Hydrostratigrafisk model for Lindved Indsatsområde

Transkript

1 Hydrostratigrafisk model for Lindved Indsatsområde Internt notat udarbejdet af Lærke Therese Andersen og Thomas Nyholm, Naturstyrelsen, 2011 Introduktion Som et led i trin2 kortlægningen af Lindved Indsatsområde, er der udarbejdet en hydrostratigrafisk model. Modelområdet kan ses af figur 1. FIGUR1: Hydrostratigrafisk modelområde med blå, grundvandsmodeområdet er vist med lilla farve og indsatsområder med sort. Den hydrostratigrafiske model er baseret direkte på informationer fra geofysiske data, boringer, pejlinger, seismik og den geologiske forståelsesmodel, idet der ikke er lavet en rummelig geologisk model for området. Den hydrostratigrafiske model er delvist udarbejdet i programmerne Geoscene 3D og ArcMap. Modellen indeholder 15 lag, der er zoneret ud fra, om der hydrogeologisk er tale om aquifer, aquitard, aquiclude eller helt inaktive områder (noflow celler). Modellen er opstillet i et 100 m x 100 m grid. Grundvandsstrømningen mod vandløbene og Vejle Fjord foregår gennem kvartære, miocæne og oligocæne akviferer af sand og grus. Bunden af det hydrologiske system består af eocænt ler. Det er hensigten, at de 15 lag i modellen, skal kunne benyttes direkte som beregningslag i grundvandsmodellen. 1

2 Datagrundlag Til brug for opstillingen af modellen er der fra GEUS indhentet såvel boredatabase som geofysikdatabase. De geofysiske data består af TEM og PACES, samt data fra en mindre MEP kortlægning vest for Kirkeby. TEM kortlægningerne er dels udført som traditionelle singel-site TEM sonderinger og dels som SkyTEM kortlægning af området. Resultaterne af de to typer TEM kortlægninger kan umiddelbart sammenstilles. Desuden er der anvendt 4 seismiske linjer fra den nordlige del af området. De anvendte data kan ses i figur 2, som giver en oversigt over datatætheden i kortlægningsområdet. FIGUR2: Figuren viser den anvendte TEM, Sky TEM, Pecas, MEP, seismik og boringer. Modelparametre og benyttet software Projektet er opstillet i koordinatsystem UTM32 EUREF 1989 Modelområdet er rektangulært og afgrænset ved hjørnekoordinaterne; (X1 = , Y1 = ) og (X2 = , Y2 = ). GeoScene3D (GS3D), version (I-GIS) er benyttet som den primære software i 2

3 udarbejdelsen af de hydrostratigrafiske lagflader, mens ArcMap 9.3 (ESRI) er anvendt til at kodesætte pixels mellem lagfladerne. Tolkning Lag - og fladetolkning I figur 3 ses et tværsnit fra N-S gennem modelområdet. Figuren viser alle de 15 lagflader samt de tilhørende pixels (firkanter med farvekoder) mellem lagene. Desuden ses boringer, geofysiske sonderinger og terrænfladen (øverste sorte streg). FIGUR 3: Profil fra Geoscene 3D. Lagfladerne repræsenterer bunden af det givne lag og starter med lag 1 fra toppen og lag 15 nederst. D.v.s. at den øverste lyserøde streg repræsenterer bunden af lag 1, den nederste grønne streg repræsenterer bunden af lag 15. Lagfladerne er tolket i 2Dmiljøet i Geoscene 3D primært efter boringer og pejlinger. Der er taget udgangspunkt i de boringer der var med i synkronpejlerunden for Pixeltolkning Mellem lagfladerne ses pixels (små farvede firkanter) der er kodet med en farve alt efter om det er sand eller ler og hvor sikker tolkningen er. Farven repræsenterer en talkode med op til 5 cifre. De første 1-2 cifre i talkoden angiver lagnummeret (1-15) Sidste ciffer i talkoden angiver om der er tale om 1= aquifer, 2= aquitard 3= aquiclude 3

4 Ud fra antallet af cifre ses, hvor sikker en tolkning der er foretaget. 1 ciffer efter lagnummeret angiver, at der er foretaget en automatisk tolkning ud fra geofysikken. Fx angiver koden 11 = lag 1, aquifer og koden 12 = lag 1, aquitard og koden 13 = lag 1, aquiclude. 2 cifre efter lagnummeret angiver at tolkningen er manuel og rettet til efter boringer, MEP eller seismik. Fx er koden 111 = lag 1, aquifer, manueltolkning, mens koden 122 = lag1, aquitard, manueltolkning. 3 cifre efter lagnummeret står for usikker tolkning og er typisk i områder hvor der ingen data er. Fx er koden 1111 lag 1, aquifer, usikker tolkning Som det fremgår af figur 3 kan det samme lag (se fx lag 10) både indeholde sand og ler, samt kvartære og tertiære lag. Lagene er ikke skåret med terræn, men koden til lagene over terræn er sat til at være inaktiv (no flow Celler). Pixeltolkningen er foretaget i ArcMap. I første omgang er der beregnet middelmodstandene mellem lagfladerne ud fra Paces og TEM. Herefter er der foretaget en automatisk tolkning for hvert lag hvor 50 ohmm angiver grænsen mellem aquifer og aquitard og 10 ohmm angiver grænsen mellem aquitard og aquiclude. Efterfølgende er den automatiske tolkning rettet til manuelt ud fra de enkelte boringer og pejlinger i det enkelte lag. Dvs at de steder hvor geofysikken viser aquifer/sand og hvor boringen viser ler, er koden blevet ændret manuelt fra 1 til 2 på sidste ciffer (se figur 4) Kvalitetssikring Kvalitetssikringen er foretaget ud fra en række profiler i GeoScene 3D, som er placeret uafhængig af de profiler, som tolkningen er foretaget ud fra. De nye KS-profiler er placeret således de først og fremmest går gennem alle de boringer, som var med i boringsregistreringen Derudover er der lagt profiler langs de seismiske linjer og MEP linjer, i alt 24 KS-profiler. Der er valgt en bufferzone på KS-profilerne på 50 m til pixelstolkningen og 150m til boringer og geofysik. Ud fra profilerne er det tjekket om pixelstolkningen viser hhv. sand og ler hvor boringerne og tolkningen af geofysik, seismik og MEP viser dette. Desuden er det tjekket om filterne står i sand. I de tilfælde hvor dette ikke har været tilfældet er pixelstolkningen blevet rettet i ArcMap. Til slut er der lavet lertykkelseskort over de øverste 30 m af lagserien. Dette er sammenholdt med SSV resultatet af samme lagserie. Disse kort stemmer godt overens. 4

5 FIGUR 4: Figuren viser pixeltolkningen af lag 10. Der hvor der er store grønne eller lyserøde prikker er tolkningen manuel. Der hvor der er små brune og røde prikker er tolkningen automatisk. Bag ved tolkningen ligger middelmodstandskort fra geofysikken. Oven på tolkningen ses de boringer som findes i dette lag. Længst mod syd ses prikker uden farve, men på en mørk flaskegrøn baggrund. Disse symboliserer inaktive celler, her findes laget ikke. Hvert lag består af celler (91 kolonner x 131 rækker). 5

6 Tabel 1 nedenfor viser, hvilke talkoder der er anvendt i modellen: Lag 1 Lag 2 Lag 3 Lag 4 Lag 5 Lag 6 Lag 7 Lag 8 Lag 9 Lag 10 Lag 11 Lag 12 Lag 13 Lag 14 Lag Tabel 1. Kode 0 svarer til inaktive celler, dvs. hvor bunden af beregningslaget ligger over terrænoverfladen. De inaktive celler repræsenterer altså ren luft og ikke jord. Diagrammet i figur 5 nedenfor viser den procentvise fordeling af akvitard, akvifer og akviclude indenfor hvert af de 15 beregningslag. Andelen af akvifer stiger gradvist med dybden indtil toppen af akvicluden. Hydrostratigrafisk model for Lindved kortlægningsområde 100% 80% 60% 40% Akvitard Akvifer Akviclude 20% 0% Beregningslagnummer Figur 5. Figur 6 nedenfor er en mere detaljeret visning af tallene bag figur 5, idet der er differentieret mellem om der i talkoden er 1, 2 eller 3 cifre efter beregningslagnummeret: Tolkningstype 1: Sorte striber i søjlerne i diagrammet (figur 6) svarer til at tolkningen er sikker. Tolkningen er lig med den grundlæggende tolkning baseret på TEM og PACES. Det vil også sige, at eventuelt øvrige datatyper anvendt i tolkningen ikke har givet anledning til at ændre i den grundlæggende tolkning baseret på TEM og PACES. Tolkningstype 2: Søjlerne uden striber i diagrammet (figur 6) svarer til manuel tolkning baseret på umiddelbar modstrid mellem den grundlæggende tolkning baseret på TEM og PACES og to eller flere andre datatyper. Denne tolkning vurderes også at være sikker. 6

7 Tolkningstype 3: Hvide striber i søjlerne i diagrammet (figur 6) svarer til at tolkningen er usikker, som følge af meget få eller ingen data. 100% 80% 60% 40% Akvitard_3 Akvitard_2 Akvitard_1 Akvifer_3 Akvifer_2 Akvifer_1 Akviclude_3 Akviclude_2 Akviclude_1 20% 0% Figur 6. Figur 7 er en modificeret udgave af figur 6 lavet med henblik på at illustrere sikkerheden på tolkningspunkterne. Med grønne farver er vist andelen af sikre tolkningspunkter, mens andelen af mindre sikre tolkningspunkter er vist med rød farve. Andelen af tolkningstype 2 er forholdsvis beskeden, hvilket svarer til, at der overordnet er god overensstemmelse mellem den grundlæggende tolkning baseret på TEM og PACES og de øvrige datatyper samt at antallet af grundlæggende tolkningspunkter baseret på interpolation af TEM- og PACES-data er meget stort i forhold til antallet af data for de øvrige datatyper, der efterfølgende er anvendt i tolkningen. 100% 80% 60% 40% Akvitard_3 Akvifer_3 Akviclude_3 Akvitard_1 Akvifer_1 Akviclude_1 Akvitard_2 Akvifer_2 Akviclude_2 20% 0% Figur 7 7

8 Med hensyn til kalibreringen af grundvandsmodellen er der umiddelbart mest spillerum for at skrue på de hydrauliske parametre for de celler, der svarer til de hydrostratigrafiske tolkningspunkter, som er mindre sikre, dvs. hvor talkoden har 4 eller 5 cifre. Toppen af beregningslag 1 er sat til koten for terrænoverfladen, hvor bunden af beregningslag 1 ligger under terrænoverfladen. Hvor bunden af beregningslag 1 ligger over terræn, er topkoten for beregningslag 1 beregnet som bundkoten for beregningslag 1 + 1, m. Nogle af cellerne ligger over grundvandsspejlet. Da grundvandsmodellen kun skal repræsentere strømningen i den mættede zone kan det håndteres ved at inaktivere sådanne tørre celler i beregningerne med grundvandsmodelkoden. 8