De koppeling tussen topsysteem en grondwater

In het LWKM wordt de hydrologische informatie aan LHM ontleend. Hiertoe wordt op basis van LHM- resultaten per cel van 250x250 meter een waterbalans opgesteld die voor het beleidsmodel wordt opgeschaald naar waterbalansen voor de HRU’s. Op enkele punten blijkt deze rekenwijze nog onvoldoende rekening te houden met het doel van uitspoelberekeningen:

• In het LHM wordt gebruikgemaakt van diepe ontwateringsmiddelen die insnijden in de

watervoerende lagen, waardoor het watervoerende pakket direct ontwatert in de waterlopen. De cellen met deze ontwateringsmiddelen zijn niet meegenomen in de berekeningen in ANIMO, zie bijvoorbeeld de waterlopen in figuur 7.1 in oostelijk en zuidelijk Flevoland. Binnen de berekeningen van het topsysteem wordt namelijk verondersteld dat de fluxen over de boven- en onderranden uniform verdeeld zijn. Dit heeft als consequentie dat een afvoer naar een diepe waterloop met een breedte van bijv. 5 meter uit MODFLOW op het koppelingsvlak uniform wordt uitgesmeerd over een afstand van 250 meter. Voor het landoppervlak aangrenzend aan de waterloop leidt dit tot een onrealistische situatie. De afvoer naar de diepe ontwateringsmiddelen is wel meegenomen in de oppervlaktewaterberekeningen in de KRW-verkenner.

• De hydrologische berekeningsresultaten zijn als gevolg van het expliciet rekenen in LHM met een celgrootte van 250 meter ruimtelijk sterk gedifferentieerd, waardoor op de hogere zandgronden in de zomersituatie relatief veel cellen voorkomen die geen waterafvoer hebben. Een indruk hiervan is gegeven in figuur 7.2. Ook hier geldt dat het ruimtelijke patroon van de afvoeren, naast een groot oppervlak zonder waterafvoer in de zomersituatie, sterke gradiënten laat zien. In de oorspronkelijke opzet van de modelkoppeling met de HRU’s is hier achteraf bezien te weinig rekening mee

gehouden. Door de rekenresultaten van de HRU’s achteraf te middelen, is hier voor de eerste modeltoepassing pragmatisch aan tegemoet gekomen.

Figuur 7.1 Langjarig gemiddelde waterafvoer in het zomerhalfjaar in oostelijk en zuidelijk Flevoland.

Figuur 7.2 Langjarig gemiddelde waterafvoer in het zomerhalfjaar in oostelijk Noord-Brabant en Noord-Limburg.

Langjarig gemiddelde waterafvoer in het zomerhalfjaar (mm)

Omdat het uitspoelconcept in ANIMO uitgaat van een diffuse belasting en impliciet veronderstelt dat binnen een rekeneenheid zowel waterlopen met diepe ontwatering als waterlopen gekoppeld aan ondiepe ontwatering voorkomen, is het toepassen van een een-op-een-koppeling van ANIMO- modelprofielen aan de huidige MODFLOW-rekencellen niet zinvol. De werkwijze waarbij de rekenresultaten van het LHM gebruikt worden om grotere ruimtelijke eenheden dan de HRU’s te onderscheiden, is noodzakelijk om de kloof tussen de ruimtelijke concepten van LHM en ANIMO te overbruggen en moet verder worden uitgewerkt. Bij het afleiden van de HRU’s zijn de door LHM berekende grondwaterstanden en kwel-/wegzijgingsfluxen als indelingscriterium genomen.

Redenerend vanuit het ANIMO-concept wordt op basis van de huidige hydrologie aanbevolen om de gebruikte criteria te heroverwegen (bijv. kaart-Gt in plaats van berekende Gt) en HRU’s met een groter oppervlak te definiëren. Bij nieuwe versies van het LHM kunnen de resultaten anders uitpakken en moet de indeling opnieuw worden beoordeeld.

De waterafvoer berekend als invoer van ANIMO is in het algemeen lager dan in LHM3.5.1. Oorzaken van de lagere waterafvoer zijn:

• Bij het samenstellen van de HRU’s is een selectie uitgevoerd van LHM3.5.1-rekeneenheden. Hierbij is besloten de LHM-cellen met hoofdwaterlopen niet in de schematisering van de HRU’s mee te nemen. Daardoor is het areaal in ANIMO kleiner dan in LHM. Omdat deze waterlopen een meer dan gemiddelde waterafvoer hebben, resulteert deze keuze naast een kleiner oppervlak ook in een kleinere waarde voor de gebiedsgemiddelde afvoer.

• Bij het samenstellen van de onderrandvoorwaarden voor HRU’s moesten keuzes gemaakt worden ten aanzien van extreme waarden voor kwel- en wegzijging. Besloten is om de LHM-cellen met de extreme waarden buiten beschouwing te laten en een gebied-gewogen gemiddelde te berekenen voor de resterende cellen met kwel- en wegzijging binnen bepaalde criteria. Vervolgens is de gemiddelde waarde ook toegekend aan de uitgesloten cellen. Deze rekenwijze komt neer op het afkappen van extreme waarden voor kwel en wegzijging. De gebiedsgemiddelde waarde voor de kwel of wegzijging van een HRU is in deze situaties lager dan wanneer de extreme waarden wel zouden zijn meegerekend.

• Stedelijk gebied en glastuinbouw zijn in de berekeningen met ANIMO niet meegenomen.

Om te controleren welk deel van de afvoerfluxen in LHM3.5.1. buiten beeld blijven in de invoer van ANIMO, is de langjarig gemiddelde waterafvoer in LHM3.5.1 en voor de HRU’s berekend. In figuur 7.3 wordt per waterlichaamgebied de verhouding tussen de nettoafvoer van de HRU’s en de nettoafvoer in LHM3.5.1 getoond.

Figuur 7.3 Verhouding tussen de netto-drainage in HRU’s en de netto drainage in LHM3.5.1 voor waterlichaamgebieden.

Op deze kaart is te zien dat in een aantal waterlichaamgebieden de netto drainage in de invoer van ANIMO minder dan de helft bedraagt van de waarde in LHM. Vooral het gebied langs de Maas laat dit beeld duidelijk zien, maar ook enkele beken in het beheergebied van De Dommel en gebieden behorend bij waterschap Vallei en Veluwe. De gebieden in West-Nederland met een lage verhouding tussen netto drainage in HRU’s en die in LHM3.5.1 hangen samen met het relatief grote areaal aan stedelijk gebied en glastuinbouw die niet in de HRU- schematisering is opgenomen. Op niveau van de waterschappen laten Limburg, Delfland en Schieland en Krimpenerwaard een ratio zien lager dan 0,5. Landelijk gemiddeld bedraagt de verhouding 0,75.