Dimmie Hendriks - dimmie.hendriks@deltares.nl Methodiek voor het bepalen van de interactie tussen grondwater en oppervlaktewater Casestudie 't Merkske Dimmie Hendriks - dimmie.hendriks@deltares.nl 6 november 2009

Inhoud Inleiding Methodiek Beschrijving stroomgebied Geohydrologisch model Bepalen grenswaarden basisafvoer Resultaten: vergelijken scenario’s Conclusies en aanbevelingen June 20 2008

Inleiding KRW stelt dat een goede toestand van grondwater vereist is voor: behoud goede toestand oppervlaktewater behalen milieudoelstellingen oppervlaktewaterlichamen Momenteel: geen methodiek weinig studies naar effect grondwater op oppervlaktewater (beken) geen grenswaarden voor minimale basisafvoer bekend Doel van onze studie: ontwikkelen methodiek inzicht krijgen in effect grondwater op oppervlaktewater (beken) grenswaarden minimale basisafvoer (ecologie!!) invloed menselijke ingrepen en klimaat op basisafvoer  pilotstudie in stroomgebied van ’t Merkske June 20 2008

Inleiding grenswaarden?? belangrijk voor ecologie en chemie in beek environmental flow needs (EFN): “de complete range van variaties in het hydrologisch regime van een waterloop en de daarmee samenhangende karakteristieken (timing, duur, frequentie en snelheid van de veranderingen) die nodig zijn voor het in stand houden van de gewenste ecologische toestand in en rond de waterloop” (Richter, 1997). basisafvoer is één aspect van EFN minimale stroomsnelheid watervoerendheid / droogval belangrijk voor ecologie en chemie in beek grenswaarden?? June 20 2008

Inleiding ?? effect op basisafvoer ?? Basisafvoer ~ opkwellend grondwater  veranderingen in grondwater hebben effect op basisafvoer, stroomsnelheid en watervoerendheid / droogval. Menselijke ingrepen veranderen grondwatertoestand: ontwatering dmv sloten / aanleg drainage verdiepen / rechttrekken waterlopen drinkwater- en industriële onttrekkingen beregening Verandering klimaat verandert grondwatertoestand: toename / afname neerslag toename / afname verdamping indirect: toename beregening en onttrekkingen ?? effect op basisafvoer ?? June 20 2008

Methodiek Gevolgde stappen (deels gebaseerd op eerder onderzoek) Verzamelen hydrogeologische gebiedskennis In kaart brengen menselijke ingrepen Verzamelen afvoerdata en bepalen basisafvoer Creëren en toetsen van grondwatermodel Bepalen minimale basisafvoer m.b.t. ecologische doelstellingen (meerdere schalen) Definiëren toekomstscenario’s Berekenen basisafvoer voor onverstoorde toestand, huidige situatie en toekomstscenario’s (meerdere schalen) Vergelijken basisafvoer in onverstoorde toestand, huidige situatie en toekomstscenario’s met grenswaarden (meerdere schalen) June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied topografie geologische opbouw: lokaal en regionaal morfologie & bodem June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied  permanent langzaam stromende bovenloop op zand (beektype R4) basisafvoer ~ kwelstroom uit het diepe grondwater June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied permanent langzaam stromende bovenloop op zand (beektype R4)  basisafvoer ~ kwelstroom uit het diepe grondwater regionaal grondwatersysteem June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied menselijke ingrepen  normalisatie waterlopen stelsel van tertiaire waterlopen voor drainage landbouwgebieden drinkwateronttrekkingen net buiten gebied zomerperiode: beregening vanuit grondwater June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied menselijke ingrepen normalisatie waterlopen  stelsel van tertiaire waterlopen voor drainage landbouwgebieden drinkwateronttrekkingen net buiten gebied zomerperiode: beregening vanuit grondwater June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied menselijke ingrepen normalisatie waterlopen stelsel van tertiaire waterlopen voor drainage landbouwgebieden  drinkwateronttrekkingen net buiten gebied zomerperiode: beregening vanuit grondwater June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied menselijke ingrepen normalisatie waterlopen stelsel van tertiaire waterlopen voor drainage landbouwgebieden drinkwateronttrekkingen net buiten gebied  zomerperiode: beregening vanuit grondwater June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied Huidige klimaat (2004 – 2008) effectieve neerslag: 650 mm gewasverdamping: 270 mm gemiddelde afvoer: 0.636 m3/s grondwateraanvulling: 380 mm June 20 2008

Beschrijving Merkske stroomgebied Toekomstige klimaat (W+ scenario 2100) effectieve neerslag: 565 mm gewasverdamping: 285 mm ook: vaker droge zomers en vaker extreme buien gemiddelde afvoer: ?? grondwateraanvulling: 280 mm 100 mm minder!! June 20 2008

Bepalen basisafvoer Voor basisafvoer is Q95-waarde van het jaar gebruikt (Kloppmann et al., 2006, Martin et al., 2005; Ward and Fitzsimons, 2008) Q95-waarde = gemiddelde afvoer van 7-daagse periode met laagste afvoer Voor ‘t Merkske (2004 – 2008) ~ 0.1 m3/s June 20 2008

Geohydrologisch model MODFLOW 2 modellagen; 1 scheidende laag topografie grondwateraanvulling, evaportanspiratie onttrekkingen en beregening (40 dagen) waterlopen: breedte en diepte drainage oppervlakkige afstroming inslingerfase + 365 dagen June 20 2008

Bepalen grenswaarden basisafvoer EFN grenswaarden gebaseerd op gewenste ecologische situatie Afleiding MEP/GEP voor waterlichaam ‘t Merkske = uitgebreide ecologische systeemanalyse  referentietype en inschatting ecologisch potentieel  Merkske = beektype R4: “permanent langzaam stromend op zand”  grenswaarden stroomsnelheid en waterdiepte (belangrijk voor ecologie) Alternatief: afleiden beektype en grenswaarden m.b.v. HABITAT Toolbox Anders? Inzichten beekecologen? June 20 2008

Bepalen grenswaarden basisafvoer beekmorfologie grenswaarden GEP: - minimale waterdiepte - minimale stroomsnelheid x June 20 2008

Bepalen grenswaarden basisafvoer waterlopen: primaire secundaire tertiaire June 20 2008

Modelscenario’s onverstoorde en huidige situatie met / zonder tertiaire waterlopen en drainage met / zonder drinkwateronttrekkingen met / zonder beregening met / zonder klimaatverandering verhoging onttrekkingscapaciteit (drinkwater en beregening) June 20 2008

Resultaten: verlaging basisafvoer Huidige situatie t.o.v. onverstoorde situatie 25-35% verlaging t.g.v. drainage 5% verlaging t.g.v. beregeningen 5% verlaging t.g.v. drinkwateronttrekkingen Toekomstige situatie t.o.v. huidige situatie 33% verlaging in 2050 bij W+ scenario 45% verlaging in 2100 bij W+ scenario 30% verlaging bij 3X huidige onttrekking (beregeningen en drinkwater) June 20 2008

Resultaten basisafvoer Afname uitstroming grondwater: varieert ruimtelijk onttrekkingen klimaat: W+ 2100 June 20 2008

Resultaten basisafvoer vergelijking met EFN grenswaarden basisafvoer June 20 2008

Conclusies casestudie Merkske Verlaging basisafvoer tgv drainage relatief groot Effect onttrekkingen (drinkwater en beregening) relatief klein Klimaatverandering kan leiden tot sterke verlaging basisafvoer Huidige ecologische eisen hoofdwaterloop waarschijnlijk niet in gevaar Op kleinere schaal ecologische eisen wel in gevaar!! droogval en lage stroomsnelheden in secundaire en tertiare waterlopen June 20 2008

Discussie en aanbevelingen Effect beregening groter in andere gebieden  onderzoek Perry de Louw Ook meenemen in analyse: effecten normalisering en uitdiepen beek Koppeling aan oppervlaktewatermodel  verfijning analyses Bepalen preciese herkomst basisafvoer a.h.v. veldonderzoek, stroombanen-analyse Werkelijke historische situatie hydrologie en ecologie? Onderzoeken effect verlaging basisafvoer op chemische toestand beekwater (diep grondwater is relatief schoon) Opstellen algemene grenswaarden basisafvoer mbt ecologie  samenwerken met zoetwater-ecologen Is dit een werkbare methodiek voor waterbeheerders? Wat kan/moet anders? Quickscan-methode ontwikkelen? June 20 2008

Bedankt voor uw aandacht!