Aanhangsel 1 Nadere beschrijving van het modelinstrumentarium
A.1.3 Schil en conversieprogramma’s
A.1.3.1 GONAT
GONAT is een schilprogramma dat is ontwikkeld om berekeningen met ANIMO op nationale schaal uit te voeren (Boogaard & Kroes, 1997). Voor de toepassing in deze regionale studie zijn enkele aanpassingen aan het programma gepleegd.
GONAT organiseert en manipuleert de invoer (pre-processing) en de uitvoer (post- processing) van ANIMO. Verder roept GONAT ANIMO aan voor een aantal door te rekenen plots (rekeneenheden). Daartoe maakt het programma gebruik van een numerieke code van twee posities die het plotnummer aangeeft (in deze regionale versie max. 99 plots), en van een drietal eenlettercodes die staan voor: het gebied (bv. B voor Bergambacht), het SWAPcr-scenario en het ANIMO-scenario. Deze codes worden, individueel en in combinatie, gebruikt in de invoerfiles en in de namen van sommige invoerfiles en alle uitvoerfiles. Op basis van deze codes en codecombinaties kan GONAT voor elke rekeneenheid van elk gebied verschillende SWAPcr-
runs(scenario’s) en ANIMO-scenario’s combineren tot ANIMO-invoer, en hiermee vervolgens ANIMO doorrekenen. Op deze wijze komt de regionale koppeling van de bodemmodellen SWAPcr en ANIMO tot stand. In deze studie genereert GONAT
voor de conversieprogramma’s specifieke uitvoer op dagbasis om te converteren naar invoer voor de oppervlaktewatermodellen.
A.1.3.2 Conversieprogramma’s
De drie conversieprogramma’s CVSWADUF, CVGONPCD en CVGONNUS bezitten naast de in de hoofdtekst genoemde twee hoofdfunctionaliteiten van het koppelen van de bodemmodellen aan de netwerkmodellen en het verrekenen van relatieve bodemuitvoer met de subgebiedsoppervlakte tot absolute oppervlaktewater- invoer, nog enkele extra functionaliteiten die van belang zijn voor het genereren van correcte invoer voor de netwerkmodellen:
a) het samenvoegen van bepaalde uitvoertermen tot één invoerterm;
b) het middelen van uitvoer van meerdere clusters tot uitvoer van een ‘samengesteld cluster’ [zie 5.1 onder a)];
c) het berekenen van neerslag en depositie van nutriënten direct op, en verdamping direct uit het oppervlaktewater;
d) het inschatten van piekafvoeren voor het aandeel verhard oppervlak, in de vorm van riooloverstorten bij hevige regenbuien met grote neerslagintensiteit. Deze functionaliteit is een alternatief voor de vergelijkbare functionaliteit in SWAPcr en
is daar conceptueel ook op gebaseerd (zie 4.2.1). De functionaliteit van SWAPcr is
bedoeld voor stedelijke clusters met verhard oppervlak dat gelijkelijk verspreid is over het clustergebied, terwijl de hier besproken functionaliteit geldt voor clusters met verhard oppervlak dat geconcentreerd is in een apart deel van het clustergebied. Deze laatste situatie doet zich in deze studie voor in het gebied De Vier Noorderkoggen, waarvoor deze extra functionaliteit dan ook is toegepast. Het verschil in benadering tussen beide functionaliteiten komt tot uitdrukking in de berekening van de waterbalans en de grondwaterstand van het onverharde deel: bij de SWAPcr-benadering wordt die wel en bij de conversieprogramma-
benadering niet beïnvloed door het aandeel verhard oppervlak. Bij de conversieprogrammabenadering wordt in SWAPcr de kwel onder verhard oppervlak op dezelfde wijze berekend als de kwel direct op het oppervlaktewater, m.a.w. er wordt aangenomen dat de grondwaterstand onder verhard oppervlak gelijk is aan het droogleggingsniveau (het peil);
e) het verdelen van de water- en nutriëntenbelasting van een subgebied over de knooppunten van de oppervlaktewaterschematisatie (hoofdwaterloop-, sloot- en bufferknooppunten) volgens een verdeling die voortkomt uit die oppervlakte- water-schematisatie (zie hiervoor de rapportage over het oppervlaktewaterdeel). Om de gewenste conversie te plegen, hebben de drie bodemconversieprogramma’s gegevens nodig over de gebiedsschematisatie. Deze worden vastgelegd in een gebiedsschematisatiebestand dat gelijk is voor alle drie de conversieprogramma’s. De belangrijkste gegevens worden per subgebied vastgelegd en betreffen:
de subgebiedscode, het corresponderende clusternummer, de schematisatiestatus [voor bovengenoemde functionaliteit e)], de totale oppervlakte (land en water), de totale lengte en gemiddelde breedte van de hoofdwaterlopen, de totale lengte en gemiddelde breedte van de sloten, de drainagefactor [voor functionaliteit e)], en het % verhard oppervlak en een switch [beide voor functionaliteit d)].
De naam van de schematisatiefile bevat twee eenlettercodes, conform de drie onder A.1.3.1 genoemde codes: de gebiedscode en een schematisatiecode. Deze laatste kan worden gebruikt om verschillende versies van de gebiedsschematisatie vast te leggen en door te rekenen. De door de conversieprogramma’s gegenereerde uitvoer, de invoer voor de netwerkmodellen, is daarmee gekenmerkt door de vier codes voor: 1) het gebied, 2) de SWAPcr-run, 3) het ANIMO-scenario en 4) de schematisatieversie. Deze codes zijn alle vier in de naam van de gegenereerde uitvoerfiles opgenomen. Tijdens het runnen van de conversieprogramma’s worden de vier codes, al dan niet interactief, ingelezen. Op basis van de codes opent en leest elk programma de juiste SWAPcr-, GONAT- en schematisatiefiles, voert de juiste conversie uit, en stelt de
netwerkmodellen per gebied eenduidig vastgelegd als resultaat van gebieds- schematisatie en SWAPcr- en GONAT/ANIMO-runs.
In het navolgende worden enkele specifieke aspecten van de drie bodem- conversieprogramma’s in het kort besproken.
CVSWADUF
Dit programma verzorgt de conversie van SWAPcr-uitvoer naar DUFLOW-invoer. SWAPcr produceert per run en per cluster een ongeformatteerde file voor ANIMO
met alle relevante waterbalanstermen op ANIMO-tijdstapbasis (1 dag). De schil rond SWAPcr geeft deze files een naam waarin de numerieke clustercode, de gebiedscode
en de SWAPcr-runcode zijn verwerkt. CVSWADUF leest uit deze files de relevante aan- en afvoerfluxen in m d-1 en zet deze voor DUFLOW om in (samengevoegde)
aan- en afvoerdebieten in m3 sec-1. De resultaten worden weggeschreven naar de file
Dqn_GSXC.tss, waarin G = gebiedscode, S = SWAPcr-code, X = hier niet gebruikt
(ANIMO-code), C = schematisatiecode. Deze file kan door DUFLOW worden gebruikt als invoerfile voor de debieten op de knooppunten.
CVGONPCD
Dit conversieprogramma verzorgt de koppeling tussen GONAT en PCDitch. GONAT produceert per run en per cluster een file met relevante termen van de balansen van koolstof (organisch-C in oplossing), van de stikstofcomponenten (NH4,
NO3 en organisch-N in oplossing) en van de fosforcomponenten (ortho-P en
organisch-P in oplossing), en met relevante waterbalanstermen, alle op dagbasis. In de naam van deze file zijn de numerieke clustercode, de gebiedscode, de SWAPcr-
runcode en de ANIMO-scenariocode verwerkt. CVGONPCD leest de relevante termen uit deze files in kg ha-1 d-1 en zet deze om in aanvoervrachten aan stoffen in
gr sec-1. De waterbalanstermen worden hierbij louter gebruikt als hulpgegevens voor
het berekenen van bepaalde vrachten [bv. de afvoervrachten vanaf verhard oppervlak in het geval van bovengenoemde functionaliteit c)]. De resultaten worden weggeschreven naar de file Dql_GSAC.tss, waarin A = ANIMO-code (overige codes als onder CVSWADUF). Deze file kan door DUFLOW/PCDitch worden gebruikt als invoerfile voor de aanvoervrachten op de knooppunten.
CVGONNUS
Dit programma converteert GONAT-uitvoer naar NUSWA-invoer. Hiertoe worden dezelfde GONAT-uitvoerfiles gebruikt als genoemd onder CVGONPCD. CVGONNUS leest de relevante termen uit deze files in m d-1 (water) en kg ha-1 d-1
(stoffen) en zet deze om in aan- en afvoerdebieten in m3 d-1 en aanvoervrachten aan
stoffen in gr d-1. De waterbalanstermen worden hierbij gebruikt als hulpgegevens
voor het berekenen van bepaalde vrachten conform CVGONPCD, maar ook na conversie doorgegeven aan NUSWA voor controle van de waterbalansen in dit model. De resultaten worden weggeschreven naar de file Nus_GSAC.inp, met betekenis van de codes als onder CVSGONPCD. Deze file kan door NUSWA worden gebruikt als invoerfile voor de aan- en afvoerdebieten en aanvoervrachten op de knooppunten.