Sedimentationsfällor

*

Vad är sedimentation?
Om man slänger en sten i vattnet så sjunker den direkt. Sedimentation är en process som helt enkelt bygger på att partiklar som är tyngre än vatten förr eller senare sjunker till botten. Mindre partiklar som grus - och sandkorn och lerpartiklar sjunker också, men det tar mycket längre tid innan de når botten.

"Sjunkhastigheten" beror på hur stor och hur tung partikeln är. Mycket små partiklar sjunker väldigt långsamt och kan "sväva" i vattnet mycket länge - flera dagar eller veckor (se tabellen nedan).

Rinnande vatten tvingas stanna upp i en damm/våtmark, antingen genom att man leder in delar av vattnet i en bassäng vid sidan av en bäck, eller att man anlägger en damm direkt i ett dike.

Det viktiga är att vattnets hastighet minskar betydligt, helst ska det kunna bildas områden med nästan stillastående vatten. När vattnet rinner mycket långsamt kan partiklarna sedimentera. Partiklarna sjunker då till bottnen och stannar i dammen medan vattnet så småningom rinner vidare (se figuren nedan).

Därför är det viktigt att konstruera sedimentationsfällan på ett sådant sätt att partiklarna hinner sedimentera. Enkelt uttryckt är det så att ju långsammare man får vattnet att rinna i dammen desto fler partiklar hinner sedimentera.

Lång omsättningstid:

Ju långsammare vattnet rinner genom bäcken desto bättre, d v s omsättningstiden måste vara tillräckligt lång. Omsättningstid är ett mått på hur länge vattnet stannar i en bassäng och uttrycks, när det gäller mindre dammar, vanligen i dagar eller veckor. Stora bassänger som till exempel sjön Vättern kan ha en omsättningstid på 60 år medan små dammar kan ha en omsättningstid på bara några timmar.

Omsättningstiden bestäms av vattenvolymen (kubikmeter) i dammen och inflödet (kubikmeter per sekund) av vatten till dammen. Omsättningstid = volym/flöde. Det vill säga har man en liten volym (liten damm) med ett stort flöde (stor bäck) så blir omsättningstiden liten, och vattnet rinner snabbt igenom dammen. Då fungerar inte dammen som en sedimentationsfälla!

Stor yta:

När man ska anlägga en sedimentationsfälla så ska man alltså först undersöka hur stort flödet är i det vattendrag man vill rena. Ju större vattendrag (flöde) man vill leda in i dammen desto större damm ska man anlägga. Norska undersökningar har på senare tid visat att ytan kan ha större betydelse än volymen (och omsättningstiden), och i Norge rekomenderar man att ytan ska vara åtminstone 0.1% av avrinningsområdet. När man anlägger en våtmark är det ju dock inte bara sedimentationen man vill gynna utan även de andra renande processerna. Dessa gynnas också av en lång omsättningstid och stor yta. En bra tumregel är att ytan på dammen bör vara ca 1% av ytan på avrinningsområdet. I ett längre perspektiv har en större damm bättre förutsättningar att fungera tillfredsställande.

Tillräckligt djup:

Sedimentationsfällan ska vara relativt djup. Ett stort djup gör ju att volymen blir större (och därmed längre omsättningstid) och minskar dessutom risken för utsköljning av sediment. Utsköljning av tidigare sedimenterat material är ett problem som oftast uppstår i dammar som är grunda (< 1m) och för små i förhållande till sitt avrinningsområde (för högt flöde). I små, grunda dammar kan plötsliga skyfall leda till mycket höga kortvariga flöden där vattnet istället för att lämna sediment till dammen, tar med sig befintligt sediment från dammbottnen och transporterar ut det i vattendraget. I en sådan damm kan allt det sediment som ansamlats i våtmarken under ett år försvinna ut med vattnet under en kort högflödesperiod!

Flacka strandzoner:

Det är en fördel om våtmarken har flacka stränder så att ytan tillåts öka när vattennivån stiger. Då fungerar våtmarken som ett utjämningsmagasin vid höga flöden och kan magasinera vattnet längre tid. Så fungerar naturliga våtmarker som är mycket viktiga för att utjämna flödena i ett vattendrag. Grunda och flacka strandzoner i våtmarken, där översvämningar tillåts och är kontrollerade, jämnar ut flödestoppar. Det är viktigt att sedimentationsdammarna dimensioneras efter högflödena och inte efter ett uträknat medelföde.

Djuphåla och vegetationsfilter:

Oftast har sedimentationsdammar en djuphåla (ca 2 m djup) vid inloppet (figur nedan). Här sedimenterar de största partiklarna som sjunker relativt snabbt. Efter djuphålan är det vanligt att man har någon form av vegetationsfilter på de något grundare områdena (figur nedan). Vegetationen har flera fördelar, dels så gör den att vattnet tvingas rinna långsammare vilket ökar sedimentationen, och dels så binder den sedimentet på bottnen genom sin rotfilt och minskar därför risken för uppgrumling och utsköljning av sedimentet vid plötsliga flödestoppar.

När vattnet rinner genom vegetationen så minskar flödeshastigheten och även mindre partiklar sedimenterar. Oftast vill man dock inte att alltför tät vegetation sprider sig över hela dammen eftersom det då kan skapas kanaler i vegetationen som vattnet följer, istället för att spridas jämt över hela dammytan. Sådan kanalbildning kortsluter" dammen och vattnet transporteras fortare genom dammen vilket innebär försämrad sedimentation och rening. För att undvika att vegetationen sprider sig bör man ha ett vattendjup på minst 1-1.5 m i de delar av dammen som man vill ha vegetationsfria. Det är också bra om övergångarna mellan djupa och grunda områden är relativt branta vilket minskar växternas spridningsmöjligheter från de grunda områdena till de djupa.

Vegetation i dammen har dock fler fördelar än att den minskar vattenrörelser. Växterna tar upp näring som binds in i biomassan och renar alltså vattnet. Det är dock osäkert hur stor denna effekt är eftersom mycket av näringen frisläpps igen när växterna vissnar och bryts ner på vintern. Däremot är vattenväxter synnerligen viktiga genom att de fungerar som växtplats och föda för bakterier som omvandlar kvävet i vattnet (nitratkväve) till atmosfäriskt kväve (kvävgas) som är oskadligt (luft består till 78 % av kvävgas). Dessa bakterier sitter på bottnen samt på de blad och stamdelar av vattenväxterna som är under vattenytan.

Framtida skötsel
Vid anläggandet av en våtmark är det mycket viktigt att tänka på framtida skötsel. Eftersom anläggningen förhoppningsvis ska leda till att partiklar sjunker till botten kommer det på sikt att betyda att dammen blir allt grundare. Då kan man behöva gräva bort det ansamlade näringsrika sedimentet för att undvika problem med utsköljning och igenväxning. Hur snabbt en damm grundas upp beror dels på hur djup den var från början och dels på hur mycket material som transporterats till dammen och som sedimenterat där. Mätningar från små dammar i Skåne visade att mängden material (omräknat till torrt sediment) som ansamlats i en damm varierade mellan 1-10 m3 per hektar dammyta och år. Utgrävning kan kanske behövas redan efter 5-10 år, men en djup damm kan förmodligen också fungera utan åtgärd i tiotals år.

Det är således viktigt att det går att gräva ut sedimentet vid behov. En uppgrundad damm är lätt att rensa om den är konstruerad så att en grävskopa kan komma åt hela bottenytan från strandkanten. En lång och smal damm är därför oftast lättare att gräva ut än en cirkelrund.

Stora dammar behöver kunna torrläggas för att grävas ut. Torrläggning går enkelt att ordna genom att ha ett bottenrör på dammbottnens lägsta punkt. På bottenröret fästs en snabel som når upp till ett säkerhetsrör. Säkerhetsröret fungerar som bräddavlopp vid höga flöden och bestämmer högsta tillåtna vattenstånd. Genom att vrida snabeln uppåt eller nedåt kan man variera vattenståndet och vid helt nerfällt läge tömmer man våtmarken. Ett alternativ till bottenrör är att installera en munk, som också medger nivåreglering och torrläggning.

Flacka stränder ger större skötselmöjligheter av strandzonen, till exempel vid eventuella igenväxningsförlopp då man kan komma åt med maskiner. Om stränderna är för branta omöjliggörs maskinell avslagning. Det är också en säkerhetsfråga då branta slänter kan vara livsfarligt för barn och djur eftersom det kan bli mycket svårt att ta sig upp för de branta och ofta hala kanterna om de faller i vattnet.

Övriga praktiska tips vid våtmarksanläggning finns under kapitel 6.3 Våtmarker.

Läget

När man väljer läget för sedimentationsfällan bör man tänka på vissa saker. Först och främst ska dammen anläggas där den gör mest nytta, vilket betyder att den ska ligga vid hårt belastade vattendrag. Belastningen på våtmarken = inkommande flöde x koncentration av näringsämnen. En damm tar bort mer näring om det inkommande vattnet från början har höga koncentrationer. Därför ska avrinningsområdet helst domineras av åkermark, vilket oftast betyder höga halter av både partiklar och lösta näringsämnen.

Oftast vill man minimera grävarbetet och därmed kostnaden genom att anlägga dammen i naturliga sänkor invid vattendragen. Dock ska man alltid bana av matjorden för att undvika onödig erosion och uttransport av näringsämnen.

Det är i regel inte tillåtet att anlägga en damm som en direkt utvidgning av ett vattendrag. Även små diken kan till exempel hysa bestånd av öring som gör att det blir svårt att få tillstånd för anläggningen (se nedan).

Tillstånd

Innan man börjar anlägga dammar eller våtmarker måste man söka tillstånd (så kallat samråd) hos Länsstyrelsen. Länsstyrelsen undersöker då om det finns några hinder för anläggningen. Hinder kan till exempel vara olika biotoskydd i området, arkeologiska fynd, luft - och jordledningar som inte får påverkas etc.

Stöd

För att bekosta arbetet med att skapa våtmarker och dammar kan anläggningsstöd sökas från Länsstyrelsen eller ibland från kommunerna. Efter anläggningens färdigställande kan man även söka skötselstöd hos Länsstyrelsen.