Water Quality Modelling of a Shallow Eutrophic Lake: Assessment of Restoration and Nutrient Management Strategies
2025 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Vattenkvalitetsmodellering av en grund eutrof sjö : Bedömning av restaurerings och näringshanteringsstrategier (Swedish)
Abstract [en]
This thesis evaluates the nutrient dynamics and restoration potential of Flaningen Lake, a shallow eutrophic system in Trelleborg Municipality, Sweden, by coupling the MIKE 3 FM hydrodynamic model with the ECO Lab water quality model. Limited field data were supplemented with literature-derived parameters to calibrate the model, its performance was robust capturing key seasonal patterns despite sparse monitoring data.
Scenario testing revealed that external nutrient inflows dominate inorganic nitrogen loading during autumn and winter, whereas internal sediment phosphorus release sustains high summer concentrations even when external inputs are removed. Introducing benthic vegetation reduced nutrient peaks, moderated phytoplankton biomass, and enhanced dissolved oxygen, demonstrating the potential of biomanagement solutions to complement nutrient reduction.
These findings confirm that managing eutrophication in small, shallow lakes requires integrated strategies addressing both external and internal sources. The calibrated MIKE framework provides a decision-support tool for municipal planners and environmental managers to evaluate restoration options, prioritize interventions, and anticipate ecosystem responses under future climate and land-use scenarios. The study highlights the value of modeling for data-limited systems and contributes to the underrepresented research on shallow lakes, advancing efforts toward Sustainable Development Goals for clean water, biodiversity, and climate resilience.
Abstract [sv]
Denna avhandling utvärderar näringsdynamiken och restaureringspotentialen för sjön Flaningen, ett grunt eutrofierat system i Trelleborgs kommun, Sverige, genom att koppla den hydrodynamiska modellen MIKE 3 FM med vattenkvalitetsmodellen ECO Lab. Begränsade fältdata kompletterades med parametrar hämtade från litteraturen för att kalibrera modellen. Dess prestanda var robust och fångade viktiga säsongsmönster trots sparsamma övervakningsdata.
Scenariotester visade att externa näringstillflöden dominerar den oorganiska kvävebelastningen under höst och vinter, medan intern fosforfrisättning från sedimenten upprätthåller höga sommarkoncentrationer även när externa inflöden tas bort. Introduktion av bentisk vegetation minskade näringstopparna, dämpade mängden växtplankton och ökade syrehalten, vilket visar potentialen för biobaserade åtgärder som komplement till minskad näringstillförsel.
Dessa resultat bekräftar att hantering av eutrofiering i små, grunda sjöar kräver integrerade strategier som tar hänsyn till både externa och interna källor. Den kalibrerade MIKE-ramen fungerar som ett beslutsstöd för kommunala planerare och miljöförvaltare för att utvärdera restaureringsalternativ, prioritera åtgärder och förutse ekosystemens respons under framtida klimat- och markanvändningsscenarier. Studien framhäver modelleringens värde för databegränsade system och bidrar till den underrepresenterade forskningen om grunda sjöar, vilket stärker arbetet mot de globala hållbarhetsmålen för rent vatten, biologisk mångfald och klimatresiliens.
Place, publisher, year, edition, pages
2025. , p. 63
Series
TRITA-ABE-MBT ; 25687
Keywords [en]
Eutrophication, Water Quality Modelling, MIKE ECOLab, Restoration, Shallow Lakes
Keywords [sv]
Eutrofiering, Vattenkvalitetsmodellering, MIKE ECO Lab, Restaurering, Grunda sjöar
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-372225OAI: oai:DiVA.org:kth-372225DiVA, id: diva2:2010261
Educational program
Degree of Master - Environmental Engineering and Sustainable Infrastructure
Supervisors
Examiners
2025-10-302025-10-302025-10-30Bibliographically approved