Stedelijk grondwaterbeheer en grondwatermodellering

Transcriptie

1 Stedelijk grondwaterbeheer en grondwatermodellering Almer Bolman en Harmen van de Werfhorst Waterschap Vallei en Veluwe A. Stedelijk grondwaterbeheer 1. Achtergrond Grondwaterbeheer is complex Het grondwaterbeheer in Nederland is complex georganiseerd. Meerdere overheden hebben een deelverantwoordelijkheid en verschillende beleidsvelden hebben raakvlakken met grondwater. Een perfecte verdeling van taken is daardoor onmogelijk. Er blijven altijd lastige grenzen over. Tegelijk ligt er ook de complexe opgave van klimaatadaptatie, waarin grondwater een belangrijk medium is. Daarom kiest Waterschap Vallei en Veluwe voor samenwerking met de overheden in het beheergebied op basis van kennis in plaats van bevoegdheden. Stedelijk grondwater is onderbelicht Het grondwater onder stedelijk gebied is nog grotendeels onderbelicht. Het komt vooral incidenteel voor het voetlicht, bijvoorbeeld bij overlast of zettingen of mobiele verontreinigingen. De ondergrond in het stedelijk gebied is complexer dan in landelijk gebied door menselijke ingrepen. Hierbij valt te denken aan ondergrondse constructies, zoals (parkeer)kelders en tunnels, maar ook aan ophoging van het maaiveld en aanleg van verhard oppervlak. Ook de aanleg van drainage en beheerssystemen en al dan niet doorlatende riolering beïnvloeden de grondwaterstanden en - stroming. De waterschappen waren van oudsher vooral op het landelijk gebied gericht en hadden minder oog voor het stedelijk gebied. Grondwater houdt zich echter niet aan door mensen gemaakte grenzen en dus ook niet aan de grenzen van de bebouwde kom. De financiële effecten van klimaatverandering zijn potentieel het grootst voor stedelijk gebied vanwege vastgoed, infrastructuur, cruciale functies en de hogere bevolkingsdichtheid. Hoog tijd om het stedelijk grondwater meer integraal onder de loep te nemen. 2. Doel Waterschap Vallei en Veluwe Het uiteindelijke doel is een duurzaam gebruik van een robuust grond- en oppervlaktewatersysteem mogelijk te maken. Om dat te bereiken willen we onze expertise delen met mede-overheden en ons zo verder ontwikkelen in het grondwaterbeheer. Daarbij werken we vanuit het besef, dat het watersysteem een onderdeel is van onze leefomgeving. 3. Wat heeft Waterschap Vallei en Veluwe te bieden? Kort gezegd komt het neer op het delen van onze kennis van ondergrond en watersystemen plus onze rekeninstrumenten voor tijdreeksanalyse en modellering. Verder staan verschillende mogelijkheden open, bijvoorbeeld door modelgebruik via regionale Platforms te organiseren. 4. Ontwikkeling van stedelijk grondwaterbeheer Verschillen in aanpak Het ene stedelijk gebied is het andere niet. Belangrijke verschillen wat betreft grondwater zijn het wel of niet aanwezig zijn van een hoogtegradiënt en het wel of niet voorkomen van mobiele verontreinigingen in de ondergrond. Een stad of dorp zonder bodemvervuiling met een relatief vlak maaiveld vraagt een veel minder complexe benadering dan een gemeente op de rand van een stuwwal met verontreiniging van oude industrie. In het eerste geval kan tijdreeksanalyse van

2 stedelijke grondwaterpeilbuizen al voldoende zijn om een goed beeld te krijgen van potentiële grondwaterproblemen in de huidige situatie en wat de impact is van de. In het geval van een gradiënt en/of vervuiling zijn grondwaterstromen belangrijk, omdat die locaties in ruimte en tijd met elkaar verbonden zijn. De inzet van een grondwatermodel is dan sterk aan te raden. Toepassingsmogelijkheden van een grondwatermodel in stedelijk gebied Een zeer actuele toepassing is om de grondwaterregimes in beeld te krijgen; het typische jaarlijkse verloop van grondwaterstanden onder het stedelijk gebied. Vooral de hoogste en laagste grondwaterstanden zijn van belang. De laagste, omdat er risico van verdorring van groenvoorzieningen is en hittestress. De hoogste vanwege de kans op overlast, zoals natte kelders en/of kruipruimten. De regimes zijn ook te simuleren zoals ze onder de verwachte klimaatontwikkeling zouden zijn. En zo komen potentiële kwetsbaarheden in stedelijk gebied aan het licht. Met het model zijn maatregelen te testen. Een model kan ook gebruikt worden bij het opstellen van een afkoppelvisie. Het vergroot het ruimtelijk inzicht waar er in welk deel van het jaar ruimte is voor infiltratie van neerslag. Een vaker gebruikte toepassing is voor een KWO raamplan. Met het model kunnen interferenties tussen bronnen in beeld gebracht worden en de optimale benutting van het potentieel kan worden bereikt. Een grondwatermodel helpt ook bij het plannen van stedelijke uitbreiding. De mogelijkheden die het natuurlijke systeem van ondergrond en grondwater bieden kunnen veel bepalender zijn voor de ontwikkelkosten dan alleen de grondprijs. Bovendien kan ook hier het toekomstige klimaat worden meegenomen, waardoor een klimaatrobuust ontwerp mogelijk wordt. Grondwatermodellering is ook een nuttig instrument voor pluimbeheer, onder andere in relatie tot uitstroom naar oppervlaktewater. De stomingsrichtingen en snelheden komen met modellen in beeld, zodat optimale maatregelen kunnen worden afgewogen. Grondwatermodellen kunnen helpen bij de optimalisatie van meetnetten. Het wordt duidelijk waar er nog behoefte is aan meer gegevens en waar reductie van het meetnet mogelijk is. Voor het aanvragen van een onttrekkingsvergunning Helpt het om een gedeeld instrument te gebruiken. Dat vraagt minder tijd voor de technische beoordeling. Belangrijk is dat ook de samenhang met het omliggende landelijk gebied in beeld blijft. Daar kunnen kansen liggen voor klimaatadaptatie. Een tijdelijk overschot aan grondwater kan beter nuttig gebruikt of opgeslagen worden, dan dat het wordt afgevoerd. Een belangrijk kenmerk van de klimaatverandering is de afwisseling van zeer natte en zeer droge perioden. De uitdaging is om de extremen te dempen. Met het model zijn maatregelen te testen onder verschillende klimaatscenario s. Dat maakt een goede afweging tussen kosten en baten mogelijk.

3 B. Bouw van een grondwatermodel voor stedelijk gebied Wat is nodig om te modelleren in stedelijk gebied? Op de eerste plaats komt de vraag, wat er moet worden doorgerekend. Dat bepaalt in grote mate al of modellering nodig is en wat de kwaliteitseisen aan modellering zijn. Een belangrijke vraag is ook de wijze van aanbesteding. Rond de Utrechtse Heuvelrug gaan vier (clusters van) gemeenten met modellering aan de slag: Soest plus Baarn, Amersfoort, Utrechtse Heuvelrug en Veenendaal. Dat kunnen vier losse aanbestedingen zijn, één met vier deelprojecten of combinaties. Gezamenlijke aanbesteding heeft voordelen voor een gunstige prijs, efficiënt werken en weinig tijdbesteding aan het offertetraject. Een nadeel kan zijn dat er voor de ene gemeente meer tijd nodig blijkt dan voor de andere door bijvoorbeeld verschillen in opbouw van de ondergrond of de kwaliteit en kwantiteit van gegevens en dat laat zich lastig verrekenen. Dat zou in elk geval pas duidelijk worden tijdens het project. Vervolgens zijn er vier fases: 1. Verzamelen van gegevens 2. Bekijken van bestaande meetgegevens en analyses 3. Bouw van het model 4. Gebruik van het model Verzamelen van gegevens Welke gegevens zijn bruikbaar? a) Boringen en sonderingen sinds kort is het verplicht deze aan te leveren aan dinoloket (BRO), maar van vroegere ontwikkelingen in stedelijk gebied zijn er vooral heel veel gegevens op papier. In dinoloket is te zien wat er al digitaal beschikbaar is. Het is onnodig om alle gegevens te gebruiken. De ruimtelijke dichtheid van gegevens moet in lijn zijn met de gewenste schaal en nauwkeurigheid van modellering en de noodzaak om storende lagen in de ondergrond scherp in beeld te krijgen; b) Bestaande grondwatermodellen voor het stedelijk gebied. Bij eerdere modelleringen zullen knelpunten zijn gevonden en opgelost. Daarvan is veel te leren voor de modelbouw; c) Rioleringen inclusief waterdichtheid. De buizen kunnen werken als drainage of dat kan het geval zijn geweest voor de laatste vervanging. Dat is nuttige informatie bij de modelbouw; d) Drainagesystemen en functioneren daarvan. Grote kans dat uit de modelbouw blijkt dat een drainagesysteem waarschijnlijk niet meer functioneert. Wat er al bekend is helpt bij de bouw; e) Kwelindicatoren (in oppervlaktewater / vegetatie). De beheerders in de wijken of de stadsbiologen kunnen deze nuttige hulpinformatie geven; f) Bekende probleemgebieden grondwateroverlast. Vooral als boringen en sonderingen tekort schieten om grenzen van storende lagen in beeld te krijgen, maar ook als toets bij de modelbouw; g) WKO systemen. Waar wordt er onttrokken / geïnfiltreerd; h) Beheersystemen. Zijn er bemalingen om overlast tegen te gaan; i) Kaart van verhard en onverhard oppervlak. Dat maakt veel uit voor hoeveel neerslag op welke plek naar het grondwater kan infiltreren; j) Afgekoppeld oppervlak. Dat is ook een bron van grondwateraanvulling; k) Infiltratievoorzieningen, zoals wadi s, IT-riolering en infiltratiekratten. In lijn met afgekoppeld oppervlak; l) Beleemde trajecten oppervlaktewater. Van belang om in te kunnen bouwen of er uitwisseling tussen grond- en oppervlaktewater mogelijk is; m) Grondwatermetingen die niet in Dinoloket zijn opgenomen. Om te ijken bij modelbouw; n) Opgehoogde delen en mogelijke aanleg van (drainerend) wegcunet.

4 Bekijken van bestaande meetgegevens en analyses Deze fase zal verweven zijn met het verzamelen van gegevens. Door het bekijken en analyseren van wat er is, wordt zichtbaar waar je meer wilt weten of een hogere dichtheid aan meetgegevens wilt hebben. De analyse geeft al veel inzicht in het watersysteem en de ondergrond. Soms kan tijdreeksanalyse van peilbuisgegevens helpen om het grondwatersysteem te begrijpen. In elk geval maakt het zichtbaar of er elementen zijn die een normale relatie tussen neerslag en grondwaterstanden verstoren, zoals drainage of een slecht doorlatende laag in de bodem. Aan het eind van deze fase is er een set van gegevens die geschikt is om in de modellering op te nemen. Bouw van het model De eerste stap is om een team samen te stellen die de bouw gaat begeleiden. Daarin zitten in elk geval vertegenwoordigers van gemeente en waterschap. Eventueel kunnen provincie en/of Vitens ook meedoen, omdat zij ook veel systeemkennis hebben en er een wederzijds belang kan liggen. Dan is het beste om al tijdens de bouw consensus te bereiken. Voor het bouwtraject zijn afspraken nodig tussen de teamleden ten aanzien van rollen, taken, communicatie en kostenverdeling. Wellicht is het al mogelijk om mogelijke overlegmomenten al vast te leggen. Het is ook verstandig om aan risicomanagement te doen: wat zijn de stappen bij bepaalde tegenslagen, zoals tegenvallende resultaten, behoefte aan extra gegevens, extra kalibratiestappen (geeft meerkosten), et cetera. Er is een heldere beschrijving nodig van het doel van de bouw, in de zin van de gewenste kwaliteit van het model. Waar mag het hoeveel afwijken, op welke schaal moet het toepasbaar zijn. De beschrijving van het doel en van de beschikbare basisgegevens vormen de basis voor het offerteverzoek dat wordt uitgezet. De beschikbare gegevens moeten klaar staan voor de aanbesteding, opdat na de beoordeling van de offertes en de gunning voortvarend kan worden gestart. Voor de modelbouw zelf is er een typisch verloop: 1. startoverleg en levering gegevens; 2. inbouwen nieuwe gegevens; 3. initiële resultaten, validatie en aanpassingen; 4. vaststellen initieel model; 5. kalibratie; 6. beoordelen resultaten, eventueel nieuwe kalibratieronde op basis van aanpassingen; 7. laatste aanpassingen; 8. oplevering met rapportage. Beheer en ontwikkeling van het model Na het bouwen wordt het model niet alleen gebruikt, maar moet het ook beheerd worden. Relevante verbeteringen vanuit AZURE kunnen verwerkt in het stedelijk model en andersom moeten verbeteringen aan het stedelijk model ook doorgezet naar AZURE. Zo blijven de uitkomsten van de modellen consistent. Het model moet ook ergens staan. Dat is een punt van uitwerking. Kan het op de server van AZURE (met het voordeel van korte lijnen en dus makkelijk onderling af te stemmen) of bijvoorbeeld op een server van het Platform. En ook de broninformatie moet goed geborgd zijn. Als dat niet in landelijke database (BRO) kan, dan bijvoorbeeld bij AZURE plaatsen. Het beheer brengt ook kosten met zich mee. De verdeling van die kosten kan, afhankelijk van de gekozen plaats en onderlinge verantwoordelijkheden, worden vastgelegd in een overeenkomst. Er zijn afspraken nodig met de beheerorganisatie omtrent de rol, positie en kosten van de gemeenten als wordt gekozen voor beheer in AZUREverband.

5 Gebruik van het model Dit hangt sterk samen met het beheer. Het model moet toegankelijk zijn voor de eigenaren, maar gecontroleerd ook door adviesbureaus die er in de toekomst mee gaan werken. Rol van het waterschap Bij de inventarisatie en bouwfase kan het waterschap adviseren: kennis inbrengen bij de analyse van gegevens, kritisch meekijken tijdens de bouw door een adviesbureau en helpen bij de formulering van externe opdrachten. Financieel gezien is het terugvoeren van de verbeteringen aan het stedelijk model naar AZURE voor rekening van het waterschap. Voor de gebruiksfase is een gezamenlijk beeld nodig. Er zijn een aantal opties: - Gemeente neemt zelf een hydroloog in dienst die het model gaat gebruiken. Liefst wel met regelmatig contact met het waterschap. Voordeel van korte lijn, nadeel is dat een extra fte nodig is terwijl er mogelijk niet altijd klussen zijn. Het geeft kwetsbaarheid doordat het waarschijnlijk om één persoon zal gaan; - Gemeente besteedt het toepassen van het model uit in een raamcontract met een adviesbureau. Dat geeft ook een relatief korte lijn en inzet alleen wanneer het nodig is. Nadeel kan zijn dat de hydroloog zich steeds weer moet inwerken en dat afstemming over wijzigingen in het regionale model lastiger loopt; - Investering in rekencapaciteit binnen het Platform Water. Dan zit daar iemand (of meerdere mensen) die alle ins en outs van het model beheerst en de afstemming met het regionale model is makkelijker geregeld. Korte lijnen met het waterschap. Een combinatie met andere taken, zoals rond het meetnet is wellicht mogelijk. Een variant hierop is inhuur vanuit het waterschap. De derde mogelijkheid zou wel de voorkeur hebben van het waterschap om zo de continuïteit te waarborgen en om consistentie tussen stedelijke modellen en regionaal model te houden. Uitbesteden van rekenprojecten kan dan nog altijd wanneer dat efficiënter is, onder begeleiding van de specialist. Concreet is de consistentie belangrijk voor bijvoorbeeld berekeningen aan klimaatontwikkeling. Daar lopen stad en land in elkaar over. Grondwater stopt niet bij het bord bebouwde kom. Maar ook voor aanpassingen aan drinkwaterwinningen is het prettig als de berekeningsresultaten van regionaal en stedelijk in elk geval op één lijn liggen. Ook kunnen modelontwikkelingen dan beter doorgevoerd worden. Als waterschap zijn we bijvoorbeeld bezig om te onderzoeken of realtime koppeling mogelijk is tussen model en metingen. Dat geeft dan beter vlakdekkend inzicht in de actuele situatie.