Herhalingstijden Kennisvraag: wat waren de herhalingstijden van de neerslag-, afvoer- en grondwatersituatie? In beeld brengen situatie zoals die buiten geweest is. Antwoord: de herhalingstijden die berekend worden blijven in veel gevallen steken tussen eens in de 1 tot 5 jaar voor de zuidelijke helft van het beheergebied. In de noordelijke helft (boven het Wilhelminakanaal) waren de afvoeren niet extreem. De hoogste herhalingstijd van de afvoer is bepaald voor Borkel en Schaft: eens in de 75 jaar. Dit strookt met de vele neerslag die in België viel. Inleiding Voor de drie onderwerpen (de neerslag, de opgetreden afvoeren en de grondwatersituatie) zijn drie aparte rapportages beschikbaar [1, 2, 3]. Werkwijze In deze memo wordt het verband tussen de neerslag, afvoeren en grondwatersituatie gelegd, zoals die gedurende de maand juni zijn opgetreden. De achtergronden en gedetailleerdere informatie is te vinden in deze deelrapportages [1, 2, 3]. Helaas zijn de herhalingstijden van de afvoeren nog niet voor alle afvoermeetpunten in het gebied beschikbaar. De resultaten zijn niet eenduidig over het gebied. Dit wordt met name veroorzaakt doordat de neerslaghoeveelheden en de momenten waarop deze gevallen is, verschillend zijn over het gehele gebied. Figuur 1, Figuur 2 en Figuur 3 geven een indruk van de neerslag die in juni gevallen is, wanneer de meest extreme neerslag viel en wat de herhalingstijden waren. Voor een toelichting op hoe deze figuren tot stand gekomen zijn, zie de achtergrondrapportage over de neerslag [1].
Figuur 1 Totale hoeveelheid gevallen neerslag (mm) in de periode van 30 mei tot en met 30 juni op basis van radargegevens.
Figuur 2 Periode waarin de meest extreme neerslag viel en waarvoor de herhalingstijd bepaald is. Figuur 3 Herhalingstijd meest extreme neerslag in de periode 30 mei eind juni 2016.
Daarom is in de rapportage op basis van de gevallen neerslag een onderverdeling van het gebied gemaakt (Figuur 4). Het stroomgebied van de Dommel is daarbij opgedeeld in de volgende gebieden: A. De Leijen ten zuiden van het kanaal B. Reusel C. De Beerze D. Dommel ten zuiden van Eindhoven, de Keersop, de Beekloop en de Tongelreep E. Kleine Dommel, Groote Aa, Strijper Aa en Sterkselse Aa. F. Ten noorden van het Wilhelmina kanaal Figuur 4 Gebiedsindeling voor de beschrijving van de neerslag-, grondwater- en afvoersituatie.
Deelgebied A: De Leijen ten zuiden van het kanaal Met name op 1 juni is in dit gebied extreem veel neerslag gevallen en dan vooral geconcentreerd in het gebied van de Poppelsche Leij. Hier is op 1 juni 62 mm neerslag gevallen, nadat er op 30 mei ook al 56 mm gevallen was. De herhalingstijd van de meest extreme neerslag lag tussen de 1x per 50 jaar en de 1x per 500 jaar, met zelfs een uitschieter naar meer dan 1x per 1000 jaar (Figuur 3). De grondwaterstanden zijn hierdoor sterk toegenomen in de eerste dagen van juni. In het gebied met de meest extreme neerslag konden helaas geen analyses van de grondwaterstanden gedaan worden omdat daar geen data beschikbaar is. Meer naar het noordoosten zijn de grondwaterstanden wel geanalyseerd. Hieruit blijkt dat de grondwaterstanden op 2 en 3 juni een piek bereikten die iets hoger was dan de GHG (Gemiddeld Hoogste Grondwaterstand). Vervolgens zijn de grondwaterstanden gezakt, maar bereikten een tweede piek rond 1 juli. Dit kwam doordat er ook de tweede helft van juni vrij veel neerslag gevallen is (Figuur 5). De grondwaterpieken begin juni en begin juli zijn ongeveer even hoog geweest, met wat lokale verschillen. Voor het gebied van de Poppelsche Leij, met de meest extreme neerslag, zullen de grondwaterstanden begin juni het hoogst geweest zijn. De hoogste afvoerpiek is gemeten begin juni, om precies te zijn op 2 juni. Deze piek is opgetreden als gevolg van de neerslag op 30 mei en 1 juni. De herhalingstijd van de afvoer is bepaald voor de meetpunten in de Poppelsche Leij en de Nieuwe Leij (Figuur 6). De meetreeks van de Roversche Leij is hiervoor te kort. Bij meetpunt Poppelsche Leij is de herhalingstijd bepaald op eens in de 6 jaar. De meetreeks is helaas maar kort, dus de onzekerheid in deze waarde is groot. De afvoer bij meetpunt Nieuwe Leij was niet extreem. Dit komt overeen met het feit dat waterbergingsgebied de Vloeder bij Goirle niet ingezet is tijdens de overlastperiode. Figuur 5 Indruk van de gevallen neerslag in dit gebied tussen 30 mei en 1 juli.
Figuur 6 Afvoermeetpunten in de Leijen bovenstrooms Wilhelminakanaal Deelgebied B: Reusel Op 30 mei was in het Reuselstroomgebied al bijna de neerslaghoeveelheid gevallen die normaal in heel juni valt (68 mm). De meest extreme periode voor de Reusel ligt tussen 12 en 15 juni (Figuur 7). In totaal is in het stroomgebied van de Reusel 230 tot 300 mm neerslag gevallen, waarbij de meeste neerslag in het zuiden viel. De piek in de grondwaterstanden ligt rond 23 en 24 juni. Begin juni is al een sterke stijging van de grondwaterstanden te zien, daarna zijn ze weer gezakt om vervolgens nog hoger te stijgen. In de periode van 14 juni tot 2 juli zijn de grondwaterstanden hoog gebleven omdat het na de extreme neerslag van 12 tot 15 juni steeds bleef regenen (Figuur 8). Gedurende deze periode zijn de grondwaterstanden een groot deel van de tijd hoger dan de GHG geweest. Bovenstrooms in het gebied zijn meerdere korte afvoerpieken opgetreden. Benedenstrooms is dit samengevloeid tot twee duidelijke pieken, op 16 juni en op 26 juni (Figuur 10). Dit heeft te maken met het samenvallen van de verschillende afvoergolven uit het totale gebied. Bij de bovenstroomse meetpunten valt vooral op dat de afvoer voor langere tijd veel hoger is geweest dan normaal. Dit wordt mede veroorzaakt door de grondwaterstanden die ook de tweede helft van juni het hoogst zijn en pieken rond 24 juni. Voor meetpunt Stuw Reusel is de herhalingstijd van de afvoer bepaald op eens in de 2 tot 4 jaar. Voor meetpunt Stuw Wellenseind (Raamsloop) is de herhalingstijd van de afvoer bepaald op ongeveer eens per
jaar, maar de kwaliteit van de data is slecht. Benedenstrooms, bij meetpunt Biest-Houtakker, is de meetreeks helaas vrij kort en is de bandbreedte in de herhalingstijd groot. De bepaalde herhalingstijd ligt tussen eens in de 1 tot 30 jaar. Zie Figuur 9 voor de locaties van de meetpunten. 30 mei 12/13 juni 15 juni Figuur 7 Indruk van de gevallen neerslag in het Reuselgebied tussen 30 mei en 1 juli. Figuur 8 Deze grafiek geeft de grondwaterstanden van een willekeurige peilbuis in het gebied van de Reusel.
Figuur 9 Locaties afvoermeetpunten Reusel Figuur 10 Gemeten afvoer (Q) (m3/s) meetpunt 0162, Reusel direct bovenstrooms Wilhelminakanaal.
Deelgebied C: De Beerze. Over het hele stroomgebied van de Dommel gezien is de meeste neerslag gevallen in het stroomgebied van de Grote Beerze, in totaal ongeveer 325 mm. De meest extreme neerslag viel in de periode van 12-15 juni. De herhalingstijd van deze neerslag liep op tot extremer dan eens per 1000 jaar. Echter ook op 30 mei en 1 juni vielen hier al flinke hoeveelheden neerslag. Daarnaast viel op 23 juni nog eens 20-25 mm. Wat de omstandigheden in het stroomgebied van de Beerze echter zo bijzonder maakte, is dat er over de gehele maand juni, verdeeld over meerdere dagen veel neerslag gevallen is (Figuur 11). En zelfs op 1 juli is nog bijna 20 mm neerslag gevallen. Een deel van het gebied heeft 3x een bui gehad met een frequentie van voorkomen van eens per 10 jaar of extremer. Het is zeldzaam dat dit 3x binnen 1 zomermaand optreedt. Het beeld van de neerslag is ook terug te zien in de grondwaterstanden. De hoogste grondwaterstanden werden bereikt rond 23-24 juni. Echter vanaf 13 juni zijn de grondwaterstanden constant hoog geweest, boven de GHG en hoger dan een normale winterstand. De grondwaterstanden zijn vanaf de eerste stijging door de neerslag van 30 mei vrijwel constant heel hoog geweest (zie Figuur 12). Bij de gekozen peilbuis heeft het water op 23 juni zelfs boven maaiveld gestaan. Dit had ook veel afvoer tot gevolg. De afvoer in dit gebied is de gehele maand juni verhoogd. Een eerste piek rond 2 juni, en een lange periode met hoge afvoer tussen 13 juni en 3 juli. Dit komt overeen met de periode met hoge grondwaterstanden. De hoogste pieken zijn rond 14 juni en 24 juni, gelijk met de pieken in de grondwaterstand. De Groote Beerze piekt het hoogst op 14 juni; de Kleine Beerze heeft de hoogste afvoer op 24 juni. Door neerslag begin juli zijn de afvoeren pas op 6 juli weer normaal. De meetreeksen in het gebied van de Beerze zijn helaas kort of onderbroken. Daardoor is geen betrouwbare herhalingstijd van de afvoer te geven. Bij meetpunt Mosik (0093, Figuur 15) in de Kleine Beerze wordt de herhalingstijd geschat op eens in de 20 jaar met een bandbreedte tussen eens in de 6 jaar en eens in de 400 jaar. Bij meetpunt Westelbeers (0067, Figuur 14) in de Groote Beerze wordt de herhalingstijd geschat op eens in de 1 tot 4 jaar. Zie Figuur 13 voor de locaties van de meetpunten. Figuur 11 Indruk van de gevallen neerslag in het Beerzegebied tussen 30 mei en 1 juli
Figuur 12 Grondwaterstanden van een willekeurige peilbuis in het gebied van de Grote Beerze Figuur 13 Locaties afvoermeetpunten Beerzegebied
Figuur 14 Gemeten afvoer (Q) (m3/s) meetpunt 0067, Westelbeers in de Groote Beerze Figuur 15 Gemeten afvoer (Q) (m3/s) meetpunt 0093 Mosik in de Kleine Beerze Deelgebied D: Dommel ten zuiden van Eindhoven, de Keersop, de Beekloop en de Tongelreep De meest extreme neerslag is in het uiterste zuiden van dit gebied gevallen en in België. In België was de herhalingstijd van de neerslag het meest extreem, lokaal meer dan 1x per 1000 jaar. Deze neerslag viel in de periode 30 mei tot 4 juni. Figuur 16 geeft een beeld van de totaal gevallen neerslag in het grensgebied Nederland-België. Het hele gebied heeft
neerslag gehad met herhalingstijden tussen de eens per 25 en eens per 100 jaar. Op 23 juni is met name in het gebied net ten zuiden van Eindhoven ook nog een behoorlijke hoeveelheid neerslag gevallen. De totale neerslagsom in dit gebied was tussen de 240 en 275 mm. De grondwaterstanden zijn langere tijd (15-30 dagen) boven de GHG geweest, met name de tweede helft van juni. In het zuiden van dit gebied waren de grondwaterstanden het hoogst rond 2 juni en in het noorden van dit gebied waren de grondwaterstanden rond 24 juni het hoogst (Figuur 17). Pas half juli waren de grondwaterstanden weer op een normaal niveau voor de tijd van het jaar. De afvoeren in dit gebied waren het hoogst de eerste dagen van juni. Er is een duidelijke piek waarna de afvoeren weer zakken (Figuur 19). Maar heel juni blijven de afvoeren verhoogd, vanwege aanhoudende neerslag en hoge grondwaterstanden. In het gebied wordt op meerdere plaatsen de afvoer gemeten. Voor een aantal van deze locaties zijn herhalingstijden van de afvoerpieken bepaald. De herhalingstijden per meetpunt en de bandbreedte rondom deze herhalingstijd zijn weergeven in Figuur 18. De kleuren staan voor de betrouwbaarheid van het meetpunt, groen is betrouwbaar, rood onbetrouwbaar. De herhalingstijd bij Borkel en Schaft is het meest extreem, eens per 75 jaar. Dit wordt veroorzaakt door de grote hoeveelheid neerslag die in België gevallen is. Ook de Tongelreep heeft een behoorlijk hoge herhalingstijd, eens per 20 jaar. Beide meetpunten zijn helaas weinig betrouwbaar en hebben een grote onzekerheidsband. In de Dommel worden de afvoeren in benedenstroomse richting minder extreem. Dit wordt veroorzaakt doordat meer naar het noorden minder neerslag gevallen is, en doordat de piek wordt afgevlakt door overstromingen. In de Run was de herhalingstijd ongeveer eens in de 5 jaar. De meetreeks van de Beekloop is bij de bepaling van de herhalingstijden niet meegenomen. De piek kon niet gemeten worden, omdat de stuw overstroomde. Dit geeft aan dat de afvoer extreem hoog was. Bij meetpunt Genneper watermolen is ook geen herhalingstijd bepaald, omdat de afvoer hier volledig gestuurd wordt door de aflaat naar het Beatrixkanaal. Figuur 16 Neerslag (mm) gevallen op een radarpixel net over de grens in België.
Figuur 17 Grondwaterstanden van een willekeurige peilbuis in het gebied van de Dommel boven Eindhoven, andere peilbuizen geven een vergelijkbaar beeld.
Figuur 18 Overzicht van de meetpunten en herhalingstijden. Figuur 19 Gemeten afvoer (Q) (m3/s) meetpunt 0052 Borkel en Schaft, Dommel bij de Belgische grens
Deelgebied E: Kleine Dommel, Groote Aa, Strijper Aa en Sterkselse Aa De meest extreme neerslag in dit gebied viel op 1 juni en op 23 juni. Een deel van dit gebied werd 23 juni getroffen door extreme hagel. In het zuiden van het gebied viel ook op 7 juni veel neerslag (Figuur 20). De neerslag van de eerste dagen van juni was het meest extreem, waarbij de herhalingstijden oplopen van eens in de 10 tot eens in de 200 jaar. De maximale grondwaterstanden zijn gemeten begin juni, maar ook hier duurt de periode met hoge grondwaterstanden tot halverwege juli (Figuur 21). Dit wordt met name veroorzaakt doordat er de gehele maand regelmatig veel neerslag gevallen is. De hoogst gemeten grondwaterstanden zijn extreem hoog: gemiddeld een halve meter boven de GHG en op een aantal locaties zelfs meer dan 60 cm boven de GHG. De eerste en hoogste afvoergolf duurde negen dagen en piekte rond 2 juni. Vervolgens was er eind juni nog een tweede, iets minder hoge, golf. In de tussentijd waren de waterstanden iets gezakt, maar nog steeds hoger dan normaal in de winter. Voor een aantal afvoermeetpunten in de Sterkselse Aa, Groote Aa, Buulder Aa en Boschloop (Figuur 23) zijn de herhalingstijden bepaald. Deze lagen tussen de 1x per 3,5 en 1x per 5 jaar en waren daarmee niet extreem. De kwaliteit van de meetreeksen is echter niet goed en de onzekerheidsmarge is daarom groot. Er wordt nog aan de analyse gewerkt. Helaas zijn er geen afvoermetingen beschikbaar van de Kleine Dommel. Het meetpunt in de Kleine Dommel (A67) is ondergelopen tijdens de piek van 4 juni. Wel is er 1 waterstandsmeetpunt in de Kleine Dommel aanwezig dat niet beïnvloed wordt door de sturing van een watermolen of stuw. Dit is meetpunt 0050, dit meetpunt ligt naast de Geldropse watermolen (Figuur 24). De waterstand is hier net zo hoog gekomen als 1 keer eerder in de winter gemeten (november 2010). 1 juni 7 juni 30 mei 23 juni Figuur 20 Neerslag (mm) in de regio Groote Aa
Figuur 21 Grondwaterstanden van een willekeurige peilbuis in het gebied van de Kleine Dommel boven Eindhoven, andere peilbuizen geven een vergelijkbaar beeld.
Figuur 22 Meetlocaties afvoeren
Figuur 23 Gemeten afvoer (Q) (m3/s) meetpunt 0061, in de Boschloop Figuur 24 Gemeten waterstanden (H) Geldropse watermolen. Deelgebied F: ten noorden van het Wilhelmina kanaal Ten noorden van het Wilhelminakanaal is alleen op 30 mei veel neerslag gevallen, er viel toen een hoeveelheid neerslag tussen de 30 en 60 mm (Figuur 25). Gemiddeld valt er in juni 68 mm neerslag. Het gebied net ten noorden van Eindhoven is iets afwijkend, aangezien de neerslag van 23 juni hier het meest extreem was (Figuur 2). De herhalingstijd van de neerslag die op 30 juni in dit gebied gevallen is, ligt tussen de 5 en de 25 jaar. De grondwaterstanden waren echter laag voorafgaand aan de neerslag, dus deze hoeveelheid heeft niet tot veel overlast geleid.
De hoogste grondwaterstanden werden over het algemeen bereikt tussen rond 2 juni en in sommige gevallen eind juni. Ook hier is de hoogste grondwaterstand in veel gevallen hoger dan de GHG geweest. De grafiek in Figuur 26 geeft het beeld van een willekeurige peilbuis in het gebied. Hier is zichtbaar dat de grondwaterstand vóór de neerslag op 30 mei normaal was, vervolgens door de neerslag op 30 mei snel gestegen is. De neerslag die de rest van de maand nog gevallen is in dit gebied (100 tot 150mm), heeft er voor gezorgd dat de grondwaterstanden nog lang hoog zijn gebleven en in sommige gevallen zelfs nog verder zijn gestegen. Pas begin juli beginnen ze echt te zakken. Aangezien dit het meest benedenstroomse deel van het stroomgebied van de Dommel is, zijn de afvoeren hier voornamelijk afhankelijk geweest van de afvoeren uit de bovenstrooms gelegen stroomgebieden. Bij meetpunt Bossche Broek, net ten zuiden van Den Bosch is de afvoer tussen 1 juni en half juli bijna de gehele periode verhoogd geweest (Figuur 27). De afvoer was daarbij niet extreem, maar wel langdurig hoger dan normaal. Bij het meetpunt in St. Oedenrode is een vergelijkbaar beeld te zien (Figuur 28). Het meetpunt in de Essche Stroom, waarachter het stroomgebied van de Beerze, Reusel en Voorste stroom zitten, is nog te kort bemeten om uitspraken te doen over extremen (Figuur 29). We zien hier een vergelijkbaar beeld als bij Bossche Broek en St. Oedenrode. De afvoer piekt begin juni en zakt dan terug naar normaal, maar neemt direct daarna weer toe en blijft tot half juli hoger dan normaal. Eind juni is de hoogste piek. De piek was niet extreem en bijna net zo hoog als de pieken in februari 2016. De afvoer gemeten in de Nieuwe Leij bij stuw Nemelaer (Reusel en Voorste stroom) geeft een vergelijkbaar beeld en was niet extreem. 30 mei Figuur 25 Indruk van de gevallen neerslag (mm) in het gebied ten noorden van het Wilhelminakanaal
Figuur 26 Grondwaterstanden van een willekeurige peilbuis in het ten noorden van het Wilhelminakanaal. Figuur 27 Afvoermeting (Q) in m3/s, ADM Bossche Broek, helemaal benedenstrooms in het stroomgebied van waterschap de Dommel.
Figuur 28 Afvoermeting (Q) in m3/s, ADM Sint Oedenrode. Figuur 29 Afvoer en waterpeil ADM Essche Stroom, net voor de uitmonding in de Dommel.
Conclusie In de eerste helft van juni vielen op een aantal momenten extreme hoeveelheden neerslag. Op 30 mei, 1 juni, 7 juni, 12/13 juni, 15 juni en 23 juni zeer veel neerslag in verschillende delen van het beheergebied, met name de zuidelijke helft. Acute overlast als gevolg van deze neerslag ontstond vooral in de bovenlopen, kleine slootjes en overstortwatergangen, waar het water niet weg kon. In de beken en grotere watergangen, waar we afvoermeetpunten hebben, is de afvoer meer gerelateerd aan de grondwaterstanden. De grondwaterstanden in het gehele gebied zijn na 30 mei sterk gestegen en piekten de eerste paar dagen van juni. In delen van het gebied is de grondwaterstand vervolgens hoog gebleven; in andere delen is de grondwaterstand weer gezakt. Als gevolg van grootschalige neerslag 12, 13 en 15 juni is, in het hele gebied, zijn de grondwaterstanden opnieuw (sterk) gestegen en vervolgens hoog gebleven door aanhoudende neerslag. Op vrijwel alle meetlocaties waar analyse mogelijk was komt de maximale waterstand boven de GHG uit. De gehele maand juni zijn de grondwaterstanden hoger geweest dan normaal. De afvoeren in de beken die we bemeten piekte de eerste dagen van juni (1-4 juni). Vervolgens was de afvoer de tweede helft van juni langdurig verhoogd volgden opnieuw meerdere afvoerpieken. In deze periode is de relatie met het grondwater duidelijk zichtbaar. Omdat de grondwaterstanden hoog waren en het gebied verzadigd, bleef de afvoer hoog en iedere nieuwe neerslag zorgde voor nieuwe stijging van zowel de grondwaterstanden als de afvoeren. De berekening van herhalingstijden van de afvoer is in een aantal gevallen weinig betrouwbaar. De herhalingstijden die berekend worden blijven in veel gevallen steken tussen eens in de 1 tot 5 jaar voor de zuidelijke helft van het beheergebied. In de noordelijke helft (boven het Wilhelminakanaal) waren de afvoeren niet extreem. De hoogste herhalingstijd van de afvoer is bepaald voor Borkel en Schaft: eens in de 75 jaar. Dit strookt met de vele neerslag die in België viel.