Grundvattenmodellering av Krycklans avrinningsområde och utvärdering av grundvattnets utflödesfördelning

This thesis aimed to evaluate the groundwater discharge distribution in the Krycklan catchment by developing a groundwater flow model using COMSOL Multiphysics and assuming a topography- controlled groundwater surface. Previous research has shown that the groundwater surface can be modeled as a subdued replica of the topography in humid climate regions where the permeability of the subsurface is low and where the groundwater surface is shallow. In earlier studies by Mojarrad (2021), it has been shown that the modeled infiltration becomes higher than the observed infiltration when a topography-controlled groundwater surface boundary is used and that a solution to this is to decrease the resolution in recharge areas. This method was therefore used in the thesis; however, the modeled infiltration was unsuccessfully lowered. This is thought to be due to differences between the model and the previous study and which are discussed further in this thesis. The discharge and recharge areas were identified using the direction of the vertical component of Darcy velocity, and the discharge flow distribution was evaluated in ArcMAP. The discharge flow distribution in the landscape was compared to real geographical data of surface water to identify a discharge threshold value for when the water balance is upheld by surface water flow or by evapotranspiration. The evapotranspiration discharge flow distribution was also evaluated, where the highest flow values were found in riparian zones of the landscape. Syftet med denna avhandling var att utvärdera föredelningen av grundvattnets utflöde i Krycklans avrinningsområde genom att utveckla en grundvattenflödesmodell i COMSOL Multiphysics med antagandet av en topografikontrollerad grundvattenyta. Tidigare forskning har visat att grundvattenytan kan modelleras som en dämpad kopia av topografin i fuktiga klimatområden där permeabiliteten i underytan är låg och där grundvattenytan är grund. En implikation av att använda en topografikontrollerad grundvattenyta har visat sig vara att den modellerade infiltrationen blir högre jämfört med den observerade infiltrationen. Tidigare studier av Krycklans avrinningsområde har visat att genom att minska upplösningen i infiltrationsområden kan den modellerade infiltrationen framgångsrikt sänkas, därför användes denna mesh-utjämningsmetod i avhandlingen. För validering av modellen jämfördes den modellerade infiltrationen med den observerade infiltrationen i Krycklans avrinningsområde. Valideringen visade att mesh-utjämningen misslyckades med att minska infiltrationen, vilket tros bero på skillnader mellan modellen och den tidigare studien och som diskuteras vidare i denna avhandling. Grundvattnets infiltration- och utflödesområden identifierades med hjälp av riktningen på den vertikala komponenten av Darcy-hastighet, och utflödesfördelningen utvärderades i ArcMAP. Utflödesfördelningen i landskapet jämfördes med verkliga geografiska data för ytvatten för att identifiera ett tröskelvärde för utflödet när vattenbalansen upprätthålls av ytvattenflöde eller av evapotranspiration. Fördelningen av utflöden genom evapotranspirations utvärderades också, där de högsta flödesvärdena återfanns i områden nära ytvattenkroppar i landskapet.