Detta är en bilaga till Handbok för åtgärder mot internbelastning
Syfte
I detta dokument beskriver vi hur man utifrån djupkartor kan beräkna vattenvolymer för olika djupintervaller.
Bakgrund
För att kunna kvantifiera internbelastningen uttryckt i mängden fosfor behöver man multiplicera den uppmätta fosforhalten med vattenvolymen. För helt omblandade sjöar är halten konstant med djup och man beräknar enkelt mängden genom att multiplicera fosforhalten med hela sjöns vattenvolym.
För dimiktiska sjöar och polymiktiska sjöar behöver man dela in sjön i olika djupintervall under perioder när de är skiktade. Bäst är att göra detta för varje meter. För att beräkna mängden fosfor för varje intervall behöver man först beräkna vattenvolymen vid olika djup. Detta gör man med hjälp av sjöns djupkarta.
Djupkartor
För de flesta sjöar finns inga djupkartor samlade hos någon datavärd. SMHI tillhandahåller dock genom SVAR en Excelfil med uppgifter om arealer och volymer för ett tusental sjöar.[1] Dessa uppgifter kan räcka när man beräknar internbelastning i grunda, helt oblandade sjöar, men för dimiktiska och polymiktiska sjöar behöver man djupkartor. För ett mindre antal sjöar finns djupkartor tillgängliga via SMHI:s damm- och sjöregister[2] men i många fall behöver man skapa en djupkarta.
Djupkartor framställs genom lodning av en sjö. Tidigare använde man främst manuell lodning med lod och manuell registrering av vattendjupet på olika platser i sjön. Djupkartan skapar man genom att dra isolinjer genom platser med samma djup. Djupkartor som enbart finns på papper eller i pdf-format behöver digitaliseras. De digitaliserade kartorna kan man sedan importera i ArcGIS eller något annat GIS-program för att beräkna arealen vattenyta för varje isolinje. Det går även att beräkna vattenvolymer för olika djupintervaller i många GIS program. Hör med er GIS-samordnare eller konsult för att få hjälp med detta.
Nuförtiden används oftast någon form av ekolod för djuplodning och framställning av djupkartor. Dessa djupkartor har oftast en mycket högre upplösning än djupkartor framställda med hjälp av manuell lodning. Data från ekolodet kan vanligtvis importeras till GIS eller andra program som kan användas för att framställa djupkartor och för att beräkna vattenvolymer för både hela sjön och för olika djupintervall.
För närvarande saknas vägledning för hur djupkartor kan tas fram, men tjänsten tillhandahålls av ett flertal konsultföretag. Vid upphandling av tjänsten kan man utgå från SLU:s kravspecifikationer för lodning och djupkartering av trendsjöar (SLU, Institutionen för Akvatiska resurser).
Beräkning av vattenvolym
Om djupkartering har genomförts genom ekolodning behöver man inte använda sig av nedanstående beräkningssätt. Detta eftersom GIS eller liknande program kan använda all data från ekolodningen för att beräkna vattenvolymer med hög precision. Med hjälp av sådana program går det att beräkna vattenvolymer för valfria djupintervall.
Nedanstående beräkningssätt kan man använda om man enbart har tillgång till äldre djupkartor med låg upplösning eller enbart uppgift om arean mellan isolinjer.
När man beräknar vattenvolymen för olika djupintervall är det viktigt att man utgår från den ackumulerade (totala) arean för varje djupintervall och inte (del)arean för djupintervallet. I bilden nedan (figur 1) representerar a0 den totala sjöytan, a1 den totala arean vid djup 1, osv. Arean för ett djupintervall, som oftast benämns delarean, är skillnaden mellan den totala arean vid två djup. Till exempel är delarean för djupintervallet d0 och d1 skillnaden mellan a0 och a1.
Figur 1. Schematiskt tvärsnitt av sjö som visar den totala arean (a0…a2) vid olika djup (d0…dmax). p1…p3 anger provtagningsplatser inom djupintervallen.
Vattenvolymen för olika djupintervall kan förenklat beräknas som medelvärdet av totalarean för djupintervallets översta och nedersta djup multiplicerat med djupintervallets mäktighet. Till exempel beräknas vattenvolymen för djupintervallet d1–d2 som
där arean anges i m2 och djupet i m.
Detta är ett förenklat beräkningssätt eftersom modellen genom att ta ett medelvärde för djupintervallets area ((a1+a2)/2) antar att sjöbotten lutar med 45°, vilket sällan är fallet. Detta beräkningssätt använder man främst när man enbart har tillgång till äldre djupkartor med låg upplösning.
I stället för att beräkna ett medelvärde för djupintervallens area kan man upprätta en hypsograf och genom att etablera ett samband mellan sjöns djup och area beräkna arean vid olika djup genom interpolering. Denna metod har fördelen att den använder alla tillgängliga data från djupkarteringen, men förutsätter att det finns ett samband mellan sjödjup och area. Metoden används också för att beräkna vattenvolymer för andra djupintervaller än de för isolinjerna.
[1] SMHI, SVAR (Svenskt vattenarkiv). Databas med samling av djupkartor med uppgifter om sjödjup och sjövolym. https://www.smhi.se/data/hydrologi/svenskt-vattenarkiv
[2] SMHI och Havs och Vattenmyndigheten. Damm- och sjöregister. https://vattenwebb.smhi.se/svarwebb/
