Invloed van bodemgebruiksgegevens op de neerslag-afvoervoorspelling in stedelijk gebied Okke Batelaan en Jarek Chormanski Vakgroep Hydrologie en Waterbouwkunde Vrije Universiteit Brussel 28/7/26 pag. 1
Vraagstelling Wat is het nut van ZHR en sub-pixel informatie voor waterbeheer? Kan de bepaling van rivierafvoeren in stedelijk gebied verbeterd worden? a: Door IKONOS? b: LANDSAT sub-pixel classificatie? Batelaan 24/1/25 pag. 2
Afvoer (m 3 /s) 6 pn 5 4n 4 3n 3 Neerslag - Afvoer Neerslag 2n 2 over een n 1 bekken afvoer Piekafvoer 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 12 13 14 15 16 17 18 19 2 21 Tijd [uur] Tijd (uur) Rivierafvoeren moeten gemeten worden vraagt tijd, maar: Effecten van landgebruik en klimaatsverandering modellen Batelaan 24/1/25 pag. 3
Hydrologisch Model 1 e Modernste Boodschap: aanpak: Ruimtelijk verdeeld hydrologisch model Over een hydrologisch bekken, dwz grote gebieden, hebben we gedetailleerde gegevens nodig RS is Holy Grail! Batelaan 24/1/25 pag. 4
WetSpa modelconcept Neerslag Evapotranspiratie Initiële verliezen Oppervlakkige Verhard Doorlatend afvoer Interflow Infiltratie Oppervlakkige afvoer Qs Afvoer Percolatie Grondwater voeding Q = Qs + Qi + Qg Wortel zone Transmissie zone Verzadigde zone Interflow Qi Grondwater afvoer Qg Grondwaterstroming Tijd Batelaan 24/1/25 pag. 5
WetSpa model parameters Digital DigitaalElevation Hoogte Model Bodemgebruik Landuse Map Bodemkaart Soil Map Richting Accumulatie Helling Slope Roughness Ruwheidscoefficient Hydraulische conduct. Riviernetwerk Stream Worteldiepte Porositeit Porosity Hydraulic Hydraulischeradius straal Interceptie capaciteit Veldcapaciteit Field Capacity Snelheid Velocity Verdamp. params Verwelkingspunt Wilting point Residueel bod. vocht tt c D Por. verdelingsindex σ Batelaan 24/1/25 pag. 6 WetSpa Runoff Opp. afvoercoef. coefficient & Depressie bergingscap. Liu et al. 22
Modelcel Een modelcel één landgebruik, gaat in stedelijke gebieden vaak niet op, want ondoorlatend oppervlak is zeer bepalend voor afvoer Batelaan 24/1/25 pag. 7
BRUSSEL Woluwe bekken Batelaan 24/1/25 pag. 8 Boven-bekken 3 km 2 Simulatie tijdstap 1 uur Ruimtelijke resolutie 3 m
Aardobservatiegegevens Bodemgebruik VL-Brussel, OC GIS-Vlaanderen Geklassificeerd Landsat beeld, 3 m resolutie IKONOS - 1 m resolutie Geklassificeerd beeld Post-klassificatie aggregatie tot 3 m Percentage ondoorlatend oppervlak per 3 m pixel Landsat - 3 m resolutie Subpixel klassificatie van beeld Percentage ondoorlatend oppervlak per 3 m pixel Batelaan 24/1/25 pag. 9
Afvoer 1 e : Eén soort stedelijke klasse Virtuele stad Gras 7% Verhard 3% Gras 7% Verhard 3% Bos 1% Batelaan 24/1/25 pag. 1
1 e : Bodemgebruik OC GIS- Vlaanderen Batelaan 24/1/25 pag. 11
1 e : Gevoeligheidsanalyse 2 1.8 Neerslag 2 1.6 1.4 Verhard 1% Verhard 3% Verhard 5% 4 6 Afvoer [m3/s] 1.2 1.8 Verhard 7% Verhard 9% 8 1 12 Neerslag [mm].6 14.4 16.2 18 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 3/5/25 4/5/25 5/5/25 6/5/25 Tijd [uren] 2 Batelaan 24/1/25 pag. 12
1 e : Verbetering door IKONOS of Landsat subpixel klassificatie 2 1.8 2 1.6 Neerslag 4 Afvoer [m3/s] 1.4 1.2 1.8 Verhard 3% Verhard 44% 6 8 1 12 Neerslag [mm].6 14.4 16.2 18 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 3/5/25 4/5/25 5/5/25 6/5/25 Tijd [uren] 2 Batelaan 24/1/25 pag. 13
Afvoer Kernstad bebouwing 2 e : Meerdere stedelijke klassen Gras 3% Verhard 7% Gras 5% Gras 7% Verhard 5% Verhard 3% Ondoorlatend %: -Geschat -IKONOS aggre. -Landat subpixel Gesloten bebouwing Open bebouwing Batelaan 24/1/25 pag. 14 Gras 5% Verhard 5% Gras 7% Verhard 3% Gras 7% Verhard 3% Bos 1%
Batelaan 24/1/25 pag. 15 2 e : Bodemgebruik OC GIS-VL met stedelijke klassen
2 e : Afvoer stedelijke klassen 2 1.8 2 1.6 1.4 Neerslag Verhard 3% Verhard 44% 4 6 Afvoer [m3/s] 1.2 1.8 Stedelijke klassen 8 1 12 Neerslag [mm].6 14.4 16.2 18 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 3/5/25 4/5/25 5/5/25 6/5/25 Tijd [uren] 2 Batelaan 24/1/25 pag. 16
Verhard (%) 1 9 1.9 8.8 7.7 6.6 5.5 2 e Boodschap: 4.4 IMP 3.3 2 2 e : Vergelijking ondoorlatend % Assumed based on literature Ikonos post-classif. aggregation Ladsat subpixel classif. Hydrologische.2 expert inschatting 1.1 ondoorlatend % is redelijk maar kan Resident/open build up build up/pavements City centre build up Infrastructure Road/Highway Industrial/Agency Open Gesloten Kernstad Infrastructuur Wegen Industrie bebouwing Beste professionele aanname IKONOS aggregatie Landsat subpixel klassificatie bebouwing met VHR/subpixel klassif. beter! Batelaan 24/1/25 pag. 17
Afvoer 3 e : Iedere stadcel eigen ondoorlatendheid Verhard 9% Verhard 81% Gras 27% Verhard 63% Verhard 52% Gras 52% Verhard 48% Gras 38% Verhard 62% Gras 74% Verhard 26% Gras 77% Verhard 23% Gras 82% Gras 61% Gras 85% Verhard 18% Verhard 39% Verhard 15% Gras 91% Bos 1% Batelaan 24/1/25 pag. 18 Verhard 9%
3 e : IKONOS geaggregeerd tot 3 m Batelaan 24/1/25 pag. 19
3 e : Afvoer agv ruimtelijk verdeelde ondoorlatendheid 2 1.8 Neerslag 2 1.6 Verhard 3% 4 Afvoer [m3/s] 1.4 1.2 1.8 Verhard 44% Stedelijke klassen Stedelijke cellen 6 8 1 12 Neerslag [mm].6 14.4 16.2 18 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 3/5/25 4/5/25 5/5/25 6/5/25 Tijd [uren] 2 Batelaan 24/1/25 pag. 2
3 e : IKONOS aggregatie vs Landsat subpixel klassificatie 2 1.8 1.6 1.4 Neerslag Landsat Ikonos 2 4 6 Afvoer [m3/s] 1.2 1.8.6.4.2 8 1 12 14 16 18 Neerslag [mm] 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 1 14 18 22 2 6 3/5/25 4/5/25 Tijd [ure n] 5/5/25 6/5/25 2 Batelaan 24/1/25 pag. 21
Verklaring 1: Eén soort stedelijke klasse ondoorlatendheid=3% (expertkennis) Opp. Afvoer coeff. 1: Eén soort stedelijke klasse ondoorlatendheid=44% (afgeleid uit Ikonos) Opp. Afvoer coeff. 2: Meerdere stedelijke klassen ondoorlatendheid=ikonos gemiddelde per klasse Opp. Afvoer coeff. 3: Iedere stedelijke cel eigen ondoorlatendheid Grotere connectiviteit hoge afvoercoeff. hogere afvoer Opp. Afvoer coeff. Batelaan 24/1/25 pag. 22
Conclusie boodschap 3 e Hoger ruimtelijk RS detail levert grotere piekafvoeren! 4 e IKONOS en LANDSAT subpixel classificatie leveren zelfde voorspelling op: LANDSAT voorkeur want over gehele bekken beschikbaar Batelaan 24/1/25 pag. 23