Neerschaling freatisch grondwaterniveau en kwel ten behoeve van Klimaatbestendige zoetwatervoorziening Nederland Joachim Hunink Jacco Hoogewoud Remco van Ek

Uitgangspunten Neerschalen nodig in verband met koppeling functie natuur aan beleidsanalytische (geo)hydrologische modellen Hierdoor zijn ook de landelijke modellen beter toetsbaar aan veldkennis en punt data (freatische peilbuizen) Hulpmiddel voor consistente koppeling tussen verschillende ruimteschalen (landelijk en regionale modellen) en nodig gezien huidige beleidsvragen (vereiste watercondities/watervraag natuur) Neerschalen mag niet gezien worden als een vervanging van het regionale model door een landelijk model. Het is een optimalisatie van het landelijk model. Wat neerschalen: freatische grondwaterstand kwelflux 1e scheidende laag (koppeling wortelzone) bodemvocht(?)

Landelijk model (NHI) Alterra Deltares Deltares

Landelijk model PAWN, decades, 500 m grid NHI, days, 250 m grid ONGECALIBREERD

A B D C E F G Regionaal model Oorspronkelijk Mipwa model (versie 1) A. MIPWA B. Twente C. AMIGO D. HDSR E. Delfland F. MORIA G. IBRAHYM A B D E C F G Detail 25 m model, Drentse Aa

A B D C E F G Regionaal model Verbeterd en gevalideerd Mipwa model A. MIPWA B. Twente C. AMIGO D. HDSR E. Delfland F. MORIA G. IBRAHYM A B D E C F G Detail 25 m model, Drentse Aa

Modelconcept NHI neerschaling ijken/calibreren Uitgangssituatie Deltares 25 m NHI neerschaling ijken/calibreren Uitgangssituatie Toets op huidig voorkomen natuurtypen Freatische gws Kwelflux Kwelherkomst Bodemvocht Regionale modellen Deltares/Alterra Standplaatskaarten SBB Gws metingen DINO Remote Sensing Veldkennis/bezoek 25 m Scenario’s, Strategiëen Verandering hydrologie Verandering Bodem (WUR) neerschaling Tabellen of SMART2-SUMO2 Freatische gws Kwelflux Kwelherkomst Bodemvocht Scen: Landgebruik, Klimaat Strat: Adaptatie (hydrologie, RO) Effect op natuurdoelen (KWR) Ecologische vereisten Habitattypen? PROBE ? Causaal analytische Benadering? 250 m of grover Vertaling naar beoordelingskader Confrontatie met Streefbeeld natuur Verandering potentieel voorkomen natuurtypen Kansen/knelpunten kaart

25 m model Drentse Aa  250 m versus NHI (250 m) Betrouwbaarheid huidig NHI 25 m model Drentse Aa  250 m versus NHI (250 m) arcering = natte gronden arcering = droge gronden Conclusie: NHI wijkt soms meer dan een meter(!) af van gevalideerd regionaal model. Dat is erg veel. NHI moet worden gecalibreerd en valideerd!

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Verschillende methoden getest 1a – lineaire interpolatie vanuit middelpunt cel (TIN) 1b – als 1a maar met kriging 2a – als 1a maar ook drainagehoogte beneden freat. gws 2b – als 2a maar met kriging 2c – als 2a maar met legger waterlopen 3a – als 2a maar met een GIS functie voor opbolling 3a smooth – als 3a maar met kriging 3b – als 2c maar met een GIS functie voor opbolling 3b smooth – als 3b maar met kriging 4 – methode Hoogland (memo 12-1-2009) 4 smooth – als 4 maar met kriging 6 – als 2a maar met aftoppen gws boven maaiveld 10 – als 6 maar interpolatie uitsnede beekdal 150 m 10f – idem maar meer (smooth) via grotere focal mean 10 – als 6 maar interpolatie uitsnede beekdal 50 m 11 – als 3a maar andere functie (Mazure)

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 1a: alleen gws 1b met kriging

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 2a: naast gws ook oppvw peil beneden gws 2b: als 2a met kriging 2c: met legger waterlopen

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 3a: naast gws en oppvw peil beneden gws een GIS functie voor opbolling (geldig binnen 100 m van waterloop). hoogte = drainageniveau + ln(afstand)/kd

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 4: gws afhankelijk van maaiveld (benadering methode Alterra), middeling binnen 100 m, R = 0.625. Tevens een smooth versie (focal mean 4 cellen) met

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 6: als 2a maar gws boven maaiveld wordt afgetopt. Risico: verwijdering poelen

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 10: als 2a maar bij interpolatie met peilen uitsnede rondom waterlopen (150 m of 50 m). Gws boven maaiveld is afgetopt.

Ontwikkeling neerschalingsmethode: gws Methode 11: variant op methode 3 maar andere formule (variant op Mazure). Opbolling binnen 100 m van de waterloop afhankelijk van kD en c. en rechter term vervangen door

Ontwikkeling neerschalingsmethode

Ontwikkeling neerschalingsmethode

Ontwikkeling neerschalingsmethode

Ontwikkeling neerschalingsmethode

Resultaat neerschaling Origineel Gevalideerd regionaal Model (Hoogewoud, 2009)

Resultaat neerschaling Neerschaling o.b.v. opgeschaald origineel Conclusie: neerschaling werkt goed mits NHI klopt.

Resultaat neerschaling Neerschaling o.b.v. NHI Conclusie: fouten in NHI ook zichtbaar in resultaat neerschaling.

Resultaat neerschaling (te droog) (te nat) Neerschaling o.b.v. NHI Conclusie: fouten in NHI ook zichtbaar in resultaat neerschaling.

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel 1a – Darcy, met best neergeschaalde grondwaterstanden en stijghoogte via TIN uit NHI, en ongeaggregeerde weerstanden uit REGIS II. 1b – als 1a maar stijghoogte met kriging 2a – TIN interpolatie middelpunt kwel gridcel 2b – als 2a maar met kriging 2c – Gebruikt van bilineaire interpolatie. Hierbij wordt de ArcInfo functie latticespot gebruikt op het 250x250 m grid. 3a – Combi van 1a en 2a. In gebieden met weerstand > 25 d methode 1a (= beekdalen) en gebieden < 25 d methode 2a (=infiltratiegebieden). 3b – In gebieden met weerstand > 25 d methode 1a (= beekdalen) en omdat gebieden < 25 d ook infiltratiegebieden kunnen zijn aanname: flux over eerste modellaag = grondwateraanvulling.

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel 2b 2c 3a 3b

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel Neerschaling naar wortelzone (methode KWR, G. Cirkel) Stap 1: Berekenen vochtprofiel en bergingsvermogen (bij statisch evenwicht) op basis van bodemkaart 1:50.000, 31 bodemfysische eenheden en Van Genuchten vergel. Stap 2: Berekenen grondwateraanvulling en runoff. Aanname: berging is na elke dag weer leeg, kwelgebieden verdampen als graslanden. Overschot op berging is runoff. Stap 3: Berekening maximale dikte neerslaglens met functie Kees Maas o.b.v. De Raat, 1999 (stationair model). Stap 4: Berekening moment van doorbraak en flux naar de wortelzone op basis van verloop neerslagoverschot en kritische stijghoogte bodem.

Ontwikkeling neerschalingsmethode: kwel Neerschaling naar wortelzone (methode KWR) Over 1e scheidende laag In de wortelzone

Vervolgtraject Met Alterra en KWR afspraken over kwel naar wortelzone. Inpassen in ecohydrologische module NHI. Testberekening neerschalen op landelijke schaal voor gebieden met natuurfunctie KWR uitbesteding klimaatrobuuste vegetatiereponsmodule en definitiestudie aanpak bodemmodule; oplevering dit jaar Overleg met PBL en Alterra over SMART2-SUMO2 en bijdrage calibratie NHI Memo beoordelingskader uitwerken i.s.m. Marjolijn Haasnoot en Rianne van Duinen (koppeling met vegetatie responsmodule) Contact met LNV en Alterra over landelijke natuurdoelen en ecohydrologische module In 2010 bodemmodule realiseren (afspraken met PBL, KWR en Alterra)