Verbetering van de peil- en debietreeks voor het station op de Dommel te Overpelt

Verbetering van de peil- en debietreeks

voor het station op de Dommel te Overpelt

Pieter Cabus

Nota Instituut voor Natuurbehoud IN.A.2002.216

Onderzoek uitgevoerd aan het Instituut voor Natuurbehoud in opdracht van de Afdeling Water van AMINAL

Inleiding

In Vlaanderen worden sinds verschillende decennia peil- en debietmetingen verricht op de onbevaarbare waterlopen. Sinds de oprichting van de Afdeling Water van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap ressorteren de stations onder haar bevoegdheid. Voor de periode 1981-1996 werd de uitlezing en het onderhoud van de stations uitbesteed aan de vakgroep Hydraulica van de Universiteit Gent. Na 1996 werd dit uitgevoerd door het Hydrologisch Informatie Centrum van de afdeling Waterwegen en Zeewezen. Voor deze periode lag de nadruk vooral op het onderhoud en de werking van de stations. Er werd slechts een minimale aandacht besteed aan de data en de kwaliteit ervan. Op initiatief van de Afdeling Water werd door de onderzoeksgroep Landelijk waterbeheer van het Instituut voor Natuurbehoud recent gestart met de doorlichting en validatie van de historische meetreeksen van de limnigrafische stations. In deze nota wordt de verbetering van de reeks van de Dommel te Overpelt toegelicht.

De validatie van de meetreeksen gaat uit van een integrale aanpak. Alle informatie over de reeks, het station en de waterloop worden in de analyse betrokken. Dit omvat alle peildata (oorspronkelijke data), alle debietkrommen, de hydrologische jaarboeken van KMI, RUG en HIC, het verloop van de nulhoogte van de peillat, gegevens over belangrijke werken/ruimingen, beeldmateriaal van de meetplaats, ...

Het verloop van de procedure kan als volgt worden samengevat: • Analyse van de debietkromme(n)

• Analyse van de peilreeks • PDM-modellering

• Verbetering van de debietreeks

De bewerkingen die op de reeks van de Dommel te Overpelt uitgevoerd werden zullen toegelicht worden in het vervolg van deze nota.

Analyse van de debietkromme(n) en van de peilreeks

Dommel te Overpelt, AMWA nr. 512, RUG nr. 47

De peilschaal nr. 81 is sinds 01/01/67 in gebruik. De nulhoogte bedroeg 37,445 mTAW. Bij de indienststelling van de limnigraaf op 14/05/1981 werd de nulhoogte op 37,32+ m TAW gezet. Deze waarde bleef behouden tot einde 1979. De huidige nulhoogte ligt op 36,32 mTAW en geldt vanaf 13 maart 1980. Vanaf augustus ’81 tot juli ‘83 werd een nieuwe brug gebouwd. De oude brug had een sleutelpeil van 39,20 mTAW, de nieuwe een sleutelpeil van 39,07 mTAW.

De bouw van de nieuwe brug heeft geen invloed gehad op de debietkromme bij hogere peilen. Het sleutelpeil bleef voldoende hoog. Het maximale peil bedroeg 2,50 m of 38,76 mTAW op 01/11/98, wat nog steeds lager is dan het sleutelpeil van de brug.

De Qh-kromme van het HIC (2000) bestaat uit twee delen: Q = a0 + a1.h + a2.h^2 + a3.h^3

A0 A1 a2 A3 hmin - hmax

-6,2457 14,6568 -12,5583 4,20720 1,0 -1,45 -3,0368 1,38510 1,1688 0 1,45 – 2,7 De Qh-kromme van de RUG (1996) bestaat uit twee delen:

(

)

(

)

Bij uitsplitsing van de waarnemingen per decennium komt één verschuiving duidelijk tot uiting: de waarnemingen tot en met 1981 liggen bij een lager peil dan deze in later jaren. De verandering van nulhoogte zou te wijten kunnen zijn aan de werken voor de aanleg van de nieuwe brug.

Behalve deze verschuiving is het moeilijk om een trend waar te nemen in de ijkingsmetingen. HIC en Rug-kromme liggen vrij ver van elkaar. De ijkingspunten liggen nog steeds erg gespreid, maar verschuivingen in de tijd lijken hier niet echt een verklaring voor te geven. In figuur 4 wordt getracht de waarnemingen in relevante deelperioden uit te splitsen. De waarnemingen voor de verandering van nulhoogte van maart 1980 dienen in twee gesplitst. De waarnemingen voor 1978 blijken niet aangepast aan de nieuwe nulhoogte (er dient 85 cm bij geteld te worden, rekening houdend met de bemerking hierboven van peilverschuiving na 1980), de waarnemingen na 1978 wel (hier dient 15 cm afgetrokken te worden van de

waarnemingen om de peilen met een zelfde kromme te kunnen benaderen). De waarnemingen tot 1981 dienen deze verschuiving te ondergaan. Vanaf 1982 tot vandaag lijken de peilen niet systematisch verschoven te zijn. Noch steeds blijken echter de waarnemingen zeer gespreid te liggen. Ook in de peilreeks blijken niet-natuurlijke waterschommelingen voor te komen. Het opstellen van een nauwkeuriger debietkromme voor dit station lijkt dan ook niet relevant. In figuur 5 vind je de debietkromme(n) van Rug en HIC opnieuw, ditmaal bij de aangepaste hoogten. De HIC-kromme baseert zich op waarnemingen na september 1998. Uit de peilreeks blijkt dat er zich inderdaad een peilverschuiving voordeed tijdens de storm van september 1998. Waar de lagere peilen voorheen op ongeveer 1,1 m lagen, worden ze nadien ongeveer 1,17 à 1,2 m, wat een verschuiving inhoudt van iets minder dan 10 cm.

We stellen dan ook voor de RUG_96 kromme te hanteren voor de periode tot de storm van september 1998 en nadien over te schakelen op de RUG_kromme.

Tabel met ijkingen

Datum Q(m³/s) H (m)

1/10/1970 0.318 0.07

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 debiet (m³/s) 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 hoogte (m) 70678386706869 85 69 9697976970 66₆₆ 76 85 97 87 8390₈₂ 67 76 85 10170 68 6782 101₇₂85₇₂ 72 69 72 69 73 74 85 78 84 83 78777272 101₉₃ 73 72 87 73 77 94 86 98 92 76 72 74 7673 91 73 77 80 70 75 67 67 84 74 67 777778768181 76 8077 92 79 768074 7566 9584 81 80 80 81 98₈₁₇₃98 7083 75 66 98 101 8584 101 86 102 88 93 79 88 66 70 67 88 78 66959568 87 101 9567 88 9993 93 80 67₉₉₁₀₂ 86 87 98 Qh_022 Dommel te Overpelt

Figuur 1 : Beschikbare ijkingen

1 2 3 4 5 6 7 8 9 de bie t ( m ³/ s) 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 hoogte (m) 70678386706869 85 69 9697976970 66₆₆ 76 85 97 87 8390₈₂₆₇ 76 85 10170 68 6782 101₇₂85₇₂₇₂ 69 72 69 73 74 85 78 84 83 78777272 101₉₃ 73 72 87 7377 94 86 98 92 767274 7673 91 73 77 80 70 75 67₆₇84 74 67 777778768181 76 8077 92 79 768074 7566 9584 81 80 808198817398 7083 75 66 98 101 8584 101 86 102 88 93 79 88 66 70 67 88 78 66959568 87 101 9567 88 9993 93 80 67₉₉102 86 87 ₉₈

ijking HIC RUG_96 Qh_022

Dommel te Overpelt

0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 debiet (m³/s) 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 hoogte (m) w z z w z w zz z z w w z z w z w z w w w z z z z z www z z z w w w w w wz w w z z z z z w z z z w w zz w z z z z z w z w w w z z w z w z w w w w w ww z z w z w w w z w w w z w w w w w w w w w w Qh_022 Dommel te Overpelt

Figuur 3 : inzooming op laagwaterafvoer, ingedeeld volgens ijkingen in de zomer (z) of in de winter (w): Zomerijkingen wijken niet systematisch af van winterijkingen

1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 hoogte 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 debiet 78-80 jaren 80 jaren90

97 tot 2002 voor aanpassing peilschaal (77) 71-77

Qh_022

Dommel te Overpelt

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 debiet (m³/s) 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 hoogte (m) 767670727272677273747878837772727273867377707674 72 767369 6873 77 69 85 80 9675976997747777 66 70786676 97 83 87 85 8190828167 76 101 85 8070687767 101 82 79 76858074 69 7569 8584 83 81 80 8081 101₉₃ 81 87 98 73 92 94 8691757067 678467 92 79 6695 84 9898 70837866 10198 8584 101 86 102 93 8888 70 66 67 886695 9568 87 101 80 9567 88 99 9393 67 99102 86 87 ₉₈

ijking HIC RUG_96

Qh_022

Dommel te Overpelt

Figuur 5: Debietkrommen met aangepaste waarnemingspeilen

0.5 1 1.5 2 2.5 debi et (m³/ s) 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 hoogte (m) 76 76 70 7272 72 6772 73 74₇₈7877 72 72 8372₇₃86 7377 7076 74 72 76 73 69 68 73 77 69 85 80 967597 69 97 74 77 77 66 70₇₈6676 97 83 87 85 81 90 82 81 67 76 101 85 80 70 68 77 67 101 82 79 76 85 80 74 69 7569 85 84 83 81 80 80 81 101 93 81 87 98 73 92 94 86 91 75 70 67 67 84 67 92 79 66 95 84 98 98 70 83₇₈ 66 10198 85 84

ijking HIC RUG_96

Qh_022

Dommel te Overpelt

Figuur 7: Situatie ter hoogte van de limnigraaf

Verbetering van de reeks/Conclusie

De 'verbetering' van deze reeks is quasi onbegonnen werk, aangezien de peilen constant grote (amplitude 5-10 cm) schommelingen vertonen (zie figuren 8 en 9). De duur van deze

schommelingen is meestal van de grootte-orde van enkele uren. Dit impliceert dat een uitmiddeling over bvb. 3 of 5 uur geen zin heeft: de ruis zal zichtbaar blijven. (figuur 8). Deze fenomenen zijn sterk aanwezig de eerste jaren van de reeks. In 1980 (bij de overgang naar een nieuwe peilschaal) verdwijnen ze enkele maanden en in de perioden 1984-1986 en 1989-1991 zijn ze er niet. Vanaf 1992 zijn ze minder uitgesproken. In de perioden dat deze fenomenen geen rol spelen zijn er wel nog andere ‘verbeterbare’ problemen met bvb. een haperende vlotter, veel ontbrekende waarnemingen, plateau’s, ...

Het is onmogelijk deze ruis manueel te verbeteren, zeker niet met de huidige CODEAU software, maar ook niet met de eventuele Kisters-software. Dit zou enorm veel tijd vergen en de betrouwbaarheid zou te wensen overlaten. Een meer automatische aanpak zoals de uitmiddeling brengt ook weinig soelaas omdat de pieken en dalen te lang duren (zie hierboven en figuur 8). De opmaak van een PDM-model op basis van deze data zal ook weinig betrouwbaar zijn. Piekwaarnemingen zullen waarschijnlijk wel adequaat geregistreerd zijn zodat deze in de modelleringsstudies kunnen gehanteerd worden. Bovendien is het zeer jammer dat een reeks van dergelijke lengte (tot vandaag meer dan dertig jaar metingen) geen betere kwaliteiten bezit. Voornamelijk gemiddelde peilen en laagwater zijn niet betrouwbaar te noemen in de zin dat de schommelingen niet representatief zijn en weinig interpretatie toelaten.

PDM-model te laten afijken op de oorspronkelijke data, welwetend dat er zeer kritisch zal moeten geëvalueerd worden.