Eksempel Fra Sira-Kvina-Reguleringen
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
INNSENDTE ARTIKLER Modellberegning av vannkjemiske effekter av vassdragsreguleringer – eksempel fra Sira-Kvina-reguleringen Av Espen Enge og Tor Hemmingsen Espen Enge er overingeniør hos Fylkesmannen i Rogaland (Miljøvernavdelingen) og Tor Hemmingsen er professor ved Universitetet i Stavanger. Sammendrag Som følge av Sira-Kvina-utbyggingen ble bestandene i andre deler av vassdraget ionesvakt vann fra de høyereliggende fel- var utdøende. Økende fiskebestander i tene regulert bort fra selve hovedelva ettertid kan forklares med redusert sur- Sira. I dag utgjøres selve elvestrengen het. Sira kun av vann fra lokalfeltene langs selve hoveddalføret. For å kvantifisere de Summary vannkjemiske effektene av dette er det Modelling of water chemical effects of laget en vannkjemisk blandemodell, som regulation of river Sira. The regulation estimerer vannkvaliteten på to stasjoner of Sira and Kvina has removed low con- i Sira i en tenkt situasjon hvor vannet fra ductivity high altitude water from the de høyereliggende feltene slippes tilbake main river Sira. The origin of the current i Sira igjen. Modellen tar hensyn til både water in river Sira is small local side tri- ulikt avrenningsmønster fra de forskjel- butaries. To quantify the water chemical lige delfelt (varierende blandingsforhold), effects of the regulation, a mathematical og håndterer både konservative og ikke- model for simulation of water quality in konservative kjemiske parametre. Modell- river Sira was created. The model consi- beregningene viste at reguleringene har ders both hydrology and con serva tive/ medført små effekter på pH-verdiene i non-conservative chemical parameters. Sira. Derimot hadde ioneinnholdet, målt Simulations suggest that regulation yiel- som konduktivitet og kalsium, økt bety- ded limited effects on pH, but a distinct delig. Det var trolig disse effektene som effect on conductivity and calcium. This gjorde at auren nede i selve Sira overlev- indicates that in creased conductivity de forsuringen i 1970-årene, mens fiske and calcium in the river water saved the VANN I 03 2010 333 INNSENDTE ARTIKLER trout populations in Sira during the reguleringsmagasinene var aurebestan- strong acidification in the 1970’s, while dene stort sett blitt helt borte (Løkens- most of the other trout populations in gard 1975, Tollan og Overrein 1977, Se- the area were wiped out. Increasing den- valdrud og Muniz 1980, Gunnerød et al. sities of trout the last two decades were 1981, L’Abée-Lund 1985, Møkkelgjerd og caused by decreasing acidity. Gunnerød 1985, Hansen 1986). På tross av både forsuring og regulering overlev- Innledning de imidlertid auren nede i selve Sira, selv Allerede rundt 1870 ble det registrert til- om tetthetene var svært lave en periode bakegang i fiskebestanden i Sandvatn, (Larsen et al. 1989). øverst i Dege vass draget i Sira (Huitfeldt- Mellquist (1972) utførte statistiske Kaas 1922), av årsaker som i ettertid kan analyser av pH-data fra en rekke stasjo- antas å være begynnende forsuring. I ner i Sira og Kvina fra perioden 1967- Guddal i Sirdal ble det registrert fiske- 1972, og konkluderte med at regulerin- tomme vann allerede rundt 1910 (Qvenild gene snarere bremset enn påskyndet et al. 2007). I Vest-Agder økte skadearea- forsuringsutviklingen. Enge (1992) viste let fra 7.5 % i 1950, til 26.0% i 1960 og seinere til at reguleringen tok bort store 84.5% i 1970 (Hest hagen et al. 1999). sure høyereliggende felter som tidligere Samtidig med den store økningen i skade- drenerte ned i hovedelva Sira, og antydet areal i 1960-årene, startet også utbyggin- positive effekter på vannkvaliteten i selve gen av Sira og Kvina (i 1963). Sira som følge av dette. Mens det i utgangspunktet ble tatt Sira-Kvina-overvåkingen har pågått i som en selvfølge at reguleringene ville mer enn 20 år, og omfatter en rekke sta- medføre betydelige skader på fiskebe- sjoner for registrering av fisketetthet og standene i de berørte vassdragsavsnitt vannkjemi. Slike lange tidsserier er av (Jensen 1967, Jensen 1968), antydet Lø- stor verdi, og har mange anvendelsesom- kensgard (1975) allerede i 1970-årene at råder. Den mest åpenbare anvendelsen forsuringen var vel så viktig. Seinere er å se på tidstrender i vannkjemi og fis- skulle dette vise seg tydelig, da fisk som ketetthet, men også andre problemstil- Sira-Kvina Kraftselskap ble pålagt å sette linger kan analyseres ut fra dette materi- ut som kompensasjon for reguleringens alet. Det er tidligere vist kvalitativt at skader på fiskebestandene, ikke overlev- både forsuring og regulering har påvir- de på grunn av surt vann (Gunnerød et ket vannkjemien i Sira, men det er aldri al. 1981). blitt gjort kvantitative vurderinger. Med På slutten av 1970-tallet ble 75 % av vannkjemiske data fra de lange tids- innsjøene i Sirdal regnet som fisketom- seriene og hydrologiske data fra stasjo- me eller hadde redu serte og forsurings- nene i Sira, kan det utvikles beregnings- skadde bestander (Sevaldrud og Muniz modeller, som kvantifiserer disse effekt- 1980). I uregulerte innsjøer oppe på fjel- ene. let langs hovedvassdraget og i de store 334 VANN I 03 2010 INNSENDTE ARTIKLER Materiale Vannkjemi føringsdata med døgnoppløsning fra Sira-Kvina Kraftselskap henter jevnlig stasjonene “Jogla” og “Regevik”. vannprøver fra en rekke lokaliteter i NVE har allerede beregnet både areal vassdragene Sira og Kvina. I 2009 var 20 og avrenning for en rekke felter, såkalte lokaliteter inkludert i denne overvåkin- “REGINE” enheter (NVE-atlas), og disse gen. På noen av disse stasjonene finnes er så langt som mulig benyttet. For en- kontinuerlige serier helt fra 1984. Fra kelte felter som ikke inngår i REGINE er starten av Sira-Kvina-overvåkingen i det supplert med beregnede arealer på 1: 1984, ble det målt pH, konduktivitet, 50.000 kart (M711). Spesifikk avrenning aluminium og “hardhet”. Sistnevnte para- for disse ble hentet fra NVE-atlas. meter gikk ut på de fleste offentlige over- våkningsstasjoner i løpet av 1980-årene, men ble i Sira og Kvina tatt ut først i 1996. På data med parallellanalyser er det imidlertid funnet godt samsvar (r2=0.93, p<0.001, n=28) mellom kal- siumverdier og hardhet&konduktivi tet (Enge 2009b), slik at eldre hardhetsdata enkelt kan konverteres til kalsium. Be- grensninger i slike konverteringer er dis- kutert i Enge (2009b). Fargetall ble in- kludert fra 1998 og kalsium fra 2002. Mer periodisk har også andre parametre blitt målt. Det er utført beregninger for stasjo- nene “Fidjelandvatn”, figur 1, og “Sira v/ Omlid”, figur 2, da disse stasjonene hadde best datagrunnlag. Fra øvre del av Sira var datamaterialet sparsomt, og det ble kun funnet data til å utføre beregnin- ger på 2 datoer for Gofarlonene og 1 dato for Sira v/Grydalen. Hydrologi Sira-Kvina Kraftselskap er pålagt å foreta Figur 1. Fidjelandsvatn (PIL). hydrologiske observasjoner i konsesjons- Nåværende restfelt (mørk grått) og over området. Stasjonene som er i drift i dag ført felt (grått). Kartet er omarbeidet etter har dataserier helt tilbake til 1970-årene. isohydatkart gitt i Otnes og Ræstad (1978), I denne studien er det benyttet vann som også felt nummereringen referer til. VANN I 03 2010 335 INNSENDTE ARTIKLER til et blandingspunkt skal være lik fluk- sen ut: dMut/dt = dM1/dt + dM2/dt + ... dMn/dt hvor “n” er antall tilløp (1) Massefluksen kan også skrives som pro- duktet av vannføring (Q) og konsentra- sjon (C): Qut(t) x Cut(t) = Q1(t) x C1(t) + Q2(t) x (2) C2(t) + ... Qn(t) x Cn(t) Løst med hensyn på Cut tilsvarer dette en volumveid middel av konsentrasjonene i de forskjel lige tilløpene til blandings- punktet. Eksempel for kalsium (Ca): CaT(t) = 1/QT(t) x S( Qn(t) x Can(t) ) for n = 1 ... antall tilløp (3) hvor CaT(t) er kalsium ved tidspunkt “t” for alle feltene (samløp) Can(t) er kalsium ved tidspunkt “t” Figur 2. Sira v/Omlid (PIL). Nåværende fra delfelt “n” restfelt (mørk grått) og overført felt (grått). Qn(t) er vannføring ved tiden “t” Kartet er omarbeidet etter isohydatkart fra delfelt “n” gitt i Otnes og Ræstad (1978), som også QT(t) er total vannføring fra alle felt nummereringen referer til. felt ved tiden “t”: QT(t) = Q1(t) + Q2(t) + ... Qn(t) Metoder Estimater av Qn er basert på målte samti- Blandingsmodell dige vannføringer fra vannmerker i Sira. For å estimere en uregulert vannkvalitet Valgene av vann merker er nærmere be- må det lages blandingsmodeller for grunnet i Enge (2009b): vannkvaliteten fra de forskjellige delfelt, som tar hensyn både til varierende • Jogla er benyttet for delfelter opp- blandings for hold over året og varierende strøms 660 m o.h. (Valevatn-nivå) vannkjemi. For konservative parametre • Regevik er benyttet nedstrøms gjelder at summen av mas se fluksene inn Tjørhom 336 VANN I 03 2010 INNSENDTE ARTIKLER • 40 % Jogla + 60 % Regevik er benyttet metre som organisk stoff (humussyrer for Tjørhom/Fidjeland-feltet og korrespon derende anioner) kunne påvirke pH. pH i blandingsvannkvalite- Alle verdier for Can (og konduktivitet og ten må derfor estimeres med utgangs- Al) er samtidige målinger hentet fra punkt i empiriske sammenhenger mel- ulike overvåkings serier. Med “samtidig” lom pH og konservative parametre. Med menes her samme måned. For felt uten utgangspunkt i de parametre som er be- målinger er data fra nær lig gende felter nyttet i overvåkningen, er det valgt å for- benyttet. Stasjonsvalgene er nærmere søke å etablere sammenhenger mellom begrunnet i Enge (2009b): pH og parametrene Ca, konduktivitet og Al. Det forsøkes flere alternative sam- • Degevatn/Storå er benyttet for hele menhenger, fra en ren lineær sammen- Valevatn-feltet + Gravatn og Skreå- heng på formen: feltene • Storstein er benyttet for Sira opp- pH = K1 x Ca + K2 x Kond + K3 x Al + K4 (4) strøms Kilen i Valevatn • Raudåvatn er kun benyttet for eget felt til en logaritmisk variant på formen: • Fidjelandsvatn og Sira Omlid benyttet for lokale delfelt pH = K’1 x log(Ca) + K’2 x log(Kond) + • (5) Sira Nesset er benyttet for lokale K’3 x log(Al) + K’4 delfelt og Ognhellerfeltet • Flatstølåna og Jogla er benyttet i og alle kombinasjoner i mellom.