Sandvandring - Biologisk effekt af sand i vandløb

Sandvandring starter allerede i de små bække og giver meget dårlige levebetingelser for både smådyr og fisk

Hårdt vedligeholdte vandløb giver dårlige levebetingelser for
fisk.

Finkornet sediment (sand og jordpartikler), som transporteres med strømmen, påvirker grundlæggende livet i vandløb på to forskellige måder: 1) Sedimentet påvirker levestederne for organismer i vandløbet, og 2) sedimentet påvirker vandgennemstrømningen i bundmaterialet og nedsætter dermed genluftningen og iltindholdet.

Sedimentet påvirker levestederne for organismer i vandløbet

Sedimentet påvirker levestederne for organismer i vandløbet og vandløbsbunden. I vandløb, hvor der findes mange grove strukturer i bunden, vil der være en større variation i de tilgængelige levesteder. Består vandløbsbunden derimod overvejende af finkornet materiale, vil strømforholdene være mere ensartede, og udbuddet af levesteder vil være mere snævert.

For smådyr gælder generelt, at jo grovere og dermed komplekst sedimentet er, jo flere forskellige smådyr vil der være. En sandet bund indeholder forholdsvis få arter og individer (reference 6, 13, 20 & 22), og sandvandring kan blandt andet påvirke smådyrenes drift (reference 31). Smådyrene er afgørende som føde for fiskene, blandt andet laksefiskene, og derfor påvirker sandvandringen indirekte fiskebestanden gennem udbuddet og mængden af fødeemner for fiskene.

Finkortet sediment kan også forhindre fiskelarverne, der befinder sig i gruset, i at vandre op igennem gydegruset og op i vandet, når de har opbrugt deres blommesæk og skal op fra hulrummene i gruset.

Finkornet sediment kan påvirke vandløbets udformning, idet vandløbet får ensartede dybdeforhold på lange strækninger. Dermed bliver variationen i vandløbet mindre, og de dybere områder bliver mindre dybe eller forsvinder helt. I USA har man set, at dette forhold kan være den måske væsentligste årsag til, at sandfang, som etableres for at mindske mængden af sand, har en gunstig virkning på bestanden af bækørred (reference 1).

En del af vandløbets fisk, fx ørred og laks, er territoriehævdende. Størrelsen af territorierne afhænger blandt andet af, om fiskene er visuelt isolerede (reference 15). Antallet af fisk, der kan eksistere inden for et givet areal, er dermed direkte bestemt af vandløbsbundens fysiske struktur. Ved udbredt forekomst af finkornet materiale er habitaten mindre heterogen, og den mulige størrelse af en territoriehævdende fiskebestand dermed mindre.

Sedimentet nedsætter genluftningen og iltindholdet i bundmaterialet 

Finkornet sediment, der indlejres i bundens grovere materiale (sten og grus), influerer på gennemstrømningen af bundmaterialet og dermed genluftningen og iltindholdet i bundmaterialet. Det betyder, at organismer, der lever i bunden, vil blive udsat for iltforhold, der er kritiske for deres overlevelse.

Når der indlejres sand i gydebanker med ørred- og lakseæg, forringes æggenes overlevelse. Generelt  betyder indlejring af sand, at æggene overlever indtil en vis dybde afhængig af, hvor stor en del af sedimentet sandet udgør (reference 11, 21 & 28). Dybere nede i sedimentet overlever æggene ikke. I vandløb med stor sandvandring vil det derfor oftest kun være de æg, der er begravet få centimeter nede i vandløbsbunden, som har en reel chance for at overleve. Indlejringen af sand i gydesubstratet kan ske meget hurtigt, idet alle hulrum kan være fyldt op på blot en uge (reference 28).

En undersøgelse af både naturlige og kunstige gydebanker i vandløb, hvor der er sandvandring, har vist, at grusområderne enten var helt uegnet til gydning eller kun producerede ganske lidt ørredyngel på grund af sandvandringen. I nogle vandløb var gydebankerne helt dækket af sand (reference 5).

Transporten af sand stiger, når vandstanden stiger. I Danmark er der højst vandstand i vandløb i perioden november-april. Det betyder, at sandvandringen er størst i de måneder, hvor blandt andet laks- og ørredæg er begravet i gydebankerne. Det er påvist, at stor sandvandring betyder tilsanding af gydebanker, hvor laksefiskene har nedgravet deres befrugtede æg (reference 4, 18, 21, 28 & 31).

Sandvandring i regulerede vandløb

Ved regulering og udretning af vandløb formindskes vandløbenes længde. Dermed øges hældningen og afløbshastigheden på vandløbet. Når strømhastigheden stiger, eroderes mere sand, og det transporteres lettere i vandløbet. 

Når vandløb rettes ud, kommer store dele af vandløbet til at løbe gennem jordbund, som ikke tidligere har været vandløbsbund, og hvor bundmaterialet ikke i samme omfang som den oprindelige vandløbsbund er modstandsdygtigt over for erosion. Den oprindelige vandløbsbund vil på de øvre strækninger af de danske vandløb i stort omfang bestå af sten og grus, der er i stand til at modstå vandets kraft, mens mere finkornet materiale gennem tiderne er blevet skyllet bort.

Når vandløbet ved udretning placeres med et løb gennem jordbund, vil vandet bortvaske finkornede partikler og dermed erodere vandløbsbunden og brinkerne i forhold til, hvor modstandsdygtigt jordbunden er over for erosion. I udrettede vandløb er der i de fleste tilfælde samtidig anlagt forholdsvis stejlt skrånende brinker, der vil være følsomme over for erosion, i særdeleshed ved store afstrømninger.

Det er ikke kun vandløbenes udformning, der er blevet påvirket af afvandingshensyn. Også dræning af de ånære arealer har påvirket vandløbene, så der blandt andet sker en hurtigere og mere punktvis afstrømning. Forøgelsen af de befæstede arealer, fx asfalterede veje, medfører også en hurtigere og mere punktvis afstrømning. Forløbet fra regnvandet rammer jorden, til det når frem til vandløbene, er derfor ikke længere naturlig.

Afstrømningsmønstret skal også sammenlignes med et naturligt vandløbs dynamik, hvor vandløbet i situationer med stor afstrømning (hvor vandløbet har den største sedimenttransport) især i de nedre dele breder sig ud over det omgivende landskab. Ved overstrømning af enge og lavtliggende arealer vil strømhastigheden nedsættes betydeligt og suspenderet materiale bliver i stort omfang aflejret (reference 24). Dette er baggrunden for tidligere tiders etablering af engvandingsanlæg og forklaringen på, at der langs naturligt forløbende vandløb findes svage forhøjninger i terrænet som små lave diger.

Samlet set betyder ovenstående forhold, at størstedelen af de danske vandløb i dag befinder sig i en hydraulisk ubalance, hvor den naturlige balance mellem tilført vand og afstrømning er sat delvis ud af kraft.

I et naturligt slynget vandløb vil vandet erodere brinkerne og sedimentet blive aflejret nedstrøms i de næste sving. Denne proces skaber naturlige slyngninger på vandløbene. I vandløb, der er reguleret og udrettet, er den naturlige hydraulik sat ud af kraft, og mængden af sediment, der transporteres, vil ofte være større end i  et uberørt vandløb. Dette sediment vil af strømmen blive transporteret ned igennem vandløbet. De regulerede vandløb er typisk dybtliggende i engene, ofte 1-3 meter under det omkringliggende terræn, hvilket betyder, at strømmen kan erodere i unaturligt høje brinker. Nedbør føres hurtigt til vandløbet, dels fra befæstede arealer, dels gennem dræn og grøfter, og vandføringen kan i løbet af kort tid stige til unaturlige størrelser med mulighed for forøget erosion i brinker og bund (reference 31).

Den menneskelige påvirkning af både vandløb og ånære arealer har øget omfanget af sandvandring i vandløbene (reference 3) og udgør en grundlæggende og udbredt problemstilling i vore vandløb (reference 11, 12, 18, 26 & 27).

Problemet er også internationalt anerkendt som et stort problem (reference 1, 10, 23, 25, 28 & 32). I USA, hvor man har haft mere fokus på disse problemstillinger, end tilfældet har været herhjemme, anføres finkornet sediment som den største kilde til vandløbsforurening (reference 30).

Sandet kommer mange steder fra

Finkornet sediment (sand) i de danske vandløb stammer fra en række kilder, hvor nogle er mere diffuse eller udbredte, og andre kun forekommer punktvist. 

Sand i vandløb kommer fra: 

  • Erosion fra brinker og vandløbsbund.
  • Erosion og udvaskning fra dyrkede marker.
  • Sandtransport gennem drænledninger.
  • Udvaskning fra byområder.

Erosion fra især brinkerne synes generelt at være den mest betydende årsag til sandvandring i danske vandløb (reference 2, 19 & 24). Transport gennem dræn synes lokalt at kunne bidrage med betydelige mængder sand (reference 14). Erosionen fra vandløbsbrinkerne er større i sandede områder end i  områder med lerjord, ligesom den er afhængig af, hvor stejl brinken er. Erosionen fra brinkerne kan endvidere forøges ved manglende hegning for kreaturer, ved nedtrædning og ved dyrkning (kørsel) nær ved brinken.

Erosion fra dyrkede marker kan bestå i udvaskning ved kraftig nedbør og ved vinderosion. Erosion ved udvaskning vil afhænge af jordbehandlingen og hældningsforholdene i området, således at jordbehandling, der ikke fremmer afløb, vil have tendens til mindre udvaskning. Udvaskning fra dyrket mark kan imødegås effektivt ved at udlægge udyrkede bræmmer langs vandløbene (reference 17).

Udvaskningen fra byområder kan være betydelig, og betydningen af befæstede arealer, fx veje, er meget stor, fordi afstrømningen herfra foregår hurtigt, hvilket forøger vandløbenes eroderende kraft.

Geografisk variation i sandvandring

Geografisk er der stor forskel på størrelsen af sandvandring i vandløb. I områder, hvor undergrunden har et stort indhold af sten og grus, er vandløbene kun påvirket i begrænset omfang, hvorimod vandløb, der løber på hedesletter med et stort indhold af sand i undergrunden, er meget påvirkede af sandvandring. Der kan også lokalt være store variationer i erosionen inden for kort geografisk afstand (reference 2). Generelt har sandvandringen et stort omfang i Nordjylland og i vandløbene vest for den jyske højderyg, men også på Sjælland kan der forekomme en betydelig sandvandring.

Reduktion og hindring af sandtransport - sandfang

Erosion og transport af sediment er en naturligt forekommende proces i alle vandløb. I de danske vandløb, der generelt løber i et landskab med en geologi, der er let at erodere, og hvor vandløbene med ganske få undtagelser er uforstyrrede, forsøges erosionen meget ved menneskelig aktivitet. Det er veldokumenteret, at sandvandring er et meget udbredt problem i danske vandløb.

Så vidt det er muligt, bør det forhindres, at unaturligt store sandmængder når frem til vandløbene, og det anbefales, at man lokalt søger at kortlægge kilderne til sandet (brinker, vandløbsbund, dræn, dyrkede arealer). På grund af den diffuse karakter af sandets oprindelse kan det dog være uhyre vanskeligt at kortlægge kilderne. Sandfang anlagt i selve vandløbet kan derfor være en løsning til at sikre, at særligt værdifulde strækninger som fx etablerede gydebanker og opvækststrækninger for laksefisk friholdes for unaturligt store sandmængder.

Alternativet til at anlægge egentlige sandfang vil mange steder være tilbagevendende oprensninger af lange strækninger af vandløbet med maskine og eventuelt hyppig grødeslåning for at sikre vandløbets evne til at aflede vand. Sådanne oprensninger er meget kraftige indgreb, der har langt større negative virkninger end sandfang, der er anlagt korrekt.
 
Hvis sandfang anlægges, vil det erfaringsmæssigt have en række effekter på vandløbet. Selve sandfanget, der generelt anlægges med en længde på cirka 10 gange vandløbsbredden og med en bredde på 2–3 gange vandløbsbredden, har i sig selv en forholdsvis begrænset biologisk effekt. Betydningen af, at sedimentet fjernes, kan være mere vidtrækkende, idet det strømmende vand, når det ikke længere transporterer sediment, får en forøget eroderende evne nedstrøms sandfanget.

Når sandfang anlægges, hvor der ikke er stabile bundforhold og brinkforhold nedstrøms (forstået som modstandsdygtige over for erosion, dvs. bestående af enten sten, grus eller fast ler), kan det forventes, at vandløbet vil erodere vandløbsbund og brinker, indtil der er balance mellem sedimenttransporten og vandets kraft. På samme måde kan en ikke-sikret opstrøms kant ind i sandfanget betyde, at der eroderes opstrøms i vandløbet (reference 7, 9 & 16). Anlægges der sandfang, bør det derfor sikres, at der er stabile bundforhold nedstrøms, og at det opstrøms indløb sikres mod erosion, idet erosionen ellers vil øges.

Pludselig udskylning af bundfældet sediment ved opstemninger vil yderligere have en række negative biologiske effekter (reference 6).

Konklusion

Sammenfattende kan det konkluderes, at i de vandløb, hvor man ikke i tilstrækkeligt omfang kan reducere sandvandringen ved at stoppe tilførslen af sand ved kilden, vil det være gavnligt at anvende sandfang til at reducere sandvandringen.

Man kan på denne måde, hvis bund- og brinkforholdene nedstrøms sandfanget er stabile, sikre forbedrede leveforhold for vandløbets dyreliv nedstrøms sandfanget. Overlevelsen af nedgravede æg fra ørred og laks kan forbedres, og man kan sikre et mere varieret levested for både fisk og smådyr. 

Mere information

Naturklagenævnet stillede i 2006 Danmarks Fiskeriundersøgelser nogle spørgsmål omkring sandfang. Svarene kan læses i redegørelsen om sandvandring og effekten på fiskebestande. (pdf)

Læs mere om sandfang og fiskebestande i specialet "Fysiske og biologiske effekter af sandfang i mindre danske vandløb" (pdf)

Af Stig Pedersen og Finn Sivebæk, DTU Aqua. Institut for Akvatiske Ressourcer.


Referencer

1. Alexander, G.R. & Hansen, E.A. (1983). Sand sediment in a Michigan trout stream Part 2. Effects of reducing sand bedload on a trout population. North American Journal of Fisheries Management [N AM J FISH MANAGE] 3, 365-372.

2. Bartholdy, J., Hasholt, B. & Pejrup, M. (1991). Sediment transport in the drainage area of Ribe Å. Geografisk Tidsskrift 91, 1-10.

3. Brookes, A. (1990). Channelized Rivers. Perspectives for Environmental Management. John Wiley & Sons.

4. Conallin, J. (2004). The Negative Impacts of Sedimentation on Brown trout (Salmo trutta) Natural Recruitment, and the Management of Danish Streams. The Journal of Transdisciplinary Environmental Studies 3, 12 pp.

5. Dieperink, C., Pedersen, M. L., Hansen, T. & Kronvang, B. (2001). Gydegrus i vandløb: Virker det efter 5 år ?, pp. 10 pp. Seminar på DAVID Fagmøde d 12-13 august 2001, Skarrildhus.

6. Doeg, T.J. & Koehn, J.D. (1994). Effects of Draining and Desilting a Small Weir on Downstream Fish and Macroinvertebrates. Regul Rivers-Res Manage 9, 263-277.

7. Donnelly, T.W. (1993). Impoundment of Rivers - Sediment Regime and Its Effect on Benthos. Aquat Conserv-Mar Freshw Ecosyst 3, 331-342.

8. Dunbar, M., Ibbotson, A., Gowing, I., McDonnell, N., Acreman, M. & Pinder, A. (2001). Further validation of PHABSIM for the habitat requirements of salmonid fish. Centre for Ecology and Hydrology Wallingford and Centre for Ecology and Hydrology Dorset.

9. Grant, G.E., Schmidt, J.C. & Lewis, S.L. (2003). A Geological Framework for Interpreting Downstream Effects of Dams on Rivers. A Unique River Water Science and Application 7.

10. Hansen, E.A., Alexander, G.R. & Dunn, W.H. (1983). Sand sediment in a Michigan trout stream. Part 1. A technique for removing sand bedload from streams. North American Journal of Fisheries Management [N AM J FISH MANAGE] 3, 355-364.

11. Henriksen, P.W. & Frederiksborg, R., Storstrøms og Vestsjællands amter (2002).Ørreder på Sjælland og Lolland-Falster. Bestande og gydeforhold 1998-2002. Udbredelse og kvalitet af gydeegnet bund, gydningens omfang og lokalisering samt en sammenligning mellem havørredbestande i 1960., pp. 107 pp. Frederiksborg, Roskilde, Storstrøms og Vestsjællands amter.

12. Henriksen, P.W. & B.N. (2004.).Sedimentindlejring i gydebanker og overlevelse af ørredens æg/yngel Gudenå, Holtum Å, Vejle Å og Bygholm Å. Projekt udført for Vejle Amt af Limno Consult.

13. Hynes, H.B.N. (1971). The ecology of running waters, Liverpool University Press, 555 pp.

14. Jensen, K.E. Give Kommune, personlig kommunikation.

15. Kalleberg, H. (1958). Observations in a stream tank of territoriality and competition in juvenile salmon and trout (Salmo salar L. and S. trutta L.). Rep Inst Fresw Res Drottingholm 39, 55-98.

16. Kondolf, G.M. (1997). Hungry water: Effects of dams and gravel mining on river channels. Environ Manage 21, 533-551.

17. Kronvang, B., Laubel, A., Larsen, S.E., Andersen, H.E. & Djurhuus, J. (2005). Buffer zones as a sink for sediment and phosphorus between the field and stream: Danish field experiences. Water Science and Technology 51, 55-62.

18. Larsen, K.H. & Henriksen, P.W. (1992). Sandvandring ødelægger ørredens yngel. Vand og Miljø 9, 188-192.

19. Laubel, A., Kronvang, B., Hald, A.B. & Jensen, C. (2003). Hydromorphological and biological factors influencing sediment and phosphorus loss via bank erosion in small lowland rural streams in Denmark. Hydrological Processes 17, 3443-3463.

20. Minshall, G.W. (1984). Aquatic insect-substratum relationships. In The Ecology of aquatic insects, pp. 625. Edited by V. H. Resh & D. M. Rosenberg.

21. Nielsen, B. (2003). Sandfangs betydning for sedimentindlejring, iltforhold og overlevelse af ørredyngel (Salmo trutta L.) i gydegravninger. Odense: Odense Universitet (SDU).

22. Olsen, H.-M. (1997). Vandløbsorganismers habitatkrav - undersøgelser af betydningen af de fysiske forhold i vandløb. Del 1. Sammenfatning, konklusion og perspektivering. Danmarks Miljøundersøgelser, Århus Universitet.

23. Prosser, I.P., Rutherfurd, I.D. Olley, J.M., Young, W.J., Wallbrink, P.J. & Moran, C.J. (2001). Large-scale patterns of erosion and sediment transport in river networks, with examples from Australia. Marine and Freshwater Research 52, 81-99.

24. Rebsdorf, A., Friberg, N., Hoffman, C.C. & Kronvang, B. (1994). Ånære arealers samspil med vandløb. En sammenstilling af eksisterende viden. København: Miljøstyrelsen.

25. Rubin, J.F., Glimsater, C. & Jarvi, T. (2004). Characteristics and rehabilitation of the spawning habitats of the sea trout, Salmo trutta, in Gotland (Sweden). Fisheries Manag Ecol 11, 15-22.

26. Schultz, K.E. (1980). Sandvandring i vandløbene. Stads- og Havneingeniøren 9, 327-330.

27. Sivebæk, F. & Jensen, A.R. (1997). Laksefiskene og fiskeriet i vadehavsområdet - Supplerende undersøgelser. Samarbejdsprojekt mellem Danmarks Fiskeriundersøgelser, Ribe Amt og Sønderjyllands Amt. DFU-rapport nr. 40b-97.

28. Soulsby, C., Youngson, A.F., Moir, H.J. & Malcolm, I.A. (2001). Fine sediment influence on salmonid spawning habitat in a lowland agricultural stream: a preliminary assessment. The Science of The Total Environment 265, 295-307.

29. Wandall, K., Levesen, B., Landsfeldt, P. & Frandsen, S.B. (2000). Bedre vandløb - En praktisk håndbog. Vejle Amt, Teknik & Miljø, Sønderjyllands Amt, Miljøområdet.

30. Waters, T.F. (1995). Sediment in streams. Sources, biological effects, and control. BETHESDA, MD: AMERICAN FISHERIES SOCIETY.

31. Wood, P.J. & Armitage, P.D. (1997). Biological effects of fine sediment in the lotic environment. Environ Manage 21, 203-217.

32. Wood, P.J. & Armitage, P.D. (1999). Sediment deposistion in a small lowland stream - management implications. REGULATED RIVERS: RESEARCH & MANAGEMENT 15, 199-210.

 

https://www.fiskepleje.dk/Vandloeb/restaurering/sandvandring/sandvandring_udvidet
22 OKTOBER 2020