NV-Rapport - Vandføring og vands nedsivning

Side 1

Århus Katedralskole [navn fjernet]

Naturgeografirapport om vandføring og Klasse: 1. L permeabilitet og vandkapacitet. Den 6. oktober 2008

Side 1 af 5

Formål

Formålet med disse to forsøg er at beregne vandføringen i Århus å og finde årsager til denne vandføring ved sammenligning med forsøgene om permeabilitet og vandkapacitet (porøsitet) i sand-og lerjord.

Teori

Vand er en vigtig del af langt de fleste kredsløb her på jorden, bl.a. i den hydrologiske cyklus som er mere almindeligt kendt som vandets kredsløb.

Dette kan stilles op i en ligning kaldet vandbalance ligningen.

N = A + A + F + ΔR

o u

N = Nedbør
A = Overfladeafstrømning

o

A = Underjordiskafstrømning

u

F = Fordampet vand
ΔR = Ændring i jordvandsmagasinet

Denne ligning bruges til at beregne den nedbør, der falder ved en given fordampning, overflade- og underjordiskafstrømning og enten positiv eller negativ ændring i jordvandsmagasinerne. Dette STX 1.g korn. Kornstørrelsen for ler er mindre end 0,002 mm, hvilket gør det meget fint. De fine korn pakker sig tæt sammen i jorden, og gør det sværere for vandet at trænge igennem. Det giver også leret er bedre evne til at holde på vandet altså en bedre vandkapacitet (porøsitet), hvilket er det det demonstreres i Forsøg a). Sandjord består af noget større molekyler, med en størrelse på mellem Vand

Damp Overfladeafstrømning

Nedbør

Underjordiskafstrømning

Nedsivning til grundvand

Side 2

Århus Katedralskole [navn fjernet]

Naturgeografirapport om vandføring og Klasse: 1. L permeabilitet og vandkapacitet. Den 6. oktober 2008

Side 2 af 5

0,06 til 2 mm. De større korn gør det nemmere for vandet at trænge igennem, hvilket gør, at vandet trænger længere ned under jordoverfladen. Sand har derfor en mindre porøsitet.

Dette betyder også noget mht. Forsøg b). Oplandet omkring Århus å har betydning for den vandføring åen har. Når nedbøren falder, vil noget af det optages i jorden mod havet ved underjordiskafstrømning, men hvis jorden indeholder meget ler, optages ikke alt vandet men ledes i stedet mod havet ved fx åer som i Århus å.

Hypotese

Forsøg a) Påvisning af tre forskellige jordtypers vandkapacitet og permeabilitet. Eftersom lerjorden består af meget så og fine partikler, formoder jeg at, vandet vil have sværest ved at trænge igennem denne jord type, og derfor har lerjorden er lavere permeabilitet, men også at lerjorden vil have den største vandkapacitet (porøsitet), netop fordi de små partikler holder bedre på vandet, og fordi de ligger tættere sammen. Sandjordens store partikler gør, at vandets let løber igennem den sandede jord, og derfor har sandjorden er højere permeabilitet, og giver jorden en mindre vandkapacitet (porøsitet), fordi det store mellemrum mellem partiklerne ikke holder så godt på vandet.

Forsøg b) Vandføring i Århus å. Århus å er for et par år siden gennem renoveret inde i byen, som er det sted, vi målet vandføringen. Kanter og bunden i åen blev moderniseret og er blev en næsten lige rende, der går gennem byen. Min hypotese til dette forsøg er, at vandføring ikke er så stor, som det ellers normalt ville være, fordi i en uge op til forsøget ikke havde regnet, og derfor vil der være mindre vand i åen, og fordi åen løbe så plant. Der er ingen ændring i vandet som fx bakker eller andet, derfor må vandet løbe mere roligt og kontrolleret, og ikke så vildt som i mere kuperede terræner i Østjylland.

Forsøgsbeskrivelser

Forsøg a) Påvisning af tre forskellige jordtypers vandkapacitet og permeabilitet.

Materialer:3 tragte, 3 stk. filterpapir, 6 glaskolber, vægt, stopur, 3 forskellige jordarter – lerjord, sandjord og en blanding af både ler- og sandjord, og vand.

Fremgangsmåde: Hver af tragtene anbringes i hver sin glaskolbe. Filterpapiret foldes og placeres i tragtene. 50g af hver enkelt jordart placeres i hver sin tragt – skal være tørre. De tre jordarter

Side 3

Århus Katedralskole [navn fjernet]

Naturgeografirapport om vandføring og Klasse: 1. L permeabilitet og vandkapacitet. Den 6. oktober 2008

Side 3 af 5 analyseres. Derefter hældes der 300 ml vand i hver tragt – forsigtigt og lidt adgangen, men så der konstant er nok vand i. Tiden startes når der hældes vand i og første tid, der noteres er tiden fra vandet er hældt i og til første dråbe er kommet igennem jorden. Den sidste tid er det tidspunkt, hvor sidste dråbe kommer igennem. Det vand, der er løbet igennem måles. Vandet, der er tilbage i jorden, beregnes.

Forsøg b) Vandføring i Århus å.

Materialer: Målebånd, målesnor med markering for hver 50 cm, tre flydbare genstande - træfliser, stopur, ternet papir og skriveredskaber.

Fremgangsmåde: Dybdemålinger fra en udvalgt bro over Århus å for ca. hver 2 meter. Åens tværsnit måles også. Åens vandløbsprofil tegnes. 30 meter måles op, og en flydbar genstand kastes

i. Tiden for genstanden at flyde de 30 meter noteres. Dette genstages tre gange, for at finde den gennemsnitlige vandføring, og hver gang noteres tiden.

Resultater

Forsøg a)

De forskellige jordtyper: o Lerjorden – fine korn, mørk farve, knaser ganske lidt (de fine korn), lugter af skovbund.

o Sand- og lerblanding – lys brun, meget kraftig lugt (gravet op dagen i forvejen) af regnorm o Sandjord – store synlige korn, knaser meget, lugter tørt , gråligbrun farve.

Forsøg b) Åens vandløbsprofil (Bilag 1). Åens bredde: 10,58 meter. For hver anden meter måles dybden. Disse er noteret i bilag 1.

Åens hastighed: 2 min 30 sek.

2 min 33 sek.

3 min 4 sek.

Jordartsmateriale Måling 1 (t sek) Måling 2 (t sek) Tilbageholdt vand (ml)

1 2

1:Sand 4 sek. 17 min 2 sek. 50 ml

2: Sand- og lerbland 15 sek. 29 min 10 sek. 60 ml

3: Ler 2 sek. 16 min 5 sek. 25 ml

Side 4

Århus Katedralskole [navn fjernet]

Naturgeografirapport om vandføring og Klasse: 1. L permeabilitet og vandkapacitet. Den 6. oktober 2008

Side 4 af 5

Databehandling

Forsøg a) Vandet, der løb ned gennem kolben, skal bruges til at beregne det tilbageholdte vand i joden dvs. jordens vandkapacitet (porøsitet).

Sandjorden: 300 ml – 250 ml = 50 ml tilbageholdt
Sand- og lerblandingen: 300 ml – 240 ml = 60 ml tilbageholdt
Lerjorden: 300 ml – 275 ml = 25 ml tilbageholdt

Forsøg b) Den gennemsnitlige hastighed for træfliserne:

(2 min 30 sek + 2 min 33 sek + 3 min 4 sek) / 3 = 2 min 42 sek.

Åens tværsnit i m^{2}:

Første felt: 2 m *1,22 m = 2,44 m^{2}
Andet felt: 2 m *1 m + 2 m * 0,22 m / 2 = 2,22 m^{2}
Tredje felt: 2 m * 1 m + 2 m * 0,1 m / 2 = 2,1 m^{2}
Fjerde felt: 2 m * 1,1 m = 2,2 m^{2}
Femte felt: 2,58 m * 1 m + 2,58 m *0,1 m / 2 = 2,709 m^{2}

                             2        2
I alt: (2,44+2,22+2,1+2,2+2,709)m = 11,669 m

Åens vandføring:

11,669 m^{2} *(30 meter / 182 sek.) = 1,92346 m^{3} /sek. løber gennem Århus å.

Diskussion

Resultaterne fra forsøg a) passer på ingen måde sammen med den opstillede hypotese. Vandet løb langt hurtigere igennem lerjorden i forhold til sandjorden, hvilket ikke skulle være sket ifølge teorien. Dette kan skyldes, at den lerjord vi brugte var taget fra nederst i spanden, så det kunne godt have været lidt fugtigt. Der blev måske lavet en lille revne i jorden, som gjorde at vandet løb hurtigere igennem end forventet, men sådan er det også i virkeligheden. Jorden ligger ikke altid helt tæt pakket sammen, men der kan også være revner, som vandet kan løber ned igennem langt hurtigere, end det ellers ville have gjort. Så det var pakningen i tragten, der gjorde at vandet kunne løbe direkte igennem.

De andre grupper fik resultater, der bekræfter min hypotese, hvor lerjorden har en højere vandkapacitet og en laver permeabilitet i forhold til både sandjorden og blandingen mellem sand og

Side 5

Århus Katedralskole [navn fjernet]

Naturgeografirapport om vandføring og Klasse: 1. L permeabilitet og vandkapacitet. Den 6. oktober 2008

Side 5 af 5 ler. Det var bare vores forsøg, hvor det ikke kom til at passe med de rigtige resultater og sammen med teorien.

Vandføringen i Århus å afhænger ikke kun af den nedbør, der falder, men også af det opland, der er

omkring åen. Åens opland er på ca. 320 km^{2} i og omkring Østjylland. Åen går gennem både kuperet

og fladt terræn, og inden i byen er åen kontrolleret ved den firkantede opbygning, og fordi den løber fladt gennem byen, er der heller ikke så meget fart på vandet. I det kuperede terræn er der ofte mere fart på vandet pga. faldforholdene, hvor vandet bevæger sig op og ned og får fart på, på den måde.

Områderne omkring Århus har en lerholdigjord, som gør det muligt, at der er en å her. Leret gør det sværere for nedbøren at trænge ned i jorden til den underjordiske afstrømning, og i stedet bevæger vandet sig mod havet ved den overfladiske afstrømning, i dette tilfælde Århus å.

Konklusion

Min hypotese blev bekræftet i begge forsøg.

I forsøg a) viste der sig dog at være et par fejlkilder, der gjorde resultatet ukorrekt, men hvis man sammenligner med de andre gruppers resultater (bilag 2), så kan min hypotese bekræftes om, lerjorden har en højere porøsitet og en lavere permeabilitet pga. det meget små molekyler. Disse gør det sværere for vandet at trænge igennem jorden, men gør også, at jorden holder bedre på vandet.

Sandjorden har meget store molekyler i forhold til lerjorden, hvilket gør at vandet let trænger ned gennem jorden, hvilket giver sandjorden er høj permeabilitet, men til gengæld er sandet mindre god til at holde på vandet, hvilket giver det en lav porøsitet.

Århus å løber inde i midtbyen gennem en kontrolleret rende, der er helt firkantet og forholdsvis lige, hvilket gør, at vandet ikke løber så stærkt gennem åen, som det gør i mere kuperede terræner. Og efter som det ikke havde regnet i længer tid, da vi foretog vores undersøgelse, var der heller ikke så meget vand i åen, hvilket også kan forklare den lave vandføring.