Modelleren van waterkwantiteit en waterkwaliteit Wat wil het NHI van de regio, in relatie tot de waterbalans? Adviesgroep Watersysteemanalyse STOWA, 18 september 2014
Hoge resolutiemodellen
19 september 2014
Hoe ging dat vroeger…? Eerst overzicht voor de balans voor NL, m.b.v. vuistregels Voorbeeld: waterbehoefte droogte: -Commissie Mesu: ca 50% van cultuurgrond water nodig -1,2 M ha cultuurgrond in NL -Per etmaal ca 3 a 4 mm -¼ komt niet in aanmerking voor wateraanvoer bovenaf
Behoefte landbouw NL 300 a 400 m3/s
19 september 2014
Beredeneerd: droogte watertekorten in NL (vervolg Balans NL) + Rijn gemiddeld 2000 m3/s (min 1000) + Maas gemiddeld 200 m3/s (min 50) --------------------1050 a 2200 m3/s Minimale behoefte: - Verziliting Rotterdam 500 a 600 m3/s - NZ-kanaal 50 a 100 - Afsluitdijk 200 a 400 - Den Helder, Delfzijl, Harlingen 50 m3/s --------------800 a 1150 m3/s Droge jaren niet altijd in behoefte voorzien! Stelregel: eens per 25 jaar watertekort mag
19 september 2014
Brabant: op basis vuistregels + metingen Eens per 25 jaar: neerslagtekort 280 mm (270 West, 290 resp Oost)
Correctie van neerslagtekort voor reeel tekort plant: 1) Verdeling maximale tekort over groeiseizoen (Mesu) -
½ april – ½ mei: 0,5 * maximale hoeveelheid ½ april – ½ mei: 0,5 * maximale hoeveelheid juli: 2/3 * maximale hoeveelheid aug: 1/3 * maximale hoeveelheid
2) Corrigeer tekort voor beschikbare grondwater 1) bergend vermogen ( cultuurtechnische kennis)
- gedifferentieerd zand, rivierklei, zeeklei -- gedifferentieerd wortelzone (bouwland, tuinbouw, gras) 2) Schatting aanvulling vanuit grondwater (proeven grondwaterstandsverlaging)
3) Gecorrigeerd tekort x opp. Cultuurgrond = waterbehoefte 67,5 m3/s
19 september 2014
Vroeger combinatie vuistregels + gebiedskennis -
67,5 m3/s
landbouw, gedifferentieerd; - per regio (cultuurgrond) - voor 3 bodem (zand, rivierklei, zware zeeklei) - voor 3x landgebruik (gras, landbouw, tuinbouw, gras)
-
6,5 m3/s
verlies richting bos + “woeste grond” (inschatting + enkele meting)
-
6 m3/s
minimale niveau beekafvoer (meting)
---------------------------------------- 80 m3/s minimale wateraanvoer. Vergeleken met metingen provinciale en Rijks waterstaat
19 september 2014
Huidige situatie; voorbeeld contrast … Meer informatie beschikbaar, hoge resolutie; gebruikt in hydrologische modellen, o.a: -
Hoogtebestand Landgebruik (incl. gewaskennis) Neerslag en verdamping, incl. statistiek Ligging waterlopen (incl. eigenschappen) Opbouw van de ondergrond (REGIS, Geotop) Etcetera …
19 september 2014
Stelling: we kunnen nog steeds leren van de grondige metingen en analyses van vroeger 1) Goede analyse en interpretatie van metingen nodig; betrouwbare metingen als basis voor watersysteemanalyse
2) We focussen veel op deelresultaten van modellen en controleren niet voldoende of (gemodelleerde) waterbalanstermen over grotere eenheden voldoende is! 3) We gebruiken enerzijds hoge informatiedichtheid, maar hebben tegelijkertijd de neiging om in de keten op onderdelen zeer sterk te vereenvoudigen 4) Meer kruisbestuiving mogelijk van verschillende disciplines
19 september 2014
Ad 1: Goede analyse en interpratie van metingen nodig Voorbeeld 1: toetsing NHI (STOWA, Ogink 2011)
19 september 2014
Ad 1 Goede analyse en interpratie van metingen nodig voorbeeld 2: analyse waterbalans Flevoland 2003 Na uitgebreide analyse waterbalans en gesprekken met beheerders lef getoond en “gemeten” inlaat fors bijgesteld (N&S i.s.m. waterschap Zuiderzeeland 2005)
19 september 2014
Ad 1: Goede analyse en interpratie van metingen nodig Voorbeeld 3: monitoring stroomgebieden (Alterra, 2011) (Alterra 2011)
19 september 2014
Ad 2: Modelanalyse: focus op deelresultaten in plaats van controle totale waterbalans
Een aantal grote, hoge resolutie grondwatermodellen vooral gecalibreerd op puntmetingen, integrale check afvoer mist: 1) ontbreken betrouwbare metingen 2) geen koppeling afvoermodule 19 september 2014
Ad 3: Ondanks hoge resolutie data; modeltoepassingen op onderdelen (te) sterk vereenvoudigd
Voorbeeld STONE:
625.000 6405 eenheden
- bij gebrek aan alternatief resultaten opgerekt, en koppeling aan schematisaties
die afwijken van oorspronkelijke vereenvoudigingen … Simulatie N en P belastingen, maar wie bewaakt de waterbalans? Gevoelsmatig onvoldoende evenwicht vereenvoudiging en beschikbare data
19 september 2014
Ad 3: Ondanks hoge resolutie data; blijkbaar nog steeds behoefte modeltoepassingen sterk te vereenvoudigen! op onderdelen (te) sterk vereenvoudigd
19 september 2014
Ad 4: Meer kruisbestuiving mogelijk van verschillende disciplines
19 september 2014
Ad 4: Meer kruisbestuiving disciplines Vb percentage inlaatwater op meetpunten (gadolinium)
Bron: Gerlinde Roskam (Deltares, 2014)
Nieuwe fase NHI: regionaal + landelijk NHI nieuwe stijl Tools -\iMOD, FEWS, etc. -koppeling, aansturing -schematisatie , verschaling -kalibratie, optimalisatie. -versiebeheer Modelcode - SOBEK, RTC, etc. - MODFLOW, SEAWAT, - MetaSWAP, SWAP, etc. Gedeelde modeldata - Waterbalans eenheden - Routing - Ondergrond laagindeling - Etc.
Regionale modellen met toepassingen
Basisdata - Peilen, leggers - Bodem parameters - Ondergrond parameters - Etc.
Landelijk model met toepassingen
Voorbeeld tools: waterbalanstool voor systematische analyse van modelresultaten : Aanleiding: - analyseren en verklaren van de resultaten - behoefte aan overzicht voor verdere verbeteringen
Martin Mulder, Frank van der Bolt, Ab Veldhuizen en Harry Massop
Resultaten
-programma’s voor opstellen waterbalansen -flexibele keuze in tijd- en ruimteschalen en deelsystemen -geautomatiseerd aanmaken rapportages op verschillende schaalniveaus -rapportages op internet (na oplevering release) Aanzet voor meer systematische watersysteemanalyse
Voorbeeld: geautomatiseerde rapportage 1 Balans per domein: a) onverzadigde zone b) grondwater 1e wvp, (diepere pakketten p.m.) c) Oppervlaktewater d) p.m. rijkswater uit LSM 2) totaal waterbalans
Per Waterschap
Per District
en mogelijk per LSW
Voorbeeld: automatische rapportage per WS die worden opgeleverd op internet Inleiding met: -toelichting en uitgangspunten -langjarige reeksen of meerdere karakteristieke jaren
Voorbeeld: balans topsysteem (tabel)
Voorbeeld: balans topsysteem (barplot)
Voorbeeld: balans watervoorziening
Voorbeeld: balans per deelsysteem Vb: Per waterschap per deelsysteem
Vb: Per district per deelsysteem
Andere mogelijkheden: kaart per waterbalansterm
Voorbeeld andere presentatievormen
Voorbeeld: identificeren extreme waarden
Voorbeeld: tijdreeks vs meting (Limpopo)
Samenvattend -Flexibele werkwijze (ruimte, tijd, systeem en presentatie) gerealiseerd -Kaarten balanstermen en rapporten zijn via HTML toegankelijk gemaakt -In volgende fase: enkele toevoegingen (vb oppervlaktewater LSM en zout) -rapportages na oplevering stuurgroep NHI (1 okt) beschikbaar
Conclusies -
Het wordt hoog tijd om meer aandacht te besteden aan de waterbalans!
-
Dit leidt tot verder inzicht in het functioneren van het watersysteem;
-
Noodzakelijke voorwaarde voor onderbouwing toekomstig
waterkwaliteitsbeleid is verbeteren waterkwantiteitsmodellen! -Laten we aan de slag gaan, met de degelijkheid van de aanpak 1957 - en gebruik maken van de huidige uitgebreide beschikbare informatie …
: Het is primaire aan de waterbeheerders om dit op te pakken; Wij dragen graag bij o.a. met tools en resultaten berekende waterbalansen, en gezamenlijke analyse van het watersysteem
Concluderend leidt dit tot de taak voor de naaste toekomst: (Commissie waterbeheersing Noord-Brabant, 1957)
“(…) De taak op lange termijn omvat het op gang brengen van het verzamelen van de noodzakelijke
bouwstenen op hydrologisch, landbouwkundig en bodemkundig gebied. Een deel van de voor de waterbeheersing
belangrijke gegevens wordt reeds door verschillende instanties verzameld of is in een staat aanwezig die na een min of meer intensieve
bewerking voor het waterbeheersingsdoel geschikt is te maken (…)”
