ANTON DE KOM UNIVERSITEIT VAN SURINAME FACULTEIT DER TECHNOLOGISCHE WETENSCHAPPEN Studierichting Infrastructuur – Civiele Techniek
Een onderzoek naar de hoeveelheden en de dynamiek van water in de stroomgebieden van Suriname CASE STUDY : Boven Suriname rivier
Studenten
:
Richting Orientatie Periode Begeleider
: : : :
Benarsie Reema Fung-A-Loi Christa Infrastructuur Civiele Techniek Mei – Juli 2013 Prof. S. Naipal
# 08IS1004 # 08IS1047
1
Voorwoord Ter afronding van de bachelorstudie Infrastructuur met als orientatie Civiele Techniek, hebben wij als afstudeeronderzoek gekozen voor “Een onderzoek naar de hoeveelheden en de dynamiek van water in de stroomgebieden van de Suriname” met als ‘case study’ Boven-Suriname Rivier”. De studie richt zich op het onderzoek van oppervlakte water, maar de bijdrage van grondwater is niet verwaarloosbaar geacht. De inzichten verkregen bij dit onderzoek kunnen gebruikt worden voor onder andere het beter voorspellen en kunnen inspelen op overstromingen, met name voor een Flood Early Warning System (FEWS). De aanleiding tot het kiezen van dit onderwerp is op de eerste plaats de interesse in het lopend project van de bestaande FEWS in Suriname en ook de vele jaarlijks terugkerende overstromingen die gepaard gaan met veel schade ( zowel materiële als immateriële). Gaandeweg het onderzoek is veel kennis en ervaring opgedaan, met name op het gebied van het programma Geografische Informatie Systemen, dat onmisbaar was bleek te zijn voor het uitvoeren van de verschillende procedures om te komen tot de input van het neerslagafvoermodel. Daarnaast ook de uitdaging om nieuwe modellen te identificeren, in te werken en toe te toepassen. Onze dank gaat uit naar professor S.Naipal voor zijn begeleiding en de ter beschikkingstelling van de benodigde apparatuur en softwares gedurende het onderzoek. Ook danken wij Samor Wongsoredjo, die voor de technische ondersteuning heeft gezorgd tijdens het uitvoeren van het onderzoek.
Benarsie Reema Fung-A-Loi Christa
2
Samenvatting De laatste jaren wordt vaak melding gemaakt over extreme weersomstandigheden die of wateroverlast of droogte hebben veroorzaakt. De zeer recente overstroming met een nationaal karakter is dat van 2006, waarbij grote delen van het binnenland onder te lijden heeft gehad. De daarop volgende jaren zijn ook overstromingen geweest, die lokaal veel schade heeft aangericht (zowel materieel en immaterieel). De overstromingen en droogten die Suriname hebben getroffen waren niet voorzien en er stond geen actieplan voor mitigatie gereed. Er was geen systeem of model waarmee de overstromingen en droogten konden worden voorspeld, zodat de mensen tijdig gewaarschuwd kon worden. In 2009 is een waarschuwingssysteem geinitieerd dat op basis van trendlines en thresholds het waterstand in de rivier monitoort. Middels dit onderzoek wordt er getracht de bestaande Flood Early Warning System (FEWS) dat valt onder het beheer van Nationaal Coordinatie Centrum voor Rampenbeheersing (NCCR), te verbeteren. Een hydrologisch model, met name een neerslag-afvoer model, is in staat met behulp van neerslagdata en gebiedsparameters, de afvoer van een stroomgebied te bepalen. De rivierparameters voor het neerslag-afvoermodel kunnen worden gehaald uit een afvoerlijnenkaart, waarvan ook een benadering voor de vervaardiging zal worden gegeven. Indien het model eenmaal is vervaardigd voor de verschillende gebieden in de verschillende perioden van het jaar, zal alleen neerslagdata voldoende zijn voor het bepalen van de afvoer. Dit sluit dus heel goed aan het bestaande FEWS, omdat de thresholds bekend zijn en de gevonden afvoerwaarden hierop getoetst kunnen worden.
3
Resume Extreme weather conditions are the cause of frequent of floods or droughts occurrences. The most recent flood of national character that has been reported in detail, regards the flood of 2006. During this flood large parts of the hinterland had suffered seriously. Floodig was also noticed in the subsequent years, which has caused local damage (both tangible and intangible). The floods and droughts that have affected Suriname were not foreseen and there was no action plan for mitigation ready. There was no flood forecasting system or model that could be used to warn people on time. In 2009, an initial Flood Early Warning System was initiated based on analysis of daily observed water levels, trend lines and thresholds. . This research is an attempt to improve the existing Flood Early Warning System (FEWS) and support the ‘National Coordination Centre for Disaster Management (NCCR) in their effort to mitigate pre, during and post disasters risks and hazards. A hydrological model, especially a rainfall-runoff model has been identified and suggested to determine the river-runoff using rainfall data and other basin parameters. The river parameters for the rainfall-runoff model are derived from a discharge-map, which is also produced due the course of this study. The model has been calibrated for different areas and different periods of the year, resulting in a set of parameters which are typical for a particular basin. Using precipitation data as the only input, discharges at a given location are derived. This so-called “modeled or predicted discharge” is seen as a very useful information within the concept of the Flood Early Warning System.
4
Inhoudsopgave
Voorwoord ...................................................................................................................................... 2 Samenvatting................................................................................................................................... 3 Resume............................................................................................................................................ 4 Lijst van figuren .............................................................................................................................. 7 Lijst van Tabellen ........................................................................................................................... 8 Hoofstuk 1
Inleiding ................................................................................................................... 9
1.1
Algemene inleiding .......................................................................................................... 9
1.2
Aanleiding onderzoek .................................................................................................... 10
1.3
Probleemdefiniering ....................................................................................................... 10
1.4
Doelstelling .................................................................................................................... 10
1.5
Onderzoeksmodel ........................................................................................................... 12
1.6
Randvoorwaarden........................................................................................................... 13
1.7
Uitgangspunten............................................................................................................... 13
1.8
Plan van aanpak .............................................................................................................. 13
1.9
Tijdsschema.................................................................................................................... 14
Hoofdstuk 1.
Beschrijving van het studie-gebied ..................................................................... 15
Hoofdstuk 2.
Beschrijving van fysische processen in een stroomgebied ................................. 17
2.1
Beschrijving stroomgebied ............................................................................................ 17
2.1.1
Bepaling orde-grootte stroomgebied...................................................................... 18
2.1.2
Fysische processen in een stroomgebied ............................................................... 18
2.1.3
Rivierparameters van het stroomgebied................................................................. 21
2.2
Extreme fysische processen in een stroomgebied ......................................................... 24
2.3
Afvoerlijnenkaart .......................................................................................................... 26
2.3.1 2.4
Vervaardigen afvoerlijnenkaart ............................................................................. 27
Hydrologische modellen ............................................................................................... 29
2.4.1
Type hydrologische modellen ................................................................................. 29
2.4.2
Neerslagafvoer-model ............................................................................................ 30
5
Hoofdstuk 3.
HEC-HMS model ................................................................................................ 36
3.1
ArcGIS met Geo-HMS .................................................................................................. 36
3.2
Componenten HEC-HMS model .................................................................................. 36
Hoofdstuk 4.
Flood Early Warning System in Suriname .......................................................... 39
4.1
De eerste FEWS meetstations in Suriname ................................................................... 39
4.2
Werking van de huidige FEWS ..................................................................................... 39
4.3
Meetapparatuur............................................................................................................. 41
4.4
Constructie van het meetstation .................................................................................... 44
Hoofdstuk 5
Model Resultaten................................................................................................. 45
5.1
Benadering voor vervaardigen afvoerlijnenkaart .......................................................... 45
5.2
Neerslagafvoer model HEC-HMS ................................................................................ 49
Hoofdstuk 6 6.1
Conclusies en aanbevelingen .............................................................................. 54
Afvoerlijnenkaart .......................................................................................................... 54
Literatuur....................................................................................................................................... 56 Bijlage
I
6
Lijst van figuren Figuur 1. Door overstromingen getroffen gebieden in 2006 .......................................................... 9 Figuur 2 Schematisatie van het onderzoeksmodel ........................................................................ 12 Figuur 3 Tijdsschema .................................................................................................................... 14 Figuur 4 Digital elevation model van Suriname ........................................................................... 16 Figuur 5 Het Boven-Suriname stroomgebied : onderdeel van het Surinamerivier stroomgebied 16 Figuur 6 Stroomgebied met waterscheiding ................................................................................. 17 Figuur 7 Stroomgebied met Horton's orde grootte 4 .................................................................... 18 Figuur 8 Hydrologische kringloop ................................................................................................ 19 Figuur 9 Slijitingspercentage met bijbehorende hellingshoek ...................................................... 20 Figuur 10 Onregelmatige dwarsdoorsnede van een rivier ............................................................ 22 Figuur 11 Benaderde zijaanzicht waterstroming en dwarsdoorsnede van een rivier.................... 22 Figuur 12 Risico-situaties ............................................................................................................. 26 Figuur 13 Schematische weergave van hydrologische modellen ................................................. 30 Figuur 14 Schema voor de werking van de huidige FEWS .......................................................... 40 Figuur 15 Waterstandmeetstation van de huidige FEWS ............................................................. 41 Figuur 16 Nationale rampenbeheersingsstructuur ........................................................................ 41 Figuur 17 Thalimedes waterstandsmeter met zijn componenten .................................................. 43 Figuur 18 Thalimedes waterstandsmeter in een kunststofbehuizing ............................................ 44 Figuur 19 Punten in de hoofdrivier waar de snelheid is bepaald .................................................. 47 Figuur 20 Isochronenmap van Pokigron ....................................................................................... 48 Figuur 21 Basin model voor het Boven-Suriname stroomgebied ................................................. 49 Figuur 22 Resultaten voor de simulatie 22maart – 1 april 1980 ................................................... 52 Figuur 23 Resultaten simulatie 5 - 16 april 1980 .......................................................................... 53
7
Lijst van Tabellen Tabel 1Input voor de verschillende neerslag-afvoer modellen ..................................................... 34 Tabel 2 Afweging modelprogramma's .......................................................................................... 34 Tabel 3 De verschillende soorten waterstandsmeters ................................................................... 42 Tabel 4 Afweging van de verschillende waterstandsmeters ......................................................... 43 Tabel 5 De waarden van de verschillende parameters van de Manning formule ......................... 45 Tabel 6 Debiet van de verschillende sub-stroomgebieden ........................................................... 47 Tabel 7 Procentuele nauwkeurigheid van de simulatie................................................................. 52 Tabel 8 Procentuele naukeurigheid simulatie ............................................................................... 53
8
Hoofstuk 1 1.1
Inleiding
Algemene inleiding
Suriname, in het noorden grenzend aan de Atlantische Oceaan, is ongeveer 164000 vierkante kilometers groot1 en waarvan tachtig procent uit tropisch regenwoud bestaat 2. Suriname telt een bevolkingsaantal van ongeveer 492879 3 waarvan het overgrootste deel zich in het kustgebied bevind. In mei 2006 had Suriname te kampen met overstromingen in het binnenland. Het eerste getroffen gebied was de bovenloop van de Suriname rivier, waarna er meldingen van overstromingen binnenkwamen van de bovenloop van de Corantijn en de Saramacca rivier. Als laatst hebben de overstromingen plaatsgevonden in de boven en benedenloop van de Marowijne, de Tapanahony en de Lawa rivier 4. Het jaar daarvoor, in 2005, had het Boven-Suriname gebied nog te kampen met extreme droogte, waarbij rivieren en kreken droog kwamen te liggen en transport hierdoor moeilijk werd gemaakt.
Figuur 1. Door overstromingen getroffen gebieden in 2006
1
First National Communication under theUnited Nations Framework convention on Climate Change (2005) Leven met overstromingen, Werkplan projectgroep Suriname (2006) 3 Zevende Algemene Volks- en Woningtelling in Suriname (Augustus 2005) 4 Leven met overstromingen, Werkplan projectgroep Suriname (2006) 2
9
In beide gevallen traden de voedsel- en watervoorraden van de getroffen dorpen in gevaar. Omdat de binnenlandbewoners niet beschikken over leidingwater maar afhankelijk zijn van regenwater ontstond er een schaarste aan voedsel en drinkwater, vanwege de droogte. En vanwege de overstroming liepen de landbouwgronden onder water en moest men evacueren naar hoger gelegen gebieden waar ze geen drinkwatervoorraden bezaten. Door een gebrek aan informatie over mogelijke veranderingen in de waterstanden, c.q. afvoeren van de komende dagen in de verschillende stroomgebieden in Suriname, was het moeilijk de mensen te waarschuwen voor een overstroming of droogte.
1.2
Aanleiding onderzoek
De overstromingen en droogten die Suriname hebben getroffen waren niet voorzien en er stond geen actieplan voor mitigatie gereed. Er was geen systeem of model waarmee de overstromingen en droogten konden worden voorspeld, zodat de mensen tijdig konden worden gewaarschuwd. Een onderzoek naar de dynamiek van water in de verschillende stroomgebieden zal inzicht geven in de waterbeweging in ons land. Met de aanwezige informatie over de waterbewegingen kan een afvoerlijnenkaart worden vervaardigd en een bijpassend “model” worden gebruikt voor een vroege waarschuwingssysteem voor overstromingen en/of droogten, ook wel een Flood Early Warning System (FEWS) genoemd. Hiermee kunnen voorspellingen en simulaties worden gedaan, hetgeen mogelijk maakt dat men anticiperend kan optreden om mogelijke schade bij een overstroming of droogte te beperken.
1.3
Probleemdefiniering
Overstromingen en droogten zijn wetmatigheden van de natuur en zijn niet te voorkomen. Echter kan anticiperend optreden tegen deze verschijnselen de mogelijke schade beperken. Om anticiperend op te treden is er een systeem nodig dat deze verschijnselen kan voorspellen. Suriname ontbreekt aan een adequaat Flood Early Warning System (FEWS) om voorspellingen te doen omtrent optredende overstromingen en/of droogten, waarbij een afvoerlijnenkaart van de verschillende stroomgebieden onmisbaar is bij simulaties in een hydrologisch model voor Suriname.
1.4
Doelstelling
Het doel van dit onderzoek is om tot een methode te komen ter verkrijging van de nodige inzichten in de hoeveelheden en de dynamiek van het water in de verschillende stroomgebieden. Voorts zal gewerkt worden aan het vervaardigen van een afvoerlijnenkaart dat ten grondslag ligt van een model om de toekomstige overstromingen en droogtes beter te kunnen voorspellen. Dit 10
is een aanvulling, verbetering van en ondersteuning aan de huidige Flood Early Warning System. De opzet van dit vroege waarschuwing systeem is de gemeenschap tijdig te waarschuwen voor een eventuele hoge waterstand, als ook een te verwachten extreem lage waterstand.
11
1.5
Onderzoeksmodel
Literatuuronderzoek naar het vervaardigen van een afvoerlijnenkaart volgens bestaande methodieken
Literatuuronderzoek omtrent de verschillende modalitieiten en methodieken van de FEWS
Afwegen verschillende methodieken en modaliteiten
Data-verzameling (hydrologische data en GIS data)
Uitwerken gekozen model voor een Flood Early Warning System
Vervaardigen afvoerlijnenkaart volgens gekozen methodiek/modaliteit
Verwerken van de resultaten in afstudeerthesis Figuur 2 Schematisatie van het onderzoeksmodel
12
1.6
Randvoorwaarden
1. Niet alle hydrologische en meteorologische data en GIS data zijn beschikbaar 2. De methodiek om te komen tot het verkrijgen van de nodige inzichten in de hoeveelheden en de dynamiek van het water in de verschillende stroomgebieden , moet zoveel mogelijk aansluiten op de condities van Suriname, dus moet representatief zijn 3. De methodiek, inclusief het model moet tot een zekere zin betrouwbaar zijn 4. Hydrologische en meteorologische data moeten beschikbaar zijn 5. Goede topografische en andere hydrologische kaarten (DEM-kaarten) moeten beschikbaar zijn
1.7 1. 2. 3. 4.
1.8
Uitgangspunten Klimaatsverandering zullen voltrekken volgens het model van IPCC Mensen wonen nog steeds in de kwestbare gebieden Meer economische activiteiten zullen zich concentreren lands de rivier oevers De overheid zal via NCCR zal de huidige Flood Warning System (FEWS) uitbreiden
Plan van aanpak
1. Literatuurstudie omtrent Flood Early Warning Systems en afvoerlijnenkaarten 2. Identificeren van aangepaste methodieken voor afvoerlijnenkaart bepaling 3. Data verzameling (waterstands- en afvoerdata, digitale kaarten voor GIS) 4. Data verwerking en vervaardigen afvoerlijnenkaart volgens gekozen methodiek 5. Model identificatie en toepassing 6. Koppeling van model aan Flood Early Warning System en thesis opstellen 7. Afstudeerpresentatie
13
1.9
Tijdsschema
Figuur 3 Tijdsschema
14
Hoofdstuk 1.
Beschrijving van het studie-gebied
Het boven-Suriname stroomgebied is een deel van het stroomgebied van de Surinamerivier en loopt vanaf de oorsprong van de Suriname rivier tot Pokigron. Het gedeelte van de rivier dat door dit gebied loopt is ongeveer 203 km. Het gebied heeft een oppervlakte van ongeveer 7755.74 km2 en telt ongeveer 15057 inwoners5. De vegetatie bestaat grotendeels uit hoge tropische dichtbegroeide bossen. Voor een ander deel uit secundair bos, ontstaan als gevolg van ‘slash and burn’ activiteiten, een type landbouw vorm uitgeoefend door de Marron leefgemeenschappen en de indianen . In het studie gebied wordt hoofdzakelijk de eerstgenoemde aangetroffen. De topografie van dit gebied varieert van 75m-809m boven zeespiegel. Gelet op de verschillende bodemtypen van het basin kan er gezegd worden dat de bodem bestaat uit6 : Zand ( 1.6%) silt (5.5%) silt kleileem (48.2%) kleileem (27.9%) Klei (16.8%) Het stroomgebied wordt gekenmerkt door een tropisch vochtig klimaat met een aanzienlijke seizoensvariatie. De jaarlijkse gemiddelde neerslag in dit stroomgebied bedraagt 2300mm in nabij Pokigron en neemt toe tot 2800mm zuidwaards7.
5
Zevende Algemene Volks-en woningtelling in Suriname, 2005, Algemene Bureau voor de Statistiek Censuskantoor 6 The Impact of Climate Change and Climate Variability on the Waterresources in Suriname, Riad Nurmohamed 7 The Impact of Climate Change and Climate Variability on the Waterresources in Suriname, Riad Nurmohamed 15
Figuur 4 Digital elevation model van Suriname
Figuur 5 Het Boven-Suriname stroomgebied : onderdeel van het Surinamerivier stroomgebied
16
Hoofdstuk 2.
2.1
Beschrijving van fysische processen in een stroomgebied
Beschrijving stroomgebied
Een stroomgebied, drainagebekken of rivierbekken is het gebied dat zijn water via een rivier afvoert. De meest voorkomende stroomgebieden bestaan uit een dendritisch stelsel, wat aangeeft dat alle zijrivieren in het stroomgebied in één hoofdrivier samenkomen 8. Het stroomgebied kan worden onderverdeeld in deel- of substroomgebieden met een samenhangend watersysteem (al het water stroomt uit naar hetzelfde punt). De grens van een stroomgebied wordt de waterscheiding genoemd. De grootte van een stroomgebied is belangrijk voor waterhuishoudkundig beheer, omdat dit mede bepaalt hoeveel water er maximaal door een rivier stroomt.
Figuur 6 Stroomgebied met waterscheiding
8
AARDE, James F.Luhr, 1ste druk rivieren en meren pag 210 17
2.1.1
Bepaling orde-grootte stroomgebied
Elk stroomgebied kan geclassificeerd worden met behulp van de Horton’s wet voor stroomorde classificatie of de Horton-Strahler number9. Ter verduidelijking wordt de classificatie met een algemene orde n uitgelegd. De classificatie wordt als volgt gedaan : - Heeft de rivier geen vertakkingen, dan wordt het gerekend tot een eerste-orde rivier en krijgt het een nummer 1. - Heeft de rivier met orde n een zijtak met een orde lager n, dan blijft het een n-de orde rivier. - Heeft de rivier met orde n een zijtak met dezelfde orde n, dan wordt het verder gerekend tot (n+1) - orde rivier.
Figuur 7 Stroomgebied met Horton's orde grootte 4
2.1.2
Fysische processen in een stroomgebied
Het water in een stroomgebied doorloopt een reeks aan fysische processen en toestanden, waarbij er steeds een andere fysische toestand in het stroomgebied ontstaat. Dit wordt ook wel de hydrologische kringloop genoemd.
9
Fundamentals of physical geography, Chapter 10ab Stream Morphometry 18
Figuur 8 Hydrologische kringloop
De normaal voorkomende fysische processen in de stroomgebieden van Suriname zijn : 1. Neerslag het atmosferisch proces van neervallend waer op de aarde in de vorm van waterdruppels. De hoeveelheid neerslag wordt gemeten middels een pluviometer en wordt uitgedrukt in millimeters (mm). 2. Oppervlakte afstroming de afstroming van overtollig water afkomstig uit neerslag die optreedt over het grondoppervlak, nadat water in de bodem is geïnfiltreert en de opnamecapaciteit van de bodem is bereikt. De snelheid van het water tijdens de oppervlakte afstroming is onder andere afhankelijk van de helling van het gebied. De helling is gelijk aan het hoogteverschil gedeeld door de horizontale afstand en wordt uitgedrukt in procenten of graden.
19
Figuur 9 Slijitingspercentage met bijbehorende hellingshoek
3. Infiltratie het binnentreden van oppervlakte water uit het maaiveld in de bodem. Het infiltratievermogen of -capaciteit wordt uitgedrukt in de eenheid mm water per etmaal De infiltratie snelheid wordt bepaald door de volgende factoren : Aard van de bodem ( grovere materialen als zand en grind zijn doorlaatbaarder dan slib, klei en verhardingen) Aanwezige begroeiïng ( werkt gunstig omdat dit de grond losmaakt en snelle oppervlakte afstroming belemmert) Bodemstructuur (afhankelijk van de bodembewerking) Bodemvochtgehalte ( afhankelijk van de bodemgelaagdheid en hoogteverloop) 4. Percolatie de neerwaartse beweging van water dat vanaf het maaiveld is geinfiltreerd in de onverzadigde zone van de bodem, waardoor aanvulling van het grondwater plaatsvindt. 5. Grondwaterstroming de horizontale verplaatsing van water dat zich in de holle ruimten van grondafzettingen ( zoals zand, grind, enzovoorts) bevinden. De grondwaterstroming wordt aangevuld door percolatie. 6. Verdamping (evaporatie) het proces waarbij water afkomstig uit neerslag of overgaat in gasvormige toestand vanuit de bodem, oppervlaktewater en de kruin (bovenste oppervlakte dat direct in contact staat met de zon) van de aanwezige vegetatie.De werkelijke evaporatie is moeilijk rechtstreeks te meten over relatief grote gebieden, omdat de veranderende factoren (vegetatie, bodemtype, enzovoorts) invloed hebben op de evaporatie. Daarom wordt de potentiele evaporatie (evaporatie die er zou zijn indien er een onbeperkte voorraad water ter beschikking is) gemeten, middels een evaporatiepan.
20
7. Gewasverdamping (transpiratie) de aanwezige vegetatie neemt water op die weer wordt afgezet in de atmosfeer in gasvormige toestand vanuit de huidmondjes. De som van verdamping (evaporatie) en gewasverdamping (transpiratie) wordt samen evapotranspiratie genoemd. Voor het tropisch regenwoud is dit 6 – 6.6 mm per dag10 8. Condensatie de fase-overgang van gas- of dampvormige neerslag (afkomstig van evapotranspiratie) naar vloeistof (regenvorming in de wolken).
2.1.3
Rivierparameters van het stroomgebied
De afvoer of het debiet De afvoer of debiet van de rivier is de hoeveelheid water dat afkomstig is uit de oppervlakte afstroming en de grondwaterstroming. Dit wordt gemeten met behulp van debietmeters, c.q. stroomsnelheidsmeters. De afvoer wordt berekend met de formule:
Waarbij : Q = debiet (m3/s) A = oppervlakte van de doorsnede (m2) V = snelheid van het water (m/s) De snelheid van het water kan ook geschat worden met behulp van de Manning formule11. De Manning formule is een empirische formule waarmee de stroming in een open kanaal of rivier gedreven door de zwaartekracht benaderd kan worden. De Manning formule :
Waarbij : v = stroomsnelheid n = ruwheidsfactor R = hydraulische radius S = helling
(m/s) (m)
Het factor n is een modificatiefactor dat onder andere afhankelijk is van de vegetatie en vorm van de rivier. In de bijlage is een tabel gegeven met de n- waarden van de verschillende modificatiefactoren. De waarde van n in de Manningformule is het gemiddelde van de verschillende van toepassing zijnde modificatiefactoren.
10 11
Water Resources Research, Volume 36, Issue 8, J.Schellekens,L.A.Bruijnzeel,F.N.Scatena,N.J.Brink,F.Holwerda Fluid Mechanics 4th edition, Frank M. White , Chapter 1 21
De helling S (slope) is het verhang en wordt uit een Digital Elevation Model (DEM) gehaald en wel op de volgende manier : S= Waarbij: h1 – h2 = hoogteverschil L = tussenafstand van h1 naar h2
(m) (m)
Om de hydraulische radius R te bepalen is er een formule namelijk : Waarbij : A = oppervlakte dwarsdoorsnede P = natte omtrek
(m2) (m)
Aangezien de vorm van de dwarsdoorsnede van een rivier onregelmatig is, wordt deze benaderd door middel van een rechthoek zodat de hydraulische straal Rh berekend kan worden1.
Figuur 10 Onregelmatige dwarsdoorsnede van een rivier
Figuur 11 Benaderde zijaanzicht waterstroming en dwarsdoorsnede van een rivier
De natte omtrek wordt nu bepaald door middel van : Waarbij : b = dwarsdoorsnede rivier y = waterdiepte De oppervlakte van de dwarsdoorsnede wordt benaderd met :
22
De specifieke afvoer is de afvoer per oppervlakte-eenheid van het beschouwde gebied. Indien de gemiddelde afvoer bij de uitgang van het stroomgebied bekend is, kan de specifieke afvoer berekend worden met :
Waarbij : q = specieke afvoer (m3/s.km2) Q= afvoer (m3/s) A = oppervlakte van het sub-stroomgebied (km2)
Looptijd (Travel time) Het water afkomstig uit de oppervlakte afstroming en de grondwaterstroming van het heel stroomgebied komt uiteindelijk in de rivier terecht. De snelheid waarmee het water in de rivier stroomt is sterk afhankelijk van de helling van het traject dat het water heeft gevolgd. De looptijd12 van het water is de benodigde tijd om van een voorafgedefinieerd punt naar een ander punt te stromen. Uit de snelheid en de afstand dat het water moet afleggen van het ene punt tot het andere, kan de looptijd voor dat deel van de rivier worden bepaald. Dit kan middels de volgende formule:
Waarbij : ∆t = looptijd ∆x = lengte van rivier v = de gemiddelde snelheid van het water
(s) (m) (m/s)
Concentratie Tijd ( Time of concentration Tc) De concentratie tijd wordt gedefinieerd als de tijd die nodig is om water te laten stromen uit de meest afgelegen punt tot het vloeipunt van het stroomgebied . Het vloeipunt is een voorafgedefinieerd punt waar al het water uit het stroomgebied wordt afgevoerd 8. Bergingscoëfficient (R) is een tijdsconstante tussen berging en afvoer bij de outlet van een stroomgebied, en wordt geschat op basis van een indicator Kc 13. Kc =
.
Waarbij 12 13
Applied Hydrology, international edition 1988 Estimating Basin Storage Coefficient of the Clark Unit Hydrograph, Wen C Wang, David R Dawdy
23
R = bergingscoefficient (uren) Tc = concentratie tijd (uren) Deze indicator heeft invloed op de piek kenmerken van hydrografen. Hoe groter de waarde van Kc, hoe kleiner de piek van de afvoer hydrografisch worden. Voorafgaand de simulatie is de Kc en daarmee ook de R waarde niet bekend. Indien de simulatie met de gewenste nauwkeurigheid is behaald, kan de Kc waarde en daarmee ook de R waarde ook worden gehaald.
Vertragingstijd (Lag Time) De vertragingstijd is het tijdsverschil tussen het moment dat zware neerslag optreedt en wanneer de piekafvoer optreedt in rivier. Dit is afhankelijk van factoren zoals de tijdsduur van de neerslag, hoeveelheid infiltratie en de verliezen van de neerslag langs het pad naar de rivier.
2.2
Extreme fysische processen in een stroomgebied
Overstroming vanuit de rivier De verschillende vertakkingen in een stroomgebied leveren hun grond- en oppervlakte afstroming in de hoofdrivier, dat samen de afvoer van het rivier vormen. Langdurige regenval in een stroomgebied kan voor pieken in de afvoer zorgen. Deze pieken in de afvoer kunnen er weer voor zorgen dat de rivier buiten zijn normale oevers treedt. Dit wordt dan een overstroming vanuit de rivier genoemd. Typen overstromingen Overstromingen kunnen worden onderscheiden door te letten op bepaalde kenmerken, zoals de geografie of gebiedskenmerk, de snelheid waarmee het water het gebied instroomt, en ook de oorzaak van de overstroming 14. Gelet op de geografie of gebiedskenmerken, zijn te onderscheiden de volgende typen overstromingen : - overstroming van een rivier - overstroming vanuit de zee - overstroming in rivierdelta - stedelijke overstromingen Gelet op de snelheid waarmee het water het gebied instroomt, zijn te onderscheiden : - flash flood, een stortvloed waarbij laaggelegen gebieden heel snel onder water lopen, maar gauw ook heel gauw weer droog komen te liggen 14
Flood risk assessment and flood risk management, An introduction and guidance based on experiences and findings of FLOODsite (an EU-funded Integrated Project), Deltares | Delft Hydraulics, Delft, the Netherlands
24
-
river flood, waarbij grote rivieren overlopen door regenval of dooiend ijs/sneeuw wateroverlast, waarbij het water op het land blijft staan doordat regenval niet voldoende snel kan worden afgevoerd via sloten en kanalen of via de riolering
Wordt gelet op de oorzaak van de overstroming, dan zijn de volgende te onderscheiden : - storm - hevige regenval - plotseling invallende dooi in berggebieden - falen van een kunstwerk In Suriname is de meest gevaarlijke soort van overstroming een overstroming van een rivier, waarbij deze uit zijn oever treedt (river flood) ten gevolge van hevige regenval. Ook komen er stedelijke overstromingen door wateroverlast ten gevolge van hevige regenval, en overstromingen door falen van een kunstwerk (dambreuk). Gelet op de geprojecteerde zeespiegelstijging, zal er ook rekening gehouden moeten worden met overstromingen vanuit de zee. Dit gebeurt feitelijk al, alleen is dat niet echt merkbaar bij de bevolking omdat er niet veel mensen langs de zee wonen en vinden daar ook niet alzodanig economische activiteiten plaats, uitgezonderd de visserij.
2.2
Risico van overstromingen
Het risico van een overstroming is de kans dat een overstroming plaatsvindt, vermenigvuldigd met de gevolgen van de overstroming 9. Noot: Overstromingen kunnen een teruggang in de ontwikkeling van een gebied als gevolg hebben, maar ook verlies van bezittingen en zelfs verlies van mensenlevens. Voor het bepalen van de risico van een overstroming, moeten de kans en de gevolgen worden bestudeerd. Indien de kans dat een overstroming plaatsvindt groot is, er veel slachtoffers zijn en veel schade is (groot gevolg), dan spreek je van een “groot” risico. Is de kans op een overstroming klein en zijn de gevolgen ook minder, dan is het risico “klein”.
25
Figuur 12 Risico-situaties
De gevolgen van een overstroming hangen af van : - de hoeveelheid water die het gebied overstroomt - de grootte en topografie van het overstroomd gebied - de diepte van het water dat op het land staat - de tijdsduur dat het water op het land blijft staan - de stroomsnelheid van het water - de aanwezige mensen en infrastructuur in het overstroomde gebied Om het risico van een overstroming te verkleinen, kunnen maatregelen worden getroffen die, òf de kans verkleinen, òf de gevolgen verkleinen, of een combinatie van beide. Om een beter beeld te krijgen van de oppervlakte-afvoer na en tijdens een neerslagperiode, is het gebruik van een hydrologisch model, met name een neerslag-afvoermodel, aangeraden. Dit model kan een simulatie geven van de neerslag-afvoer relatie. Voor dit model zijn de verschillende rivier- en gebiedsparameters van belang, die in een afvoerlijnenkaart kunnen worden verwerkt. Ook kunnen de afvoerwaarden gehaald uit een afvoerlijnenkaart worden gebruikt voor het controleren (calibreren) van het model.
2.3
Afvoerlijnenkaart
De verschillende rivierparameters kunnen worden gebruikt voor het vervaardigen van een afvoerlijnenkaart. Een afvoerlijnenkaart is een map, waarbij de punten met gelijke afvoeren in 26
een stroomgebied met elkaar worden verbonden middels contourlijnen. Behalve dat een afvoerlijnen kaart een overzichtelijke weergave van de verschillende rivierparameters is, kan hieruit ook de hoeveelheid afvoer (aanwezige water in het stroomgebied) in een bepaald punt worden bepaald. De afvoerlijnenkaart biedt dus de mogelijkheid om ontbrekende afvoerdata te benaderen. Ook kan de dynamiek van het water hieruit worden bepaald door de afvoerdata van de verschillende stroomgebieden met elkaar te vergelijken. Een methode voor het vervaardigen van een afvoerlijnenkaart is het verbinden van de punten in de verschillende deelstroomgebieden met gelijke afvoerwaarden middels contourlijnen, waarbij er volop afvoerdata van het totaal gebied aanwezig dient te zijn. Aangezien er een tekort is aan afvoerdata, kan deze methode niet worden gebruikt. Echter kan de afvoerdata in de verschillende deelstroomgebieden wel worden benaderd. Een methode om de afvoerlijnenkaart te vervaardigen is door gebruik te maken van isochronen of equidistantlijnen. Isochronen zijn lijnen van gelijke looptijd. Anderzijds worden formaties die op gelijke afstand afgezet worden aangeduid met equidistantlijnen 15. De afvoerlijnenkaart zal niet constant zijn over het heel jaar. Neerslag draagt bij aan de afvoer in de rivieren, dus zullen de afvoerlijnenkaarten voor de natte en de droge periode verschillen.
2.3.1
Vervaardigen afvoerlijnenkaart
De stappenplan voor het vervaardigen van de afvoerlijnenkaart ziet er als volgt uit: Stap 1 Data verzamelen ( afvoer, waterstand) en data genereren (bepalen van het stroomgebied met de karakteristieken)
De stroomgebieden van de punten waar afvoerdata beschikbaar is, kunnen worden bepaald met behulp van ArcGIS. Voor het bepalen van een stroomgebied in ArcGIS is satelliet data nodig, met name data over de topografie. In dit geval is satelliet-data gedownload van de United States Geological Survey (USGS). In dit onderzoek is gebruik gemaakt van een digitaal hoogtemodel, ook wel Digital Elevation Model (DEM) genoemd. De satteliet-data is afkomstig van de Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) welke gratis te verkrijgen is op het internet. De SRTM, een programma van de National Aeronautics and Space Administration (NASA), dat de een digitaal hoogtemodel van de hele wereld heeft verkregen op een schaal van 30 of 90 meter. De data worden verkregen doordat twee shuttles samen om de aarde draaien en beide met hoogtemeters hetzelfde gebied scannen. Doordat de afstand tussen de satellieten bekend is, kan 15
Applied Hydrology, international edition 1988 27
er een driedimensionaal beeld van de aarde worden berekend. Deze data is alleen voor het aardoppervlak beschikbaar, niet voor zeeën en meren. Er zijn 2 soorten DEM’s, namelijk een Digital Terrein Model (DTM) en een Digital Surface Model (DSM). Bij een DTM wordt de hoogte berekend vanuit het maaiveld van de aardbodem, terwijl bij een DSM de hoogte van de gebouwen ook worden bijgerekend. Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van een DTM in raster data formaat. Omdat het stroomgebied van de grensrivieren deels in de buurlanden lopen, zal een gedeelte van de buurlanden ook opgenomen moeten worden op de kaart. Het DEM is geprojecteerd op UTM 21N en is bewerkt in ArcGIS 10.0. In ArcGIS kan het stroomgebied van een voorafgedefinieerd vloeipunt (outlet) worden bepaald door middel van de Spatial Analyst tool. Hieronder de stappen voor het bepalen van het stroomgebied: 1. DEM importeren in Arcmap 2. Aanvullen van ontbrekende of afwijkende data 3. Stroomrichting van de verschillende cellen van de DEM bepalen 4. De stroomaccumulatie bepalen 5. Vloeipunten definieren 6. Vloeipunt naar raster formaat overbrengen 7. Bepalen stroomgebied van aangegeven vloeipunt Indien de stappen hierboven genoemd zijn ondernomen in ArcGIS, is het stroomgebied van het voorafgedefinieerde vloeipunt bepaald en kan hieruit de verschillende karakteristieken zoals de helling, lengte van de rivier, oppervlakte van het stroomgebied, enzovoorts worden berekend. In de bijlage zijn de stappen uitgebreid beschreven. Stap 2 Verdelen van het stroomgebied middels isochronen en bepalen afvoeren Indien het stroomgebied is bepaald in ArcGIS, kan deze worden onderverdeeld middels isochrones. Dit gebeurt in de volgende volgorde : 1. De gemiddelde snelheid van het water over de hele rivier kan worden berekend middels de formule van Manning. De lengte van de rivier kan worden bepaald in ArcGIS. Hieruit kan dus de looptijd van het water worden berekend. 2. Indien de looptijd bekend is (aantal uren), kan het stroomgebied worden verdeeld in zones van gelijke tijden. 3. In de splitsingen worden de snelheden ook middels de formule van Manning berekend. 4. Indien de gemiddelde snelheden in het gebied bekend zijn, kan de afstand tussen de isochronen worden bepaald door de snelheid te vermenigvuldigen met het aantal uren per zone. 5. Tenslotte wordt de afvoer bij het snijpunt van elk isochroon met de hoofdrivier, berekend door de oppervlakte van de desbetreffende zone te vermenigvuldigen met de specifieke afvoer.
28
Stap 3 De punten van gelijke afvoeren met elkaar verbinden en een contourmap vervaardigen Indien de afvoeren van de verschillende stroomgebieden van het heel land is bepaald, kunnen de punten met gelijke afvoeren met elkaar worden verbonden en een contourmap worden vervaardigd.
2.4
Hydrologische modellen
2.4.1 Type hydrologische modellen Het gebruik van hydrologische modellen biedt een mogelijkheid voor afvoerprognoses 16. Hydrologische modellen zijn met behulp van geografische informatiesystemen (GIS) technieken een krachtig hulpmiddel om huidige en toekomstige hydrologische veranderingen van een stroomgebied te begrijpen. GIS- technieken bieden de mogelijkheid om verschillende ruimtelijke gegevens in digitale vorm te hanteren en om bassin-parameters af te leiden.17 Hydrologische modellen zijn vereenvoudigde, conceptuele representaties van een deel van de hydrologische- of watercyclus. Ze worden voornamelijk gebruikt voor hydrologische voorspelling en voor het begrijpen van hydrologische processen. De hydrologische modellen zijn geformaliseerde modellen die onderverdeeld worden in materiële- en symbolische modellen. De symbolische modellen worden op zijn beurt onderverdeeld in verbale-, grafische- en wiskundige modellen. Bij de wiskundige modellen wordt er een onderscheid gemaakt in stochastische - en deterministische modellen. Bij stochastische modellen wordt de uitkomst afgeleid met behulp van wiskundige en statistische methodieken . Veelgebruikte methodieken zijn regressie, overdrachtsfuncties, neurale netwerken en identificatiesysteem. Deterministische hydrologische modellen proberen de waargenomen fysische processen te vertegenwoordigen. Onder de deterministische modellen vallen de fysische-, conceptuele en empirische modellen 18. In dit onderzoek zal gebruik gemaakt worden van een conceptueel model.
16
Michael B. Butts, Jeffrey T. Payne, Michael Kristensen, Henrik Madsen ,Journal of hydrology, Volume 298, Issues 1-4, An evaluation of the impact of model structure on hydrological modelling uncertainty for streamflow simulation 17 Nurmohamed Riad, The Impact of Climate Change and Climate Variability on the Water resources in Suriname 18 WMO,Guidelines to hydrological Practices ,Volume 2, hoofdstuk 6
29
Figuur 13 Schematische weergave van hydrologische modellen
2.4.2
Neerslagafvoer-model
Een neerslagafvoer-model is een hydrologisch model dat wordt gebruikt om de oppervlakteafvoer of afstroming te begrijpen en voorspellingen te kunnen doen over de afvoer om het waterbeheer te regelen. Uit een neerslagafvoer-model kan een hydrografiek (unit hydrograph) worden gehaald. Dit is een grafiek die het debiet versus de tijd voor een bepaald punt in een rivier aangeeft en wordt meestal uitgedrukt in kubieke meters per seconde (cms) of kubieke foot per seconde (cfs). De meeste afstromingsmodellen zijn wiskundige modellen, welke kunnen worden onderverdeeld in : 1. Statistische modellen Statistische modellen19 zijn gebaseerd op cumulatieve-frequentieanalyse van de stromingen en afvoeren. Met de statistische analyse kan inzicht worden verkregen van de neerslag op of de verdamping van een stroomgebied die kunnen dienen als invoergegevens in de wiskundige modellen die de aanvoer van water omrekenen in afvoer, zodat het afvoer-regiem beoordeeld kan worden. 2. Ervaringsmodellen Ervaringsmodellen zijn modellen die zijn ontwikkeld op grond van ondervinding waarbij fysische en hydrologische parameters met elkaar in verband worden gebracht met het doel de afstroming er van af te leiden. Bekende ervaringsmodellen zijn: 19
Introduction to hydrometeorology, J.P. Bruce and R.H. Clark 30
- de rationele methode, die de maximaal verwachte afvoer geeft op basis van de maximaal verwachte regenintensiteit gedurende een periode die gelijk is aan de concentratietijd van het opvanggebied - de nummer van de afvoerkrommemethode (NAK), die het totale volume van de afvoer oplevert, gevolgd door de eenheidshydrograafmethode(Unit Hydrograph Method), die de verdeling van het volume over de tijd verzorgt zodat een stroming wordt verkregen. 3. Conceptuele modellen Conceptuele modellen zijn modellen gegrond op een concept van het proces van de omzetting van de neerslag in debiet. 4. Transportmodellen Hydraulische transportmodellen zijn gebasseerd op vloeistofmechanica met gebruik van stromingsvergelijkingen voor het transport van water in de bedding van een beek of rivier. 5. Samengestelde modellen Samengestelde modellen gebruiken een combinatie van ervaringsmodellen, conceptuele modellen en transportmodellen. 2.4.2.1
Neerslag-afvoermodel softwares
Op basis van de beschikbaarheid (gratis te downloaden) is er gekozen om de volgende 4 neerslag-afvoermodelprogramma’s te bestuderen : 1. SWAT 2. MIKE11 3. LISFLOOD 4. HEC-HMS De Soil and Water Assessment Tool ( SWAT) Het SWAT-model is een hydro-dynamisch en fysiek gebaseerde model voor de toepassing in complexe en grote bekkens. Omdat het model uit talrijke uiteenlopende fysische processen bestaat moet het stroomgebied onderverdeeld worden in sub-stroomgebieden. Het gebruik van sub-stroomgebieden voor simulaties is zeer nuttig in een gebied die verschillende significante kenmerken heeft welke een impact kan hebben op hydrologische processen. Daarnaast kan de gebruiker door onderverdeling van stroomgebieden in sub-stroomgebieden onderscheid maken tussen relevante afwateringsgebieden en deze analyseren. De basis van de methode van dit model is de waterbalans van het stroomgebied. De model inputs zijn neerslag, luchttemperatuur, bodemkenmerken, topografie, vegetatie, hydrogeologie en andere relevante fysische parameters20. Dit model is op vijf lineaire reservoirs gebaseerd namelijk reservoir van de vegetatie omslag, neerslagaccumulatie, oppervlakte-reservoir, ondergrondse reservoir en het oppervlak-afvoer reservoir. SWAT maakt gebruik van GIS- tools voor het voor- en nabewerken 20
Zachary M. Easton, Daniel R. Fuka, M. Todd Walter, Dillon M. Cowan, Elliot M. Schneiderman, Tammo S. Steenhuis, Re-conceptualizing the soil and water assessment tool (SWAT) model to predict runoff from variable source areas, Journal of Hydrology (2008) 348, 279– 291 31
van simulaties. De basis eenheid om te modelleren is de HRU, “hydrologische respons unit”, gedefinieerd als het netwerk van elementaire hydrologische gebieden die afhankelijk is van de gewenste nauwkeurigheid. De totale afvoer bij de uitgang van het stroomgebied wordt berekend door convolutie van de som der afvoeren. De SWAT kan toegepast worden op dag en uurbasis en voor meerjarige simulaties. 21 MIKE 11 MIKE 11 is een deel van de Danish Hydraulic Institute software, gebaseerd op het MIKE ZERO concept. MIKE 11 is een professionele ingenieurs programma voor de simulatie van stromingen, waterkwaliteit en transport van sediment in estuaria, rivier, irrigatiesystemen, kanaal, en andere waterlichamen. MIKE11 is een volledig dynamisch en eendimensionale modellerings-tool voor de gedetailleerde analyse, het ontwerp, het beheer en de exploitatie van zowel eenvoudige als complexe rivier en kanaal systemen. De hydrodynamische module(HD) is de kern van de MIKE11 modelleringssysteem en vormt de basis voor de meeste modules zoals overstromingsprognoses en afvoermodules. Toepassingen van de Mike 11 HD module zijn voor : Het voorspellen van overstromingen en reservoir operatie Simulatie van overstromingsprognoses Exploitatie van irrigatie-en afvoer systemenontwerp van kanaalsystemen getij en stormvloed studies in rivieren en estuaria De basisvereisten voor het model zijn meteorologische gegevens(neerslag tijdreeks, evapotranspiratie tijdreeks) en stromingsgegevens voor kalibratie. Daarnaast zijn fysieke parameters van het stroomgebied ook van belang. LISFLOOD LISFLOOD-FP werd ontwikkeld in 1999 door de Universiteit van Bristol in samenwerking met de Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek van de EU. LISFLOOD-FP is een raster gebaseerde inundatie model, speciaal ontwikkeld om te profiteren van de hoge resolutie van topografische datasets(gegevensverzameling). Het model is gebaseerd op een 1D kinematische golfvergelijking van de kanaalstroming die gekoppeld is aan een 2D-model voor overstromingsgebieden der uiterwaarden. De kanaal- en uiterwaardentopografie worden gediscretiseerd als een regelmatig raster in ARC-info ASCII raster formaat en de uiterwaarden debiet wordt berekend met behulp van de Manning vergelijking . De spreiding van het overstroomde gebied is afhankelijk van de topografie en de zwaartekracht. Het doel voor dit ontwerp is het produceren van de eenvoudigste fysieke representatie en deze zo nauwkeurig mogelijk gesimuleerd weer te geven. 22
21 22
Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics / Vol. 3 / No. 1, 2009 / pp. 38-63 University of Bristol, LISFLOOD-FP user manual and technical note. 32
HEC -HMS De Hydrologic Modeling System (HMS) ontwikkeld door het Hydrologic Engineering Center (HEC) van het US Army Corps of Engineering (HEC-HMS) is een hydrologisch model, ontworpen om de neerslag-afvoer processen van dendritische waterscheiding te simuleren. Het is ontworpen voor grote geografische gebieden. Er worden hydrografieken geproduceerd voor het onderzoek van o.a. de beschikbaarheid van water, rioleringen, overstromingsprognoses, impact van toekomstige verstedelijking. Het programma is een gegeneraliseerde modelleringssysteem dat in staat is verschillende stroomgebieden te vertegenwoordigen. De hydrologische cyclus wordt onderverdeeld in hanteerbare stukken en de waterscheiding die van belang is, wordt begrensd. Elke massa of energie flux in de cyclus kan dan worden weergegeven met een wiskundig model. Elk wiskundig model opgenomen in het programma is geschikt voor verschillende omgevingen onder verschillende omstandigheden. Het maken van de juiste keuze vereist kennis van de waterscheiding, de doelstellingen van de hydrologische studie en technisch inzicht.23 Alle modellen opgenomen in HEC-HMS zijn deterministische modellen.24
Input van de beschreven neerslag-afvoermodelprogramma’s
Input files
SWAT[1] DEM
landuse map
watershed
ASCII file
basin input file (.bsn) potential evapotranspiration file (.pet)
23 24
MIKE 11 Network editor (.nwk11) Crosssection editor (.xns11) Boundary editor (.bnd11) Time series file (.dfs0) HD parameter file (.HD11) AD parameter file (.AD11)
LISFLOOD Channel information file (.river) Boundary condition type file (.bci) Time varying boundary conditions file (.bdy)
HEC-HMS GeoHMS programma DEM
Digital Elevation Model file (.dem.ascii) Floodplain friction coefficient file (.n.ascii) Weir cell linkage specification file (.weir)
CN grid file
Landuse map
Basin file (.basin)
Meteorogical file (.met)
US Army Corps of Engineerd, HEC-HMS software US Army Corps of Engineers, Hydrologic Modelling System HEC-HMS, technical reference manual, march 2000
33
HRU input file (.hru ) Soil input file (.sol) Groundwater input file (.gw) Management input file (.mgt)
WQ parameter file (.WQ11) ST parameter file ( .ST11) FF parameter file (.FF11) Rainfallrunoff parameter file (.RR11) Simulation editor (.sim11)
Multiple overpass file (.opts)
Time –Series data
Result files (.res11) Tabel 1Input voor de verschillende neerslag-afvoer modellen
2.4.2.2
Afweging neerslag-afvoermodelprogramma’s
Op basis van de volgende criteria is er voor het beste neerslag-afvoer model gekozen : Mate van gebruik Betrouwbaarheid Complexiteit Utilisatie van GIS Lisflood 0
Mate van gebruik26 Betrouwbaarheid 0 Complexiteit27 + Utilisatie van + GIS
MIKE 11 +
SWAT25 +
HEC-HMS +
+ +
+ +
0 + +
Tabel 2 Afweging modelprogramma's
De waardering voor de criteria worden aangeduid volgens : + = positief 25
Young Gu Her, HYSTAR: Hydrology and Sediment Transport Simulation using Time-Area Method Central Water Commission Ministry of Water Resources Govt. Of India, Development of Hydrological Design Aids (Surface Water) under HP-II, state of the Art report. July 2010 27 Dénes Lóczy, Szabolcs Czigány and Ervin Pirkhoffer Institute of Environmental Sciences, University of Pécs Hungary, Flash Flood Hazards 26
34
0 = neutraal - = negatief Uit de multicriteria- analyse blijkt dat de HEC-HMS de beste is gelet op de gestelde criteria. De korte tijd voor het uittesten van deze modellen heeft ook een rol gespeeld, omdat de HEC-HMS minder dataverwerking vereist (zie tabel 1).
35
Hoofdstuk 3. 3.1
HEC-HMS model
ArcGIS met Geo-HMS
Voordat het HEC-HMS programma kan worden uitgetest, dient er een basin model file (.basin) gemaakt te worden in ArcGIS met de Geo-HMS extentie. De stappen voor het vervaardigen van de .basin file zijn stapsgewijs beschreven in de bijlage.
3.2
Componenten HEC-HMS model
Basin model Een van de componenten van de HEC-HMS is de basin model. Hierbij worden hydrologische elementen gebruikt om de verschillende delen van het stroomgebied hydrologisch te karakteriseren. Dit geeft een representatie van het stroomsysteem van water in dat gebied. De basin model file kan worden vervaardigd in ArcGIS met de Geo-HMS extensie, waarna hij kan worden geimporteerd in het HEC-HMS programma. In de bijlage wordt stapsgewijs aangegeven hoe de basin model file kan worden vervaardigd in ArcGIS. De basin model bestaat uit sub-stroomgebieden die elk gekarakteriseerd kunnen worden op basis van bijvoorbeeld de vegetatie.Het programma bevat verschillende methoden voor het karakteriseren van het gebied. Voor de basin model dient invulling te worden gegeven aan de volgende methoden : 1. Canopy Method : geeft de aanwezigheid van beplanting in het gebied aan. De gekozen methode hier is de Simple Canopy. Het principe berust op de volgende aannamen : - De planten vangen neerslag op, totdat de opvangcapaciteit van de planten is bereikt. - Het gebied vangt water op indien het regent, en geeft water af door middel van evapotranspiratie indien het niet regent. - Indien de opvangcapaciteit is bereikt, wordt neerslag gelijk afgevoerd naar het landoppervlak. 2. Surface Method : karakteriseert de grondoppervlakte waar water kan infiltreren en accumuleren in een berging. De gekozen methode is de Simple Surface. Het principe berust op de volgende aannamen : - Alle neerslag dat op de grondoppervlakte valt, wordt in de berging opgeslagen totdat de berging-capaciteit is bereikt. - Indien de berging capaciteit is bereikt, begint de oppervlakte stroming (surface run-off) 3. Loss Method : methode voor het berekenen van de daadwerkelijke infiltratie. De gekozen methode is de Initial and Constant Loss. Dit is een simpele methode voor stroomgebieden waar gedetailleerd bodem informatie niet beschikbaar is. De aannamen zijn :
36
-
beginverlies is de hoeveelheid water dat infiltreert en wordt opgeslagen voordat de oppervlakte stroming plaatsvindt er wordt een constante mate van verliezen aangegeven na het beginverlies een percentage van het stroomgebied waar een ondoorlaatbare laag ligt, kan worden aangegeven, hetgeen aangeeft dat er daar een directe oppervlakteafvoer plaatsvindt
4. Transform Method : een methode voor het berekenen van de oppervlakte afvoer. De gekozen methode is de Clark Unit Hydrograph. Dit is een methode dat geen historisch geobserveerde hydrografieken vereist. Dit methode maakt gebruik van een tijd-gebied curve om een hydrografiek te maken uit neerslagwaarden. 5. Baseflow Method : methode voor grondwaterstroming berekening. De gekozen methode is de Constant Monthly Baseflow, die uitgaat van een constante maandelijkse grondwaterstroming. Verder moet de stroming in het gebied worden gekarakteriseerd door de volgende methoden : - Routing Method : geeft de stromingskarakter van het water weer. De gekozen methode is Lag Routing. Deze methode maakt gebruik alleen gebruik van de vertragingstijd en is het best voor stroomgebieden waarbij de looptijd in de verschillende substroomgebieden niet te snel of te veel van elkaar afwijken. - Loss/Gain Method : geeft de verliezen/winst van water in de rivieren aan/van bijvoorbeeld de grondwaterstroming. Vanwege onbeschikbare data wordt hier aangenomen dat de verliezen en winsten gelijk zijn, dus wordt er hier geen methode gekozen.
Meteorologisch model Een ander component is de meteorological model. Dit geeft de meteorologische randvoorwaarden voor elk deel van het stroomgebied. Hierbij kunnen worden aangegeven waar de verschillende meetstations voor neerslag, evapotranspiratie, afvoer, enzovoorts , zijn aangebracht in het stroomgebied. De meteorological file kan ook in ArcGIS met Geo-HMS worden vervaardigd, indien de data digitaal beschikbaar is
Hydrologische data Een ander onmisbare component in de HEC-HMS is de initiele hydrologische data, zoals neerslag, temperatuur, zonnestraling, enzovoorts. De verchillende data typen die kunnen worden ingevoerd zijn de Paired data, Grid data en Time-series data. De Paired data geeft data aan in functionele vorm, waarbij de ene parameter afhankelijk is van de andere, bijvoorbeeld een Q-h kromme. Bij Grid data wordt aan elke cel in het stroomgebiedsraster een waarde voor een elk hydrologisch parameter toegekend.
37
Time-series data geeft data van een bepaald tijdsreeks aan. De time-series data wordt opgeslagen als een meetstation bij het stroomgebied. De data wordt in het programma manueel ingevoerd. Omdat de Time-series manueel kan worden ingevoerd en er hydrologische data over een bepaalde tijdreeks beschikbaar is, wordt dit gebruikt bij het uittesten van het programma.
Control specification De control specification bevat geen parameters, maar geeft bij een simulatie aan wanneer de simulatie stopt en eindigt, en ook wat de tijdsinterval bij de simulatie is. De control specification manager wordt in het HEC-HMS programma aangemaakt vlak voordat de simulatie plaatsvindt.
38
Hoofdstuk 4. 4.1
Flood Early Warning System in Suriname
De eerste FEWS meetstations in Suriname
In december 2009 is een vroege waarschuwingssysteem voor overstromingen ( ook wel een Flood Early Warning System genoemd) geiniteerd door de AdeKUS, middels het opzetten van 2 waterstandsmeetstations in de Boven-Surinamerivier en de Tapanahony rivier. In 2010 werd dit netwerk uitgebreid met 2 stations in de Pikin Rio en de Gran Rio, en in 2012 met nog een station in de Coronie Zwamp met en door de ondersteuning van de NCCR. Ook de waterstandsmeetstation van de OWMCP in de Nani Zwamp kan tot het netwerk worden gerekend, waardoor het huidig FEWS netwerk uit 6 meetstations bestaat.
4.2
Werking van de huidige FEWS
De werking van de huidige FEWS ziet er als volgt uit : 1.
Waterstanden worden continu gemeten met een burst interval van 10 minuten door de meetstations en worden gedownload door het Waterbouwkundig Lab.
2.
Waterstandsdata wordt door het Waterbouwkundig lab verwerkt, gevalideerd en gedissemineerd naar NCCR. Ook wordt waterstandsinformatie in grafiek- en/of kaartvorm op de website geplaatst.
3.
NCCR ontvangt data van de Meteorologische Dienst Suriname (MDS) en opgeleide locale bewoners die manueel waterstandsmetingen doen.
4.
Aan de hand van de gemeten waterstandsdata worden trendlines vervaardigd en houdt NCCR de thresholds (groen, geel of rood traject) bepaald voor de verschillende gebieden in de gaten. Aan de hand van de verkregen data worden beslissingen genomen en doorgespeeld aan authoriteiten die moeten optreden.
39
MEETSTATIONS
WATERBOUWKUNDIG LAB
INFORMATION ON WEBSITE
DATA PROCESSING AND DISSEMINATION
MDS NCCR LOCAL S DECISION MAKING SRK COMMUNITY
Figuur 14 Schema voor de werking van de huidige FEWS
40
Figuur 15 Waterstandmeetstation van de huidige FEWS
Het door NCCR bepaalde kleurcode voor de tresholds wordt hieronder toegelicht; Wit droogte, wees alert Groen gevaarvrije zone, laag waterstand Geel mogelijk gevaar voor overstroming, alert zijn (voorbereidingen en nodige acties dienen in acht genomen te worden) Rood de kans voor een overstroming is eminent, onmiddelijke actie vereist NCCR staat op zijn beurt weer in contact met de verschillende authoriteiten volgens figuur 15.
Figuur 16 Nationale rampenbeheersingsstructuur
4.3
Meetapparatuur
Waterstandsdata kan gemeten worden met verschillende typen waterstandsmeters. Hieronder staan de verschillende soorten waterstandsmeters met hun kenmerken. Type meetapparaat
Radar Level Sensor
Compact Bubbler Sensor
Soort meting
Non-Contact
Indirecte druk
Pressure Level Sensor (with integrated data logger) Directe druk
Meet
de afstand van het
de luchtdruk in een meetbuis en
de druk op de drukmetende cel
Shaft Encoder
Vlotter met contragewicht de stijging en daling van het 41
wateroppervlak tot de bodem van de sensor en maakt gebruik van impuls radar
Kenmerken
Non-contact, dus ideaal voor overstromingsmetingen
Installatie
Brug of arm dat tot het water reikt
berekent het drukverschil tussen de druk in de buis en de atmosferische druk om daaruit het waterstand te berekenen Indirecte drukmeting, dus geen electrische componenten in water
dat is geinstalleerd in het water en geeft de waterdruk en waterhoogte weer
water en maakt gebruik van een vlotter, contragewicht en een katrol
Druksonde in met meetcel in water meet ook watertemperatuur
Geintegreerde datalogger, dus meerdere communicatie mogelijkheden
Meetbuis en vat voor waterbellen in het water geinstalleerd
Druksonde geinstalleerd in water
(Stand)Pijp > 4"
Tabel 3 De verschillende soorten waterstandsmeters
Om een keus te maken welke het best gebruikt zou kunnen worden, zijn de verschillende waterstandsmeters op bepaalde criteria getoetst. In onderstaand tabel zijn aan de bovenkant de verschillende waterstandmeters opgenomen en aan de linkerkant de gebiedskenmerken en de stationseisen. De (+) symbool geeft aan dat de type waterstandsmeter heel goed past bij het kenmerk of eis, de (-) symboliseert een beperking, en de (0) geeft aan dat de waterstandsmeter wel zal werken, maar niet noodzakelijk heel goed zal werken. Radar Level Compact Pressure Level Shaft Encoder Sensor Bubbler Sensor Sensor (with integrated data logger) Gebiedskenmerken Brak water + + + + Bliksem gevoelig + + 0 + Flash Floods + 0 0 + Grof vuil in water + 0 0 0 Instabiele oever + Standpijp 0 + + Brug + + + + Stuw / Overstort 0 + + + Stationseisen Geintegreerde data + + logger Lage energie verbruik + + + + Remote data + + + + transmissie Operationele ervaring + + 42
in Suriname Tabel 4 Afweging van de verschillende waterstandsmeters
Uit bovenstaande tabel is dus gebleken dat de waterstandsmeter met een vlotter en contragewicht het best zou zijn vooral omdat er in Suriname ervaring bestaat met het gebruik. Voor het huidige FEWS netwerk wordt er gebruik gemaakt van een waterstandsmeetinstrument met een shaft encoder van het merk Thalimedes en een Intelligent Top Cap (ITC). De Thalimedes is een waterstandsmeter uitgerust met een automatisch opname systeem, dat wordt gebruikt voor continue monitoring en opslag van oppervlaktewaterstanden. De Thalimedes bestaat uit een datalogger, een shaft-encoder, vlotter en contragewicht. Het maakt gebruik van een 1.5V alkaline batterij, maar kan als alternatief ook gebruik maken van zonnepanelen, om de kosten voor logistiek bij battery-vervanging te verminderen.
Encoder Unit
Datalogger unit
Katrol Vlotter kabel
Battery cover Contra-gewicht Vlotter Figuur 17 Thalimedes waterstandsmeter met zijn componenten
43
Figuur 18 Thalimedes waterstandsmeter in een kunststofbehuizing
De Intelligent Top Cap (ITC) is een instrument waarin een GSM module zit voor datatransmissie via GSM/SMS, en maakt aanvankelijk gebruik van een lithium-ion batterij. Door de Thalimedes aan te sluiten aan de ITC kan data van de Thalimedes via GSM worden overgebracht naar het observatie centrum door simpelweg te bellen naar de ITC, waarna data kan worden gedownload in het observatie centrum. Voor bescherming van het meetinstrument wordt de Thalimedes met ITC geplaatst in een 6” kunststofbehuizing.
4.4
Constructie van het meetstation
Het stellage van de meetstations bestaat uit een 3-potige constructie vervaardigd van galvaanbuizen. Voor de staanders wordt gebruik gemaakt van buizen met een diameter van 2.5” en voor de schoren 0.5’’. Met de 0,5” buizen worden gelijkzijdige driehoeken gelast met een zijde van 1,5m. In de hoeken van de gelaste driehoeken zijn beugels gelast waarmee de driehoeken aan de staanders worden vastgemaakt door middel van bouten en moeren. De driehoeken hebben een onderlinge tussenafstand van 1m, hetgeen het beklimmen van de stellage mogelijk maakt. Verder wordt het stellage langs elke zijde geschoord met de 0.5” buizen die diagonaal van driehoek tot driehoek loopt. De topdriehoek bestaat uit een gratingvloer waarop een box voor het zonnepaneel wordt geplaatst. Aan een der staanders wordt een peillat bevestigd, en de Thalimedes met ITC in een kunststofbehuizing tegen een andere staander. De tekeningen van het meetstation zijn in de bijlage gevoegd. 44
Hoofdstuk 5 5.1
Model Resultaten
Benadering voor vervaardigen afvoerlijnenkaart
In dit onderzoek zal het stroomgebied van Pokigron worden verdeeld middels isochronen. De langste rivierlijn wordt aangenomen als de hoofdrivier. Vervolgens wordt de snelheid op enkele punten langs de hoofdrivierlijn (zie figuur 18) berekend middels de formule van Manning. S1/2
b (m)
y (m)
P(m)
A(m2)
Rh
Rh2/3
n
1/n
V(m/s)
0.0317
49.45
2.7
54.85
133.52
2.43
1.8095
0.065
15.385
0.882
0.0311
77.24
2.7
82.64
208.55
2.52
1.8535
0.065
15.385
0.887
0.0294
90.4
2.7
95.8
244.08
2.55
1.8654
0.065
15.385
0.844
0.0291
143
2.7
148.4
386.1
2.60
1.8917
0.065
15.385
0.847
0.0282
188
2.7
193.4
507.6
2.62
1.9027
0.065
15.385
0.825
0.0266
175
2.7
180.4
472.5
2.62
1.9
0.065
15.385
0.778
Tabel 5 De waarden van de verschillende parameters van de Manning formule
Het verval is afgeleid uit een DEM . Middels een voorbeeld wordt geillustreerd hoe het verval bepaald is. De dwarsdoorsnede bij de uitlaat van Pokigron-stroomgebied = 175 m De hoogte verschil = 144 m Lengte rivier = 202904 m Verval (S) = = 0.00071 De waterstand (y) wordt constant gehouden, omdat de waterstanddata niet beschikbaar is bij al de punten. Er wordt daarom gewerkt met de gemiddelde waterstand van 1978-1982 met een waarde van 2.69 m. Voor het gemak is deze waarde afgerond naar 2.7 m.28 De waarde van n van Mannning is gehaald van de bijlage. n1(oevers vol onkruid, diepe bassin, normaal) = 0.1 n2( bodem nogal steenachtig) = 0.05 n3( veel bomen met boomstronken aan de oevers) = 0.08 n4(rivierbodem niet begroeid, schoon)= 0.05 n5 (vegetatie gelijnde rivier)= 0.45
ngemiddeld = 28
=0.065
Waterstanddata verkregen van Hydrologisch Lab van Anton de Kom Universiteit van Suriname 45
Met behulp van de gemiddelde snelheid en lengte van de rivier wordt de looptijd van het water bepaald. L hoofdrivier = 202904 m vgemiddeld = 0.843827 m/s t=
= 67.019 uren
De looptijd is dus ongeveer 68 uren. Er wordt gekozen voor isochronen van 8 uur dat wilt zeggen dat het 8 uren duurt om van een isochroon tot naar de volgende isochroon te komen. 68/8=8.5 zones Met behulp van de snelheid kan de afgelegde weg per uur bepaald worden. V = 0.88 m/s L = 0.88 V = 0.84 m/s L = 0.84 V = 0.82 m/s L = 0.82 V = 0.77 m/s L = 0.77
3600 = 3168 m 3600 = 3024 m 3600 = 2952 m 3600 = 2772 m
Hieruit blijkt dat de afgelegde weg ± 3km per uur is. De isochronen worden dus getekend met een tussenafstand van 3 km. Tenslotte wordt de afvoer bij het snijpunt van elk isochroon met de hoofdrivier, berekend door de oppervlakte van de desbetreffende zone te vermenigvuldigen met de specifieke afvoer. De hoogste afvoer van het Pokigron stroomgebied is ± 495 m3/s , terwijl de laagste slechts ± 34 m3/s bedraagt. De jaarlijkse gemiddelde afvoer van 1952-1985 bedraagt ± 219 m3/s.29 Q gemiddeld (1952-1983) = 219 m3/s q (specifieke afvoer ) =
= 28.2 l/ s.km2
Sub-stroomgebied
A (km2)
q(l/s.km2)
Q (l/s)
Q (m3/s )
1
496.84
28.2
14010.82
14.01
2
1238.08
28.2
34913.99
34.91
3
1434.46
28.2
40451.76
40.45
29
Riad Nurmohamed, The Impact of Climate Change and Climate Variability on the Water Resources in Suriname, chapter 7 46
4
1022.31
28.2
28829.13
28.83
5
1005.12
28.2
28344.45
28.34
6
973.02
28.2
27439.28
27.44
7
909.07
28.2
25635.66
25.64
8
596.61
28.2
16824.32
16.82
9
80.23
28.2
2262.368
2.26 218.71
Tabel 6 Debiet van de verschillende sub-stroomgebieden
Figuur 19 Punten in de hoofdrivier waar de snelheid is bepaald
47
Figuur 20 Isochronenmap van Pokigron
48
5.2
Neerslagafvoer model HEC-HMS
Het Boven-Suriname stroomgebied Het Pokigron stroomgebied maakt deel uit van het stroomgebied van de Surinamerivier. Pokigron is volgens de wet van Horton een 4e-orde substroomgebied van de Surinamerivier. Er is gekozen om het stroomgebied van Pokigron te onderverdelen in 3 substroomgebieden, namelijk de Gran Rio, Pikin Rio en het gebied boven deze 2 hoofdvertakkingen tot aan Pokigron. Voor een nauwkeuriger resultaat, zou het gebied in kleinere substroomgebieden onderverdeeld kunnen worden, maar zullen pas nauwkeurigere resultaten worden behaald indien data in die substroomgebieden beschikbaar is.
Figuur 21 Basin model voor het Boven-Suriname stroomgebied
Basin Model Input substroomgebieden Bij het vervaardigen van de .basin file is het stroomgebied van Pokigron verdeeld in 3 substroomgebieden, namelijk de gebieden met de codenamen W700 voor de Gran Rio, W 900 voor de Pikin Rio en W 590 voor het gebied tussen de vertakkingen en Pokigron. Canopy De hoeveelheid water (uitgedrukt in % van het maximale dat de vegetatie kan opnemen) dat initieel op de vegetatie op de vegetatie is voordat de simulatie begint is niet bekend en is geschat. Tijdens de verschillende simulaties is gebleken dat er redelijk goede resultaten ontstaan indien de maximale hoeveelheid dat de vegetatie kan opnemen ligt tussen de 5 en 10 mm. Ook is er gekeken naar de initieel aanwezige vegetatie die, indien aangenomen tussen 8% en 10 %, niet veel afwijkende resultaten boekt. 49
Initieel aanwezig op de vegetatie (%) = 10 Maximale dat vegetatie kan opnemen (mm) = 5 Surface Bij de regentijd is aangenomen dat de bodem voor 80% verzadigd is aan het begin van de simulatie. Bij een simulatie in de droge tijd is aangenomen dat de bodem maar voor 10% verzadigd is. Omdat de maximale berging in de bodem niet bekend is, is de waarde hiervoor steeds veranderd geworden bij de simulaties en is gebleken dat er met een maximale berging tussen 5 en 10 mm geen grote afwijking in de resultaten ontstaan. Loss Bij de simulaties is gebleken er geen grote afwijkingen in de resultaten plaatsvinden, indien de initieel aanwezige water in de bodem wordt aangenomen tussen 5-10mm, waarbij een constante mate van verlies van 2 mm per uur kan worden aangenomen. De meest belangrijke in dit geval is de ondoorlaatbare laag. De permeabiliteit van de laag is uitgedrukt in procenten. Indien wordt gekeken naar de bodemtypen waaruit het gebied bestaat, en de gemiddelde waarde voor de porositeit in het tabel, kan de ondoorlatendheid worden geschat. Aangenomen wordt dat zand (1.6%), silt (5.5%) helemaal doorlatend zijn, silt klei leem(48.2%) een doorlatendheid van 50 % heeft, en zandige klei (27.9%) en klei (16.8%) helemaal niet doorlatend zijn. Hieruit volgt dus het aantal procenten ondoorlaatbaar = (0.5x48.2) + 27.9 + 16.8 = 68.8 % is. Bij de simulaties is dit afgerond naar 70 %. Transform Concentratietijd : De gevonden waarde voor de looptijd (uit de isochronenmap) is ongeveer 68 uren die is verdeeld in 8.5 zones van elk 8 uren. Het gebied voor W590 moet vanaf de splitsing van de Gran Rio en de Pikin Rio door ongeveer 3 zones heen, dus wordt als concentratietijd voor W 590 gekozen voor 24 uur. De Pikin Rio doorloopt ongeveer 7 zones dus W900 = 56 uren De Gran Rio doorloopt het heel stroomgebied dus W700 = 68 uren De bergingscoefficient wordt eerst gesteld op een dag (24 uren) en bleek goed te passen met de rest van de parameters. Baseflow Gemiddelde maandelijkse grondwaterstroming is gesteld tussen 50-100 m3/s waarbij de bijdrage van de baseflow minimaal is tijdens de regenperiode en maximaal in de droge periode. Input Outlet Bij de outlet (Pokigron) is afvoerdata bekend, dus worden de afvoerwaarden hier gekoppeld aan de outlet. 50
Input deelrivier De hoofdrivier is onderverdeeld in delen, waarbij voor elk deel een vertragingstijd (lag) moet worden aangegeven. Vanaf de vertakking is de hoofdrivier verdeeld in 6 delen die door het stroomgebied van W590 lopen. De concentratietijd voor W590 is 24 uren, en delen we dit door 6 dan krijgen we 4 uren per deel. En dat is 4x60= 240 minuten.
Meteorological Model Bij deze simulatie wordt gebruik gemaakt van regendata van de Meteodienst. Omdat er geen regendata van Pokigron aanwezig is, zal gewerkt worden met regendata van Djoemoe en Ligorio. We stellen dat de substroomgebieden gebruik maken van de regendata van deze gebieden. Omdat we gebruik maken van tijdreekse data dat manueel wordt ingevoerd, zal deze gespecificeerd worden in een aparte Time Series component.
Control Specifications Hier wordt aangegeven wanneer de simulatie start en eindigt. De datum wordt hier ingesteld.
Time-Series Data Hier wordt manueel de regendata van Ligorio en Djoemoe ingevoerd, alsook de afvoerdata van Pokigron voor een gestelde tijdsperiode. De geografische coordinaten van de meetstations van Ligorio en Djoemoe zijn ingevoerd in het model. Regendata wordt in de Meteorological model verbonden met de Subbasins, terwijl de afvoerdata in de Basin model wordt verbonden met de outlet (Pokigron).
Resultaten voor de outlet Simulatie periode : 22 maart – 1 april 1980
51
Figuur 22 Resultaten voor de simulatie 22maart – 1 april 1980
De zwarte lijn geeft de gemeten afvoerwaarde aan, terwijl de blauwe lijn de gesimuleerde aangeeft.
Gesimuleerde afvoer (m3/s) 100 100 110 141.6 183.5 210.5 236.5 279.5 290 300.4
Geobserveerde afvoer (m3/s) 99 93 138 162 210 231 267 303 306 275
Verschil 1 7 28 20.4 26.5 20.5 30.5 23.5 16 25.4
Procentueel verschil (%) 1.01 7.53 20.29 12.59 12.62 8.87 11.42 7.76 5.23 9.24
Tabel 7 Procentuele nauwkeurigheid van de simulatie
52
Simulatie periode 5 april – 16 april 1980
Figuur 23 Resultaten simulatie 5 - 16 april 1980
Gesimuleerde afvoer (m3/s) 100 103 140.5 164.8 166.4 165.4 144 175.1 299.5 403 421.5
Geobserveerde afvoer (m3/s) 99 138 144 127 117 116 118 124 265 406 409
Verschil 1 34.7 3.5 37.8 49.4 49.4 26 51.1 34.5 3 12.5
Procentueel verschil (%) 1.01 25.15 2.43 29.76 42.22 42.59 22.03 41.21 13.02 0.74 3.06
Tabel 8 Procentuele naukeurigheid simulatie
53
Hoofdstuk 6 6.1
Conclusies en aanbevelingen
Afvoerlijnenkaart
Omdat er weinig hydrologische- en meteorologische data (bijvoorbeeld bathymetrie, evaporatie) beschikbaar is, is er met een simpele benaderingswijze van de afvoerlijnenkaart gewerkt. De afvoerlijnenkaart kan de neerslag-afvoermodel van data voorzien, zodat de neerslag-afvoer model toegepast kan worden voor de FEWS. Worden de afvoerwaarden van alle isochronen opgeteld dan is er een verschil van 0.29m 3/s. Dat komt overeen met 290 l/s. Deze afwijking is onder andere te wijten aan de berekende oppervlakte. De isolijnen zijn met de vrije hand in ArcGIS getekend. De oppervlakte is dus niet helemaal nauwkeurig bepaald. Ook de parameters van de manning formule zijn benaderd bijvoorbeeld de hydraulische radius. Het verschil tussen de berekende- en de jaarlijkse gemiddelde afvoerwaarde is 0.13%. Dat geeft dus aan dat de gebruikte isochronenmethode een goede benadering is voor de afvoer van het Pokigron-gebied. Voor de verbetering van de FEWS is de nauwkeurigheid van belang. Bovendien moet er een afvoerlijnenkaart voor geheel Suriname worden vervaardigd. Aanbevolen wordt dat er nog meer hydrologische en meteorologische data beschikbaar worden gesteld in het kader van de FEWS. 6.2
HEC-HMS
Het HEC-HMS programma is een complexe, die we hebben vereenvoudigd door de makkelijkste methoden voor de verschillende componenten te kiezen. De combinatie van methoden die is gekozen is best voor een periode > 14 dagen. Gebrek aan regendata en de afvoerdata (voor controle) is er alleen voor perioden in 1980 simulaties gedaan. Na enkele simulaties waarbij steeds de waarden van de parameters zijn veranderd om de juiste de benaderen, is het resultaat nog niet waar het wezen moet. De perioden geven wel ongeveer dezelfde nauwkeurigheid, die schommelt tussen 1%-45%.
Het programma bevat meerdere complexere en nauwkeurigere methoden voor de verschillende componenten, maar die vereisen nauwkeurige data, bijvoorbeeld satteliet data voor neerslag, bodemkundige kaarten verwerkt in GIS, enzovoorts. De gekozen methode zou wel nauwkeurigere resultaten weergeven, indien de vereiste data beschikbaar zouden zijn, en niet geschat hoefden te worden.
54
Uiteindelijk kan geconcludeerd worden dat dit model wel zou werken voor de FEWS, maar niet nauwkeurig zal zijn met de gekozen eenvoudige methoden voor de verschillende componenten. Aanbevolen wordt dat verder wordt gewerkt met dit model, maar dat de andere methoden in het model ook worden uitgewerkt en getest voor het gebied. Pas na toetsing van de werkelijkheid met de simulaties gedaan met de complexere methoden, kan een definitieve uitspraak worden gedaan omtrent het HEC-HMS model.
55
Literatuur 1.
Riad Nurmohamed, The Impact of Climate Change and Climate Variability on the Waterresources in Suriname
2.
Leven met overstromingen, Werkplan projectgroep Suriname (2006)
3.
Zevende Algemene Volks- en Woningtelling in Suriname (Augustus 2005)
4.
First National Communication under theUnited Nations Framework convention on Climate Change (2005)
5.
James F.Luhr , AARDE
6.
Tim Davie, Fundamentals of physical geography
7.
Frank M. White , Fluid Mechanics 4th edition, Chapter 1
8.
Ven Te Chow, David R. Maidment, Larry W. Mays , Applied Hydrology, international edition 1988
9.
Wen C Wang, David R Dawdy , Estimating Basin Storage Coefficient of the Clark Unit Hydrograph
10. Flood risk assessment and flood risk management, An introduction and guidance based on experiences and findings of FLOODsite (an EU-funded Integrated Project), Deltares | Delft Hydraulics, Delft, the Netherlands 11. Michael B. Butts, Jeffrey T. Payne, Michael Kristensen, Henrik Madsen ,Journal of hydrology, Volume 298, Issues 1-4, An evaluation of the impact of model structure on hydrological modelling uncertainty for streamflow simulation 12. WMO,Guidelines to hydrological Practices , Volume II Management of Water Resources and Application of Hydrological Practices, WMO-No. 168, chapter 6 13. J.P. Bruce and R.H. Clark , Introduction to hydrometeorology 14. Zachary M. Easton, Daniel R. Fuka, M. Todd Walter, Dillon M. Cowan, Elliot M. Schneiderman, Tammo S. Steenhuis, Re-conceptualizing the soil and water assessment tool (SWAT) model to predict runoff from variable source areas, Journal of Hydrology (2008) 348 15. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics / Vol. 3 / No. 1, 2009 16. University of Bristol, LISFLOOD-FP user manual and technical note 17. US Army Corps of Engineers, Hydrologic Modelling System HEC-HMS, technical reference manual, march 2000 18. Young Gu Her, HYSTAR: Hydrology and Sediment Transport Simulation using Time-Area Method 19. Central Water Commission Ministry of Water Resources Govt. Of India, Development of Hydrological Design Aids (Surface Water) under HP-II, state of the Art report. July 2010 20. Dénes Lóczy, Szabolcs Czigány and Ervin Pirkhoffer, Institute of Environmental Sciences, University of Pécs Hungary, Flash Flood Hazards
56
Bijlage
A.
Constructie tekeningen van het meetstation
57
58
B.
Bepalen van de stroomgebieden met ArcGIS
De stappen ondernomen voor het bepalen van het stroomgebied in ArcGIS :
1. Importeren van DEM in ArcGIS. Importeer de DEM en eventueel ook een file die de grenzen aanduidt. File Add data Add data DEM
De DEM layer is aangemaakt in de Table of Contents. Klik hierna op File Save
Elke stap moet worden opgeslagen voordat er wordt overgestapt naar de volgende. 59
2. Het benaderen van waarden voor de ontbrekende of te veel van de werkelijkheid afwijkende cellen (spaties vullen).
Dit gebeurt d.m.v. de fill tool.De stappen die moeten worden ondernomen : Geoprocessing ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Fill Input surfer raster DEM file uit de table of contents Output surface raster Fill layer (hier wordt aangegeven hoe de fill-layer genoemd zal worden en waar hij opgeslagen dient te worden)
Er wordt geen Z-limit aangegeven, omdat het hele DEM gefilled moet worden.
3. Stroomrichting bepalen aan de hand van de met de fill tool bewerkte DEM.
ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Flow Direction Input surface raster Filled DEM (gemaakte fill-layer) Output flow direction raster Flow Direction Layer (naam en plaats van de layer aangeven)
Er is niet gekozen om de Output drop raster te berekenen, die de maximale hoogteverandering van de cellen in procenten aangeeft, omdat dat niet van belang is.
60
4. Bepalen stroom accumulatie aan de hand van de gemaakte Flow Direction Layer.
ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Flow Accumulation Input flow direction raster aangemaakte Flow Direction Layer Ouput accumulation raster Flow Accumulation Layer
61
Input weight raster is 1, omdat we voor elke cel in de output het aantal cellen dat erin zal stromen, willen hebben.
Output data type FLOAT
Indien de flow accumulation is bepaald, kunnen we de overzichtelijkheid van de rivieren bepalen. Rechtermuisklik op de Flow Accumulation Layer Properties Symbology Kies in de linkerbox voor Classified
De Flow Accumulation Layer van de gebruikte DEM bevat 85614 cellen. Voor de overzichtelijkheid is er gekozen om de layer in 2 klassen te verdelen, waarbij de laagste waarde van een klas 10 is. Dat wil zeggen dat elke cel met de kleur van de klas 10 aangeeft dat er tenminste 10 cellen naar die cel instromen.
Klik op Classes 2 Classify Break Values ( 10 bij de eerste invoeren en de tweede op 85614 laten)
62
5. Vloeipunten voor stroomgebieden bepalen. Aan de hand van de gewenste plaats kan een stroomgebied worden berekend, door op die plaats een vloeipunt (pour point) te creëren.
In de ArcMap menu : Windows Catalog
Klik met de rechtermuisknop op Home en verder New Shapefile
Bepaal de naam voor de shapefile en kies voor Feature Type Point 63
Klik op Edit Import kies dezelfde projectie als het gebruikte DEM (zodat de shapefile eenzelfde projectie heeft als het DEM)
In de table of contents is de nieuwe Pour Point Layer aangemaakt.
Voor het plaatsen van een vloeipunt op de kaart worden de volgende stappen ondernomen : Editor Toolbar Edit Start Editing Kies de aangemaakte pour point layer
Indien een dialog opengaat en aangeeft dat de referentie niet past met de data frame, klikken op Continue.
Create Features pour point layer Construction Tools Point
Klik nu op de kaart waar de vloeipunt geplaatst moet worden.
Editor Save Edits Stop Editing
Geoprocessing Environments Processing Extent Same as layer Flow Accumulation Geoprocessing Environments Raster Analysis Cell Size Same as layer Flow Accumulation
Een pour point layer is aangemaakt in de Table of contents.
6. Vloeipunt naar raster formaat overbrengen.
Met de Snap Pour Point tool kan de grootste vloeipunt in een vooraf gedefinieerde straal worden bepaald, en het vloeipunt naar raster formaat worden overgebracht. 64
ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Snap Pour Point Input raster or feature pour point data Pour Point Layer Pour point field Id Input accumulation raster Flow Accumulation Layer Output raster Snap pour point Layer Snap distance 0 (omdat we het stroomgebied van de aangegeven vloeipunt zullen berekenen)
Het vloeipunt is naar raster formaat overgebracht en de Snap Pour Point Layer is aangemaakt.
7. Bepalen van het stroomgebied van het aangegeven vloeipunt.
ArcToolbox Spatial Analyst Tools Hydrology Watershed Input flow direction raster Flow Direction layer Input raster or feature pour point data Snap Pour Point Layer Pour Point field VALUE Output raster Watershed Layer
In de Table of contents is de Watershed Layer aangemaakt, en op de map is het stroomgebied aangegeven.
Voor het berekenen van de oppervlakte van het stroomgebied moet het stroomgebiedsraster worden omgezet in een polygon.
ArcToolbox Conversion Tools From Raster From Raster to Polygon Input raster Watershed Layer 65
Field VALUE Output polygon features Watershed Polygon Layer
In de Table of contents is de Watershed Polygon Layer aangemaakt.
Voor het berekenen van de oppervlakte :
66
Rechtermuisklik op de Watershed Polygon Layer Open Attribute Table Klik op Table options (linksboven) Add field Name Area Type Double
De nieuwe Area kolom is aangemaakt in de Attribute Table.
Rechtermuisklik op de bovenkant van de Area kolom Calculate Geometry
Indien een box open gaat met de mededeling dat er buiten een edit session wordt berekend, klik op YES.
Kies voor vierkante kilometer voor de unit.
De oppervlakte is berekend in vierkante kilometers en staat in de attribute table van het stroomgebied onder de Area kolom.
67
C.
Ruwheidsfactor n van de Manning-formule
Voor kanalen (Chow, 1959) Type of Channel and Description
Minimum Normal
Maximum
Natural streams - minor streams (top width at floodstage < 100 ft) 1. Main Channels a. clean, straight, full stage, no rifts or deep pools
0.025
0.030
0.033
b. same as above, but more stones and weeds
0.030
0.035
0.040
c. clean, winding, some pools and shoals
0.033
0.040
0.045
d. same as above, but some weeds and stones
0.035
0.045
0.050
e. same as above, lower stages, more ineffective slopes and sections
0.040
0.048
0.055
f. same as "d" with more stones
0.045
0.050
0.060
g. sluggish reaches, weedy, deep pools
0.050
0.070
0.080
h. very weedy reaches, deep pools, or floodways with heavy stand of timber and underbrush
0.075
0.100
0.150
2. Mountain streams, no vegetation in channel, banks usually steep, trees and brush along banks submerged at high stages a. bottom: gravels, cobbles, and few boulders
0.030
0.040
0.050
b. bottom: cobbles with large boulders
0.040
0.050
0.070
1.short grass
0.025
0.030
0.035
2. high grass
0.030
0.035
0.050
3. Floodplains a. Pasture, no brush
b. Cultivated areas
68
1. no crop
0.020
0.030
0.040
2. mature row crops
0.025
0.035
0.045
3. mature field crops
0.030
0.040
0.050
1. scattered brush, heavy weeds
0.035
0.050
0.070
2. light brush and trees, in winter
0.035
0.050
0.060
3. light brush and trees, in summer
0.040
0.060
0.080
4. medium to dense brush, in winter
0.045
0.070
0.110
5. medium to dense brush, in summer
0.070
0.100
0.160
1. dense willows, summer, straight
0.110
0.150
0.200
2. cleared land with tree stumps, no sprouts
0.030
0.040
0.050
3. same as above, but with heavy growth of sprouts
0.050
0.060
0.080
4. heavy stand of timber, a few down trees, little undergrowth, flood stage below branches
0.080
0.100
0.120
5. same as 4. with flood stage reaching branches
0.100
0.120
0.160
1. clean, recently completed
0.016
0.018
0.020
2. clean, after weathering
0.018
0.022
0.025
3. gravel, uniform section, clean
0.022
0.025
0.030
4. with short grass, few weeds
0.022
0.027
0.033
0.023
0.025
0.030
c. Brush
d. Trees
4. Excavated or Dredged Channels a. Earth, straight, and uniform
b. Earth winding and sluggish 1. no vegetation
69
2. grass, some weeds
0.025
0.030
0.033
3. dense weeds or aquatic plants in deep channels
0.030
0.035
0.040
4. earth bottom and rubble sides
0.028
0.030
0.035
5. stony bottom and weedy banks
0.025
0.035
0.040
6. cobble bottom and clean sides
0.030
0.040
0.050
1. no vegetation
0.025
0.028
0.033
2. light brush on banks
0.035
0.050
0.060
1. smooth and uniform
0.025
0.035
0.040
2. jagged and irregular
0.035
0.040
0.050
1. dense weeds, high as flow depth
0.050
0.080
0.120
2. clean bottom, brush on sides
0.040
0.050
0.080
3. same as above, highest stage of flow
0.045
0.070
0.110
4. dense brush, high stage
0.080
0.100
0.140
1. neat surface
0.010
0.011
0.013
2. mortar
0.011
0.013
0.015
1. planed, untreated
0.010
0.012
0.014
2. planed, creosoted
0.011
0.012
0.015
3. unplaned
0.011
0.013
0.015
c. Dragline-excavated or dredged
d. Rock cuts
e. Channels not maintained, weeds and brush uncut
5. Lined or Constructed Channels a. Cement
b. Wood
70
4. plank with battens
0.012
0.015
0.018
5. lined with roofing paper
0.010
0.014
0.017
1. trowel finish
0.011
0.013
0.015
3. finished, with gravel on bottom
0.015
0.017
0.020
4. unfinished
0.014
0.017
0.020
5. gunite, good section
0.016
0.019
0.023
6. gunite, wavy section
0.018
0.022
0.025
7. on good excavated rock
0.017
0.020
8. on irregular excavated rock
0.022
0.027
1. dressed stone in mortar
0.015
0.017
0.020
2. random stone in mortar
0.017
0.020
0.024
3. cement rubble masonry, plastered
0.016
0.020
0.024
4. cement rubble masonry
0.020
0.025
0.030
5. dry rubble or riprap
0.020
0.030
0.035
1. formed concrete
0.017
0.020
0.025
2. random stone mortar
0.020
0.023
0.026
3. dry rubble or riprap
0.023
0.033
0.036
1. glazed
0.011
0.013
0.015
2. in cement mortar
0.012
0.015
0.018
c. Concrete
d. Concrete bottom float finish with sides of:
e. Gravel bottom with sides of:
f. Brick
g. Masonry
71
1. cemented rubble
0.017
0.025
0.030
2. dry rubble
0.023
0.032
0.035
0.013
0.015
0.017
1. smooth
0.013
0.013
2. rough
0.016
0.016
h. Dressed ashlar/stone paving i. Asphalt
j. Vegetal lining
0.030
0.500
72
D.
HEC-HMS
Stroomgebied voorbewerking met ArcHydro tool in ArcGIS
Voor het vervaardigen van een .basin file en een .met file zijn enkele stappen in ArcGIS met een Geo-HMS extensie ondernomen. Voordat het terrein wordt bewerkt met Geo-HMS dienen er enkele bewerkingen gedaan te worden met de ArcHydro Tool, eveneens in ArcGIS.
De Spatial Analyst tools in ArcGIS bevat Hydrology tools die zijn gebruikt bij het bepalen van een stroomgebied. Het verschil tussen de Hydrology tools en de ArcHydro tools is dat de Hydrology tools alleen de basis bewerkingen kunnen verrichten, die de ArcHydro tools ook kunnen en waarbij de stappen in de ArcHydro tools netjes onder elkaar in de menu staan. Ook is de ArcHydro tool speciaal gericht op het leggen van de basis voor het vervaardigen van een hydrologisch netwerk.
De stappen die zijn ondernomen voor terrein bewerking in ArcHydro verschillen niet veel van de stappen ondernomen bij het bepalen van de stroomgebieden.
De stappen die zijn ondernomen met de ArcHydro Tool zijn :
1. Importeer de DEM in ArcGIS. Sla de file met de geimporteerde DEM op.
2. Vul de ontbrekende waarden voor de cellen in m.b.v. de Fill tool Terrain Preprocessing Data Manipulation Fill Sinks.
3. Stroomrichting bepalen
73
Terrain Preprocessing Flow Direction
4. Stroom accumulatie bepalen Terrain Preprocessing Flow Accumulation
5. Stroom definitie Terrain Preprocessing Stream Definition Voor de input bij de number of cells wordt als vuistregel 1% van de maximale flow accumulatie genomen.
6. Stroom segmentatie. Dit is het onderverdelen van de stroomlijn op basis van homogene gebiedskenmerken. Terrain Preprocessing Stream Segmentation.
7. Stroomgebied bepaling Aan de hand van de bepaalde stroomsegmenten worden stroomgebieden bepaald. Terrain Preprocessing Catchment Grid Delineation
8. Polygonen van stroomgebieden vervaardigen Terrain Preprocessing Catchment Polygon Processing.
9. Stroomlijnen in de polygonen bepalen Terrain Preprocessing Drainage Line Processing
10. Polygonen bijeenvoegen. De polygonen worden bijeengevoegd tot hoofdsubstroomgebieden.
74
Terrain Preprocessing Adjoint Catchment Processing
11. Drainage punt bepaling. Waar 2 of meer stroomlijnen elkaar kruisen, wordt als een drainage punt gekarakteriseerd. Terrain Preprocessing Drainage Point Processing
12. Vloeipunt van het stroomgebied bepalen. Klik het batchpoint icoon op de ArcHydro toolbar en klik vervolgens op de map waar het vloeipunt moet komen te staan. Bepaal de naam van de outlet.
12. Stroomgebied bepalen Watershed Processing Batch Watershed Delineation
13. Bepalen van de helling van het stroomgebied Terrain Preprocessing Slope.
HEC-HMS model vervaardigen met Geo-HMS in ArcGIS
Nadat het stroomgebied is voorbewerkt met ArcHydro, kan een project worden vervaardigd voor het HEC-HMS programma. Het project wordt vervaardigd met Geo-HMS.
De data die nodig is voor het vervaardigen van een HEC-HMS project is verkregen met ArcHydro. Voordat er verder wordt gewerkt, moet er gecontroleerd worden of de volgende data in het map voorkomt :
Rasterdata :
75
1.
Pokigron_dem ( raw DEM )
2.
Fill grid ( filled DEM )
3.
Flow Direction grid ( stroomrichting )
4.
Flow Accumulation grid ( stroomaccumulatie )
5.
Stream Network grid ( stroom definitie )
6.
Stream Link grid ( stroomsegmentatie )
7.
Catchment grid ( stroomgebied )
8.
Watershed slope grid ( stroomgebiedshelling )
Vectordata: 1.
Catchment ( stroomgebiedspolygonen )
2.
Drainage Line ( stroomlijnen in de polygonen )
3.
Adjoint Catchment ( bijeengevoegde polygonen )
Indien bovengenoemde data aanwezig is in de map, kan worden verdergegaan met de Geo-HMS extensie in ArcGIS.
1. Data definiering Project Setup Data Management Bevestig de bovengenoemde data in de data management window.
2. Creer nieuw HMS project Project Setup Start New Project Bevestig de ProjectArea en de ProjectPoint.
76
In de volgende window dat opengaat, kan de projectnaam en metadata over het project worden ingevoerd. Indien dit is gedaan, worden er 2 nieuwe layers aangemaakt in de table of contents, namelijk ProjectArea en ProjectPoint.
3. Stroomgebiedsoutlet bepalen Klik op de Add Project Point icoon op de GeoHMS en definieer op de map waar de outlet is. Dit punt wordt opgeslagen in de ProjectPoint layer.
4. Projectgebied bepalen Project Setup Generate Project Bevestig dat het gearceerd gebied het projectgebied is en de namen van de aanwezige rasterdata.
5. Sub-stroomgebieden bijeenvoegen Selecteer 2 of meer sub-stroomgebieden en voeg ze bijeen door te klikken op Basin Processing Basin Merge
Stroomgebieds karakteristieken bepalen
6. Rivier lengte bepalen Characteristics River Length
7. Rivier helling bepalen Characteristics River Slope
8. Stroomgebiedshelling bepalen Characteristics Basin Slope
77
9. Longest flow path bepalen Characteristics Longest Flow Path
10. Basin Centroid Characteristics Basin Centroid
11. Basin Centroid Elevation Characteristics Centroid Elevation Update
12. Centroidal Longest Flow Path Characteristics Centroidal Longest Flow Path
HMS inputs stellen
1. Rekenmethodes invoeren Parameters Select HMS Processes Kies de gewenste methoden
2. River Auto Name bepalen Parameters River Auto Name
3. Basin Auto Name bepalen Parameters Basin Auto Name
78
HMS model creëren
De stappen ondernomen om een HMS model te creëeren :
1. HMS Map to HMS Units 2. HMS Check Data. 3. HMS HMS Schematic 4. HMS Add Coordinates 5. HMS Prepare Data for Model Export 6. HMS Background Shape File 7. HMS Basin Model File 8. HMS Create HMS Project
Na de stappen wordt een .basin model gecreëerd, die in het HMS programma kan worden geimporteerd.
79
