Utvärdering av grundvattennivådata

Vid utvärdering av såväl nivådata som vattenkvalitetsdata krävs kunskap och kännedom om metoder och redskap för att tolka analys och mätresultat. SGU har här valt att fokusera på att i första hand ge viss vägledning vid utvärdering av grundvattennivådata.

Utvärdering av nivådata

Vid utvärdering av insamlade nivådata är det viktigt att tänka på att grundvattennivån varierar över tid även i ett opåverkat tillstånd genom säsongsvariation men också mellan åren. Utöver det naturliga variationsmönstret till följd av rådande väder samt årstidsväxling, kan nivåförändringar också ha andra naturliga förklaringar som nödvändigtvis inte har med grävande eller dämmande åtgärder göra. Ett exempel på en faktor som kan ha stor betydelse för grundvattennivån i ett område är vegetationen. Avverkning av skog har till exempel betydande effekt på grundvattennivåer. Ett fall av detta ser vi i en grundvattenövervakningsstation i Liatorp, se grafen nedan. Vid denna övervakningsstation syns en tydlig förändring i grundvattennivåns variationsmönster i samband med stormen Gudrun, som orsakade omfattande stormfällning runt övervakningsstationen i januari 2005.

Röjning av vegetation och skog är inte ovanligt i samband med våtmarksåtgärder. Det som blir synligt vid mätning kan därmed vara en kombination av både naturliga bakgrundsvariationer (väderrelaterade) och en eller flera yttre påverkansfaktorer.

I allmänhet är det lättare att urskilja påverkan av yttre faktorer ju längre mätserier som finns att tillgå. Detta kan illustreras genom nivåserien från stationen vid Liatorp ovan. Denna figur visar data över en period på långt över 10 år före och efter den händelse som innebar påverkan. Effekten är betydligt lättare att urskilja i detta fall jämfört med om man exempelvis bara hade haft mätningar 1 år före och 1 år efter stormen, som i figuren nedan.

Det finns olika metoder för att särskilja åtgärdens faktiska påverkan från den naturliga variationen. Den enklaste metoden är att beräkna och jämföra medelnivå i både observationsrör och referensrör för tidsperioden före och efter åtgärden. Att medelnivån i referensröret kan förändras under utvärderingsperioden kan bero på naturlig variation, men ett observationsrör med en annorlunda förändring under samma period tyder på påverkan av åtgärden. Dvs. om medelnivån i observationsröret stiger 0.3 m efter åtgärd (jämfört med tvåårig period före åtgärd), medan referensnivån bara stiger med 0.1 m under samma period, så kan (om r² indikerar hög tillförlitlighet) skillnaden (0.3-0.1 m = 0.2 m) tillskrivas påverkan av åtgärden.

En annan något mer avancerad, men nödvändigtvis inte bättre metod, är den så kallade double mass metoden (Searcy and Hardison, 1960). Metoden kan användas för att jämföra data mellan mätpunkter i liknande hydrogeologiska miljöer och under likvärdiga väderförhållanden. Metoden är en grafisk jämförelse mellan den ena stationens ackumulerade nivåer på x-axeln och den andra stationens ackumulerade nivåer på y-axeln (dvs. successiv summering av uppmätta nivåer). För att få korrekta resultat behöver tidpunkterna för mätningarna ha samma mätfrekvens och vara någorlunda synkroniserade (eller anpassas genom interpolering). Så länge mätstationerna uppvisar liknande variationsmönster (vilket kan förväntas för stationer i liknande geohydrologiska miljöer och likvärdiga väderförhållanden), så bildar grafen en rät linje. Ett brott i linjäriteten indikerar däremot en någon typ av störning.

För att applicera double mass metoden i syfte att utvärdera effekter av en våtmarksåtgärd behövs data från ett grundvattenrör som etablerats i anslutning till våtmarken där effekten förväntas eller i anslutning till ett eventuellt skyddsobjekt. Dessutom behövs data från ett eller flera referensrör, alternativt beräknade referensnivåer (se avsnittet om referensdata ovan), där förutsättningarna är likvärdiga geohydrologiskt och meteorologiskt. Tillämpar vi double mass metoden på stationen i Liatorp så blir det tydligt hur viktigt det är att använda sig av en opåverkad referensstation. I närheten av stationen i Liatorp (inom några km avstånd) finns flera mätstationer. Flera av dessa har bör dock påverkats på ett liknande sätt av stormen. Vid plot mot en av de närliggande mätstationerna ser vi inga avvikelser dvs förhållandet är linjärt över hela skalan (figur A nedan). Väljer vi däremot en annan mätstation framträder ett brott på kurvan (figur B nedan). Brottet stämmer väl med tiden för då stormen inträffade.

Utvärdering av kemiska övervakningsdata

Även vid utvärdering av kemiska övervakningsdata är det viktigt att tänka på att grundvattnets kemiska sammansättning varierar över tid och rum och påverkas av naturliga processer såväl som mänsklig påverkan. Referensprov är nödvändiga för att en åtgärds inverkan på grundvattnets kemi ska kunna urskiljas och man bör vid jämförelsen mellan analyser tänka på att koncentrationer av vissa ämnen kan variera över året. Vid utvärdering av analysresultat från grundvattenprovtagningar gjorda i samband med våtmarksåtgärder finns tolkningsstöd i SGU:s Bedömningsgrunder för grundvatten (SGU 2013).

Utmaningar med övervakning

Det är viktigt att komma ihåg att det finns svårigheter med övervakning. Särskilt om syftet är att kunna föra saker i bevis. På grund av den variation som förekommer till följd av naturliga orsaker, kan det vara svårt att urskilja effekter av en åtgärd. Flera år långa historiska tidsserier (före tiden för åtgärden) är ofta nödvändigt att införskaffa för att man, med de metoder som vi här beskrivit, ska kunna visa att en visuell förändring inte bara är en effekt av naturliga variationer.

En annan svårighet är att erhålla pålitliga referensdata. Nyetablerade rör kan visa sig ha brister och störas av bland annat bristande förbindelse med omgivande grundvatten. En omständighet som ytterligare försvårar bedömning av effekter på omgivande mark är att de värden som eventuellt ska skyddas/bevakas i samband med en åtgärd sällan är direkt beroende av grundvattennivåer. Exempelvis betyder inte en förändring i grundvattennivå per automatik en försämrad skogsproduktion inom ett område.