris og andre jordbruksvekster.

Stadig mer flom og tørke

Nå opplever inderne at «systemet» med tilgang på vann endres, både på grunn av klima og ulike markedsinteresser. Det har vært flere tørkeperioder de siste årene og tidspunktet for monsunregnperioden har endret seg. I 2009 opplevde store deler av India den verste tørken på 50 år, og bøndene sjøl mener det skyldes klimaendringene de mener de begynt å se de siste 10-15 år med endret monsun-mønster, stadig mer flom og tørkeepisoder. Men det er også mange andre faktorer som påvirker tilgangen på vann. India har opplevd en enorm befolkningsvekst og dermed større forbruk av vann. Samtidig er elveløp og naturlige sykluser manipulert for å gi et stabilt vanningsregime. Vannet magasineres i store dammer og fordeles gjennom et vanningssystem konstruert under kolonitida. Den enkelte bonde eier jorda sjøl, og får tildelt vann hver 14. dag eller hver måned. I tillegg har de en mengde grunnvannsbrønner.

De opplever nå at grunnvannet synker. I tillegg er det hardere kamp om hvem som skal få tildelt vann. Samtidig må jordbruket tilpasses et klima med mer ekstremvær i form av tørke, kraftig regn og flom. Regjeringen i India har i sin egen «National Water Mission 2008», satt et mål om 20 prosent bedre utnyttelse av vannet. Videre har enn satt ett mål om en integrert vannressursforvaltning hvor flere sektorer skal arbeide etter nedbørsfeltgrenser noe som vi kjenner fra Norge gjennom vanndirektivet (RDV).

Sett i lys av disse problemstillinger vises i boken for eksempel følgende resultater:

  • framtidige endringer (opptil 2100) i vannføringen ifølge klimamodell scenarier
  • en sårbarhetsstudie som peker ut distrikter som vil bli mest sårbar for kommende klimaendringer
  • metodikk for ulike økonomiske insentiver som for eksempel avlingsforsikring
  • måleresultater av vannutnyttelse i felt (water use efficiency)
  • muligheter for endringer i landbrukspraksis og ressursbruk ifølge endret klima
  • endringer i vannkvalitet og problemstillinger koblet opp mot mangler i overvåking
  • analyser av politiske og institusjonelle forhold

Praktiske løsningsforslag

Boken avsluttes med praktiske løsningsforslag. Her peker forfatterne på behovet for en integrert tilnærming for koblingen mellom vann, klima og matproduksjon. Bedre samarbeid på alle skalaer må til for å løse problemet både mellom forskjellige sektormyndigheter, fra den enkelte bonde til nasjonal nedbørfeltforvaltning og en bedre kobling mellom politikk utforming, praktisk forvaltning ned til sluttbrukeren av vannet. Leserne blir også presentert for forskjellige vitenskapelige metodikker som kan brukes til disse formålene. Prosjektteamet har hatt god kontakt med ansvarlige myndigheter i Andhra Pradesh. De har allerede viset stor interesse for resultatene, og vil bruke kunnskapen i sitt planleggingsarbeidet fremover.

“Water and Climate Change: an integrated approach to address adaptation challenges” er sluttresultatet fra Climawater, som vært et UD-finansiert samarbeidsprosjekt mellom Bioforsk, The Indian Institute of Technology Delhi (IITD) og International Water Management Institute (IWMI).

Mer informasjon om prosjektet: CLIMAWATER

Mer informasjon om boken: Bioforsk nyheter – «New Delhi book launch: Survey offers hope for water stressed regions in India»

Per Stålnacke, Bioforsk

Rapport fra prosjekt Climate Change and Energy Systems (CES)

Prosjektet Climate and Energy Systems: Risks, Potential and Adaptation
(CES)
 er et av 16 forskningsprosjekter som var valgt ut som del av stragi- og aksjonsplanen fra Nordic Energy Reserach 2007-2010. Nesten 100 forskere fra 33 institusjoner av alle nordiske og baltiske land deltok i prosjektet. Hovedfokus fra prosjektet var undersøkelsen av påvirkningen av framtidige klimaendringer på fornybare energiressurser i den nordiske og baltiske regionen fram til 2050 og en evaluering av utviklingen av det nordiske kraftnett fram til 2020.

Rapporten Climate Change and Energy Systems: Impacts, Risks and Adaptation in the Nordic and Baltic Countries sammenfatter nå resultatene fra prosjektet.

Innholdsoversikt:

Preface
Summary
1. Climate and Energy Systems – Project structure
2. Renewable Energy in the Nordic and Baltic Countries
3. Climate scenarios
4. Analyses of historical hydroclimatological time series for the Nordic and Baltic regions
5. Hydropower, snow and ice
6. Modelling Climate Change Impacts on the Hydropower System
7. Wind power
8. Forest biomass for fuel production – potentials, management and risks under warmer climate
9. The Nordic Power System in 2020. Impacts from changing climatic conditions
10. Hydropower in Iceland. Impacts and Adaptation in a Future Climate
11. The effects of climate change on power & heat plants – assessing the risks and opportunities
 
 

Rapport: Climate Change and Energy Systems: Impacts, Risks and Adaptation in the Nordic and Baltic Countries (pdf)

Video om bærekraftig overvannshåndtering på Island

Video om bærekraftig overvannshåndtering på Island

Avsnittbilde

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Det ny utbygde boligfelt Urridaholt på Island får en bærekraftig overvannshåndtering, der mest mulig av nedbøren skal håndteres lokalt. Boligfeltet ligger rundt Urridavatn og hele avløpsfeltet med ca. 1000 mm nedbør per år er på 235 hektar. Overvannshåndteringen baseres på bruk av gresskledte «swales», sluk og kantstein sløyfes, og det brukes kun permeable dekker.

For å fremme tiltakene er det laget en video, på islandsk og engelsk, rettet mot skoleverket. Vidoen er blitt vist i skoler i kommunen Gardabær på Island og vil snart bli sendt til flere skoler.
Det er å håpe at videoen også kan benyttes av den norske skoleverket.

Lenke til video

Viten om vann

Norsk hydrologiråd utlyser hvert annet år prisen «Viten om vann», som kan vinnes av personer som har har presentert vannkunnskap på en god, populærvitenskapelig måte. Neste pris deles ut i 2022.

Tidligere vinnere er:

2020: Prisen ble ikke delt ut.

2018: Ånund Killingtveit for mangeårig og omfattende formidlingsaktivitet og forfatterskap om temaet hydrologi, særlig knyttet til vannkraft. Han har framstått som en dyktig og engasjert formidler overfor sine studenter, i bransjen nasjonalt og internasjonalt og også av mer populærvitenskapelig karakter til allmenhet og politikere.

2016: Per Einar Faugli for mangeårig og omfattende formidlingsaktivitet og forfatterskap om vern av vassdrag, kulturminner i vassdrag og vassdragsforvaltningens historie i Norge.

2014: Haakon Thaulow for mangeårig og omfattende foredragsaktivitet og forfatterskap om forvaltning av vann og vannressurser for allmennheten, forvaltningen og forskningsmiljøer.

2012: Sylvi Gaut for nettstedet www.grunnvann.no.

2010: Geir Helø, vann-og avløpssjef i Tromsø kommune, for sitt engasjement og kreative arbeid innenfor rekruttering og markedsføring av vannfag.

2008: Ole G. Karlsen for utgivelse av læreboka TERRA MATER med et velskrevet kapittel om hydrologi.

2006: Tor Holtan-Hartwig og Karsten Sølve Nielsen for en stor ”innsats for bruk og vern av vann”  i Oslo-området, bl.a. gjennom arbeidet i Oslo Elveforum.

2005: Lars Andreas Roald for sin lange og aktive formidlingsaktivitet av kunnskap om vann og hydrologi.

2004: Gustav Bjørbæk for sin brede presentasjon av kunnskap om vann, gjennom foredrag, publikasjoner, artikler og bøker.

2003: Arne Tollan for sitt bidrag til boka «Vannressurser».

2002: Kjell Baalsrud for levende og innsiktsfulle publikasjoner, som «Et bidrag til NIVAs historie» og «Bekkene i Bærum».

2001: Terje Tvedt for boka og TV-serien «En reise i vannets historie».

Nominasjonsskjema

Statutter

Fagmøte Vannforskning i Norge 1999

VANNFORSKNING I NORGE 1999 – Abstract-samling, Oslo

  

INNHOLD

Forord

Foredrag:

1 Assessment of Regional Impact of Droughts in Europe
Hege Hisdal, Norges vassdrags- og energidirektorat/Universitetet i Oslo og Lena M. Tallaksen, Universitetet i Oslo

2 Hydrologiens betydning for viktige vannkvalitetsparametre
Olav Grøterud, Norges landbrukshøgskole

3 Blandsoner og aluminiumsgiftighet. Hydrologiske og vannkjemiske interaksjoner. Konsekvenser for laksefisk
Vilhelm Bjerknes, Norsk institutt for vannforskning

4 Ny generasjon hydrologiske modeller
Lena M. Tallaksen & Kolbjørn Engeland, Universitetet i Oslo,  Nils Roar Sælthun, Norsk institutt for vannforskning

5 Automatisk kalibrering og sensivitetsanalyser av parametrar i HBV-modellen
Lena S. Tøfte, Sjur Kolberg & Trond Rinde, SINTEF Bygg og miljøteknikk

6 Verifisering av fordelte snømodeller
Sjur A. Kolberg, SINTEF Bygg og miljøteknikk

7 Snowmelt runoff in urban areas
Sveinn T. Thorolfsson, NTNU- Inst. for vassbygging

8 Disaggregation of discharge
Thomas Skaugen, Norges vassdrags- og energidirektorat

9 Kinematisk-bølge-tilnærminger til hydrologiske prosesser i terreng med bunnmorene
Stein Beldring, Norges vassdrags- og energidirektorat, Lars Gottschalk, Universitetet i Oslo, Allan Rodhe, Uppsala Universitet, Lena M. Tallaksen, Universitetet i Oslo

Posterpresentasjoner:

10 Ny generasjon hydrologiske modeller. Terrenganalyser vha. GIS for snømålinger med radar i Aursunden felt
Wolf-Dietrich Marchand, NTNU- Institutt for vassbygging

11 Evaluation of Chloride Tracer Movement and Spreading at Moreppen-3 site, Gardermoen
Iftikhar H. Sabir, Norges landbrukshøgskole

12 Hydrokjemiske endringer i Søndre og Nordre Puttjern som følge av drenering til Romeriksporten
Erlend T. Lund & Bengt Fredrik Straith, Norges landbrukshøgskole

13 The effect of forest on runoff from small agricultural catchments
Johannes Deelstra, Jordforsk

14 Effect of increased CO2 and temperature on runoff chemistry at a forested catchment in southern Norway (CLIMEX project)
Richard F. Wright, Norsk institutt for vannforskning

 

FORORD

Norsk hydrologiråd ønsker å markere Verdens vanndag 1999 med å arrangere fagmøtet «Vannforskning i Norge – Kunnskap en forutsetning for en riktig forvaltning og anvendelse av vannressursene».

Abstraktsamlingen omfatter foredrag og posterpresentasjoner som holdes på fagmøtet den 23. mars 1999. Arrangementet er det tredje i rekken av fagmøter som har som målsetting å presentere pågående hydrologisk forskning i Norge. Det har vært stor oppslutning i de hydrologiske miljøene om disse fagmøtene, og Norsk hydrologiråd ønsker å gjøre det til et årlig arrangement i forbindelse med Verdens vanndag den 22. mars.

Det er mange hydrologiske forskningsmiljøer i Norge og en tilsvarende stor bredde i forskningstemaer. Vi har som målsetting å bringe disse miljøene sammen og belyse noen av en rekke aktuelle problemstillinger. Vi håper at fagmøtet kan være et møtested for hydrologer og et forum for ideskaping og diskusjon. Norsk hydrologiråd ønsker med dette og andre arrangementer å øke samfunnets oppmerksomhet omkring vann som ressurs og hydrologi som fag.

         Blindern, 17. mars 1999

         Lena Tallaksen, Norsk hydrologiråd

 

            1 ARIDE Assessment of the Regional Impact of Droughts in Europe

               (En vurdering av tørke i Europa)

          Hege Hisdal, Universitetet i Oslo Institutt for geofysikk / Norges vassdrags-

           og energidirektorat, Lena M. Tallaksen, Universitetet i Oslo,

           Institutt for geofysikk

Vannforbruket i Europa har økt fra 100 km3/år i 1950 til 550 km3/år i 1990. Prognoser tilsier et forbruk på 660 km3/år ved utgangen av dette århundret (European Environment Agency, 1995). En slik økning vil resultere i framtidige konflikter mellom menneskers etterspørsel og økologiske behov. Mest kritisk blir situasjonen i perioder med alvorlige og omfattende tørker. Det er essensielt at det utvikles teknikker som kan vurdere hyppighet og alvorlighetsgrad av tørke i europeiske elver, og eventuelle endringer i forekomsten av tørke det neste århundret. I det følgende presenteres EU-prosjektet ARIDE (Assessment of the Regional Impact of Droughts in Europe) generelt, hovedaktivitetene i Norge spesielt og noen resultater fra de innledende undersøkelsene.

ARIDE er et prosjekt finansiert gjennom EUs 4. rammeprogram for forskning og teknologisk utvikling, arbeidsprogrammet om miljø og klima, prosjekt 1.1.4.1, Europeiske vannressurser. Prosjektet tar utgangspunkt i resultatene fra arbeidsgruppen innen lavvann og tørke i UNESCO/FRIEND (Flow Regimes from International Experimental and Network Data) prosjektet (Gustard et al., 1997). ARIDE benytter FRIENDs dataarkiv bestående av bl.a. avløpsserier med døgnoppløsning fra over 4000 europeiske elver. Samarbeidspartnerne kommer fra 6 land: Tyskland (prosjektledelse), Norge, Storbritannia, Nederland, Portugal og Spania. Prosjektet har 3 års varighet og avsluttes i desember år 2000. Følgende hovedmålsetninger er formulert:

  • Å forstå de prosesser som kontrollerer tørke i Europa.
  • Å utvikle metoder for å estimere den romlige fordelingen av tørke i en Europeisk målestokk.
  • Å utvikle teknikker som kan benyttes til å forutsi de relative innvirkninger av framtidige miljøendringer på tørke.

For å nå disse målsetningene er aktivitetene delt opp i 6 såkalte arbeidspakker: (1) Databaseetablering, (2) Hydro-meteorologisk tørke, (3) Visualisering av tørke, (4) Grunnvannstørke (5) Overvåking og prediksjon av tørke og (6) Rapportering og arbeidsmøter. Foreløpige resultater fra ARIDE finnes i prosjektets første årsrapport (ARIDE, 1998).

Universitetet i Oslo og NVE bidrar i arbeidspakkene (1), (4) og (6), men hoveddelen av arbeidet foregår imidlertid innen hydro-meteorologisk tørke (2). Med utgangspunkt i nedbør- og avløpsdata fra to klimatisk ulike regioner (Norden: Norge, Sverige, Danmark og den Iberiske halvøy: Spania, Portugal) ønsker en å fokusere på:

  • Å analysere de statistiske egenskapene ved tørke basert på lange tidsserier med avløps- og nedbørdata.
  • Å beregne sannsynligheten for ekstrem tørke både med tanke på den regionale utbredelsen og frekvensen.
  • Å sammenlikne variasjon i tid og rom for hydrologisk og meteorologisk tørke.

I Tallaksen & Hisdal (1997) sammenliknes statistiske egenskaper for tørke basert på nordiske avløpsdata. Resultatene viser at det finnes regionale storskala mønstre.

Dette utgangspunktet krever at begrepet tørke er klart definert både med tanke på nedbør- og avløpsdata. Definisjonen av tørke skal være anvendbar for dataserier med forskjellig oppløsning i tid og for geografiske regioner med ulikt klima og ulike fysiografiske forhold. Dessuten er det fordelaktig om tørke definert med utgangspunkt i nedbør og tørke definert med utgangspunkt i avløp kan utfylle hverandre. Dette fordi den regionale stasjonsdekning antas å kunne økes dersom både nedbør og avløpsstasjoner kan benyttes og fordi en ønsker å undersøke om tørke m.h.p. nedbør oppfører seg mer enhetlig over store regioner enn tørke m.h.p. avløp.

I prosjektet er det besluttet å benytte den såkalte terskelmetoden for avløpsdata. Metoden, første gang beskrevet av Yevjevich (1967), karakteriserer tørke både i form av deficit volum og varighet, som en periode hvor avløpet er under en bestemt terskel. Selv om metoden er objektiv, må subjektive avgjørelser tas. Bl. a. er det viktig å bestemme en fornuftig terskel-verdi. Det er også andre problemer som spesielt oppstår dersom dataene har døgnoppløsning: avhengige tørkehendelser og «små tørker». Disse problemene ble påpekt av Zelenhasic & Salvai (1987), og drøftes videre av Tallaksen et al. (1997) og Kjeldsen & Lundorf (1997). Prosjektet anbefaler at terskelverdiene baseres på varighetskurvens 70, 80 og 90% persentiler (Q70, Q80 eller Q90). For å slå sammen avhengige tørker og fjerne små tørker konkluderes det med at såkalt 10 dagers glidende middelverdi (MA10) eller Sequent Peak Algorithm (SPA) benyttes. Årlige maksimums serier (AMS), dvs. den største tørken hvert år og såkalte Partial Duration Series (PDS), dvs. alle tørker under terskelen, bør velges avhengig av hensikten med studiet. Det arbeides for tiden med en gjennomgang av ulike metoder for å definere tørke for nedbørdata.

Dersom en klarer å finne en sannsynlighetsfordeling for tørkens varighet og deficit volum, vil det være mulig å si noe om sannsynligheten for framtidige tørker og arealutbredelsen av disse. Et problem for de statistiske analysene og modelleringen av ekstreme hendelser er tilstedeværelsen av avhengighet og/eller trender i dataene. De første analysene inneholder foruten en generell beskrivelse av tørkeserier og hvordan fenomenet varierer i tid og rom, en diskusjon av problemene avhengighet og trend.

Et delsett bestående av 15 serier som dekker perioden 1931- 90 fra Norge, Danmark og Tyskland inngår i den innledende analysen. Basert på konklusjonene om hvordan tørke for avløpsdata bør defineres, ble AMS og PDS av deficit volum og varighet estimert. Q70 ble valgt som terskelverdi og MA10 benyttet for å fjerne avhengige og små tørker. Deficit volum og varighet er høyt korrelert. Det mest karakteristiske trekk ved flere av seriene i utvalget er at det var flere store tørker på 30- og 40-tallet og mindre alvorlige tørker i slutten av perioden. Dette gir indikasjoner på en nedadgående trend, noe som senere ble bekreftet med gjennomgående flere signifikante negative trender (minkende tørke deficit volum og varighet) enn positive trender. Resultatene fra trendanalyser vil alltid avhenge av perioden som analyseres og bare være gyldig for denne. Å benytte slike analyser som basis for å estimere framtidig tilgjengelighet i tilgangen på vannressurser anbefales derfor ikke.

Dersom en betrakter hvor godt seriene er korrelert i rommet, er hovedtendensen at det er relativt høy korrelasjon innbyrdes mellom de danske seriene og innbyrdes mellom de tyske seriene. De norske seriene er lavt korrelert både med hverandre og seriene fra Danmark og Tyskland, mens korrelasjonskoeffisientene basert på forholdet mellom danske og tyske serier i noen tilfeller er relativt høye.

For å vurdere om avhengighet i tid (autokorrelasjon) påvirkes av perioden som studeres ble perioden 1931-90 delt i to underperioder, 1931-60 og 1961-90. Både den totale serien og delperiodene ble analysert. Ingen av delperiodene viste en dominerende tendens til avhengighet, men flere serier hadde signifikant avhengighet for enkelte perioder og ikke for andre. Det var også flere tilfeller hvor signifikant avhengighet ble funnet for deficit volum, men ikke for varighet eller omvendt. Det er vanskelig å finne fysiske forklaringer på resultatene, men signifikant avhengighet i flere danske serier kan forklares ved store grunnvannsreservoarer. Resultatene vil bli analysert videre, og i den statistiske modelleringen må alle serier kontrolleres for avhengighet og om nødvendig korrigert for denne.

Referanser

ARIDE (1998) Assessment of the Regional Impact of Droughts in Europe, First Annual Report, University of Freiburg, Freiburg, Germany

European Environment Agency (1995) Europe’s Environment. The Dobriš Assessment. European Environment Agency, Copenhagen

Gustard, A. (ed.), Novicky, O., Demuth, S., Tallaksen, L., van Lanen, H., Clausen, B.,

Kasparek, L., Miklanek, P., Majercakova, O., Fendekova, M., Kupszyk, E., Radsuk, L. & Czamara, W. (1997) Low Flows and Droughts in Northern Europe, In: G. Oberlin & E. Debos (Eds.), FRIEND: Flow Regimes from International Experimental and Network Data, Third report: 1994-1997, Cemagref, Antony, France, pp. 132-148

Kjeldsen, T.R. & Lundorf, A. (1997) Drought management and modelling – Zimbabwe case, MSc Thesis, DTU, Technical University of Denmark

Tallaksen, L. M. & Hisdal, H. (1997) Regional analysis of extreme streamflow droughtduration and deficit volume, FRIEND’97-Regional Hydrology: Concepts and Models for Sustainable Water Resource Management, IAHS Publication no. 246, pp. 141-150

Tallaksen, L.M., Madsen, H. & Clausen, B. (1997) On the definition and modelling of streamflow drought duration and deficit volume, Hydr. Sci. Jour., 42 (1), pp. 15-33

Yevjevich, V. (1967) An objective approach to definition and investigation of continental hydrological droughts. Hydrology papers, 23, Colorado State University, Fort Collins

Zelenhasic, E. & Salvai, A. (1987) A method of streamflow drought analysis. Water Resour. Res., 23 (1), pp. 156-168

2     Hydrologiens betydning for viktige vannkvalitetsparametre

           Olav Grøterud, Institutt for jord- og vannfag, Norges landbrukshøgskole

På samme måte som vannet, har også stoffene i vannet sitt kretsløp. Dette kretsløpet faller bare delvis sammen med vannets kretsløp. For eksempel kommer det stoffer fra atmosfæren som ikke er brakt dit av prosesser som nødvendigvis finner sted samtidig med fordunstningen av vann. Når vann fordunster, blir stoffene i vannet anriket, det vil si at konsentrasjonen i det vannet som ikke fordunster øker. Stoffer kan også tilføres vannet gjennom kjemisk forvitring og utvasking i fjell, løsmasser og jord. Under andre forhold kan stoffer sedimentere ut av vannet. Selv om stoffer i vannet hverken tilføres eller avsettes vil transportforholdene for disse som regel likevel avvike fra vannets. Dette skyldes ionebytting og adsorpsjon.

Dette betyr at vannkvaliteten vil være bestemt av hvor man befinner seg i kretsløpet. I tillegg er vannets forhistorie viktig, det vil si hvilke veier og hvor fort vannet har gått og hvilke elementer eller materier som vannet har hatt kontakt med i kretsløpet på forhånd.

I dette foredraget vil jeg gi noen eksempler på hydrologiens betydning for vannkvaliteten i surt og humuspåvirket vann, spesielt noen innsjøer. I fig. 1 er det gitt et eksempel på vannets humusfarge i relasjon til vannstanden. Det er fra Andtjern, en innsjø i Finnemarka, Buskerud fylke. Vi ser at høy vannstand, det vil si mye nedbør, gir høy fargeverdi. I fig. 2 er vannets surhet, uttrykt ved pH, også vist i relasjon til vannstanden. Her er vannet surest (lavest pH) ved høy vannstand. Dette siste virker umiddelbart forståelig, mye sur nedbør gir surt innsjøvann. Men ser vi på fargeverdiene, blir bildet mer uklart. Det er ikke noe humus i nedbøren. Derimot kommer humusen fra det øverste sjiktet i jorda i nedbørfeltet og den er normalt ganske sur. Altså, kan vi få surt vann selv om nedbøren ikke er særlig sur i slike områder. Humusen har også normalt en relativt høy bufferkapasitet ved lave pH verdier slik at variasjonen i nedbørens surhet får relativt liten betydning for dreneringsvannet.

I fig. 3 er det vist en regressjonsmodell for summen av basekationer (Ca,Mg,Na K) uttrykt ved hjelp av summen av sterke syreanioner (SO4,NO3,Cl) for 12 innsjøer på Sørlandet. Modellen kan brukes til å prognosere utviklingen av summen av basekationene ved varierende konsentrasjoner av sterke syreanioner, for eks. SO4 eller NO3. Da ? BC – ?AN = ANC kan vi også prognosere utviklingen av ANC ved hjelp av regressjonsligningen. Dette gjør det mulig å bestemme tålegrenser for forskjellige mengder av for eks. svovel i nedfall (regn og tørravsetning) relatert til for eks. fisk. På fig. 3 ser vi to interessante år (1988 og 1993), som vises ved laveste (1988) og høyeste verdi (1993) for basekationene. I 1988 var det svært mye nedbør og i 1993 var det svært mye sjøsalter i nedbøren. Tar vi bort disse årene, blir regressjonsligningen omtrent den samme. Altså, ser vi at både mye salt i nedbøren og mye nedbør hver for seg gir samme forsuringsmodell som normal nedbør med varierende mengder svovel og nitrogen. Dette viser også at forsuringen er et sammensatt fenomen og at surheten i nedfallet bare er en faktor.

 

Fig.1Fig.2

 

 

Fig. 3

 

3    Blandsoner og aluminiumsgiftighet. Hydrologiske og vannkjemiskeinteraksjoner. Konsekvenser for             
      laksefisk

        Vilhelm Bjerknes, Norsk institutt for vannforskning

Vannkvaliteten i ulike delfelt i et vassdrag avhenger bl.a. av geologiske forhold, klimatiske årstidsvariasjoner og episodisk forsuring. I blandsoner mellom ulike vannkvaliteter kan det oppstå ustabil aluminiumskjemi der vannet kan være enda giftigere for fisk og andre vannlevende organismer enn i de ulike kildene før blanding. Utstrekningen av skadeområdene innenfor vassdraget avhenger bl.a. av temperatur og blandingsforhold.

For laksefisk er både perioden forut for smoltifisering (vinter) og selve smoltifiseringen (vår) meget kritisk. Det klimatiske forløpet om vinteren i form av sjøsaltepisoder, avsmelting eller snøakkumulering vil være bestemmende for kvaliteten på avrenningsvannet senere på året.

Ofte er vannkvaliteten mer kritisk i forkant av en flom enn under selve hovedflommen. Dette henger bl.a. sammen med overflateavrenning og med at hurtig oppflomming øker sideelvenes relative bidrag til den totale vannføringen i hovedvassdraget. Ved kalking av hovedstrengen i et vassdrag kan episodisk dominans av sur avrenning fra sidefelt skape blandsoner med høy aluminiumsgiftighet, noe som må tas i betraktning bl.a. ved bruk av kalking som mottiltak mot vassdragsforsuring. Vassdragsregulering med overføringer av delfelt og kunstig tilbakeholdelse eller utslipp av vann fra delfelt med ulik vannkvalitet og temperatur påvirker disse forholdene. Samtidig kan regulering gi mulighet for å redusere uheldige blandsoneeffekter, f.eks. ved å øke minstevannføringen eller holde tilbake sure tilførsler i kritiske perioder. Slik styring kan benyttes til å skåne forsuringsfølsomme organismer og livsstadier.

Hydrologisk modellarbeid for beskrivelse av tilsigsfordelingen fra ulike delfelt vil være et nyttig hjelpemiddel i planlegging og optimalisering av kalkingsprosjekter i rennende vann generelt. I regulerte vassdrag kan slik modellering videreføres med sikte på utvikling og kombinasjon av ulike manøvrerings- og kalkingsstrategier. Et slikt utviklingsarbeid vil måtte inkludere hydrokjemiske parametre og vannkjemisk dynamikk.

Det er igangsatt eller planlagt kjemiske mottiltak i en rekke uregulerte og regulerte vassdrag med forsuringsproblemer på Vestlandet. Et av disse er Eksingedalselva, der kalkdosering ble igangsatt i regi av Direktoratet for naturforvaltning våren 1997. Vannkvaliteten på anadrom strekning i Ekso er blitt forverret som direkte følge av regulering av Nesevatn-magasinet i 1986, ved at vannet fra de minst forsurete delene av feltet ble ført utenom anadrom strekning fram til Myster kraftverk, 1 km fra munningen. Fastsatt minstevannføring på regulert strekning er fastsatt til 2 m3/s i vinterhalvåret, og 1 m3/s i vinterhalvåret. Situasjonen i det uregulerte restfeltet, med en rekke sure tilsig til kalket hovedstreng, representerer en vanlig problemstilling ved kalking i rennende vann.

Vannkvaliteten i munningen av Ekso har vært overvåket siden 1980 (SFT, Statlig program), og i ulike delfelt siden 1994 (Direktoratet for naturforvaltning). Oppfølgende studier etter igangsetting av kalking våren 1997, viste relativt store variasjoner i vannkvaliteten i forbindelse med snøsmelting og høy vannføring. pH svingte med mer enn 1 pH-enhet omkring kalkingsmålet, pH=6.50. I slike situasjoner påvirkes vannkvaliteten på anadrom strekning både av overløpsvann fra Nesevatn-magasinet, av sure sideelver i restfeltet, og av utslippet fra Myster kraftverk.

Endringer av pH ved blanding av ulike vannkvaliteter, f.eks. blanding av kalket vann og surt vann fra sideelver, påvirker transformasjon av lavmokylært uorganisk Al til høymolekylære former. I denne fasen kan vannet i blandsonen bli giftigere enn i den sure sideelven. Det relative bidraget av surt, aluminiumsrikt vann under snøsmeltings- og regnværsflommer har betydning både for giftigheten og for utbredelsen av blandsonen nedover i hovedelven. Vanntemperaturen er av betydning for polymeriseringskinetikken, og aluminiums giftighet øker med økende temperatur.

Utfelling av aluminium på fiskegjeller fører til respiratoriske og osmoregulatoriske problemer, hemming av enzymatiske prosesser, gjelleskader og fiskedød. Mengden av aluminium analysert på gjeller av fisk eksponert for kalket vann, surt vann og blandsone-vann, reflekterer vannets konsentrasjon av monomert Al.

Bedre kunnskap om den hydrologiske og hydrokjemiske dynamikken i ulike deler av feltet vil være et nødvendig grunnlag for videre arbeid med optimalisering av kalkdoseringen, og for stabilisering av vannkvaliteten i kritiske perioder. Fortynningsstudier av konservative kationer (f.eks. Ca), og in situ fraksjonering av monomert aluminium har vært nyttet i kombinasjon med undersøkelser av fiskegjeller for å belyse blandsoneproblemer.

Det videre arbeidet med Ekso vil være basert på eksisterende kunnskap om vannkjemi og hydrologi i vassdraget, supplert med systematisk innsamling og analyse av vannprøver under ulike hydrologiske situasjoner. Gjennom sammenstilling av data vil man skaffe seg begrep om samvariasjon mellom hydrologi og vannkjemi, og se på hvordan vannkjemien på anadrom strekning kan påvirkes gjennom styring av tapping fra Nesevatn-magasinet.

Tilsvarende problemer til det som er beskrevet for Ekso, finner vi i en rekke regulerte og uregulerte vassdrag med forsuringsproblemer. Suldalslågen er et kjent eksempel. Et annet eksempel er Øvre Otra, der utbyggingen av Hekni kraftverk har medført redusert vannføring på en 9 km strekning av Otra. Sterkt forsurete tilførsler fra det uregulerte feltet har her ført til en episodisk forverring av vannkvalitet og dermed reduserte livsvilkår for bunndyr og fisk på den regulerte elvestrekningen.

Problemstillingen er også av interesse i ukalkete og uregulerte vassdrag hvor delfelter kan bidra med svært ulik vannkvalitet. Erfaringene fra Eksingedalselven vil ha overføringsverdi til andre vassdrag, og vil være et viktig innspill for fremtidig vassdragsforvaltning.

Det er påvist aluminiumsutfellinger på gjeller i forbindelse med massiv dødelighet av oppdrettslaks i åpne merdanlegg i ferskvannspåvirkete fjorder, med økonomiske tap i millionklassen for oppdretterne. Dødeligheten er knyttet til kortvarige episoder på ettervinteren og våren, der mildvær, snøsmelting og store nedbørmengder fører til flom i nedbørfeltet, og markerte og hurtige fall i salinitet (fra > 20 o/oo til < 10 o/oo) og temperatur (fra 7oC til 4oC) i overflatevannet i fjorden. Det ferske overflatevannet kan danne et lag på opptil 5-6 m dyp med tildels høye konsentrasjoner av aluminium (> 100 m g/l). Det er påvist kraftig økning av aluminium på gjeller av laks i oppdrettsanleggene, fra < 10m g/g tørrvekt under normale forhold til >200 m g/g tørrvekt i gjennomsnitt under ferskvannspåvirkning. I forbindelse med dødelighet er det påvist gjellealuminium på over 2000 m g/g tørrvekt.

Dypere merder og stans i fôring av fisken i god tid før en episode oppstår kan forebygge og redusere dødelighet. NIVA arbeider med sammenstilling av hydrologiske og vannkjemiske data fra vassdrag som drenerer til fjorder der denne typen problemer er vanlige, kombinert med historiske data vedr. dødelighet på oppdrettsanlegg. På denne måten mener vi at det skal være mulig å lage et varslingssystem for «skadelige» flommer.

De kausale sammenhengene omkring dødelighet hos oppdrettslaks i åpne merdanlegg i fjorder har en rekke likhetstrekk med det som er nevnt for villfisk i blandsoner i forsurete vassdrag. Periodevis giftig overflatevann i fjorder som utgjør vandringsveier for villaks til og fra viktige lakseelver utgjør trolig en del av helhetsbildet bak den dramatiske nedgangen i de ville laksebestandene i flere av disse elvene.

 

4    Ny generasjon hydrologiske modeller

        Lena M. Tallaksen & Kolbjørn Engeland, Inst. for geofysikk, Universitetet i Oslo, 
        Nils Roar Sælthun, Norsk institutt for vannforskning

Med finansiering fra Norges forskningsråd har en rekke norske institusjoner gått sammen om et forskningsprosjekt med sikte på å øke vår kompetanse innen hydrologisk modellering. I Norge har man nå tyve års erfaring med operasjonell bruk av hydrologiske modeller, særlig HBV-modellen. Modellen er i bruk både for drift og planlegging av kraftverk, og for konsekvensutredninger (som del av Vassdragssimulatoren, og som frittstående redskap for for eksempel utredning av effekter av klimaendringer).

HBV-modellen er i utgangspunktet og i hovedsak, en ikke-fordelt modell, det vil si at den beskriver nedslagsfeltet som et romlig homogent system. Det viktigste unntaket er delmodellen for snø, den har fra første anvendelse i Norge hatt en romlig fordeling. Den er også i hovedsak en svartboks-modell, med bare hovedstrukturen bestemt utfra en fysisk beskrivelse av det naturlige systemet. Modellen har vist seg å fungere nesten overraskende bra. Det er imidlertid liten tvil om at den nå er utviklet så lang mulig som en ikke-distribuert, svartboks-modell, og vi ser nå at nye modellkonsept går mot romlig fordeling og mer fysisk basert parametrisering.

Prosjektet har som hovedmålsetting å etablere delmodeller for griddete og fordelte systemer som hovedelementer i en ny generasjon nedbør/avløpsmodeller. Arbeidet tar utgangspunkt i det arbeid som er utført ved Hydrologisk avdeling, NVE, for utvikling av et griddet modellsystem for avrenningskart, i det arbeid som er utført ved Universitetet i Oslo med forbedret evapotranspirasjonsmodellering og utvikling av en griddet hydrologisk modell, i modellutviklingsarbeid og bruk av fjernmålingsteknikk ved SINTEF Bygg- og miljøteknikk, NTNU og NVE. Videre samarbeides det med Klimaavdelingen på DNMI med sikte på å etablere standardiserte og objektive metoder til å estimere arealnedbør. Poenget er ikke nødvendigvis å utvikle en modellpakke, men modellelementer som kan benyttes i flere griddete modellsystemer. Det vil imidlertid bli etablert pilotimplementasjoner med sikte på å demonstrere praktisk nytteverdi av prosjektresultatene (EFI). Prosjektet ledes av Nils Roar Sælthun (NIVA).

Deltemaene i prosjektet er:

  1. Forbedret beskrivelse av vinterprosesser (for eksempel refordeling av snø, intersepsjon og fordampning under vinterforhold, estimering av snøtilstander).
  2. Etablere en god beskrivelse av vegetasjonens sesongmessige påvirkning av fordampning og vannopptak fra markvannssonen i typiske nordiske nedbørfelt.
  3. Teknikker for aggregering/routing av tilsig generert i punkt til avrenning i vassdrag.
  4. Objektive metoder for å oppdatere modelltilstanden i en distribuert modell ut fra observasjon av samlet avløp i enkeltpunkter og andre observasjoner, for eksempel fjernmåling fra satellitt.
  5. Forbedret estimering av nedbør, fra observasjon til sann punktnedbør, og videre til arealnedbør/romlig fordeling.
  6. Pilotimplementasjoner.

Et vesentlig problem ved validering av fordelte/griddede modeller er mangelen på romlige data, og man har valgt å satse på å etablere et eget feltområde for uttesting av delmodeller og modellstrukturer. Øvre Glomma er valgt som feltforskningsområde, og det er opprettet kontakt med Glommens og Laagens Brukseierforening som gir støtte til prosjektet. Området med et feltareal på 2411 km2, er begrenset nedstrøms av vannføringstasjonen Hummelvoll nord for Tynset. Fokus er forøvrig på området rundt Aursunden, og det er her i tillegg til eksisterende målestasjoner etablert stasjoner for måling av nedbør, klima, vannføring samt mark- og grunnvann. I tillegg er det utført en kampanjemåling av vannføring innen hovedfeltet som omfattet ca. 50 målepunkter. Området har variert arealdekning (skog, myr, sjøer, etc.), og løsmasseforhold. Det er planlagt flere kampanjemålinger av vannføring og også snømålinger (snøradar) i løpet av prosjektperioden. Dataene benyttes til å kartlegge den romlige variabilitet i vannføring, snø, mark- og grunnvann, evaluere fordampnings-beregninger for ulik arealdekning, samt validere romlig fordelte modeller. Disse in-situ-målingene vil også bli benyttet for å undersøke mulighetene for å benytte fjernmålings-teknikker for å registrere de samme variablene.

En hovedutfordring ved bruk av makroskala hydrologiske modeller er at prosessene som finner sted på lokal skala må gis en representasjon på makroskala. En gridbasert makroskala modell må representere viktige subgrid prosesser internt i modellstrukturen. Griddede modeller har et høyt antall parametre, og for å unngå at for mange av disse kalibreres direkte må parametrene i størst mulig grad knyttes til en fysisk beskrivelse av systemet. Landskapet deles inn i gridceller som blir tilordnet parametersett etter bl.a. jordklasser og vegetasjons-dekke, og det er tatt en rekke jordprøver i feltområdet. Skala er viktig for valg av gridstørrelse i modellen og for sammenligning mellom modellens gridverdi og observerte middelverdier. For en gitt skala vil et landskapselement eller gridcelle inneholde tilstrekkelig variasjon i den hydrologiske variable til at man kan nøye seg med å ta hensyn til dens fordeling over området.

En griddet versjon av den fysisk baserte, distribuerte modellen ECOMAG, er utviklet og testet på data fra NOPEX området (Motovilov et al., 1998). Modellen beskriver fysisk de enkelte prosessene i det hydrologiske kretsløp og kan kalibreres mot interne tilstandsvariable som mark- og grunnvannsmålinger i tillegg til vannføringsdata. Erfaringene fra NOPEX området er gode, og danner utgangspunkt for tilpasning av modellen til Øvre Glommas avløpsfelt. Dette terrenget byr på mange utfordringer med stor variasjon i topografi og arealdekning. Ved å kalibrere modellen mot flere felt og ulike variable samtidig søker man å finne et regionalt parametersett som gjør det mulig å benytte modellen i umålte felt. Dette arbeidet vil basere seg på bruk av Bayesians statistikk som går ut på å tilordne parametersett sannsynlighet og studere hvordan sannsynlighetene i det flerdimensjonale parameterrommet oppfører seg etterhvert som flere dataserier blir brukt til estimering.

Referanse

Motovilov, Y.G., Gottschalk, L., Engeland, K. & Belokurov, A. (1998) ECOMAG – a physically based hydrological model – application to the NOPEX region. Utkommer i rapportserien ved Institutt for geofysikk, Universitetet i Oslo.

Mer informasjon om prosjektet finnes på: http://www.uio.no/~nilsroar/nygenmo

 

5    Automatisk kalibrering og sensitivitetsanalyser av parametrar i HBV-modellen

        Lena S. Tøfte, Sjur Kolberg, Trond Rinde, SINTEF-BM, Hydrologi og vassdrag

Modellen PEST er brukt for å kalibrere HBV-modellen automatisk til fleire felt. Modellen har vist seg å finne fram til gode kalibreringsresultat svært effektivt, vanlegvis betre enn ein klarer manuelt.

Eit stort antal simuleringar med tilfeldig trekte parametersett er gjennomførd for to ulike felt. Desse 10 000 MonteCarlo-simuleringane gjev eit godt simuleringsresultat målt i R2 for svært mange av parametersetta. Ved å setje ei nedre grense for R2 og studere korleis parametrane i dei «gode» simuleringane med resultat betre enn denne R2-verdien ser ut, viser det seg at dei aller fleste parametrane fyller heile det tillatte intervallet. Det er berre nedbørkorreksjons-faktorane som får klart foretrekte regionar innanfor variasjonsintervallet sitt.

Ein kan innsnevre utvalet av gode parametersett enda meir ved å krevje langtids vassbalanse i feltet. Dersom ein gjer dette for MonteCarlo-simuleringane ved å legge på kravet om maksimum 5 % akkumulert avvik over simuleringsperioden, får ein langt færre aksepterte parametersett. Men med R2>=0.70 er det framleis over 100 stk. gode simuleringar att for begge felta. Dette tilleggskravet virkar likevel lite inn på fordelinga av parameterverdiar, med unntak av nedbør-korreksjonen som får eit smalare intervall. Dei andre parametrane er framleis ikkje betre definerte enn dei var utan tilleggskravet om akkumulert avvik.

Ei årsak til at gode simuleringar kan oppnåast med dei fleste tillatne verdiar for enkeltparametrar, kan vere at parameterverdiar kompenserar kvarandre. Det er vanskeleg å analysere denne avhengigheten, men relativ forskjell i korrelasjonskoeffisientane kan antyde kvar avhengighetane finst.

 

6    Verifisering av fordelte snømodeller

      Sjur Kolberg , SINTEF Bygg og miljøteknikk 

Det følgende beskriver et nylig påbegynt doktorgradsarbeide i tilknytning til prosjektet Ny generasjon hydrologiske modeller. Målsetningen med prosjektet er å utvikle objektive metoder for validering av snørutiner i regionale, fordelte hydrologiske modeller. Valideringen skal skje ved å verifisere modellens beskrivelse av tilstandene i snøpakka ved hjelp av satellittdata.

Bakgrunn

Ved kalibrering av nedbør-avløpsmodeller har det vist seg at et utmerket resultat kan oppnås med mange svært forskjellige sett av parameterverdier. Denne likegodheten (eng. equifinality) er påvist for flere modeller med varierende struktur og varierende antall parametre, også for HBV-modellen. De forskjellige parametersettene gir noenlunde samme verdi på en eller flere målfunksjoner, eksempelvis R2 eller akkumulert differanse. Ikke desto mindre gir de sterkt varierende vannføringsprognoser, og dertil svært forskjellig simulering av interne tilstander.

Så lenge kravene til den hydrologiske modellen er godt representert av de målfunksjoner som ligger til grunn for kalibreringen, er likegodhet først og fremst et teoretisk problem. Enkelte anvendelser stiller imidlertid større krav til modellen enn at den gjenskaper en målt vannførings- eller tilsigsserie. Særlig gjelder dette modellanvendelser som baseres på at interne parametre og tilstander samsvarer i felt og modell, eksempelvis:

  • oppdatering med uavhengig målte data; snømålinger, grunnvannstand eller vannføring
  • simulering av umålte felt og kalibrering på sparsomt datagrunnlag
  • kobling med meteorologiske modeller

Når en går over fra homogene til fordelte modeller, øker antallet parametre i den grad at informasjonsgrunnlaget for bestemmelse av parameterverdier ikke lenger kan hentes fra en enkel vannføringsserie. Prosjektet Ny generasjon hydrologiske modeller har nettopp som formål å utvikle og validere en fordelt vannbalansemodell, der den romlige variasjonen ivaretas i en grid-representasjon av landskapet. Fordi variable i modellen nå representeres som tilstandskart, er det svært nærliggende å anvende kartbasert informasjon til validering av modellen.

Metode

Ved Lancaster University er det utviklet en metode for å estimere usikkerhet i hydrologiske modeller som følge av parameter-likegodhet. Metoden kalles GLUE – Generalised Likelihood Uncertainty Estimation, og baserer seg på en Monte Carlo-kjøring av modellen med et stort antall ulike parameterverdier. En etablerer en målfunksjon som basert på simuleringsresultatet fra et parametersett beskriver hvor stor sannsynligheten er for at parametersettet er en riktig beskrivelse av det naturlige systemet. Sannsynligheten gir i sin tur en vekt, der parametersett som ikke gir akseptable simuleringer får vekt lik 0. Til slutt fremkommer den forventete prognosen som en vektet middelprognose fra de akseptable parametersettene. I tillegg gir mengden av vektede prognoser et estimat på usikkerheten, og et konfidensintervall for simulert vannføring.

En utfordring for denne metoden er beregning av sannsynligheter, eller vekter. Slik metoden fremstår i dag er dette en subjektiv prosess. Konsekvensen av dette er at verken modellens beskrivelse eller konfidensintervallet rundt prognosene kan gis noen pålitelig statistisk tolkning. I prosjektet ønskes det å finne en objektiv metode for å beregne sannsynligheter som er holdbare i statistiske analyser, og som kan gi et objektivt estimat for usikkerhet som grunnlag for beslutninger. Slike metoder vil måtte baseres på tilgjengelige data og de feilmarginer som ligger i disse.

I en fordelt modell har tilstandsbeskrivelsene karakter av kart, og innenfor prosjektet Ny generasjon hydrologiske modeller ser en for seg en grid-beskrivelse med ruter i størrelsesorden 1 km. Dette doktorgradsarbeidet vil ta for seg snørutinen i den fordelte modellen, og anvende fjernmålte data som viktigste informasjongrunnlag. Flere alternative formuleringer av snørutinen vil bli undersøkt.

Snødekningsgrad, albedo, snøtemperatur og vanninnhold vil være variable som har potensiale for kalibrering og validering av snørutinen ved hjelp av fjernmålte variable. Arbeidet vil dels basere seg på data samlet inn under SnowTools-prosjektet i Heimdalen, Jotunheimen. I tillegg vil det bli samlet nye data for Aursunden-feltet, i samarbeid med resten av prosjektet Ny generasjon hydrologiske modeller.

Veileder for oppgaven er professor Lars Gottschalk ved Universitetet i Oslo. Doktorgrads- arbeidet utføres ved SINTEF Bygg og miljøteknikk, og er finansiert av NFR og EnFO.

 

7    Snowmelt runoff in urban areas

        Sveinn T. Thorolfsson, Department of Hydraulic and Environmental Engineering, The Norwegian University of Science and
       Technology


The Aim of the Project

To study the urban snowmelt runoff and to develop an appropriate model.

Background

Snowmelt runoff causes problems in urban areas such as flooding and combined sewer overflows (CSO). The reason is often due to miscalculation of the meltwater runoff that reaches the sewer systems and that the drainage systems have been designed for summer conditions because of lack of data for winter conditions and that engineering tools, such as the unit hydrograph, were developed for rainfall runoff calculations. Investigations and research within urban hydrology have mostly been focused on the runoff response due to rainfall. The reason is probably because the maximum annual peak flow occurs during intensive summer rain and when dimensioning sewer networks the maximum flow is of most importance. However, flooding and CSO is observed during rain-on-snow and snowmelt periods in urban alpine and northern environments i. e. Scandinavia, Canada, Northern USA, Northern Japan etc. Many studies have shown that the main production of CSO in these countries is in the period from January to May when the snowmelt occurs.

Scientists and engineers around the world have developed tools that can perform continuous analyses of the sewer network and the sewer treatment plants together. Software for developing Real Time Control strategies, calculating combined sewer overflows (CSO) and general hydraulic analysis of the sewer network is available. Urban runoff models have had relatively simple snow routines for handling snow accumulation and snowmelt. Degree-day models have been used and the time step has usually been 24-hours. The ongoing research has shown large errors occur when such models are used. Thus, there is a need for urban runoff models that can handle runoff caused by snowmelt and winter runoff in urban environment using short time steps.

Sewer systems and wastewater treatment plants have been constructed to improve the urban runoff conditions. Where necessary combined sewer overflow devices were built, but combined sewer overflows are in operation more than 1500 hours per year i.e. in Trondheim. This is due to runoff from snowmelt and rain-on-snow events. The Norwegian State Pollution Control Authority (SFT) will demand documentation of both quantity and quality of the annual CSO. From a practical point of view this has to be done by using urban runoff models that are able to handle runoff conditions through both summer and winter conditions. The climate in Norway produces periodic snowmelt runoff through out the winter in addition to the major spring snowmelt runoff in March/April.

When calculating urban runoff in cold climates, snow accumulation, snow distribution and snowmelt have to be considered. There is no consensus for the time step resolution to be used. It is of great importance to analyse what time resolution urban snowmelt models should use when calculating snowmelt induced runoff. Ideally the best practice would be to run both the surface hydrology and the pipe model at one-minute resolution or less. The problems is computational expense. There would also be limitations on how many subcatchment, number of pipes and how long time series that could be run. Meteorological data and parameterisation of the hydrological processes are usually not sampled or made for this temporal resolution. From a computational point of view large time steps (12-48 hours) are practical, but the physics of the surface hydrology or pipe flow are not captured. To find an adequate time resolution to be used in urban snowmelt models that balances between adequate representation of the processes involved and computational overhead is very important.

The Research Area and the Measurement System

The Risvollan research station is located at 63 24’N, 10 25’E, 4 km south-east of downtown Trondheim. Annual average precipitation is 930 mm and annual average air temperature is +4 Co. January is the coldest month with a mean temperature of – 3.2 Co. It is a 20.1 ha residential catchment, well defined regarding boundary, topography, geology and land use. It consists of 29.4 % impermeable surfaces, roofs (10.9 %) and paved areas (18.5 %), the remainder as grass lawn. The soil is clay with low infiltration. The area is served by a separate sewer system.

The station is designed for investigations of runoff regimes in an urban area in northern environment. All data for, precipitation, runoff, air and ground temperature, humidity, lysimeter, wind speed and radiation are recorded every two minutes. The station has been producing high-quality data for urban snowmelt and urban runoff all the year around since 1st September 1986.

The activities at Risvollan are run as a co-operation between Department of Hydraulics and Environmental Engineering, the Norwegian University of Science and Technology, the municipality of Trondheim and Norwegian Water and Energy Administration (NVE). Sveinn T. Thorolfsson has been the director of the research program since it started.

Conclusions and Recommendations

The research has shown that urban models run with a 24-hour time step, does not capture the physics or frequencies of the snowmelt processes. Calculated storm sewer overflow volumes from an artificial overflow depends on the overflow set (n) and the selected model time resolution. For an overflow set of 2 to 5, and time resolutions from 6 to 24-hours the SSO is underestimated between 4 and 33 %. This is valid if the measured surface runoff time series are true average values over the time steps (average-sample method) For overflow sets from 5 to 10, the underestimation of SSO is from 8 to 52 %.

In general the point-sample method overestimates the SSO If surface runoff were measured once a day at noon and these data were used to calibrate an urban runoff model, the SSO at an artificial overflow would be overestimated up to 82 %. Results from the study indicate that urban runoff models applied to snowmelt situations should use time step on 1-hour or less. Further development in equations or schemes that describe the physics of the snowmelt should also focus on this time resolution.

Flooding and CSO is observed every year during rain-on-snow and snowmelt periods in urban alpine and northern environments and studies have shown that the main production of CSO is in the winter. There is a great need for urban runoff models using short time steps, that can handle problems caused by snowmelt and winter runoff in urban environment.

This study indicates that future urban runoff models development should focus on capturing the physics concerning snowmelt at maximum 1-hour time steps. Important factors are, including snow distribution and redistribution in cities, pollutant effect on the energy balance and measuring systems to capture the most important meteorological parameters at an appropriate time resolution.

Further research

The research is to be continued as a Ph.D.- research from the autumn 1999 if necessary resources are gained.

 

8     Disaggregation of discharge

        Thomas Skaugen, Norges vassdrags- og energidirektorat

The operative flood forecasting service at the Norwegian Water Resources and Energy Directorate (NVE) is using forecasted discharge values from the HBV model, for specific catchments, as basis for regional qualitative flood warnings. This procedure has the obvious weakness that in reality the forecasts are only representative for the specific model catchments and perhaps for nearby catchments of similar size and similar physical appearance (altitude, slope, etc).

The aim of the methodology presented in this paper is to disaggregate (and hopefully in the future aggregate) runoff in order to make forecasts at a smaller scale than that of the model-catchment. If the variability of discharge within a catchment can be described then flood warnings can be issued in a much better detail. Also, we gain a more profound understanding of how discharge is generated in space and can make better use of the distributed real-time meteorological information and meteorological forecasts.

Let us formulate the mean discharge over an area A as:

 (1)

where z(x) is the generated discharge at a point x. If we introduce a set of thresholds  with intervals  in such a way that and the indicator function , then (1) can be approximated by:

 (2)

where , the fraction of the total catchment A where the discharge the area where the discharge is more than k l/s km2 is:

 . (3)

If  is the ratio between two consecutive :

, (4)

then (2) can be rewritten as:

. (5)

This methodology has been used to describe the variability of discharge for two catchments of quite different climatic conditions, size and physical appearance. The larger catchment is Høyegga (6544 km2) situated northeast in southern Norway and the smaller is Lærdals-vassdraget (1116 km2), a typical western coast catchment. We can study the mean behaviour of the discharge by rearranging (4) and approximating the expectation as:

 (6)

The most striking result is that the model for mean behaviour of discharge (6) is very similar for the two catchments (see figures 1a and 1b). This indicates a general tool for estimating the spatial variability, which can be used for ungauged catchments. We need however, to establish links between extreme values of both discharge and areal rainfall and the size of the area for which the areal values are estimated. For instance, if the mean areal rainfall is 100 mm over a small sized catchment, this may be an undramatic event, which is likely to happen several times a year. If, on the other hand, a mean value of 100 mm occurs over a large catchment, this may have dramatic consequences.

Finally, if we can derive an estimate of the mean discharge over an area, for instance by the HBV model, we can use (5) to simulate possible scenarios of discharge and fractional areas of discharge,ak and thus make predictions on smaller scale than that of the HBV estimate.

Figure 1 a) left Høyegga and b) right Lærdal. Shows modelled (thick solid line) and observed (line with marker) ak for different thresholds k.

 

9      Kinematisk-bølge-tilnærming til hydrologiske prosesser i terreng med bunnmorene

Stein Beldring, Norges vassdrags- og energidirektorat, Lars Gottschalk, Universitetet i Oslo, Institutt for geofysikk
Allan Rodhe, Uppsala Universitet, Institutionen för geovetenskap, Hydrologi, 
Lena M. Tallaksen, Universitetet i Oslo, Institutt for geofysikk

Dette arbeidet er et bidrag til NOPEX – a NOrthern hemisphere climate Processes land-surface EXperiment – som har som formål å studere vekselvirkningene mellom landoverflaten og atmosfæren i lokal og regional skala i et nordisk landskap dominert av boreal skog og bunnmorene. Hydrologiske prosesser er et viktig element i dette integrerte systemet, derfor er et av formålene med NOPEX å undersøke relasjonene mellom hydrologiske tilstandsvariable, hydrologiske flukser og landskapskarakteristika (Halldin et al., 1998). En beskrivelse av den romlige variabilitet i disse prosessene kan oppnås ved å benytte en hydrologisk modell i regional skala som integrerer bidragene fra flere element, for eksempel små avløpsfelt, skråninger eller grid-celler. Prosesser med en karakteristisk romlig skala som er større enn elementene representeres eksliplisitt ved variasjonen fra element til element, mens prosesser med en romlig skala som er mindre enn elementene representeres implisitt (Blöschl og Sivapalan, 1995). Et viktig spørsmål er hvordan beskrivelsen av småskala variasjon skal ivaretas (Wood, 1994). Dette arbeidet fokuserer på den romlige variabilitet i tilstandsvariable som kontrollerer fordampning og avrenning i små avløpsfelt i moreneterreng, under antagelsen at inngangsvariable og parametere er uniforme i denne skalaen.

Et karakteristisk trekk ved landskap med bunnmorene er et tynt jordsmonn med en mettet hydraulisk ledningsevne som avtar med dypet (Lind og Lundin, 1990). Flere studier har vist at avrenningen fra små avløpsfelt i denne terrengtypen er dominert av grunnvannstrøm, med et bidrag fra mettet overflateavrenning under nedbør eller snøsmelting (Rodhe, 1987; Bonell, 1993). Det arealet som aktivt bidrar til å generere avrenning øker med stigende grunnvannspeil. Hydrologiske modeller for små avløpsfelt må ta hensyn til dynamikken i fuktighetsforholdene for å gi en korrekt beskrivelse av fordampning og avrenning (Dingman, 1994).

Fysisk baserte beskrivelser av grunnvannstrøm og mettet overflateavrenning er formulert ved å benytte kontinuitetslikninger, transportlikninger og initial- og grensebetingelser for skråninger som krysser høydekurvene i et avløpsfelt i rett vinkel. Løsningene er basert på teorien for kinematiske bølger (Singh, 1996, 1997). En nedbør-avløpsmodell som kombinerer kinematisk-bølge-approksimasjonene med snøakkumulasjon og snøsmelting, intersepsjonsmagasin og vanninnhold i umettet sone er benyttet for å beregne fordampning og avrenning. Detaljerte observasjoner av grunnvannsdyp, markvannsinnhold og avrenning fra to små avløpsfelt i moreneterreng i NOPEX-området er benyttet ved kalibrering og validering av modellen. Initielle estimat for modellens parametere er bestemt ved å benytte resultat fra feltarbeid og tidligere modellstudier. Disse er deretter korrigert ved å sammenlikne modellens flukser og tilstander med observert avrenning og romlig fordeling av grunnvannsdyp og markvannsinnhold. De samme parametersettene er benyttet i begge avløpsfeltene.

Modellen gir en god beskrivelse av dynamikken i grunnvannsdyp og markvannsinnhold og størrelsen av det aktive arealet. Det er godt samsvar mellom observert og beregnet avrenning. Transporten av vann i grunnvannsonen fører til en redistribuering av fuktighet i et avløpsfelt, hvilket gir en romlig variasjon av vanntilførsel til rotsonen og evapotranspirasjonsflukser. Modellens beskrivelse av fordampning kan forventes å være mer realistisk enn i begrepsmessige modeller hvor tilgjengeligheten av vann kontrolleres av ett markvannsmagasin. Ved å benytte romlige mønstere i tilstandsvariable og avrenning, vil bestemmelsen av modellens parametere være langt sikrere enn i tilfeller hvor analysene er basert utelukkende på det observerte hydrogrammet (Beven og Binley, 1992). Siden modellen er formulert i samme skala som avløpsfeltene som benyttes i analysene kan det forventes at parametrene har realistiske verdier sammenliknet med feltforhold. Tidligere studier har vist at den romlige variabiliteteten i markvannsinnhold og grunnvannsdyp i morenterreng i NOPEX-området finnes innenfor en romlig skala på 1 km2 (Beldring et al., 1999). Det bør derfor være mulig å benytte et globalt parametersett ved beskrivelsen av forskjellige enheter med samme karakteristika i en distribuert modellstruktur. Resultatene av dette arbeidet bekrefter denne hypotesen.

Referanser

Beldring, S., Gottschalk, L., Seibert, J. and Tallaksen, L.M. (1999) Distribution of soil moisture and groundwater levels at patch and catchment scales, Agricultural and Forest Meteorology, in press.

Beven, K. and Binley, A. (1992) The future of distributed models: model calibration and uncertainty prediction,Hydrological Processes, 6, 279-298.

Blöschl, G. and Sivapalan, M. (1995) Scale issues in hydrological modelling: a review, in Kalma, J.D. and Sivapalan, M. (Eds.), Scale Issues in Hydrological Modelling, Wiley, Chichester, 9-48.

Bonell, M. (1993) Progress in the understanding of runoff generation dynamics in forests, Journal of Hydrology, 150, 217-275.

Dingman, S.L. (1994) Physical Hydrology, Prentice-Hall, New Jersey, 575 pp.

Halldin, S., Gottschalk, L., Van de Griend, A.A., Gryning, S.E., Heikinheimo, M., Högström, U., Jochum, A. and Lundin, L.C. (1998) NOPEX – a northern hemisphere climate processes land surface experiment, Journal of Hydrology, 212-213, 172-187.

Lind, B.B. and Lundin, L. (1990) Saturated hydraulic conductivity of Scandinavian tills, Nordic Hydrology, 21, 107-118.

Rodhe, A. (1987) The origin of streamwater traced by oxygen-18, Ph.D. thesis, Report Series A No. 41, Uppsala University, Sweden, 260 pp.

Singh, V.P. (1996) Kinematic Wave Modeling in Water Resources, Surface-Water Hydrology, Wiley, New York, 1399 pp.

Singh, V.P. (1997) Kinematic Wave Modeling in Water Resources, Environmental Hydrology, Wiley, New York, 830 pp.

Wood, E.F. (1994) Scaling, soil moisture and evapotranspiration in runoff models, Advances in Water Resources, 17, 25-34.

 

 

POSTERPRESENTASJONER

 

10    Ny generasjon hydrologiske modeller – Terrenganalyser ved hjelp av GIS for snømålinger med radar i          Aursunden feltet

          Wolf-Dietrich Marchand, Institutt for vassbygging, NTNU

Snø er et viktig element innen nordisk hydrologi og hydrologisk modellering er derfor avhengig av pålitelige data om snøforhold. I denne studien har det blitt gjort systematiske analyser som førte til et konsept for snømålinger og dermed til et grunnlag for hydrologisk modellering. Analyser med et Geografisk Informasjons System (GIS) har blitt brukt for å bestemme karakteristiske feltegenskaper. Disse har deretter blitt brukt for å planlegge datainnsamling og plassering av «snømålefelt». Hovedmål var å representere hele feltets karakteristiske trekk på en best mulig måte. Variasjoner i mikro-, meso- og makroskala har blitt dekket. En kobling mellom snøradar og Global Posisjonering System (GPS) har blitt utprøvd. Denne koblingen muliggjøre å stedfeste snømålinger og gir hjelp av GIS gode muligheter for kontroll av lokalisering og egenskaper til «snømålefeltene».

 

11    Evaluation of Chloride tracer movement and spreading at Moreppen-3 site, Gardermoen Oslo     
        airport, Norway

Iftikhar H. Sabira, A. Leijnseb & Sylvi Haldorsena
aGeology and Water Section, Department of Soil and Water Sciences, Agricultural University of Norway
bNational Institute for Public Health and Environmental Protection (RIVM), The Netherlands

Background

Contaminants can enter the groundwater zone from regional sources such as Gardermoen Oslo airport on which de-icing chemicals are applied during the winter months to remove ice from aeroplanes and airport runways. The underlying unconfined sandy aquifer run the risk of diffuse pollution, not only because of sandy aquifers are the most vulnerable to pollution, but also because the excess de-icing chemical’s load in the region. Characterising the contaminant plume dispersion at a particular geologic setting is essential to any effort in predicting the fate and transport of a contaminant at that location. Two-well, forced gradient tracer experiment involving the injection of chloride and de-icing chemical (potassium acetate) was carried out at the Moreppen-3 research site. The ultimate goal of the experiment was to understand the principal processes controlling the transport and degradation of the de-icing chemicals in the field and subsequently to improve our predictive ability in the aquifer. In particular, we would like to simulate the transport and fate of these solutes using three-dimensional numerical models by comparing the observed behaviour to the field situation.

The experimental site, Moreppen-3, is located adjacent to the northern runway of the Gardermoen Oslo airport. The purposes of establishing the site were; 1) to provide a specific groundwater setting similar to those parts of the aquifer which are being recharged and perhaps polluted from the airport areas, 2) to access the upper few meters of groundwater table considered vital to study the governing processes involved in transport and degradation of the de-icing chemicals. Time-dependent concentration distribution data was accumulated corresponding to the well-defined multi-level samplers (MLs) erected in the upper 3 m saturated portion of the aquifer.

In this article, an overview of the non-reactive (chloride) plume movement and spreading are described. Spatial moments, zeroth, first and second of the concentration distribution were applied to obtain qualitative description and quantitative assessment of plume movement. These moments defined mass in solution, location of the centre of mass and variance of the plume’s central mass as a function of longitudinal displacement and elapsed time. Finally, the calculations of dispersivity values (longitudinal, transverse and vertical) are presented. The dispersivities computed from the spatial moments will be used as prior estimates in the calibration procedure of the numerical models.

Methodology

The following procedure depicted the detailed information on the distribution of chloride concentration in three-dimensions:

  1. 5 synoptic monitoring sessions were selected for spatial and temporal resolution of the solute plumes simultaneously.
  2. «Depth specific» electrical conductivity values and the corresponding chloride concentrations have shown a correlation coefficient 91.4%, such that the spatial structures of the two parameters were almost identical.
  3. Field observed «depth integrated» electrical conductivity values were plotted as contours in x-y plane, to view the horizontal extent of distribution and temporal movement of the plume.
  4. The relative concentrations of chloride (C/C0, observed to the injected) for each MLs was depicted at its appropriate points, to give a three-dimensional perspective of chloride movement.
  5. The vertical co-ordinate was truncated into two equal parts, to provide the information on splitting and the relative displacement of the plume’s upper and lower parts.

Results and Discussion

Initially, the plumes were nearly circular in plan view and moved at an approximately constant velocity in the downstream direction. Bimodality developed during the first 31 days of transport and it remained clearly visible up to the end of the experiment. Vertically, the upper and lower parts of the plume behaved differently travelling at different velocities and in different directions. The centre of mass for the plume’s upper part moved much faster than the centre of mass for the plume’s lower part. After 31 days of transport the plume suddenly slowed down in horizontal direction and made a strong vertical movement. This happened for the plume’s upper and lower part at exactly the same moment. The vertical dipping of the plume can be explained by the rainfall data during the test period, which caused the plume to be pushed down.

The moments about the central mass (variance) in x and y directions strongly increased in time. The degree of longitudinal variance was much greater than the transversal variances. It tended to increase linearly over time as the plume became more and more elongated with its major axis aligned with the direction of the plume’s mean motion. The estimated longitudinal, horizontal and vertical spatial variances showed that in the beginning the plume was under the influence of the injection well. After 30 days from injection, the longitudinal variance followed a linear trend, indicating the longitudinal dispersivity had reached a constant value of 0.17 m. The chloride plume moved at a mean velocity of 0.126 m per day. The transverse dispersivities were much smaller; transverse horizontal dispersivity was 0.09 m, and transverse vertical dispersivity was 0.06 m.

 

12     Hydrokjemiske endringer i S. og N. Puttjern som følge av drenering til Romeriksporten

Erlend T. Lund og Bengt Fredrik Straith, Institutt for jord- og vannfag, Norges landbrukshøgskole


Bakgrunn

Lekkasjer i forbindelse med bygging av Romeriksporten har medført betydelig senkning av vannstanden i et overliggende tjern, N.Puttjern, og i grunnvannstanden i myrene sør for tjernet. På grunn av svært dyp myr og bløte undergrunnmasser har det skjedd utglidninger av tørrlagte sedimenter og utrasninger i torvmassene i myrene rundt tjernet. Vannstanden i det overliggende tjernet S.Puttjern, er blitt kunstig opprettholdt via en slange fra Kroktjern.

Det undersøkte området ligger i Oslo kommune, omtrent 3.5 km sør for Grorud stasjon. Tjernene og myrene rundt ligger ca. 265 meter over havet, og ca. 160 meter over den nye tunnelen. Marin grense i området er på ca. 210 meter, og det er dermed ikke noen tettende leirmasser i området. Puttjernene ligger i bunnen av en markert, langstrakt forsenkning som går i nordøst-sydvest retning. Nedbørsfeltet til tjernene er på ca. 0.39 km2. De høyereliggende delene av nedbørsfeltet domineres av bart fjell og grunnlendt mark. Moreneavsetninger og rasmark finnes i overgangssonen mot myrene.

Problemstilling

Vår målsetting var i utgangspunktet å undersøke sammenhengen mellom redusert grunn-vannstand og vannkjemien i Søndre og N. Puttjern. Vi har også tatt for oss myrene mellom tjernene for å se hvordan et eventuelt forandret strømningsmønster i myrene har påvirket vannkjemien i N.Puttjern. I tillegg har vi kartlagt nedslagsfeltet med hensyn på jordsmonn og vegetasjon, og vurdert hvordan dette kan påvirke vannkjemien i tjernene. I denne presentasjonen er vannkjemiske endringer i Puttjernene, og spesielt Nordre Puttjern, tillagt størst vekt.

Metoder

Det ble tatt månedlige vannprøver fra mars 1998 fram til oktober 1998, totalt 9 prøveserier. Prøvene ble tatt på tre forskjellige steder i hvert tjern, alle på 2 meters dyp. På det antatt dypeste punktet tok vi i tillegg prøver på 4, 6 og 7 meters dyp i N. Puttjern, og på 6 og 9,5-10 meters dyp i S. Puttjern. Vannprøvene ble analysert med hensyn på pH, alkalitet, oksygen, ledningsevne, farge og turbiditet, kalsium, magnesium, natrium, kalium, ammonium, klorid, nitrat, sulfat, fosfor, TOC, Al, Fe, Mn, Cu, Zn, Pb, Cd, Cr og Ni.

Jordforsk har satt ned i alt 11 rør til grunnvannstandsobservasjon i myrene mellom Søndre og N.Puttjern. I september og oktober ble vannprøver fra disse grunnvannsbrønnene analysert med hensyn på pH, alkalitet, oksygen, ledningsevne, farge og turbiditet.

Vi har også gravd 3 jordprofiler i nedbørsfeltet, tatt ut sedimentprøver fra tjernene og myrprøver fra myrene mellom Puttjernene.

Resultater og diskusjon

pH var allerede fra første prøvetakingsserie betraktelig lavere i N.Puttjern enn i S.Puttjern. Tidligere målinger for N.Puttjern er ikke kjent, men vi antar at før-situasjonen i N.Puttjern samsvarer med de verdier som Gabestad og Krogstie (1997) målte i S.Puttjern i 1996.

Tabell 1: pH. konduktivitet, sulfat og kalsium i N.Puttjern. Tall merket med * er fra undersøkelser i S.Puttjern. (Riise, 1987) og (Gabestad og Krogstie, 1997).

 

I N. Puttjern har vi gjennom året sett en gradvis endring, fra pH 3,3 i bunnsjiktet i mars til pH 4,4 i oktober (Tabell 1). I overflatelaget (på ca. 2 meters dyp) har pH økt fra 4,0 til 5,3 i samme tidsperiode. I bunnsjiktet i S.Puttjern har pH variert mellom 6,8 og 7,6 i hele prøve-takingsperioden, mens pH i overflatelaget lå mellom 5,8 og 7,0.

Den kraftige senkningen av grunnvannstanden (Figur 1), har ført til at store deler av myrområdene og sedimenter i tjernet som tidligere trolig var anoksiske, har blitt tørrlagt og eksponert for luft. Dette kan ha bidratt til oksidasjon av reduserte svovelforbindelser, som igjen kan ha medført sterk økning i innholdet av sulfat og en kraftig forsurning av vannet som ble tilført tjernet. Som resultatene viser, har vi registrert svært lave pH-verdier (pH 3.3) i N.Puttjern (Tabell 1).

 

Figur 1: Vannstand i N. og S. Puttjern 1997/98. Stiplet: S. Puttjern, hel: N. Puttjern (Kilde: Øystein Aars, NVE)

Lave pH-verdier har bidratt til økt løselighet av flere salter, og følgelig relativt høye konduktivitetsverdier, med 86 mS/m i bunn av N. Puttjern som den høyeste verdien. Sulfat- og kalsiumioner bidrar mest til den økte konduktiviteten. Innholdet av jern, mangan og aluminium er i midlertid også svært høyt i de dypere vannlagene der pH er lav. De høye Al-verdiene skyldes de sure vannmassene som gjør at Al blir løselig. I norske innsjøer finnes sulfat ofte i konsentrasjoner rundt 1 – 10 mg/l. I N.Puttjern er verdiene for sulfat betraktelig høyere (2-300 mg/l). På grunn av høyt innhold av sulfat er pH-verdiene lave. Områdene rundt begge tjernene er tidligere blitt kalket for å heve pH. Kalkingen har imidlertid ikke gitt tilstrekkelig buffereffekt for å forhindre forsuringen i N. Puttjern.

Økt innhold av salter i bunnsjiktet i N. Puttjern har bidratt til en økning i tetthet i bunnlaget i forhold til øvre vannmasser, og et økende energibehov for total omrøring. Vannmassene sirkulerte hverken vår eller høst i 1998. På grunn av stabil sjiktning blir det liten utveksling mellom det sure bunnlaget og de mindre sure vannmassene ovenfor. Dette kan ha bidratt til at bunnlaget har opprettholdt relativt lave pH-verdier selv om vannstanden i tjernet har økt. Andre forhold som har betydning for vannkjemien i N. Puttjern er; Det hydrologiske dreneringsmønsteret i området, kvaliteten på dreneringsvannet (bl.a. pH) og lekkasjesprekkenes plassering i forhold til bunnlaget i N. Puttjern. Dette vil bli videre diskutert.

Takk til

En stor takk til veilederne Gunnhild Riise og Rolf Sørensen for nyttig veiledning og hjelp til utforming av oppgaven. Takk til Jens Kværner og Petter Snilsberg på Jordforsk for tilsending av prøver og hjelp med fremskaffing av data. Takk til Dag Hongve på Folkehelsa for analyser av spormetaller og gode råd på veien.

Takk til forskningstekniker Leif Vidar Jacobsen på Institutt for Jord- og vannfag for assistanse ved opplodding av N. Puttjern og hydrometer-analyser. Og sist, men ikke minst; en stor takk til Ivan Digernes og andre på laboratoriet for hjelp til gjennomføring av vannanalyser.

NSB Gardermobanen AS takkes for økonomisk støtte til vannanalyser.

Referanser

Gabestad, H. og Krogstie, H.A., 1997. En regional vannkvalitetsundersøkelse av 56 innsjøer i Oslo Østmark. Hovedoppgave ved Institutt for Jord- og vannfag, NLH, Ås 1997. 87s.

Riise, G., 1987. En regional undersøkelse av 56 innsjøer i Oslo Østmark. Naturlige og antropogene kilder til spormetaller og forsuringsparametere. Hovedoppgave ved Universitetet i Oslo. 156 s.

Aars, Ø. Målinger av vannstand i Nordre og Søndre Puttjern i perioden 1996-1999 (upubl.). Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE).

 

 

13   The effect of forest on runoff from small agricultural catchments

        Johannes Deelstra and Nils Vagstad, Jordforsk, Lars Egil Haugen, Department of Soil and Water Sciences, NLH

Jordforsk is in charge of an environmental monitoring programme for agricultural catchments. The programme is carried out in 9 catchments at different locations in Norway. The core of the programme is a combination of continuous discharge measurements and volume proportion water sampling which form the basis for the calculation of nutrient – and soil loss, loss of pesticides and loss of heavy metals.

Skuterud is one of these catchments, located in Akershus County, in the municipality of Ås. The total area of the catchment is 4.5 km2. The main agricultural crops grown in the catchment are cereals on a total area of 2.7 km2. In addition, a spruce forest area of 1.3 km2 is located within the catchment boundaries. The remaining area is occupied by a housing area and peat area.

The SoilN-NO model, a nitrogen model, is going to be used to predict the effect of different agricultural scenarios on the runoff of nitrogen from agriculture. The model is going to be tested on the Skuterud catchment. As nitrogen turnover processes are influenced by the soil moisture and – temperature regime, the nitrogen model is linked to the Soil model. This is a process based, one-dimensional model simulating the water and heat dynamics of the soil-plant system. The Soil model has to be calibrated before it can deliver input to the nitrogen model. Ideally this calibration should be carried out against measured soil moisture content or measured suction heads. As these measurements were not available it was decided to calibrate the model against the measured runoff from the main station. In this case the Soil model was run using the characteristics of the most common soil type and largest farm field in the catchment.

Climatological data like temperature, global radiation, wind speed, relative humidity and rainfall are to be provided as driving variables to the Soil model. These were obtained from a meteorological station located approximately 2 km southwest from the catchment. In addition, soil characteristics are needed. A detailed soil classification had been carried out by the Norwegian Institute of Land Inventory (NIJOS), resulting in a total number of 30 different soil types in the catchment. For the three main soil types in the catchment, representing a total area of approximately 2.0 km2, the soil moisture retention and saturated hydraulic conductivity were determined. The sowing and harvesting date for the grain crop were used to obtain plant characteristics like crop height, leaf area index, root development, displacement height and roughness length. As the Soil model is a process-based model, in addition a number of switches have been set to represent different processes. For example, as most agricultural land is artificially drained, a function describing the subsurface drainage has to be selected. In the Skuterud case, the Hooghoudt function was used together with the dominant drain spacing and – diameter.

The calibration was carried out for the period from 15.4.94 – 15.4.95. The main results of the simulation and the comparison with the measured discharge are given in table 1.

There is a large difference between the measured discharge (492 mm) and the simulated discharge (617 mm) while the evapotranspiration is relatively low. However, the crop yields were low in 1994 compared to other years, the main reason being the pre-summer drought in 1994. This had a negative effect on crop growth and hence evapotranspiration.

Table 1; Simulation results for cereal crop and measured runoff.

 

Soil model

measured

total runoff(mm)

617

492

surface runoff(mm)

148

 
evapotranspiration(mm)

246

 
precipitation(mm)

898

 

Assuming that the simulated runoff from agricultural crops is correct, the runoff from the forest should be in the order of 300 mm to get good agreement with the measured runoff at the main station. This means that the evapotranspiration from the forested area should be as high as 600 mm. Different studies however have shown that the evapotranspiration from forest can be high compared to agricultural crops. The spruce forest in the catchment is located on a sandy soil, classified as a marine shore deposit with a thickness of approximately 1 – 2 m, laying over a clay soil classified as marine deposit indicating favourable moisture conditions.

A simulation of the water balance for the spruce forest in the catchment has been carried out using the Soil model. Information on crop characteristics were obtained through personal communications and from literature. Soil characteristics were based on the soil classification carried out by NIJOS. The same climatological data were used as for the cereal crop simulation. The main results are presented in table 2.

 

 

 

 

Table 2; Simulation results for spruce forest

Total evapotranspiration (ETtot)

581

Total runoff

303

Net physical drainage.

198

When running the Soil model for the spruce forest, realistic values for runoff and evapotranspiration were obtained. However, many uncertainties still exist and therefore assumptions have been made. The drainage system of the forest and the influence this has on the soil moisture conditions is very unclear. Uncertainties also exist concerning the different evaporative components in the total evaporation. Studies carried out in Sweden showed that the contribution of interception evaporation can be significant. Also no data exist concerning the canopy resistance, root distribution, etc. Therefore, it is beyond doubt that additional measurements should be carried out to verify the findings of the simulation of the water balance for a Norwegian spruce forest. However, for the chosen boundary conditions and settings for drainage and surface runoff, it is not believed that additional changes in parameter settings for the calculations of the total evapotranspiration will have significant influences on the total runoff.

The main conclusion is that satisfactory results are obtained using a one-dimensional model in simulating catchment runoff. However, characteristics for the different land use types have to be taken into account. The simulation showed that on the basis of these different characteristics, the water balance for agricultural crops and forest is completely different.

 

14    Effect of increased CO2 and temperature on runoff chemistry at a forested catchment in southern Norway 
        (CLIMEX project)

          Richard F. Wright, Norsk institutt for vannforskning

CLIMEX (Climate Change Experiment) is an integrated, whole-ecosystem research project which focuses on the response of forest ecosystems at the catchment scale to increased CO2 and temperature. KIM catchment (860 m2) is completely enclosed by a transparent greenhouse, receives deacidifed «clean» rain, and has elevated CO2 (560 ppmv) and elevated air temperature (3-5oC above ambient). The uppermost 20% of the catchment is partitioned off, is not subject to changed CO2 or temperature, and serves as untreated control. Fluxes of nitrate and ammonium in runoff from KIM catchment increased from 2 mmol m-2 yr-1 each in the 3 years pre-treatment to 6 and 3 mmol m-2 yr-1, respectively, in the 3 years post-treatment (May 1994 – April 1997), despite a 15 mmol m-2 yr-1 decrease in N dry deposition due to the sealing of the walls to the enclosure. N flux in runoff from 3 reference catchments and the control section did not change. the net loss of inorganic N was thus about 20 mmol m-2 treated soil yr-1. There were no changes in organic-N or total organic carbon in runoff. The ecosystem switched from a net sink to net source of inorganic nitrogen. The increased loss of nitrogen may be due to accelerated decomposition of soil organic matter induced by higher temperature. Due to many decades of N deposition from long-range transported pollutants, the ecosystem prior to treatment was N-saturated. If global change induces persistent losses of inorganic nitrogen on a regional scale, the result may be a significant increase in nitrate concentrations of freshwaters and nitrogen loading to coastal marine ecosystems. In regions with acid sensitive waters such as southern Norway, the increased nitrate release caused by global change may offset improvements achieved by reduced sulfur and nitrogen deposition.

Key words: catchment, global change, forest, nitrogen, runoff, acid deposition, Norway

Reference:

Wright, R. F. 1998. Effect of increased CO2 and temperature on runoff chemistry at a forested catchment in southern Norway (CLIMEX project). Ecosystems 1: 216-225.

 

Figure 1. Photo of the 1200-m2 enclosure covering KIM catchment of the CLIMEX project. Insert: map of Norway showing the location of the site.

Figure 2. Annual net retention (deposition minus runoff) of inorganic nitrogen (NO3 + NH4) at KIM-t (treatment) and KIM-c (control) catchment. Arrow indicates the start of the climate treatment.

Hydrologi og arealplanlegging

Abstract-samling, Sem Gjestegård, Asker

INNHOLD

FORORD

1    Naturfaglig perspektiv
Per Einar Faugli, Norges vassdrags- og energidirektorat

2    Plan- og bygningsloven som virkemiddel innenfor vannressursforvaltning
Kåre Ivar Melsæther, Miljøverndepartementet

3    Lokaltilpassete tiltaksplaner. Problemer og utfordringer   
Jon Lasse Bratli, Statens forurensningstilsyn

4    Behov for hydrologisk kompetanse i kommunal planlegging
Carl C. Bjurstedt, Sunndal kommune

5    Lov om vassdrag og grunnvann
Arve M. Tvede, Norges vassdrags- og energidirektorat

6   Flomsonekart, flomvarsling. Retningslinjer og forskrifter
Hallvard Berg, Norges vassdrags- og energidirektorat

7   Geografiske informasjonssystemer (GIS)
Astrid Voksø, Norges vassdrags- og energidirektorat

8    Tettstedshydrologi, erfaringer fra HYDRA-programmet
Svein Endresen, Siv.ing. Svein Endresen AS

9  Konsekvenser av EUs kommende vanndirektiv
Harald Gaarde, Statens forurensningstilsyn

  

FORORD

Vann har alltid utformet landskap og bestemt bosetning og lokalisering av viktige samfunnsfunksjoner. Drevet fram av vitenskapelige framskritt og sosiale endringer i samfunnet, har anvendelsen og synet på vannressursene likevel endret seg med tiden.

Kryssende interesser med hensyn til bruk av vann, viser at behovet for et styrende regelverk er stort. Overordnede mål gitt av sentrale myndigheter kan være vanskelig åtilpasse lokale forhold, hvor oppmerksomhet knyttet til miljømål for vannforekomster skal konkurrere med mange andre samfunnsnyttige oppgaver. Informasjon og dialog mellom ulike nivåer innen vannforvaltningen er derfor viktig.

Forskning knyttet til hydrologi og avansert datateknologi har bidratt til å utvikle verktøy som er nyttig i arealplanlegging og flomvarsling. For at verktøyene skal være brukbare i spredt bebodde så vel som i urbane områder med en stor andel tette flater, må kravene til data-materialet tilpasses lokale forhold.

Det hydrologiske kretsløp kjenner ingen nasjonale grenser, og det er viktig med et internasjonalt utsyn både med hensyn til spredning av forurensninger og et harmonisert regelverk som forvalter vannressursene på en tilfredsstillende måte.

Norsk hydrologiråd håper med dette fagmøtet å belyse hydrologiens rolle i arealplanleggingen fra ulike vinklinger, og på denne måten bidra til en helhetlig vannforvaltning.

 

1      Naturfaglig perspektiv

Per Einar Faugli, Norges vassdrags- og energidirektorat

Bruk og utnyttelse av landarealene påvirker områdenes vann- og vassdragssystem. Arealplanlegging må derfor ta hensyn til de hydrologiske forhold og den hydrologiske tilstanden, ikke bare på overflaten – men også i grunnen.

Elvene er livsnerven i våre dalfører, og har vært og er en viktig del av menneskenes hverdag. Dette gjenspeiles i livsmønster, bosetting og fritidsbruk. For de aller første innbyggerne i landet var elvene også viktige som spiskammers.

Vannets opphold og bevegelse i grunnen er av betydning for fysiske, kjemiske og biologiske prosesser i naturen og kulturlandskapet. Grunnvann gir for eksempel drikkevann selv i tørre perioder, markvann er helt avgjørende for planters vekst. Magasineringen av vann i grunnen har en viktig utjevnende effekt på vannføringen i bekker og elver. Vannets kvalitet påvirkes under oppholdet under overflaten. Vannets strømning på og i løsmasser er videre styrende for spredning av forurensninger og utslipp, samtidig som den utgjør den drivende mekanismen bak erosjon, utvasking og transport av sedimenter.

Elvene er dynamiske systemer hvor de naturgitte prosesser arbeider mot en likevektstilstand. Ved inngrep forstyrres de geoøkologiske prosessene. Inngrepene kan føre natursystemene over i helt nye tilstander, slik at vassdragene ikke senere kan bringes tilbake til sine opprinnelige utviklingsforløp. Noen av konsekvensene av inngrep er åpenbare, mens andre viser seg først etter lang tid. Systemet kan også holde seg uendret inntil det av en eller annen grunn kommer til å overskride en terskel, slik at det forandrer seg dramatisk.

I en slik sammenheng er det nedbørfeltet som må settes i fokus. Inngrep i systemet gjenspeiles ikke bare på stedet, men også nedstrøms i vannsystemet.

Vannkraftutbygging, flomsikring, kanalisering, erosjonsvern, grustekt, veibygging, jordbruk, skogbruk, bekkelukking, søppelplasser, vannverk for eksempel, utgjør trusler for de naturfaglige forhold. Men vi kan bøte en del på dette gjennom tiltak som er blitt forsket frem i forbindelse med større inngrep. NVE har siden begynnelsen av 70-tallet gjennomført FoU-aktiviteter på dette felt. Likevel er det langt frem før en kan si at en forstår mekanismene fullt ut. Det er først i senere tid vi har blitt oppmerksom på langtidseffekter av inngrepene.

Skal effektene av inngrep klarlegges, er det nødvendig å ha naturlige elvesystemer som referanse. Effekter som skyldes naturlige svingninger, klimaendringer og påvirkninger av miljøet pga. lufttransporterte forurensninger, må skilles ut. Men det er vanskelig å finne forståelse for «drift» av slike vassdrag. I en helhetlig sammenheng er det vel bare Atna-vassdraget som har blitt gjenstand for egnete studier.

Det ble satt fokus på de naturfaglige forhold ikke minst gjennom innføringen av den såkalte § 4a- fasen i konsesjonsbehandlingen av vannkraftutbyggingssaker. Gjennom verneplan-arbeidet ble det faglige grunnlaget lagt og en rekke vassdrag ble vernet for å sikre mangfoldet i natursystemene. Likevel må erkjennes at bruken av arealene i disse vassdragene har redusert de faglige verdier vesentlig. Arealplanleggingen har i liten grad tatt hensyn til de vassdragsfaglige forhold. Spesielt utsatt har vært og er: meanderstrekninger, elvesletter, raviner og deltaområder.

For å sikre en bedre planlegging, ikke minst på kommunenivå, er det for de vernete vassdragene blitt utarbeidet et opplegg med differensiert forvaltning, som også omfatter bruk og planlegging av arealene i nedbørfeltet.

Naturfaglig sett er det prosessene og biologisk mangfoldet som må settes i fokus ved arealplanlegging. Det er sammenheng mellom nedbør, avløpsforhold, sedimentproduksjon og –transport, det ferskvannsøkologiske livssystemet, hvor ikke minst laks er en viktig faktor, og vegetasjonsforhold i elveløp og på land. Kantvegetasjonen spiller en viktig rolle for systemet, og dette tar f. eks. utkastet til ny vannressurslov hensyn til.

Bruk av elvevann fra grunn kan få stor betydning for oppvarming av hus og eiendom. Regjeringen har satt som mål å hente inn 4 TWh i energiregnskapet innen 2010 fra slike systemer. Dette setter også krav til samarbeid i planfasen.

Hittil er det gjort for lite for å samordne bruk og vern av areal og vassdrag i planleggingsfasen. Det hviler et betydelig ansvar på myndigheter lokalt, regionalt og nasjonalt. Problemet blir ikke mindre ved at inngrep har konsekvenser nedstrøms i vassdragssystemet. Vassdragenes nedbørfelt følger ikke de administrative kommune- og fylkesgrenser. Dette maner til samarbeid over de lokale grenser.

Informasjon om faglige forhold er viktig. Fagfolkene må formidle sine resultater til planleggerne i et språk som forstås. Planleggerne må ta hensyn til hydrologiske forhold når de ulike planer utarbeides. Vi har mange eksempler på at vassdragene er glemt og utelatt i planlegging. Etter flommen på Østlandet i 1995 ble det satt fokus på en rekke forhold i denne forbindelse. Kommunene må trekke inn NVE i sin behandling av de lokale flomproblemer, slik plan- og bygningsloven og vassdragsloven legger opp til. NVE har utarbeidet retningslinjer for «Arealbruk og sikring i flomutsatte områder». Siktemålet med disse retningslinjene er at de tas inn i teknisk forskrift til plan- og bygningsloven.

På denne bakgrunn er det viktig at nedbørfeltet står sentralt i en helhetlig vannressurs-forvaltning. EUs utkast til vannressursdirektiv ser ut til å være bygd opp omkring dette.

 

2 Plan- og bygningsloven som virkemiddel innenfor vannressursforvaltning

Kåre Ivar Melsæther, Miljøverndepartementet

  1. Innledning. Kort om plan- og bygningslovsystemet

    – Miljøverndepartementet som planmyndighet
    – Seksjon for kommunal arealplanlegging
    – plan- og bygningsloven (pbl)
        – en prosesslov: fordeler ansvar, rettigheter og plikter
        – beskriver verktøy
        – skal ivareta både bruk og vern
        – planen et resultat av prosessen
    – pbl § 2 – formålsparagrafen
    – sentrale utfordringer for pbl
    – grunnprinsippene i pbl
    – planleggingsnivåene
    – plansystemet
    – gjeldende rikspolitiske retningslinjer

  2. Viktige trekk ved vannressursplanlegging
  3. Generelt om pbl som redskap for vannressursplanleggingen
  4. Kommuneplan som redskap i vannressursplanleggingen

    – Generelt om reglene for kommuneplanens arealdel
    – De ulike arealkategorienes anvendelse i vassdrag og sjøområder
    – De særlige regler for 100-metersbelte
    – Plan for utnyttelse av selve vannressursen: vassdraget, innsjøen, sjøområdet
    – Virkningen av vedtatt kommuneplan

  5. Reguleringsplan som redskap i vannressursplanleggingen
  6. Oppsummering

    Følgende generelle konklusjoner kan trekkes om plan- og bygningsloven som redskap for vannressursplanleggingen:

  1. Som prosesslov er plan- og bygningsloven meget hensiktsmessig – også i forbindelse med planlegging for utnytting av vann- og sjøområder. Loven dekker uttrykkelig slike områder (ut til grunnlinjen), og alle planformer kan omfatte vassdrag, innsjøer og sjøområder. Loven legger opp til en bred prosess hvor alle sektormyndigheter skal delta og – ikke minst – allmennheten skal høres. Den sikrer samordning, og at planlegging på land og i vann sees i sammenheng.
  2. Fylkesplanlegging (evt. fylkesdelplan) er meget relevant for å trekke opp overordnede mål og retningslinjer for bruk av vannressursene innenfor fylket. Nettopp fordi mange vannressurser er felles for flere kommuner, kan fylkesplan være så nyttig. Men fylkesplanen er i seg selv sak når det gjelder gjennomføring. Man er helt avhengig av at statlige sektormyndigheter og kommunene treffer nødvendige vedtak for at fylkesplanen skal kunne få praktisk gjennomslag. Derfor er nært samarbeid med disse i planprosessen så viktig.
  3. Kommuneplanens arealdel er også meget bra som prosess, og den gir en god del rettslige muligheter mht. å sikre en ønsket utnytting og bruk – eventuelt vern – av vannressursene. Men også kommuneplanen har en del svakheter som grunnlag for gjennomføring, og er avhengig av at sektormyndigheter følger opp. Den gir muligheter for å avsette vassdrag og sjøområder til forskjellige formål, men hjemmelen er her uklar – og manglende muligheter til å gi utfyllende bestemmelser i slike områder begrenser den praktiske nytten betraktelig. Det bør ryddes opp i dette ved å utforme klarere kategorier og knytte hjemmel for utfyllende bestemmelser til de forskjellige kategorier.
  4. Reguleringsplanen har også mange muligheter, og vil kunne være et helt nødvendig redskap. Det er uttrykkelig sagt i loven at reguleringsplan kan omfatte vann og sjøområder, og det er et fleksibelt hjelpemiddel ved at det gis mange muligheter mht. reguleringsformål og -bestemmelser. Men det er også her visse ulemper: Man oppfatter det lett som et «stivt» og for permanent virkemiddel i forhold til det behov for fleksibilitet og endringer over tid som ofte er tilstede i bruk av sjøområder og vassdrag.
  5. Samlet sett gir plan- og bygningsloven et godt grep på selve planleggingen av vannressursene. Den er en ryddig prosesslov, ikke minst for avveining mellom ulike sektorer og interesser, og har nettopp som formål å gi grunnlag for en helhetlig ressursdisponering under politisk styring. Svakheten ligger i muligheten til å sette planene ut i livet.

    Planlovutvalget, som nå er under arbeid, vil nok se nærmere på denne siden av plan- og bygningsloven.

 

3     Lokale tiltaksplaner, problemer og utfordringer

Jon Lasse Bratli, Statens forurensningstilsyn

Gjennomføringen av lokaltilpassede tiltaksananlyser og utarbeidelsen av lokale tiltaksplaner er på ingen måte en ide av ny dato. I Stortingsmelding nr. 51 (1984-85) «Om tiltak mot vann- og luftforurensninger og om kommunalt avfall», blir det fokusert på ønsket om å gjennomføre en «større grad av lokal tilpasning av forurensningspolitikken» og betoningen av resipient-orientert forvaltning, der prinsippet om lokal tilpasning ikke vil bety en liberalisering, men tvert imot en «skjerping av kravene til utslipp til sårbare resipienter».

I kjølvannet av dette, ble det i SFT organisert en gruppe for utredning av lokaltilpassede tiltaksplaner på vannsiden (bl.a. Indre Oslofjord, Mjøsa), for øvrig også på luftsiden. Utløsende faktorer for en slik analyse var gjerne at en etter gjennomføring av førstegenerasjonstiltak fortsatt var enige om å gjøre mer, men uenige om hva, hvem, hvordan og hvor mye. Stikkord for arbeidet var at en skulle jobbe resipientorientert, sette opp vannkvalitetsmål (brukerkrav), se hele nedbørfeltet under ett (på tvers av adm. grenser), se sammenhengen mellom forskjellige forurensende aktiviteter (sektorintegrerende) og bruk av kostnadseffektivitet som kriterie for valg av tiltak. I regional sammenheng ble den samme metodikken brukt under utarbeidelsen av Nordsjøplanen i regi av SFT.

I løpet av 90-årene kom det gjennom forskjellige stortingsmeldinger et stadig større fokus på å løse lokale miljøproblemer på et lavest egnet forvaltningsnivå. Et gjennombrudd i så måte kom med FN-konferansen om miljø og utvikling i Rio, med etterfølgende Stortingsmelding nr. 13 (1992-93). MIK-meldinga (nr. 34, 1990-91) og bærekraftmeldinga (nr. 58, 1996-97) fokuserer også på lokale miljøutfordringer og desentralisert forvaltning. Prosjektet «Nasjonale mål for vannresipientene» ble initiert av MD i 1990, men pga. ovennevnte policydreining forandret prosjektet fullstendig fokus fra en sentralstyrt til lokalstyrt beslutningsprosess. Prosjektet framsto sommeren 1998 i ny ham som et verktøy for kommunal miljøfastsettelse, og omdøpt til «Miljømål for vannforekomstene». Selv om beslutningsprosessene fikk et helt annet fokus, var metodikken for gjennomføring av analysen i stor grad uforandret. I løpet av disse årene ble det jobbet parallelt med prosjektet «Hovedplan for avløp», som bar i seg nye av den samme metodikken.

Metodikken går i korthet ut på å:

  • kartlegge bruker- og verneinteresser
  • kartlegge vannmiljøtilstand
  • fastsette foreløpige mål
  • beregne nødvendig tilførselsreduksjoner
  • utrede tiltak på alle sektorer, kostnadseffektivitet
  • sammenstille alternative tiltakspakker
  • velge endelige tiltakspakker og miljømål
  • gjennomføre tiltakene

NIVA og andre har opp gjennom 90-årene hjulpet kommuner med å gjennomføre tiltaksanalyse og lage tiltaksplan. Eksempler er Akersvannet, Frøylandsvannet, Farris, Borrevann og Gjersjøen. Fylkesmannen fikk med «Miljømålprosjektet» i 1998 ansvar for å informere og være pådriver i arbeidet med å få kommunene til å begynne å sette forpliktende mål for miljøkvaliteten, og selv bestemme seg for hva de vil bruke vannforekomstene sine til.

Resultatet har så langt vært «litt ymse». I enkelte fylker fungerer dette bra. F. eks. i Oslo/ Akershus har allerede 21 av 23 kommuner fastsatt miljømål, mens i andre fylker er det vanskeligere å få kommunene på banen. En av hovedgrunnene for i sin tid å starte opp «nasjonale mål»- prosjektet var å differensiere bruken av tilskuddsmidler til kloakk-opprydning som på den tiden utgjorde 500 mill. kr pr. år. I løpet av de seinere år har vi sett at disse og andre tilskuddsmidler («Aksjon vannmiljø») har blitt faset ut, i takt med at det har blitt ryddet opp, særlig på avløpssiden. Et annet forhold som gjør at dette arbeidet enkelte steder går litt tregt, er at kommunene foreløpig ikke har hatt særlig stort handlingsrom, de har vært vant til å få pålegg fra SFT og fylkesmann. I forbindelse med den delegering av forskrifter som SFT planlegger innen nærmeste framtid, vil dette endre seg. Både tillatelser for mindre avløpsanlegg og gjødselforskriftene er foreslått delegert til kommunene. Det må nødvendigvis være slik at de som fastsetter målene også må ha en mulighet for å gjennomføre dem.

Et annet forhold som avgjør hvor vellykket dette vil være, er kompetanse og ressurser i kommunen. Slik sett er det ikke overraskende at Akershus-kommunene har kommet lengst. Her har fylkesmannen/fylkeskommunen en viktig rolle som veileder, formidler og koordinator. Ikke minst i forbindelse med vassdrag som krysser kommunegrenser må koordineringen sikre at målfastsetting og ambisjonsnivå i oppstøms- og nedstrømskommuner blir balansert. Mulighet til å lage fylkesdelplaner og kommunedelplaner for vannmiljøområdet vil forplikte arbeidet med å nå målene.

Med kommunen som en sektorintegrerende myndighet og som etter hvert virkelig får myndighet innen avløp, landbruksavrenning, vannforsyning/helse og mindre industri, vil det være mulighet for å se en helhet som den statlige fraksjonerte vannressursforvaltningen hittil har hatt vanskeligheter med. Etter hvert vil kommunens innbyggere forstå at det er ordføreren, og ikke SFT eller fylkesmannen, som har ansvaret hvis ikke badevannet holder mål. Dette vil forhåpentligvis medvirke til å styrke en mer aktiv deltakelse fra kommunens innbyggere og dermed bygge opp under lokaldemokratiet.

 

4    Behov for hydrologisk kompetanse i kommunal planlegging

Carl C. Bjurstedt, Sunndal kommune

Hvorfor trenger vi hydrologisk kunnskap?

  • Vurdere dagens arealbruk i fht. «vannfare»
  • Beredskap (verne personer / eiendommer i akuttsituasjon)
  • Sikring (rette opp gamle planleggingstabber…)
  • Vurdere framtidig arealbruk gjennom planlegging (primært PBL)
    – Kommuneplanens arealdel
    – Regulerings- / bebyggelsesplan
    – Enkeltsaker (ofte dispensasjonssaker)

Kommunens ansvar

PBL:

  • Formål (Kap. I, § 2): «legge til rette for at arealbruk og bebyggelse blir til størst mulig gavn for den enkelte og samfunnet»
  • Kommuneplanlegging (Kap. VI) (§ 20-1) «løpende kommuneplanlegging (…) samordne den fysiske, økonomiske, sosiale, estetiske og kulturelle utvikling»
  • Arealdelen av kommuneplanen (§ 20-4)

    – Intet om naturfare (veileder T.1225: båndlegg!)
    – Kan gi byggeforbud inntil 100 m fra vassdrag

  • Reguleringsplanlegging (Kap. VII) 
        § 25 – reguleringsformål
             – byggeområder
            – landbruksområder
            – off. trafikkområder
            – friområder
            – fareområder (jf. NSL § 20, 1. l)
            – spesialområder
            – fellesområder
            – fornyelsesområder
    § 25, 1. ledd nr. 5: «… områder som på grunn av ras- og flomfare eller annen særlig fare ikke tillates bebygget eller bare skal utbygges på nærmere vilkår av hensyn til sikkerheten.»
  • Byggetomta (Kap. XII) § 38 
    «Grunn kan bare deles eller bebygges dersom det er tilstrekkelig sikkerhet mot fare eller vesentlig ulempe som følge av natur- eller miljøforhold. Kommunen kan for grunn eller område som nevnt i første ledd, om nødvendig nedlegge forbud mot bebyggelse eller stille særlige krav til byggegrunn, bebyggelse og uteareal.»
  • NSL § 20.1.l. henviser også hit.

Konklusjon: Kommunen har et klart ansvar for at byggegrunn er trygg!

 

Noen ofte oversette områder

  • Urbanhydrologi
    – Tette overflater – kortvarig, intens nedbør – avrenning
  • Ekstrem flo
    – Hvem tar ansvaret for sjøen…?
    – Potensiell effekt av klimaendring…
  • Breer
    – Økt vinternedbør – vekst? Kan true bebyggelse enkelte steder. 
    – Turisme – beredskap / forebygging ulykker

Ansvar è kunnskapsbehov

  • Kommunen trenger kunnskap for å kunne ta sitt ansvar!
  • For å gi kunnskap, trengs kompetanse!
  • Kommunens eget kompetansebehov:
    – Lokalkjennskap, hva har skjedd?
    – Hvor finnes kunnskap?
    – Hva betyr den kunnskap som finnes?
    – Kompetanse til å nytte kunnskapen i planlegging, drift og beredskap
  • Den hydrologiske kompetansen må vi hente / kjøpe ved behov

Flomsonekart

  • Kompetanse brukt til å framstille kunnskap forståelig

 

5    Lov om vassdrag og grunnvann (Vannressursloven)

Arve M. Tvede, Norges vassdrags- og energidirektorat

Arbeidet med en fornyelse av dagens Vassdragslov, som er fra 1940, startet opp i 1990. Det ble da nedsatt et lovutvalg som fikk i mandat å utarbeide et forslag til ny lovtekst. Behovet for å få en mer moderne lovtekst hadde vært påpekt fra mange hold. Det ble i mandatet bl.a. påpekt at en ny lov burde styrke allmennhetens interesser i vassdragene, den burde ta hensyn til nye typer brukerinteresser som er kommet til, sanksjonsmulighetene ved lovbrudd måtte skjerpes, forholdet til plan- og bygningsloven avklares, og ikke minst måtte det tas mer hensyn til bedre beskyttelse av grunnvannet. I nåværende Vassdragslov er grunnvann viet liten oppmerksomhet og er nærmest «lovløst».

Utvalget, under ledelse av professor Inge Lorange Backer, la fram sin innstilling i 1994 i form av NOU 1994:12. Innstillingen inneholdt mange dissenser og det var allerede da tydelig at det gjensto et omfattende arbeid før loven kunne vedtas i Stortingets organer. Etter flere år med høringer og etterfølgende omarbeiding av deler av lovutvalgets tekst, så la Olje- og energidepartementet fram sitt lovforslaget i Ot.prp. 39 i mars 1999. Det var fra departementet lagt opp til et stortingsvedtak allerede i juni 1999, og at lovens iverksettelse da ble 1. januar 2000. Nå gikk det ikke slik, og i dag håper en på et vedtak i vårsesjonen 2000 og iverksettelse fra 1. januar 2001. Det kan altså fortsatt komme endringer i det fremlagte lovforslaget under den videre politiske behandlingen.

Det kan konstateres at det ikke er foreslått noen endelig avklaring av forholdet mellom denne nye lov og plan- og bygningsloven. Dette forholdet arbeides det videre med i Planlovutvalget.

I det nedenforstående utvalget av §-er det tatt utgangspunkt i lovteksten og i den analysen og konsekvensvurderingen som er gjort internt i NVE i løpet av våren og sommeren. En avgrensing av hvilke §-er som faller innenfor fellessektoren i temasirklene «hydrologi», «arealplanlegging» og «lovtekst» vil bli noe subjektivt, og utvalget står her for forfatterens regning, dog i samråd med andre saksbehandlere i NVE.

§ 2 og 3. Hva loven regner som vassdrag og grunnvann og definisjoner. Et vassdrag skal ha årssikker vannføring. Vassdraget strekker seg i areal ut til høyeste vanlige flomvannstand som er definert som vannstanden ved 10-årsflommen. Avgrensingen mot sjøen, dvs. mot saltvann, er noe komplisert.

§ 7. Om infiltrasjon i grunnen. Ved utbygging og annen grunnutnytting skal nedbøren fortsatt få avløp gjennom infiltrasjon i grunnen.

§ 8. Om konsesjonspliktige tiltak. Også tiltak utenfor vassdragsgrensene kan bli konsesjons-pliktige dersom de påviselig påvirker vassdragene.

§ 9. Om kvalitetsmål for vassdrag. Kvalitetsmål kan settes bl.a. på vannføring, stoffinnhold og artsforekomst. Noe uklart i hvilke sammenhenger dette skal brukes. Peker mot EUs vann-direktiv?

§ 10. Om vannuttak og minstevannføring. Den alminnelige lavvannføring skal som hoved-regel alltid være igjen i vassdraget. Unntak krever konsesjonsbehandling.

§ 11. Om kantvegetasjon. Regel om at et begrenset vegetasjonsbelte skal stå igjen langs elve-breddene.

§ 22. Om planlegging i vassdrag. Omhandler forholdene omkring større planarbeider som Samla Plan og Verneplanen. Mindre hydrologisk relevant.

§ 44. Rådighet over grunnvann. Lovteksten tolkes som å gi grunneierne råderetten over grunnvannet, også vannet som stoff. Dette avviker fra råderetten over vannet i vassdragene, hvor eiendomsretten ikke gjelder selve «vannstoffet». Denne forskjellen mellom grunnvann og overflatevann er det reagert mot, bl.a. fra Vannforeningen.

§ 45. Konsesjonsplikt ved rådighet over grunnvann. Slår fast hva grunneierne selv fritt kan ta ut av grunnvann.

§ 51. Forholdet til alminnelig ekspropriasjonsrett. Det henvises til bruk av Oreningsloven ved behov for ekspropriasjon. Dette forholdet har bl.a. Folkehelsa reagert på. De ønsker primært å holde på ekspropriasjonsretten fra nåværende Vassdragslov til bruk ved båndlegging av områder rundt drikkevannskilder.

§ 64. Om vassdragsmyndigheten. Det åpnes for at Kongen kan delegere vassdrags-myndigheten til andre, også til kommunene. NVE foreslår at dagens praksis i all hovedsak opprettholdes.

I mange av §-ene åpnes det for at forskrifter skal eller bør utarbeides. Disse forskriftene vil bli viktige verktøy når den nye loven skal settes ut i praksis. I NVE arbeides det nå med dette og med å bygge opp den nødvendige faglige kompetanse, særlig omkring de utfordringer som kan komme ved store grunnvannsuttak. For arealplanleggingen antas det at det særlig er ved grunnvannsutnytting at nye loven om vassdrag og grunnvann vil merkes.

 

6    Retningslinjer for arealbruk og sikring i flomutsatte områder – bruk av flomsonekart i arealplanlegging og beredskap

Hallvard Berg, Norges vassdrags- og energidirektorat

1. Bakgrunn

Flommen på Østlandet i mai/juni 1995 (Vesleofsen) førte til store skader på bebyggelse og infrastruktur. De totale skadene ble summert til 1,8 milliarder kroner. Av disse utgjør ca. 900 millioner skader på bygninger. Flomtiltaksutvalget (NOU 1996:16) kom med en rekke anbefalinger om tiltak for å redusere skadene og bedre håndteringen av flommer i framtiden.

I Stortingsmelding nr. 42 (1996-97) framlegges forslag til oppfølging av Flomtiltaksutvalgets anbefalinger. Fra stortingsmeldingen siteres: «En bedre styring av utnytting av flomutsatte områder er (derfor) det absolutt viktigste tiltaket for å holde risikoen for flomskader på et akseptabelt nivå.» (s. 4)

Videre er det trukket fram en del av virkemidlene for å oppnå dette: «For å bedre styringen med de arealdisposisjoner som foretas og de sikringstiltak som gjennomføres, er det behov for å fastsette normer for hvilken risiko som er akseptabel.» (s. 5)

I stortingsmeldingen gjøres det også klart at regjeringen vil satse på utarbeidelse av flomsonekart i tråd med anbefalingene fra Flomtiltaksutvalget. Flomsonekart vil utgjøre et viktig verktøy i arealplanlegging og byggesaksbehandling i vassdragsnære områder, men vil også bedre grunnlaget for beredskapsinnsats i flomsituasjoner og for risikovurderinger i vassdrag generelt.

 

2. Retningslinjer for arealbruk og sikring i flomutsatte områder

NVE har i tråd med anbefalingen fra Flomtiltaksutvalget og stortingsmeldingen utarbeidet retningslinjer som definerer hvilken sannsynlighet for skade som er akseptabel for ulike typer byggverk, retningslinje nr. 1 – 1999. Denne ble sendt ut til alle kommuner, fylkeskommuner, fylkesmenn og vegkontor i august 1999. Retningslinjene er en konkretisering i forhold til flomfare av det generelle kravet i plan- og bygningslovens § 68 om at byggegrunn skal ha ’»tilstrekkelig sikkerhet mot fare eller vesentlig ulempe som følge av natur- eller miljøforhold».

Det er lagt opp til et system der sikkerhetsnivået differensieres etter hvilken konsekvens flom, erosjon eller isgang vil få. Det skilles mellom to typer faresituasjoner:

  1. Stor fare for at menneskeliv kan gå tapt. (sikkerhetsklasse S1-S3)
  2. Størst fare for materielle skader, og liten fare for tap av menneskeliv. (sikkerhetsklasse M0-M3)

Der det er stor fare for skade på mennesker, benyttes de samme sikkerhetsklasser som gjelder for skred, jf. teknisk forskrift (TEKN) § 7-32, pkt. 2.

Der det hovedsakelig er fare for materielle skader, benyttes 4 sikkerhetsklasser. Kravene til sikkerhet for samme type byggverk er da betydelig lavere i «M-klassen» sammenliknet med «S-klassen», slik tabellen nedenfor viser.

 

                                         Konsekvens ved ulike faresituasjoner nær vassdrag

 Prosesser:

              Flomskred

              Ras

             Erosjon

             Masseavlagring

             Is i bevegelse

             Overløpsområde bak flomverk

 

 Prosesser:

               Oversvømmelse

               Erosjon

               Masseavlagring

               Kjøving

 Med fare for menneskeliv   Med fare for materielle skader
 Konsekvens

Arealbruk

Bygg og

anlegg

 Sikkerhets

klasse

 Største

nominelle

årlig

sannsynlighet

  Konsekvens

 Arealbruk

brygg og

anlegg

 Sikker-

hetsklasse

 Største

nominelle

årlig

sannsynlig-

het

           Liten

 Naust,

skur,

jordbruk

 M0  1/20

 Mindre

alvorlig

 Naust,

garasjer

 S1  1/100    Middels

 Garasjer

driftsbygn.

 M1  1/50
 Alvorlig

Boliger,

fritids-

boliger

 

 S2  1/1000    Stor

Boliger,

mindre off.

bygg, forretn.

bygg, viktig infra-struktur

 

 

 

 M2  1/100

 Meget

alvorlig

 Skole,

sykehus

 S3  <1/1000    Meget Stor

 Større off

bygg,

industri-omr

spes. viktig

infra-struk.

 M3 <1/200

 

3. Flomsonekart

3.1 Definisjoner

Flomsonekart viser hvilke områder som oversvømmes ved flommer med ulike gjentaksintervall.

Flomarealkart viser hvilke områder som ble oversvømt i en konkret historisk flom.

Eksemplet ovenfor viser et ferdig flomsonekart med tre flommer innlagt, hhv. 10-, 50- og 200-årsflom. Hver flom presenteres i en blåtone. Formatet er A2 og kartmålestokken er den samme for alle kartene, 1:15 000. Sammen med kartet følger tabell med vannstander i hvert tverrprofil og de samme vannstandene satt sammen til et lengdeprofil (vannlinjer). 

3.2 Flomsonekartprosjektet

Etter behandling av St.meld. nr. 42 (1996-97) i 1997, ble det igangsatt et større prosjekt i NVE-regi med flomsonekartlegging av de vassdragene som har størst skadepotensial. Det tildeles særskilte midler over statsbudsjettet til prosjektet. Det første året (1998) ble det bevilget 2,5 mill. kr. For 1999 er bevilgningen på 5 mill. kr. Det samlete overslaget for kartleggingsarbeidet som ble foreslått i NOU 1996:16, er på 47 mill. kr. Med dagens bevilgningsnivå betyr det at prosjektet vil pågå til og med år 2007.

3.3 Mål og målgrupper

Flomsonekartarbeidet knytter seg opp mot et av NVEs hovedmål: «Høy sikkerhet og begrensede skader ved vassdrag».

Effekten av flomsonekartleggingen kan brytes ned til følgende punkter:

  • redusere/ begrense flomskadene
  • bedre arealplanlegging, bidra til å hindre utbygging i områder med (for) stor flomfare
  • bedre flomvarsling og beredskap
  • bedre plangrunnlag ved flomsikring

Hovedmålet i prosjektet er formulert slik:

«Utarbeide digitale, detaljerte flomsonekart for strekninger med høyt skadepotensial. Kartene skal ha høy og jevn kvalitet med sikte på bruk i arealplanlegging og beredskap i flomsituasjoner.»

De primære målgruppene for arbeidet er kommuner, fylkeskommuner og fylkesmennene med anvendelsområdene arealplanlegging og beredskap som de mest sentrale. I tillegg vil NVEs egen forvaltning ha stor nytte av kartene i forbindelse med flomvarsling, flomsikring og kontroll av kommunale arealplaner. Andre som vil ha nytte av kartene er regulanter, tiltaks-havere i og langs vassdrag, politi/ redningssentraler m.fl.

3.4 Anvendelsområder for flomsonekart

Flomsonekartene vil gi et meget godt grunnlag for å praktisere retningslinjene for arealbruk og sikring i flomutsatte områder. Ved hjelp av kartene vil en få svar på utbredelsen eksempelvis av 100-årsflommen som er begrensende for plassering av boliger. Alternativt til å nekte utbygging innenfor utbredelsen av 100-årsflommen, kan kommunen gjennomføre sikringstiltak eller heve byggegrunnen slik at sikkerheten kommer opp på akseptabelt nivå.

Flomsonekartarbeidet gir også grunnlag for flomvarsling på en helt annen måte enn vi har sett til nå. Til nå har NVEs flomvarsling stort sett vært såkalt kvalitativ, dvs. at det varsles flom for et helt område når vannføringen i vassdragene ventes å bli større enn middelflommen (ca. 2-3 års gjentaksintervall), men uten å konkretisere dette i form av vannstand lokalt. Et flomvarsel er heller ikke nødvendigvis et varsel om skade. Det er mottakerne av varslene som må vurdere om en varslet flom vil medføre skade, og om det ut fra dette må settes i verk beredskapstiltak.

Det arbeides nå med sikte på kvantitativ varsling i en del vassdrag, dvs. at forventet vannstand varsles for en bestemt strekning eller utvalgte punkter i vassdraget.

Den hydrauliske modellen som må settes opp i forbindelse med framstilling av kartene, gir det nødvendige underlag for å omsette et varslet flomforløp til vannstander lokalt. Ved å gjøre en ny analyse av terreng mot vannflate, vil en i tillegg finne de arealer som vil bli oversvømt i henhold til prognosen. Beredskapsapparatet lokalt vil dermed ha et mye bedre grunnlag for å ta beslutninger om tiltak både i forkant av en flom og mens flommen pågår. Det kan være beslutning om evakuering av befolkningen i et område, påbygging av flomverk, bygging av midlertidige flomverk eller annet.

Ved kobling mellom de digitale kartdata for flomsonene og annen geografisk informasjon som eiendoms-/ bygningsdata (GAB), kan en eksempelvis få oversikt over adresser for evakuering. Ved også å trekke inn skadefunksjoner for de aktuelle byggverk, får en beregnet skadepotensialet, som igjen kan brukes ved prioritering av innsats i flomsituasjoner.

Flomsonekart gir også et forbedret beslutningsgrunnlag i forbindelse med tiltak i vassdraget. Et eksempel vil være planlegging og bygging av flomverk. Sammen med beregning av skader som opptrer ved ulike nivåer, gir kartleggingen et godt grunnlag både for selve planleggingen og for kost-/ nytteanalyser.

3.5 Hvordan framstilles flomsonekart ?

Flomsonekartleggingen, både i analyse og resultatframstilling (kartproduksjon), bygger på digitale data.

Et vesentlig datagrunnlag ligger i terrenghøydene. Innsamling av terrengdata samordnes med den øvrige teknisk/ økonomiske kartlegging i Norge, ved at NVE deltar som part i Geovekst-samarbeidet på linje med en rekke andre statlige etater og kommunene. NVE er i Geovekst blant pådriverne for mer detaljert kartlegging av høydeforholdene. Elveløpets form kartlegges ved å ta opp tverrprofiler. Dette er opplysninger som det ikke er så mange brukere av, så her må vi ofte dekke hele kostnaden. Aktuelle flomvannføringer i området må beregnes og tilordnes et gjentaksintervall gjennom en frekvensanalyse. Dataene om vannføring og elveløpets egenskaper benyttes i en hydraulisk modell som beregner en vannlinje for hver vannføring. For kalibrering av modellen bør det fortrinnsvis finnes observasjoner av flom-vannstander lokalt fra kjente historiske flommer. Av vannlinjen utledes en vannflate som kombineres med en digital terrengmodell i et GIS som beregner oversvømt areal (flomsonen). For å gjennomføre disse analysene på en forsvarlig måte, er det nødvendig å kombinere kompetanse innenfor flere områder – hydrologi, vassdragsteknikk/ vassdragshydraulikk, landmåling, kartteknikk og GIS-analyse.

Resultatet i form av flomsonekart viser pr. definisjon oversvømt areal ved en eller flere flommer med et gitt gjentaksintervall. Dataene fra flomsonekartleggingen gir også grunnlag for andre presentasjoner. For eksempel kan en få framstilt dybdekart ved de aktuelle flommer. Dette bør være et meget interessant tema i beredskapssammenheng.

3.6 Omfang og rammebetingelser for kartleggingen

Det er lagt som en forutsetning for prosjektet at NVE deltar som part i Geovekst-samarbeidet.

Flomsonekartleggingen skal også samordnes med dambruddsbølge-beregningene, som dameierne er pålagt å gjennomføre. Dette skjer i form av samarbeid om datainnsamling og presentasjonsmåter.

De estimerte totalkostnadene for prosjektet på 47 mill. kr fordeler seg med ca. 16 mill. kr til dekning av NVEs andel i Geovekstprosjekter, ca. 11 mill. kr til oppmåling av tverrprofiler og ca. 20 mill. kr til lønn og drift i NVE.

Til grunn for totaloverslaget for prosjektet, lå kun et grovt estimat for hvor lange strekninger som var aktuelle å kartlegge. Det har derfor vært en betydelig oppgave å identifisere og prioritere de strekninger som skal kartlegges i prosjektet. Arbeidet ble avsluttet med framleggelsen av NVEs flomsonekartplan pr. 11. juni 1999.

Planen omfatter 188 strekninger/ delprosjekter som utgjør i alt 1750 km elv. Alle fylker (unntatt Oslo) er berørt, og totalt berøres 168 kommuner. I planen prioriteres strekningene i tre klasser etter hvor store konsekvensene av flom er i de ulike områdene. I prinsippet vil delprosjektene med prioritet 1 bli gjennomført først, men blant annet datatilgangen gjør at gjennomføringsrekkefølgen må tilpasses noe.

Både i 1998 og 1999 har prosjektet vært i en oppbyggingsfase. Foruten planlegging av prosjektet, etablering av prosjektorganisasjonen og utvikling av de faglige retningslinjer for arbeidet, har mye ressurser vært brukt til innsamling av grunnlagsdata. Vi har nå tverrprofiler som dekker ca. 400 km elvelengde. I tillegg er det brukt mye tid for å komme godt i inngrep med Geovekst. De første kartene er nettopp presentert i foreløpig versjon for Sunndal kommune (Sunndalsøra). I løpet av 1999 eller tidlig i 2000 er det planlagt at kart for 8 delstrekninger skal foreligge. Ytterligere ca. 12 delprosjekter skal avsluttes i 2000.

3.5 Aktører i kartleggingen

I og med at bevilgningen til prosjektet tildeles NVE, har etaten styringen med prosjektet. NVE gjør også det meste av analysearbeidet med egne ansatte. Kommunene har fått oppgaven med å måle vannstander lokalt til bruk ved kalibrering av vannlinjemodellen.

Geovekstpartene deltar i samfinansieringen av de underliggende kartdata. Finansieringen av den detaljerte høydekartleggingen skjer oftest i et samarbeid med kommunen, Statens Vegvesen, Jernbaneverket og regulanter.

Regulanter som skal gjennomføre dambruddsbølge-beregninger har en del felles interesser i datagrunnlaget som benyttes for flomsonekartlegging. I en del vassdrag samarbeides derfor blant annet om opptak av tverrprofiler.

Oppmåling av tverrprofiler har til nå skjedd ved hjelp av konsulenter, men NVE vil satse på en sammenkobling av ADCP og GPS-utstyr som etaten disponener, slik at vi kan utføre noe av dette arbeidet selv.

En rekke medarbeidere i NVE er engasjert i prosjektet (pr. nov. 99 ca. 30 personer), særlig knyttet til arbeidet med hydrologiske analyser, hydrauliske simuleringer og GIS-analyse/ kartpresentasjon. NVEs regionkontorer deltar i utstrakt grad i arbeidet, blant annet for å sikre god lokal kontakt.

3.7 Flomsonekart – et verktøy for bedre beslutninger

Målet er at flomsonekart skal være et godt verktøy til bruk blant annet i arealplanlegging. For å få dette til er vi avhengig av en god dialog med brukerne. Vi ønsker tilbakemeldinger på de kartene vi lager og vil søke å ta hensyn til de ønsker som kommer inn. Samtidig er det klart at ikke alle ønsker kan tilfredsstilles. De som ønsker spesialtilpasninger må regne med å måtte betale for dette.

NVE vil levere flomsoner på digital form til primærbrukerne i tillegg til en standard papirversjon. Med kartene følger også en rapport som gir mer detaljer fra analysene og redegjør for de forutsetninger kartene er basert på.

Det er grunn til å understreke ordet verktøy. For at kartene skal få den tilsiktede effekt må de følges opp med beslutninger i forvaltningen. Kommunen må ta dem inn i sin planlegging og byggesaksbehandling. NVE skal stå for faglige vurderinger og behandle kommunale arealplaner. Kartene effektiviserer kommunenes og NVEs arbeid på dette området betydelig.

I tillegg kommer andre anvendelser, blant annet i forbindelse med beredskap og tiltaksplanlegging.

 

7    Geografiske informasjonssystemer

Astrid Voksø, Norges vassdrags- og energidirektorat

GIS som verktøy kan brukes både til kartproduksjon og til geografiske analyser. Begge deler kan være nyttige hjelpemidler i arealplanleggingen. Jeg vil omtale begge bruksområder og vektlegge de krav som denne bruken stiller for at nytteverdien skal bli størst mulig.

Forutsetningen for all bruk av GIS er tilgang på digitale data med riktig kvalitet. Verdien ligger i dataene, og er avhengig av flere faktorer: klassifikasjon, metainformasjon på hele datasett og de enkelte objekter, identifikasjon og egenskaper. Kvaliteten avhenger i tillegg av om dataene har den detaljering som er relevant for kartet eller analysen, og at innholdet i dataene er fullstendig mht. egenskaper og dekning. Datainnsamling er derfor en viktig parameter i bruken av GIS. Nytteverdien ligger i flerbruk av data.

Kartpresentasjon

Kart har alltid vært et viktig hjelpemiddel i arealplanleggingen. Det brukes gjennom hele saksbehandlingen fra datainnsamling via konfliktanalyse til selve beslutningsprosessen. Bruk av GIS til produksjon av temakart forenkler produksjonen og mulighet til å lage spesialkart for å illustrere sammenhenger og enkelttema. Ikke minst gjør bruk av digitale data og GIS det enkelt å produsere kart over hva som ble besluttet. Dataene ligger ofte lagret i lag (folier) og dekker ulike områder. Dersom de enkelte tema og karttema har standard innhold og klassifikasjon (som er dokumentert), er det enkelt å lage temakart over ulike områder og i ulike målestokker. Vedlikehold og oppdatering av dataene er bare nødvendig å gjøre et sted, dersom dataene er organisert i en felles geografiske database og alle kartpresentasjoner og analyser henter data fra denne databasen.

GIS med tilgang til et programmeringsspråk, forenkler produksjon av kart som skal lages flere ganger. Windows-systemer der du lager kartet på skjermen er enkle å lage. Ulempen er når det samme kartet skal lages neste dag med oppdaterte data. Da må de samme operasjoner gjøres på nytt. Kart som lages ved å skrive tegnekommandoer i et programmeringsspråk krever mer kompetanse og er tyngre å lage første gang, men de neste gangene setter man bare i gang en rutine og maskinen gjør jobben. Ved denne metoden kan man styre helt hvordan kartet skal se ut samt at det blir likt hver gang. Man bør derfor velge det verktøy som egner seg best til den oppgaven man skal løse og de ressurser (personell kompetanse) man har.

Geografiske analyser

I geografiske analyser kombineres ulike tema. Resultatet er nye lag/tema som er en kombinasjon av to grunnlagstema (innsjøer + nedbørfelt = innsjøer med informasjon om hvilket nedbørfelt de er lokalisert i).

Kvantitet av vann i vassdrag og nedbørfelt er data som NVE har og som kan være til hjelp i deler av arealplanleggingen. Dette gjelder planlegging av ulike anlegg som avhenger av mengden og tilgang på vann fordelt på året. GIS brukes til å beregne ulike parametre (nedbørfeltareal, sjøprosent, høydefordeling, tilsig og lignende) som benyttes til å skalere de verdier som er direkte observert på faste punkter i vassdraget.

Andre GIS-analyser som kan brukes er ulike egnethetsanalyser. Inngrepsindikatorer klassifiserer elvestrekninger etter graden av inngrep nær elva. Det er en etterprøvbar metode for å identifisere de deler av elva som ikke er påvirket av inngrep og er utarbeidet i forbindelse med differensiert forvaltning av verna vassdrag. Egnethetsanalyser baserer seg på klassifikasjon og vektlegging av ulike tema. Det er av avgjørende betydning for resultatet at det er faglig kunnskap som ligger til grunn for valg av kriterier, klassifikasjon og vektlegging. Når egnehetsanalyser utføres i GIS, kan en raskt utføre analysene med ulike verdier og vurdere resultatene på dette grunnlaget.

GIS brukes også til kartlegging av nye tema på grunnlag av simuleringer eller målinger (flomsonekart og dybdekart). Resultatene gir arealplanleggere bedre grunnlag for sine beslutninger.

 

8   Tettstedshydrologi, erfaringer fra HYDRA-programmet

Svein Endresen, Siv.ing. Svein Endresen AS

HYDRA er et forskningsprogram om flom initiert av Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE) i 1995. Programmet hadde en tidsramme på tre år. Mitt innlegg er et resymé av innholdet i tre rapporter utarbeidet i HYDRA-programmet:

  • Betydningen av lokal/total overvannsdiponering (LOD/TOD) på flommer.
    NVE, november 1997.
  • Lokal og total overvannsdisponering (LOD/TOD) – Beskrivelse av anlegg, erfaringer mm. NVE, september 1998.
  • Skadereduserende kommunaltekniske tiltak med tanke på flom. NVE, (under trykking oktober 1999).

Urbanisering, så vel i Norge som i andre land, har hittil medført at stadig større arealer har fått tett dekke. Tette flater gir stor og rask overflateavrenning. Dette resulterer i hurtig oppsvulming av bekker og elver i forbindelse med nedbør. Flomtoppene kommer raskt, og de er vesentlig høyere og spissere enn før urbaniseringen. Effekten av dette er blant annet oversvømmelser og erosjonsskader. Videre gir den store og raske avrenningen utspyling av partikulært materiale og stor forurensningstilførsel til bekker og elver.

Med total (TOD) eller lokal (LOD) overvannsdisponering kan de uheldige følgene av urbanisering i viss grad reduseres. I andre land som USA og Canada, benyttes TOD i utstrakt grad for blant annet å minske faren for flomskader og redusere forurensningene til vassdrag. I Norge er systematisk bruk av TOD mindre vanlig.

TOD/LOD skjer ved:
    – infiltrasjon og/eller
    – fordrøyning

Ved infiltrasjon tilføres overvannet grunnen enten ved at det ledes ut på terrengoverflaten eller det infiltreres via grøfter, steinfyllinger m.m. Ved fordrøyning holdes overvannet tilbake i dammer, i bassenger på eller under terreng etc., slik at avrenningen til vassdrag forsinkes.

En undersøkelse utført av Jordforsk i 1997, som omfattet tettsteder som var flomrammet i 1995, viser at bruken av LOD i disse områdene er særdeles begrenset. I hovedsak dreier det seg om en viss infiltrasjon av takvann og vann fra andre tette flater. Potensialet for infiltrasjon er imidlertid betydelig. Fordrøyning er nesten ikke i bruk.

Når det gjelder betydningen av TOD/LOD som flomdempende tiltak, må det skilles mellom :
    – flomdemping lokalt, det vil si i bekker og mindre elver m.m. og
    – flomdemping i hovedvassdrag, som Lågen og Glomma.

Lokalt har TOD/LOD meget god flomdempende effekt. Ledes overvannet bort i rør, kan ledningsnettets kapasitet reduseres betydelig. Utslipp av kloakk via overløp i kloakknettet kan minskes eller helt unngås. Så vel ved infiltrasjon som ved fordrøyning kan avrenningen fordeles over tid, slik at flomvannføringen i bekker og mindre elver kraftig reduseres. Det er også mulig å gjenopprette den tørrværsvannføringen man hadde før urbaniseringen.

Den flomdempende effekten av TOD/LOD for hovedvassdrag synes å være liten. Med hovedvassdrag menes i denne forbindelse vassdrag som har vesentlig større nedbørfelt enn tettstedenes areal.

I enkelte andre land er interessen for bruk av LOD/TOD betydelig større enn den foreløpig er hos oss. Folk flest er opptatt av å ta vare på miljøet der de bor, og de anser at lokal overvannshåndtering er nødvendig for et godt nærmiljø. Derfor er det betalingsvillighet, og enkelte steder blir deler av anleggene bygget på dugnad.

Hovedbegrunnelsene for bygging av LOD/TOD-anlegg synes å være:

Flomdempning
Dette er de fleste steder den opprinnelige begrunnelsen for å bygge LOD/TOD-anlegg. Man ønsker å få bort flomtoppene for å unngå oversvømmelser, erosjon og utrasinger.

Reduksjon av forurensningene
Undersøkelser viser at forurensninger tilført med overvannet ofte er hovedårsaken til dårlig vannkvalitet i vassdragene. Der dette er et problem må overvannet renses før utslipp.

Forsterkning av tørrværsvannføringen i vassdragene
En konsekvens av konvensjonell overvannsteknikk er at tilskuddet til grunnvannsmagasinet fra nedbør reduseres i betydelig grad. I tørrværsperioder er det avrenningen på grunnvannsspeilet som bestemmer vannføringen i elver etc. Reduseres grunnvannsavrenningen, blir det lav eller ingen vannføring i vassdragene i perioder uten nedbør.

Bevaring av livet i og langs vassdragene
Ved flom kan vannstanden bli så høy og vannhastigheten så rask at livet i og langs vassdragene blir sterkt skadelidende. Elvene spyles «rene». Vannet kan også bli så grumset at fisk ikke overlever.

Ved hjelp av LOD/TOD kan man forbedre livsbetingelsene og øke spekteret av livsformer i vassdragene, det vil si man øker biodiversiteten.

Rekreasjon og undervisning
Frie vannspeil og våtmarker anses for å være positive elementer i nærmiljøet. Med disse som sentrale deler, bygger man mange steder større parkanlegg. Her kan lokalbefolkningen spasere eller trimme langs anlagte turveier. Ofte er det baner for ballsport og annen fysisk aktivitet og områder tilrettelagt for picnic.

Overvannsanleggene brukes i blant i grunnskolen i undervisningen i miljøfag. Ender og andre fuglesorter tiltrekkes av fritt vann og våtmarker, slik at også fuglelivet kan studeres her.

Frem til ca. 1990 konsentrerte man seg om LOD/TOD-anleggenes flomdempende effekt. Først senere er slike anlegg tatt i bruk for rensing av overvann og andre formål. Det er foreløpig sparsomt med erfaringer fra drift av LOD/TOD-anlegg. Noen erfaringer har man imidlertid fått:

* Anleggene har lokalt en meget god flomdempende effekt.

* Renseeffekten er til dels meget høy.

* Slammet kan inneholde høye konsentrasjoner av tungmetaller. Spesielt kan innholdet av sink og kadmium være så høyt at det er vanskelig å bli kvitt slammet.

* Det er viktig at driftsaspektet tillegges vekt ved utformingen av LOD/TOD-anlegg. Det må blant annet være kjørbar adkomst til bassenger og våtmarker. Videre må våtmarker og bunnen av bassenger i nødvendig utstrekning være bygget med tanke på at vedlikeholdet skal skje med maskiner.

* Forutsatt samme grad av rensing, synes LOD/TOD å være billigere i anlegg enn konvensjonell bortledning av overvannet. I Malmø anser man at besparelsen ved bruk av LOD/TOD er på ca. 20 %. Det er imidlertid viktig at man ved sammenlikning av alternativer legger de samme krav og forutsetninger til grunn.

Flommen på Østlandet i 1995 forårsaket betydelige fysiske og funksjonelle skader på kommunal infrastruktur. Anlegg og anleggsdeler ble spylt bort, fløt opp, ble overfylt med jordmasser eller satt under vann. Elektrisk utstyr som motorer, overvåkningsanlegg etc. ble vannskadet og sluttet å fungere. Tilgrisingen av miljøet var stor i enkelte områder. Dette skyldtes at søppel fra deponier ble ført bort av vannmassene, og utslipp av råkloakk fra avløpsrenseanlegg ute av drift og fra avløpsledninger.

Erfaringer viser at skadeomfanget kan reduseres i betydelig grad ved forebyggende tiltak og gode forberedelser. Ved to storflommer med få års mellomrom i Tyskland ble skadeomfanget ved flom nr. 2 totalt sett bare halvparten av hva det var ved flom nr. 1, hovedsakelig som følge av forebyggende tiltak og gode forberedelser.

Ansvaret for sikring i flomutsatte områder ligger primært hos kommunen som planmyndighet. Kommunen er forpliktet til å innhente uttalelser fra NVE i alle saker som berører NVEs fagfelt. NVE er sentral fagmyndighet. Fylkesmannen har en viktig koordinerende rolle.

Kriser i fredstid skal håndteres på lavest mulig nivå. Ansvaret for iverksetting av tiltak etc. tilligger først og fremst kommunene, fylkeskommunene og den regionale statsforvaltningen. Om en av disse aktørene ikke makter oppgavene, eller ber om hjelp, er det fylkesmannens ansvar å samordne krisehåndteringen.

Politimesteren har ansvaret for håndtering av akutte kriser inntil andre kan overta.

 

9    Konsekvenser av EUs rammedirektiv

Harald Gaarde, Statens forurensningstilsyn

EUs vannrammedirektiv – formål

  • Overordnet formål er å fastlegge en ramme for beskyttelsen av 
        – ferskvann
        – grunnvann
        – sjøvann
  • som:
        – hindre ytterligere forverring, beskytte og forbedre miljøkvaliteten i vann
        – fremme bærekraftig vannbruk
        – bidra til å redusere effekter av flom og tørke
  • og dermed også bidra til:
        – tilstrekkelig forsyning, av god kvalitet
        – beskyttelse av vannforekomster
        – å oppnå målene i relevante internasjonale avtaler
        – progressiv reduksjon av farlige stoffer

EUs rammedirektiv for vannressursforvaltning

  • Forslag fra EU-kommisjonen av 26.02.97:
        – Proposal for a Council directive establishing a framework for Community action in the field of water policy
  • Behandling i Norge:
        – i EØS-spesialutvalg for miljøsaker
        – begrenset høring til berørte departementer
  • Ny versjon (2.3.99) behandlet i Rådet 11.3.99
  • Meget omfattende tekstforslag
  • SFTs rolle er å utrede de nasjonale konsekvensene:
        – sendt forslaget (2.3.99) på høring, med frist 6.10.99
        – sammenstille uttalelsene
        – utarbeide en forenklet konsekvensvurdering

EUs vannrammedirektiv – geografisk virkeområde

  • Grunnvann
        – alle former for vann under jordoverflaten, i mettede soner og i direkte kontakt med jordoverflaten eller undergrunnen
  • Overflatevann
        – innsjøer og elver
        – brakkvann
        – kystvann (ut til 1,7 km utenfor den linjen som territorielt farvann måles fra)
        – (territorielt farvann er også inkludert med hensyn til kjemisk status)
  • Som også inkluderer
        – sterkt modifiserte vannforekomster
        – kunstige vannforekomster

EUs vannrammedirektiv – nedbørfeltvis forvaltning

  • Nedbørfeltvis forvaltning (art. 3)
        – identifisere nedbørfelt og fordele dem i nedbørfeltdistrikt:
              * små felt kan kombineres med andre felt
            * grunnvann innpasses
            * kystvann fordeles og innpasses
        – sikre administrative ordninger (ans. mynd.) i hvert distrikt, innen 3 år
        – opprette internasjonale nedbørfeltdistrikt, der et nedbørfelt berører flere medlemsland
        – krav til samordning i et nedbørfeltdistrikt (passende samordning med land utenfor EU)

EUs vannrammedirektiv – Miljømål

  • Miljømål for vannforekomsten (art. 4)
        – forebygge forverring av grunnvannsstatus og av den økologiske status og forurensning av overflatevann 
        – god status skal oppnås for overflatevann og grunnvann innen 16 år, jf. vedlegg V
        – godt økologisk potensiale og god kjemisk status skal oppnås for sterkt modifiserte og kunstige vannområder innen 16 år
        – overholde alle krav og målsetninger i forbindelse med beskyttede områder innen 16 år
        – fristene og kravene kan i visse tilfeller avvikes

EUs vannrammedirektiv – sentrale frister

Utgangspunkt: Direktivet vedtas og kunngjøres neste år

 

Frist: Bestemmelse: Art:
2003
  • Implementert direktivet, med underretning til kommisjonen
  • Bestemt ansvarlig myndighet
  • Liste til kommisjonen
28.1

3.6

3.7

2005r
  • Analysert vannområdedistriktets karakteristikker
  • Vurdert de menneskelige aktiviteters miljøvirkninger for vannforekomstens status
  • Økonomisk analyse av vannbruken
  • Registre over beskyttede områder
5.1

5.1

5.1

5a.1

2007
  • Overvåkingsprogram
10
2010r
  • Tiltaksprogram
13.5
2010r
  • Forvaltningsplaner
16.5
2016
  • Gjennomført målsettingene
4.1

 

r = revidering / ajourføring senere

EUs vannrammedirektiv og Miljømål for vannforekomstene – likt og ulikt

Elementer Miljømålprosjektet EUs vanndirektiv
Nedbørfelt som analyseenhet Ja Ja
Sektorovergripende Ja Ja (altomfattende)
Miljømål Ja (kommunen) Ja (i direktivet)
Tiltaksanalyse/- program Ja Ja
Forvaltningsplan Nei Ja
Juridisk bindende Nei Ja