Modelling of aquifer on Ingarö island : A Steady-State model

Värmdö municipality, in the archipelago of Stockholm, has one of Sweden’s fastest growing populations and is a popular location for tourism and summer houses. This puts a lot of pressure on groundwater reservoirs and will likely be even more strained in the future as the climate continues to heat up due to anthropogenic activities. The aim of this study is to investigate the use of groundwater resources on the island of Ingarö, today and in a changing climate. The goal was also to identify the behaviour of the groundwater reservoir under different extraction rates. A model was constructed using MODFLOW, a software developed and maintained by the U.S. Geological Survey. The results show that for the present-day scenario with the current extraction rate there is a surplus of recharge leaving the reservoir. Moreover, three groundwater divides could be identified in the reservoir which can prove useful when examining the movement of contaminants. The result also indicated that an extraction rate of 105% of current extractions could be possible without any artificial infiltration. At an extraction rate of 110%, one well struggled with keeping up with demand for water. As the extraction rate increased further the results were deemed as inconclusive. For these scenarios, model domain required to be extended further east due to a constant head boundary condition acting as an infinite source of water in these cases.Värmdö kommun har en av Sveriges snabbast växande befolkningar, därtill är kommunen en populär tillflyktsort under sommaren med många turister och andra som har sina sommarhus där. Många av dessa sommarhus har under de senaste 20 åren konverterats till permanentboenden och det är troligt att denna utveckling kommer fortsätta i framtiden. Detta medför att den redan begränsade tillgången på vatten ute i skärgården påverkas negativt och kommer spädas på ytterligare i samband med att klimatet blir allt varmare. Målet med denna uppsats var att kartlägga grundvattentillgångarna i Ingarö vattentäkt och hur dessa påverkas av klimatförändringarna samt under olika uttagsscenarion, där de olika uttagen kan spegla kraven på tillgång på vatten vid en ökande befolkning. En konceptuell modell skapades i Groundwater Modelling Systems (GMS) och i ArcGIS. Modellen löses sedan numeriskt med hjälp av grundvattenflödesekvationen i MODFLOW och lösningen importeras därefter tillbaka till GMS för analys. Den underliggande förutsättningen i modellen var att det nuvarande grundvattenuttaget och den naturliga återhämtningen av magasinet är lika stor. Den naturliga återhämtningen inom domänen, och de bidragande omkringliggande områdena, baserades på årsmedelvärden av nederbörd och evapotranspiration som hämtas från Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut (SMHI). De bidragande omkringliggande områdena identifierades genom att hitta vattendelare i landskapet med hjälp av en Digital Elevation Model (2x2 m). Jorddjupet i åsen beräknades med hjälp av Sveriges Geologiska Undersöknings (SGU) jorddjupsmodell som grund. I de områden där SGUs modell inte ansågs ge tillförlitliga jorddjup ersättes den med dels en jorddjupsmodell utvecklad på Kungliga Tekniska Högskolan (Simplified Regolith thickness Model) och dels med hjälp av kriging-interpolation över ett område med en högre densitet av kända jorddjupspunkter. Resultaten från det nutida scenariot med dagens uttag visade att det finns ett visst mått av överskott på vatten i åsen. Utöver detta så visade också resultatet att det finns tre grundvattendelare i vattenreserven vars placering kan visa sig nyttig för att förstå hur föroreningar kan sprida sig i åsen. Resultatet visade att uttag på 105 % av dagens uttag troligtvis är möjliga utan artificiellinfiltrering. Då uttaget ökades till 110 % började en brunn visa på svårigheter att leverera de volymer som förväntades. För uttag på 130 % och större visade sig resultatet vara missvisande då en stor mängd vatten strömmade in från den östra gränsen. Den östra gränsen av modellen bör därför förflyttas längre öster ut för att uppnå mer tillförlitliga resultat. Klart stod dock att den generella grundvattennivån lär sjunka i framtiden då evapotranspirationen förutspås öka mer än nederbörden