Modelling Contest Hupsel

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Modelling Contest Hupsel"

Mirthe van Dijk
8 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Modelling Contest Hupsel SPHY (Spatial Processes in Hydrology) toepassing Hupselse Beek Wilco Terink & Peter Droogers

2 FutureWater Locatie: Wageningen (6 mensen) Cartagena (6 mensen) 50% Nederland, 50% buitenland Opdrachtgevers Nederland: NWO Waterschappen AgentschapNL Opdrachtgevers buitenland: World Bank African Development Bank Asian Development Bank River Basin Organizations Methoden: Remote sensing Modellen

AgentschapNL Opdrachtgevers buitenland: World Bank African Development

3 Aanleiding en contest Extreem neerslag event van 138 mm in 24 uur Herhalingstijd: 1/1000 jaar Afvoer nam toe van m 3 /s naar bijna 5 m 3 /s Contest NHV: Afvoer (uurbasis) Grondwaterstand (dagbasis) Areaal geinundeerd oppervlak Brauer et al., 2011

004 m 3 /s naar bijna 5 m 3 /s Contest NHV: Afvoer (uurbasis)

4 Model keuze en aanpak Wereldwijd tal van modellen: SOBEK, ModFlow, SWAP, SWAT, Mike, Simgro Modelkeuze als functie van vraag? Kwantiteit vs. kwaliteit Gewasgroei vs. aquifers Veldschaal vs. wereldschaal Afvoer of verdamping? Gezien de contest vraag zouden we moeten kiezen voor: Fysisch gebaseerd Stroomgebiedsschaal Hydraulica component Grondwater component

aquifers Veldschaal vs. wereldschaal Afvoer of verdamping?

gevolg van klimaatverandering HydroS Klimaatatlas: ontwikkeling wateroverlastkaarten

5 Model keuze en aanpak Wat is het beste model? (Droogers and Immerzeel, H2O/4-2010) Bepaling wateroverlast op nationale schaal als gevolg van klimaatverandering HydroS Klimaatatlas: ontwikkeling wateroverlastkaarten (Immerzeel et al, H2O/ ) Vergelijking afvoer (2002) voor het gebied Quarles van Ufford in Rivierenland Stichtse Rijnlanden

6 Model keuze en aanpak Nu (sinds begin 2012): HydroS Spatial Processes in Hydrology 1 (SPHY) (Terink et al.,2012) Simulatie bodemvocht wortelzone Nederland Actuele verdamping Nederland Voor de contest: Hoe gedraagt een bestaand landsdekkend model zich onder een extreme gebeurtenis op een kleine locatie? Resultaten voor Hupsel zijn rechtstreeks uit het landelijke SPHY geknipt Zonder enige vorm van kalibratie voor Hupsel 1

bestaand landsdekkend model zich onder een extreme gebeurtenis op een kleine locatie?

7 SPHY model concept 2-laags gekoppeld bakjesmodel en vegetatielaag Raster gebaseerd en opgezet in PCRaster (Karssenberg et al., 2001) voor heel Nederland Resolutie: Ruimtelijk horizontaal: 250 m Ruimtelijk verticaal: 2 m Temporeel: dag SPHY model concept

8 SPHY model invoer Geïnterpoleerde neerslagbeelden van het KNMI (Soenario en Sluiter, 2010) Geïnterpoleerde ET ref (Makkink) van het KNMI (Hiemstra en Sluiter, 2011) Landgebruik: Landelijk Grondgebruiksbestand Nederland (LGN-5) Worteldiepte Gewasfactor (Kc) Bodem: dezelfde als NHI Bodemfysische parameters middels Staring-reeks Kwel/wegzijging (STONE instrumentarium)

Landelijk Grondgebruiksbestand Nederland (LGN-5) Worteldiepte Gewasfactor (Kc) Bodem:

9 SPHY: verdamping en runoff Potentiële verdamping: Actuele verdamping: Reductie als gevolg van nat stress: Reductie als gevolg van droogte stress: Actuele verdamping: ET pot = K c ET ref ETred wet = if RootWater > root_sat, 0,1 ETred dry = RootWater root_dry root_wilt root_dry ET act = ET pot ETred wet ETred dry Runoff: NIET Hortonion runoff (beperking infiltratiesnelheid) MAAR: Hewlettian runoff (bodem verzadigd)

RootWater > root_sat, 0,1 ETred dry = RootWater root_dry root_wilt root_dry ET act = ET pot ETred wet

10 SPHY: kalibratie en validatie Gekalibreerd aan actuele gemeten verdamping locaties in Nederland Gevalideerd aan gemeten bodemvocht in wortelzone

11 SPHY: Hupsel 92 pixels = 92 x 250 x 250 = 5,75 km 2 Correctie: 6,5 / 5,75 = 1,13 Simulatie periode: met eerste 2 jaar initialisatie

12 SPHY: Maand- en dag afvoeren Hupsel Periode : Pearson r = 0,87 RMSE = 10,5 mm/m Nash Sutcliffe = 0,74 Periode : Pearson r = 0,65 RMSE = 0,80 mm/d Nash Sutcliffe = 0,39

Nash Sutcliffe = 0,74 Periode 2007-2009:

13 SPHY: Uurlijkse afvoeren Hupsel SPHY van dag naar uur met simpele dubbele moving average : 12 uur om waarde eind van dag terug te brengen naar midden dag 8 uur responsetijd Hupsel Periode : Pearson r = 0,60 RMSE = 0,0045 m 3 /s Nash Sutcliffe = 0,34

terug te brengen naar midden dag 8 uur responsetijd Hupsel

14 SPHY: Afvoer 2010 Gemeten afvoerpiek wordt bereikt op 27-aug-2010 om 7:00 uur en houdt 5 uur aan (max. piek 5,0 m 3 /s) SPHY simuleert maximaal 6,1 m 3 /s gedurende deze 5 uur Gemiddelde SPHY afvoer 27-aug t/m 7-sep was 0,572 m 3 /s (totaal 91 mm) Geobserveerd voor dezelfde periode was 92 mm (Brauer et al., 2011)

piek 5,0 m 3 /s) SPHY simuleert maximaal 6,1 m 3 /s gedurende deze 5 uur

15 SPHY: Grondwaterstanden SPHY bevat geen grondwaterstand component Berekening door schaling bodemvocht sub_zone naar gemiddelde grondwaterstand: (GHG+GLG)/2 B34G0286 B34G0363

16 SPHY: Geinundeerd areaal SPHY berekent niet expliciet inundatie Inundatie bij verzadiging wortelzone 41% oppervlakte geinundeerd

17 Samenvattend Uitgangspunten: SPHY is in principe niet het beste model voor de contest SPHY gekozen om toepassing in Hupsel te testen Geen kunstwerken en geen reliëf Geen kalibratie voor Hupsel 2 dagen werk Conclusies: Simulatie van maandafvoeren gaat goed, maar dagen uurafvoeren niet Simulatie Hupsel afvoer 2010 gaat redelijk goed vanwege Hewlettian runoff (verzadiging bodem). Geen Hortonian runoff. Simulatie van grondwaterstanden gaat redelijk goed. Kalibratie zal verbetering opleveren Aggregatie van gridcellen laat een geinundeerd areaal zien van 41%

uurafvoeren niet Simulatie Hupsel afvoer 2010 gaat redelijk goed vanwege Hewlettian runoff (verzadiging bodem). Geen Hortonian runoff.

18 Bedankt Wilco Terink: Peter Droogers: Gé van den Eertwegh: Referenties: Brauer, C.C., Teuling, A.J., Overeem, A., van der Velde, Y., Hazenberg, P., Warmerdam, P.M.M., Uijlenhoet, R Anatomy of extraordinary rainfall and flash flood in a Dutch lowland catchment. Hydrology and Earth System Sciences. 15: Droogers, P., Immerzeel, W.W Wat is het beste model? H2O/ Hiemstra, P., Sluiter, R Interpolation of Makkink evaporation in the Netherlands. KNMI technical report: TR-327. De Bilt. Immerzeel, W.W., Goosen, H., de Groot, M., Droogers, P H2O/ Karssenberg, D., Burrough, P.A., Sluiter, R., de Jong, K The PCRaster software and course materials for teaching numerical modelling in the environmental sciences. Transactions in GIS, 5, pp Soenario, I., Sluiter, R Optimization of Rainfall Interpolation. KNMI intern rapport: IR De Bilt. Terink, W., Droogers, P., Immerzeel, W.W., Eertwegh, G SPHY Een hydrologisch model gericht op de berekening van bodemvocht en de actuele verdamping. FutureWater rapport 115.

15: 1991-2005. Droogers, P., Immerzeel, W.W. 2010. Wat is het beste model? H2O/4-2010. Hiemstra, P., Sluiter, R. 2011. Interpolation of Makkink evaporation in the Netherlands.

19 Volgende Contest Gewenste model nauwkeurigheid? absolute vs. relatieve nauwkeurigheid (scenario s) J. of Hydr, : Model is able to mimic reality (W)elke klant: NWO, Waterschap, World Bank, Ministerie: tijd en geld beperkt!

of Hydr, 1980-2012: Model is able to mimic reality

Vergelijkbare documenten

SPHY (Spatial Processes in HYdrology) toepassing Hupselse Beek

SPHY (Spatial Processes in HYdrology) toepassing Hupselse Beek Oktober 2012 Project Nederlandse Hydrologische Vereniging Modeling Contest Auteurs Peter Droogers Wilco Terink FutureWater rapport 124 FutureWater