Klimaatverandering en invloed op waterhuishouding

Klimaatverandering en invloed op waterhuishouding Prof. dr. ir. Patrick Willems KU Leuven Dep. Burgerlijke Bouwkunde Afdeling Hydraulica Patrick.Willems@bwk.kuleuven.be

Toenemende uitstoot aan broeikasgassen IPCC: volgende 100 jaar laatste 30 jaar

IPCC: Mondiale opwarming van de aarde Gemiddelde mondiale oppervlaktetemperatuur steeg met 0.7 C de laatste eeuw, waarvan 0.5 C tijdens de laatste 30 jaar volgende 100 jaar laatste 30 jaar

Is de klimaatverandering reeds merkbaar bij ons?

Bron: MIRA o.b.v. KMI

Impact klimaatscenario s Toename broeikasgassen in de atmosfeer Temperatuurstijging Toename verzadigingsconcentratie waterdamp

Wereldwijd unieke meetreeks: KMI, Ukkel, 10-minuten neerslagmeting sinds 1898

% verandering in extremen % ve -30-40 Historische trendanalyse 10-min kwantielextremen -50 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 (Multi-)decadale klimaatoscillaties: 30 20 jaren 1910-20 jaar jaren 1960 zomer, 10 jaar bewegend venster Winter (JJA) zomer, 15 jaar bewegend venster lange-termijn Ukkel, gemiddelde 1898-2007 benaderende cyclische variaties voorbije 20 jaar 10 0-10 -20-30 -40 winter, 10 jaar bewegend venster winter, 15 jaar bewegend venster lange-termijn gemiddelde benaderende cyclische variaties benaderende cyclische variaties + invloed klimaatverandering effect klimaatverandering -50 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 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 jaar

anomaly in extremes [%] Toekomstige klimaattrends en -oscillaties? 30? 20 10 0-10 -20-30 -40-50 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 year [-] winter, 10-year window winter, 15-year window long-term average approximate cyclic variations cyclic variations plus climate change climate change effect

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: 1961-1990 Scenariosimulaties: 2071-2100 http://www.kuleuven.be/hydr/cci-hydr

Impact klimaatscenario s Toename piekneerslag in zomer: meer rioleringsoverstromingen en -overstortingen Langere droge zomerperioden: lagere waterbeschikbaarheid, meer sedimentatie

Verwachte invloed klimaatverandering Periode 1961-1990 tot 2071-2100: 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: Kust-polders: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

Verwachte invloed klimaatverandering Op waterhuishouding: Invloed op rivieroverstromingen onduidelijk Periode 1961-1990 tot 2071-2100: 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: Kust-polders: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

Verwachte invloed klimaatverandering Op waterhuishouding: Meer lokale wateroverlast rioleringen Periode 1961-1990 tot 2071-2100: 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: Kust-polders: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

Invloed klimaatscenario s Op waterhuishouding: Verdroging!! Periode 1961-1990 tot 2071-2100: 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: Kust-polders: 2-jarige bui: 0 tot +30% 10-jarige bui: 0 tot +50% neerslagverandering 10% hoger Zeespiegelstijging Belgische Kust: 20cm tot 2m

Impact Low scenario, klimaatscenario s Runoff peaks Impact op laagwaterdebieten: Laag Low scenario Mean scenario Low scenario, Runoff peaks Mean scenario, Runoff peaks LOW FLOW PEAKS (-88%) (-87%) - (-68%) (-67%) - (-63%) (-62%) - (-55%) (-54%) - (-48%) LOW FLOW PEAKS (-88%) (-56%) - (-55%) (-87%) (-54%) - (-52%) (-68%) (-67%) (-51%) - (-47%) (-63%) (-62%) (-46%) - (-40%) (-55%) (-54%) (-39%) - (-30%) (-48%) Hoog High Mean scenario High Mean scenario, Runoff peaks High scenario High scenario, Runoff peaks (-56%) (-35%) - - (-55%) (-32%) (-54%) (-31%) - - (-52%) (-24%) (-51%) (-23%) - - (-47%) (-21%) (-20%) - (-15%) (-46%) - (-40%) (-14%) - (-10%) (-39%) - (-30%) Climate 2100, Flanders Laagwaterdebieten dalen in sterke mate in alle scenario s -43 - -34 (-35%) - (-32%) -33 - -19 (-31%) - (-24%) (-23%) Demer.shp - (-21%) (-20%) -74 - (-15%) - -71 (-14%) -70 - (-10%) - -56-55 - -44 (laagste zomerdebiet daalt met 20 tot 70%) Verdroging / laagwaterproblemen: waterkwaliteit, irrigatienoden, drinkwaterproductie, scheepvaart, vegetatieschaarste, Climate 2100,... Flanders

Verwachte invloed klimaatverandering 25000 20000 15000 10000 5000 0 Drogere zomers kunnen een sterke impact hebben Gemiddelde waterbeschikbaarheid is in Vlaanderen en Brussel zeer beperkt: 1480 m 3 /(persoon.jaar) <- internationale normen: <2000 zeer weinig, <1000 ernstig watertekort gemiddelde waterbeschikbaarheid (m 3 per jaar en per inwoner) Hoge bevolkingsdichtheid: Zorgt ook voor: Sterke verstedelijking, veel verharding: verhoogde en versnelde oppervlakteafstroming, verminderde infiltratie Sterke drainage door landbouw Grote grondwateronttrekkingen Slechts beperkt gedeelte van beschikbaar oppervlaktewater afkomstig van lokale neerslag; Sterk afhankelijk van de buurregio s

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.

Impact klimaatscenario s Vlaanderen

Naast de klimaatverandering nog een andere belangrijke trend

Impact urbanisatie Landgebruik Vlaanderen en Brussel 1976: 1976 PhD Lien Poelmans KU Leuven, 2010 3-4% verhard

Impact urbanisatie Landgebruik Vlaanderen en Brussel 1988: 1988 PhD Lien Poelmans KU Leuven, 2010 5-6% verhard

Impact urbanisatie Landgebruik Vlaanderen en Brussel 2000: 2000 PhD Lien Poelmans KU Leuven, 2010 9-10% verhard

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

Impact urbanisatie Zelfde typen impact op stedelijke waterhuishouding als klimaatverandering: Toenemende tijdsvariatie neerslag / meer hydrologische extremen: Toename neerslagafstromingspieken tijdens natte perioden Minder infiltratie: verminderde waterbeschikbaarheid tijdens droge perioden

Impact urbanisatie via rioleringsinfrastructuur:

Noden inzake klimaatadaptatie? Duurzaam waterbeheer!

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

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, speeltuinen): Campus Park, Clichy sous Bois [Composante Urbaine, 2004] RIONED 2009

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

Meer info http://www.kuleuven.be/hydr/cci-hydr Patrick.Willems@bwk.kuleuven.be

Strategie voor een leveringszekere drinkwatervoorziening Gisèle Peleman, De Watergroep Directie techniek Afdelingshoofd Watertechnologie 5 juni 2015

Leveringszekerheid Focus op kwaliteit Focus op kwantiteit Voldoende? Onderzoeksnoden 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Leveringszekerheid Focus op kwaliteit Adaptatiemaatregelen van bron tot tap Focus op kwantiteit Voldoende? Onderzoeksnoden 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Waterveiligheidsplannen 1 Bescherming bronnen Meervoudige barrière van bron tot tap 2 Gecontroleerde waterbehandeling 3 Veilige opslag & transport 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Bescherming van de bronnen End-of-pipe Continue monitoring Proactief Aanpassing van de beschermingszones Het toelatingsbeleid van stoffen aanpassen: het effect van klimaatverandering bij de toelating van vervuilende stoffen mee laten wegen Vergunningsbeleid voor lozingen: de vuilvracht van de lozing proportioneel maken aan het actuele laagwaterdebiet van de rivier 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Flexibele en modulaire waterbehandeling 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Continue monitoring in het distributienet Bij verhoogde temperatuur Meer micro-organismen Aanpassen van de desinfectie Meer controles 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Leveringszekerheid Focus op kwaliteit Focus op kwantiteit Adaptatiemaatregelen van bron tot tap Voldoende? Onderzoeksnoden 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Waterleveringsplannen Netwerkinfrastructuur Capaciteiten + beschikbare reserve Langetermijnvoorzieningsplannen Prognoses verbruik, prognoses demografie Maatschappelijke trends Draagkracht ruwwaterbronnen Klimaatfactor 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Waterbeschikbaarheid 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Spreiding van de ruwwaterbronnen 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Grondwaterindicator 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering 2015: Automatisch peilmeetnet Onderzoek: klimatologische invloed

ASR: Aquifer Storage and Recovery Evaluatie voor mogelijke grondwaterberging in Vlaanderen

Toekomstvisie: IJzerbekken / De Blankaart 2015: Bovenstroomse Schelde Kanaal Kortrijk-Bossuit WPC De Gavers => DOEL: voorspellingsmodel voor efficiëntere waterinname hydrologische modellering (incl. laagwater en klimaat scenario s), early warning tbv waterinname, evaluatie brongerichte maatregelen tbv reductie agrochemicaliën

Waterbesparingsmaatregelen: in perspectief Huishoudelijk verbruik Vlaanderen: 99 l/dag/persoon Behoort tot de laagste in Europa Wereldwijd gemiddelde in de geïndustrialiseerde landen: 128 l/dag Watervoetafdruk (gemiddelde voor Europa): 4.815 l/dag/persoon! 40 % wordt ingevoerd door productie van voeding en goederen buiten Europa Dus 2.889 l/dag/persoon uit Europese watervoorraden 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Noodzaak van grensoverschrijdende afspraken x Kortrijk x x x x x x x x x x x x x Leie Gavers Harelbeke Canal Moen Bossuit Tournai 10 Km Schelde BELGIUM FRANCE x x x x x x x x x x x x 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Scarpe Condé Valenciennes Algemene Vergadering Schelde x x x x x x x x x x x x

Leveringszekerheid Focus op kwaliteit Focus op kwantiteit Voldoende? Onderzoeksnoden? 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Voldoende? Klimaat = complex proces Wereldwijd onvoldoende inspanningen Exacte gevolgen moeilijk te voorspellen 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Leveringszekerheid Focus op kwaliteit Focus op kwantiteit Voldoende? Onderzoeksnoden 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Onderzoeksnoden Energiebesparing: uitstoot CO 2 verminderen Gevolgen klimaatverandering voor de drinkwatervoorziening: Voor het grondwaterpeil Rivierdebieten Regionale gevolgen Per innamepunt voor oppervlaktewater: kwantitatief en kwalitatief Invloed van de temperatuur op de kwaliteit van het water, en naar de processen die optreden in de leidingsystemen bij hogere temperatuur Adaptatie: Technologie slimme netwerken Prognoses drinkwaterverbruik met maatschappelijke scenario-analyse 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering

Dank voor uw aandacht! 5 juni 2015 Klimaatadaptatie Algemene Vergadering