Modellering af det terrænnære grundvand: metode og analyse sammenligning
Oversat titel
Modeling the Near-Surface Groundwater: Method and Analysis Comparison
Forfatter
Skjødt, Kristian Roland
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2025
Afleveret
2025-10-06
Antal sider
157
Resumé
Dette speciale undersøger, hvordan man bedst analyserer og modellerer terrænnært grundvand – det grundvand, der står så højt, at det kan påvirke kældre, veje og nærliggende natur. I juni 2025 blev der vedtaget ny dansk lovgivning, som pålægger forsyningsselskaber at håndtere terrænnært grundvand i de områder, kommunerne udpeger. Der er dog usikkerhed om, hvor detaljerede analyser, modeller og designberegninger der er nødvendige for at dimensionere dræn og vurdere risiko. Som casestudie analyseres Auning, hvor der er kendte problemer med højtstående grundvand. Arbejdet sker i to trin: først en bred screening med regionale modeller, historiske kort og registreringer af lokale menneskelige påvirkninger; derefter en detaljeret analyse af målte grundvandsstande (data indsamlet af Rambøll december 2024–maj 2025, suppleret med målinger fra december 2020–juni 2025). Resultaterne viser, at udfordringerne varierer betydeligt på tværs af området. Da lovgivningen kræver samfundsøkonomiske cost-benefit-vurderinger, testes to metoder til at vurdere effekten af underjordiske dræn i eksisterende vejarealer: en forenklet analytisk beregning og en mere avanceret numerisk model (MIKE SHE). Begge giver resultater i samme størrelsesorden, men med forskellig usikkerhed. Den analytiske løsning bygger på antagelser og beskriver kun stationære (langsigtede, gennemsnitlige) forhold, mens MIKE SHE er transient (tidsvarierende), inddrager flere dele af den hydrologiske cyklus og kan beregne drænafstrømning på tværs af flere delområder samtidig. Derfor vurderes MIKE SHE bedst egnet i højrisikoområder tæt på beskyttet natur eller bygninger, mens den analytiske tilgang ofte er tilstrækkelig i lavrisikoområder længere fra sårbare lokaliteter. En central indsigt er, at kapillarzonen – jordlaget over grundvandet, hvor vand kan suges op mellem jordpartikler – har stor betydning for terrænnært grundvand. MIKE SHE anvender en forsimplet beskrivelse af den umættede zone, og denne blev holdt op mod en dedikeret umættet zone-model, Moving Mean Slope (MMS). MMS kunne genskabe målte grundvandsstande med en nøjagtighed på 0–10 cm og fangede variationer og dynamik langt bedre end MIKE SHE. Konklusionen er, at modellens detaljeringsniveau bør afspejle risikoniveauet i det undersøgte område: høj risiko kræver mere detaljerede modeller. MMS har desuden potentiale som supplement til regionale screeningsværktøjer som HIP og KAMP ved at inddrage Jordartskortet for at fange grundvandsstigning drevet af processer i kapillarzonen. Dette kan ske gennem en stationær MMS-løsning, der afhænger af jordtype og nedbør.
This thesis examines how to analyze and model near-surface groundwater—the groundwater that sits close enough to the land surface to affect basements, roads, and nearby nature. In June 2025, new Danish legislation was adopted that requires utilities to manage near-surface groundwater in areas designated by municipalities. However, it is unclear how detailed analyses, models, and design calculations must be to size drains and assess risk. A case study from Auning, where high groundwater is a known issue, is used. The work proceeds in two steps: first, a broad screening using regional models, historical maps, and records of local human influences; second, a detailed analysis of groundwater level measurements (data collected by Rambøll from December 2024 to May 2025, supplemented with measurements from December 2020 to June 2025). The results show substantial variation in challenges across the area. Because the law requires socioeconomic cost-benefit assessments, two methods are tested to evaluate installing subsurface drains in existing road corridors: a simplified analytical calculation and a more advanced numerical model (MIKE SHE). Both yield results of comparable magnitude but with different uncertainty. The analytical solution relies on assumptions and represents only steady-state (long-term average) conditions, whereas MIKE SHE is transient (time-varying), includes more of the hydrological cycle, and can compute drain runoff across multiple subareas at once. MIKE SHE is therefore considered more suitable for high-risk areas near protected nature or buildings, while the analytical approach is often sufficient in low-risk areas farther from vulnerable sites. A key insight is that the capillary zone—the soil above the water table where water is drawn upward between soil grains—strongly influences near-surface groundwater. MIKE SHE uses a simplified description of the unsaturated zone, and this was evaluated against a dedicated unsaturated-zone model, the Moving Mean Slope (MMS) model. MMS reproduced measured groundwater levels with 0–10 cm accuracy and captured dynamics and variability far better than MIKE SHE. Overall, the level of model detail should reflect the area’s risk: higher risk calls for more detailed models. MMS also shows potential as a supplement to regional screening tools such as HIP and KAMP by incorporating the Soil Type Map to account for groundwater rise driven by capillary-zone processes. This could be achieved with a stationary MMS solution that depends on soil type and precipitation.
[Dette resumé er omskrevet med hjælp fra AI baseret på projektets originale resumé]
Emneord