Högskolan i Halmstad
Sektionen för Ekonomi och Teknik
Näringsämnesretention i fyra nyanlagda våtmarker i Falkenbergs kommun
Bo Hansson
Miljövetarprogrammet 180 hp Examensarbete C-nivå 15 hp
VT 2010
Handledare: Stefan Weisner och Per Magnus Ehde
Sammanfattning
I den här studien har en utvärdering av näringsämnesretentionen med avseende på kväve och fosfor gjorts i fyra nyanlagda våtmarker i Falkenbergs kommun som ligger i Hallands län. De fyra studerade våtmarkerna har valts ut specifikt eftersom de har anlagts med näringsämnes- retention som huvudsyfte och urvalsprocessen har skett i samarbete med länsstyrelsen i Halland.
Genom fältstudier i nära samarbete med markägarna på vars mark de studerade våtmarkerna är belägna har de tillrinningsområden som förser våtmarkerna med vatten ringats in.
Tillrinningsområdena har därefter lagts in i ett GIS-program och storleksbestämts. Vilken typ av markanvändning som finns inom tillrinningsområdet har också bestämts. Vidare har under april månad 2010 gjorts en rad fältprover där vattenprover tagits, vattentemperaturer har mätts och vattenflödet har mätts eller beräknats. Senare har också vattenproverna analyserats med avseende på sitt innehåll av totalkväve och totalfosfor.
En stor och viktig del av arbetet har utgjorts av modellberäkningar för hur stor belastning av näringsämnen som når de studerade våtmarkerna samt hur väl retentionen av näringsämnen fungerar i samma våtmarker. Både simulerade värden och under april uppmätta medelvärden av totalkväve och totalfosfor har satts in i modellerna. Då vattenflödet och koncentrationerna av de sökta näringsämnena i våtmarkernas in- och utlopp också varit kända har även faktiska beräkningar gjorts på näringsämnesretentionen under april 2010. En annan viktig parameter som också beräknats i modellerna är hur kostnadseffektiva våtmarkerna är med avseende på näringsämnesretentionen. Samtliga av de studerade våtmarkerna är anlagda med hjälp av finansiellt stöd som betalas ut av länsstyrelsen i Halland som dessutom betalar ut olika skötselbidrag för att våtmarkerna ska behålla sin funktion.
Resultatet av både modellberäkningar och faktiska beräkningar visar på att de studerade våtmarkerna kan delas in i två grupper. I den ena gruppen har anläggningsarbetet varit betydligt mer kostsamt än i den andra gruppen. Samma grupp har också mindre tillrinnings- områden eller tillrinningsområden som innehåller mindre areal av jordbruksmark än den andra gruppen. Större tillrinningsområde som dessutom innehåller en stor andel åkermark ger ett större flöde och en större belastning av näringsämnen. Detta innebär i förlängningen att retentionen av näringsämnen också blir mer effektiv. Den grupp av de studerade våtmarkerna som har de största tillrinningsområdena med störst andel åkermark är också de våtmarker som har haft de lägsta anläggningskostnaderna. Dessa våtmarker är därför också betydligt mer kostnadseffektiva än de övriga.
De slutsatser som kan dras av studien är att ju större tillrinningsområde som en våtmark har och ju större andel åkermark inom samma tillrinningsområde desto bättre kan modellbe- räkningarna förväntas stämma överens med verkligheten. Vidare kan slutsatsen dras att om bara storleken på en våtmarks tillrinningsområde samt tillrinningsområdets markanvändning är känd kan man på förhand räkna ut hur stor retentionen av näringsämnen i samma våtmark kommer att bli. Om länsstyrelsen begär in en kostnadskalkyl innan en bidragsfinansierad våtmark anläggs samt erhåller uppgifter om storlek på tillrinningsområde och markanvändning går det att göra en kostnadsberäkning för det kväve och den fosfor som våtmarken förväntas rena bort. Vissa projekt kan därmed prioriteras framför andra.
Nyckelord: anlagda våtmarker, näringsämnesretention, modellberäkningar, kostnads- effektivitet.
Abstract
This study evaluates the retention of nitrogen and phosphorus in four newly constructed wetlands in the municipality of Falkenberg, Sweden. The four wetlands have been selected because they have been specifically constructed with the aim to reduce nitrogen and phosphorus in farming areas. The process of selecting the specific wetlands has been done in collaboration with the county administration in Halland.
Through field studies in collaboration with the landowners where the wetlands are sited, the areas that provide the wetlands with water were determined. The size of these drainage areas were determined in a GIS computer program. The type of land use within the drainage areas was also determined. During April 2010, water sampling in the wetlands was done and the water temperature and the flow of water was measured or calculated. Later the water samples were analyzed for containment of nitrogen (N-tot) and phosphorus (P-tot).
An important part of the work was modeling calculation of the load of nutrients that reach the wetlands and the retention of nutrients in the same wetlands. Both simulated values and measured mean values during April 2010 of nitrogen (N-tot) and phosphorus (P-tot) were used in the models. Actual calculations of the nutrient retention during April 2010 were also done based on the flow of water and the concentrations of the nutrients in the in- and outflow of the wetlands. Another important factor that also has been calculated in the models is cost efficiency of nutrient retention in the wetlands. All four evaluated wetlands have been constructed with financial support from the county administration in Halland. The landowners may also receive a yearly benefit for maintaining the function of nutrient retention.
The results of modeling and actual calculations show that the evaluated wetlands can be divided into two groups. In one of the groups the cost of construction has been considerably higher then the other group of wetlands. The first group of wetlands has smaller drainage areas with a lower proportion of cropland than the other group. Larger drainage areas with a higher proportion of cropland provide the wetlands in the second group with a higher flow of water that contains a higher load of nutrients. This means that these wetlands remove higher amounts of nutrients on a yearly basis. The group of evaluated wetlands that have the largest drainage areas with a higher proportion of cropland is also the group of wetlands that had the smallest costs of construction. These wetlands are therefore considerably more efficient in the terms of costs for nutrient retention than the other wetlands.
The conclusions that can be drawn by this evaluation are that the larger drainage area that provide the wetland with water and the higher part of croplands within the same drainage area the better the modeling calculation describe the actual retention of nutrients. Furthermore the conclusion can be drawn that if only a wetlands drainage area is known and the land use within the same drainage area also is known; the retention of nutrients in the wetland can be calculated before the wetland is constructed. If the county administration request for an estimate of construction costs before a decision of financial support and obtains data of the size of the drainage area and land use within the drainage area, it is possible to evaluate the cost efficiency of nitrogen and phosphorus retention in the wetland. From this, wetland projects that should be given a higher priority than other wetland projects could be selected.
Keywords: constructed wetlands, nutrient retention, modeling calculation, efficient of costs.
Förord
Det här examensarbetet har utförts i samarbete med Våtmarkscentrum på Högskolan i Halmstad samt länsstyrelsen i Hallands län. Arbetet har utförts under vårterminen 2010 och de erfarenheter och rön som jag gjort presenteras i den här rapporten.
Jag vill här rikta ett varmt tack till Stefan Weisner för förtroendet att få arbeta med det här projektet och för konstruktiv och rådig handledning under arbetets gång. Vidare vill jag tacka Per Magnus Ehde för hans handledning inför FIA-analysen av alla de vattenprover som jag tagit i de olika våtmarkerna. Jag vill också rikta ett tack till Hans Bjuringer på länsstyrelsen för hans behjälplighet med att välja ut rätt våtmarker samt tillhandahålla behövlig fakta kring dessa. Sist men inte minst vill jag tacka de markägare på vars mark de olika våtmarkerna ligger. Utan ert konstruktiva samarbete hade det här arbetet inte blivit vad det blivit.
Halmstad maj 2010
Bo Hansson
Innehållsförteckning
1. Inledning och bakgrund ... 5
1.1. Syfte ... 5
2. De studerade våtmarkerna ... 6
2.1. Källarbolet, Asige ... 6
2.2. Hanarp, Heberg ... 7
2.3. Risarp, Eftra ... 8
2.4. Jonstorp, Vinbergs Kyrkby ... 9
2.5. Markägarnas syfte med att anlägga en våtmark ... 10
2.6. Så fungerar en brunn med munk ... 10
2.7. Våtmarkernas geografiska läge ... 11
3. Metod ... 12
3.1. Tillrinningsområden ... 12
3.2. Beräkningsmodeller ... 12
3.3. Vattenprover ... 14
3.3.1. Källarbolets våtmark ... 14
3.3.2. Hanarps våtmark ... 14
3.3.3. Risarps våtmark ... 15
3.3.4. Jonstorps våtmark ... 15
3.3.5. Vattentemperatur ... 15
3.4. Flödesmätning ... 15
3.4.1. Hydraulisk ytbelastning och omsättningstid ... 16
3.5. Vattenanalys ... 16
3.5.1. Förberedelse av prov- och kontrollösningar ... 16
3.5.2. Förberedelse av FIA-analys ... 17
4. Resultat ... 18
4.1. Tillrinningsområden ... 18
4.2. Beräkningsmodeller ... 19
4.2.1. Simulerade värden ... 19
4.2.2. Uppmätta värden ... 21
4.2.3. Hydraulisk belastning och omsättningstid ... 24
4.3. Vattenprover ... 25
4.3.1. Vattentemperatur ... 25
4.4. Flödesmätning ... 27
4.4.1. Hydraulisk ytbelastning och omsättningstid ... 27
4.5. Vattenanalys ... 28
4.5.1. Totalkväve ... 28
4.5.2. Totalfosfor ... 29
5. Diskussion och slutsats ... 31
6. Referenser ... 35
Appendix 1. Våtmarksdata ... 36
Appendix 2. Planritningar ... 37
Appendix 3. Kväve- och fosforkoncentrationer samt vattentemperatur ... 39
1. Inledning och bakgrund
Våtmarkscentrum på Högskolan i Halmstad har på uppdrag av Jordbruksverket gjort en utvärdering av 70 nyanlagda våtmarker i södra och mellersta Sverige under 2009 (Weisner &
Thiere, 2010). Utvärderingen visar på hur mycket kväve och fosfor som tas emot och renas bort i dessa våtmarker samt kostnaderna för näringsämnesretentionen. Av de 70 våtmarkerna är elva belägna i Halland och av dessa har sex våtmarker mottagit både statligt anläggnings- stöd och årligt skötselstöd från länsstyrelsen i Halland. Utvärderingen har i första hand gjorts med hjälp av modellberäkningar och antagna värden som baseras på enstaka mättillfällen.
De sex halländska våtmarker som erhållit både anläggningsstöd och årligt skötselstöd utgör en egen kontrollgrupp. De har enligt modellberäkningarna en påfallande hög kostnad för både kväve- och fosforretention i jämförelse med övriga i utvärderingen ingående kontrollgrupper av våtmarker. Av de sex utvärderade våtmarkerna är det dock endast två som är anlagda med växtnäringsämnesretention som huvudsyfte. Av de övriga är tre anlagda med biologisk mångfald som huvudsyfte och en med delat syfte mellan biologisk mångfald/växtnärings- ämnesretention. Detta kan medföra en inte helt rättvisande bild av låg kostnadseffektivitet när det gäller näringsämnesretention då allt för få av de ingående våtmarkerna har detta som huvudsyfte.
Det finns dock en hel del andra våtmarker som har växtnäringsämnesretention som huvud- syfte och hade dessa ingått i utvärderingen hade resultatet kunnat bli annorlunda. Därför är det av intresse att studera hur effektiva en grupp utvalda våtmarker är när det gäller växtnäringsämnesretention om endast våtmarker med detta som huvudsyfte ingår i studien.
Det är likaså av intresse att beräkna kostnadseffektiviteten för dessa våtmarker för att få fram ett mått på kostnaden för det kväve och fosfor som renas bort. Detta är en viktig fråga inte minst av den anledningen att en stor del av våtmarkernas anläggningskostnader betalas via statliga bidrag och det dessutom betalas ut årliga skötselbidrag för att våtmarkerna inte ska växa igen.
Förutom utformning finns en rad olika parametrar som påverkar hur väl en våtmark fungerar med avseende på växtnäringsämnesretention. Det handlar bland annat om hur stor belastningen av växtnäringsämnen är samt hur stort tillrinningsområde som förser våtmarken med vatten och vilken marktyp som dominerar inom tillrinningsområdet. Även vattenflödets storlek och vattnets uppehållstid i våtmarken samt hur våtmarken sköts är av stor betydelse (Tonderski med flera 2002, Naturvårdsverket 2009). Härav är det av stor vikt att ett noggrant planerings- och utredningsarbete föregår beviljade stödanslag vid anläggandet av en våtmark med näringsämnesretention som huvudsyfte. Detta för att få en så väl fungerande våtmark som möjligt.
1.1. Syfte
Syftet med examensarbetet kan delas in i tre olika delar:
• Hur mycket kväve och fosfor tillförs respektive renas bort i de studerade våtmarkerna räknat på årsbasis?
• Hur kostnadseffektiva är de studerade våtmarkerna? Det vill säga hur hög är kostnaden räknat på varje kilo bortrenat kväve respektive fosfor?
• Praktiska mätningar. Vattenprover tas två gånger i veckan under en månads tid (april) i samtliga av de studerade våtmarkerna och analyseras med avseende på totalkväve respektive totalfosfor. Förhoppningen är att resultaten från vattenanalysen ska ge en fingervisning om hur tillförlitliga de använda beräkningsmodellerna är.
2. De studerade våtmarkerna
De våtmarker som ingår i den här studien har valts ut i samarbete med länsstyrelsen i Hallands våtmarkshandläggare. Samtliga våtmarker är anlagda med näringsämnesretention som huvudsyfte. Från början valdes sju olika våtmarker ut varav tre alltså senare utgått. Av dessa tre ligger en i Ränneslöv i Laholms kommun och utgick på grund av att den mer hade karaktären av en bevattningsdamm än en renodlad våtmark. De övriga två våtmarker som utgått ur studien ligger i Vapnö och i Skipås i Halmstad kommun. Anledningen till att dessa inte togs med i studien är att de anlades så sent som 2009 och därmed inte hunnit stabilisera sig ordentligt ännu.
2.1. Källarbolet, Asige
Källarbolets våtmark består av tre dammar med en total vattenyta på 0,97 hektar1 och anlades år 2005 av Ulf Pettersson AB. Projektarbetet utfördes av Transportcentralen AB. Den totala våtmarksytan, det vill säga vattenyta och kantzoner (bidragsgiven yta), ligger på 1,73 hektar.
Den totala projektkostnaden låg på 371 500 Skr och ett projektstöd på 320 000 Skr betalades ut av länsstyrelsen i Halland. Utöver projektstödet betalas ett årligt skötselbidrag (Lmiva) på 5 190 Skr samt ett årligt hävdbidrag (för bete eller slåtter av kantzoner) på 1 384 Skr också ut av länsstyrelsen i Halland. Båda bidragen söks för femårsperioder och kan erhållas under totalt 20 år.
Huvuddelen av det vatten som tillförs våtmarken når densamma via en kulverterad bäck som har sitt inflöde under vattenytan i den norra änden av den norra dammen (se figur 1).
Dessutom tillförs vatten via dräneringsrör som ligger på ett avstånd av cirka tolv meter ifrån varandra till alla tre dammarna (i den minsta dammen tillförs vatten endast via dräneringsrör).
Figur 1: Källarbolets våtmark (Hitta.se, 2010)
1Den minsta dammen har inte något egentligt inlopp utan får huvudsakligen sitt vatten via grundvatten. Ytan på 0,18 ha ingår därför inte i beräkningen av näringsämnesretentionen.
Dammarna är förbundna med varandra via tre brunnar med munkrör (se Bilaga 1) och i den tredje brunnen fungerar ett munkrör med en diameter av 150 millimeter också som säkerhetsutlopp vid höga flöden. Säkerhetsröret mynnar ut den intilliggande bäcken liksom våtmarkens utlopp från den södra dammen (se figur 1). Utloppsröret har en diameter på 100 mm. Från bäcken transporteras vattnet vidare till Suseån som är den egentliga recipienten.
I den norra dammen finns ett grundområde strax efter inloppet för att bättre sprida vattnet över hela dammen och i den södra dammen finns en mindre ö som också har en vatten- spridande funktion. Medeldjupet i dammarna ligger på cirka 0,7 meter och nivåskillnaden mellan de två större dammarna ligger på cirka 0,5 meter.
Brunn
Gården Källarbolet
Bäck
Brunn Inlopp
Utlopp
2.2. Hanarp, Heberg
Hanarps våtmark består av sex dammar med en total vattenyta på 1,82 hektar och anlades år 2006 av Axel & Hartvig Nylander AB som även utförde projektarbetet. Den totala våtmarksytan, det vill säga vattenyta och kantzoner (bidragsgiven yta), ligger på 3,99 hektar.
Den totala projektkostnaden låg på 584 000 Skr och ett projektstöd på 525 000 Skr betalades ut av länsstyrelsen i Halland. Utöver projektstödet betalas ett årligt skötselbidrag (Lmiva) på 11 970 Skr samt ett årligt hävdbidrag (för bete eller slåtter av kantzoner) på 3 192 Skr också ut av länsstyrelsen i Halland. Båda bidragen söks för femårsperioder och kan erhållas under totalt 20 år.
Våtmarken får huvuddelen av sitt vatten via en kulverterad bäck som mynnar ut under vattenytan i den norra änden av den norra dammen (se figur 2). Varje damm tillförs också vatten via dräneringsrör som ligger i marken på cirka 15 meters avstånd från varandra. I den sjätte dammen mynnar dessutom en kulverterad bäck som förser dammen med vatten från högre liggande terräng. Flödet här är dock minimalt.
Mellan varje damm (i dammvallen) finns en brunn med ett nivåreglerande munkrör av en diameter på 300 millimeter. I dammvallen finns också ett säkerhetsrör som även det håller en diameter av 300 millimeter (den sista dammvallen innehåller dubbla säkerhetsrör).
Säkerhetsrören är till för att minska risken för översvämning vid extra höga flöden. Den sjätte och sista dammen mynnar ut i en underjordisk kulvert som transporterar vattnet vidare till Suseån som också är recipient.
I flera av dammarna finns det vattenspridande grundområden och i den sjätte dammen finns också en mindre ö. Dammarnas djup varierar mellan 0,6 till 1,5 meter och nivåskillnaden mellan de sex dammarna varierar från 0,5 meter till 1,5 meter (se bilaga 1).
Figur 2: Hanarps våtmark (Google Earth, 2007)
Gården Hanarp
Brunn/utlopp Brunn Brunn Brunn Brunn Brunn
Inlopp
Suseån
2.3. Risarp, Eftra
Risarps våtmark består av tre dammar med en total vattenyta på 0,77 hektar och anlades år 2005 av Axel & Hartvig Nylander AB som även utförde projektarbetet. Den totala våtmarksytan, det vill säga vattenyta och kantzoner (bidragsgiven yta), ligger på 1,84 hektar.
Den totala projektkostnaden låg på 164 000 Skr och ett projektstöd på 147 000 Skr betalades ut av länsstyrelsen i Halland. Utöver projektstödet betalas ett årligt skötselbidrag (Lmiva) på 5 520 Skr också ut av länsstyrelsen i Halland. Bidraget söks för femårsperioder och kan erhållas under totalt 20 år.
Våtmarken erhåller den överlägset största delen av sitt vatten från en kulverterad bäck som mynnar ut under vattenytan i den sydvästra änden av den sydvästra dammen (se figur 3).
Varje damm tillförs också vatten via dräneringsrör som ligger i marken på cirka 15 meters avstånd från varandra.
Precis som i Hanarp finns mellan varje damm (i dammvallen) en brunn med ett nivåreglerande munkrör av en diameter på 300 millimeter. I dammvallen finns också ett säkerhetsrör som håller en diameter av 250 millimeter. Säkerhetsrören är även här till för att minska risken för översvämning vid extra höga flöden. Den tredje och sista dammen mynnar ut i en underjordisk kulvert som transporterar vattnet vidare till Suseån som också är recipient.
I alla tre dammarna finns det vattenspridande grundområden. Dammarnas medeldjup ligger på omkring 1,2 meter och nivåskillnaden mellan dammarna ligger på omkring 0,5 meter.
Figur 3: Risarps våtmark (Hitta.se, 2010)
Suseån
Inlopp Brunn
Brunn Brunn/utlopp
Gården Risarp
2.4. Jonstorp, Vinbergs Kyrkby
Jonstorps våtmark består av en damm med en total vattenyta på 0,77 hektar och anlades år 2002 av Axel & Hartvig Nylander AB som även utförde projektarbetet. Den totala våtmarksytan, det vill säga vattenyta och kantzoner (bidragsgiven yta), ligger på 1,75 hektar.
Den totala projektkostnaden låg på 184 000 Skr och ett projektstöd på 161 000 Skr betalades ut av länsstyrelsen i Halland. Utöver projektstödet betalas ett årligt skötselbidrag (Lmiva) på 5 250 Skr också ut av länsstyrelsen i Halland. Bidraget söks för femårsperioder och kan erhållas under totalt 20 år.
Våtmarken erhåller större delen av sitt vatten från en kulverterad bäck som mynnar ut under vattenytan i den östra änden av dammen (se figur 4). Dagvatten från gården Jonstorp leds också ner till våtmarken via en kulvert som mynnar ut strax efter den kulverterade bäcken.
Våtmarken ligger i en naturlig svacka med en nivåskillnad på upp till fyra meter mellan våtmarkens vattenspegel och svackans överkant. Detta leder till att även ytvatten rinner ner i våtmarken.
Precis som i övriga av de studerade våtmarkerna finns i dammvallen en utloppsbrunn med nivåreglerande munkrör. I det här fallet är det fråga om två munkrör med en diameter om 200 millimeter. Mellan överkanterna på munkrören är det en nivåskillnad på cirka 20 centimeter och avsikten med detta arrangemang är att det alltid skall vara ett utflöde genom åtminstone ett av munkrören. Intressant är också att munken i Jonstorp är ”omvänd” och i motsats till övriga våtmarker i studien pressas vatten upp ur rören istället för att rinna ner i dem (se kapitel 2.6). Vattnet rinner därefter ner i brunnen och tar vägen genom en underjordisk kulvert som mynnar ut i Vinån som också är recipient. Säkerhetsröret i dammvallen håller en diameter på 300 millimeter.
Våtmarken inleds med en grund, 0,3 till 0,4 meter djup, smal del som har karaktären av en kanal. Därefter breddas våtmarken och blir mer dammlik. Medeldjupet ligger på omkring 1,5 meter och i slutet av våtmarken finns en djuphåla på något över två meters djup. Djuphålan utgörs av en på området sedan gammalt belägen märgelhåla.
Brunn/utlopp
Inlopp Gården Jonstorp
Vinån
2.5. Markägarnas syfte med att anlägga en våtmark
Gemensamt för alla fyra våtmarker som ingår i studien är att marken är mer eller mindre svår- brukad. I Hanarp och Risarp består marken av tät lera som gör den svår och tung att bearbeta.
I Källarbolet och Jonstorp ligger marken i en blöt svacka vilket gör den svårbrukad och dessutom leder till att marken är lågavkastande.
I och med att länsstyrelsen i Halland har stått för 90 procent av anläggningskostnaden och dessutom betalar ut årliga skötselbidrag i upp till 20 år har markägarna sett våtmarks- anläggandet som en bra och billig investering. Dessutom är markägarna införstådda med den nytta en våtmark kan göra både för miljön (kväve- och fosforrening) samt för den biologiska mångfalden. Vidare är flera av markägarna naturintresserade och anser att våtmarkernas vattenspegel är ett vackert inslag i markerna.
Våtmarken i Källarbolet används även som viltvatten där markägaren planterar ut gräsänder på våren och ser våtmarken som ett rekreationsobjekt. Som tidigare nämnts (kapitel 2.4) används våtmarken i Jostorp också som dagvattenmottagare från själva gårdsområdet.
2.6. Så fungerar en brunn med munk
I samtliga av de studerade våtmarkerna regleras dammarnas vattennivå med hjälp av ett snillrikt system av brunnar med munkrör. Det är röret i brunnen som utgör själva munken och det kan antingen vara fast eller bestå av ett löstagbart insatsrör som kan lyftas bort ifall det skulle uppstå ett behov av att tömma dammarna. Endast Jonstorp har ett fast munkrör medan de övriga tre har löstagbara insatsrör. Munken kan vara ”rättvänd”, det vill säga att vattnet trycks upp i brunnen för att sedan rinna ner i munkröret, vilket är fallet i Hanarp, Källarbolet och Risarp (se figur 5a). Munken kan också vara ”felvänd”, det vill säga att vattnet trycks upp i munkröret för att sedan rinna ner i brunnen, vilket är fallet i Jonstorp (se figur 5b).
Figur 5a: munkrörets höjdnivå bestämmer Figur 5b: munkrör med omvänd funktion vattennivån i damm 1 (Hansson B, 2010) (Hansson B, 2010)
2.7. Våtmarkernas geografiska läge
Figur 6: de studerade våtmarkernas geografiska läge(Hitta.se, 2010).
Våtmark 1: Källarbolet, Asige
Inloppets koordinater: Latitud 56° 52’ 41,29’’ Nord Longitud 12° 44’ 11,40’’ Ost Våtmark 2: Hanarp, Heberg
Inloppets koordinater: Latitud 56° 52’ 58,00’’ Nord Longitud 12° 38’ 08,97’’ Ost
Våtmark 3: Risarp, Eftra
Inloppets koordinater: Latitud 56° 51’ 44,58’’ Nord Longitud 12° 38’ 15,94’’ Ost
Våtmark 4: Jonstorp, Vinbergs Kyrkby
Inloppets koordinater: Latitud 56° 55’ 55,38’’ Nord Longitud 12° 33’ 46,43’’ Ost
3. Metod
3.1. Tillrinningsområden
Utbredningen på de studerade våtmarkernas tillrinningsområden har bestämts i fält tillsammans med de markägare på vars mark våtmarkerna ligger. I samarbete med markägarna (som anser sig ha god kunskap om respektive tillrinningsområdes utbredning) har tillrinningsområdena sedan ritats in på Lantmäteriets Gröna karta (topografisk karta med skala 1:50 000). Markägaren till Hanarps våtmark hade även god kännedom om våtmarken i Risarp och var därför behjälplig med att bestämma tillrinningsområdet till denna då den egentliga markägaren inte gick att anträffa. Därefter har tillrinningsområdena ritats in på en karta i ett GIS-program (Arc-Gis 9.2) på länsstyrelsen Halland för att få en automatisk beräkning av tillrinningsområdenas storlek i hektar. Tillrinningsområdena har dessutom delats in i efter vad marken används till, det vill säga skog och övrig mark, åker inklusive vall samt betesmark . Detta har gjorts genom att kalkylera över markkartan till ett rutat papper och därefter vikta rutorna efter marktyp. För att kunna särskilja vall från betesmark har inspektion gjorts på plats, även här tillsammans med markägarna.
Uppgiften om storleken på tillrinningsområdena samt markanvändning är av väsentlig vikt för att kunna utföra nedanstående modellberäkningar.
3.2. Beräkningsmodeller
För att få fram hur stor årlig retention av kväve och fosfor som sker i de studerade våtmarkerna har olika beräkningsmodeller använts. I dessa modeller har dels simulerade värden för kväve- och fosforkoncentrationer och dels under provtagningsperioden uppmätta medelkoncentrationer i våtmarkernas inlopp använts. De i modellberäkningarna ingående formler som beskrivs enligt nedan är samma formler som Weisner & Thiere använt i sin utvärdering (2010).
För varje våtmark beräknas kväve- och fosforbelastning, det vill säga årlig tillförsel av kväve respektive fosfor, utifrån koncentrationen av näringsämnena i det tillrinnande vattnet samt mängden tillrinnande vatten. Tillrinningen av vatten beräknas efter en årlig skattad medelavrinning för den urlakningsregion i Sverige som våtmarkerna ligger i (Johnsson &
Mårtensson 2002) samt storleken på tillrinningsområdet. Eftersom samtliga studerade våtmarker ligger i samma urlakningsregion får de också samma värde för medelavrinningen (445 millimeter/år).
Hydraulisk ytbelastning (meter/dygn) beräknas som:
årlig medelavrinning (meter/dygn) x tillrinningsområdets storlek (kvadratmeter)/ våtmarkens storlek (kvadratmeter)
Vattnets genomsnittliga omsättningstid i våtmarkerna, det vill säga den tid det tar för vattnet att transporters från inloppet i våtmarken till utloppet, har beräknats genom att dividera våtmarkens hydrauliska ytbelastningen med medeldjupet i den samma.
Det tillrinnande vattnets kvävekoncentration har beräknats utifrån den utlakningskoefficient som gäller för den utlakningsregion som de studerade våtmarkerna ligger i (Johnsson &
Mårtensson 2002). Den procentuella fördelningen för typ av markanvändning i våtmarkernas tillrinningsområde ligger till grund för beräkningen av hur stor kvävebelastningen är på de
studerade våtmarkerna. Markanvändningen har delats in i skog och övrig mark, åker inklusive vall samt betesmark. Kväveutlakningskoefficienter för åker inklusive vall har erhållits från Johnsson & Mårtensson (2002). För betesmark har samma utlakningskoefficient som för vall använts. För skog och övrig mark har ett schablonvärde på ett eller fem kilo kväve per hektar och år använts. Dessa värden antas ligga i under- respektive överkant av vad som normalt kan förväntas när det gäller kväveutlakning vilket ger att den verkliga kväveutlakningen bör ligga någonstans emellan dessa schablonvärden. Kvävekoncentrationerna (Tot-N) i de studerade våtmarkernas tillrinnande vatten har erhållits genom att den genomsnittliga årliga kväveut- lakningen dividerats med den årliga avrinningen.
Den simulerade medelkoncentrationen av fosfor (Tot-P) i det tillrinnande vattnet i de studerade våtmarkerna har erhållits från deras placering enligt beräkningsområden i Brandt med flera (2009). Partikulär fosfor (Part-P) beräknas i den simulerade fosforkoncentrationen som 0,72 x Tot-P. Koefficienten 0,72 baseras på ett genomsnittligt förhållande mellan Part-P (beräknat som Tot-P – PO4-P) och Tot-P i samband med provtagning i Weisners & Thieres utvärdering (2010).
För att erhålla hur stor kväveretention som sker i de studerade våtmarkerna har relationen LR = 0,712 + 0,519LB
använts. LR = log retention (kilo kväve per hektar våtmarksyta och år) och LB = log belastning (kilo kväve per hektar våtmarksyta och år).
För att erhålla hur stor fosforretention som sker i de studerade våtmarkerna har relationen R = 0,1107B
använts. R = retention (kilo fosfor per hektar våtmarksyta och år) och B = belastning (kilo fosfor per hektar våtmarksyta och år). Dessa två beräkningsmodeller för kväve- och fosfor- retention har benämningen ”kvävemodell 1” respektive ”fosformodell 1”.
För att erhålla en större säkerhet i bedömningen av hur stor retentionen av kväve och fosfor är har ytterligare två beräkningsmodeller använts. För kväveretention har här relationen
R = 383,59Ln(B) – 2 847
använts. R = retention (kilo kväve per hektar våtmarksyta och år) och B = belastning (kilo kväve per hektar våtmarksyta och år). Vid låg belastning (< 4 500 kilo kväve per hektar våtmarksyta och år) har dock relationen
R = (380/4 500)B
använts. Denna beräkningsmodell har benämningen ”kvävemodell 2”.
I normalfallet ger kvävemodell 1 vanligen en något högre retention än kvävemodell 2 vid höga respektive låga belastningar medan kvävemodell 2 vanligen ger en något högre retention än kvävemodell 1 vid medelhöga belastningar.
Retention av fosfor sker till största delen genom fastläggning, det vill säga sedimentation, av partikulärt material (Braskerud 2002, Tonderski med flera 2005). Hög vattenhastighet och kort omsättningstid för vattnet i våtmarken hämmar dock fastläggning av partikulärt material.
Detta kan istället medföra att resuspension av partikulär fosfor sker under sådana omständigheter. Med detta som bakgrund har en ny fosformodell där belastning av Part-P, hydraulisk ytbelastning och avstånd mellan våtmarkens in- och utflöde beaktats. Större avstånd mellan in- och utflöde medför att vattenhastigheten och därmed risken för resuspension ökar (Weisner & Thiere, 2010). Relationen mellan dessa parametrar har lett till relationen
R = 0,6Bp – 0,008(q x d)2
använts. R = retention av fosfor (kilo fosfor per hektar våtmarksyta och år), Bp = belastning av partikulär fosfor (kilo Part-P per hektar våtmarksyta och år), q = hydraulisk ytbelastning (meter/dygn) och d = avstånd i meter mellan våtmarkens in- och utflöde. Vid negativa värden för R anses ingen retention av fosfor ske. Denna beräkningsmodell har benämningen ”fosfor- modell 2”.
Samtliga fyra studerade våtmarker anses vara väl utformade med avseende på hydraulisk effektivitet, det vill säga hur stor del av våtmarksytan som kan sägas delta i själva näringsämnesretentionen. Den effektiva ytan har därför i samtliga fall satts till 80 %.
Kostnadsberäkningar har gjorts gentemot total anläggningskostnad, erhållet anläggningsstöd samt erhållet skötselstöd. Kostnadsberäkningarna grundar sig på antagandet att våtmarkerna ska innehålla den beräknade retentionen under en period av 20 år.
3.3. Vattenprover
Under en knapp månads tid (31 mars – 28 april, 2010) har vattenprover tagits två gånger i veckan i de studerade våtmarkerna. Sammanlagt har det blivit nio provtagningstillfällen fördelade på fem onsdagar och fyra söndagar under den aktuella provtagningsperioden.
Vattenproverna har tagits med hjälp av 60-ml plastburkar (provtagningsburkar) som fyllts till bredden och förvarats i en kylväska fram till dess att proverna frysts in på Högskolan i Halmstad i väntan på analys.
3.3.1. Källarbolets våtmark
Sammanlagt har tre vattenprover tagits i Källarbolets våtmark vid varje provtagningstillfälle.
Prov av inloppsvattnet har tagits på cirka tio centimeters djup i en brunn som delar av inloppskulverten cirka 50 meter från inloppet i damm 1. Därefter har vattenprov tagits på samma djup i den nivåreglerande brunnen mellan damm 1 och damm 2. Slutligen har också prov av utloppsvattnet tagits. Utloppsvattnet mynnar ut genom ett vridbart rör ovanför vattenytan i den intilliggande bäcken och vattnet har först samlats upp i en hink innan provtagningsburken fyllts.
3.3.2. Hanarps våtmark
Sammanlagt har sju vattenprover tagits i Hanarps våtmark vid varje provtagningstillfälle.
Prov av inloppsvattnet har tagits på cirka 40 centimeters djup rakt ovanför den punkt där inloppskulverten mynnar ut under vattenytan i damm 1. Inloppet ligger cirka tre meter ut från strandkanten och för att undvika att sediment virvlar upp och påverkar provet om man vadar ut till provtagningspunkten har istället en teleskoparm som håller provtagningsburken
använts. Därefter har vattenprov tagits på cirka tio centimeters djup i var och en av de nivåreglerande brunnar som följer på varje separat damm.
3.3.3. Risarps våtmark
Sammanlagt har fyra vattenprover tagits i Risarps våtmark vid varje provtagningstillfälle.
Liksom i Hanarp ligger inloppet i damm 1 under vattenytan och är beläget cirka två meter ut från strandkanten. För att undvika uppvirvlande sediment har samma teleskoparm som användes i Hanarp använts även här. Prov av inloppsvattnet har tagits på cirka 40 centimeters djup rakt ovanför inloppskulvertens mynning under vattenytan i damm 1. Därefter har vattenprov tagits på cirka tio centimeters djup i var och en av de nivåreglerande brunnar som följer på varandra efter varje separat damm.
3.3.4. Jonstorps våtmark
Sammanlagt har två vattenprover tagits i Jonstorps våtmark vid varje provtagningstillfälle.
Samma situation och förfarande gäller för provtagning av inloppsvattnet i Jonstorps våtmark som i de två föregående våtmarkerna. Inloppet är här beläget under vattenytan en dryg meter ut från strandkanten. Prov av utloppsvatten har tagits på cirka tio centimeters djup i ett av de båda ”omvända” munkrören i utloppsbrunnen.
3.3.5. Vattentemperatur
Från och med det fjärde provtagningstillfället (11 april, 2010) har även vattentemperaturen mätts upp med hjälp av en sprittermometer graderad med helgrader Celsius. Temperaturen mättes på omkring tio centimeters djup i de nivåreglerande brunnarna efter varje separat damm. Detta innebär alltså sex mätvärden för Hanarps våtmark, tre mätvärden för Risarps våtmark och ett mätvärde för Jonstorps våtmark (temperaturen har i dessa tre våtmarker inte mätts upp där inloppskulverten mynnar ut under vattenytan i de första dammarna). I Källarbolets våtmark har vattentemperaturen dock även mätts upp i den brunn som delar av inloppskulverten då denna är lätt åtkomlig. Detta betyder alltså tre temperaturvärden för Källarbolets våtmark.
Termometern har lästs av efter två minuter vid varje mättillfälle.
3.4. Flödesmätning
Det mest exakta sättet att mäta vattenflödet (utflödet) i respektive våtmark hade varit att samla upp vattnet i en graderad hink och mäta den tid som det tar att fylla en viss mängd. Detta är möjligt om ett utloppsrör går ut fritt i luften och en hink kan placeras under flödet. Därefter är det lätt att omräkna den tid det tar att fylla hinken till att istället gälla för liter per minut. Dock har våtmarkernas konstruktion gjort det svårt att mäta vattenflödena på det här sättet och det är endast i Källarbolets våtmark som metoden varit möjlig och därför också genomförts.
I Hanarps och Risarps våtmarker bli utflödena först åtkomligt djupt ner i sedan gamla tiders dikningsföretag befintliga brunnar som är belägna strax efter den sista munkbrunnen. Det har därför inte setts som realistiskt att försöka ta sig ner i dessa brunnar och mäta den tiden det tar att fylla en hink med vatten. I Jonstorps våtmark är utflödet konstruerat som en omvänd munk (se kapitel 2.4 och 2.6) och är därför svårt att samla upp. Med utgångspunkt från det uppmätta värdet på utflödet i Källarbolets våtmark har istället de tre övriga våtmarkernas utflöden beräknats utifrån detta. För att erhålla utflödets storlek per hektar tillrinningsområde har Källarbolets utflöde dividerats med storleken på denna yta. Detta värde har sedan
multiplicerats med storleken på respektive tillrinningsområde i de tre övriga våtmarkerna för att få fram ett värde på utflödet i dessa.
Då markanvändningen med avseende på skog, åker och betesvall skiljer sig åt mellan de olika våtmarkerna innebär det dock en viss osäkerhet i de beräknade utflödesvärdena.
3.4.1. Hydraulisk ytbelastning och omsättningstid
I kapitel 3.2. beskrivs modellen för genomsnittlig hydraullisk ytbelastning räknat på årsbasis som årlig medelavrinning (meter/dygn) x tillrinningsområdets storlek (kvadratmeter)/ våt- markens storlek (kvadratmeter)
För att beräkna den genomsnittliga hydrauliska belastningen under provtagningsperioden har istället beräkningsmodellen
q = Q/A
används (Kadlec & Wallace 2008). q = hydraulisk ytbelastning (meter/dygn), Q = vattenflöde (kubikmeter/dygn) och A = våtmarksarea (kvadratmeter).
För att beräkna vattnets omsättningstid i våtmarken, det vill säga hur lång tid det tar för vattnet att transporteras från inloppet till utloppet, under provtagningsperioden har beräkningsmodellen
τ = Vaktiv/Q
använts (Kadlec & Wallace 2008). τ = omsättningstid (dygn), Vaktiv = våtmarkens aktiva volym (kubikmeter), det vill säga den del av våtmarken som har ett aktivt flöde och Q = vattenflöde (kubikmeter/dygn).
3.5. Vattenanalys
De vattenprover som tagits i de fyra studerade våtmarkerna analyseras med avseende på koncentrationen av totalkväve och totalfosfor (mg Tot-N/l vatten samt µg Tot-P/l vatten).
Vattenanalysen görs på Högskolan i Halmstad med hjälp av analysmetoden flödesinjektionsanalys – FIA. Mätinstrumentet är en Foss Tecator FIAstar 5000 som mäter det sökta ämnet med hjälp av spektrofotometri.
3.5.1. Förberedelse av prov- och kontrollösningar
De frysta vattenproverna tinas upp dagen innan de ska förberedas för analys. Därefter görs en så kallad uppslutning av vattenproverna. Detta innebär att allt kväve i vattenproverna omvandlas till nitratkväve, NO3-N, och att allt fosfor omvandlas till fosfatfosfor, PO4-P.
Innan pipettering skakas vattenproverna för att eventuellt sedimenterade partiklar ska blandas upp i vattnet.
I uppslutningen inför analysen av totalkväve pipetteras 8 milliliter av vattenprovet ner i ett för FIA-analysen avsett provrör. Därefter tillsätts 1,6 milliliter peroxid i form av en lösning bestående av kaliumpersulfat (K2S2O8), borsyra (H3BO3) samt natriumhydroxid (NaOH).
Peroxidlösningen har en koncentration av 0,5 milligram/liter. Provrören skakas därefter om lätt för att vattenprov och peroxid ska blanda sig ordentligt.
Efter förberedelserna av vattenproverna förbereds kontrollprover med en känd koncentration av kväve. Vid FIA-analys av totalkväve används en lösning av glycin med koncentrationen 8 milligram kväve/liter och 8 milliliter av denna lösning pipetteras ner i ett provrör. Till kontrollprovet tillsätts precis som i vattenprovet 1,6 milliliter peroxidlösning med koncentrationen 0,5 milligram/liter. Även här skakas provrören om lätt för att en sammanblandning ska ske. Tillräckligt många kontrollprover görs för att FIA-analysen ska börja och sluta med ett kontrollprov samt att var tionde provrör i provserien ska utgöras av en kontroll.
I uppslutningen inför analysen av totalfosfor pipetteras precis som vid uppslutningen av kväveproven 8 milliliter av vattenprovet ner i ett för FIA-analysen avsett provrör. Därefter tillsätts 1,6 milliliter peroxid i form av en lösning av kaliumpersulfat (K2S2O8).
Peroxidlösningen har en koncentration av 0,5 milligram/liter. Till detta tillsätts också 100 mikroliter 0,09-molarig svavelsyra (H2SO4). Provrören skakas därefter om lätt för att vattenprov, peroxid och svavelsyra ska blanda sig ordentligt.
Precis som för kväveanalysen förbereds också kontrollprover med en känd koncentration av fosfor. Vid FIA-analys av totalfosfor används en lösning av fosfat med en koncentration av 100 mikrogram fosfor/liter och 8 milliliter av denna lösning pipetteras ner i ett provrör. Till kontrollprovet tillsätts precis som till vattenprovet 1,6 milliliter peroxidlösning med koncentrationen 0,5 milligram/liter samt 100 mikroliter 0,09-molarig svavelsyra innan provrören skakas om lätt. Vid FIA-körning av totalfosfor gäller precis som för totalkväve att en provserie ska inledas och avslutas med ett kontrollprov samt att var tionde provrör i provserien ska utgöras av ett kontrollprov.
För att skynda på uppslutningsreaktionerna placeras samtliga vatten- och kontrollprover i en autoklav som körs upp i en temperatur av 120° C och ett tryck av 200 kilopascal under 30 minuter.
3.5.2. Förberedelse av FIA-analys
Vid analysen av vattenproverna körs separata analyser för totalkväve respektive totalfosfor.
Inför analyserna kalibreras FIA-instrumentet med standardlösningar av känd koncentration av det sökta ämnet. För totalkväve används standardlösningar med koncentrationen 0,0; 1,0; 2,0;
4,0; 8,0 samt 11,0 milligram kväve/liter lösning. Under FIA-analysen görs sedan automatiska enpunktskalibreringar mot standardlösningen med högst koncentration. Vid kalibreringen av FIA-instrumentet inför analysen av totalfosfor används standardlösningar med koncentrationen 0,0; 10,0; 25,0; 50,0; 100,0 samt 200,0 mikrogram fosfor/liter lösning. Även här sker sedan enpunktskalibreringar mot standardlösningen med högst koncentration under själva FIA-analysen.
Vid FIA-analysen placeras kontroll- och vattenprover i en för FIA-analys avsedd provkassett och analysprogram för totalkväve eller totalfosfor väljs på instrumentet.
4. Resultat
4.1. Tillrinningsområden
Tillrinningsområdenas utbredning redovisas i figur 7a – 7d. GIS-beräkning och viktning efter markanvändning redovisas i tabell 1.
Figur 7a: tillrinningsområde till våt- Figur 7b: tillrinningsområde till våtmarken marken i Risarp, skala 1:20 000 (läns- i Hanarp, skala 1:20 000 (länsstyrelsen i styrelsen i Halland, 2010) Halland, 2010)
Figur 7c: tillrinningsområde till våt- Figur 7d: tillrinningsområde till våtmarken marken i Jonstorp, skala 1: 20 000 (läns- i Källarbolet, skala 1: 10 000 (länsstyrelsen styrelsen i Halland, 2010) i Halland, 2010)
Våtmark
Våtmark
Våtmark Våtmark
Tabell 1: våtmarkernas tillrinningsområden och markfördelning.
Våtmark Tillrinningsom- rådets storlek (ha)
Åker inklusive vall (ha)
Skog och övrig mark (ha)
Betesmark (ha)
Källarbolet 38 38 (100,0 %) 0 0
Hanarp 106 63 (59,4 %) 32 (30,2 %) 11 (10,4 %)
Risarp 241 122 (50,6 %) 91 (37,8 %) 28 (11,6 %)
Jonstorp 150 143 (95,3 %) 7 (4,7 %) 0
4.2. Beräkningsmodeller
Resultaten från de beräkningsmodeller som beskrivs i kapitel 3.2. redovisas i tre delar. I den första delen redovisas de resultat som erhållits med simulerade värden. I den andra delen redovisas de resultat som erhållits med uppmätta värden (se kapitel 4.5. vattenanalys).
Slutligen redovisas i den tredje delen hydraulisk ytbelastning och vattnets omsättningstid under april månad.
4.2.1. Simulerade värden
Nedanstående tabeller redovisar modellberäkningarnas resultat när simulerade värden sätts in i modellerna.
Tabell 2: kvävebelastningen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år upp- delat efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2. Kväveurlakningen för skog och övrig mark är satt till antingen 1 kg per ha och år (SÖ 1) eller 5 kg per ha och år (SÖ 5).
Kvävebelastning i de studerade våtmarkerna (kg N/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Kvävemodell 1 Kvävemodell 2
SÖ 1 SÖ 5 SÖ 1 SÖ 5
Källarbolet 2 261 2 261 2 261 2 261
Hanarp 1 771 1 841 1 771 1 841
Risarp 8 324 8 797 8 324 8 797
Jonstorp 8 735 8 771 8 735 8 771
Tabell 3: kväveretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år upp- delat efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2. Kväveurlakningen för skog och övrig mark är satt till antingen 1 kg per ha och år (SÖ 1) eller 5 kg per ha och år (SÖ 5).
Kväveretention i de studerade våtmarkerna (kg N/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Kvävemodell 1 Kvävemodell 2
SÖ 1 SÖ 5 SÖ 1 SÖ 5
Källarbolet 284 284 191 191
Hanarp 250 255 150 155
Risarp 559 576 616 637
Jonstorp 573 575 634 636
Tabell 4: kväveretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år respektive per ha ersatt yta och år efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2.
Kväveurlakningen för skog och övrig mark är satt till antingen 1 kg per ha och år eller 5 kg per ha och år.
Kväveretention i de studerade våtmarkerna räknat per våtmarksyta, dvs vattenyta, respektive ersatt yta, dvs total yta (kg N/ha och år)
per våtmarksyta per ersatt yta
min max min max
Källarbolet 191 284 87 130
Hanarp 150 255 68 117
Risarp 559 637 234 267
Jonstorp 573 636 252 280
Tabell 5: kostnaden (Skr/kg N) för kväveretentionen i de studerade våtmarkerna beräknat efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2 samt uppdelat efter anläggningskostnad respektive bidragskostnad (anläggningsbidrag samt skötselbidrag). Kväveurlakningen för skog och övrig mark är satt till antingen 1 kg per ha och år eller 5 kg per ha och år. Kostnaden är uppdelad på 20 år.
Kostnad för kväveretentionen i de studerade våtmarkerna under en period av 20 år (kr/kg N)
per anläggningskostnad per bidragskostnad
min max min max
Källarbolet 83 123 101 150
Hanarp 63 107 89 152
Risarp 17 19 26 30
Jonstorp 19 21 27 30
Tabell 6: fosforbelastning i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år och beräknat efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2. P simulerad = simulerad medelfosforkoncentration. I fosformodell två utgörs belastningen av partikulär fosfor.
Fosforbelastning i de studerade våtmarkerna (kg P/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Fosformodell 1 Fosformodell 2
P simulerad P simulerad
Källarbolet 10,70 7,71
Hanarp 12,96 9,33
Risarp 69,64 50,14
Jonstorp 43,34 31,21
Tabell 7: fosforretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år och beräknat efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2. P simulerad = simulerad medelfosforkoncentration.
Fosforretention i de studerade våtmarkerna (kg P/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Fosformodell 1 Fosformodell 2
P simulerad P simulerad
Källarbolet 1,18 3,51
Hanarp 1,43 Retention sker ej
Risarp 7,71 Retention sker ej
Jonstorp 4,80 Retention sker ej
Tabell 8: fosforretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år respektive per ha ersatt yta och år efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2 och med simulerad medelfosforkoncentration.
Fosforretention i de studerade våtmarkerna räknat per våtmarksyta, dvs vattenyta, respektive ersatt yta, dvs total yta (kg P/ha och år)
per våtmarksyta per ersatt yta
min max min max
Källarbolet 1,18 3,51 0,54 1,60
Hanarp 0,00 1,43 0,00 0,65
Risarp 0,00 7,71 0,00 3,23
Jonstorp 0,00 4,80 0,00 2,11
Tabell 9: kostnaden (Skr/kg P) för fosforretentionen i de studerade våtmarkerna beräknat efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2 samt uppdelat efter anläggningskostnad respektive bidragskostnad (anläggningsbidrag samt skötselbidrag). Fosforurlakningen är simulerad.
Kostnaden är uppdelad på 20 år. Eftersom det inte sker någon fosforretention i Hanarp, Risarp eller Jonstorp enligt fosformodell 2 blir maxvärdet här oändligt och kan därför inte anges.
Kostnad för fosforretentionen i de studerade våtmarkerna under en period av 20 år (kr/kg P)
per anläggningskostnad per bidragskostnad
min max min max
Källarbolet 6 695 19 845 8 136 24 118
Hanarp 11 184 -- 15 861 --
Risarp 1 381 -- 2 168 --
Jonstorp 2 490 -- 3 600 --
4.2.2. Uppmätta värden
Nedanstående tabeller redovisar modellberäkningarnas resultat när uppmätta värden sätts in i modellerna. De uppmätta värdena utgörs av ett medelvärde för de kväve- respektive fosforkoncentrationer som uppmätts under provtagningsperioden, det vill säga april 2010.
Tabell 10: kvävebelastning i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år upp- delat efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2.
Kvävebelastning i de studerade våtmarkerna (kg N/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Modell 1 Modell 2
N uppmätt N uppmätt
Källarbolet 1 411 1 411
Hanarp 856 856
Risarp 7 057 7 057
Jonstorp 5 350 5 350
Tabell 11: kväveretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år upp- delat efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2.
Kväveretention i de studerade våtmarkerna (kg N/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Modell 1 Modell 2
N uppmätt N uppmätt
Källarbolet 222 119
Hanarp 172 72
Risarp 513 552
Jonstorp 445 446
Tabell 12: kväveretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år respektive per ha ersatt yta och år efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2.
Kväveretention i de studerade våtmarkerna räknat per våtmarksyta, dvs vattenyta, respektive ersatt yta, dvs total yta (kg N/ha och år)
per våtmarksyta per ersatt yta
min max min max
Källarbolet 119 222 54 102
Hanarp 72 172 33 78
Risarp 513 552 215 231
Jonstorp 445 446 196 196
Tabell 13: kostnaden (Skr/kg N) för kväveretentionen i de studerade våtmarkerna beräknat efter kvävemodell 1 respektive kvävemodell 2 samt uppdelat efter anläggningskostnad respektive bidragskostnad (anläggningsbidrag samt skötselbidrag). Kostnaden är uppdelad på 20 år.
Kostnad för kväveretentionen i de studerade våtmarkerna under en period av 20 år (Skr/kg N)
per anläggningskostnad per bidragskostnad
min max min max
Källarbolet 106 197 128 240
Hanarp 93 222 133 315
Risarp 19 21 30 33
Jonstorp 27 27 39 39
Tabell 14: fosforbelastning i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år och beräknat efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2. P simulerad = simulerad medelfosforkoncentration. I fosformodell två utgörs belastningen av partikulär fosfor.
Fosforbelastning i de studerade våtmarkerna (kg P/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Fosformodell 1 Fosformodell 2
P uppmätt P uppmätt
Källarbolet 3,00 2,16
Hanarp 6,74 4,85
Risarp 79, 39 57,16
Jonstorp 35,54 25,59
Tabell 15: fosforretentionen i de studerade våtmarkerna beräknat efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2. P uppmätt = uppmätt medelfosforkoncentration i våtmarkernas inlopp.
Fosforretention i de studerade våtmarkerna (kg P/ha våtmarksyta och år). Våtmarks- yta = vattenyta
Modell 1 Modell 2
P uppmätt P uppmätt
Källarbolet 0,33 0,18
Hanarp 0,75 Retention sker ej
Risarp 8,79 Retention sker ej
Jonstorp 3,93 Retention sker ej
Tabell 16: fosforretentionen i de studerade våtmarkerna räknat per ha våtmarksyta och år respektive per ha ersatt yta och år efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2 och med uppmätt medelfosforkoncentration i våtmarkernas inlopp.
Fosforretention i de studerade våtmarkerna räknat per våtmarksyta, dvs vattenyta, respektive ersatt yta, dvs total yta (kg P/ha och år)
per våtmarksyta per ersatt yta
min max min max
Källarbolet 0,18 0,33 0,08 0,15
Hanarp 0,00 0,75 0,00 0,34
Risarp 0,00 8,79 0,00 3,68
Jonstorp 0,00 3,93 0,00 1,73
Tabell 17: kostnaden (Skr/kg P) för fosforretentionen i de studerade våtmarkerna beräknat efter fosformodell 1 respektive fosformodell 2 och samt uppdelat efter anläggningskostnad respektive bidragskostnad (anläggningsbidrag samt skötselbidrag). Fosforurlakningen är uppmätt. Kostnaden är uppdelad på 20 år. Eftersom det inte sker någon fosforretention i Hanarp, Risarp eller Jonstorp enligt fosformodell 2 blir maxvärdet här oändligt och kan därför inte anges.
Kostnad för fosforretentionen i de studerade våtmarkerna under en period av 20 år (kr/kg P)
per anläggningskostnad per bidragskostnad
min max min max
Källarbolet 70 878 128 465 86 137 156 123
Hanarp 21 508 -- 30 503 --
Risarp 1 212 -- 1 902 --
Jonstorp 3 037 -- 4 390 --
4.2.3. Hydraulisk belastning och omsättningstid
Våtmarkernas genomsnittliga hydrauliska ytbelastning samt vattnets genomsnittliga omsättningstid räknat på årsbasis redovisas i tabell 18 nedan.
Tabell 18: hydraulisk ytbelastning samt omsättningstid för vattnet i de fyra studerade våt- markerna räknat på årsgenomsnitt.
Våtmark hydraulisk ytbelastning
(m/dygn)
Omsättningstid (dygn)
Källarbolet 0,057 12,3
Hanarp 0,071 14,1
Risarp 0,382 3,1
Jonstorp 0,238 6,3
4.3. Vattenprover
Vattenprovernas kemi med avseende på kväve- och fosforinnehåll redovisas i kapitel 4.5. där resultatet av FIA-analysen presenteras.
4.3.1. Vattentemperatur
Medeltemperaturen i de studerade våtmarkernas under hela provtagningsperioden redovisas i nedanstående diagram (figur 8a – 8d). Temperaturen för varje provtagningstillfälle redovisas i appendix 3.
Figur 8a: medeltemperatur i respektive damm under hela provtagningsperioden samt temperaturförändringen mellan dammarna i Hanarps våtmark.
Temperaturen är uppmätt i utloppsbrunnen efter varje damm.
Figur 8b: medeltemperatur i respektive damm under hela provtagningsperioden samt temperaturförändringen mellan dammarna i Risarps våtmark.
Temperaturen är uppmätt i utloppsbrunnen efter varje damm.
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Damm 1 Damm 2 Damm 3 Damm 4 Damm 5 Damm 6
Medeltemperatur i Hanarps våtmark
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Damm 1 Damm 2 Damm 3
Medeltemperaturi Risarps våtmark
°C
°C
Figur 8c: medeltemperatur i respektive damm under hela provtagningsperioden samt temperaturförändringen mellan dammarna i Källarbolets våtmark.
Temperaturen är uppmätt i inloppet, mellanbrunnen samt i utloppet.
Figur 8d: medeltemperatur under hela provtagningsperioden i Jonstorps våtmark.
Temperaturen är uppmätt i utloppet.
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Inlopp Damm 1 Damm 2
Medeltemperatur i Källarbolets våtmark
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
Utlopp
Medeltemperatur i Jonstorps våtmark
°C
°C
4.4. Flödesmätning
Flödesförändringarna i de studerade våtmarkerna under provtagningsperioden redovisas i nedanstående diagram (figur 9). Flödet är uppmätt i utloppet på Källarbolets våtmark och beräknat i de övriga våtmarkernas utlopp.
Figur 9: flödesvariationer i de studerade våtmarkerna under provtagnings- perioden. Flödet i Källarbolets våtmark är uppmätt, de övriga våtmarkernas flöden är beräknade utifrån detta värde.
De vid varje provtagningstillfälle uppmätta och beräknade flödena ger ett medelflöde respektive totalflöde under april 2010 enligt tabell 19 nedan:
Tabell 19: medelflöde och totalflöde under april 2010 i de fyra studerade våtmarkerna.
Våtmark Medelflöde (l/min)
Medelflöde (m3/d)
Totalflöde (l)
Totalflöde (m3)
Källarbolet 150 216,0 6 480 000 6 480
Hanarp 420 604,8 18 144 000 18 144
Risarp 950 1 368,0 41 040 000 41 040
Jonstorp 590 849,6 25 488 000 25 488
4.4.1. Hydraulisk ytbelastning och omsättningstid
Den hydrauliska ytbelastningen samt vattnets omsättningstid i de studerade våtmarkerna under april 2010 redovisas i tabell 20 nedan:
Tabell 20: hydraulisk ytbelastning samt omsättningstid för vattnet i de fyra studerade våt- markerna under april 2010.
Våtmark hydraulisk ytbelastning
(m/dygn)
Omsättningstid (dygn)
Källarbolet 0,027 20,5
Hanarp 0,033 24,1
Risarp 0,178 5,4
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Hanarp Risarp Källarbolet Jonstorp l/min
4.5. Vattenanalys
Resultatet från FIA-analysen visar på en skillnad i koncentration av både totalkväve och totalfosfor i de vattenprover som är tagna i in- respektive utloppet av de studerade våt- markerna. Skillnaderna i koncentration samt hur mycket kväve respektive fosfor som renas bort eller resuspenderas under provtagningsperioden i de studerade våtmarkerna redovisas i nedanstående diagram och tabeller. Resultatet från varje enskilt provtagningsdatum i respektive våtmark redovisas i appendix 3.
4.5.1. Totalkväve
Figur 10a: medelkoncentration av kväve i Figur 10b: medelkoncentration av kväve i Hanarps våtmark under hela provtagnings- Risarps våtmark under hela provtagnings-
perioden. perioden.
Figur 10c: medelkoncentration av kväve i Figur 10d: medelkoncentration av kväve i Källarbolets våtmark under hela prov- Jonstorps våtmark under hela provtagnings-
tagningsperioden. perioden.
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Medelkoncentration av kväve i Hanarps våtmark
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Medelkoncentration av kväve i Risarps våtmark
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Medelkoncentration av kväve i Källarbolets våtmark
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
Medelkoncentration av kväve i Jonstorps våtmark
mg/l mg/l
mg/l mg/l
Tabell 21: skillnad i kvävekoncentrationer mellan in- och utlopp i de studerade våtmarkerna samt hur stor kväveretention detta leder till under provtagningsperioden.
Våtmark Koncentration inlopp (mg/l)
Koncentration utlopp (mg/l)
Skillnad (mg/l)
Totalflöde under april (l)
Kväve- retention (kg)
Källarbolet 6,591 5,500 – 1,091 6 480 000 7,070
Hanarp 3,301 2,448 – 0,853 18 144 000 15,477
Risarp 5,067 3,853 – 1,214 41 040 000 49,822
Jonstorp 6,172 5,963 – 0,209 25 488 000 5,327
4.5.2. Totalfosfor
Figur 11a: medelkoncentration av fosfor i Figur 11b: medelkoncentration av fosfor i Hanarps våtmark under hela provtagnings- Risarps våtmark under hela provtagnings-
perioden. perioden.
Figur 11c: medelkoncentration av fosfor i Figur 11d: medelkoncentration av fosfor i Källarbolets våtmark under hela prov- Jonstorps våtmark under hela provtagnings-
tagningsperioden. perioden.
10 20 30 40 50 60 70
Medelkoncentration av fosfor i Hanarps våtmark
10 20 30 40 50 60 70
Medelkoncentration av fosfor i Risarps våtmark
10 20 30 40 50 60 70
Medelkoncentration av fosfor i Källarbolets våtmark
10 20 30 40 50 60 70
Medellkoncentration av fosfor i Jonstorps våtmark
µg/l µg/l
µg/l µg/l
Tabell 22: skillnad i fosforkoncentrationer mellan in- och utlopp i de studerade våtmarkerna samt hur stor fosforretention detta leder till under provtagningsperioden. Negativa värden för fosforretentionen uppträder då fosforkoncentrationen är högre i utloppet än i inloppet av våtmarkerna.
Våtmark Koncentration inlopp (µg/l)
Koncentration utlopp (µg/l)
Skillnad (µg/l)
Totalflöde under april (l)
Fosfor- retention (kg) Källarbolet 14,398 30,988 + 16,590 6 480 000 – 0,108
Hanarp 25,916 39,849 + 13,993 18 144 000 – 0,254
Risarp 57,316 54,152 – 3,164 41 040 000 0,130
Jonstorp 41,229 46,224 + 4,995 25 488 000 – 0,127
