Report on National ICP IM activities in Sweden 2014 – 2015

The Swedish integrated monitoring programme is run on four sites distributed from south central Sweden (SE14 Aneboda) over the middle part (SE15 Kindla), to a northerly site (SE16 Gammtratten). The long-term monitoring site SE04 Gårdsjön F1 is complementary on the inland of the West Coast and has been influenced by long-term high deposition loads. The sites are well-defined catchments with mainly coniferous forest stands dominated by bilberry spruce forests on glacial till deposited above the highest coastline. Hence, there has been no water sorting of the soil material. Both climate and deposition gradients coincide with the distribution of the sites from south to nort

Report on National ICP IM activities in Sweden in 2016

The Swedish integrated monitoring programme is run on four sites distributed from south central Sweden (SE14 Aneboda), over the middle part (SE15 Kindla), to a northerly site (SE16 Gammtratten). The long-term monitoring site SE04 Gårdsjön F1 is complementary on the inland of the West Coast and has been influenced by long-term high deposition loads. The sites are well-defined catchments with mainly coniferous forest stands dominated by bilberry spruce forests on glacial till deposited above the highest coastline. Hence, there has been no water sorting of the soil material. Both climate and deposition gradients coincide with the distribution of the sites from south to north (Table 1). The forest stands are mainly over 100 years old and at least three of them have several hundred years of natural continuity. Until the 1950’s, the woodlands were lightly grazed in restricted areas. In early 2005, a heavy storm struck the IM site Aneboda, SE14. Compared with other forests in the region, however, this site managed rather well and roughly 20–30% of the trees in the area were stormfelled. In 1996, the total number of large woody debris in the form of logs was 317 in the surveyed plots, which decreased to 257 in 2001. In 2006, after the storm, the number of logs increased to 433, corresponding to 2711 logs in the whole catchment. In later years, 2007–2010, bark beetle (Ips typographus) infestation has almost totally erased the old spruce trees. In 2011 more than 80% of the trees with a breast height over 35 cm were dead (Löfgren et al. 2014) and currently almost all spruce trees with diameter of ≥20 cm are gone. In the following, climate, hydrology, water chemistry and some ongoing work at the four Swedish IM sites in 2016 are presented (Löfgren 2017)

Avgränsning av tillrinningsområden till grundvattenmagasin : vilken information ger berggrundens överyta?

Delineation of recharge areas for aquifers is performed in the groundwater mapping process at the Swedish geological survey, SGU. This work is time consuming and performed manually. It is therefore desirable to develop a more general and repeatable method for defining recharge areas for aquifers. The purpose of this study was to investigate two other possible methods to delineate recharge areas for aquifers. The first method was to examine the possibility of using the topography of the bedrock to define the recharge areas for aquifers. To enable this, a method for generating the topography of the bedrock was developed. The recharge area could then be defined by using the Arc Hydro Tools in ArcMap. The second method was to examine whether topographic water divides delimited from the ground surface topography could be used to delineate recharge areas for aquifers. For this purpose, topographic water divides from Svenskt Vatten ARkiv (SVAR) were used. The results show that it is possible to generate the topography of the bedrock by using information about the soil depth from the databases at SGU for small areas with a lot of data. In order to do the same over a larger area, for example the whole of Sweden, more data and perhaps other methods are needed. The topography of the bedrock gives a lot of new information in areas where the topography of the groundwater surface does not follow the topography of the ground surface, for example where deep soils with high hydraulic conductivity occur. In the outer part of the recharge areas thin layers of soil and outcrops often occur. This means that the topography of the bedrock is very similar to the topography of the ground surface and therefore does not give much new information. Recharge areas delineated from the bedrock topography are very large. This method is not complex enough to calculate the delineation of recharge areas using only the bedrock topography as an input. However, the bedrock topography can be used together with other information, especially the topography of the groundwater surface but also information about soil types and bedrock. The bedrock topography can also serve as background information in the work with delimiting recharge areas as it is done today. It is further shown that the topographic sub-catchments from SVAR are not suitable for defining recharge areas for aquifers. This is partly because the areas of the sub-catchments are entirely dependent on which point they are defined from and these points are chosen arbitrarily along the streams, and partly because the drainage direction of the sub-catchments is difficult to take into account when using this method.Arbetet med att avgränsa grundvattenmagasin och deras tillrinningsområden sker idag inom grundvattenkarteringen på Sveriges geologiska undersökning, SGU. Detta arbete är tidskrävande och utförs manuellt. Det finns därför en önskan om att utveckla ett mer generellt och repeterbart arbetssätt för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasin. Syftet med detta examensarbete var att undersöka två andra tänkbara metoder för framtagande av grundvattenmagasins tillrinningsområden. Den första metoden innebar att undersöka möjligheterna att avgränsa ett magasins tillrinningsområde utifrån berggrundens topografi. För att möjliggöra detta utvecklades en metod för framtagande av berggrundens topografi. Därefter har tillrinningsområden till grundvattenmagasin avgränsats med hjälp av programmet ArcMap och verktyget Arc Hydro Tools. Den andra metoden innebar att undersöka huruvida topografiska vattendelare avgränsade utifrån markytans topografi kan användas för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasin. För detta ändamål har topografiska vattendelare från Svenskt Vatten ARkiv (SVAR) använts. Resultaten visar att det går att interpolera fram berggrundens topografi utifrån den jorddjupsinformation som finns lagrad i SGUs databaser inom små områden med täta jorddjupsdata. För att göra detsamma över ett större område, kanske till och med hela Sverige, krävs mer data och eventuellt också en annan typ av metod. Berggrundens överyta ger mest ny information i områden där grundvattenytan inte följer markytans topografi, som i mäktiga jordlager med hög hydraulisk konduktivitet. I tillrinningsområdens yttre gräns förekommer ofta hällar och tunna jordlager. Berggrundens topografi följer då markytans topografi till stor utsträckning och ger därmed inte mycket ny information. Tillrinningsområden avgränsade utifrån berggrundens topografi blir till ytan mycket stora. De förenklingar av verkligheten som metoden kräver bedöms vara för omfattande för att metoden ska kunna användas för avgränsning av tillrinningsområden med endast berggrundens topografi som underlag. Däremot kan berggrundens topografi användas i kombination med annan information, främst grundvattenytans topografi men även information om jordarter och bergarter. Berggrundens överyta kan också vara till hjälp i arbetet med att avgränsa tillrinningsområden såsom det utförs på SGU idag genom att fungera som bakgrundsinformation. Vidare visas att topografiska delavrinningsområden från SVAR inte lämpar sig för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasinet. Detta dels på grund av att delavrinningsområdenas utbredning är helt beroende av från vilken punkt de avgränsats och dessa punkter väljs godtyckligt längs vattendragen, dels på grund av att områdenas dräneringsriktning är svår att ta hänsyn till i metoden

Avgränsning av tillrinningsområden till grundvattenmagasin : vilken information ger berggrundens överyta?

Delineation of recharge areas for aquifers is performed in the groundwater mapping process at the Swedish geological survey, SGU. This work is time consuming and performed manually. It is therefore desirable to develop a more general and repeatable method for defining recharge areas for aquifers. The purpose of this study was to investigate two other possible methods to delineate recharge areas for aquifers. The first method was to examine the possibility of using the topography of the bedrock to define the recharge areas for aquifers. To enable this, a method for generating the topography of the bedrock was developed. The recharge area could then be defined by using the Arc Hydro Tools in ArcMap. The second method was to examine whether topographic water divides delimited from the ground surface topography could be used to delineate recharge areas for aquifers. For this purpose, topographic water divides from Svenskt Vatten ARkiv (SVAR) were used. The results show that it is possible to generate the topography of the bedrock by using information about the soil depth from the databases at SGU for small areas with a lot of data. In order to do the same over a larger area, for example the whole of Sweden, more data and perhaps other methods are needed. The topography of the bedrock gives a lot of new information in areas where the topography of the groundwater surface does not follow the topography of the ground surface, for example where deep soils with high hydraulic conductivity occur. In the outer part of the recharge areas thin layers of soil and outcrops often occur. This means that the topography of the bedrock is very similar to the topography of the ground surface and therefore does not give much new information. Recharge areas delineated from the bedrock topography are very large. This method is not complex enough to calculate the delineation of recharge areas using only the bedrock topography as an input. However, the bedrock topography can be used together with other information, especially the topography of the groundwater surface but also information about soil types and bedrock. The bedrock topography can also serve as background information in the work with delimiting recharge areas as it is done today. It is further shown that the topographic sub-catchments from SVAR are not suitable for defining recharge areas for aquifers. This is partly because the areas of the sub-catchments are entirely dependent on which point they are defined from and these points are chosen arbitrarily along the streams, and partly because the drainage direction of the sub-catchments is difficult to take into account when using this method.Arbetet med att avgränsa grundvattenmagasin och deras tillrinningsområden sker idag inom grundvattenkarteringen på Sveriges geologiska undersökning, SGU. Detta arbete är tidskrävande och utförs manuellt. Det finns därför en önskan om att utveckla ett mer generellt och repeterbart arbetssätt för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasin. Syftet med detta examensarbete var att undersöka två andra tänkbara metoder för framtagande av grundvattenmagasins tillrinningsområden. Den första metoden innebar att undersöka möjligheterna att avgränsa ett magasins tillrinningsområde utifrån berggrundens topografi. För att möjliggöra detta utvecklades en metod för framtagande av berggrundens topografi. Därefter har tillrinningsområden till grundvattenmagasin avgränsats med hjälp av programmet ArcMap och verktyget Arc Hydro Tools. Den andra metoden innebar att undersöka huruvida topografiska vattendelare avgränsade utifrån markytans topografi kan användas för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasin. För detta ändamål har topografiska vattendelare från Svenskt Vatten ARkiv (SVAR) använts. Resultaten visar att det går att interpolera fram berggrundens topografi utifrån den jorddjupsinformation som finns lagrad i SGUs databaser inom små områden med täta jorddjupsdata. För att göra detsamma över ett större område, kanske till och med hela Sverige, krävs mer data och eventuellt också en annan typ av metod. Berggrundens överyta ger mest ny information i områden där grundvattenytan inte följer markytans topografi, som i mäktiga jordlager med hög hydraulisk konduktivitet. I tillrinningsområdens yttre gräns förekommer ofta hällar och tunna jordlager. Berggrundens topografi följer då markytans topografi till stor utsträckning och ger därmed inte mycket ny information. Tillrinningsområden avgränsade utifrån berggrundens topografi blir till ytan mycket stora. De förenklingar av verkligheten som metoden kräver bedöms vara för omfattande för att metoden ska kunna användas för avgränsning av tillrinningsområden med endast berggrundens topografi som underlag. Däremot kan berggrundens topografi användas i kombination med annan information, främst grundvattenytans topografi men även information om jordarter och bergarter. Berggrundens överyta kan också vara till hjälp i arbetet med att avgränsa tillrinningsområden såsom det utförs på SGU idag genom att fungera som bakgrundsinformation. Vidare visas att topografiska delavrinningsområden från SVAR inte lämpar sig för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasinet. Detta dels på grund av att delavrinningsområdenas utbredning är helt beroende av från vilken punkt de avgränsats och dessa punkter väljs godtyckligt längs vattendragen, dels på grund av att områdenas dräneringsriktning är svår att ta hänsyn till i metoden

Avgränsning av tillrinningsområden till grundvattenmagasin : vilken information ger berggrundens överyta?

Delineation of recharge areas for aquifers is performed in the groundwater mapping process at the Swedish geological survey, SGU. This work is time consuming and performed manually. It is therefore desirable to develop a more general and repeatable method for defining recharge areas for aquifers. The purpose of this study was to investigate two other possible methods to delineate recharge areas for aquifers. The first method was to examine the possibility of using the topography of the bedrock to define the recharge areas for aquifers. To enable this, a method for generating the topography of the bedrock was developed. The recharge area could then be defined by using the Arc Hydro Tools in ArcMap. The second method was to examine whether topographic water divides delimited from the ground surface topography could be used to delineate recharge areas for aquifers. For this purpose, topographic water divides from Svenskt Vatten ARkiv (SVAR) were used. The results show that it is possible to generate the topography of the bedrock by using information about the soil depth from the databases at SGU for small areas with a lot of data. In order to do the same over a larger area, for example the whole of Sweden, more data and perhaps other methods are needed. The topography of the bedrock gives a lot of new information in areas where the topography of the groundwater surface does not follow the topography of the ground surface, for example where deep soils with high hydraulic conductivity occur. In the outer part of the recharge areas thin layers of soil and outcrops often occur. This means that the topography of the bedrock is very similar to the topography of the ground surface and therefore does not give much new information. Recharge areas delineated from the bedrock topography are very large. This method is not complex enough to calculate the delineation of recharge areas using only the bedrock topography as an input. However, the bedrock topography can be used together with other information, especially the topography of the groundwater surface but also information about soil types and bedrock. The bedrock topography can also serve as background information in the work with delimiting recharge areas as it is done today. It is further shown that the topographic sub-catchments from SVAR are not suitable for defining recharge areas for aquifers. This is partly because the areas of the sub-catchments are entirely dependent on which point they are defined from and these points are chosen arbitrarily along the streams, and partly because the drainage direction of the sub-catchments is difficult to take into account when using this method.Arbetet med att avgränsa grundvattenmagasin och deras tillrinningsområden sker idag inom grundvattenkarteringen på Sveriges geologiska undersökning, SGU. Detta arbete är tidskrävande och utförs manuellt. Det finns därför en önskan om att utveckla ett mer generellt och repeterbart arbetssätt för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasin. Syftet med detta examensarbete var att undersöka två andra tänkbara metoder för framtagande av grundvattenmagasins tillrinningsområden. Den första metoden innebar att undersöka möjligheterna att avgränsa ett magasins tillrinningsområde utifrån berggrundens topografi. För att möjliggöra detta utvecklades en metod för framtagande av berggrundens topografi. Därefter har tillrinningsområden till grundvattenmagasin avgränsats med hjälp av programmet ArcMap och verktyget Arc Hydro Tools. Den andra metoden innebar att undersöka huruvida topografiska vattendelare avgränsade utifrån markytans topografi kan användas för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasin. För detta ändamål har topografiska vattendelare från Svenskt Vatten ARkiv (SVAR) använts. Resultaten visar att det går att interpolera fram berggrundens topografi utifrån den jorddjupsinformation som finns lagrad i SGUs databaser inom små områden med täta jorddjupsdata. För att göra detsamma över ett större område, kanske till och med hela Sverige, krävs mer data och eventuellt också en annan typ av metod. Berggrundens överyta ger mest ny information i områden där grundvattenytan inte följer markytans topografi, som i mäktiga jordlager med hög hydraulisk konduktivitet. I tillrinningsområdens yttre gräns förekommer ofta hällar och tunna jordlager. Berggrundens topografi följer då markytans topografi till stor utsträckning och ger därmed inte mycket ny information. Tillrinningsområden avgränsade utifrån berggrundens topografi blir till ytan mycket stora. De förenklingar av verkligheten som metoden kräver bedöms vara för omfattande för att metoden ska kunna användas för avgränsning av tillrinningsområden med endast berggrundens topografi som underlag. Däremot kan berggrundens topografi användas i kombination med annan information, främst grundvattenytans topografi men även information om jordarter och bergarter. Berggrundens överyta kan också vara till hjälp i arbetet med att avgränsa tillrinningsområden såsom det utförs på SGU idag genom att fungera som bakgrundsinformation. Vidare visas att topografiska delavrinningsområden från SVAR inte lämpar sig för att avgränsa tillrinningsområden till grundvattenmagasinet. Detta dels på grund av att delavrinningsområdenas utbredning är helt beroende av från vilken punkt de avgränsats och dessa punkter väljs godtyckligt längs vattendragen, dels på grund av att områdenas dräneringsriktning är svår att ta hänsyn till i metoden