Modelleren van waterkwantiteit en waterkwaliteit

Transcriptie

1 Modelleren van waterkwantiteit en waterkwaliteit Wat wil het NHI van de regio, in relatie tot de waterbalans? Adviesgroep Watersysteemanalyse STOWA, 18 september 2014

2 Hoge resolutiemodellen 19 september 2014

3 Hoe ging dat vroeger? Eerst overzicht voor de balans voor NL, m.b.v. vuistregels Voorbeeld: waterbehoefte droogte: -Commissie Mesu: ca 50% van cultuurgrond water nodig -1,2 M ha cultuurgrond in NL -Per etmaal ca 3 a 4 mm -¼ komt niet in aanmerking voor wateraanvoer bovenaf Behoefte landbouw NL 300 a 400 m3/s 19 september 2014

4 Beredeneerd: droogte watertekorten in NL (vervolg Balans NL) + Rijn gemiddeld 2000 m3/s (min 1000) + Maas gemiddeld 200 m3/s (min 50) a 2200 m3/s Minimale behoefte: - Verziliting Rotterdam 500 a 600 m3/s - NZ-kanaal 50 a Afsluitdijk 200 a Den Helder, Delfzijl, Harlingen 50 m3/s a 1150 m3/s Droge jaren niet altijd in behoefte voorzien! Stelregel: eens per 25 jaar watertekort mag 19 september 2014

5 Brabant: op basis vuistregels + metingen Eens per 25 jaar: neerslagtekort 280 mm (270 West, 290 resp Oost) Correctie van neerslagtekort voor reeel tekort plant: 1) Verdeling maximale tekort over groeiseizoen (Mesu) - ½ april ½ mei: 0,5 * maximale hoeveelheid - ½ april ½ mei: 0,5 * maximale hoeveelheid - juli: 2/3 * maximale hoeveelheid - aug: 1/3 * maximale hoeveelheid 2) Corrigeer tekort voor beschikbare grondwater 1) bergend vermogen ( cultuurtechnische kennis) - gedifferentieerd zand, rivierklei, zeeklei -- gedifferentieerd wortelzone (bouwland, tuinbouw, gras) 2) Schatting aanvulling vanuit grondwater (proeven grondwaterstandsverlaging) 3) Gecorrigeerd tekort x opp. Cultuurgrond = waterbehoefte 67,5 m3/s 19 september 2014

6 Vroeger combinatie vuistregels + gebiedskennis 80 m3/s minimale wateraanvoer. Vergeleken met metingen provinciale en Rijks waterstaat - 67,5 m3/s landbouw, gedifferentieerd; - per regio (cultuurgrond) - voor 3 bodem (zand, rivierklei, zware zeeklei) - voor 3x landgebruik (gras, landbouw, tuinbouw, gras) - 6,5 m3/s verlies richting bos + woeste grond (inschatting + enkele meting) - 6 m3/s minimale niveau beekafvoer (meting) september 2014

7 Huidige situatie; voorbeeld contrast Meer informatie beschikbaar, hoge resolutie; gebruikt in hydrologische modellen, o.a: - Hoogtebestand - Landgebruik (incl. gewaskennis) - Neerslag en verdamping, incl. statistiek - Ligging waterlopen (incl. eigenschappen) - Opbouw van de ondergrond (REGIS, Geotop) - Etcetera 19 september 2014

8 Stelling: we kunnen nog steeds leren van de grondige metingen en analyses van vroeger 1) Goede analyse en interpretatie van metingen nodig; betrouwbare metingen als basis voor watersysteemanalyse 2) We focussen veel op deelresultaten van modellen en controleren niet voldoende of (gemodelleerde) waterbalanstermen over grotere eenheden voldoende is! 3) We gebruiken enerzijds hoge informatiedichtheid, maar hebben tegelijkertijd de neiging om in de keten op onderdelen zeer sterk te vereenvoudigen 4) Meer kruisbestuiving mogelijk van verschillende disciplines 19 september 2014

9 Ad 1: Goede analyse en interpratie van metingen nodig Voorbeeld 1: toetsing NHI (STOWA, Ogink 2011) 19 september 2014

10 Ad 1 Goede analyse en interpratie van metingen nodig voorbeeld 2: analyse waterbalans Flevoland 2003 Na uitgebreide analyse waterbalans en gesprekken met beheerders lef getoond en gemeten inlaat fors bijgesteld (N&S i.s.m. waterschap Zuiderzeeland 2005) 19 september 2014

11 Ad 1: Goede analyse en interpratie van metingen nodig Voorbeeld 3: monitoring stroomgebieden (Alterra, 2011) (Alterra 2011) 19 september 2014

12 Ad 2: Modelanalyse: focus op deelresultaten in plaats van controle totale waterbalans Een aantal grote, hoge resolutie grondwatermodellen vooral gecalibreerd op puntmetingen, integrale check afvoer mist: 1) ontbreken betrouwbare metingen 2) geen koppeling afvoermodule 19 september 2014

13 Ad 3: Ondanks hoge resolutie data; modeltoepassingen op onderdelen (te) sterk vereenvoudigd Voorbeeld STONE: eenheden - bij gebrek aan alternatief resultaten opgerekt, en koppeling aan schematisaties die afwijken van oorspronkelijke vereenvoudigingen Simulatie N en P belastingen, maar wie bewaakt de waterbalans? Gevoelsmatig onvoldoende evenwicht vereenvoudiging en beschikbare data 19 september 2014

14 Ad 3: Ondanks hoge resolutie data; blijkbaar nog steeds behoefte modeltoepassingen sterk te vereenvoudigen! op onderdelen (te) sterk vereenvoudigd 19 september 2014

15 Ad 4: Meer kruisbestuiving mogelijk van verschillende disciplines 19 september 2014

16 Ad 4: Meer kruisbestuiving disciplines Vb percentage inlaatwater op meetpunten (gadolinium) Bron: Gerlinde Roskam (Deltares, 2014)

17 Nieuwe fase NHI: regionaal NHI nieuwe stijl + landelijk Tools -\imod, FEWS, etc. -koppeling, aansturing -schematisatie, verschaling -kalibratie, optimalisatie. -versiebeheer Modelcode - SOBEK, RTC, etc. - MODFLOW, SEAWAT, - MetaSWAP, SWAP, etc. Gedeelde modeldata - Waterbalans eenheden - Routing - Ondergrond laagindeling - Etc. Regionale modellen met toepassingen Basisdata - Peilen, leggers - Bodem parameters - Ondergrond parameters - Etc. Landelijk model met toepassingen

18 Voorbeeld tools: waterbalanstool voor systematische analyse van modelresultaten : Aanleiding: - analyseren en verklaren van de resultaten - behoefte aan overzicht voor verdere verbeteringen Martin Mulder, Frank van der Bolt, Ab Veldhuizen en Harry Massop

19 Resultaten -programma s voor opstellen waterbalansen -flexibele keuze in tijd- en ruimteschalen en deelsystemen -geautomatiseerd aanmaken rapportages op verschillende schaalniveaus -rapportages op internet (na oplevering release) Aanzet voor meer systematische watersysteemanalyse

20 Voorbeeld: geautomatiseerde rapportage 1 Balans per domein: a) onverzadigde zone b) grondwater 1 e wvp, (diepere pakketten p.m.) c) Oppervlaktewater d) p.m. rijkswater uit LSM 2) totaal waterbalans Per Waterschap Per District en mogelijk per LSW

21 Voorbeeld: automatische rapportage per WS die worden opgeleverd op internet Inleiding met: -toelichting en uitgangspunten -langjarige reeksen of meerdere karakteristieke jaren

22 Voorbeeld: balans topsysteem (tabel)

23 Voorbeeld: balans topsysteem (barplot)

24 Voorbeeld: balans watervoorziening

25 Voorbeeld: balans per deelsysteem Vb: Per waterschap per deelsysteem Vb: Per district per deelsysteem

26 Andere mogelijkheden: kaart per waterbalansterm

27 Voorbeeld andere presentatievormen

28 Voorbeeld: identificeren extreme waarden

29 Voorbeeld: tijdreeks vs meting (Limpopo)

30 Samenvattend -Flexibele werkwijze (ruimte, tijd, systeem en presentatie) gerealiseerd -Kaarten balanstermen en rapporten zijn via HTML toegankelijk gemaakt -In volgende fase: enkele toevoegingen (vb oppervlaktewater LSM en zout) -rapportages na oplevering stuurgroep NHI (1 okt) beschikbaar

31 Conclusies - Het wordt hoog tijd om meer aandacht te besteden aan de waterbalans! - Dit leidt tot verder inzicht in het functioneren van het watersysteem; - Noodzakelijke voorwaarde voor onderbouwing toekomstig waterkwaliteitsbeleid is verbeteren waterkwantiteitsmodellen! -Laten we aan de slag gaan, met de degelijkheid van de aanpak en gebruik maken van de huidige uitgebreide beschikbare informatie : Het is primaire aan de waterbeheerders om dit op te pakken; Wij dragen graag bij o.a. met tools en resultaten berekende waterbalansen, en gezamenlijke analyse van het watersysteem

32 Concluderend leidt dit tot de taak voor de naaste toekomst: (Commissie waterbeheersing Noord-Brabant, 1957) ( ) De taak op lange termijn omvat het op gang brengen van het verzamelen van de noodzakelijke bouwstenen op hydrologisch, landbouwkundig en bodemkundig gebied. Een deel van de voor de waterbeheersing belangrijke gegevens wordt reeds door verschillende instanties verzameld of is in een staat aanwezig die na een min of meer intensieve bewerking voor het waterbeheersingsdoel geschikt is te maken ( )