Opdrachtgever: Rijkswaterstaat RIZA Herziening schematisatie oppervlaktewater MOZART in peilbeheerst Nederland Eindrapportage Auteurs: W.E.W. van den Braak B.J.A. de Graaff M.R. Bakker G.P. van Wijk PR1091 november 2006
november 2006 Herziening schematisatie MOZART Samenvatting Deze rapportage beschrijft de uitgevoerde werkzaamheden en resultaten van het project Herziening schematisatie oppervlaktewater MOZART in peilbeheerst Nederland. In augustus 2006 is eerder een tussenrapportage verschenen [HKV, 2006]. Aanleiding tot het project Rijkswaterstaat RIZA gebruikt het hydrologisch modelinstrumentarium NAGROM-MONA- MOZART-Distributiemodel voor het beantwoorden van beleidsvragen op het gebied van watertekorten, waterkwaliteit en (in de toekomst ook) wateroverlast. De beleidsvragen krijgen een steeds meer regionale focus. Dit vraagt om aanpassingen van het genoemde modelinstrumentarium. Dit project richt zich met name op de schematisatie van het oppervlaktewater in MOZART. Doel van het project Het doel van het project is het maken van een nieuwe MOZART schematisatie voor peilbeheerst Nederland. In hoofdlijnen betekent dit dat er tot doel gesteld wordt een nieuwe, meer gedetailleerde gebiedsindeling (zogenaamde LSW s, Local Surface Waters) te bepalen, inclusief het actualiseren van kenmerken van de gebieden. Hiernaast is het ook de bedoeling een afvoer- en aanvoerrouting per waterschap vast te stellen en een gedifferentieerde relatie tussen het oppervlaktewaterstand en het bergend oppervlak vast te stellen. Belangrijk bij het vaststellen van de benodigde informatie om deze doelen te halen is de betrokkenheid van de waterschappen en vertrouwen van de waterschappen in het eindprodukt. Naast inhoudelijke werkzaamheden, is hier ook veel aandacht aan besteed in de projectuitvoering. Inhoudelijke aanpak In de eerste fase van het project is een methode ontwikkeld voor het vaststellen van de nieuwe LSW grenzen, routing en zaken als doorspoeling, prioriteitstelling, volumecurves en koppeling met het Distributiemodel. LSW grenzen Er zijn een aantal (hydrologische en beheers-) gebiedskenmerken vastgesteld, op basis waarvan de uiteindelijke LSW begrenzing is vastgesteld. Per gebiedskenmerk is een classificatie gemaakt waarmee kleinere deelgebieden zijn vastgesteld. Deze begrenzingen per gebiedskenmerk zijn uiteindelijk samengevoegd tot de uiteindelijke LSW indeling, waarbij er voor gewaakt is dat er niet veel kleine LSW s ontstaan (gebieden < 50 ha. worden niet onderscheiden). Verder is een LSW in principe nooit (alleen in zeer uitzonderlijke gevallen) kleiner dan een peilvak. Bij gebiedskenmerken moet gedacht worden aan wateraanvoer en afvoergebieden, peilregime, grondgebruik en bodemsoort. HKV LIJN IN WATER PR1091 i
Herziening schematisatie MOZART november 2006 Routing De wateruitwisseling (zogenaamde routing) tussen de LSW s is ook bepaald. Als deze informatie bij de waterschappen al beschikbaar is (vaak op peilvakniveau), is deze vertaald naar de LSW indeling. Indien er geen routing beschikbaar was, is deze bepaald met een automatische methode welke gebruik maakt van verschillende GIS informatie zoals peilvakken, streefpeilen, de ligging van waterlopen en kunstwerken. Volumecurves Voor iedere LSW is de waterstandsafhankelijke bergingsrelatie opgesteld. Doorspoeling, prioriteitstelling Informatie over doorspoeling en prioriteitstelling zijn al beschikbaar in de huidige situatie. Deze informatie is voorgelegd aan het waterschap en indien nodig aangepast. Koppeling Distributiemodel De locaties waar de LSW s water uitwisselen met het Distributiemodel (aan- en afvoersituatie) zijn gecontroleerd en indien nodig aangepast. Invoerbestanden Uiteindelijk is de nieuwe LSW indeling en bovenstaande informatie opgenomen in een LSW bestand en in MOZART invoerbestanden (inclusief een GIS bestand van alle peilvakken met winterstreefpeil). Deze zijn opgeleverd samen met deze rapportage. Bovenstaande aanpak (de zogenaamde standaard aanpak) heeft bijgedragen aan het verwerken van de gegevens van de verschillende waterschappen op een vergelijkbare wijze. Echter bij ieder waterschap is aandacht besteed aan de lokale situatie. Dit heeft per waterschap vaak geresulteerd in een op-maat-gemaakte-aanpak, gebaseerd op de standaard aanpak. In een apart hoofdstuk is per waterschap ingegaan op de verschillende aanpassingen op de standaard aanpak. Proces aanpak Gezien de omvang van het project (met 22 betrokken waterschappen) en de hoeveelheid te verzamelen informatie is het project opgedeeld in twee fasen. In de eerste fase (fase A) is aandacht besteed aan de gegevensverzameling en aan het uitvoeren van een pilotstudie. In de pilot is voor waterschap Zuiderzeeland een nieuwe schematisatie opgesteld. Ervaringen tijdens deze pilot, inhoudelijk en procesmatig zijn gebruikt in de tweede fase (fase B) van het project; het opstellen van een nieuwe schematisatie voor het overige projectgebied. De resultaten van fase A zijn in augustus 2006 beschreven in een tussenrapportage [HKV, 2006]. Bij het verzamelen en het verwerken van de informatie is veel tijd gestoken in de communicatie met de waterschappen. Dit aangezien het vertrouwen van het waterschap in de schematisatie een gesteld doel van het onderzoek is. Voor een goed eindresultaat was medewerking van de waterschappen van groot belang. De gevraagde inspanning van de waterschappen was niet gering, daarom is geprobeerd dit proces zo goed mogelijk te faciliteren. Gedurende het project is de balans tussen de belasting van de waterschappen en het doel van de studie (binnen de gestelde voorwaarden van projectuitvoering) door opdrachtgever en opdrachtnemer nauwlettend in de gaten gehouden. Dit heeft geleidt tot bijstelling van het eindprodukt. ii PR1091 HKV LIJN IN WATER
november 2006 Herziening schematisatie MOZART De betrokkenheid van RIZA bij de werkgesprekken, het uitvoeren van de pilot, de uitgebreide voorbereidingen van de werkgesprekken en de regelmatige communicatie met de waterschappen hebben positief bijgedragen aan de kwaliteit van het eindprodukt en de betrokkenheid van de waterschappen bij het landelijk modelinstrumentarium. Behaald eindresultaat Van de 22 waterschappen, is voor 21 waterschappen een nieuwe LSW indeling vastgesteld. Er is gezien de voorbereidingen en de werkgesprekken vertrouwen in de kwaliteit van de nieuwe LSW indeling. Een groot aantal waterschappen heeft dit ook bevestigd 1. Het testen van deze indeling zal dit vertrouwen moeten bewijzen. De afgeleide routingen moeten net als de LSW indeling met gebiedskennis van de waterschappen gecontroleerd worden. Een automatische procedure kan lokale omstandigheden niet simuleren. Het controleren van de routing is een erg arbeidsintensief proces, omdat het gaat om veel verbindingen die gecontroleerd moeten worden en omdat een indeling in LSW s toch moeilijker herkenbaar is voor de waterschappen dan vaak gehanteerde peilvakken. De doorlooptijd van het project en de benodige inspanning van de waterschappen om routings te controleren heeft erin geresulteerd dat de oplevering van het eindprodukt bijgesteld is. Daar waar de waterschappen binnen projecttermijn een oordeel hebben gegeven, is dit nog verwerkt. Geconcludeerd kan worden dat er een goede aanzet is gedaan bij het bepalen van de routing, maar het overgrote deel van de routingen is kwalitatief nog niet op bruikbaar niveau. Er zijn voorstellen gedaan om deze routingen op orde te krijgen. Het is de verwachting dat voor het verkrijgen van eenzelfde kwaliteit routing als van de nu behaalde kwaliteit van de LSW s nog een behoorlijke inspanning noodzakelijk is, waarbij intensieve betrokkenheid van de waterschappen noodzakelijk is. Het bepalen van de LSW kenmerken en het koppelen van de LSW s aan het Distributiemodel is goed verlopen. Uiteindelijk wordt de maximale kwaliteit van het eindprodukt bepaald door de kwaliteit van de gebruikte gegevens. Een gedetailleerde weergave van de kwaliteit van de schematisatie per waterschap is (samen met de aanpak) opgenomen in een apart hoofdstuk in deze rapportage. 1 Op moment van schrijven was nog niet van alle waterschappen een definitieve reactie ontvangen. HKV LIJN IN WATER PR1091 iii
november 2006 Herziening schematisatie MOZART Inhoud Samenvatting...i Lijst van tabellen... vii Lijst van figuren...ix 1 Inleiding... 1 1.1 Aanleiding tot project...1 1.2 Doelstelling...1 1.3 Aanpak...2 1.4 Leeswijzer...2 2 Peilbeheerst Nederland... 3 2.1 Definitie...3 2.2 Peilbeheerst Nederland - projectgebied...4 3 Hydrologisch instrumentarium... 5 3.1 Inleiding...5 3.2 MOZART...7 4 Opstellen nieuwe schematisatie... 9 4.1 Gewenste aanpassing van de schematisatie...9 4.2 Vaststellen begrenzingen LSW s... 10 4.3 Genereren van nieuwe MOZART invoerbestanden voor LSW s... 14 4.4 Waterstandsafhankelijke bergingsrelatie voor LSW s... 14 4.5 Uitwisseling met het Distributiemodel... 16 4.6 Opname van de routing in het oppervlaktewater in districten en LSW s... 17 4.7 Bepalen afvoer- en aanvoercapaciteiten per LSW... 18 4.8 Doorspoeling... 18 4.9 Prioriteitstelling... 19 5 Uitvoering project... 21 5.1 Inleiding... 21 5.2 Deelname waterschappen... 21 5.3 Gegevensverzameling... 23 5.4 Proces Fase A... 23 5.5 Proces Fase B... 25 6 Resultaten... 29 6.1 Inleiding... 29 6.2 Overzicht... 29 6.3 Resultaten per waterschap... 37 7 Conclusies en aanbevelingen... 81 7.1 Conclusies... 81 7.2 Aanbevelingen... 83 8 Referenties... 85 HKV LIJN IN WATER PR1091 v
Herziening schematisatie MOZART november 2006 Bijlage A: Classificatie LGN4 in 5 klassen...a-1 Bijlage B: Classificatie bodemsoort... B-1 Bijlage C: LSW GIS-bestand... C-1 Bijlage D: MOZART invoerbestanden...d-1 Bijlage E: Contactpersonen per waterschap... E-1 Bijlage F: Brief RIZA... F-1 Bijlage G: Prioriteit per gebruiksfunctie...g-1 Bijlage H: Doorspoeling...H-1 Bijlage I: Verificatie maaiveldcurves... I-1 Bijlage J: Mogelijke vervolg stappen... J-1 vi PR1091 HKV LIJN IN WATER
november 2006 Herziening schematisatie MOZART Lijst van tabellen Tabel 4-1 Kennistabel waterlopen... 16 Tabel 6-1 Overzicht kwaliteitsoordeel... 30 Tabel 6-2 Gebiedskenmerken... 31 Tabel 6-3 Data... 31 Tabel 6-4 LSW-indeling... 32 Tabel 6-6 Routing... 34 Tabel 6-7 Prioriteit en doorspoeling... 35 HKV LIJN IN WATER PR1091 vii
november 2006 Herziening schematisatie MOZART Lijst van figuren Figuur 2-1 Waterbalans peilbeheerst(links) en vrij afwaterende (rechts) oppervlaktewateren [RIZA, 2005]...3 Figuur 2-2 Projectgebied uitgangssituatie Peilbeheerst gebied (links, grijs weergegeven) en uiteindelijk projectgebied (rechts, grijs weergegeven)...4 Figuur 3-1 Het modelinstrumentarium voor het beantwoorden van beleidsvragen...5 Figuur 3-2 Schematische weergave van het hydrologisch modelinstrumentarium MOZART- Distributiemodel....6 Figuur 4-1 Voorbeelden gebiedskenmerken Waterschap Zuiderzeeland... 12 Figuur 4-2 Voorbeeld toekenning LSW s voor afvoersituaties (links) en aanvoersituaties (rechts)... 13 Figuur 4-3 Voorbeeld gecombineerde toekenning LSW s voor afvoersituaties en aanvoersituaties... 13 Figuur 4-4 Bepalen bergingsrelatie per peilvak... 15 Figuur 4-5 Illustraite van de uitwisseling tussen DM knopen en LSW s... 17 Figuur 4-6 Voorbeeld van een routing... 18 Figuur 5-1 Hoofdlijnen fase A en fase B... 21 Figuur 5-2 Onderdelen fase A... 23 Figuur 5-3 Uitvoering pilot... 24 Figuur 5-4 Opstellen eerste schematisatie... 25 Figuur 5-5 Onderdelen fase B... 25 Figuur 5-6 Agenda bij werkgesprek... 26 Figuur 5-7 Vaststellen LSW indeling... 27 Figuur 5-8 Vaststellen routing... 27 Figuur 6-1 In rood de nieuwe LSW indeling, in zwart de oude LSW indeling... 33 Tabel 6-5 Overzicht capaciteiten naar het Distributiemodel... 34 Figuur 6-2 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Aa en Maas... 38 Figuur 6-3 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling AGV... 40 Figuur 6-4 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Brabantse Delta... 42 Figuur 6-5 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Wetterskip Fryslân... 44 Figuur 6-6 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Groot Salland... 46 Figuur 6-7 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden... 47 Figuur 6-8 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier... 50 Figuur 6-9 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Hollandse Delta... 51 Figuur 6-10 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Hunze en Aa s... 54 Figuur 6-11 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Noorderzijlvest... 57 Figuur 6-12 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Reest en Wieden... 59 Figuur 6-13 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Rijn en IJssel... 60 Figuur 6-14 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Hoogheemraadschap van Rijnland... 63 Figuur 6-15 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Rivierenland... 65 Figuur 6-16 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard... 67 Figuur 6-17 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Vallei en Eem... 68 Figuur 6-18 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Velt en Vecht... 71 Figuur 6-19 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Veluwe... 73 Figuur 6-20 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Zeeuws Vlaanderen... 74 Figuur 6-21 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Zeeuwse Eilanden... 77 Figuur 6-22 Oude (zwart) en nieuwe (rood) LSW indeling Waterschap Zuiderzeeland... 79 HKV LIJN IN WATER PR1091 ix
november 2006 Herziening schematisatie MOZART 1 Inleiding 1.1 Aanleiding tot project Rijkswaterstaat RIZA gebruikt het hydrologisch instrumentarium NAGROM-MONA-MOZART- Distributiemodel voor het beantwoorden van beleidsvragen op het gebied van watertekorten, waterkwaliteit en (in de toekomst ook op het gebied van) wateroverlast. Onder meer als gevolg van de uitwerking van het Nationaal Bestuursakkoord Water, de verplichting van waterschappen en provincies tot het afsluiten van waterakkoorden en regionale bestuursakkoorden en de invoering van de Kaderrichtlijn Water, krijgen de beleidsvragen een steeds meer regionale focus. Dit vraagt om een detaillering en herziening van het genoemde modelinstrumentarium, met in dit geval de nadruk op MOZART. Voor dit project wordt de schematisatie van dit oppervlaktewater in zogenaamde LSW s (Local Surface Waters, de hydrologische eenheden waaruit de districten zijn opgebouwd) opnieuw vastgesteld. Hierbij wordt ook de informatie per LSW (zoals bijvoorbeeld prioriteit) geactualiseerd. Hiernaast zijn er ook nieuwe ontwikkelingen binnen MOZART voorzien, bijvoorbeeld een mogelijkheid tot het meenemen van de waterrouting. Informatie over deze routing moet worden verzameld. De herziening van de MOZART schematisatie is vanuit RIZA begeleid door dhr. J. Delsman. 1.2 Doelstelling De doelstelling van het project is om een vernieuwde MOZART modelschematisatie te verkrijgen waarmee op districtsniveau uitspraken gedaan kunnen worden over watertekorten en wateroverschotten. Voor de schematisatie, leidt dit tot de volgende doelstellingen: De verbetering van de schematisatie van het oppervlaktewater in Mozart op de volgende punten: 1. Het laten aansluiten van de LSW s bij de door de waterbeheerders gehanteerde peilgebieden; 2. Het voorzien van de LSW s van een gedifferentieerde relatie tussen het oppervlaktewaterpeil en het oppervlakte aan water in het LSW; 3. Het opnemen van de routing van aan- en afvoerrichtingen tussen de LSW s; 4. Het herzien van de informatie over de peilopzet en de bandbreedte van peilfluctuaties binnen de LSW s; 5. Het actualiseren van bestaande gegevens inzake doorspoeling en prioriteitsstelling van gebruiksfuncties toepassen op de vernieuwde LSW s rekening houdend met de aanwezige routing tussen de LSW s. De LSW s zijn via een uitwisselingspunten verbonden aan het Distributiemodel. Deze uitwisselingspunten zijn opnieuw vastgesteld. HKV LIJN IN WATER PR1091 1
Herziening schematisatie MOZART november 2006 Een ander belangrijk doel van deze studie is dat de betrokken waterschappen vertrouwen hebben in de vernieuwde schematisatie. Om dit te bereiken is er gedurende de projectuitvoering regelmatig contact geweest met de waterschappen, waarbij de schematisatie (en de methode) ter goedkeuring is voorgelegd. 1.3 Aanpak Het project is opgedeeld in twee hoofdfases, fase A en fase B. Deze fases zijn als volgt gedefinieerd: Fase A: opstellen voorlopige oppervlaktewaterschematisatie op basis van reeds beschikbare gegevens; Fase B: in overleg met waterschappen komen tot een definitieve schematisatie. Van fase A is in augustus 2006 een tussenrapportage verschenen [HKV,2006]. In fase A zijn methodes ontwikkeld waarmee op efficiënte wijze de juiste informatie te verzamelen is en vervolgens ook te verwerken is in de oppervlakteschematisatie. Hiertoe is een pilot uitgevoerd voor het Waterschap Zuiderzeeland. Vervolgens zijn in fase B de in de tussenrapportage genoemde methoden toegepast op de overige betrokken waterschappen en is een LSW indeling en een routing voorstel gemaakt. De oplevering van de resultaten van het onderzoek bestaat uit een LSW GIS-bestand, waarin ook de routing en de koppeling naar het Distributiemodel verwerkt is en een set nieuwe MOZART invoerbestanden. Deze rapportage is de eindrapportage van het onderzoek en is ondersteunend aan de opgeleverde bestanden. Het rapport geeft een beeld van de totstandkoming van de schematisatie (inhoudelijk en procesmatig) en de kwaliteit van de schematisatie. 1.4 Leeswijzer Dit rapport is als volgt opgebouwd: Hoofdstuk 2 geeft een beschrijving van peilbeheerst Nederland. Hoofdstuk 3 geeft een beschrijving van het hydrologisch instrumentarium. Hoofdstuk 4 geeft een overzicht van de toegepaste methoden om te komen tot een LSW indeling en de routing. Hoofdstuk 5 beschrijft het procesverloop van het project. Hoofdstuk 6 bevat de uiteindelijke resultaten en opmerkingen per waterschap. In dit hoofdstuk zijn bijzonderheden en aandachtspunten per waterschap gegeven samen met een visie op mogelijke vervolg werkzaamheden. Hoofdstuk 7 geeft een overzicht van de conclusies en aanbevelingen. 2 PR1091 HKV LIJN IN WATER
november 2006 Herziening schematisatie MOZART 2 Peilbeheerst Nederland 2.1 Definitie Het gebied waarvoor in dit onderzoek de schematisatie is aangepast is door RIZA gedefinieerd als peilbeheerst Nederland. Het gaat dus niet om heel Nederland. Deze keuze is gebaseerd op de twee verschillende modelconcepten in MOZART, waarbij onderscheid gemaakt is in peilbeheerste kleine oppervlaktewateren en vrij afwaterende kleine oppervlaktewateren. Onderstaande definities zijn overgenomen uit de MOZART gebruikershandleiding [RIZA, 2005]. Peilbeheerste oppervlaktewateren In peilbeheerste kleine oppervlaktewateren wordt steeds geprobeerd om het waterpeil op een streefpeil te houden. Dit zal niet mogelijk zijn in perioden van watertekort, wanneer via het districtwater (de grotere wateren opgenomen in het Distributiemodel) onvoldoende water aangevoerd kan worden. Met andere woorden, de verandering van berging is nul, behalve wanneer het waterpeil onder het streefpeil zakt of is gezakt. De termen die van belang zijn bij de bepaling van de waterbalans van peilbeheerste kleine oppervlaktewateren zijn in Figuur 2-1 weergegeven. Vrij afwaterende oppervlaktewateren Vrij afwaterende gebieden verschillen van de peilbeheerste kleine oppervlaktewateren, doordat de hoeveelheid water die afgevoerd wordt afhankelijk is van het peil bij het uitwateringspunt (dynamisch peil). Het gemiddelde waterpeil in het kleine oppervlaktewater is een resultante van de hoeveelheid afvoer. De oplossing, een combinatie van peil en afvoer, wordt iteratief bepaald. De termen die van belang zijn bij de bepaling van de waterbalans van vrij afwaterende kleine oppervlaktewateren zijn in Figuur 2-1 weergegeven. Figuur 2-1 Waterbalans peilbeheerst(links) en vrij afwaterende (rechts) oppervlaktewateren [RIZA, 2005] HKV LIJN IN WATER PR1091 3
Herziening schematisatie MOZART november 2006 2.2 Peilbeheerst Nederland - projectgebied Bij de start van het project was bij RIZA een bestand beschikbaar met daarin de zogenaamde peilbeheerste en vrij afwaterende gebieden in Nederland. Dit bestand is weergegeven in Figuur 2-2. In overleg met het waterschap is gekeken of er sprake is van zogenaamd peilbeheerst gebied zoals hier gedefinieerd. In Figuur 2-2 (rechts) is in grijs het gebied weergegeven waar uiteindelijk een nieuwe LSW indeling voor is afgeleid. Figuur 2-2 Projectgebied uitgangssituatie Peilbeheerst gebied (links, grijs weergegeven) en uiteindelijk projectgebied (rechts, grijs weergegeven) De waterschappen en Hoogheemraadschappen welke we tot projectgebied rekenen zijn: Waterschap Aa en Maas HHS van Rijnland HHS AGV/Waternet Waterschap Rivierenland HHS Brabantse Delta HHS van Schieland en van de Krimpenerwaard HHS Delfland 2 HHS de Stichtse Rijnlanden Waterschap Groot Salland Waterschap Vallei en Eem HHS Hollands Noorderkwartier Waterschap Velt en Vecht Waterschap Hollandse Delta Wetterskip Fryslân Waterschap Hunze en Aa s Waterschap Veluwe Waterschap Noorderzijlvest Waterschap Zeeuws Vlaanderen Waterschap Reest en Wieden Waterschap Zeeuwse Eilanden Waterschap Rijn en IJssel Waterschap Zuiderzeeland De waterschappen de Dommel, Peel en Maasvallei, Regge en Dinkel en Roer en Overmaas behoren niet tot het projectgebied. De gebieden die niet in dit project zijn meegenomen worden wel in MOZART geschematiseerd, dit vindt plaats in een andere traject 3. 2 Het Hoogheemraadschap van Delfland kon door drukte helaas niet deelnemen aan het project en is daarom ook geel aangemerkt in het figuur 3 Voor meer informatie hierover kunt u contact opnemen met dhr. J. Delsman, RIZA Lelystad 4 PR1091 HKV LIJN IN WATER
november 2006 Herziening schematisatie MOZART 3 Hydrologisch instrumentarium 3.1 Inleiding Rijkswaterstaat RIZA heeft een landsdekkend hydrologisch modelinstrumentarium voor het beantwoorden van beleidsvragen op het gebied van watertekort en waterkwaliteit. De effecten van de hydrologie worden bepaald met effectmodules die gebruik maken van de uitvoer van het hydrologische instrumentarium. Zo is er voor landbouw de effectmodule Agricom, is er voor terrestrische natuur de effectmodule Demnat, is er voor scheepvaart de effectmodule Scheepvaart, is er voor koelwater de effectmodule Koelwater en is er voor Recreatie de effectmodule recreatie. Figuur 3-1 geeft een schematische weergave van het totale modelinstrumentarium. hydrologisch modelinstrumentarium AGRICOM uitvoer DEMNAT uitvoer basis reeks NAGROM-MOZART- MONA-Disitrbutiemodel Scheepvaart uitvoer Koelwater uitvoer Figuur 3-1 Het modelinstrumentarium voor het beantwoorden van beleidsvragen. Het hydrologisch instrumentarium beschrijft het hydrologisch gedrag voor zowel peilbeheerst als hellend Nederland voor droge en gemiddelde situaties (wateroverlast situaties op het moment nog niet). Het instrumentarium bestaat uit de volgende modules: Nagrom: grondwatermodel voor simulatie van diepe grondwaterstroming MOZART: model voor simulatie van i) ondiepe grondwaterstroming, ii) hydrologische processen in de onverzadigde zone en iii) de verdeling van water binnen regio s, in dit onderzoek districten genoemd Mona: (GIS-) module voor data uitwisseling tussen Nagrom en MOZART Distributiemodel: model voor simulatie van waterverdeling binnen regionale wateren en rijkswateren Binnen dit project staat MOZART en de koppeling van MOZART met het Distributiemodel centraal. Figuur 3-2 bevat een schematische weergave van de modellering van het (grond)watersysteem binnen MOZART en het Distributiemodel. De bovenste helft van het figuur bevat dwarsdoorsnedes van het grondlichaam en waterlopen. De onderste helft van het figuur bevat een bovenaanzicht van het (grond)watersysteem dat de modules beschrijven. Paragraaf 3.2 behandelt de verschillende onderdelen van het modelinstrumentarium in meer detail. HKV LIJN IN WATER PR1091 5
Herziening schematisatie MOZART november 2006 Mozart Distributiemodel Plot LSW Districtswater Dwarsdoorsneden Sloten/greppels/ hoofwaterlopen kwel / wegzijging Waterlopen of koppelpunten met distributiemodel boezemwateren regionale wateren rijkswateren kwel / wegzijging Bovenaanzicht Gemaal Plot Stuw/sluis LSW Districtswater Distributiemodel Begrenzing LSW Begrenzing district Figuur 3-2 Schematische weergave van het hydrologisch modelinstrumentarium MOZART- Distributiemodel. 6 PR1091 HKV LIJN IN WATER
november 2006 Herziening schematisatie MOZART 3.2 MOZART MOZART is opgebouwd uit een drietal ruimtelijke eenheden: plots, LSW s en districten. De onderstaande tekst geeft een omschrijving van deze eenheden (zie ook Figuur 3-2). De paragraaf sluit af met een omschrijving van de wijze waarop MOZART het oppervlaktewater verdeelt in droge en natte omstandigheden. Bij deze beschrijvingen is gebruik gemaakt van de MOZART handleiding [RIZA, 2005] Plot Een plot is een rekenkundige cel van MOZART met een bepaald oppervlak dat aan de bovenkant is begrensd door het maaiveld en aan de onderkant is begrensd door het diepe grondwatersysteem dat in Nagrom is geschematiseerd. Een plot heeft voor nationale onderzoeken een oppervlak van 500 bij 500 m. MOZART berekent binnen een plot de verticale waterbeweging (infiltratie/ verdamping, percolatie/capillaire opstijging en kwel/wegzijging) en berekent daarnaast de uitwisseling van het grondwater met het oppervlaktewater (LSW s). Een plot bevat hiervoor de relevante verticale gelaagdheid in een wortelzone en een onverzadigde zone in geval van een semistationaire berekening. Bij een in-stationaire berekening is het aantal verticale lagen (segmenten) onbeperkt. LSW LSW staat voor Local Surface Water en bevat vrijwel al het regionale oppervlaktewater (zoals sloten en hoofdwaterlopen) binnen vastgestelde begrenzingen in het x-y-vlak (zie ook Figuur 3-2). De begrenzingen van het LSW zijn zodanig dat het LSW binnen deze begrenzingen als eenheid kan worden beschouwd voor de vraagstukken waarvoor het instrumentarium wordt ingezet. De begrenzing van een LSW zal over het algemeen meerdere peilvakken of afwateringseenheden van regionale waterbeheerders omvatten. De huidige schematisatie bevat ongeveer 1500 peilbeheerste LSW s. Waterschappen als Rijnland en Delfland hebben elk ter vergelijking ongeveer 1000 peilvakken. In de schematisatie van het LSW in MOZART is het oppervlak van het open water afhankelijk van de waterdiepte. Onttrekkingen uit en lozingen op het LSW worden gemodelleerd. Kwel en wegzijging kunnen ook in de modellering worden opgenomen. Het huidige instrumentarium is ontwikkeld voor droogtesituaties, waardoor de waterstand in een LSW alleen onder het streefpeil kan zakken. Waterstandstijgingen ten opzichte van het streefpeil zijn niet mogelijk. MOZART berekent de uitwisseling van water i) tussen plot s en LSW s (zie voorgaande beschrijving bij plot) en ii) tussen de LSW s en het Distributiemodel. De wijze waarop dit gebeurt is aan het eind van de paragraaf beschreven. Binnenkort wordt hier ook de uitwisseling van water tussen LSW s aan toegevoegd. Districtswater Het districtswater bestaat uit oppervlaktewateren die i) water verzamelen, ii) die water uitwisselen met het Distributiemodel zonder tussenkomst van andere wateren en iii) die direct aan de wateren van het Distributiemodel grenzen. Fysisch gezien kan aan de wateren geen HKV LIJN IN WATER PR1091 7
Herziening schematisatie MOZART november 2006 speciale betekenis worden toegekend. Ten opzichte van de wateren in LSW s is het oppervlak districtwater klein (zie ook Figuur 3-2). District Districten omvatten meerdere LSW s en de begrenzing van districten ligt precies op de uiterste begrenzingen van de LSW s die binnen het betreffende district liggen. De begrenzingen van districten zijn voornamelijk gekozen om de presentatie van resultaten overzichtelijk te maken. Daarnaast zijn de begrenzingen van districten zodanig gekozen dat de uitwisseling met het Distributiemodel duidelijk is. Het schematisatie omvat momenteel circa 135 districten. In de schematisatie van het districtswater is het open water als rechte bak voorgesteld; bij een variatie van de waterstand blijft het oppervlak open water constant. Het districtswater kent geen lozingen en ontrekkingen en kent ook geen kwel of wegzijging. Net zoals voor de LSW s geldt dat de waterstand in het districtswater onder het streefpeil kan zakken. Indien districten als gevolg van een beperkte afwateringscapaciteit (of afvoerbeperking) niet kunnen lozen op het Distributiemodel, dan kan de waterstand in het districtswater boven het streefpeil uitstijgen. MOZART berekent de uitwisseling van water i) tussen LSW en districten en ii) tussen districten en het Distributiemodel. De wijze waarop dit gebeurt is hieronder beschreven. Verdeling van het oppervlaktewater in aanvoersituaties De berekening van de waterverdeling binnen MOZART in aanvoersituaties verloopt in twee stappen. In de eerste fase, de vraagfase genoemd, wordt berekend hoeveel water nodig is om alle gebruikers optimaal te laten functioneren. De watervraag wordt gesommeerd per LSW en per districtswater. In de tweede fase, de toewijzingsfase genoemd, wordt het beschikbare water afhankelijk van de prioriteit, via het Distributiemodel verdeeld over het districtswater en vervolgens via het districtswater over de LSW s. De regels voor de verdeling in prioriteiten of verdeelfracties worden door de gebruiker opgegeven. Indien het aanbod van water kleiner is dan de vraag, zullen (afhankelijk van de gestelde prioriteit) gebruikers worden gekort. Als bijvoorbeeld peilhandhaving niet de eerste prioriteit is, zal de waterstand in het districtswater en in de LSW s onder het streefpeil zakken. Verdeling van het oppervlaktewater in afvoersituaties In waterafvoersituaties wordt het water dat via de bodem naar het oppervlaktewater stroomt samen met neerslag direct op het openwater verzameld in LSW s. Indien de waterstand in een LSW boven het streefpeil stijgt, wordt het overtollige water, afhankelijk van de gekozen schematisatie, afgevoerd naar een ander LSW (dit is nu nog niet mogelijk, maar het is wel de geplande modelontwikkeling), of naar het districtswater. In de huidige schematisatie wordt het overtollige water overigens van alle LSW s direct (zonder tussenkomst van een ander LSW) geloosd op het districtswater. Indien de waterstand in het districtswater boven het streefpeil uitstijgt, wordt het overtollige water op het Distributiemodel geloosd voorzover dat mogelijk is. Indien de afvoercapaciteiten beperkt zijn of er een afvoerbeperking is ingesteld, dan kan de waterstand in het districtswater boven het streefpeil uitstijgen. In het Distributiemodel is een verdeelsleutel opgenomen voor de verdeling van het districtswater over de verschillende knopen. 8 PR1091 HKV LIJN IN WATER