Waterbalanstest tbv KRW toestandsoordeel grondwaterkwantiteit Remco van Ek Reinder Brolsma Toine Vergroesen Cheryl van Kempen 26 november 2012 19 november 2018

Inhoud Aanleiding Achtergronden NHI Aanpak Waterbalanstest Welke grondwaterlichamen? Conceptueel model Environmental Flow Need Automatisering Resultaten Conclusies 19 november 2018

1. Aanleiding Eerste toestandsoordeel: Incomplete waterbalans: Geen Environmental Flow Need (EFN) Geen beschikbare grondwatervoorraad (= KRW vereiste) Uiteindelijk ook zelf meer inzicht nodig in lange termijn zoetwatervoorziening (Deelprogramma Zoetwater) Meer transparantie en reproduceerbaarheid gewenst bij toestandsoordeel: data ► analyse ► criterium ► oordeel documentatie op internet Efficiency (automatisering, uniformering, gebruik NHI) 19 november 2018

2. Achtergronden LTAAR - EFN KRW (art 2, lid 27): beschikbare grondwatervoorraad: het jaargemiddelde op lange termijn van de totale aanvulling van het grondwaterlichaam, verminderd met het jaargemiddelde op lange termijn van het debiet dat nodig is om voor bijbehorende oppervlaktewateren de doelstellingen van ecologische kwaliteit van artikel 4 te bereiken, teneinde een significante verslechtering van de ecologische toestand van die wateren alsmede significante schade aan de bijbehorende terrestrische ecosystemen te voorkomen; LTAAR - EFN 19 november 2018

2. Achtergronden Test op GWL niveau! CIS Status & trends no. 18 Stijghoogte test Waterbalans test Indien stijghoogte OK, dan waterbalans test NL protocol (5 jun) Verwijzing naar beschikbare grondwatervoorraad Gebruik van model (NHI of regionaal) Waterbalans incl oppervlaktewater CIS; Common Implementation Strategy 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans updaten Welke grondwaterlichamen? = overig ofwel geen NHI waterbalans Welke grondwaterlichamen? Stijghoogte: Voor alle GWL Waterbalans: Automatisering op basis van NHI Wadden, Krijt en onder Boomse klei niet in NHI Zoute GWL niet relevant (weinig gw onttrekkingen 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans updaten Grondwater onttrekkingen [m3/jr] 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Voor welke grondwaterlichamen een balans is bepaald: GWBIDENT GWBNAAM Oppervlakte [km2] NLGW0001 Zand Eems 1982 NLGW0002 Zand Rijn-Noord 1513 NLGW0003 Zand Rijn-Oost 6141 NLGW0004 Zand Rijn-Midden 3904 NLGW0005 Zand Rijn-West 435 NLGW0006 Zand Maas 6277 NLGW0009 Deklaag Rijn-Noord 884 NLGW0010 Deklaag Rijn-Oost 632 NLGW0012 Deklaag Rijn-West 4044 NLGW0016 Duin Rijn-West 642 NLGW0017 Duin Maas 26 NLGWSC0001 Zoet grondwater in duingebieden 47 NLGWSC0003 Zoet grondwater in kreekgebieden 563 NLGW0018 Maas Slenk diep 2295 Als onderdeel van Zand Maas 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Conceptueel model Aanvankelijke werkwijze Relevant voor waterbalanstest Aanvankelijke werkwijze Nieuwe werkwijze 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Nieuwe werkwijze Conceptueel model: LTAAR – EFN > LTAAQ LTAAR = neerwaartse flux Laag 1 naar Laag 2 EFN = opwaartse flux van Laag 2 naar Laag 1 daar waar OWL en GWDTE aanwezig LTAAQ = onttrekkingen uit Laag 2 tot en met Laag 7 uit NHI Relevant voor waterbalanstest Nieuwe werkwijze EFN = LT jaargemiddelde debiet nodig om voor bijbehorende oppervlaktewateren de doelstellingen van ecologische kwaliteit van artikel 4 te bereiken, teneinde een significante verslechtering van de ecologische toestand van die wateren alsmede significante schade aan de bijbehorende terrestrische ecosystemen te voorkomen; 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans 7 modellagen in NHI 2.2 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Diepte van laag 1 onder MV in het NHI [m] Met name bij Veluwe en NL met holocene deklaag heeft laag 1 een grotere dikte 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Ligging OWL + GWDTE Ligging OWL + GWDTE + NBP2011 19 november 2018

3. Aanpak - Aannames Aannames Er vindt lateraal netto geen uitwisseling van grondwater plaats tussen grondwaterlichamen De EFN is gelijk aan de som van de opwaartse flux tussen Laag 1 en 2 in cellen die GWDTE of OWL bevatten De LTAAR is gelijk aan de som van de neerwaartse flux tussen Laag 1 en 2 binnen het grondwaterlichaam Beperkingen Landbouw onttrekkingen zijn (om pragmatische redenen) niet meegenomen Voor onttrekkingen is in deze fase gebruik gemaakt van constante onttrekkingen (2000) Nu NHI versie 2.2 en jaarreeks 2001-2006 beschikbaar 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Environmental Flow Need (EFN): verschillende opties mogelijk Samenhang met OWL-test en GWDTE-test (ecologische doelstelling); nu niet mogelijk Opwaartse flux naar GDE in 2000 (GDE = Som OWL+GWDTE) klein areaal: 30 GWDTE gebieden uit SGBplan groot areaal: aanvulling met N-gebieden uit Provinciale natuurbeheerplannen 2011 (diverse andere keuzes mogelijk) Toestroom diep grondwater per stroomgebied (LSW) naar OWL 19 november 2018

3. Aanpak - waterbalans Environmental Flow Need (EFN) – verschillende opties mogelijk Som van Kwelflux OWL+GWDTE in 2000 = EFNreferentie. Criterium EFN < 50% van EFN2000 = toestand slecht. Als 1. maar EFN2000 is kwelflux, met alle GW onttrekkingen uit. Kwelflux OWL+GWDTE nodig voor ecologische doelen 2000 (art 4). Som van Kwelflux OWL+GWDTE in 2000 = EFNreferentie. Criterium LTAAR – EFN > LTAAQ. Huidige OWL+30 GWDTE gebieden Alle GWDTE gebieden cf Prov Natuurbeheerplan? We hebben beide varianten van optie 4 uitgewerkt 19 november 2018

3. Aanpak - Automatisering Algemene eisen aan de automatisering: Moet reproduceerbare resultaten opleveren (transparantie) Moet efficiëntie verhogen Continuïteit zodat een basis is gelegd voor systematische verbetering 19 november 2018

3. Aanpak - Automatisering Voor het uitvoeren van de grondwaterbalans test zijn de volgende stappen nodig: Uitvoeren NHI2.2 simulaties Nabewerking van resultaten uit het NHI tot tabellen op grondwaterlichaam niveau Verder verwerken van tabellen tot figuren en rapportages 19 november 2018

3. Aanpak – Automatisering – NHI simulaties Simulaties in dit project uitgevoerd met NHI versie 2.2 Voordeel: Dit is de meeste recente getoetste versie. Nadeel: Grondwateronttrekkingen zijn constant Het NHI is in ontwikkeling (stapsgewijze uitbreiding en verbetering) In de toekomst komen er nieuwe versies Verandering functionaliteit en datatypes Actualisatie invoer (o.a. grondwateronttrekkingen variabel in de tijd) NHI runs dienen uitgevoerd te worden door specialisten, want NHI is nog steeds in ontwikkeling 19 november 2018

3. Aanpak – Automatisering – Databewerking Nabewerking van NHI resultaten tot grondwater balansen bestaat uit: Aggregeren van resultaten naar jaarsommen Aggregeren van resultaten naar grondwaterlichamen De nabewerking is uitgevoerd met behulp van tools die: Direct op de uitvoer van het NHI kunnen worden toegepast Zijn gratis beschikbaar Nabewerking en verdere interpretatie kan plaatsvinden op basis van de tabellen uit de data bewerking met behulp van een spreadsheet programma; tabellen met jaarsommen naar IHW; provincie eindoordeel 19 november 2018

3. Aanpak – Automatisering – Databewerking Voorbeeld Hydroconnect 19 november 2018

4. Resultaten – waterbalans GWDTE en OWL Periode 2001-2006 Naam ID LTAAR [Mm3/j] EFN [Mm3/j] AGR LTAAQ AGR > LTAAQ AGR / LTAAQ Neerslag[Mm3/j] ET Oppervlakte km3 Zand Maas NLGW0006 1 119 331 788 261 OK 0.33 5 032 3 589 6 148 Deklaag Rijn-West NLGW0012 333 60 273 139 0.51 3 230 2 262 3 743 Zand Rijn-West NLGW0005 116 4.4 111 39 0.35 341 229 388 Zand Rijn-Noord NLGW0002 209 35 173 18 0.10 1 299 859 1 434 Deklaag Rijn-Noord NLGW0009 76 9 67 36 0.54 730 496 833 Zand Rijn-Midden NLGW0004 582 296 286 114 0.40 3 374 2 244 3 822 Deklaag Rijn-Oost NLGW0010 129 9.4 119 5.8 0.05 512 350 595 Zand Rijn-Oost NLGW0003 1 035 213 822 137 0.17 5 147 3 573 6 116 Duin Rijn-West NLGW0016 157 17 141 0.12 480 300 528 Duin Maas NLGW0017 5 0.0 5.3 -3.2 -0.60 19 12 24 Zand Eems NLGW0001 318 73 245 44 0.18 1 682 1 086 1 963 Zoet grondwater in kreekgebieden NLGWSC003 11 33 454 313 524 Zoet grondwater in duingebieden NLGWSC001 13 0.3 14 0.1 0.01 41 27 49 Overig 348 83 265 95 0.36 6 025 4 115 6 834 4 483 1 142 3 342 921 3.05 28 366 19 456 33 001 19 november 2018

4. Resultaten - waterbalans NBP2011 en OWL Periode 2001-2006 Naam ID LTAAR [Mm3/j] EFN [Mm3/j] AGR LTAAQ AGR > LTAAQ AGR / LTAAQ Neerslag ET Oppervlakte km3 Zand Maas NLGW0006 1 119 483 636 261 OK 0.41 5 032 3 589 6 148 Deklaag Rijn-West NLGW0012 333 96 237 139 0.59 3 230 2 262 3 743 Zand Rijn-West NLGW0005 116 12 103 39 0.38 341 229 388 Zand Rijn-Noord NLGW0002 209 87 122 18 0.14 1 299 859 1 434 Deklaag Rijn-Noord NLGW0009 76 20 56 36 0.64 730 496 833 Zand Rijn-Midden NLGW0004 582 453 129 114 0.88 3 374 2 244 3 822 Deklaag Rijn-Oost NLGW0010 74 55 6 0.11 512 350 595 Zand Rijn-Oost NLGW0003 1 035 495 540 137 0.25 5 147 3 573 6 116 Duin Rijn-West NLGW0016 157 26 131 17 0.13 480 300 528 Duin Maas NLGW0017 5 2.7 -3.2 -1.20 19 24 Zand Eems NLGW0001 318 123 195 44 0.23 1 682 1 086 1 963 Zoet grondwater in kreekgebieden NLGWSC003 25 0.96 454 313 524 Zoet grondwater in duingebieden NLGWSC001 13 1.3 15 0.1 0.01 41 27 49 Overig 348 197 151 95 0.63 6 025 4 115 6 834 Totaal 4 483 2 094 2 391 921 4.16 28 366 19 456 33 001 19 november 2018

4. Resultaten –Vergelijking Art 5 rapporten Naam ID Infiltratie NHI [Mm3j-1] P-ET NHI Neerlslag literatuur Opmerking Onttrekking NHI Onttrekking literatuur Zand Maas NLGW0006 5 032 4 796 261 472 Zand Rijn-Noord NLGW0002 440 368 (nuttige neerslag) 18 30 Deklaag Rijn-Noord NLGW0009 730 36 31 Deklaag Rijn-Oost NLGW0010 162 151 6 17 Zand Rijn-Oost NLGW0003 1 574 1 474 137 125 Duin Maas NLGW0017 19 7 20 neerslag -3 3 Zand Eems NLGW0001 596 498 44 50 19 november 2018

5. Conclusies - Waterbalanstest Geautomatiseerde verwerking van modelresultaten uit het NHI is goed mogelijk Geen van de grondwaterlichamen falen op basis van waterbalans Huidige aanpak nu conform KRW en beter reproduceerbaar (herkomst invoer, rekenwijze) Een schatter voor EFN kan bepaald worden met NHI, maar methodiek staat open voor discussie (= eerste benadering) Het verschil tussen AGR en LTAAQ is relatief groot Voor kleine GWL en Schelde methodiek is het huidige NHI niet geschikt De dataverwerking hiervan met behulp van HydroConnect is reproduceerbaar en flexibel 19 november 2018

6. Aanbevelingen ter verbetering Sommen zijn uitgevoerd met NHI2.2. Voor 2014 uitvoeren met verbeterd NHI-3.0 Grondwateronttrekkingen nu stationair in NHI. Gewenst: update LGR waardoor nieuwe jaarsommen (kan dat?) Beregening is buiten beschouwing gebleven. Meenemen in vervolg Alternatieven voor EFN testen? EFN term is nu een onderschatting. Basisafvoer uit toeleverende waterlopen. Gebieden met Gt V, VI, VII eruit? Referentie baseren op meerdere jaren (robuuster) ipv het jaar 2000? Meer kijken naar ondiepe flux (contact wortelzone). 19 november 2018

6. Aanbevelingen ter verbetering 19 november 2018

Kritiekpunten Hoe bepaal je EFN? Logisch lijkt een kritische ondergrens voor low flow condities (basisafvoer, de trage grondwatercomponent) zodat geen blijvende schade ontstaat aan GDE. Toetscriterium is LTAAR-EFN>LTAAQ waarbij de balanstermen per meetperiode afhangen van oa meteocondities. Droge jaren kunnen tot schade leiden aan ecosystemen, terwijl toch de toets LTAAR-EFN>LTAAQ positief uitvalt. Oplossing: toestandsoordeel daarom laten afhangen van OWL test en GWDTE test? Nu hebben we de EFN bepaald voor het referentiejaar 2000 want: 2000 is start KRW en kan als referentie dienen voor bepalen van “geen verslechtering”. Schade opgetreden voor 2000 niet relevant? 2000 is een tamelijk gemiddeld meteo-jaar. Onder huidige condities niet echt grote problemen met EFN voor waterlopen? Inhoudelijk is het niet juist om balanstermen uit verschillende tijdsperioden met elkaar te vergelijken. Toets LTAAR-EFN2000>LTAAQ kan ook negatief uitpakken, maar is dat reeel? Je kunt geen EFN2000 verwachten in een droge periode… 19 november 2018

Kritiekpunten Hoe bepaal je EFN? EFN is nu bepaald op basis van fluxen tussen modellaag 1 en modellaag 2 uit NHI. Argument om dat te doen was om een betere schatting te krijgen van LTAAR. Neerslagoverschot komt immers via ondiepe stroming voor een groot deel (70%) terecht in drainage systeem, wat we juist hebben geïntensiveerd om zodoende de neerslag af te kunnen voeren. Neerslagoverschot is geen goede maat voor LTAAR want heeft nauwelijks een relatie met diepere grondwater. Kritiek is dat die laag waar de fluxen voor worden bepaald erg diep beneden maaiveld liggen, waardoor de vraag is wat dan de relatie is met ecosystemen aan maaiveld. De berekening moet meer betrekking hebben op fluxen nabij het maaiveld. Wat wordt dan LTAAR? Neerslagoverschot – snelle afvoercomponent? EFN is trage afvoercomponent per LSW? Optelsom van opwaartse fluxen uit diepere WVP? Hoe maak je dan een selectie obv GDE? 19 november 2018

Bijlage: NHI - Duin Rijn West Noordzee Laag 1 Laag 2 -20 mNAP -30 mNAP 0 mNAP Zoet-zout grens 1000mgl-1 Grondwater niveau 19 november 2018

Bijlage: NHI - Duin Rijn West 19 november 2018 Bijlage: NHI - Duin Rijn West maaiveld flux infiltratie kwel onderkant WVP1 19 november 2018