6.1 Berekeningswijze
Het onderzoek is uitgevoerd op een drietal proefvelden van ca 50 bij 100 meter, genaamd D, E en F (zie figuur 1). De proefvelden zijn gese-lecteerd op hun relatieve hoogteligging: plot D is laag gelegen, plot E hoog en plot F intermediair.
De berekeningen zijn uitgevoerd in raaien loodrecht op de dichtstbij gelegen sloot. De lengte van deze raai is 64 meter op plot D, en 120 meter op plots E en F. De breedte van de raaien is 4 meter. In deze raai-en is op 2 of 3 plaatsraai-en de grondwaterstand gemetraai-en, alsmede het openwaterpeil in de sloot. Bovendien is op plot D en E van eind augus-tus tot oktober de stijghoogte gemeten in het rivierzand.
Een dwarsdoorsnede van de proefvelden is schematisch weergegeven in figuur 12.
effectieve neerslag
klei
zand
verdamping
registratie grondwater stand
registratie stijghoogte
innundatie
verticale af- en aanvoer
horizontale af- en aanvoer kleipakket horizontale af- en aanvoer zand
Figuur 12.
schematische doorsnede van de proef-velden, met profielopbouw, meetpun-ten en waterfluxen.
Het model berekent per uur de grondwaterstanden in de raai. De geme-ten slootwaterstand wordt als randvoorwaarde opgelegd. Vanuit de grondwaterstand van de voorgaande tijdstap en het neerslagoverschot (inclusief eventueel inundatiewater) of -tekort wordt vervolgens een nieuwe grondwaterstand berekend. Uit de verschillen in grondwater-standen of stijghoogten tussen de compartimenten en tussen de lagen wordt de horizontale en verticale waterbeweging in het profiel berekend.
De effectieve neerslag is berekend uit de op plot D gemeten neerslag en de grondwaterstand. De aanname is dat als er neerslag valt terwijl de bodem met water verzadigd is, de effectieve neerslag op nul gesteld mag worden. Mogelijke verdunning van op het veld staand water met
neerslagwater is niet in beschouwing genomen. Wanneer op een be-paald tijdstip zowel neerslag is gemeten als inundatie vanuit de sloot is berekend, terwijl het profiel nog niet met water verzadigd was, dan is de infiltrerende hoeveelheid water toegeschreven aan het oppervlakte-water. De werkelijke effectieve neerslag kan dus wat hoger zijn dan hier berekend, en de werkelijke hoeveelheid geïnfiltreerd oppervlaktewater wat lager.
De actuele verdamping is geschat als de referentiegewasverdamping te De Bilt, berekend volgens Makkink. De cijfers zijn afkomstig van het KNMI. De gewasfactor voor omrekening van de referentieverdamping naar de potentiële verdamping is gelijk aan 1 gesteld. Op grond van de natte omstandigheden op de proefvelden is aangenomen dat er geen verdampingsreductie door vochttekorten optreedt.
Als het slootwaterpeil hoger is dan het maaiveld treedt inundatie op, gevolgd door verticale infiltratie vanaf het maaiveld. De infiltratiesnel-heid is 3 mm/ uur, geschat op basis van gemeten stijging van de grond-waterstand tijdens inundatie. Als het profiel met water verzadigd is treedt geen infiltratie meer op.
De verticale flux tussen de klei- en zandlaag speelt in de waterbalans een grote rol. Deze flux wordt door het model berekend uit het poten-tiaal verschil van het water in het kleipakket en in het onderliggende zand. De bij de berekening benodigde verticale weerstand van de klei-laag is geschat door optimalisatie (zie hoofdstuk 7).
De horizontale fluxen door het kleipakket van en naar de sloot zijn klein, vanwege de beperkte dikte en doorlatendheid van de kleilaag.
De waarden van de intreeweerstanden van zowel de klei- als de zand-laag nabij de sloot zijn niet gemeten, doch geschat (zie hoofdstuk 7).
Om de diverse randvoorwaarden (neerslag, verdamping, infiltratie, slootwaterstand) als tijdsafhankelijke waarden in te voeren zijn enkele voor- en nabewerkingen nodig op de in- en uitvoerbestanden van Microfem. Deze bewerkingen zijn genoemd en toegelicht in bijlagen I en II.
6.2 Invoergegevens
Bij de berekeningen zijn de volgende gemeten invoergegevens gebruikt:
neerslag en verdamping;
hoogteligging van het maaiveld;
dikte van het kleipakket;
slootwaterstanden;
transmissiviteit van het klei- en zandpakket;
bergingscoëfficiënt van het klei- en zandpakket.
Verder zijn de volgende benodigde gegevens geschat, op basis van de overeenkomst tussen gemeten en berekende grondwaterstanden:
infiltratiesnelheid vanaf het maaiveld tijdens inundaties;
verticale weerstand van de slecht gerijpte kleilaag direct boven het zandpakket;
infiltratieweerstand van klei- en zandpakket nabij de sloot.
De neerslag is gemeten met een Casella tipping-bucket regenmeter met
Waterhuishouding polder Plattehoek 24
een meetnauwkeurigheid van 0.2 mm, aangesloten op een van de data-loggers. Deze regenmeter heeft per kwartier de neerslag geregistreerd.
De opstelhoogte van de regenmeter bedroeg ca 1.20 meter boven maaiveld. Dit is hoger dan gewenst, maar noodzakelijk vanwege de inundaties van het gebied.
De verdamping is gemeten door het KNMI. Op basis van de klimaat-kaarten van Nederland zijn de gegevens van de Bilt gekozen als het meest representatief voor de verdamping in de Biesbosch.
De maandcijfers van de neerslag en verdamping gedurende de onder-zoeksperiode zijn vermeld in tabel 1. Door de hoge neerslag in decem-ber en januari en de daarmee gepaard gaande hoge rivierwaterstanden moesten de dataloggers op plot E en F tijdelijk uit het veld worden gehaald. Door vorstperioden en langdurige inundaties zijn deze loggers pas eind maart weer teruggeplaatst.
Tabel 1 .
Maandcijfers neerslag (gegevens Dir.
IJsselmeergebied) en
referentieverdam-ping (KNMI, gemeten te de Bilt) gedu- 1993 rende de onderzoeksperiode.
1994
maand neerslag
(mm)
verdamping (mm)
oktober november december januari februari maart april mei juni juli augustus september
61 77 200 121 39 115 113 87 70 63 55 242
24 10 4 7 14 30 49 71 82 124 80 38
De hoogteligging van het maaiveld op de proefvelden is gerapporteerd door Hin et al. (1994). Op plot D varieert het maaiveld van 0.30 tot 1.10 m +NAP, op plot E van 0.70 tot 1.60 m +NAP, en op plot F is het maaiveld relatief vlak, variërend van 0.80 tot 1.15 m+NAP.
De maaiveldhoogte ter plaatse van de grondwaterstandbuizen is erg be-langrijk in de berekeningen, vanwege de frequentie en duur van aanvoer van inundatiewater. In de berekeningen is gebruik gemaakt van maaiveld-hoogten die zijn afgeleid uit de gemeten grondwaterstanden. Uit de metin-gen is namelijk vrij nauwkeurig af te leiden bij welk slootpeil inundatie begint op te treden. De in de modellering gebruikte maaiveldhoogten zijn vermeld in tabel 2.
De verzadigde doorlatendheid van de kleilaag is op elk van de drie plots op ca 10 plaatsen gemeten volgens de boorgatmethode. Op plot E, waar de kleilaag plaatselijk slechts 0.5 m dik is, zijn enkele metingen gedaan in de zandlaag. Tevens is de doorlatendheid van de zandlaag geschat uit het M50-cijfer. De in de modellering gebruikte waarden zijn vermeld in tabel 2.
De dikten van de doorstroomde pakketten zijn geschat; zie tabel 2.
De bergingscoëfficiënt van het bovenste deel van de kleilaag is gemeten op drie plaatsen per proefveld. Hiertoe zijn stalen ringen (lengte 50 cm, diameter 20 cm) in de grond geperst en uitgegraven. Na verzadiging is stapsgewijs de uit de kolom stromende hoeveelheid water gemeten.
Tabel 2.
Karakteristieken van de proefvelden in de Plattehoek; * = geschatte waarde
Hieruit is de bergingscoëfficiënt berekend. De spreiding in de resultaten was nogal fors. Wel is een sterke afname zichtbaar vanaf het maaiveld naar beneden. De gebruikte waarden zijn vermeld in tabel 2.
De bergingscoëfficiënt van de zandlaag betreft op plot D en F slechts de elastische bergingscoëfficiënt, omdat de grondwaterstand nooit daalt tot in deze laag. De bergingscoëfficiënt is geschat op basis van in de lite-ratuur vermelde waarden. Op plot E, waar de grondwaterstand wel daalt tot in de zandlaag, is de bergingscoëfficiënt van de zandlaag geschat op 2%.
maaiveldhoogte (m +NAP)
maaiveldhoogte in raai (m +NAP)
verzad. doorlatendheid klei (m/dag)
verzad. doorlatendheid zand (m/dag)
infiltratiesnelheid aan mv bij inundatie * (mm/dag)
dikte horizontaal doorstroomde kleilaag (m)
totale dikte kleilaag (m)
dikte zand* (m)
bergingscoëfficiënt klei aan maaiveld (%)
bergingscoëfficiënt klei op 40 cm diepte (%
bergingscoëfficiënt zand* (%)
p l o t D
0 . 3 0 - 1 . 1 0
0 . 8 5 - 0 . 9 5
0.52
6.2*
3.0
1.0
3.0
2.5
13.0
2.1
0.01
plot E
0.70- 1.60
1.05
2.26
6.2
3.0
0.7
0.7
4.0
13.0
1.8
2.0
plot F
0 . 8 0 - 1 . 1 5
1.00-1.05
0.41
6.2*
3.0
1.0
2.5
2.5
12.0
2.5
0.01
De continumetingen zijn gedaan metSkipperdata-loggers (fabrikant van Essen, Delft) voorzien van Druck drukopnemers.
Deze metingen zijn:
het openwaterpeil in een sloot nabij de drie proefvelden, elk kwar-tier;
2 tot 4 grondwaterstanden in een raai loodrecht op de sloot, tot maximaal ca 50 m vanaf de sloot, elk kwartier;
de neerslag, elk kwartier.
de grondwaterstand of stijghoogte in het rivierzandpakket dat zich onder de klei-afzettingen bevindt, per kwartier op proefvel-den D en E vanaf eind augustus 1994.
Waterhuishouding polder Plattehoek 26