Het geconstrueerde stedelijke waterbalansmodel

Model bepaalt de waterbalans van een wijk met voldoende nauwkeurigheid

Op basis van de validatieresultaten en case resultaten wordt geconcludeerd dat de gevolgde werkwijze een bruikbaar waterbalansmodel heeft opgeleverd, gezien de beschikbaarheid van meetgegevens en conceptuele schematisering van de afvoerprocessen. En zeker ook als het de doelstelling is snel, in tijd en ruimte geaggregeerde waterhoeveelheden te bepalen, zoals in deze studie.

Model vult hiaat tussen regionale modeluitkomsten en lokale informatiebehoefte

Met het model vormt in zekere zin het ‘proof of concept’ om met een zgn. bakjesmodel geaggregeerde informatie te verkrijgen over de werking van een watersysteem op wijkniveau en hoe dit systeem reageert op meteorologische veranderingen, klimaatverandering en de inzet van waterbeheermaatregelen. Het:

• Rekent snel (enkele minuten), dit is essentieel voor het verkrijgen van gevoel voor hoe het systeem reageert op veranderingen;

• Is flexibel af te stemmen op plaatselijke watersysteemkenmerken;

• Kwantificeert waterbalanscomponenten en fluxen, w.o. grondwaterstandsverandering, waterbehoefte in bodem, uitwisseling grondwater – oppervlaktewater;

• Biedt inzicht in verloop van fluxen gedurende kalenderjaar; • Berekent geaggregeerde fluxen op jaarbasis;

• Is geschikt voor het doorrekenen van klimaatscenario’s en het effect van maatregelen • Visualiseert uitkomsten;

• Vult de informatiehiaat tussen uitkomsten van (boven)regionale modellen (zoals NHI) en de informatiebehoefte op stad/wijkniveau.

Model brengt strategieën Deltaprogramma dicht bij praktijk

Een bakjesmodel mist de ruimtelijke component. Het gaat uit van en bepaalt voor de gehele wijk geldende waarden. Dit laat voor sommige doelstellingen te wensen over. Maar voor de doelstelling van deze studie, waarbij op het schaalniveau van een gehele wijk wordt onderzocht welke effecten klimaatverandering en maatregelen hebben en gezocht wordt naar totaalhoeveelheden water per component, voldoet het model goed. Dit is eveneens het schaalniveau waarop stedelijke waterbeheerders verkennende studies (willen) uitvoeren. De vraag ‘met hoeveel water meer of minder moeten we nu eigenlijk rekening houden?’ wordt beantwoord. Het model is daarmee geschikt om in het kielzog van de maatregelenstrategieën die voortkomen uit het Deltaprogramma voor stadsdelen te verkennen welke effecten in een wijk kunnen worden verwacht, en vervolgens daarbij passende maatregeltypen te selecteren of ontwerpen.

Model is generiek toepasbaar, mits watersysteem zorgvuldig wordt geschematiseerd De ontwikkeling van het stedelijke waterbalansmodel voor het stedelijk watersysteem inclusief de waterketen, en de toepassing ervan in Amsterdam en Arnhem, hebben geleid tot een voorzichtig optimisme aangaande de toepassingsmogelijkheden van het model om de

1206329-000-BGS-0013, 25 april 2013, definitief

waterbehoefte te bepalen in andere stedelijke gebieden in Nederland. Onderstaand een toelichting op deze conclusie.

Om tot een zinvolle evaluatie te komen is het noodzakelijk om de set modelparameters in drie groepen onder te verdelen. Ten eerste de parameters die een bepaald proces beschrijven en niet gebiedsgebonden zijn, althans niet binnen Nederland. Dit zijn onder andere de afvoerfactoren van de verschillende landgebruiksfuncties, en de parameters die verdampings- en interceptieprocessen beschrijven. Ten tweede de parameters die wel karakteristiek zijn voor een bepaald gebied, en bovendien goed te bepalen zijn. Dit zijn de oppervlaktepercentages van de verschillende landgebruiksfuncties, die relatief eenvoudig uit de lokale GBKN-bestanden af te leiden zijn. Ten derde de gebiedsgebonden parameters die moeilijk of niet voorafgaand aan de modellering te bepalen zijn, zoals de hoeveelheid lekkage naar het riool of de uitwisseling grondwater – oppervlaktewater.

In dit project is de werkwijze geweest om de eerste parametersgroep zo goed mogelijk te kalibreren op het Prinseneiland, en de gevonden waarden toe te passen in de Rivierenbuurt en Arnhem-Oost. De tweede parametersgroep kon zoals gezegd worden afgeleid voor elk afzonderlijk gebied. De derde parametersgroep kon alleen kwalitatief worden geschat, en dan alleen nog relatief ten opzichte van het Prinseneiland. Van de Rivierenbuurt is bijvoorbeeld bekend dat de riolering veel ouder is dan op het Prinseneiland, waardoor wellicht de lekkage van grondwater naar het riool hoger is. Maar hoeveel hoger is niet bekend; er is dan ook bijna geen ontkomen aan om deze derde groep parameters alsnog in een lokale, ‘kleine’ kalibratie in het desbetreffende toepassingsgebied aan te passen. Dit is dan ook gedaan voor de Rivierenbuurt en Arnhem-Oost.

Gegevensbeschikbaarheid is bepalend voor nauwkeurigheid uitkomsten

De toepassing van het waterbalansmodel wordt vooral beperkt door de beschikbaarheid van gegevens, meer dan door onvolkomenheden in het model zelf. En dan niet zozeer de beschikbaarheid in absolute zin, maar de verhouding tussen beschikbaarheid en complexiteit van randvoorwaarden (watersysteem, ondergrond, rivierinvloeden, onttrekkingen e.d.). Deze verhouding ligt in een gebied als de Rivierenbuurt (veel informatie beschikbaar) gunstiger dan in Arnhem-Oost (minder informatie en complexe randvoorwaarden).

In nabije toekomst nauwkeuriger validatie en daarmee betere modellering mogelijk Om tot een definitieve toetsing van dit waterbalansmodel te komen, zou een validatie moeten plaatsvinden in een stedelijk gebied waar meer bekend is over grondwater-, oppervlaktewater- en rioolsysteem dan in de in dit project beschouwde validatiegebieden. Met het steeds meer beschikbaar komen van meetgegevens uit getelemetriseerde en soms gecombineerde monitoringssystemen zal het naar verwachting een kwestie van enkele jaren zijn voordat dit mogelijk is. De resultaten van dit modelonderzoek dragen bij aan de impuls voor deze ontwikkelingen. Tot die tijd is een waterbalansmodel zoals dat in dit project is opgezet bruikbaar voor in ruimte en tijd geaggregeerde scenario-analyses, waarbij orden van grootten van effecten en benodigde waterhoeveelheden worden gekwantificeerd.

Model wordt doorontwikkeld

De modelcode is geschreven in MATLAB. Dit maakt de huidige versie van het model niet gebruiksvriendelijk. Deltares zal onderzoeken of de opgedane ervaringen en ontwikkelde concepten op termijn kunnen worden overgebracht naar haar opensource modellen voor

1206329-000-BGS-0013, 25 april 2013, definitief