uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Kvantifiering av mönster för vattenkemiska interaktioner mellan sjöar och vattendrag
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2015 (Swedish)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Quantifying patterns of interactions between lakes and watercourses in water chemistry (English)
Abstract [sv]

Detta examensarbete syftar till att studera hur olika vattenkemiska parametrar förändras då vattnet rinner genom sjöar i Emåns avrinningsområde. Vattenkemidata hämtades från Sveriges lantbruksuniversitets databank. Genom att använda ArcGIS verktyget STARS, Spatial Tools for the Analysis of River Systems, kunde en hydrologisk nätverksmodell byggas upp. De vattenkemiska parametrarna som analyserades var pH, färgtal, absorbans filtrerad (Abs), syraneutraliserande förmåga (ANC), oorganiskt kväve (IN), organiskt kväve (ON), total kväve (TN), total organisk kol (TOC), total fosfor (Tot-P) samt fosfat (PO4-P).  Tillvägagångsättet i examensarbetet har varit ett statistiskt sätt att bearbeta och kvantifiera data mellan sjöar och vattendrag. Inga kemiska, fysikaliska eller biologiska processer har studerats. Detta examensarbete ger en inblick i de möjliga samband som finns mellan sjöar och vattendrag i landskapet.

Geostatistiska modeller är viktiga verktyg för att förstå hur kemiska och biologiska processer verkar i sjöar och vattendrag. När geostatistiska modeller analyseras används olika avståndsmodeller där dessa kan ge en djupare förståelse för vad som händer mellan miljöövervakningsstationerna. Vid bestämning av färdväg och avstånd mellan miljöövervakningsstationerna är euklidiskt avstånd (fågelvägen) eller ett hydrologiskt avstånd (fiskvägen) de vanligaste. Dessa avstånd kan antingen definieras som symmetriskt eller asymmetriskt avstånd. Studier har visat att det finns brister i hur sjöar skall analyseras på ett korrekt sätt i modellerna. I den här studien används längden mellan sjöars in- och utlopp, sjölängd (SL), som beräknades för samtliga sjöar och jämfördes med avstånden ovan för att urskilja effekterna av sjöar. Arean på sjöar och våtmarker, SV, beräknades också till varje miljöövervakningsstation.

Statistiskanalysering utfördes med vattenkemidata från augusti månad från åren 2010 och 2013. Under augusti månad inhämtades data från samtliga miljöövervakningsstationer. Skillnaden i månadsmedelflöde var störst åren 2010 och 2013 jämfört med övriga år. Resultatet av analyseringen visade att Abs, färgtal, IN, ON, PO4-P, TN, TOC och Tot-P hade en negativ korrelation mot SL och SV area uppströms miljöövervakningsstationerna. pH hade en positiv korrelation och det fanns ingen signifikant korrelation för ANC. SL var starkt korrelerad med sjöegenskaperna area, volym, max- och medeldjup.

Baserat på samtliga ovannämnda resultat drogs slutsatsen att sjöar hade en större påverkan på de vattenkemiska parametrarna än vattendragen. Ur ett landskapsperspektiv ökade koncentrationen av de vattenkemiska parametrarna längs med vattendragen men koncentrationen minskade när vattnet strömmade igenom sjöar. Att använda SL som avståndsmätning i sjöar är ett enkelt och bra sätt att beskriva vattnets väg genom sjöar där stark korrelation fanns mellan SL och sjöegenskaperna. 

Abstract [en]

The aim of this Master’s Thesis is to study how different water chemistry parameters change as water flows through the lakes in the watershed of the river Emån. Water chemistry data was extracted from the Swedish University of Agricultural Sciences database. By using the ArcGIS toolset STARS, Spatial Tools for the Analysis of River Systems, it was possible to build a landscape network. The water chemistry parameters that were analyzed included: pH, color, absorbance filtered (Abs), acid neutralizing capacity (ANC), inorganic nitrogen (IN), organic nitrogen (ON), total amount nitrogen (TN), total organic carbon (TOC), total phosphorus (Tot-P) and phosphate (PO4-P). In this thesis statistical analysis of available data were performed including processing and quantifying the impact of lakes on water chemistry. While this approach does not inherently consider chemical, physical or biological processes, it does offer a straightforward view of possible patterns of interactions between lakes and watercourses in the landscape.

Geostatistical models are important tools for understanding how chemical and biological processes operates in lakes and stream networks. When geostatistical models are analyzed, different distance models can give a deeper insight of what happens between monitoring stations. When determining the routes and the distances between monitoring stations in a network it is most common to use the Euclidean (straight line) distance or the hydrological distances. Further, these distances can be defined either symmetrically or asymmetrically.  Studies have shown that there is a need in how to properly analyze lakes in these distance models. In this thesis the lengths between inlet and outlet of the lakes in the stream network, lake length (SL), were calculated for all the lakes. SL were compared within the distance metrics mentioned above to discern the impacts of lakes. The area lake and wetlands, SV, were also calculated to each site.

The analyses were performed with water chemistry data from August for the years 2010 and 2013. Data was collected from all monitoring stations during this month. The difference in average month flow rate was highest in 2010 and 2013 compared to other years.Analyses showed that Abs, color, IN, ON, PO4-P, TN, TOC and Tot-P had a negative correlation in relation to SL and SV. On the other hand, pH had a positive correlation and there were no significant correlations for ANC. SL had a strong correlation with lake area, volume, maximum depth and average depth.

Based on these findings it can be concluded that lakes have a stronger impact on changing water chemistry than streams. In a landscape perspective the water chemical parameters increased in concentration as water flowed downstream, but the concentrations decreased as water flowed through the lakes. The results of this study demonstrate that SL supplies an adequate way to describe the path of water through the lakes shown in the correlation between SL and lake properties. 

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 48 p.
Series
UPTEC W, ISSN 1401-5765 ; 15024
Keyword [en]
ArcGIS, GIS, STARS, water chemistry, lakes, streams
Keyword [sv]
ArcGIS, GIS, STARS, vattenkemi, sjöar, vattendrag
National Category
Oceanography, Hydrology, Water Resources
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-259608OAI: oai:DiVA.org:uu-259608DiVA: diva2:848513
Educational program
Master Programme in Environmental and Water Engineering
Presentation
2015-06-15, Skåne, Geocentrum, Villavägen 16, Uppsala, 10:15 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-09-01 Created: 2015-08-10 Last updated: 2015-09-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2300 kB)133 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2300 kBChecksum SHA-512
d3d4dc96245f22918ddf410f910c8075f0e1156d2968d2079736e65340dd5c99bd3e65c38064557bba900f6b03d439202d1311e77a131c867a2fdb6aa83978e4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Oceanography, Hydrology, Water Resources

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 133 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 681 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf