REKENEN MET AAGRO-STACKS

Transcriptie

1 REKENEN MET AAGRO-STACKS INHOUDSOPGAVE: Rekenen met AAgro-Stacks Algemeen Functionaliteit AAgro-Stacks Voornemens en overige Stacks-varianten Systeemeisen X- en Y- coördinaten Voorbereiden van de berekening Algemeen Definities, invoer van de gegevens Aanmaken nieuw Cluster Invoeren Gevoelige locaties Invoeren Emissiepunt Opslaan en wijzigen van de invoergegevens Uitvoeren berekening Berekenen algemeen Starten van de berekening Resultaat van berekening Presentatie resultaten Bewaren van rekenresultaten Bekijken van bewaarde rekenresultaten Export van rekenresultaten naar Word-document Overige uitvoer van het programma

2 1 ALGEMEEN 1.1 Functionaliteit AAgro-Stacks Kort samengevat kan de functionaliteit van dit LNV-programma als volgt beschreven worden: Met op het scherm ingevoerde gegevens rond een lokaal cluster van agrarische ammoniakbronnen (dierhouderijen) rekent dit op NNM-(Nieuw Nationaal Model)-Stacks gebaseerde programma de ammoniakdepositie in de directe omgeving uit. Naast de contouren in de directe omgeving (op een grid van 10 bij 10 kilometer om het zwaartepunt van de bronnen) rekent het programma naar wens ook direct de depositie uit voor een aantal door de gebruiker op het scherm ingevoerde ammoniakgevoelige locaties. De rekenresultaten worden zowel in tabelvorm als grafisch op het scherm gepresenteerd en de complete berekening kan worden opgeslagen en/of in een Word-document worden weggeschreven, inclusief een opgave van de gehanteerde invoergegevens. 1.2 Voornemens en overige Stacks-varianten AAgro-Stacks is in opdracht van het ministerie van LNV opgesteld door ASG en KEMA. Recent is het voornemen uitgesproken om naast dit agrarische ammoniakdepostiemodel AAgro-Stacks op korte termijn een rekenmodel te ontwikkelen om de verspreiding van fijn stof (PM 10 en/of PM 2,5 ) vanaf agrarische bronnen te berekenen. Beide modellen zullen grote overeenkomsten met elkaar vertonen en tevens met het eerder verschenen agrarische geurverspreidingsmodel V-Stacks-Vergunningen. Wellicht worden deze drie modellen in een later stadium geïntegreerd tot een combinatiemodel, of komen er gebruikersvriendelijke uitwisselingsmogelijkheden AAgro-Stacks en V-Stacks-Vergunningen hebben een grotendeels gemeenschappelijk rekenhart waarmee de eigenlijke verspreidingsberekeningen van emissiepunt naar receptor worden uitgevoerd. Dit rekenhart vormt de kern van het KEMA Stacks model dat voor zeer uiteenlopende verspreidingsberekeningen wordt toegepast. Het KEMA Stacks model is een van de praktische uitwerkingen van het Nieuw Nationaal Model (NNM). Het NNM bevat een beschrijving van de modellering van de verspreiding van luchtverontreiniging waarover een nationale wetenschappelijke consensus is bereikt

3 1.3 Systeemeisen AAgro-Stacks stelt de volgende eisen aan de hard- en software: - een up-to date PC met CD rom station en een snelle processor - Windows operating system, bij voorkeur vanaf Windows XP - voldoende Mb RAM geheugen - een harde schijf met tenminste 600 Mbyte vrij voor het AAgro-Stacks pakket. 1.4 X- en Y- coördinaten De exacte positie van iedere bron en ammoniakgevoelige locatie wordt in het rekenmodel opgegeven door middel van de set Amersfoortse x- en y-coördinaten van die locatie. Deze Amersfoortse (of Rijksdriehoek) coördinaten staan aangegeven op topografische kaarten of zijn via GIS (Geografisch Informatie Systeem) te achterhalen. De Amersfoortse coördinaten worden aangeduid in (gehele) meters. Voor locaties in Nederland ligt de X-coördinaat tussen 0 en m en het bereik van de Y-coördinaat loopt van tot m. Door de keuze van de oorsprong 300 kilometer ten zuiden van Nederland kunnen de Nederlandse X- en Y- coördinaat niet verwisseld worden

4 2 VOORBEREIDEN VAN DE BEREKENING 2.1 Algemeen Na succesvolle installatie vanaf de CD-rom van het programma AAgro-Stacks op de harde schijf van de computer is er op het desk-top scherm (of anders in de bin-subdirectory) het Stacks-icoon met de rokende schoorsteen verschenen voor het AAgro-Stacks.exe programma. Het is in het gebruik gemakkelijk om hier een Windows Short-cut naartoe te maken. Na dubbelklikken van het icoon start het programma op en verschijnt het onderstaande hoofdscherm. Op de grijze horizontale keuzebalk bevinden zich een zestal keuzemogelijkheden. Onder Algemeen kan de gebruiker de printerinstellingen nagaan, Window biedt de mogelijkheid om de weergave van de schermen binnen het hoofdscherm te manipuleren en Over AAgro- Stacks geeft (minimale) informatie over de herkomst van het programma. De resterende drie toetsen Definities, Berekenen en Bekijken vormen de directe aansturing van het rekenprogramma en worden daarom hierna in meer detail besproken

5 2.2 Definities, invoer van de gegevens Berekeningen worden uitgevoerd per cluster van bedrijven. Daarom vraagt het programma om de invoer van een set gegevens voor dit cluster. Een cluster bestaat uit een aantal bronnen (of emissiepunten). Deze verzameling bronnen hoort bij een of meer bedrijven in het cluster. Per cluster heeft het programma gegevens nodig over de ammoniakbronnen binnen dit cluster en, indien gewenst, de ammoniakgevoelige locaties in de omgeving van het cluster. De gegevens voor het cluster worden direct op invulschermen van het programma ingevoerd. Pas wanneer de gegevens rond een cluster compleet zijn ingevoerd, kan de berekening starten. Na het aanklikken van de keuzemogelijkheid Definities verschijnt het onderstaande scherm. De informatie is in twee blokken verdeeld, links het blok Clusters en rechts het blok met de twee tabbladen Emissiepunten en Gevoelige lokaties. Tussen de twee tabbladen van het rechterblok kan op-en-neer geswitched worden. Voor het bekijken, toevoegen, wijzigen of verwijderen van de gehighlighte items in ieder van deze blokken zijn vier knoppen onderaan elk van deze twee blokken aangebracht. Voor de knoppen op alle schermen geldt dat de onderstreepte letter van de tekst op de knop gebruikt kan worden als sneltoets in combinatie met de Alt toets. Dus Alt -toets samen met de W -toets bedient de Wijzigen knop voor het blok Bedrijven:

6 2.2.1 Aanmaken nieuw Cluster Na het aanklikken van de toets Toevoegen onder het blok Clusters verschijnt het onderstaande invoerscherm. Hier kan een naam voor het nieuwe cluster worden opgegeven, naar wens inclusief aanvullende informatie. Na het bevestigen van de invoer verschijnt het nieuwe cluster in de lijst inclusief de aanmaakdatum. Bekijken en wijzigen verloopt analoog en bij verwijderen wordt om een bevestiging gevraagd Invoeren Gevoelige locaties Na het aanklikken van de toets Toevoegen onder het blok Gevoelige lokaties: verschijnt het onderstaande invoerscherm. Hier kan een naam (of identifier van maximaal 20 karakters) voor de ammoniakdepositie-gevoelige locatie in de omgeving van het cluster worden opgegeven. Verder moeten de exacte ligging van de gevoelige locatie met behulp van Amersfoortse coördinaten worden ingevoerd. Na het bevestigen van de keuze verschijnt de toegevoegde locatie in de lijst Gevoelige locaties. Wijzigen verloopt analoog en bij verwijderen wordt om een bevestiging gevraagd

7 2.2.3 Invoeren Emissiepunt Na het aanklikken van de toets Toevoegen onder het blok Emissiepunten verschijnt het onderstaande invoerscherm. Op de bovenste regel links op dit invulscherm kan een naam (of identifier van maximaal 20 karakters) voor dit emissiepunt behorend bij het gehighlighte cluster worden opgegeven. Daarna moet de exacte ligging van het emissiepunt worden ingevoerd, opnieuw met behulp van Amersfoortse coördinaten. Hieronder volgt een reeks van vier parameters waarmee de bron verder wordt bepaald. Dit zijn achtereenvolgens: de gemiddelde gebouwhoogte [m], de hoogte van de uitstroomopening [m], de (inwendige) diameter van de uitstroomopening [m] (defaultwaarde 0,5 meter), de verticale uittreesnelheid [m/s] (defaultwaarde 4,0 m/s). De onderste waarde in de reeks links is de berekende ammoniak emissie [in kilogram NH3 per jaar]. Deze emissie wordt berekend uit door de gebruiker in het rechter blok op het scherm ingevoerde gegevens. Na het aanklikken van de toets Toevoegen rechtsonder op het scherm verschijnt er in het rechterblok een gehighlighte regel (zie afbeelding boven). Per RAV-code -diersoort wordt op deze regel de emissie per dier uit de dan geldende RAVtabel opgegeven en de aantallen van deze dieren. [Er is voor gekozen om de gebruiker de emissie per dier zelf in te laten voeren, zodat het rekenmodel niet aangepast hoeft te worden bij iedere herziening van de tabel. Deze complete invoer wordt in de Word-document uitvoer weergegeven, hetgeen de vergunningverlening inzichtelijker maakt. ] Het totaal per diersoort wordt automatisch berekend en in de meest rechtse kolom op het scherm weergegeven. Het totaal van de verschillende diersoorten wordt eveneens bepaald en op het scherm weergegeven

8 Na het bevestigen van de keuze ( OK -toets) verschijnt het toegevoegde emissiepunt in de lijst Emissiepunten inclusief de ingevoerde parameters. Bekijken en wijzigen verloopt analoog en bij verwijderen wordt om een bevestiging gevraagd. Het programma kan met maximaal 25 bronnen rekenen. In de praktijk komt het geregeld voor dat een stal is voorzien van meerdere ventilatie- of uitstroomopeningen. Ook omdat het lastig kan zijn om de juiste ammoniakemissie aan de juiste opening toe te wijzen, kan het een keuze zijn om de openingen samen te nemen tot een uitstroomopening op het middelpunt van de stal. In het geval dat de stal een duidelijke verdeling kent waarbij in een compartiment dieren worden gehouden met luchtwassers op de afzuiging en een tweede compartiment dieren worden gehouden zonder luchtwassers, is het beter om de emissiepunten afzonderlijk in te voeren. Voor het invoeren van de eigenschappen van emissiepunten en de daarbij te maken keuzes kan dezelfde werkwijze gevolgd worden als die voor het model V-Stacks vergunning. Zie hiervoor ook de hoofdstukken 3.6 t/m 3.8 van de betreffende handleiding die via te downloaden is Opslaan en wijzigen van de invoergegevens Na het geheel of gedeeltelijk invoeren van de informatie worden door het indrukken van de toets Afsluiten rechtsonder op het Definiëren -scherm de ingevoerde gegevens opgeslagen in de data-base van het programma. Met het opnieuw aanklikken van de keuzemogelijkheid Definities op de grijze horizontale keuzebalk verschijnt het Definiëren -scherm opnieuw en kunnen de gegevens per cluster worden aangevuld en/of gewijzigd

9 3 UITVOEREN BEREKENING 3.1 Berekenen algemeen Als de invoergegevens voor een cluster compleet zijn ingevoerd, kan de berekening zinvol worden gestart. Na klikken op de toets Berekenen op de grijze horizontale keuzebalk in het hoofdscherm verschijnt het onderstaande scherm (AS05). Als eerste wordt nu het door te rekenen cluster geselecteerd. Na het aanklikken van het pijltje rechts aan het bovenste invoerscherm verschijnt er een rolmenu met daarin alle in de data-base aanwezige clusters. Na selectie verschijnen de bij dit cluster behorende emissiepunten en gevoelige locaties in de tabel onder de bedrijfsnaam links in het scherm (zie onderstaande schermafbeelding). De bronnen zijn aangegeven als type Bron, terwijl de ammoniakgevoelige locaties zijn getypeerd als GGL. Ter controle van de ingevoerde coördinaten worden bronnen en gevoelige locaties op een kaart rechts in het scherm gepresenteerd. Bronnen en gevoelige locaties worden met verschillende kleuren aangegeven en tevens voorzien van een uniek nummer. Op deze kaarten kan de gebruiker nagaan of de relatieve ligging van de punten ten opzichte van elkaar overeenkomt met de werkelijke ligging. Echte invoerfouten worden op deze manier gemakkelijk herkend. Op de kaart is tevens in wit het zwaartepunt van de emissiepunten aangegeven. Dit zwaartepunt vormt het centrum van het rekengebied van 10 bij 10 kilometer. De hoekpunten van het rekengebied zijn in zwart op de kaart gemarkeerd

10 Een belangrijke functionaliteit van het model is dat voor het rekengebied van 10 bij 10 kilometer om het zwaartepunt van de bronnen met behulp van een gedetailleerd bestand de lokale vegetatie wordt bepaald. Deze typering van de vegetatie is essentieel voor de ammoniakdepositieberekening. Consequentie van deze aanpak is dat voor gevoelige gebieden die buiten het rekengebied vallen de ammoniakdeposite niet goed berekend kan worden. [ Door het toevoegen van een aantal emissieloze bronnen heeft de gebruiker de mogelijkheid om de ligging van het zwaartepunt zodanig te beinvloeden dat de echte bron en ammoniakgevoelige locaties op heel ruim vijf kilometer afstand toch goed doorgerekend worden. ] 3.2 Starten van de berekening Het starten van het doorrekenen van het cluster gebeurt door de toets Berekening Starten aan te klikken. Als eerste stap in de berekening wordt door het programma de gemiddelde ruwheid voor het rekengebied van 10 bij 10 kilometer bepaald. Het programma gebruikt voor deze ruwheidberekening een meegeleverd kwalitatief hoogstaand bestand voor Nederland. De berekende ruwheidswaarde wordt in het scherm weergegeven, de waarde is in meter

11 Vervolgens worden ter initialisatie de omgevingsafhankelijke depositieparameters bepaald voor het rekengebied. Dit vindt plaats op basis van een groot bestand waarin voor heel Nederland met een resolutie van 25 meter de vegetatieklasse is gegeven. Vanwege de hoge resolutie van het bestand en het hoge aantal punten in het rekengebied kost dit enige rekentijd. Na het klaarzetten van enkele hulp-invoerbestanden start de eigenlijke verspreidings- en depositieberekening. De voortgang van deze berekening wordt op het scherm gepresenteerd door middel van het onderstaande Simulatie -scherm, waarmee een indruk wordt verkregen van het verloop van de berekening en de resterende rekentijd. Na een succesvol verloop van de berekening verschijnen in dit kleine Simulatie -scherm enkele specificaties van de berekening en de melding dat de AAgro-Stacks-berekening goed beëindigd is. Zie onderstaand figuur voor een voorbeeld. Dit Simulatie -scherm verdwijnt vanzelf na enkele seconden

12 3.3 Aandacht voor mogelijke randeffecten in de berekening Het model is onder meer een instrument voor het vaststellen van het zwaarst belaste punt van nabijgelegen natuurgebieden. Het betreft hier het punt van het natuurgebied dat het dichtst bij de bron is gelegen. Door het optreden van grid-effecten in de vegetatietypering kan de berekende zwaarste belasting iets verder van de rand liggen. Om hier zekerheid over te krijgen dient de depositie zowel voor het meest nabijgelegen grenspunt te worden berekend als voor het 35 meter verderop gelegen punt, gerekend vanuit het verlengde van emissiebron en grenspunt. De hoogste waarde vormt dan de te hanteren depositiewaarde voor het betreffende gebied. Het gaat hier echter om potentieel kleine verschillen. Alleen in situaties waarin de berekende waarde van het meest nabijgelegen punt net de kritische toetsingswaarde onderschrijdt (minder dan 10% van deze waarde) wordt het aanbevolen een aanvullende berekening uit te voeren. Wanneer de toetsingswaarde bijvoorbeeld 50 mol is en de berekende toename op het dichtstbijzijnde punt is 45 mol, is er een onderschrijding van 10%. In een dergelijke situatie wordt een aanvullende berekening, met daarin mede opgenomen het 35 meter verderop gelegen punt, aanbevolen om te verifieren of de zwaarste belasting is berekend

13 4 RESULTAAT VAN BEREKENING 4.1 Presentatie resultaten Nadat de AAgro-Stacks-berekening is voltooid, maakt het Simulatie -scherm weer plaats voor het AS05 Berekenen -scherm waarin de resultaten worden gepresenteerd. De voor het rekengebied berekende ruwheid wordt onder de tabel links op dit scherm weergegeven. De door het programma berekende ammoniakdepositie voor de serie gevoelige locaties is na berekening eveneens in deze tabel opgenomen in de kolom Emissie/Belasting. De jaargemiddelde ammoniakdepositie heeft als eenheid mol per hectare per jaar [mol/(ha.yr)]. Op de schematische kaartweergave rechts op dit scherm worden de rekenresultaten voor het rekengebied van 10 bij 10 kilometer weergegeven. De gebruiker heeft de keuze om de resultaten op een achtergrondrooster weer te geven ( Grid aan aanvinken) of niet. Met deze schematische kaartweergave krijgt de gebruiker reeds een eerste indruk hoe de depositie vanuit de (in dit geval twee) bronnen verloopt. In paragraaf 4.5 wordt beschreven hoe de rekenresultaten kunnen worden weergegeven met een extern GIS-pakket

14 Met het aanklikken van de rechtermuisknop met de muis boven de de schematische kaartweergave verschijnt een keuzemenu waarvan Chart Designer een van de opties is. Chart Designer biedt een aantal mogelijkheden om de figuur beter inzichtelijk te maken door bijvoorbeeld een aantal contourlijnen toe te voegen aan de figuur. 4.2 Bewaren van rekenresultaten Het programma biedt de mogelijkheid om de berekening (de rekenresultaten inclusief alle invoergegevens) te bewaren waarmee deze voor latere inzage zijn vastgelegd. Na het aanklikken van de Berekening Opslaan -toets (of Alt-O) verschijnt er een klein scherm waar een unieke naam aan de berekening gegeven kan worden. Na het aanklikken van de Bewaren -toets is de berekening in de data-base van het programma opgenomen

15 4.3 Bekijken van bewaarde rekenresultaten Als er resultaten van eerdere berekeningen in de data-base van het programma zijn opgeslagen, kunnen deze op een later moment naar keuze worden bekeken. Na klikken op de toets Bekijken op de grijze horizontale keuzebalk in het hoofdscherm verschijnt het scherm ( AS06 Rekenresultaten bekijken ). Als eerste wordt nu het cluster geselecteerd waarvan de gebruiker de resultaten wil bekijken. Na het aanklikken van het pijltje rechts aan het bovenste invoerscherm verschijnt er een rolmenu met daarin alle in de data-base aanwezige clusters. Na het selecteren van een cluster uit de lijst in het rol-menu verschijnen de voor dat cluster in de data-base aanwezige berekeningen in de tabel Kies een Rekenresultaat, inclusief een opgave van de datum en tijd waarop deze berekening is uitgevoerd. Na het aanklikken van de berekening met de muistoets verschijnen de gebruikte parameters, berekende resultaten en de schematische kaartweergave van de betreffende berekening in de tabel Parameters van het Cluster. Een eerder opgeslagen berekening kan door het toetsen van de knop Rekenresultaat Verwijderen (of Alt-V) uit het databestand verwijderd worden. Voordat het verwijderen daadwerkelijk plaatsvindt, wordt de gebruiker om een bevestiging gevraagd

16 Schermafdruk voor het selecteren van een eerdere berekening: Schermafdruk voor het tonen van de grafiek van een eerdere berekening:

17 4.4 Export van rekenresultaten naar Word-document Vanuit het AS06 Rekenresultaten bekijken -scherm heeft de gebruiker de mogelijkheid om de resultaten van een Cluster-berekening weg te schrijven naar een Word-document. Het overzetten van de rekenresultaten naar MS-Word geeft de gebruiker de mogelijkheid om deze op eenvoudige beschikbaar te hebben voor verdere verwerking en presentatie. Na aanklikken van de Rekenresultaten in Word document bekijken -toets (of Alt-W) wordt het Word-programma opgestart en een Word-document geopend en gevuld. Voorwaarde hiervoor is natuurlijk wel dat MS-Word op de computer aanwezig is. Dit door het programma opgestelde tekstbestand begint met het vermelden van de gebruikte versie van het programma en het tijdstip waarop de berekening is uitgevoerd. Tevens worden zowel de naam van het cluster als die van de berekening vermeld. De in de berekeningen gehanteerde ruwheid wordt eveneens weergegeven, net zoals de berekende coordinaten van het zwaartepunt van de bronnen. Onderstaand kader bevat een voorbeeld van de uitgebreide header van de Word-uitvoer Gegenereerd op: met AAgro-Stacks Versie 1.0 Naam van de berekening: Arnhemse sommen Gemaakt op: :07:55 Zwaartepunt X: 188,800 Y: 444,300 Cluster naam: Arnhem en omstreken Berekende ruwheid: 0,68 m Na deze uitgebreide header met gegevens rond de uitgevoerde berekening volgen een aantal tabellen. De eerste tabel bevat al de invoergegevens voor de doorgerekende bronnen van het cluster. De tweede tabel geeft al de informatie voor de gevoelige locaties, zowel de invoergegevens als de berekende ammonmiakdepositie in [ mol/ha.yr ]. Onderstaand kader geeft ter illustratie deze twee tabellen weer

18 Emissie Punten: Volgnr. BronID X-coord. Y-coord. Hoogte Gem.geb. Diam. Uittr. snelheid Emissie hoogte 1 De Makers ,0 6,0 0,5 4, Arnhem Het Dorp ,0 10,0 0,5 4, Gevoelige locaties: Volgnummer Naam X coordinaat Y coordinaat Depositie 1 Oosterbeek West ,91 2 Arnhem Museum ,38 3 Hoogkamp ,78 4 Meinerswijk ,55 Daarna volgt per opgegeven emissiepunt een tabel waarin de door de gebruiker ingevoerde RAV-codes en dieraantallen worden weergegeven. Onderstaand kader geeft ter illustratie ook een tweetal van deze tabellen weer. Details van Emissie Punt: De Makers (1) Volgnr. Code Type Aantal Emissie Totaal 1 a.b.c.d makaken e.f.g.h kamaken Details van Emissie Punt: Arnhem Het Dorp (6) Volgnr. Code Type Aantal Emissie Totaal 1 d.o.r.p giraffes Het Word-document eindigt met een weergave van de schematische kaart met de resultaten voor het rekengebied. Deze kaart in het Word-document is identiek aan de kaart in het scherm op het moment dat de bewaar-opdracht wordt gegeven voor wat betreft contourlijnen en achtergrondrooster

19 4.5 Overige uitvoer van het programma Naast de directe uitvoer op het scherm en de gebruikersvriendelijke uitvoer in de vorm van een Word-document produceert het programma nog meer uitvoer in het output sub-directory van het programma. Deze bestanden, die na iedere nieuwe berekening worden overschreven, geven de gebruiker meer informatie en kunnen voor de gevorderde gebruiker nuttig zijn in geval van onduidelijkheden in de uitkomsten. Het meest gebruikte bestand zal Gridpoints2300.dat zijn. Dit bestand bevat de berekende resultaten in een voor GIS-programma bijzonder geschikt format. Per regel is voor de punten in het rekengebied de X-coordinaat, de Y-coordinaat en de berekende ammoniakdepostie weggeschreven. In onderstaande afbeelding is het met het programma Surfer op basis van dit bestand geproduceerde contourdiagram weergegeven voor een eerdere berekening met twee bronnen