WL delft hydraulics. Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het beheer en beleid van de zuidwestelijke Delta. Rijkswaterstaat, RIKZ

Transcriptie

1 Opdrachtgever: Rijkswaterstaat, RIKZ Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het beheer en beleid van de zuidwestelijke Delta Rapport december 27 Q4435 WL delft hydraulics

2

3 Opdrachtgever: Rijkswaterstaat, RIKZ Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het beheer en beleid van de zuidwestelijke Delta Erwin Meijers, Simon Groot Rapport december 27

4

5

6

7 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 Inhoud 1 Inleiding Aanleiding en probleemstelling Prototypes Delta-verkenner en Delta-model Doelstellingen vervolgproject Delta-model Delta-model: het startpunt Delta-model: het resultaat Leeswijzer Modelaanpassingen Referentiejaar als basis Hydrodynamica Meteorologie Waterkwaliteit Lichtklimaat Graas in de Deltabekkens Fosfaatnalevering en vastlegging Overige aanpassingen Calibratieprocedure Presentatiemogelijkheden middels kentallen en balansen Kentallen per bekken Concentraties van gemodelleerde stoffen Water- en stofbalansen Resultaten per deltabekken Hollandsch Diep Haringvliet Volkerak Zoommeer Grevelingen Veerse Meer Oosterschelde Westerschelde Synthese Zoetwater bekkens met een korte verblijftijd WL Delft Hydraulics i

8 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Zoetwater bekkens met een lange verblijftijd Laagbelaste zoutwater bekkens Hoogbelaste zoutwater bekkens Invloed van graas Conclusies en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen Referenties Bijlagen A Neerslagreeksen... A 1 A.1 Maandgemiddelde neerslag... A 1 A.2 Weekgemiddelde neerslag... A 2 B Diepteverdeling Deltabekkens... B 1 C Balansen... C 3 C.1 Hollandsch Diep... C 3 C.2 Haringvliet... C 5 C.3 Volkerak... C 7 C.4 Zoommeer... C 9 C.5 Grevelingen...C 11 C.6 Veerse Meer... C 13 C.7 Oosterschelde... C 15 C.8 Westerschelde... C 17 ii WL Delft Hydraulics

9 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 1 Inleiding 1.1 Aanleiding en probleemstelling Met de vaststelling van de integrale visie op de Deltawateren De Delta in Zicht in 23 is een proces in gang gezet voor een gezonde, veilige en duurzame toekomst van het Deltagebied. De visie beschrijft een zoekrichting voor de oplossing van de verschillende problemen van de huidige Deltawateren en de kansen die daarbij ontstaan. Herstel van estuariene dynamiek wordt, als intrinsieke waarde van de Delta, als de belangrijkste zoekrichting beschreven. Het herstel van geleidelijke overgangen en wateruitwisseling tussen de verschillende Deltawateren kan daarbij mogelijk bijdragen aan de oplossing voor de waterkwaliteitsproblemen die zich in de afzonderlijke bekkens (Haringvliet/Hollandsch Diep, Veerse Meer, Oosterschelde, Grevelingen, Westerschelde, Krammer/Volkerak en Zoommeer) en manifesteren en ook een bijdrage leveren aan het ecologisch herstel. De problemen met betrekking tot de waterkwaliteit zijn in de diverse bekkens verschillend van aard. Het gaat daarbij om verschillende bronnen (landbouwafwatering, huishoudelijk afvalwater, atmosferische depositie, etc.) en om specifieke probleemstoffen per bekken. Met het doorlaatmiddel Katse Heule in de Zandkreekdam is de uitwisseling tussen Oosterschelde en Veerse Meer aanzienlijk vergroot. De waterkwaliteit in het Veerse Meer is daarbij de afgelopen periode flink verbeterd. Voor andere bekkens, zoals Haringvliet (kierbesluit) en Grevelingenmeer (hevel), zijn plannen om de bestaande infrastructuur in te zetten om de wateruitwisseling te vergroten. Voor het beoordelen van de effecten van maatregelen is een snelle beoordeling vaak van groot belang. Hierbij is het belangrijk snel en inzichtelijk relevante informatie beschikbaar te hebben over allerlei kentallen per waterbekken. Elke maatregel heeft effecten op het betreffende watersysteem of aangrenzende watersystemen. Maar ook gebruiksfuncties zullen effecten ondervinden van maatregelen en het is van belang deze goed in te schatten. Voor de verschillende beheerders in de Delta is het zeer relevant om snel en overzichtelijk de effecten te kunnen inschatten van maatregelen op waterkwaliteit, waterkwantiteit, de ecologische respons en gebruiksfuncties. Momenteel gebeurt dit zeer moeizaam en is veel overleg en afstemming nodig om de effecten van ingrijpende maatregelen deltabreed goed te kunnen beoordelen. Er is behoefte aan een Delta-verkenner waarmee effecten van scenario's en maatregelen inzichtelijk gemaakt kunnen worden - zowel ruimtelijk als per afzonderlijk bekken. De Blokkendoos die is ontwikkeld in het kader van Ruimte voor de Rivier heeft aangetoond dat een integraal instrumentarium een goede ondersteuning kan zijn bij de beoordeling van maatregelen. Ook de KRW-verkenner, die momenteel nog in ontwikkeling is, is een tool die enthousiast wordt ontvangen en zijn nut nog kan gaan bewijzen bij het selecteren van maatregelen voor de KaderRichtlijnWater. WL Delft Hydraulics 1 1

10 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het 1.2 Prototypes Delta-verkenner en Delta-model In 26 heeft WL Delft Hydraulics een prototype van de Delta-verkenner opgeleverd en de eerste stappen gezet voor de ontwikkeling van een 1-dimensionaal Delta-model waterkwaliteit (WL, 26b). De Delta-verkenner is ontwikkeld in nauwe samenhang met een beoordelingsmethodiek voor effecten van maatregelen op geïnventariseerde gebruiksfuncties en criteria in de zuidwestelijke Delta. De Delta-verkenner en het Delta-model zijn twee hulpmiddelen die beheerders en beleidsmakers kunnen ondersteunen. De Delta-verkenner maakt het effect van maatregelen op gebruiksfuncties inzichtelijk en biedt daardoor de mogelijkheid om maatregelenpakketten tegen elkaar af te wegen. Het Delta-model geeft op snelle wijze inzicht in de kentallen van de verschillende waterbekkens zoals verblijftijd en gemiddelde chlorideconcentratie. Informatie die wordt gegenereerd door het Delta-model is een belangrijke informatiebron voor de Delta-verkenner. Het 1D Delta-model is een toepassing van het SOBEK waterkwantiteits- en waterkwaliteitsmodel. Het takkenmodel bevat het noordelijk en het zuidelijk deltabekken inclusief de Westerschelde. Het Delta-model wordt aangedreven door rivierafvoer bovenstrooms en door getijranden op de. Alle puntbronnen zoals poldergemalen zijn opgenomen en alle kunstwerken kunnen dynamisch aangestuurd worden. Met het model kunnen waterstanden, chlorideconcentraties en totaal-nutriëntconcentraties uitgerekend worden. Tijdens de presentatiemiddag in Rotterdam op 19 december 26 zijn de producten gepresenteerd in aanwezigheid van vertegenwoordigers van de regionale diensten, vertegenwoordigers van de KRW, provincie Zeeland (Integrale Visie Deltawateren) en adviseurs van RIZA en RIKZ. Er is toen geconcludeerd dat de prototypes van de Deltaverkenner en het Delta-model veel potenties bevatten maar dat nog een aantal wezenlijke stappen gezet moet worden alvorens de instrumenten hun nut kunnen bewijzen voor de eindgebruikers. Op 8 maart 27 is er een vervolgbijeenkomst geweest met vertegenwoordigers van RWS en WL waarin de vervolgstappen zijn besproken. De resultaten uit 26 en de besprekingen die hebben plaatsgevonden met de projectbegeleiders en eindgebruikers vormen de basis voor de in deze offerte beschreven werkzaamheden en eindproducten. 1.3 Doelstellingen vervolgproject Delta-model De doelstellingen van het vervolgproject voor het onderdeel Deltamodel zijn: Het doorontwikkelen en toepassingsgericht maken van het Delta-model; Het toevoegen en calibreren van relevante waterkwaliteitsprocessen; Het technisch geschikt maken van het Deltamodel om kentallen te berekenen (i.e. presentatie massabalansen als output van het Delta-model. De calibratie richt zich op het vermogen om bovengenoemde kentallen te reproduceren; 1 2 WL Delft Hydraulics

11 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 Nadere analyse van de kwaliteit van de onderliggende dataset en het construeren van een referentiejaar voor wat betreft waterkwaliteit, waterkwantiteit en belastingen (emissies); Het verbeteren van het huidige Deltamodel door het toevoegen van het Kanaal Gent-Terneuzen aan de modelschematisatie; Het afstemmen van het waterkwaliteits- en kwantiteitsmodel (dispersie); Het doorvertalen van belastingen en stofstromen per bekken naar de productiviteit; Het presenteren van overzichtelijke massabalansen per bekken; en Het geschikt maken van de resultaten van het Delta-model voor presentatie middels de Delta-verkenner. 1.4 Delta-model: het startpunt Het 1D-Delta-model waterkwaliteit voor het Noordelijk en Zuidelijke deltabekken bestaat uit een gekoppeld ééndimensionaal waterkwantiteit- en waterkwaliteitsmodel en draait onder SOBEK. Onder SOBEK zijn diverse functionaliteiten beschikbaar voor presentatie en dataverwerking. Het model bevat per Deltabekken alle laterale instroompunten (veelal polderlozingen) en de kunstwerken die tussen de watersystemen de uitwisseling verzorgen. Het model is in 26 op een aantal punten aanzienlijk verbeterd. Het model biedt de mogelijkheid om op een snelle manier ruimtelijke berekeningen uit te voeren met betrekking tot stofstromen in de Delta en het concentratieverloop in de Deltawateren. Vooralsnog berekent het model alleen het conservatieve gedrag van chloride, totaal-stikstof en totaalfosfaat. Verdwijnprocessen zoals denitrificatie en sedimentatie zijn bijvoorbeeld nog niet meegenomen. Door het conservatieve gedrag te vergelijken met metingen kan snel inzicht verkregen worden of een watersysteem door lozingen, transport of waterkwaliteitsprocessen gedomineerd wordt. Dit is van belang bij het bepalen van de effectiviteit van maatregelen. 1.5 Delta-model: het resultaat In 26 is het Delta-model afgeregeld voor conservatief gedrag. Als eerste stap in dit project zijn de relevante waterkwaliteitsprocessen toegevoegd. Het model biedt na afronding van de hiervoor genoemde activiteiten de mogelijkheid om op een snelle manier ruimtelijke stofstroom-berekeningen uit te voeren in de gehele Delta en het concentratieverloop in de Deltawateren. Het Deltamodel simuleert het gedrag van een groot aantal stoffen, zoals chloride, zwevend stof, totaal-stikstof, anorganisch stikstof, totaalfosfaat, orthofosfaat, en daarnaast een groot aantal algensoorten voor de berekening van het chlorophyll-a (algen)gehalte. Een groot aantal aan eutrofiëring gerelateerde waterkwaliteitsprocessen, maar ook processen zoals denitrificatie en sedimentatie worden beschouwd. De ecologie is tot het niveau van algenproductie dynamisch gemodelleerd met het algenmodel BLOOM, waarbij de graasdruk is als een forcing function opgedrukt. Het eindpunt is een gecalibreerd 1D Delta-model. Door het conservatieve gedrag te vergelijken met metingen en kentallen is inzicht verkregen of een specifiek watersysteem wordt gedomineerd door lozingen, transport of waterkwaliteitsprocessen. Dit aspect is niet alleen van belang voor de calibratie van de WL Delft Hydraulics 1 3

12 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het waterkwaliteitsprocessen, maar ook voor het bepalen van de effectiviteit van maatregelen. Aan het eind van het project zal het Delta-model daardoor in staat zijn bij te dragen aan het beantwoorden van vragen zoals: Hoe verspreiden stoffen (chloride, voedingstoffen N en P) zich door de Noordelijke en Zuidelijke Delta? Wat zijn de bronnen en welke belasting veroorzaken deze? Hoe kunnen de verschillende deltabekkens gekarakteriseerd worden in kengetallen als verblijftijden, waterfracties en externe vrachten? Hoe veranderen uitwisseling, verblijftijden, vrachten, concentraties en retentiecapaciteit bij verschillende ingrepen in het gebied? Wat betekenen de veranderende stofstromen voor de algenproductie en draagkracht? Hoe verhouden zich de effecten van maatregelen op de KRW doelen die gelden voor de waterlichamen in de Delta? Hoe effectief is berging en versnelde afvoer naar de Oosterschelde op de waterstanden in het Noordelijk Deltabekken? Wat zijn de effecten van een alternatieve beheersstrategie van de Stormvloedkering in de Oosterschelde? Bij de analyse van deze en andere vragen blijft het belangrijk om voortdurend doordrongen te zijn van het feit dat het Delta-model een vereenvoudigde ééndimensionale weergave van de werkelijkheid in de Deltawateren is. 1.6 Leeswijzer Hoofdstuk twee bevat de aanpassingen die in 27 aan het Deltamodel zijn aangebracht. Vervolgens wordt in hoofdstuk drie de presentatie methodiek van de modelresultaten besproken. Hoofdstuk vier bevat de modelresultaten van het verbeterde Deltamodel. Tot slot komen in hoofdstuk vijf de conclusies en aanbevelingen aan bod. 1 4 WL Delft Hydraulics

13 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 2 Modelaanpassingen De ontwikkelingen in het Deltamodel hebben gedurende meerdere jaren plaatsgevonden. In 25 en 26 is de aandacht vooral uitgegegaan naar de fysieke schematisatie en de hydrodynamica. De rol van de waterkwaliteitsprocessen is tot dusver buiten beschouwing gebleven. Toch zijn de waterkwaliteitsprocessen van groot belang voor het functioneren van de deltabekkens. Daarom is in 27 de nadruk gelegd op de beschrijvingen van de waterkwaliteitsprocessen in het Deltamodel en op de mogelijkheden om deze middels kentallen te presenteren. Daarnaast is een referentiejaar geconstrueerd om op basis daarvan de waterkwaliteitsprocessen in te regelen. De belangrijkste activiteiten in dit project zijn: de constructie van een referentiejaar toevoeging van graas in Oosterschelde, Grevelingen en het Veerse Meer afregeling van de fosfaatnalevering en -vastlegging diverse kleine verbeteringen van de modelschematisatie en de waterkwaliteitsprocessen Dit hoofdstuk beschrijft de belangrijkste aanpassingen en toevoegingen in meer detail. 2.1 Referentiejaar als basis Tot dusver rekende het Deltamodel op basis van historische gegevens voor een bepaald jaar. Voor de toepassing van het Deltamodel in scenariostudies is het wenselijk om berekeningen te baseren op een referentiejaar. In dit referentiejaar worden optredende extremen en jaarlijkse variatie in waterkwaliteit, belasting en hydrologie (zoals droogte of extreme afvoer) uitgemiddeld tot een gemiddelde situatie. Referentiejaar Als basis voor het referentiejaar worden gegevens voor de periode 2 tot 25 gebruikt. Voor ieder Deltabekken afzonderlijk zijn maandgemiddelde concentraties afgeleid waaraan het model getoetst kan worden. Bijvoorbeeld bij de bepaling van de maandgemiddelde januari concentratie zijn alle metingen van de maand januari over de periode 2-25 gemiddeld tot één representatieve concentratie voor de maand januari. Voor de modelinvoer betekent dit dat alle forcereringen naar een gemiddelde periode omgerekend worden. In detail zijn dit: Hydrodynamica; Meteorologie; en Waterkwaliteit. WL Delft Hydraulics 2 1

14 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Hydrodynamica Rivierafvoeren Voor de afvoer van de Rijn, de Lek en de Maas zijn daggemiddelde waarden gebruikt uit WaterBase. Daarmee is over de periode 2-25 een gemiddelde rivierafvoer per week berekend. Deze afvoer is vervolgens aan de rivierranden in het model toegekend. Voor de Schelde zijn netto afvoergegevens van de locatie Schaar van Ouden Doel gebruikt. Deze gegevens zijn over de periode 2-25 bekend op decadebasis. Voor het Deltamodel is de afvoer bij Schaar van Ouden Doel omgerekend naar een weekgemiddelde afvoer. In Figuur 2.1 zijn de afvoeren van de 4 rivieren weergegeven. Weekgemiddelde debieten Rivieren (Referentiejaar) Debiet Hagestein, Lith en Schaar (m3/s) Weeknummer (-) Hagestein Lith Schaar van Ouden Doel Tiel Debiet Tiel (m3/s) Figuur 2.1 Weekgemiddelde afvoeren voor de Rivieren in het Deltamodel. Afvoeren van Hagestein, Lith en Schaar van Ouden Doel op de linkeras, Tiel op de rechteras. Betreft de periode Van de regionale lozingen zijn voor de periode 2-25 geen gegevens beschikbaar. Als alternatief zijn de beschikbare gegevens van geschaald op basis van een vergelijking van de neerslag. De schaling is als volgt uitgevoerd: 1. Allereerst zijn de maandgemiddelde afvoeren van de polderlozingen bepaald over de periode Vervolgens is voor neerslagstation Vlissingen de maandgemiddelde neerslag voor de periode en voor de periode 2-25 bepaald. Uit deze twee maandgemiddelden is een schaalfactor afgeleid. Alle informatie over de maandgemiddelde neerslag is weergegeven in Tabel A.1 in de bijlage. 2 2 WL Delft Hydraulics

15 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december Tenslotte is de maandgemiddelde afvoer voor de periode vermenigvuldigd met de schaalfactor. Voor de polderlozingen in de Grevelingen, de Oosterschelde, de Westerschelde en het Veerse Meer is een dergelijke schaling per maand uitgevoerd (zie Figuur 2.2). De regionale lozingen in Brabant zijn geschaald op weekbasis. Dit is noodzakelijk omdat de regionale lozingen in de Volkerak, Krammer en Zoommeer veel dominanter zijn dan in de overige Deltabekkens (zie Figuur 2.3). 3 Maandgemiddelde polderdebieten (referentiejaar) 25 debiet (m3/s maand (-) Grevelingen Oosterschelde Veerse Meer Westerschelde Figuur 2.2 Maandgemiddelde debieten van polderlozingen op de Grevelingen, de Oosterschelde, het Veerse Meer en de Westerschelde (geschaald op basis van periode ). Weekgemiddelde debieten Brabantse Rivieren (referentiejaar) debiet (m3/s) weeknummer (-) Figuur 2.3 Weekgemiddelde debieten van lozingen op het Volkerak en het Zoommeer (geschaald op basis van periode ). WL Delft Hydraulics 2 3

16 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het De -randen in het model bevatten een waterstand met een getijcyclus van 28 dagen, die wordt gespecificeerd op een tijdbasis van 1 minuten. Deze serie wordt repeterend opgelegd gedurende het gehele jaar Meteorologie Neerslag en verdamping In het Deltamodel wordt gebruik gemaakt van directe neerslag en verdamping op de Oosterschelde en de Grevelingen. In deze twee bekkens is door de relatief grote verblijftijd de invloed van directe neerslag groot. In de overige deltabekkens speelt de directe neerslag en verdamping een veel minder belangrijke rol. Figuur 2.4 geeft de weekgemiddelde neerslag en verdamping weer. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van weekgemiddelde neerslag en verdamping voor het station Vlissingen. De gegevens zijn gemiddeld over een periode van Hoeveelheid (mm/dag) Weeknummer (-) Neerslag Verdamping Figuur 2.4 Neerslag en verdamping op de Oosterschelde en de Grevelingen (weekgemiddelde over de periode 2-25). Straling en watertemperatuur Zonlicht en watertemperatuur spelen een belangrijke rol bij de algengroei. Voor deze gegevens is gebruik gemaakt van het meteostation Vlissingen. In Figuur 2.5 is de straling en de watertemperatuur weergegeven. De metingen zijn gemiddeld over de periode WL Delft Hydraulics

17 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 Straling (W/m2) Watertemperatuur (ºC) Weeknummer (-) Straling (W/m2) Watertemperatuur (ºC) Figuur 2.5 Straling (linkeras) en watertemperatuur (rechteras) in Vlissingen (weekgemiddelde over de periode 2-25) Waterkwaliteit Rivieren Voor de waterkwaliteit van de grote rivieren in het Noordelijk Deltabekken zijn gegevens beschikbaar voor de periode 2-25, al liggen deze meetpunten verder bovenstrooms dan de modelranden. Voor de modelrand Tiel (Waal) zijn gegevens van Lobith gebruikt. De gegevens van Lith (Maas) zijn gebaseerd op Borgharen. De meetdata is verwerkt tot maandgemiddelde concentraties, die vervolgens aan Tiel en Lith zijn toegekend. Van de Schelde zijn geen meetgegevens beschikbaar. De meetreeks van Schaar van Ouden Doel is niet representatief voor de verder bovenstrooms liggende modelrand. Bij Schaar van Ouden Doel mengt het Scheldewater zich met water. Het model heeft de zoetwaterkwaliteit van de Schelde nodig op een punt waar het nog niet gemengd raakt met water. Die is geschat volgens de volgende methode: Voor het chloridegehalte wordt een constante waarde van 1 mg/l aangehouden. Totaal stikstof is afgeleid uit de correlatie tussen totaal stikstof en chloride voor de maandgemiddelde concentraties over de periode 2-25 (Figuur 2.6). Voor de zoete schelde is een waarde van 7 mg N/l aangehouden. Het zwevend stof voor de Schelde rand is gebaseerd op metingen bij Schaar van Ouden Doel voor de periode WL Delft Hydraulics 2 5

18 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Correlatie van TotN en Cl op de Westerschelde Totaal-N (mg/l) R 2 = Chloride (mg/l) Figuur 2.6 Correlatie tussen Totaal-N en Chloride op de Westerschelde. De concentraties van nutriënten en andere stoffen zijn bepaald als maandgemiddelde over de periode Van de polderlozingen zijn geen meetgegevens over de periode 2-25 beschikbaar en worden zonder schaling als representatief voor het referentiejaar beschouwd. De gegevens zijn door de opdrachtgever beschikbaar gesteld. In de calibratie fase zijn de polderlozingen in overleg met de opdrachtgever gereduceerd tot 8% van de gemiddelde maandconcentratie over de periode voor totaal-n en totaal-p. De overige stoffen zijn niet gereduceerd. Deze gereduceerde belastingen worden als karakteristiek beschouwd voor het referentiejaar (2-25). Het Deltamodel maakt voor de waterkwaliteit gebruik van twee verschillende meetstations voor de randen, namelijk: Meetstation Vlissingen ; en Meetstation Walcheren 2 voor de overige -randen. Voor beide randvoorwaarden is gebruik gemaakt van maandgemiddelde concentraties over de periode WL Delft Hydraulics

19 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december Lichtklimaat Het lichtklimaat in een specifiek bekken bepaalt voor een groot deel in welke mate algenbloei zal optreden. Eén van de bepalende variabelen hierin is de diepteverdeling van een deltabekken. Algen groeien onder invloed van licht in de ondiepe delen, terwijl de productie in de diepe delen minimaal is. Aangezien het Deltamodel een 1-D toepassing is, is de diepteverdeling over de dwarsdoorsnede niet aanwezig. De enige diepte-variatie die voor het waterkwaliteitsmodel beschikbaar is komt uit de longitudinale variatie van de diepte in bekkens. Om dit te compenseren wordt de algenmodule een andere diepte (de Bloom-diepte) per bekken aangeboden dan de gemiddelde diepte. De Bloom-diepte is over het algemeen dieper dan de gemiddelde diepte en is gebruikt als calibratieparameter voor de algenbloei. 2.3 Graas in de Deltabekkens Graas speelt een dominante rol in de zoute stagnante bekkens. Het is bekend dat mosselen in enkele dagen het gehele volume van de Grevelingen en de Oosterschelde kunnen filteren (Kater, 23). Graas heeft daarmee een groot effect op de uiteindelijke algenbloei en nutriëntenbeschikbaarheid in de deltabekkens. In het Deltamodel is graas in de Grevelingen, de Oosterschelde en het Veerse Meer beschouwd. Voor ieder van deze bekkens is een specifieke constante biomassa aan mosselen toegekend. Deze worden constant verdeeld over het gehele bekken. De waarden zijn door de opdrachtgever aangeleverd. Tabel 2.1 Biomassa mosselen per deltabekken Bekken Biomassa (g AFDW/m 2 ) 1 Grevelingen 4 Oosterschelde 8 Veerse Meer 6 Overige bekkens 2.4 Fosfaatnalevering en vastlegging Fosfaatnalevering speelt een zeer belangrijke rol in de stagnante Deltabekkens. In het Deltamodel is deze post meegenomen als een forcing-functie, waarbij geen rekening gehouden wordt met mogelijke veranderingen in bodemopbouw. Met deze methodiek is eerder ervaring opgedaan in het Volkerak-Zoommeer (WL, 25c) en is goed toepasbaar om de huidige situatie te beschrijven. Voor simulaties waarbij nieuwe inrichtingsvarianten worden doorgerekend moet de forcing-functie voor de fosfaatnalevering opnieuw worden ingeschat voor de aangepaste omstandigheden. Het model dient derhalve voorzichtig te worden toegepast voorsimulaties van inrichtingsvarianten. 1. AFDW = Asvrijdrooggewicht WL Delft Hydraulics 2 7

20 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Het huidige Deltamodel bevat voor de volgende bekkens een fosfaatnaleverings functie: Grevelingen; Veerse Meer; Oosterschelde; Volkerak; en Zoommeer. De naleveringsfunctie is tijdens de calibratiefase bepaald op basis van metingen en massabalansen. Voor de overige bekkens is in het Deltamodel geen naleveringsflux voor fosfaat gespecificeerd, aangezien metingen en modelresultaten daar geen aanleiding toe geven. Figuur 2.7 geeft de naleveringsfunctie per bekken weer. Fosfaat nalevering Fosfaatnalevering (g P/m2/dag) jan apr jul okt Grevelingen VeerseMeer Oosterschelde Volkerak en Zoommeer Figuur 2.7 Fosfaatnalevering per Deltabekken. In het Hollandsch Diep, het Haringvliet en de Westerschelde is in het Deltamodel geen fosfaatnalevering gespecificeerd. 2.5 Overige aanpassingen Zoutafhankelijke extinctie Licht wordt in het water uitgedoofd door onder andere zwevend stof en algen. Tevens zorgen humuszuren voor een sterke uitdoving in de zoete wateren. De extinctie door humuszuren wordt in de praktijk gemodelleerd als een achtergrond extinctie, en is voor zoet en zout water verschillend. In het Deltamodel is nu een proces opgenomen dat zoutafhankelijke achtergrondextinctie introduceert. Zout water heeft een basis extinctie van,8 (1/dag), terwijl voor zoet water de extinctie op 1,1 (1/dag) ligt. Daartussen wordt lineair geïnterpoleerd op basis van het zoutgehalte. 2 8 WL Delft Hydraulics

21 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 Zoutafhankelijke mortaliteit In het Deltamodel worden zowel zoete als zoute bekkens beschreven. Om te zorgen dat zoete algensoorten niet groeien in zoute wateren en omgekeerd, is een zoutafhankelijke mortaliteit gespecificeerd. Zwevend stof model De modellering van zwevend stof is aangepast om de simulatie van het doorzicht en de sedimentatie van geadsorbeerd fosfaat te verbeteren. In het verbeterde model wordt zwevend stof in drie fracties gemodelleerd, waarbij verschillende valsnelheden en kritische schuifspanningsdrempels voor sedimentatie gehanteerd worden. De waarden en de drempels zijn afgeleid uit eerdere studies voor de modellering van zwevend stof in de Rijn-Maas monding (WL, 25a en WL, 26). Voor de Rijn en de Maas is uitgegegaan van een vaste verdeling tussen de fijne en grovere fracties zwevend stof. De rand bevat een drempelwaarde fijn materiaal. Alles boven deze drempel waarde wordt toegekend aan de grovere fracties. Uitvoer per calibratielokatie en bekken Een technische aanpassing aan het modelinstrumentarium is gemaakt waardoor het nu eenvoudiger is om bekkengemiddelde concentraties en balansen uit te voeren. Daarnaast is het voor een modelleur nu eenvoudiger om calibratielocaties toe te voegen en terug te vinden in het model, waardoor het gebruik transparanter en daardoor minder foutgevoelig is. Kanaal Gent Terneuzen Op de Westerschelde speelt de lozing van het kanaal Gent-Terneuzen een niet onbelangrijke rol. Dit kanaal is nu toegevoegd in de modelschematisatie. 2.6 Calibratieprocedure De afregeling van het Deltamodel is op de volgende manier aangepakt: Allereerst zijn de chloride concentraties per meetlokatie goed afgeregeld. Hiermee is de juiste verhouding tussen zoet en zout water afgeregeld. Daarna is het zwevend stof en de extrinctie afgeleid. Vervolgens is Oosterschelde, de Grevelingen en het Veerse Meer de graas door mosselen ingevoerd. Hierdoor worden chlorofyl concentraties op relatief lage waarden gehouden. Daar waar chlorofyl nog steed te hoog is en de extinctie in de juiste orde ligt, is de Bloomdiepte aangepast. Tot sot is in de bekkens waar de berekende fosfaatconcentraties sterk uiteen lopen met de metingen de fosfaatnaleveringsflux opgedrukt. Deze is per bekken geschaald, waarbij als basis de flux voor het Volkerak-Zoommeer is gebruikt. WL Delft Hydraulics 2 9

22

23 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 3 Presentatiemogelijkheden middels kentallen en balansen De uitkomsten van de simulaties voor de situatie in het referentie-jaar in de Deltabekkens worden op verschillende manieren gepresenteerd. Allereerst komen enkele kentallen per bekken aan bod. Vervolgens worden de concentraties van de diverse stoffen besproken en vergeleken met metingen op een aantal calibratielokaties. Tot slot worden per deltabekken balansen gepresenteerd. Omdat in de stagnante bekkens de invloed van de waterbodem van groot belang is wordt ook een balans van de bodem besproken. 3.1 Kentallen per bekken Voor ieder bekken worden een aantal kentallen berekend. Deze kentallen geven in één oogopslag de status van het bekken weer. De volgende kentallen komen aan bod: Oppervlakte in hectare en volume in Mm 3. Verblijftijd in dagen. Belasting zoetwater in m 3 /s. Effectieve zoutwater flux in m 3 /s. Primaire productie en gemiddelde algenbiomassa in g C/m 2 /jaar. Algen turn-over per dag. Aandeel graas in de mortaliteit van algen. 3.2 Concentraties van gemodelleerde stoffen Voor ieder deltabekken wordt een aantal stoffen beschouwd. Deze worden per bekken vergeleken met een gemeten maandgemiddelde concentratie over de periode Chloride Allereerst wordt gekeken naar de chlorideconcentratie. Dit is een belangrijke indicator voor de mengverhouding tussen zoet (nutriëntrijk) water en zout (nutriëntarm) water. De verhouding tussen deze twee soorten water is van groot belang voor het functioneren van het watersysteem. Stikstof Per bekken worden totaal stikstof en vrij beschikbaar stikstof beschouwd. Stikstof heeft in de zoute bekkens een directe relatie met saliniteit / chloride. Zeewater bevat lage concentraties stikstof, terwijl over het algemeen het zoete water uit de polders en de rivieren rijk aan stikstof is. WL Delft Hydraulics 3 1

24 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Fosfaat Fosfaat is (naast stikstof) een belangrijke meststof voor algen, waarbij zowel totaal fosfaat als orthofosfaat aan bod komt. De nalevering vanuit de waterbodem speelt een belangrijke rol in het Deltagebied. Zwevend stof en extinctie Zwevend stof bepaalt voor een belangrijk deel de totale extinctie van licht in het water. Beschouwing van de relatie tussen zwevend stof en extinctie is noodzakelijk om inzicht te kunnen krijgen in het effect ervan op de mogelijke productie. Chlorofyl-a Chlorofyl-a is een belangrijke maat voor de omvang van een algenbloei. In het Deltamodel worden momenteel 6 soorten algen beschouwd, variërend van diatomeeën tot groen- en blauwwieren. Daarbij worden zowel zoet- als zoutwateralgen gesimuleerd. 3.3 Water- en stofbalansen Opbouw waterbalans De waterbalans is opgebouwd uit de belangrijkste hoeveelheden water die een bekken in- en uitstromen. Voor de zoute bekkens zijn de uitwisselingen met de appart behandeld. Dit is gedaan omdat het verversingsdebiet van de vaak lager is dan de werkelijke uitwisseling per getijdeslag. De verhouding tussen het verversingsdebiet en de uitwisseling per getijdeslag is de effectieve uitwisseling. Deze effectieve uitwisseling wordt bepaald door de verblijftijd per bekken. Om de verblijftijd van de verschillende bekkens te bepalen is aan iedere zoete bron een conservatieve tracer (ctr1) toegevoegd. De zoete bronnen zijn de polderlozingen en de rivierafvoeren. Daarmee is het zoetwatervolume per bekken te bepalen, waaruit vervolgens de effectieve verblijftijd is afgeleid. De effectieve verblijftijd is als volgt gedefinieerd: VBT eff Volume = Q zoet zoet Het zoetwater volume per bekken is bepaald door: Volume = ctr1* Volume zoet totaal Waarbij ctr1 de bekkengemiddelde concentratie van de conservatieve tracer over het referentiejaar is. In de concentratie van de conservatieve tracer wordt de verhouding tussen 3 2 WL Delft Hydraulics

25 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 zoet en zout water verdisconteerd. Uit de effectieve verblijftijd is vervolgens de effectieve doorpoeling af te leiden volgens: Doorspoeling eff Volume = VBT eff totaal In de zoute estuariëne bekkens is vervolgens ook de effectieve zoutwaterflux berekend: Zoutwaterfluxeff = Doorspoelingeff Qzoet In de waterbalans worden voor de zoute bekkens de effectieve uitwisselingsdebieten met de weergegeven. Tabel 3.1 Opbouw van de waterbalans. De eenheid is in gemiddelde debieten in m 3 /s Term Stoffen Omschrijving Water Alle polderlozingen rechtstreeks op het deltabekken Transport van en naar andere bekkens Water Uitwisseling van water met andere bekkens in het Deltagebied of met de, de Schelde en de Maas/Rijn Restterm / Berging Water Verschil in watervolume over een balansperiode van een jaar. Stofbalansen (waterfase) De stofbalansen zijn opgezet voor totaal fosfaat en voor totaal stikstof. In deze balans worden de regionale lozingen en het transport van stof vanuit andere deltabekkens meegenomen. Naast de transport-termen spelen de uitwisseling met de bodem en processen zoals graas en denitrificatie een belangrijke rol. De balansen worden per verblijftijdsperiode weergegeven zodat deze onderling vergelijkbaar zijn. Deze is eerder met behulp van zoetwatervolume per bekken bepaald. Tabel 3.2 Opbouw van de stofbalans voor de waterfase. Termen zijn in g/m 2 /verblijftijdsperiode Term Stoffen Omschrijving TotN en Alle polderlozingen rechtstreeks op het deltabekken. TotP Transport andere bekkens TotN en TotP Uitwisseling van water met andere bekkens in het Deltagebied, zoals de of de Schelde. Denitrificatie TotN Denitrificatie. Verdwijnpost van stikstof naar de atmosfeer. Graas TotN en TotP Verdwijnpost voor totaal fosfaat en totaal stikstof uit de waterfase. Algen worden begraasd en komen beschikbaar als detritus in de bodem, of worden omgezet in biomassa mosselen. Mineralisatie bodem TotN en TotP Bronterm. Afbraak van organisch materiaal in de waterbodem komt weer beschikbaar in de waterfase. TotN en TotP Door sedimentatie van algendetritus ontstaat een verdwijnpost uit de waterfase. Dit materiaal komt later beschikbaar door mineralisatie. P-nalevering TotP Forcing-functie, opgedrukt om de snelle nalevering en vastlegging van fosfaat uit te bodem weer te geven. Restterm / Berging TotN en TotP Verschil in massa over een balansperiode van één jaar of één verblijftijd. WL Delft Hydraulics 3 3

26 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Stofbalansen (bodemfase) Voor totaal stikstof en totaal fosfaat wordt ook een bodembalans bijgehouden. Per balans komen de uitwisselingen met de waterfase aan de orde. Daarnaast is het aandeel van graas (feaces) opgenomen. De laatste term bevat de retentie in de bodem. Tabel 3.3 Opbouw van de stofbalans voor de bodem. Termen zijn in g/m 2 /verblijftijdsperiode Term Stoffen Omschrijving Mineralisatie bodem TotN en TotP Verdwijnterm. Afbraak van organisch materiaal in de waterbodem komt weer beschikbaar in de waterfase. TotN en TotP Door sedimentatie van algen detritus ontstaat een bronterm in de bodemfase. Resuspensie TotN en TotP Resuspensie van bodemmateriaal is opgenomen in de balans als verdwijnterm voor de waterbodem. In het huidige Deltamodel is resuspensie niet meegenomen als procesterm. Graas feaces TotN en Bijdrage van detritus aan de waterbodem door grazers. TotP Retentie bodem TotN en TotP Verdwijnterm in de bodem, waarbij materiaal in de bodem vastgelegd wordt en niet meer actief beschikbaar is. Desorptie TotP Eerste orde functie waarbij door desorptie processen fosfaat vrijkomt uit de bodem. In het huidige Deltamodel is desorptie niet meegenomen als proces. 2 Restterm / Berging TotN en TotP Verschil in bodemmassa over een balansperiode van één jaar of één verblijftijd. 2. In de toekomst kan desorptie gebruikt worden voor een betere beschrijving voor de fosfaatnalevering en vastlegging vanuit de waterbodem. Dit proces zal dan de huidige forcing functie vervangen. 3 4 WL Delft Hydraulics

27 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 4 Resultaten per deltabekken In dit hoofdstuk worden de resultaten die met de nieuwe versie van het Deltamodel voor het referentiejaar zijn verkregen per deltabekken gepresenteerd. 4.1 Hollandsch Diep De resultaten in het Hollandsch Diep worden beschouwd op basis van het meetpunt Bovensluis. De waterkwaliteit wordt daar bepaald door de kwaliteit van het Rijn- en het Maaswater. De verblijftijd is met gemiddeld 4 dagen vrij kort. Door de korte verblijftijd krijgen waterkwaliteitsprocessen over het algemeen weinig kans zich te manifesteren. Alleen sedimentatie van zwevend stof (met daaraan geadsorbeerd fosfaat) speelt een significante rol in het Hollandsch Diep. Tabel 4.1 Kentallen van het Hollandsch Diep (referentiejaar) Kental Waarde Eenheid Oppervlak 3926 ha Volume 28 Mm 3 Verblijftijd 4 dag(en) Belasting zoetwater m 3 /s Primaire productie (P) 175 g C/m 2 jaar Gem. Algenbiomassa (B) 1.6 g C/m 2 Turn-over (P/B).29 1/dag Graas van Algen % Mortaliteit van Algen 1% % Waterbalans In Tabel 4.2 is de waterbalans weergegeven voor het Hollandsch Diep. Rijn en Maas zijn de belangrijkste bronnen voor Hollandsch Diep. Bijna al het water stroomt vervolgens door naar het Haringvliet. Slechts 1% van het water komt in het Volkerak terecht via de Volkerak sluizen. Tabel 4.2 Waterbalans voor het Hollandsch Diep in gemiddelde debieten in m 3 /s (referentiejaar) Term Vanuit Naar Vanuit % Naar %.. % % Rijn-Maas % % Volkerak-Krammer. 6.2 % 1% Haringvliet % 99% Restterm / berging..21 % % Som % 1% WL Delft Hydraulics 4 1

28 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Concentraties Chloride in: Hollandsch Diep Zwevend Stof in: Hollandsch Diep 2 25 Chloride (mg/l) Zwevend stof (mg/l) Totaal stikstof in: Hollandsch Diep DIN in: Hollandsch Diep Totaal Stikstof (mg N/l) DIN (mg/l) Totaal Fosfaat in: Hollandsch Diep Ortho Fosfaat in: Hollandsch Diep Totaal Fosfaat (mg P/l) PO4 (mg/l) Extinctie in: Hollandsch Diep Chlorofyl-a in: Hollandsch Diep Extinctie (m) Chlorofyl-a (mg/l) Figuur 4.1 Concentraties in het Hollandsch Diep. Grafieken bevatten modelsimulaties met en zonder processen (conservatief). De resultaten worden vergeleken met het langjarig maandgemiddelde kental voor de periode De chlorideconcentratie wordt in het Hollandsch Diep vooral bepaald door de concentraties vanuit Rijn en Maas. Het model vertoont een goede fit ten opzichte van de metingen. Zwevend stof wordt door het model overeenkomstig de metingen berekend. In de winter wordt bij hoge afvoeren een hogere zwevend stof gehalte waargenomen. Een deel van het 4 2 WL Delft Hydraulics

29 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 zwevend stof sedimenteert in het Hollandsch Diep door de afnemende stroomsnelheden. Ook de stikstof en fosfaat concentraties van model en meting komen goed overeen. Het verloop van de totaal stikstofconcentratie is goed. Een groot deel van het stikstof is vrij beschikbaar voor algen. Hetzelfde geldt voor fosfaat. Beide nutriënten zijn niet limiterend voor de algengroei. De berekende chlorofyl-a piekconcentraties liggen in de juiste orde van grootte, al wordt de voorjaarspiek in het model onderschat. In het najaar overschat het model de chlorofyl-a concentraties. Stikstof balans De massabalans voor totaal stikstof bevestigt dat het Hollandsch Diep transport gedomineerd is. Een groot deel van het stikstof wordt aangevoerd vanuit de Rijn en de Maas en doorgevoerd naar het Haringvliet. Een klein deel stroomt via de Volkeraksluizen het Volkerak in. Processen als denitrificatie en sedimentatie zijn niet significant. Tabel 4.3 Totaal stikstof in de waterfase voor het Hollandsch Diep (in gram per m 2 per verblijftijdsperiode) Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar % Lozingen.. % % Rijn-Maas Transport.. % % Volkerak-Krammer Transport % % Haringvliet Transport..15 % 1% Denitrificatie Proces % 98% Graas Proces..37 % 1% Mineralisatie bodem Proces.. % % Proces.13. % % Restterm / berging water Sluitpost.3. % % Som % 1% Fosfaat balans Voor fosfaat geld hetzelfde als voor stikstof, namelijk dat transport de dominante term in de balans is (zie Tabel 4.4). Toch is de invloed van sedimentatie op het geadsorbeerde fosfaat met 8% behoorlijk groot. Dit fosfaat wordt opgeslagen in de bodem en komt niet meer beschikbaar. Tabel 4.4 Totaal fosfaat in de waterfase voor het Hollandsch Diep (in gram per m 2 per verblijftijdsperiode). Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar % Lozingen.. % % Transport.. % % Rijn-Maas Transport % % Volkerak-Krammer Transport..1 % 1% Haringvliet Transport. 1.8 % 92% Graas Proces.. % % Mineralisatie bodem Proces.1. 1% % Proces..9 % 8% P-nalevering Proces.. % % Restterm / berging water Sluitpost.. % % Som % 1% WL Delft Hydraulics 4 3

30 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Aangezien de invloed van de bodem minimaal is worden beide bodembalansen hier niet getoond. In bijlage C 3 zijn de volledige balansen voor zowel bodem als water voor het Hollandsch Diep opgenomen. 4.2 Haringvliet Het Haringvliet is net als het Hollandsch Diep sterk transport gedomineerd. De waterkwaliteit wordt in grote mate bepaald door de kwaliteit van het instromende water vanuit het Hollandsch Diep. Waterkwaliteitsprocessen spelen hier bijna geen rol door de geringe gemiddelde verblijftijd van 7 dagen. De primaire productie is zeer laag. Het gebruikte meetpunt voor de Haringvliet ligt bij de Haringvlietsluizen. Tabel 4.5 Kentallen voor het Haringvliet Kental Waarde Eenheid Oppervlak 825 ha Volume 545 Mm 3 Verblijftijd 7 dag(en) Belasting zoetwater m 3 /s Bruto zoutwaterflux 4.6 m 3 /s Eff. zoutwaterflux. m 3 /s Eff. zoutwaterflux.1 % Primaire productie (P) 2 g C/m 2 jaar Gem. Algenbiomassa (B) 1. g C/m 2 Turn-over (P/B).5 1/dag Graas van Algen % Mortaliteit van Algen 1 % Waterbalans De waterbalans van het Haringvliet geeft duidelijk weer dat de instroom van water volledig afkomstig is uit het Hollandsch Diep en dus water uit Maas en Rijn is. Er zijn geen regionale lozingen rechtstreeks op het Haringvliet in het Deltamodel. Vanuit het Haringvliet stroomt het water voor het grootste deel via de sluizen naar de. Ongeveer 15% van de uitstroming vindt plaats via het Spui. Tabel 4.6 Waterbalans voor de Haringvliet in het referentiejaar (debieten in m 3 /s). Term Vanuit Naar Vanuit % Naar %.. % % % 85% Hollandsch Diep % % Spui % 15% Restterm / berging..39 % % Som % 1% 4 4 WL Delft Hydraulics

31 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 Concentraties Chloride in: Haringvliet Zwevend Stof in: Haringvliet Chloride (mg/l) Zwevend stof (mg/l) Totaal stikstof in: Haringvliet DIN in: Haringvliet Totaal Stikstof (mg N/l) DIN (mg/l) Totaal Fosfaat in: Haringvliet Ortho Fosfaat in: Haringvliet Totaal Fosfaat (mg P/l) PO4 (mg/l) Extinctie in: Haringvliet Chlorofyl-a in: Haringvliet Extinctie (m) Chlorofyl-a (mg/l) Figuur 4.2 Concentraties in het Haringvliet. WL Delft Hydraulics 4 5

32 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Het verloop van de chlorideconcentratie in het Haringvliet is vergelijkbaar met de chlorideconcentratie van het Hollandsch Diep. Ook de zwevend stof concentratie vertoont een zelfde patroon, al zijn de concentraties een fractie lager. Dit is te verklaren door de sedimentatie van zwevend stof in het Hollandsch Diep en het Haringvliet. De metingen geven deze trend ook weer. De metingen van totaal stikstof worden door het model goed gereproduceerd. Van opgelost anorganisch stikstof (DIN) zijn in het Haringvliet helaas geen metingen beschikbaar. Het verloop van de fosfaatfracties komt goed overeen met de metingen. De gesimuleerde chlorofyl-a concentraties liggen in de juiste orde van grootte. De gemiddelde concentraties zijn met 15 μg/l erg laag te noemen. De concentraties van chlorofyl-a zijn vergelijkbaar met die in het Hollandsch Diep. In het Haringvliet is dan ook geen omvangrijke primaire productie, hetgeen wordt geïllustreerd door de kentallen (Tabel 4.5). In het Haringvliet spelen waterkwaliteitsprocessen nauwelijks een rol. De verschillen tussen de conservatieve berekening en de berekening met processen zijn vanwege de korte verblijftijd minimaal. Stikstof balans In de balans voor totaal stikstof in het Haringvliet blijkt ook dat transport de dominante term is. Denitrificatie en sedimentatie spelen een zeer kleine rol, al hebben deze meer invloed dan in het Hollandsch Diep. Tabel 4.7 Totaal stikstof in de waterfase voor het Haringvliet (in gram per m 2 per verblijftijdsperiode). Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar % Lozingen.. % % Transport % 84% Hollandsch Diep Transport % % Spui Transport % 12% Overig Transport.. % % Denitrificatie Proces..71 % 3% Graas Proces.. % % Mineralisatie bodem Proces.17. 1% % Proces..16 % 1% Restterm / berging water Sluitpost.8. % % Som % 1% Fosfaat balans Ook de balans voor totaal fosfaat laat zien dat transport overheerst. Naast de transporttermen speelt sedimentatie van geadsorbeerd fosfaat een kleine rol. Van het gesedimenteerde fosfaat komt slechts een klein deel terug in de waterfase door mineralisatie. 4 6 WL Delft Hydraulics

33 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 Tabel 4.8 Totaal fosfaat in de waterfase voor het Haringvliet (in gram per m 2 per verblijftijdsperiode) Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar % Lozingen.. % % Transport..8 % 78% Hollandsch Diep Transport % % Rijn-Maas Transport..15 % 15% Overig Transport.. % % Graas Proces.. % % Mineralisatie bodem Proces.1. 1% % Proces..7 % 7% P-nalevering Proces.. % % Restterm / berging water Sluitpost.. % % Som % 1% 4.3 Volkerak Het Volkerak bevat één meetpunt, namelijk Steenbergen. Het Volkerak kent een relatief lange verblijftijd van ruim 1 dagen. Hierdoor krijgen waterkwaliteit- en ecologische processen de kans zich te manifesteren: primaire productie en algenbiomassa zijn vrij hoog. Tabel 4.9 Kentallen voor het Volkerak Kental Waarde Eenheid Oppervlak 4177 ha Volume 219 Mm 3 Verblijftijd 16 dag(en) Belasting zoetwater 23.5 m 3 /s Primaire productie (P) 249 g C/m 2 jaar Gem. Algenbiomassa (B) 5.4 g C/m 2 Turn-over (P/B).13 1/dag Graas van Algen % Mortaliteit van Algen 1 % Waterbalans Het water in het Volkerak is afkomstig van twee dominante bronnen, namelijk de regionale lozingen en het Hollandsch Diep. Vooral de hoeveelheid water (en nutriënten) vanuit de Dintel speelt een zeer belangrijke rol. Tot slot is er een kleine aanvoerpost vanuit de Oosterschelde in de waterbalans terug te vinden. Dit is het lekverlies bij de Krammersluizen. Het grootste deel van het wateroverschot op het Volkerak wordt afgevoerd naar het Zoommeer. Ongeveer 37% van het water verdwijnt via de Krammersluizen. Tabel 4.1 Waterbalans voor het Volkerak in gemiddelde debieten in m3 /s (referentiejaar) Term Vanuit Naar Vanuit % Naar % % %.. % % Oosterschelde % 37% Zoommeer % 63% Hollandsch Diep % % Restterm / berging.. % % Som % 1% WL Delft Hydraulics 4 7

34 december 27 Q4435 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Concentraties Chloride in: Volkerak Zwevend Stof in: Volkerak Chloride (mg/l) Zwevend stof (mg/l) Totaal stikstof in: Volkerak DIN in: Volkerak Totaal Stikstof (mg N/l) DIN (mg/l) Totaal Fosfaat in: Volkerak Ortho Fosfaat in: Volkerak Totaal Fosfaat (mg P/l) PO4 (mg/l) Extinctie in: Volkerak 12 1 Chlorofyl-a in: Volkerak Extinctie (m) Chlorofyl-a (mg/l) Figuur 4.3 Concentraties in het Volkerak. De chlorideconcentratie in het Volkerak wordt voor een groot deel bepaald door de aanvoer van water vanuit het Hollandsch Diep en de regionale lozingen. De kleine stroom zout water vanuit de Oosterschelde zorgt echter voor een behoorlijke verhoging in het Volkerak tot ongeveer 3 mg/l bij het meetpunt Steenbergen. Het zwevend stof (minerale fractie) wordt door het model onderschat. Vanuit de regionale lozingen zijn geen gegevens beschikbaar voor zwevend stof. Aannamen voor de concentraties zijn gemaakt. Aangezien de waterstroming stagnant is en de stroomsnelheden laag zijn zullen de zwevend stof deeltjes 4 8 WL Delft Hydraulics

35 Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het Q4435 december 27 verder bezinken in het Volkerak. Ook metingen geven aan dat het zwevend stof laag is in het Volkerak, maar de piek aan het eind van de zomer is opvallend. Deze piek heeft dezelfde vorm als de chlorofyl-a concentratie. Een mogelijke verklaring voor de piek in de zwevend stof metingen is dat detritus meegenomen is in de bepaling van het zwevend stof, waarmee de verschillen ten opzichte van de modelsimulaties te verklaren zijn. Stikstof is voor het grootste deel afkomstig vanuit de regionale lozingen, en dan voornamelijk vanuit de Dintel. Het effect op de concentratie in het Volkerak is groot, want concentraties van 7 mg N/l worden in de praktijk gemeten. Het model geeft een lichte overschatting van de concentraties. Dit kan verklaard worden door de hoge belasting vanuit de Brabantse rivieren. In het referentiejaar is het verloop van de fosfaatconcentratie in de Volkerak grillig. De modelresultaten wijken enigzins af van de gemeten totaal-fosfaat concentratie. Orthofosfaat wordt iets beter voorspeld door het model, al lijkt de nalevering van fosfaat rond augustus in het model nog iets te groot. Extinctie wordt redelijk goed gemodelleerd, al wijkt het resultaat in de periode mei-juli enigszins af. De oorzaak is de omvangrijke algenbloei die het model in deze periode berekent. De hoge chlorofyl-a concentraties in mei en juni worden niet in de langjarig maandgemiddelde metingen terug gevonden. De gemeten najaarspiek wordt niet door het model gereproduceerd. Stikstof balans De stikstofbalans van de waterbodem geeft duidelijk aan dat het Volkerak een hoog belast systeem is. De regionale lozingen (voornamelijk de Dintel) zorgen voor een sterke belasting van het Volkerak. De invloed van het Hollandsch Diep op de totale balans is beperkt. In het Volkerak krijgen waterkwaliteitsprocessen vanwege de langere verblijftijd ruim de kans. Denitrificatie zorgt voor een verwijdering van 31% van het totale stikstof. De sedimentatie naar de bodem en mineralisatie vanuit de bodem liggen in dezelfde orde van grootte. Tabel 4.11 Totaal stikstof in de waterfase in het Volkerak (in gram per m 2 per verblijftijdsperiode) Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar % Lozingen % % Transport.. % % Oosterschelde Transport % 21% Zoommeer Transport % 37% Hollandsch Diep Transport % % Denitrificatie Proces % 31% Graas Proces.. % % Mineralisatie bodem Proces % % Proces % 11% Restterm / berging water 3 Sluitpost % % Som % 1% 3. De balans voor stikstof sluit niet geheel. De oorzaak ligt in het feit dat de balans opgesteld is over een periode van half januari tot half december. De begin en eind concentratie zijn nog niet geheel hetzelfde voor deze periode, alhoewel het concentratieverloop wel sluitend is over het gehele jaar. WL Delft Hydraulics 4 9