Handreiking controle en calibratie van de KRW-Verkenner

Transcriptie

1 Handreiking controle en calibratie van de KRW-Verkenner Joost Delsman RIZA / WL Delft Inleiding De KRW-Verkenner is een instrument om de effecten te beschouwen van mogelijk te nemen maatregelen op de waterkwaliteit en ecologie. De KRW-Verkenner beschrijft op een vereenvoudigde manier de gehele keten waterbeweging waterkwaliteit ecologie. De KRW-Verkenner wordt gevuld met een grote hoeveelheid verschillende gegevens. Gebiedsspecifieke gegevens, afkomstig van de waterbeheerder, resultaten van landsdekkende modellen (STONE, Nagrom/Mozart) en landelijke emissiegegevens (ER-C 2004). Tezamen leveren deze gegevens een beeld op van de huidige toestand van de waterbeweging, de waterkwaliteit en uiteindelijk de ecologie. Een goede beschrijving van de huidige toestand is een voorwaarde voor een goede berekening van de effecten van maatregelen en daarmee voor vertrouwen in de werking van de KRW-Verkenner. Nadat de KRW-Verkenner is gevuld met alle benodigde gegevens kunnen de resultaten voor de eerste keer worden bekeken. De resultaten zullen dan nog niet overeenkomen met de werkelijke situatie in het beschouwde watersystemen. Zo zijn er wellicht fouten gemaakt in de gebiedsschematisatie. Een goede controle op de opgebouwde schematisatie is noodzakelijk om deze fouten te herstellen. Daarnaast zijn niet alle invoergegevens met voldoende nauwkeurigheid bekend. Dit kan over het algemeen alleen worden ondervangen door calibratie: het optimaliseren van verschillende parameters, om zo de resultaten van de KRW-Verkenner meer in overeenstemming te brengen met de werkelijkheid. opbouw schematisatie controle schematisatie calibratie gebruik Stappenplan controle en calibratie Stap 1: Controleer de opgebouwde schematisatie Het opbouwen van een schematisatie in de KRW-Verkenner is een complexe aangelegenheid. Er is hierbij altijd het risico aanwezig dat er fouten in de schematisatie sluipen. Met fouten worden hier fouten in de verwerking van de beschikbare gegevens tot een schematisatie bedoeld. Denk hierbij aan verkeerd aangesloten afwateringsgebieden of waterlichamen, of bronnen die verkeerd zijn aangesloten. Het gaat in deze stap nog niet om verkeerde, of missende gegevens.

2 Doorloop de volgende tests en herstel fouten die in de tests naar voren zijn gekomen. Na afloop van deze stap moet er vertrouwen zijn dat de beschikbare gegevens op een juiste manier in de schematisatie zijn verwerkt. Test 1.1: Zijn alle afwateringsgebieden en waterlichamen aangesloten? Dit is een eerste analyse om te kijken of alle opgenomen bronnen, afwateringsgebieden en waterlichamen wel zijn aangesloten, en uiteindelijk bijdragen aan de vracht aan het uitstroompunt. Gebruik de rapportage Invoergegevens > Belastingen. Deze rapportage geeft een overzicht van alle bronnen van water en stoffen in de schematisatie. Kopieer de rapportage naar Excel met de knop kopieer naar klembord. Sommeer de bijdragen van alle bronnen van water (Q). Vergelijk het totaal met het totaal van de debieten aan de verschillende bekende uitstroomopeningen (rapportage Uitgebreid > Waterbalans. Wanneer deze overeenkomen, zijn alle waterlichamen en afwateringsgebieden in ieder geval op elkaar aangesloten. Bronnen die niet zijn aangesloten vind je door de totale vracht aan stoffen in de rapportage Invoergegevens > Belastingen te vergelijken met de totale in de gebiedsdatase van de KRW-Verkenner opgenomen vracht (totaal van de kolom Load in de tabellen SourceLoadsWaterbodies en SourceLoadsBasins, selecteer alleen de beschouwde stof). In de rapportage zijn namelijk alleen de bronnen opgenomen die aan een waterlichaam of afwateringsgebied gekoppeld zijn. Let er wel op in de rapportage de bruto belasting te sommeren. Test 1.2: Bekijk het totale debiet en de gemiddelde concentratie in het stroomgebied Vergelijk het totale debiet in het stroomgebied met meetgegevens, of ga anders voor het hele jaar uit van ongeveer een millimeter per dag. Het berekende debiet moet hiermee qua orde grootte overeenkomen. Zoek grote afwijkingen in bijvoorbeeld fouten in de eenheid van de gegevens of vergeten bronnen. Deel vervolgens de totale vracht van een stof door het totale debiet. De concentratie die op deze manier wordt berekend moet geen ordes afwijken van wat je aan concentratie verwacht voor de betreffende stof. Grote afwijkingen duiden op eenheidsfouten, vergeten bronnen, of dubbeltellingen in de bronnenanalyse (denk bijvoorbeeld aan de emissie van de landbouw die apart is opgenomen met STONE tabellen, maar die tevens in de ER-C is opgenomen). Test 1.3: Bekijk relatieve instromende vrachten met gebiedskennis De rapportage Uitgebreid > Afwenteling geeft per waterlichaam en afwateringsgebied een overzicht van de instromende vrachten water en stoffen. Bekijk de relatieve verdeling van de instromende vrachten. Klopt dit met de aanwezige gebiedskennis? Let bijvoorbeeld op RWZI s, zijn deze aan het juiste waterlichaam gekoppeld, of foutief aan een afwateringsgebied? En vind je bij een benedenstrooms waterlichaam de vrachten van hierop uitstromende waterlichamen terug? De rapportage Uitgebreid > Grafiek van afwenteling geeft een taartdiagram van inkomende vrachten per waterlichaam / afwateringsgebied. Deze rapportage is ook een goed hulpmiddel tijdens deze test. Tip: Rapportages Uitgebreid > Afwenteling en Grafiek van afwenteling Een belangrijke rapportage is opgenomen onder Uitgebreid > Afwenteling. Deze rapportage geeft per waterlichaam en per afwateringsgebied een overzicht van de

3 inkomende vrachten aan water en stoffen. In de rapportage staan per waterlichaam / afwateringsgebied de verschillende bronnen van water en de geselecteerde stoffen (in dit geval N en P) onder elkaar. Water en stoffen kunnen een waterlichaam binnenkomen vanuit gedefinieerde bronnen (aangegeven als instroomtype SRC), afwateringsgebieden (BA) en waterlichamen (WB). In een afwateringsgebied komen water en stoffen uit gedefinieerde bronnen (SRC) en, wanneer er sprake is van wateraanvoer, uit een waterlichaam (WB). Een snel inzicht in de relatieve invloed van bronnen op een waterlichaam of afwateringsgebied krijg je met de rapportage Uitgebreid > Grafiek van afwenteling. Deze rapportage toont, na het selecteren van de gewenste stof (ook Q) en het gewenste waterlichaam / afwateringsgebied, een taartdiagram met de herkomst van de stof. Ook hier is weer uitgesplitst naar waterlichaam / afwateringsgebied en bron.

4 Test 1.4: Analyseer restfouten ruimtelijk Analyseer de restfouten (verschillen tussen berekende en gemeten waarden) ruimtelijk, en maak gebruik van de beschikbare kennis over het watersysteem. Let in eerste instantie op grote afwijkingen. Zijn er ruimtelijke patronen in te zien? Zoom in op duidelijke afwijkingen. Zijn er fouten in de gebiedschematisatie die de gevonden afwijkingen kunnen verklaren? De verschillen kunnen ruimtelijk zichtbaar gemaakt worden met behulp van een GIS (bijvoorbeeld ArcView). Koppel daartoe de door de KRW-Verkenner berekende waarden en de meetwaarden aan een GIS kaart van de beschouwde waterlichamen. Hieronder wellicht wat triviale voorbeelden, maar deze illustreren wel het belang om systeemgericht te werk te gaan. In de voorbeelden blijkt steeds dat informatie over (de afwijkingen elders in) het beschouwde watersysteem waardevolle informatie geeft over de beschouwde afwijkingen. A B C In voorbeeld A is benedenstrooms van een splitsingspunt de vracht in de ene waterloop hoger dan gemeten, in de andere waterloop juist te laag. Voor de splitsing en na de samenkomst komen de berekende waarden goed overeen met de metingen. Hier bleek een fout in de gebiedschematisatie de oorzaak van het verschil: de verdeling over het splitsingspunt was niet goed in de gebiedschematisatie opgenomen (tabel Network). In voorbeeld B komt de benedenstroomse vracht bij het uitstroompunt van het systeem goed overeen met de metingen. Stroomopwaarts geeft de rechter waterloop echter een te hoge vracht, terwijl de linker waterloop een te lage vracht laat zien. Oorzaak hiervan bleek een verkeerd aangesloten RWZI (tabel SourceNetworkWaterbodies). In voorbeeld C wordt aan de stroomafwaartse kant een te lage vracht berekend. Hier bleek geen sprake van een verkeerd aangesloten bron/lozing, maar (in dit geval) een ontbrekende bron. Een andere verklaring hiervoor had een onjuiste inschatting van de retentieprocessen kunnen zijn. Stap 2: Calibratie van de waterbeweging en de waterkwaliteit In de vorige stap is de schematisatie gecontroleerd op duidelijke fouten. Het ging dan om fouten in het verwerken van de beschikbare gegevens. Maar ook wanneer de

5 beschikbare gegevens perfect zijn verwerkt tot een KRW-Verkenner schematisatie, zullen de berekeningsresultaten in eerste instantie nog niet perfect overeenkomen met de werkelijke situatie. Dit komt met name door onzekerheden in de bronnen en de waterkwaliteitsprocessen. Calibratie is het bijstellen van de onzekerste bronnen en waterkwaliteitsprocessen (in het geval van de KRW-Verkenner) om de werkelijkheid beter te benaderen. En daarmee een betere voorspelling te kunnen doen van de effecten van maatregelen. Een gebruikelijke aanname bij calibratie is dat wanneer de de beschikbare metingen goed worden benaderd, het model de werkelijkheid goed beschrijft. Deze aanname gaat zeker niet altijd op, daarom is calibratie een proces waarbij goed moet worden nagedacht. Hierop wordt bij de te nemen stappen steeds uitgebreid stilgestaan. Stap 2.1: Bepaal de te optimaliseren parameters Bedenk allereerst welke parameters je wilt of moet optimaliseren. Het is van belang hier vooraf goed over na te denken, omdat er erg veel mogelijke knoppen zijn. Elke bron is immers een knop, daarnaast is er voor stoffen een retentieterm. Bij verdeling van water en stoffen over meerdere waterlichamen kan deze verdeling worden bijgesteld. Het bijstellen van verschillende parameters kan hierbij tot hetzelfde resultaat leiden, en welke bijstelling is dan de juiste? Kies de te optimaliseren parameters daarom op basis van hoe goed je de parameter hebt kunnen bepalen. De ene parameter is minder goed bekend dan een andere parameter. Draai aan de parameters die niet zo goed bekend zijn, in plaats van aan een parameter waar je wel zeker over bent. Ook de gevoeligheid van een parameter is van belang. Een parameter die het eindresultaat maar voor een zeer klein deel bepaalt is minder belangrijk om te calibreren dan een parameter die een grote invloed heeft op het resultaat. Over het algemeen kan over de (on)zekerheid van de verschillende parameters het volgende worden gesteld: Waterbeweging: Gegevensbron Nagrom / Mozart Debiet effluent RWZI Bemeten inlaat Verdeling over splitsingspunten Stoffen: Gegevensbron ER-C 2004 STONE Effluent RWZI Retentie nutriënten Afbraak overige stoffen Uitwisseling waterbodem Kwaliteitsoordeel Op stroomgebiedsschaal goed bekend, kan lokaal afwijken Goed bekend, let op meetfouten Goed bekend, let op meetfouten Wanneer bemeten goed bekend, anders alleen inschatting Kwaliteitsoordeel Op stroomgebiedsschaal goed bekend, kan lokaal afwijken Op stroomgebiedsschaal goed bekend, kan lokaal afwijken Goed bekend, let op meetfouten Eerste inschatting (methode De Klein), kan lokaal afwijken Slecht bekend Slecht bekend, inschatting te maken via methode Waterbodem in de KRW-Verkenner (

6 Ecologie: Gegevensbron Kennisregels ecologie Inrichting watersysteem Kwaliteitsoordeel Zie oordeel peer-review (via Goed bekend (legger) Voor de waterbeweging zal met name de verdeling over splitsingspunten worden geoptimaliseerd, en eventueel de verdeling van Nagrom / Mozart gegevens over het stroomgebied. Voor de waterkwaliteit zal de retentie en eventueel de verdeling van STONE en ER-C gegevens over het stroomgebied worden geoptimaliseerd. Voor ecologie is er weinig calibratie mogelijk, de kennisregels liggen (vooralsnog) vast, de inrichting is over het algemeen goed bekend. Bedenk bij het gebruik van resultaten van modellen zoals STONE en Nagrom/Mozart dat een aantal gegevens op de schaal van een waterlichaam wellicht bijstelling behoeven, maar dat deze modellen op het schaalniveau van een stroomgebied veelal goede resultaten opleveren. Verander daarom eventueel de verdeling van de belasting over het stroomgebied, maar houd de totale belasting over het stroomgebied gelijk. Calibreer parameters altijd binnen een te verwachte bandbreedte. Wanneer calibratie buiten deze bandbreedte noodzakelijk is, ga dan terug naar stap 1. Er is meer mis met de schematisatie dan met calibratie is te verhelpen. Zijn de bronnen wel juist aangesloten? Is de vracht van de bronnen goed in de schematisatie opgenomen? Tip: Gebruik de Excel-spreadsheet van de methode De Klein Met de beschikbare methode-de Klein (download de Excel-spreadsheet op is een goede eerste inschatting te maken van de nutriëntenretentie. Toch blijft retentie een belangrijke knop voor de calibratie. Blijf wel binnen redelijke grenzen (0,2 0,8 voor nutriënten). Gebruik de spreadsheet om gevoel te krijgen voor mogelijke waarden van de retentie van nutriënten, in relatie tot verblijftijd, en aanwezigheid van waterplanten. Stap 2.2: Calibreer eerst de waterbeweging Begin het calibreren met de waterbeweging. De waterbeweging is over het algemeen het eenvoudigst te calibreren, omdat de bronnen redelijk goed bekend zijn, er veel meetgegevens beschikbaar zijn, en er geen waterkwaliteitsprocessen het beeld vertroebelen. Bekijk eerst of de debieten bij de uitstroompunten overeenkomen met de verwachting. Uitstroompunten van het systeem zijn over het algemeen bemeten, let er wel op dat de gebruikte meetwaarden passend zijn (zie de tip). Bekijk bij grote afwijkingen of de relatieve grootte van de bronnen overeenkomen met de verwachting. Zijn er rare afwijkingen te zien, missen er bronnen (bijvoorbeeld het effluentdebiet van RWZI s, of inlaatwater)?

7 Tip: Gebruik zo passend mogelijke meetwaarden Let er op dat de gebruikte meetwaarden passen bij de door de KRW-Verkenner berekende waarden. De KRW-Verkenner berekent een gemiddelde zomer- en wintersituatie, gebruik daarom meetwaarden die representatief zijn voor een gemiddelde zomer- en wintersituatie. Denk hierbij aan langjarig gemiddelde meetwaarden voor een zomer- en winterhalfjaar, of, als die niet beschikbaar zijn, seizoensgemiddelde metingen uit een gemiddeld jaar. Let er ook op dat de meting qua locatie representatief is voor het waterlichaam. Bekijk de beschikbare meetwaarden kritisch. Een analyse waarbij de meetwaarden ruimtelijk worden vergeleken is hierbij van groot belang. Let op bijvoorbeeld op bovenstroomse meetwaarden die niet optellen tot een benedenstroomse waarde, waar dit wel zou moeten. Zoom vervolgens in op de waterlichamen. Veranderingen in de bovenstroomse afvoer hebben uiteraard hun weerslag op de benedenstroomse afvoer. Werk daarom van boven- naar benedenstrooms, om geen dubbel werk te doen. Kijk wel af en toe of de calibratie ook aan de benedenstroomse kant de goede kant opgaat. Hoewel het verbeteren van bovenstroomse vrachten in theorie altijd zou moeten leiden tot een verbetering van benedenstroomse vrachten, hoeft dit in de praktijk niet altijd zo uit te werken. Bekijk per waterlichaam of de verdeling over een splitsingspunt bijstelling behoeft, of dat de bronnen van water moeten worden aangepast. Wanneer er vertrouwen is in de berekende debieten, bekijk dan de door de KRW- Verkenner berekende stroomsnelheden. De stroomsnelheid is een belangrijke parameter voor de berekening van de ecologie. Stroomsnelheden kunnen worden opgevraagd via het rapport Uitgebreid > Hydromorfologie. Wanneer stroomsnelheden, ondanks een juist debiet, niet goed worden berekend, zijn de profieldefinities niet in orde. Gebruik hiervoor de Excel-spreadsheet Hulpmiddel profielen, te downloaden op Stap 2.3: Calibreer vervolgens de waterkwaliteit Het goed calibreren van de waterkwaliteit is moeilijker dan de waterbeweging, voornamelijk omdat met verschillende knoppen hetzelfde resultaat kan worden bereikt. Stap 2.1 is dan ook van groot belang: bedenk vooraf welke knoppen goed bekend zijn en welke minder, en bedenk wat realistische waarden van de te calibreren parameters zijn. Het doel van de calibratie is een model dat de werkelijkheid zo goed mogelijk beschrijft, zodat uiteindelijk de effecten van maatregelen goed worden berekend. Voor de waterkwaliteit gaat het er dan vooral om dat de verschillende bronnen en de retentie onderling goed in het model zijn opgenomen. Immers, een maatregel werkt op een van deze bronnen. Wanneer de onderlinge verhouding van de bronnen verkeerd is opgegeven, heeft een maatregel op een van deze bronnen niet het werkelijke effect. Het bijstellen van de retentie in het model heeft als voordeel dat de onderlinge verhouding van de bronnen gelijk blijft. Als er geen duidelijke aanleiding is om de bronnen te veranderen (bijvoorbeeld omdat een bron heel belangrijk is, maar erg

8 slecht bekend), is de retentie de eerste keuze om het model mee af te regelen. Werk net zoals bij de waterbeweging van boven- naar benedenstrooms. Een stroomgebied wordt in de KRW-Verkenner geschematiseerd in waterlichamen en afwateringsgebieden. De grotere wateren als waterlichamen, de kleinere samengevoegd in afwateringsgebieden. Bij het toekennen van retentie aan waterlichamen en afwateringsgebieden is het belangrijk de (hydrologische) verschillen tussen beide in ogenschouw te nemen. In het algemeen kennen de afwateringsgebieden een duidelijke langere verblijftijd dan de waterlichamen, ze zijn dichter begroeid en kennen ijzerrijke kwel. In de afwateringsgebieden zullen daarom meer nutriënten worden vastgelegd / omgezet, en zal dus een hogere retentie worden geschematiseerd. Een voorbeeld landbouw waterlichaam gemeten: 1,4 mg/l berekend: 3,0 mg/l RWZI retentie (50%) Een waterlichaam, waarvan in het model vóór calibratie de concentratie flink wordt overschat. De belangrijkste bronnen zijn de landbouw (60% van de vracht) en een RWZI (40% van de vracht). De retentie staat ingesteld op 50%. Er zijn drie belangrijke knoppen om aan te draaien: de retentie, de landbouw en de RWZI. Door de retentie bij te stellen, kan de gemeten concentratie precies worden berekend. De retentie moet worden bijgesteld tot 77%. De onderlinge verhouding van de landbouw en de RWZI wijzigt niet. Een andere mogelijkheid is het bijstellen van de landbouwvracht. Deze is berekend met STONE, maar zou lokaal kunnen afwijken. De landbouwvracht moet, om de goede waarde in het waterlichaam te bereiken, met zo n 90% worden teruggebracht. Met de RWZI lukt het zelfs niet om de concentratie goed te krijgen, met het op nul zetten van de vracht neemt de concentratie maar tot 1,8 mg/l af. In dit voorbeeld is het te laag inschatten van de retentie de meest waarschijnlijke oorzaak van de overschatte vracht. Het is de minst bekende parameter, en het bijstellen leidt niet tot vreemde parameterwaarden. Bij een beek met een lange verblijftijd en veel waterplanten is een retentie van 75% te verwachten. De bronnen landbouw en RWZI moeten zoveel worden bijgesteld dat de resultaten onlogisch zijn. Calibreer parameters altijd binnen een te verwachten bandbreedte. Wanneer parameters zover moeten worden bijgesteld dat de gecalibreerde waarden onredelijk zijn, is er meer mis met het model dan met calibratie kan worden bijgesteld. Wanneer het een overzichtelijk model betreft, kun je er voor kiezen om het model vereenvoudigd in Excel na te bouwen. Je kunt op deze manier snel de parameters veranderen en de nieuwe uitkomsten vergelijken met de gemeten waarden. Als je de calibratie wilt focussen op de retentieparameter, kun je de bronnen per afwateringsgebied en waterlichaam sommeren. Gebruik de rapportage Uitgebreid > afwenteling om inzicht te krijgen in de bijdragen van de bronnen, en de

9 waterbeweging door het stroomgebied heen. Zie voor een voorbeeld de Excelspreadsheet Calibratie VerkennerVallei. Tip: De perfecte fit is niet per se het perfecte model Door aan alle knoppen zo te draaien dat de meetwaarden perfect worden gerepresenteerd, lijkt het perfecte model te zijn verkregen. Toch hoeft dit geenszins het geval te zijn. Zo kan soms hetzelfde antwoord worden verkregen door aan verschillende knoppen te draaien. De emissie naar beneden of de retentie omhoog heeft een soortgelijk effect op het berekeningsresultaat. Het is daarom belangrijk goed te bedenken welke parameters moeten (of mogen) worden geoptimaliseerd, zoals wordt beschreven in stap 2.1. Daarnaast past de gemodelleerde situatie nooit helemaal op de gemeten situatie. De modellen STONE en Nagrom/Mozart geven beide waarden voor een gemiddeld hydrologisch jaar. Dit is een weerjaar, waarvan enkele parameters (neerslagtekort, jaarsom neerslag, etc) zoveel mogelijk overeen komen met de langjarig gemiddelde situatie. Zoveel mogelijk, want geen enkel afzonderlijk jaar is perfect gelijk aan het gemiddelde jaar. Zo ook het gebruikte jaar 1985, waarin de zomer bijvoorbeeld iets natter was dan gemiddeld, en de winter droger. De resultaten van de modellen STONE en Nagrom/Mozart worden gecombineerd met emissiecijfers uit de laatste emissieronde, ER-C De hydrologie uit 1985 gecombineerd met de emissies uit 2004 geeft misschien wel een goed beeld van een gemiddelde situatie die zou kunnen optreden, maar deze stemt per definitie niet overeen met beschikbare metingen. Stap 3: Ecologie in de KRW-Verkenner De huidige ecologische toestand wordt in de KRW-Verkenner berekend op basis van een groot aantal abiotische stuurvariabelen. De reactie van de ecologische maatlatten op deze abiotische stuurvariabelen is niet aan te passen, deze is vastgelegd in ge-peerreviewde kennisregels. Belangrijke abiotische stuurvariabelen zijn bij de calibratie van de waterbeweging en de waterkwaliteit al zo goed mogelijk bepaald. Het gaat voor de ecologie dan met name om de stroomsnelheid en de waterdiepte (klopt de afvoer, is er een correcte profieldefinitie gebruikt?) en de concentraties nutriënten. Er blijven nog een aantal parameters over, die over het algemeen goed te bepalen zijn (met uitzondering van met name de sterkte van het bodemmateriaal). Het gaat dan om: - hoeveelheid niet-passeerbare kunstwerken - perc. niet-ecologisch schonen - aanwezigheid van drijflagen - sterkte bodemmateriaal - meanderingsgraad - scheepvaart - afstand tot de oever - beschoeiing van de oever - aanwezigheid van een slibvang Alle genoemde parameters staan in de tabel Waterbodies in de gebiedsdatabase, waar ze dan ook aan te passen zijn. Ga na of al deze parameters goed zijn ingevuld, aan de hand van beschikbare meetgegevens of inschattingen van gebiedsexperts. Houd eventuele aanpassingen weer binnen realistische grenzen voor de betreffende parameter.

10 Wanneer er onverwachte resultaten worden berekend door de KRW-Verkenner, zoek dan uit hoe de desbetreffende ecologische maatlat precies wordt uitgerekend. Hiervoor zijn een aantal hulpmiddelen beschikbaar. Een eerste indruk van de parameters die van belang zijn voor de ecologie in het betreffende waterlichaam is te krijgen met het stroomschema ecologie, op te roepen met de rechtermuisknop > Diagnose (eco) > Ecologie Stroomschema (vanaf versie 1.1). In de handleiding van de KRW-Verkenner worden de achtergronden van de opgenomen kennisregels behandeld. Per kennisregel wordt uitgelegd hoe de abiotische variabelen worden vertaald naar een ecologische score. In de KRW-Verkenner zelf is deze berekening op te vragen, in de rapportages Uitgebreid > Berekeningsverloop en Uitgebreid > Beperkt berekeningsverloop. Bij de laatste is de getoonde berekening te beperken tot de berekening van een bepaalde parameter voor een bepaald waterlichaam. Het berekeningsverloop geeft je de meeste tussenresultaten van de berekening. Zo kun je bijvoorbeeld bekijken of de berekende concentratie zwevende stof in een meer overeenkomt met de verwachte waarde. Zonodig is deze via de bodemsterkte bij te stellen. De betekenis van de verschillende parameters in het berekeningsverloop is te vinden in de kennisdatabase, in de tabel ModelVariables. Stap 4: Maatregelen Na het controleren en calibreren van de KRW-Verkenner is er vertrouwen in de wijze waarop de KRW-Verkenner de huidige toestand beschrijft. Voor vertrouwen in de KRW-Verkenner is het erg belangrijk dat ook de effecten van maatregelen goed worden berekend. Een maatregel die een effect tot gevolg heeft dat haaks staat op het verwachte effect, zal het vertrouwen in de KRW-Verkenner snel doen afbrokkelen. Verschillen tussen de verwachte en berekende effecten zijn uitgaande van een inmiddels goede KRW-Verkenner schematisatie met name te wijten aan fouten bij het invoeren van de maatregelen, of gebreken in de ecologische kennisregels in de KRW-Verkenner. Bij alle maatregelen is het van belang precies te begrijpen hoe de maatregel modelmatig (!) aangrijpt in het watersysteem. Eventuele op het eerste gezicht vreemde maatregel-effecten kunnen op deze manier worden begrepen. Denk bijvoorbeeld aan de maatregel Baggeren. Deze zal niet leiden tot de verwachte verbetering van de waterkwaliteit, omdat de maatregel is geïmplementeerd als het verdiepen van een waterloop. Voor het inschatten van de kwaliteitsverbetering door baggeren moet namelijk een apart traject worden doorlopen (zie: Waterbodem in de KRW-Verkenner, op De juiste bron voor het precies begrijpen van de effecten van maatregelen is hoofdstuk 5, paragraaf (Maatregelen: parameter beschrijving) in de handleiding van de KRW-Verkenner. Hier staat de exacte implementatie (werking van de maatregel in het model) van de maatregel weergegeven. Hieronder enkele voorbeelden van maatregelen die nogal eens verkeerd worden geschematiseerd.

11 Maatregelen die ingrijpen op het profiel van een waterloop laten door een verkeerde schematisatie vaak vreemde resultaten zien. Bijvoorbeeld een meanderingsmaatregel die leidt tot een verslechtering van de ecologische toestand. Wat er vaak fout gaat, is dat er niet goed wordt stilgestaan bij de nieuwe dimensies van de waterloop. Een profiel van een waterloop wordt in de KRW-Verkenner gedefinieerd aan de hand van een bodembreedte, een waterdiepte, en in de vier te kiezen profieldefinities vastgelegde taludhellingen. Wanneer de bodembreedte en de waterdiepte gelijk worden gehouden en slechts het profieltype wordt aangepast, kan dit een sterke afname van de stroomsnelheid tot gevolg hebben, zie het voorbeeld. Een rekenvoorbeeld Een waterloop met een standaard trapeziumprofiel, bodembreedte 1 m, waterdiepte ook 1 m. De bovenbreedte van het water komt daarmee uit op 4 m (1m + 2 * 1,5 * 1m). De totale doorstroomde oppervlakte komt uit op ( ½ * 1m * (1m + 4m) =) 2,5 m 2. Door de waterloop stroomt een afvoer van 0,2 m 3 /s. De gemiddelde stroomsnelheid in de waterloop is dan 0,2 / 2,5 = 8 cm/s. 2m 1m waterdiepte: 1m taludhelling: 1,5 (trapeziumprofiel) bodembreedte: 1m 1m 2m 3m 4m Vervolgens wordt voor de waterloop de maatregel hermeanderen genomen. Bij het definiëren van de maatregel is de waterdiepte en de bodembreedte gelijk gelaten. Het profiel ziet er dan zo uit: 2m 1m waterdiepte: 1m taludhelling: 0,8 (meanderprofiel) bodembreedte: 1m taludhelling: 6 (meanderprofiel) 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m Als we voor dit profiel hetzelfde rekensommetje maken: De bovenbreedte komt uit op 7,8 m. Het doorstroomde oppervlak is bijna verdubbeld tot (½ * 1m * (1m + 7,8 m) =) 4,4 m 2. De gemiddelde stroomsnelheid is daarmee afgenomen tot 0,2 / 4,4 = 4,6 cm/s. Het verwachte effect van een hermeanderingsmaatregel wordt met de hier geschetste maatregel duidelijk niet bereikt. In plaats van een natuurlijkere, snellere afvoer, is het water alleen maar meer stil komen te staan. In werkelijkheid zal bij een dergelijke maatregel ook de waterdiepte fors afnemen. In de specificatie van de maatregel moet deze dan ook worden

12 aangepast, om een juist effect van de maatregel te bewerkstelligen. Gebruik de Excel-spreadsheet hulpmiddel profielen op als hulpmiddel bij het definiëren van profielmaatregelen. Een andere fout die vaak wordt gemaakt, heeft te maken met de definitie van RWZI s als bron in de KRW-Verkenner. Het is op twee manieren mogelijk de RWZI s op te geven, wat gevolg heeft voor de maatregeldefinitie. De eerste manier is het opgeven van de influent-vracht van de RWZI, met het huidige zuiveringsrendement. De KRW- Verkenner past het zuiveringsrendement toe op de vracht van de RWZI, voor deze in het watersysteem te lozen. De maatregel Verbeteren RWZI moet in deze situatie als volgt worden toegepast: het percentage van de maatregel is het nieuwe absolute zuiveringsrendement. Na het activeren van de maatregel wordt dit nieuwe rendement toegepast op de influent-vracht. De tweede manier is het opgeven van de effluent-vracht van een RWZI, en geen zuiveringsrendement. De maatregel Verbeteren RWZI moet in deze situatie als volgt worden toegepast: het percentage van de maatregel is de relatieve verbetering van de effluent-vracht. Na het activeren van de maatregel wordt de effluentvracht met dit percentage verminderd. Het gaat fout wanneer een RWZI via de eerste manier is geschematiseerd, dus met een influent-vracht en een zuiveringsrendement, en de maatregel volgens methode twee is gedefinieerd. De maatregel 50% verbetering RWZI leidt dan bij een RWZI met een zuiveringsrendement van 75% tot een flinke verslechtering van de waterkwaliteit. Tenslotte Hopelijk geeft deze handreiking een hoop tips en handvatten bij het controleren en het calibreren van de KRW-Verkenner. Blijf in ieder geval altijd kritisch kijken naar de resultaten van de KRW-Verkenner, en probeer te achterhalen waar vreemde resultaten vandaan komen. Neem voor hulp contact op met de helpdesk KRW-Verkenner, via krw-verkenner@wldelft.nl. Aanvullingen op en opmerkingen over deze handreiking zijn van harte welkom, op joost.delsman@wldelft.nl. Deel ook je eigen ervaringen met het controleren en afregelen van de KRW-Verkenner, daar kunnen andere weer profijt van hebben!

13 Literatuur Bij het opstellen van deze leidraad is gebruik gemaakt van: Hill, M.C., Methods and guidelines for effective model calibration. USGS-WRI Report , Denver Van der Valk, M.R. en H. Boukes (eds), Modelcalibratie het automatisch ijken van grondwatermodellen. Nederlandse Hydrologische Vereniging, Utrecht Van Waveren, R.H., S. Groot, H. Scholten, F.C. van Geer, J.H.M. Wösten, R.D. Koeze, J.J. Noort, Vloeiend modelleren in het waterbeheer Handboek Good Modelling Practice. STOWA rapport 99-05