De Hydrologische gereedschapskist

Transcriptie

1 De Hydrologische gereedschapskist Visie op het ontwikkelen en beheren van hydrologische systeemkennis Functies Hydrologische Gereedschapskist functie HGK uitwisseling Externe data Neerslag-afvoer Oppervlaktewater Monitoring Hydrologische database Grondwater Beheerregister Analyse ICT Presentatie Definitiestudie 10 april 2008 Auteurs Jos Moorman, Waterschap Aa en Maas Kees Peerdeman, Waterschap Brabantse Delta Mark van de Wouw, Waterschap De Dommel

2 colofon Hydrologische Gereedschapkist opdrachtgever Wim Athmer (waterschap Aa en Maas), Louis Bijlmakers (waterschap de Dommel), Guido Waaijen (waterschap Brabantse Delta) status Eindconcept 2 auteur Jos Moorman (waterschap Aa en Maas) Kees Peerdeman (waterschap Brabantse Delta) Mark van de Wouw (waterschap de Dommel gecontroleerd door vrijgegeven door Waterschap Aa en Maas Pettelaarpark PP s- Hertogenbosch tel fax Waterschap Brabantse Delta Kantoor Hof van Breda Bergschot PA Breda tel fax Waterschap De Dommel Bosscheweg WB Boxtel tel fax Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

3 Samenvatting Waarom een hydrologische gereedschapskist? De Brabantse waterschappen willen waterautoriteit zijn in hun beheersgebied. Waterschappen hebben te maken met complexe waterthema s die een integrale benadering vereisen, zoals waterberging, GGOR en KRW én uitbreiding van de waterschapstaken, zoals grondwaterbeheer. Waterschappen dienen te beschikken over een gedegen systeeminzicht én inzicht in de reactie van het watersysteem op veranderingen. Dit vergt een meer modelmatige aanpak en uitbreiding van kennis, data en analyse-instrumenten. In Noord-Brabant wordt al enige jaren gewerkt volgens een modelmatige aanpak, zowel voor het oppervlaktewatersysteem als het grondwatersysteem. Deze aanpak heeft geleid tot een stapsgewijze verbetering van de systeemkennis op wisselend detailniveau. De ontwikkelde modellen zijn echter een momentopname; zowel de watersystemen als de instrumenten die beschikbaar zijn voor watersysteemonderzoek zijn voortdurend in ontwikkeling. Het is van belang dat de opgedane kennis en informatie van watersystemen op een efficiënte wijze wordt vastgelegd en in de toekomst ontsloten en verbeterd kunnen worden. Om de rol van waterautoriteit nu en op langere termijn goed te kunnen vervullen is het nodig dat de Brabantse waterschappen beschikken over een instrumentarium waarmee watersysteemkennis (onder andere modellen) kan worden beheerd en ontwikkeld: een hydrologische gereedschapskist. Samenwerking Op ambtelijk niveau is in onderlinge samenwerking tussen de waterschappen de Dommel, Aa en Maas en Brabantse Delta gestart om een Brabantbrede visie op te stellen op de Hydrologische Gereedschapskist. In dit gezamenlijk traject wordt tevens samenwerking gezocht met de Provincie, Brabant Water en vindt afstemming plaats met een ingezette landelijke modelontwikkeling. De volgende argumenten pleiten voor een gezamenlijke aanpak: - Het gebruik van dezelfde gereedschappen en methoden maakt een eenduidige behandeling van vraagstukken waarbij de Provincie betrokken is mogelijk. - Gezamenlijke ontwikkeling levert synergie op in kosten en kennis. - Bij beheersgebiedoverschrijdende vraagstukken is betere communicatie naar belanghebbenden mogelijk door een gezamenlijke en eenduidige aanpak. De Unie van Waterschappen constateert in haar rapport 'Resultaten iteratief proces toetsing werknormen ' dat de onderbouwing van de toetsing aan de NBWwerknormen op wateroverlast vanuit het oppervlaktewater op 26 verschillende manieren is uitgevoerd. Het Milieu- en Natuurplanbureau (MNP) laat zich hier dan ook kritisch over uit in het rapport Audit WB21: eerste analyse opgave wateroverlast regionaal watersysteem t.b.v. LBOW. Dit onderstreept de noodzaak tot een gezamenlijk instrumentarium voor eenduidige onderbouwing van beleidsvraagstukken. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

4 Visie De essentie van de hydrologische gereedschapskist is dat het vastleggen, ontsluiten en ontwikkelen van watersysteemkennis - en daarmee (ontwikkeling van) de kwaliteit van basisgegevens en hydrologische parameters centraal staat. Het instrumentarium moet flexibel zijn, zodat vragen op verschillende schaal- en abstractieniveau (beleid, inrichting, beheer) kunnen worden beantwoord. Nieuwe ontwikkelingen moeten eenvoudig in het instrumentarium kunnen worden ingepast. De gereedschapkist zal uiteindelijk o.a. uit de volgende onderdelen bestaan: - een database van ruimtelijke en gemeten parameters voor hydrologische modellering; - een geautomatiseerde interface tussen basisgegevens (beheerregisters, meetdata, geografische basisgegevens) en verschillende rekenprogramma s; - rekenprogramma s voor oppervlaktewater- en neerslag-afvoermodellen; - rekenprogramma voor grondwatermodellen; - evaluatiegereedschap om de resultaten van ingrepen te evalueren; - presentatiegereedschap om de resultaten van watersysteemanalyses op een eenduidige inzichtelijke wijze te presenteren. De hydrologische gereedschapskist moet een nauwe relatie hebben met alle informatiesystemen die relevant zijn voor het waterbeheer: geografische informatiesystemen, beheerregister en meetnetbeheersysteem. Realisatie en exploitatie Het realiseren van de hydrologische gereedschapskist begint bij het omarmen van de gedachtegang. De eerste stap kan gezet worden door bij nieuwe vraagstukken de watersysteemkennis centraal te stellen in plaats van de oplossingsmethode. Om deze denktrend te vereenvoudigen moet echter een werkomgeving worden ingericht die het beheren en ontsluiten van watersysteemkennis vereenvoudigt. Deze werkomgeving moet opgezet worden in nauw overleg met gebruikers en beheerders van verwante informatiesystemen: de ontwerpfase. Zodra duidelijk is hoe de werkomgeving er uit moet komen te zien en welke functies moeten worden gerealiseerd kan de werkomgeving worden ingericht en ontwikkeld: de realisatiefase. De hydrologische gereedschapskist moet onderhouden en vernieuwd worden: de exploitatiefase. De ontwerpfase wordt in de eerste helft van 2008 gestart en de realisatiefase wordt gestart in 2008 en loopt door tot in Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

5 Inhoudsopgave Samenvatting Inleiding Aanleiding Probleemanalyse Probleemstelling Doelstellingen van deze visie Motivatie Verantwoording Leeswijzer De hydrologische gereedschapskist Achterliggende filosofie Plaats binnen de organisatie De functies en structuur Modellering Hydrologische database Analyse Presentatie Gegevensuitwisseling Realisatie Projectorganisatie Ontwikkeling en beheer Bijlage A Modellering hydrologische processen Inleiding Meteorologie Maaiveld en onverzadigde zone Grondwater Neerslag-afvoer Oppervlaktewater Bijlage B Verschillende type data Bijlage C Externe ontwikkelingen Bijlage D Groslijst gewenste functies en data Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

6 1 Inleiding 1.1 Aanleiding Hydrologie vormt één van de drie kerndisciplines van het waterschap (naast waterkwaliteitsbeheer en waterkeringszorg). Vroeger was de waterkwantiteitsbeheertaak van het waterschap voornamelijk gericht op het dimensioneren van de afwatering, het verder detailleren van het afwateringsstelsel ten behoeve van de landbouw en het onderhouden van de peilregulering en het afwateringsstelsel. Tegenwoordig wordt gevraagd om het beheer en de inrichting van het watersysteem te baseren op integrale afwegingen. Verdrogingsbestrijding, ecologisch herstel en de effecten van klimaatverandering zijn thema s die naast afwatering nieuwe vragen en opgaven hebben opgeleverd voor waterschappen. Vanuit Den Haag en Brussel zijn deze vragen en opgaven vastgelegd in het Nationaal Bestuursakkoord Water (NBW) en de Kaderrichtlijn Water (KRW). Binnen de Provincie Noord-Brabant is de Reconstructie en Revitalisering Zandgronden een belangrijk proces waarbinnen deze beleidsvragen nader zijn uitgewerkt. Om aan de bredere vraagstellingen te kunnen voldoen moeten de waterschappen een diepgaander inzicht in het hydrologische systeem ontwikkelen. Deze visie gaat in op hoe de waterschappen met de organisatie en inrichting van het hydrologisch instrumentarium kunnen inspelen op bovengenoemde ontwikkelingen. 1.2 Probleemanalyse De Brabantse waterschappen hebben de ambitie uitgesproken dat ze als waterautoriteit de adviseur willen zijn voor hun waterpartners op het gebied van de diverse waterthema s. Voor het vervullen van deze rol als waterautoriteit is een voorwaarde dat zij beschikken over een gedegen kennis van het watersysteem. Om deze kennis op te bouwen en te ontwikkelen is het nodig dat de Brabantse waterschappen beschikken over een instrumentarium (onder andere modellen) waarmee watersysteemkennis kan worden beheerd en ontwikkeld: een hydrologische gereedschapskist. Uiteraard is het gebruik van hydrologisch gereedschap niet nieuw. Al jaren wordt gewerkt met hydrologische data en modellen. Een probleem is dat elke keer veel tijd en energie gestoken moet worden in het verzamelen en hanteerbaar maken van de basisgegevens. Bovendien blijkt vaak dat de beschikbare data niet toereikend zijn, zowel kwantitatief als kwalitatief, voor de hydrologische studies. Tevens blijkt vaak dat de resultaten van hydrologische studies niet goed bruikbaar zijn in vervolgstudies. Een meer gestructureerde aanpak is nodig om een hydrologische systeemkennis op te bouwen. Hierbij dient de kwaliteit van data en modellen in samenhang te worden beschouwd. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

7 1.3 Probleemstelling Om rol van waterautoriteit nu en op langere termijn goed te kunnen vervullen is het nodig dat het waterschap beschikt over een instrumentarium waarmee watersysteemkennis (onder andere modellen) kan worden beheerd en verder worden ontwikkeld: een hydrologische gereedschapskist. De gereedschapskist moet er toe leiden dat de waterschappen doelgerichter, efficiënter en daarmee ook goedkoper hydrologische studies kunnen uitvoeren of laten uitvoeren. Tevens kan daarmee de kwaliteit van de adviezen verbeteren. De Brabantse waterschappen hebben ervoor gekozen samen een visie te ontwikkelen op de totstandkoming van een hydrologische gereedschapskist. Daarnaast is in een stappenplan aangegeven hoe hier in de komende jaren vorm aan gegeven kan worden. 1.4 Doelstellingen van deze visie Het opstellen van de visie op de hydrologische gereedschapskist vormt de eerste fase in het ontwikkelen van de hydrologische gereedschapskist. De doelstellingen van deze visie zijn: Deze visie vormt de definitiestudie en een aanzet tot het programma van eisen voor het ontwikkelen van de hydrologische gereedschapskist. In de visie schetsen wij een perspectief hoe het (model-)instrumentarium er op termijn uit gaat zien. De visie dient vervolgens als leidraad bij de ontwikkeling van het (model-)instrumentarium. Met de visie willen we bereiken dat we minder met ad-hoc-antwoorden moeten werken en minder hoeven troubleshooten. In de visie geven we met argumenten aan wat de noodzaak is van een integraal (model-)instrumentarium. In de visie wordt toegelicht waarom het waterschap moet investeren in gereedschap en data. 1.5 Motivatie Om de steeds complexere vraagstukken met soms tegenstrijdige belangen op te lossen moet het waterschap beschikken over een gedegen kennis van het watersysteem. Hydrologen werken al jaren met hydrologische data en modellen. Net als in veel andere vakgebieden wordt de werkelijkheid vereenvoudigd in modellen om inzicht te krijgen in complexe processen. Modellen zijn onmisbare hulpmiddelen voor hydrologen. Ze helpen de hydroloog inzicht te krijgen in complexe hydrologische processen en voorspellingen te doen over nieuwe situaties. In de hydrologie zijn grote aantallen modellen ontwikkeld voor de diverse aspecten van het watersysteem. De modellen variëren van eenvoudige formules tot uitgebreide rekenprogramma s. Afhankelijk van vraagstelling, schaalgrootte en beschikbare gegevens bepalen hydrologen welke methode zij toepassen. De grote diversiteit aan modellen en de variatie aan vraagstukken brengt met zich mee dat verschillen in aanpak en uitgangspunten niet zijn te voorkomen. Het gevolg is dat analyses moeilijk zijn te reproduceren. Door het ontwikkelen en toepassen van Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

8 een modelinstrumentarium wordt de werkwijze meer gestructureerd en traceerbaar gemaakt. In tekstkader 1 worden redenen genoemd waarom een modelinstrumentarium nodig is. Tekstkader 1: Motivatie voor een modelinstrumentarium Overwegingen die pleiten voor een (model)instrumentarium: Zonder (model)instrumentarium is de onzekerheid van analyses groter. Voor een verantwoorde inrichting van watersystemen is een gedegen aanpak nodig. Het bouwen van en werken met een (integraal) modelinstrumentarium vergroot de kennis van het functioneren van het watersysteem. We hebben een (model)instrumentarium nodig voor het: objectief bepalen van effecten van maatregelen en veranderingen kunnen reproduceren van analyses analyseren complexe vraagstukken afwegen van tegenstrijdige belangen bestuderen van gedrag in droge en natte situaties integraal (grond- en oppervlaktewater, droogte en wateroverlast) beschouwen van hydrologische processen verkrijgen van een gebiedsdekkend beeld van het watersysteem 1.6 Verantwoording Deze visie is opgesteld door een werkgroep bestaande uit hydrologen van de drie Brabantse waterschappen. In de oriëntatiefase van het project is de werkgroep ondersteund door 2 adviesbureaus, Royal Haskoning en Artesia. In deze visie zijn tekstbijdragen van deze bureau s opgenomen. 1.7 Leeswijzer In hoofdstuk 1 wordt ingegaan op de aanleiding en motivatie om deze visie op te stellen. Hoofdstuk 2 behandelt de achterliggende filosofie van waaruit de waterschappen willen gaan werken. In hoofdstuk 3 zijn de elementen en functies van de hydrologische gereedschapskist verder uitgewerkt. De wijze waarop de hydrologische gereedschapskist tot stand dient te komen wordt in hoofdstuk 4 nader toegelicht. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

9 2 De hydrologische gereedschapskist 2.1 Achterliggende filosofie In de hydrologische gereedschapskist staat centraal het vastleggen, ontsluiten en ontwikkelen van watersysteemkennis - en daarmee (ontwikkeling van) de kwaliteit van basisgegevens en hydrologische parameters. Het instrumentarium moet het mogelijk maken om vragen op verschillende schaal- en abstractieniveaus (beleid, inrichting, beheer) flexibel te kunnen beantwoorden. In figuur 1 zijn verschillende typen data weergegeven in de ellipsvormige vlakken. Grofweg zijn er zijn drie soorten data te onderscheiden Basisdata (blauw), zoals bijvoorbeeld metingen, boringen Geordende data of informatie (rood), tot stand gekomen uit basisdata: bijvoorbeeld laagopbouw ondergrond, waarbij een bepaalde interpretatie heeft plaatsgevonden. Modelresultaten (groen) De data hoeven niet fysiek samengebracht te worden. Via een metadatabank met informatie over de betreffende data/ informatie en de locatie ervan kan de data toegankelijk gemaakt worden via intranet of internet. Het beheer van de data dient in de organisatie van de waterschappen geregeld te worden. IRIS 1.0 Bestaande Modellen Smallworld Overig REGIS/DINO - AHN BOSBO KNMI - STIBOKA - Metadatabank basisgegevens Beheer/validatie tie Modelparameters en -resultaten Schematisatie Viewer Bijv. ArcGis Modelleeromgeving die data leest uit databanken en geschikt maakt voor gebruik met rekenprogramma s als Sobek en Modflow Figuur 1 schematische weergave van het datamanagementsysteem Het datasysteem is een dynamisch systeem dat als het goed functioneert steeds meer gevuld zal raken en steeds intensiever gebruikt zal worden. De data dienen dus beheerd te worden, zowel de basisdata, de geschematiseerde data, als de Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

10 modelresultaten. Er moet worden afgesproken wie de data mag invoeren en aanpassen. Duidelijk moet zijn wat de status is van een bepaald bestand of dataset. Zo zal er bijvoorbeeld onderscheid moeten worden gemaakt in bestand met leggergegevens die volledig zijn geverifieerd en een bestanden met oude en nieuwe leggergegevens; de oude situatie zoals die op een bepaald moment was en nieuwe te onderzoeken maatregelen waaraan nog gesleuteld wordt. De uitdaging voor de organisatie ligt dus in het consequent en consistent terugkoppelen van projectgegevens in de basisbestanden van het waterschap: elk model zou geconstrueerd moeten worden uit de (bevroren) basisgegevens. Alle afgeleide gegevens (die alleen in relatie tot een specifiek model een toepassing hebben) dienen eveneens in de centrale database te worden opgenomen. Het motto hierbij is dat elk niet-reproduceerbaar model op termijn haar waarde verliest. Een belangrijk uitgangspunt is flexibiliteit: elementen uit de hydrologische gereedschapskist moeten eenvoudig kunnen worden vervangen door nieuwe verbeterde versies en nieuwe innovatieve technieken moeten eenvoudig kunnen worden toegevoegd. In deze visie krijgen de modelleeromgeving en de werkwijze de grootste aandacht. De ontwikkeling van modellen (de geschematiseerde werkelijkheid) wordt geacht in afzonderlijke trajecten plaats te vinden. Het ontwikkelen van modellen en daarmee systeemkennis is een doorlopend proces van verfijning. Het is daarom minder zinvol om in het kader van deze visie een tijdsplanning voor het ontwikkelen van modellen op te stellen. Volgens deze visie creëren we een modelomgeving waarin reeds ontwikkelde en te ontwikkelen modellen (bijvoorbeeld waterberging, GGOR en integrale gebiedsanalyses) op een effectieve wijze worden beheerd en ontsloten, zodat kennis die met de modellen is opgedaan voor de toekomst behouden blijft. De gereedschapskist heeft de volgende kenmerken: Het is een set van (model-)instrumentaria Afhankelijk van de vraagstelling wordt een passend instrument ingezet (zie tekstkader 2) Het is een middel om nieuwe inzichten in watersystemen vast te leggen Databeheer staat centraal, zowel watersysteemgegevens als meetgegevens. Hierbij zijn verschillende concepten denkbaar, zie figuur 3. Versiebeheer van data en modellen wordt geregeld. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

11 Tekstkader 2: Welk schaalniveau is haalbaar en nodig? Welke vragen moeten op welk detailniveau worden beantwoord? Wanneer is een globale benadering voldoende en wanneer moet op greppelniveau worden gerekend? Deze aspecten bepalen de (haalbare) omvang en het schaalniveau van een modelstudie. In tabel 1 is de gebiedsgrootte en schaal voor verschillende type vraagstukken aangeduid. Tabel 1 Gebiedsgrootte en schaal afhankelijk van het type vraagstuk Type vraagstuk Gebiedsgrootte Schaal Beleid Beheersgebied ( ha) 1: Gebiedsstudie Stroomgebied ( ha) 1: à 1: Inrichting, beheer, onderhoud Lokaal (1.000 ha) 1: Schaal (1:...) Schaal afhankelijk van inspanning gebiedsgrootte beheersgebied > ha stroomgebied 3000 ha ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Inspanning (dagen/100 ha) inrichtingsplan 300 ha Figuur 2 Gebiedsgrootte afhankelijk van schaal en relatieve inspanning. De inspanning is indicatief voor de modelleerkosten exclusief data-inzameling en begeleidingskosten. Naarmate de schaal gedetailleerder wordt is relatief een grotere inspanning nodig om een modelstudie te doen. Op een meer gedetailleerde schaal kan een minder groot gebied worden bestudeerd. In figuur 2 is dit geïllustreerd. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

12 Vervolg Tekstkader 2: Welk schaalniveau is haalbaar en nodig? Het gewenste schaalniveau bepaalt op welk detailniveau en met welke inspanning een modelstudie moet worden uitgevoerd. Andersom geldt dat afhankelijk van de beschikbare gegevens, doorlooptijd en budget een bepaald maximaal detailniveau kan worden bereikt. In tabel 2 is dit geïllustreerd aan de hand van 3 type vraagstukken. Tabel 2 Het haalbare detailniveau per vraagstuk (onderste blok) afhankelijk van de beschikbare data (bovenste blok) en de modellering (middelste blok). Aspect Schaal -> 1: : : : :5.000 topografie TOP50 TOP25 TOP10vector tekenen bodemkaart Bodemkaart landinrichting veldwerk ondergrond REGIS DINO-boringen veldwerk veldwerk ontwatering vuistregels inschatting inmeten inmeten dwarsprofielen beheerregister inmeten inmeten hydraulisch model hoofdsysteem hoofdsysteem leggerwaterlopen perceelsloten greppels grondwatermodel 250x x100 25x25 10x10 Inspanning (dag/100 ha) 0,1 0,6 1,9 2,5 3,8 Gebiedsstudie Peilenplan Inrichtingsplan Figuur 3 toont twee concepten voor modelbeheer. Concept A geeft de huidige werkwijze ten aanzien van modelbeheer weer. Bij deze werkwijze wordt een model voor langere tijd opgebouwd. Dit betekent dat wijzigingen in het watersysteem zowel in de basisgegevens als in het model moeten worden bijgehouden. In de praktijk wordt vaak alleen het model bijgewerkt en raakt de basisdata verouderd. Volgens de visie op de hydrologische gereedschapskist zal het modelbeheer plaatsvinden volgens concept B. Bij dit concept wordt de watersysteemdata onderhouden en wordt een model gegenereerd en gekalibreerd voor een specifieke vraag. Voordeel hiervan is dat het onderhoud één keer plaatsvindt en dat de basisdata altijd op orde zijn. Een voorwaarde is dat de modellen efficiënt en doelgericht kunnen worden gegenereerd. Bij concept B is de werkwijze als volgt: 1. vraagstelling 2. bepalen schaalniveau en gebiedsbegrenzing 3. bepalen relevante processen 4. bepalen schaal- en procesafhankelijke parameters 5. genereren model Voor stap 4 kan in GIS-regels worden vastgelegd hoe parameters afhankelijk van de schaal en gebiedsbegrenzing worden geaggregeerd (bijvoorbeeld gemiddelde, minimum, maximum etc.). In tabel 4 is ter indicatie weergegeven hoe per vraagstuk het modelconcept en bijbehorende gegevens en inspanning kunnen worden bepaald. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

13 A Model bouwen en onderhouden (huidige werkwijze) bouwen Calibreren/analyse Data watersysteem model watersysteem onderhouden onderhouden B Data onderhouden en model genereren ( data bevriezen ) genereren Calibreren/analyse Data watersysteem model watersysteem onderhouden Figuur 3: Concepten modelbeheer. Concept A, huidige werkwijze, dubbel onderhoud (model én basisgegevens). Concept B, nieuwe werkwijze, alleen onderhoud basisgegevens. In tabel 4 is indicatief de benodigde inspanning voor het opbouwen van een model aangegeven afhankelijk van de vraagstelling en het gewenste detailniveau. Het verzamelen van gegevens, begeleiding en uitvoeren van berekeningen zijn hierin niet inbegrepen. De beschikbare gegevens, het beschikbare budget voor de inspanning en de keuze van het modelconcept bepalen tevens het detailniveau van de modellering en daarmee het schaalniveau waarop de resultaten toegepast kunnen worden. Voor uitspraken of een gedetailleerder schaalniveau zijn aanvullende gegevens en extra inspanning vereist. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

14 Tabel 4 Vereiste beschikbaarheid gegevens, keuze modelconcepten en inspanning per schaalniveau en toepasbaarheid modellen Aspect Schaal 1: : : : :5.000 Vraagstuk Beleid Gebiedstudie Inrichting en beheer modellering neerslag-afvoerproces neerslagoverschot gelumpt model snel - traag gedifferentieerd onverzadigde zone - balans lagen grof lagen fijn hydraulisch model hoofdsysteem hoofdsysteem leggerwaterlopen perceelsloten greppels grondwatermodel 250x250, lagen grof 100x100, lagen grof 25x25, lagen gemiddeld 10x10, lagen fijn ontwerpberekeningen kentallen vuistregels inschatting ontwerpformules ontwerpprogramma Inspanning (dag/100 ha) 0,1 0,6 1,9 2,5 3,8 Gegevens topografie TOP50 TOP50 TOP25 TOP10vector tekenen grondgebruik LGN LGN LGN GBKN bodemkaart Bodemkaart van Nl Bodemkaart van Nl landinrichting veldwerk maaiveldhoogte AHN25x25 AHN25x25 AHN25x25 AHN5x5 + meten meten ondergrond REGIS REGIS DINO-boringen veldwerk veldwerk ontwatering - vuistregels inschatting inmeten inmeten dwarsprofielen principeprofiel principeprofiel beheerregister inmeten inmeten kunstwerken - peilbepalend peilbepalend beheerregister inmeten gebiedsindeling beheersgebied stroomgebied deelstroomgebied afwateringseenheid perceel *in kleur de keuze van modelconcept, benodigde gegevens en inspanning afhankelijk van het vraagstuk 2.2 Plaats binnen de organisatie Zoals in figuur 1 is geïllustreerd wordt bij hydrologische analyses gebruik gemaakt van diverse gegevensbronnen. Daarnaast wordt bij hydrologische analyses een grote hoeveelheid gegevens geproduceerd. Het is van belang dat zowel de bronnen als de resultaten op een juiste en efficiënte wijze worden beheerd en ontsloten. Aan beide zijden is er een relatie met andere onderdelen van de waterschapsorganisatie. Zowel op het vlak van informatie- en beheersystemen als op het vlak van communicatie en samenwerking is afstemming vereist. Systemen en afdelingen die een relatie hebben met de hydrologische gereedschapskist zijn weergegeven in tabel 5. Tabel 5 Systemen en afdelingen die een relatie hebben met de hydrologische gereedschapskist. Afdeling/discipline Systeem Toelichting Geoinformatie Beheerregister GIS Beheer basisgegevens en beheerregister, GIS-analyses en beheer en ontsluiting hydrologische resultaten (geoweb/ wateratlas) Monitoring Meetgegevens, meetpunten Gegevens voor kalibratie en watersysteemanalyse ICT Netwerk, serves Systeemontwerp, installatie en beheer software en datasystemen Advies watersystemen Hydrologische gereedschapskist Toepassing tbv hydrologische advisering, beheer en ontwikkeling hydrologische gereedschapskist Beleid Geoweb/ wateratlas hydrologische advisering ter onderbouwing beleid Regio Hydrologische gereedschapskist, Geoweb/ wateratlas Toepassing tbv hydrologische analyses en informatie en advies tbv operationeel waterbeheer Projecten Geoweb/ wateratlas hydrologische advisering, ontwerp Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

15 3 De functies en structuur De hydrologische gereedschapkist dient om hydrologische analyses efficiënter, inzichtelijker en beter reproduceerbaar te maken. Hiertoe dienen hydrologische analysemethoden te worden gestandaardiseerd. Daarnaast moeten voorzieningen worden getroffen om de analyseresultaten op een effectieve wijze voor te bereiden, te presenteren en op te slaan. Dit betekent dat de hydrologische gereedschapskist naast de functie van hydrologisch instrumentarium een aantal andere functies kunnen worden benoemd: een hydrologische database van ruimtelijke en gemeten parameters voor hydrologische modellering; een geautomatiseerde uitwisseling tussen basisgegevens (beheerregisters, meetdata, geografische basisgegevens) en verschillende rekenprogramma s; rekenprogramma s voor oppervlaktewater- en neerslag-afvoermodellen; rekenprogramma voor grondwatermodellen; analysegereedschap om de berekeningsresultaten nader te analyseren en te vertalen naar functiespecifieke aspecten; presentatiegereedschap om de resultaten van watersysteemanalyses op een eenduidige inzichtelijke wijze te presenteren. Functies Hydrologische Gereedschapskist functie HGK uitwisseling Externe data Neerslag-afvoer Oppervlaktewater Monitoring Hydrologische database Grondwater Beheerregister Analyse ICT Presentatie Figuur 4: Elementen en functies van de hydrologische gereedschapskist De elementen en functies van de hydrologische gereedschapskist die in figuur 4 zijn weergegeven worden is de volgende paragrafen beschreven.. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

16 3.1 Modellering De belangrijkste functies van de hydrologische gereedschapskist worden ingenomen door de hydrologische functies: modellering van neerslag-afvoer, oppervlaktewater en grondwater. Voor verschillende hydrologische deelsystemen en processen zijn in de hydrologie modelconcepten ontwikkeld. Er zijn verschillende modelconcepten per hydrologisch deelsysteem of proces. Voor deze modelconcepten zijn over het algemeen modelcodes ontwikkeld: software om hydrologische modellen samen te stellen en door te rekenen. De toe te passen modelconcepten worden bepaald afhankelijk van de vraagstelling of toepassing. In de hydrologische gereedschapskist moeten alle relevante modelconcepten beschikbaar zijn. In bijlage A wordt hier verder op ingegaan. De modelleerfuncties hebben elk een relatie met alle andere onderdelen van de hydrologische gereedschapskist. Per modelconcept moet worden vastgesteld welke voor- en nabewerking nodig is voor het betreffende modelconcept. De voorbewerking houdt in dat de benodigde invoergegevens in de hydrologische database beschikbaar moeten zijn en moeten worden omgezet naar de modelschematisatie. De nabewerking houdt in dat relevante modelparameters en berekeningsresultaten in de hydrologische database worden opgeslagen en dat voor het modelconcept specifieke analysemethoden en wijzen van presenteren worden toegepast. 3.2 Hydrologische database De hydrologische database heeft een centrale plaats in de hydrologische gereedschapskist. Het is de plaats waar voor de hydrologische systeemanalyses en modelleringen relevante data worden opgeslagen. Deze data zijn afkomstig uit diverse andere gegevenssystemen (monitoring, beheerregister en externe basisgegevens zoals het AHN, bodemkaart, onttrekkingen etc.) en uit de modellering zelf (hydrologische parameters en berekeningsresultaten). Het is van belang dat de gegevens die voor een modellering worden gebruikt in de hydrologische database worden vastgelegd (bevroren), aangezien de brondata over het algemeen regelmatig wordt geactualiseerd. Het is niet werkbaar om een modelstudie voortdurend aan te passen aan geactualiseerde basisgegevens. Datamanagementsysteem Databestanden, of dit nu kaarten zijn of tijdreeksen, dienen opgeslagen te worden met behulp van een datamanagementsysteem (DMS) dat aansluit bij de wens naar standaardisatie op nationaal niveau (IRIS; IDsW en uitwisselingsmodel Aquo). Standaardisatie zorgt immers voor optimale uitwisseling en samenwerking tussen alle betrokken partijen. De data moeten toegankelijk zijn voor een groot aantal programma s. Bij het toepassen van het datamanagementsysteem voor modelstudies zijn de volgende punten van belang: 1. Gebruik originele basisgegevens. In het DMS wordt zoveel mogelijk echte basisdata verzameld. Dit betekent dat als de basisdata vectorbestanden zijn (vlakken/punten of lijnen) deze als zodanig worden opgeslagen. Wanneer van Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

17 de basisgegevens afgeleide gegevens worden gemaakt (bv grids) worden deze afzonderlijk opgeslagen en beschreven. Bij samengestelde parameters, zoals bijvoorbeeld een doorlaatvermogen, worden de dikte en de doorlatendheden van de geohydrologische eenheid afzonderlijk opgeslagen. 2. Koppel de resultaten terug naar het datamanagementsysteem. Ook modelresultaten en ijkresultaten moeten teruggezet worden naar het datasysteem. Als modelresultaten beschikbaar zijn in het datasysteem dan kunnen ook andere gebruikers daarvan profiteren. Hierbij moet wel bedacht worden dat alleen relevante resultaten teruggezet worden. De gebruikte data voor het opstellen van modellen worden voor ieder project als het ware bevroren. Daarmee worden dus de operationele data gescheiden van de modeldata. De operationele data blijven met die aanpak altijd de basisdata. 3.3 Analyse Hydrologische meetgegevens en berekeningsresultaten bestaan meestal uit tijdreeksen en ruimtelijk variërende gegevens. Om de resultaten te kunnen interpreteren wordt gekeken naar gemiddelden, standaardafwijkingen, minima en maxima etc.. Een meer geavanceerde analyse is tijdreeksanalyse, waarmee reeksen op systematische wijze kunnen worden geanalyseerd, opgevuld en geëxtrapoleerd. Om deze analyses op een correcte en eenduidige manier uit te voeren zijn hulpmiddelen, zoals modelcodes nodig. Een hulpmiddel voor tijdreeksanalyses van hydrologische reeksen is bijvoorbeeld Menyanthes ontwikkeld door van KIWA. In veel gevallen vormen de hydrologische berekeningsresultaten een tussenresultaat op basis waarvan voor functies relevante consequenties worden vastgesteld. Zo zijn grondwaterkarakteristieken bepalend voor de ontwikkeling van vegetatie in natuurterreinen of opbrengsten in de landbouw. De methoden voor het bepalen landbouwkundige opbrengstdepressies en het toetsen van standplaatsfactoren voor terrestrische natuur zijn ondergebracht in het Waternoodinstrumentarium. 3.4 Presentatie De variatie in ruimte en tijd maakt het lastig om de resultaten van een hydrologische analyse inzichtelijk te presenteren. De resultaten kunnen op uiteenlopende manieren worden gepresenteerd en samengevat. Het is van belang om vast te stellen wat bij een bepaald vraagstuk de essentie is en wat de geëigende wijze van presenteren van de onderzoeksresultaten is. Voor een éénduidige en uniforme presentatie is het wenselijk om op specifieke parameters of vraagstukken afgestemde (standaard) lay-outs te ontwikkelen. Onder presentatie moet ook worden gedacht aan het beschikbaar stellen van analyseresultaten binnen of buiten de organisatie via intranet en internet, bijvoorbeeld door middel van Geoweb of een wateratlas. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

18 3.5 Gegevensuitwisseling Zonder gebruikersinterface is het datasysteem niet te gebruiken. Omdat er meerdere gebruikers zijn er ook meerdere interfaces denkbaar. De functionaliteit kan variëren van een eenvoudige viewer (ARCGIS) tot een interface die ook rekenprogramma s kan aansturen. Voor modelstudies is de gegevensuitwisseling de schakel tussen het datasysteem en de rekenprogramma s. Dus de minimaal wenselijke functionaliteit is dat de databestanden omgezet kunnen worden naar een format dat te importeren is in de modelleeromgeving. Voor bepaalde programma s is het bijvoorbeeld nodig kaarten om te zetten naar zogenaamde gridbestanden, hoewel een dergelijke functionaliteit ook in de modelleeromgeving aanwezig kan zijn. Een ander voorbeeld is het vertalen van basisgegevens naar modelparameters (bijv. bodemtypen en afwateringskenmerken naar afvoercoëfficiënten). Tenslotte moet worden nagedacht over het opslaan van hydrologische (model)parameters en berekeningsresultaten en de terugkoppeling van wijzigingen en correcties in de basisgegevens. Voor het uitwisselen van gegevens en de vertaling van basisgegevens naar modelschematisatie en van berekeningsresultaten naar analyse- en presentatiemiddelen dienen protocollen te worden opgesteld om een consequente en efficiënte gegevensuitwisseling te realiseren. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

19 4 Realisatie 4.1 Projectorganisatie Projectgroepen Voor de realisatie van de hydrologische gereedschapskist moeten zowel binnen de organisaties als tussen de organisaties zaken worden afgestemd. De afstemming met andere geautomatiseerde systemen is hoofdzakelijk een interne aangelegenheid. Het principe van de hydrologische gereedschapskist kan worden toegepast op verschillende specifieke onderdelen van de hydrologie, onder andere oppervlaktewater en grondwater. De uitwerking van deze onderdelen kan in afzonderlijke projecten plaatsvinden. Het ligt voor de hand om deze uitwerking wel met de verschillende organisaties gezamenlijk uit te voeren. Naast het ontwikkelen en selecteren van methoden en de implementatie van de hydrologische gereedschapskist binnen de afzonderlijke organisaties kan een gezamenlijke projectgroep zorgen voor de samenhang en promotie van het concept van de hydrologische gereedschapskist. De projectorganisatie is weergegeven in figuur 5. Projectgroep informatiesystemen waterschap A Projectgroep HGK Projectgroep informatiesystemen waterschap B Projectgroep oppervlaktewatermodellering Projectgroep grondwatermodellering. Figuur 5 Projectorganisatie Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

20 4.1.2 Samenwerking Bij het ontwikkelen van een hydrologische gereedschapskist zijn verschillende redenen te noemen om samen te werken: Vergelijkbare aanpak en methode: o Gelijke uitgangspunten o Eenduidige presentatie o Aansluiting bij grensoverschrijdende projecten Gezamenlijke investeringen o aanschaf en beheer databestanden o modelontwikkeling o ontwikkeling modelleeromgeving o ontwikkeling innovatieve methoden De Noord-Brabantse waterschappen hebben deze visie voor de Hydrologische gereedschapskist gezamenlijk opgesteld. Naast samenwerking tussen de waterschappen ligt het voor de hand om samen te werken met overige partijen die te maken hebben met het watersysteem in het beheersgebied. Mogelijke samenwerkingspartners zijn: - Provincie Noord-Brabant - waterleidingbedrijven (Brabantwater, TWM, EVIDES) - gemeenten - KNMI - België: provincie Provincie Antwerpen, Ministerie Vlaams Gewest - Provincie Limburg, waterschap Peel en Maasvallei - Overige waterschappen - RWS/ Riza (hoogwatermodel, landelijk grondwatermodel_ Externe ontwikkelingen Om te voorkomen dat we het wiel opnieuw uitvinden kan gebruik maken van externe ontwikkelingen efficiënt zijn. In bijlage B zijn de ons bekende ontwikkelingen in genoemd De belangrijkste ontwikkelingen waarbij wordt aangesloten zijn: - Stowa Adviesgroep Modellering - Ontwikkeling Nationaal Hydrologisch Instrumentarium. 4.2 Ontwikkeling en beheer Het realiseren van de hydrologische gereedschapskist begint bij het omarmen van de gedachtegang. De eerste stap kan gezet worden door bij nieuwe vraagstukken de watersysteemkennis centraal te stellen in plaats van de oplossingsmethode. Om deze denktrend te vereenvoudigen moet echter een werkomgeving worden ingericht die het beheren en ontsluiten van watersysteemkennis vereenvoudigt. Deze werkomgeving moet opgezet worden in nauw overleg met gebruikers en beheerders van verwante informatiesystemen: de ontwerpfase. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

21 Zodra duidelijk is hoe de werkomgeving er uit moet komen te zien en welke functies moeten worden gerealiseerd kan de werkomgeving worden ingericht en ontwikkeld: de realisatiefase. De hydrologische gereedschapskist moet onderhouden en vernieuwd worden: de exploitatiefase Ontwerpfase In de ontwerpfase worden de verschillende onderdelen nader uitgewerkt in functionele eisen en procesbeschrijvingen. Zodra deze zijn vastgesteld wordt bepaald of de onderdelen worden aangeschaft of ontwikkeld. In tabel 6 staan de mogelijke ontwikkelstrategieën met de voor- en nadelen. Tabel 6 Ontwikkelstrategieën met voor- en nadelen Ontwikkelingsstrategie Opmerkingen Kant en klare producten aanschaffen - reeds bewezen - stabieler?? - Aansluiten op marktontwikkelingen - Zie visie-rapport Maatwerk laten ontwikkelen - flexibel - maatwerk, aansluitend bij overige systemen, zoals geodata etc. Keuze zelf doen of uitbesteden - nieuwe ontwikkelingen/applicaties - modellen bouwen - modellen toepassen - modellen beheren - data analyseren - data beheren - ontwikkelen systeemkennis Selectiecriteria De applicaties die de hydrologische gereedschapskist bevat moeten aan een aantal criteria voldoen: - berekenen wat berekend moet worden - relevante processen en concepten bevatten - voldoende betrouwbare resultaten - goed gedocumenteerd - ondersteuning en ontwikkeling - breed gebruikt en geaccepteerd - uitwisseling in- en uitvoer mogelijk - betaalbaar Realisatiefase Het bouwen van de hydrologische gereedschapskist bestaat enerzijds uit het ontwikkelen van specifieke onderdelen van de gebruiksomgeving die niet kant en klaar op de markt te koop zijn. De ontwikkeling van deze onderdelen kan gezamenlijk plaatsvinden. Anderzijds gaat het om de implementatie van de hydrologische gereedschapskist in de ICT-omgeving van de organisaties. Het gaat hierbij om maatwerk per organisatie. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

22 4.2.3 Exploitatiefase In de exploitatiefase wordt het systeem beheerd, gebruikt en vernieuwd Beheren Ieder instrument heeft beheer en onderhoud nodig. Zonder beheer wordt het instrumentarium onbruikbaar of is het niet meer afgestemd op de vragen. Over taken, verantwoordelijkheden en de wijze waarop optimalisatie/ wijzigingen in het instrumentarium gedocumenteerd worden, dienen nadere afspraken gemaakt te worden. Gebruiken De hydrologische gereedschapskist moet binnen het waterschap het centrale systeem worden waarmee vraagstukken van beleid tot ontwerp en operationeel beheer worden onderzocht. Gegevens en modellen dienen te worden afgeleid uit het systeem en resultaten dienen erin te worden teruggekoppeld. Anderzijds dient het systeem een hulpmiddel te zijn voor de (deskundige) gebruiker die het uitvoeren van analyses en opstellen van rapportages standaardiseert en vereenvoudigt. Het spreekt voor zich dat een hoogwatervoorspellingsmodel of een grondwatermodel dat de verdroging in beeld brengt jaarlijks geactualiseerd wordt. Alle projecten die zijn uitgevoerd en effect hebben op de karakteristieken van een (deel)stroomgebied dienen opgenomen te zijn. Vernieuwen In de planning en begroting wordt tijd en geld gereserveerd om vernieuwingen aan de hydrologische gereedschapskist door te voeren. Het instrumentarium moet up to date gehouden worden bij nieuwe ontwikkelingen in rekentechnieken. Daarnaast kunnen nieuwe methoden worden toegevoegd, bijvoorbeeld remote sensing of andere innovatieve analysemethoden. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

23 Bijlage A Modellering hydrologische processen 1 Inleiding De elementen worden onderverdeeld in modelcodes waarmee de in figuur 4 geïllustreerde hydrologische processen worden gesimuleerd, watersysteem- en meetdata, een gebruikersinterface, kalibratie- en analysetools en presentatietools. In dit hoofdstuk worden de verschillende elementen beschreven aan de hand van de compartimenten binnen het watersysteem of op basis van de functie. Indien nog een onderzoeksvraag nog voorligt wordt deze beschreven. Figuur 4 Schematische weergave van de hydrologische processen binnen het watersysteem 2 Meteorologie Meteorologie omvat drijvende processen voor de hydrologie: neerslag en verdamping. In de hydrologie wordt gewerkt met meteorologische waarnemingen en voorspellingen. De beschrijving en modellering van de meteorologie is een discipline die buiten de hydrologie valt. Meten van neerslag en verdamping en vertaling van punt naar vlakdekkende waarden is wel een onderdeel dat in de hydrologie veelvuldig wordt toegepast. Neerslag Neerslag wordt gekenmerkt door ruimtelijke en temporele variatie. Afhankelijk van de toepassing wordt gebruik gemaakt van landelijk gemiddelde waarden van De Bilt of ter plaatse van het aandachtsgebied gemeten neerslag. In veel gevallen worden Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

24 waarnemingen van een of enkele meetpunten representatief geacht voor een gebied. Een methode om gebiedsdekkend de neerslag te meten zijn radarbeelden. Een geschikte meetreeks moet tenminste enkele jaren lang zijn. Meetfrequentie kan variëren van 5 minuten tot dagwaarden. Voor ontwerp en onderzoeksdoeleinden wordt gewerkt met de statistische karakteristieken van neerslag. Deze kunnen zijn vervat in regenduurlijnen, een tijdreeks en of stochasten van neerslagsom, neerslagduur en patroon. Verdamping Verdamping vertoont net als neerslag ruimtelijke en temporele variatie. Het seizoenen dagritme is echter nadrukkelijker en overheersender. Onderstaande tabel laat zien dat afhankelijk van de toepassing een ander detailniveau vereist is. Toepassingen Toepassing Neerslag Verdamping Neerslag-afvoerberekening Uurwaarden dagwaarden Hydraulische modellering Uur- of dagwaarden dagwaarden Grondwatermodel Dag- of decadewaarden Dag- of decadewaarden Rioleringsmodel Kwartierwaarden - Operationeel model Radarbeelden - Ontwerp waterretentie Regenduurlijn - NBW-toetsing Tijdreeks of stochasten - Neerslag- en verdampingsgegevens zijn in diverse formaten en tijdstappen beschikbaar. Het is van belang om aandacht te besteden aan de ruimtelijke en temporele voorbewerking van deze gegevens opdat ze reproduceerbaar zijn. Een voorbeeld van een programma dat dit mogelijk maakt is Hydronet van Hydrologic. Onderzoeksvraag Nader onderzoek is nodig naar de gewenste functionaliteit van bewerkingsprogramma s en eisen aan de data. 3 Maaiveld en onverzadigde zone Het maaiveld en de onverzadigde zone zijn compartimenten die een rol spelen bij het afvoerproces en de grondwateraanvulling. Maaiveldhelling en infiltratiecapaciteit van de bodem zijn bepalende factoren voor snelle afvoer. De onverzadigde zone speelt een belangrijke rol bij de vochtvoorziening van vegetaties en gewassen. Daarnaast zorgt de onverzadigde zone voor demping en vertraging van de grondwateraanvulling. De wijze waarop deze compartimenten worden meegenomen bij berekeningen varieert van niet of zeer summier tot geschematiseerd in bakjes of lagen. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

25 Naast een compartiment in het hydrologische proces is maaiveldhoogte een referentie voor het beoordelen van grond- en oppervlaktewaterstanden. Toepassingen Toepassing Maaiveld Onverzadigde zone Neerslag-afvoerberekening Ontwateringsniveau, Berging en afvoerfactor bergingsruimte Hydraulische modellering referentiehoogte - Grondwatermodel Referentiehoogte, Berging en transport ontwateringsniveau, bergingsruimte Rioleringsmodel Referentiehoogte - Operationeel model referentiehoogte - Ontwerp waterretentie Referentiehoogte - NBW-toetsing referentiehoogte Berging en afvoerfactor De belangrijkste bron voor maaiveldhoogte is het AHN. In bebouwde gebieden zijn putdekselhoogten en weghoogtes meer betrouwbaar. Deze informatie is beschikbaar bij gemeenten. Een typering van de onverzadigde zone in doorlaatvermogen en vochthoudendheid kan worden afgeleid van bodemtypen. Algemene typeringen zijn beschikbaar. Voor gebiedsspecifieke typeringen is aanvullend onderzoek nodig. Onderzoeksvraag Nader onderzoek is nodig naar de gewenste nauwkeurigheid van maaiveldshoogten in relatie tot diverse toepassingen. Daarnaast dient bekend te worden welke technieken toepasbaar zijn om maaiveldhoogten in stedelijk gebied te verbeteren. 4 Grondwater Het grondwatersysteem is bepalend voor ruimtelijke relaties: op regionale schaal tussen infiltratie en kwelgebieden en op lokale schaal tussen de freatische grondwaterstand en het oppervlaktewater. Deze ruimtelijke relaties zijn bepalend voor het uitstralingseffect van ingrepen in de waterhuishouding, bijvoorbeeld vernattingsprojecten of aanleg van drainage. De grondwaterstandsdynamiek, meestal uitgedrukt in GHG, GLG en GVG, is een belangrijke standplaatsfactor voor natuur en landbouw. Voor wateroverlast in bebouwd gebied zijn met name hoge grondwaterstanden met een bepaalde herhalingskans bepalend. Het detailniveau van grondwatermodellen varieert van 250 bij 250 m tot 10 bij 10 meter. De kwaliteit van de grondwatermodellen is afhankelijk van de beschikbaarheid van gegevens op de gewenste schaal. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

26 Toepassingen Toepassing Grondwater Neerslag-afvoerberekening Ontwateringsniveau, kwel/wegzijgingsflux Hydraulische modellering - Grondwatermodel/ GGOR Berekening grondwaterstanddynamiek en grondwaterstroming Rioleringsmodel - Operationeel model - Ontwerp waterretentie Referentiehoogte NBW-toetsing - Onderzoeksvraag Nader onderzoek is nodig naar mogelijke aansluiting bij landelijke/regionale ontwikkelingen als bouw landelijk model en bouw Brabantbreed model. Daarnaast is onderzoek nodig naar de relatie tussen grond- en oppervlaktewater onder verschillende meteorologische omstandigheden. 5 Neerslag-afvoer Neerslag afvoermodellen Een stroomgebied reageert verschillend op droge en natte situaties. Dit is met name afhankelijk van de voorgeschiedenis, m.n. de gevallen neerslag en opgetreden verdamping. Ook processen als infiltratie, run-off en dergelijke bepalen hoeveel water uiteindelijk naar het oppervlaktewater afstroomt. Om al deze processen fysisch goed te modelleren dient een geïntegreerd model opgesteld te worden dat run-off, de onverzadigde zone en het grondwater beschrijft. Deze berekeningen zijn complex, kosten veel tijd en vaak ontbreekt voldoende data om de modellen goed te kunnen kalibreren. Om de afvoer naar oppervlaktewateren in droge en natte periodes toch door te kunnen rekenen kan ook gekozen worden voor een neerslag-afvoermodel. Met een neerslag-afvoermodel kan kennis worden opgebouwd per (deel)stroomgebied om de samenhang tussen neerslag, verdamping, beregening en afstroming van water in stroomgebieden te bepalen. Deze karakteristieke eigenschappen kunnen dan per gebied in beeld worden gebracht. Momenteel worden diverse modelcodes toegepast binnen Brabant zoals: Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37

27 - Sobek RR - Wageningen bakjes model Neerslag-afvoermodellen kunnen zowel lokaal als regionaal worden toegepast. Dit heeft uiteraard consequenties voor de te gebruiken data/informatie-bestanden en het te modelleren detailniveau. Bij diverse gebieden kan de noodzaak bestaan waterschapsoverstijgende neerslagafvoermodellen op te stellen, zoals bij Howabo reeds is toegepast. Toepassingen Toepassing Neerslag-afvoer Neerslag-afvoerberekening Berekening afvoerdynamiek, onderscheid snelle en trage afvoercomponenten Hydraulische modellering Afvoerverloop Grondwatermodel/ GGOR - Rioleringsmodel Inloopmodel Operationeel model Voorspelling afvoerverloop Ontwerp waterretentie Berekening afvoerverloop NBW-toetsing Berekening afvoerverloop Onderzoeksvraag Nader onderzoek is nodig naar geschikte modelcodes voor hellende gebieden en polders. Ook het gevraagde detailniveau kan van invloed zijn op de toepassing van modelcodes. 6 Oppervlaktewater Oppervlaktewater modellen Eén van de kerntaken van de waterschappen is een goed oppervlaktewaterbeheer. Middels stuwen, onderhoud en aanpassing van dwarsprofielen kunnen we de waterstanden in onze beken en watergangen sturen. Of we nu reeds bestaand waterbeheer willen optimaliseren ten behoeve van bijvoorbeeld GGOR, beekherstel plegen of retentiebekkens aanleggen, veranderingen dienen in beeld te worden gebracht. Hydraulisch doorrekenen van de watergangen met oppervlaktewatermodellen brengt deze veranderingen in beeld. Oppervlaktewatermodellen zijn dan ook bij uitstek modellen die in de hydrologische gereedschapskist opgenomen dienen te zijn. Oppervlaktewatermodellen kunnen stationair of dynamisch gevoed zijn. Dat is afhankelijk van het inzicht dat de modellen dienen te geven. Droge periodes kennen nu eenmaal minder dynamiek dan hoogwatersituaties. In hoogwaterperiodes is de noodzaak voor frequente meetdata dan ook groter. Alledrie de waterschappen gebruiken momenteel Sobek CF als oppervlaktewatermodel. Het wordt zowel in lokale als beleidsmatige studies ingezet. Hydrologische Gereedschapkist, visie 10 april /37