KU Leuven Dep. Burgerlijke Bouwkunde Afdeling Hydraulica

Transcriptie

1 KU Leuven Dep. Burgerlijke Bouwkunde Afdeling Hydraulica

2 Waterhuishouding staat onder druk door 2 belangrijke trends: urbanisatie klimaatverandering

4 Urbanisatie Landgebruik Vlaanderen en Brussel 1976: 1976 PhD Lien Poelmans KU Leuven, % verhard

7 Toekomstige urbanisatie? Landgebruik Vlaanderen en Brussel 2050: 2050 PhD Lien Poelmans KU Leuven, 2010 business-as-usual scenario: ±20% verhard (zelfde trend in verhardingstoename)

8 Impact urbanisatie op waterhuishouding: Meer hydrologische extremen: Toename neerslagafstromingspieken tijdens natte perioden Minder infiltratie: verminderde waterbeschikbaarheid tijdens droge perioden

9 Impact urbanisatie via rioleringsinfrastructuur:

10 Impact urbanisatie Invloed waterzuiveringsinfrastructuur: waterverplaatsingen Voorbeeld Grote Nete: % daling in laagwater door invloed zuiveringsinfrastructuur: Invloed infrastructuur uitwaterend binnen stroomgebied: 5.5% Waterverplaatsing naar buiten stroomgebied: 4.9% Gehele invloed: 10.6% Vrebos, D., Vansteenkiste, T., Staes, J., Willems, P., Meire, P. Water displacement by sewer infrastructure in the Grote Nete catchment, Belgium, and its hydrological regime effects, HESS, 2014

11 Impact urbanisatie Rivierdebiet Meer tijdsvariatie / Meer hydrologische extremen: WINTER ZOMER Tijd

13 Neerslag Ukkel sinds 1898 Wereldwijd unieke meetreeks: KMI, Ukkel, 10-minuten neerslagmeting, zelfde plaats en pluviograaf

14 Neerslagextremen Ukkel sinds 1898 (Multi-)decadale klimaatschommelingen: ; 10-min kwantielextremen in winter Willems P. (2011), Evaluatie en actualisatie van de IDF-neerslagstatistieken te Ukkel, Aanvulling bij nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, oktober 2011

15 Toekomstige klimaattrends en schommelingen? 30? anomaly in extremes [%] year [-] winter, 10-year window winter, 15-year window long-term average approximate cyclic variations cyclic variations plus climate change climate change effect

16 Klimaatscenario s voor België Mondiale klimaatmodellen (GCMs) Europese regionale klimaatmodellen (RCMs) Resultaten voor België CCI HYDR project voor Federaal Wetenschapsbeleid + aanvullende studies (CIW, VMM) : klimaatscenario s voor hydrologische impactanalyse in België 44 simulaties met 21 mondiale klimaatmodellen 57 simulaties met 10 regionale Europese klimaatmodellen Controlesimulaties: Scenariosimulaties:

17 Klimaatscenario s Toename piekneerslag (vooral in zomer) Langere droge zomerperioden: lagere waterbeschikbaarheid

18 Klimaatscenario s Toename broeikasgassen in de atmosfeer Temperatuurstijging Toename verzadigingsconcentratie waterdamp

19 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Periode tot : Winter: toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4 C Zomer: afname neerslagvolumes: 0 tot -70% aantal natte zomerdagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 7 C extreme zomerbuien meer intens: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% Kust / polders: neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

20 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Op waterhuishouding: Meer lokale wateroverlast rioleringen Periode tot : Winter: toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4 C Zomer: afname neerslagvolumes: 0 tot -70% aantal natte zomerdagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 7 C extreme zomerbuien meer intens: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% Kust / polders: neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

21 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Impact op riolering: Vermindering terugkeerperiode extreme neerslag: Hoog Tot 30-40% extra berging vereist Willems P. (2009), Actualisatie en extrapolatie van hydrologische parameters in de nieuwe Code van Goede Praktijk voor het Ontwerp van Rioleringssystemen, voor VMM-AOW & CIW, september 2009

22 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Op waterhuishouding: Verdroging!! Periode tot : Winter: toename neerslag: 0 tot +60% toename temperatuur en verdamping: +1.5 tot 4 C Zomer: afname neerslagvolumes: 0 tot -70% aantal natte zomerdagen: 0 tot -50% toename temperatuur en verdamping: +2 tot 7 C extreme zomerbuien meer intens: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% Kust / polders: neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

23 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Bovendebieten zomer: Grote Nete stroomgebied DROOG scenario MIDDEN scenario -30% -> -60% -20% -> -40% Vansteenkiste, Th., Tavakoli, M., Ntegeka, V., De Smedt, F., Batelaan, O., Pereira, F., Willems, P. Intercomparison of hydrological models in climate scenario impact projections, Journal of Hydrology, 2014

24 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Impact op laagwaterdebieten: Droog Low scenario Low scenario, Runoff peaks LOW FLOW PEAKS (-88%) (-87%) - (-68%) (-67%) - (-63%) (-62%) - (-55%) (-54%) - (-48%) Midden High scenario High scenario, Runoff peaks (-35%) - (-32%) (-31%) - (-24%) (-23%) - (-21%) (-20%) - (-15%) (-14%) - (-10%) Climate 2100, Flanders Laagwaterdebieten dalen in sterke mate in alle scenario s (laagste zomerdebiet daalt met 20 tot 70%) Verdroging / laagwaterproblemen: waterkwaliteit, irrigatienoden, drinkwaterproductie, scheepvaart, vegetatieschaarste,...

25 Impact klimaatscenario s Vlaanderen Vlaanderen is erg kwetsbaar voor drogere zomers Gemiddelde waterbeschikbaarheid is in Vlaanderen en Brussel zeer beperkt: 1480 m 3 /(persoon.jaar) gemiddelde waterbeschikbaarheid (m 3 per jaar en per inwoner) <-> internationale normen: <2000 zeer weinig <1000 ernstig watertekort Door: Hoge bevolkingsdichtheid Slechts beperkt gedeelte van beschikbaar oppervlaktewater afkomstig van lokale neerslag; Sterk afhankelijk van de buurregio s (voor instroom Frankrijk/Wallonië, min. doorvoer naar Nederland bij laagwater)

26 Impact klimaatscenario s Vlaanderen

27 Studie prof. K. Walravens U.Gent: Op sommige plaatsen is het diepe grondwater met meer dan 140 m gedaald t.o.v. natuurlijke situatie Sokkelsysteem In de zone van de depressietrechter moeten de gewonnen debieten teruggebracht worden tot 25 % van de vergunde debieten anno 2000, om een zeker peilherstel te realiseren en, ook op langere termijn (50 jaar), althans in het centrum van de depressietrechter, geen verdere daling van de peilen te laten optreden. Topografie, lijnen van gelijke stijghoogte en stijghoogte oppervlak in de Sokkel Aquifer in West en Oost Vlaanderen (gezien vanuit het zuiden)

28 Studie prof. K. Walravens U.Gent: Op sommige plaatsen is het diepe grondwater met meer dan 140 m gedaald t.o.v. natuurlijke situatie Sokkelsysteem In de zone van de depressietrechter moeten de gewonnen debieten teruggebracht worden tot 25 % van de vergunde debieten anno 2000, om een zeker peilherstel te realiseren en, ook op langere termijn (50 jaar), althans in het centrum van de depressietrechter, geen verdere daling van de peilen te laten optreden.

29

30 Impact urbanisatie, klimaatverandering Rivierdebiet Meer tijdsvariatie / Meer hydrologische extremen: WINTER ZOMER Tijd

31 Noden inzake adaptatie? Duurzaam stedelijk waterbeheer! beter geïntegreerd met ruimtegebruik

32 Beheer van overstromingen: Duurzaam stedelijk waterbeheer Naar analogie met afvalbeheer: In volgorde van afnemend belang: Bronmaatregelen: regenwater opwaarts ophouden (gebruiken, infiltreren) Bergen (wachtbekkens) Vertraagd afvoeren Voor onvermijdbare overstromingen: Waarschuwen, evacueren Gevolgen verminderen

33 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie Doorlatende verharding: Individuele infiltratie: Regenwater berging en hergebruik:

34 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie Betere afstemming tussen ruimtelijke planning / stadsontwerp / groenbeheer & stedelijk waterbeheer: Meervoudige functies aan open ruimtes in de stad (vb. parken, groenzones): Campus Park, Clichy sous Bois [Composante Urbaine, 2004] RIONED 2009

35 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie Example: case of urban flooding Campus Park, Clichy sous Bois [Composante Urbaine, 2004]

36 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Meer lokale-opwaartse berging en infiltratie

37 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Bronmaatregelen Gevalstudie Stad Turnhout: 22 groenzones als regenwaterberging en infiltratie (totaal m 2 ): Opwaartse regenwaterberging en infiltratie in groene zones: 1% afstromingsoppervlakte zorgt voor 30-50% reductie in overstromingsvolume

38 Maximaal benutten beschikbare berging Example: case of urban flooding Bassin Maurice Audin, Clichy sous Bois [Composante Urbaine, 2000]

39 Intelligente sturing van stuwen, bekkens op/langs waterlopen Model Predictive Control Pompen tegen lekverliezen aan sluizencomplexen Bovendebieten / spoeling tegen zoutbezwaar kanaal Gent-Terneuzen Spaarbekkens

40 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Verminder overstromingsgevolgen Houd mensen weg van het water (i.p.v. omgekeerd ) en ook: Meer doordachte wegenaanleg, lokale drempels, water-robuust bouwen Dry proof buildings: voor Water robust doors: na RIONED 2009

41 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Verhoog preparedness voor overstromingen Overstromingsvoorspelling - waarschuwing: Fijnschalige radarmetingen Fijnschalige neerslagvoorspelling 2D overstromingsmodellering Waarschuwing, risicocommunicatie Rain cells R(x,y) y u y Small meso-scale areas x Large meso- θ scale areas x

42 Duurzaam stedelijk waterbeheer: Verhoog preparedness voor overstromingen Overstromingsvoorspelling waarschuwing: Fijnschalige neerslagschatting en kortetermijn voorspelling o.b.v. lokale radars Rotterdam (NL) Leuven (B) Paris (F) London (UK)

43

44 Toenemende rol lokale overheden en gemeenschappen In zoeken naar lokale oplossingen Gemeentelijk hemelwaterplan Ook: Bewustwording bevolking, zelfredzaamheid, weerbaar worden, zelf initiatief nemen, individuele verantwoordelijkheid, Lokale en individuele maatregelen kunnen cumulatief (wanneer op grote schaal uitgevoerd) meest efficiënt wateroverlast en verdroging hand-in-hand tegengaan!

45 Toenemende rol lokale overheden en gemeenschappen Voorbeeld Rotterdam Benthemplein: bottom-up aanpak: laat lokale bevolking mee nadenken

46 Aanpasbaar beleid! Geen statisch ontwerp Betrokkenheid

47 Nood aan meer afstemming Tussen: Waterbeheer o o Stedelijk - Ruraal Opwaarts - Afwaarts Ruimtelijke planning / Stedelijk ontwerp Ecologisch beheer / Groenbeheer in de stad Landbouw en landbeheer

48 Meer info