Stromingen

Klimaatverandering heeft grote invloed op de waterhuishouding en natuur in onze kustduinen. Een goed beeld van de langetermijnontwikkeling van de grondwater­ aanvulling is noodzakelijk voor beslissingen over ingrepen in de duinwater­ huishouding en voor inzicht in mogelijke risico’s voor duinwaterwinningen. Langjarige meteorologische meetreeksen laten een vernattende trend zien, hoewel de nieuwste klimaatscenario’s een afname van het potentiële neerslagoverschot voorspellen. De terugkoppeling tussen vegetatie en klimaat heeft een niet te verwaarlozen invloed op de grondwateraanvulling onder korte vegetaties in de grondwateronafhankelijke delen van de duinen. We hebben een empirische relatie tussen droogte en vegetatiebedekking uit 2008 uitgebreid met extra datasets en ingezet om de toekomstige grondwateraanvulling in grondwateronafhankelijke delen van het duin te voorspellen. Een toename van het potentieel vochttekort leidt bij korte vegetaties tot een aanzienlijke afname van de vaatplantbedekking onder alle onderzochte klimaatscenario’s. Hierdoor neemt de grondwateraanvulling op deze standplaatsen fors toe, met wel 30% in 2100. Voor een accurate schatting van toekomstige grondwateraanvulling moeten processen als de terugkoppeling tussen droogte en bedekking goed in grondwatermodellen worden opgenomen. Nader onderzoek is nodig naar wat de toename van grondwateraanvulling betekent voor het zoetwatervolume in de duinen en voor de vegetatie­ontwikkeling in de duinen, alsook naar de rol van zeespiegelstijging en drinkwaterproductie hierin.

Het duurt maanden tot jaren voordat het neerslagoverschot een dikke onverzadigde zone heeft doorlopen. Munsflow en Kinematic Wave (KW) zijn twee methoden om deze door de Richards-vergelijking beschreven percolatie efficiënt te berekenen. Munsflow lineariseert die vergelijking rond een gemiddeld vochtgehalte, terwijl de KW de capillaire spanningen verwaarloost, maar het niet-lineaire stromingsgedrag behoudt. Daardoor benadrukken beide methoden verschillende aspecten van het percolatieproces, wat leidt tot uiteenlopende resultaten voor onder meer afvlakking en percolatietijd. Munsflow berekent de flux door het freatisch vlak met een eenvoudige convolutie, maar alleen voor vaste diepten. De KW volgt punten in het vochtprofiel, waaruit de percolatieflux direct op elke gewenste diepte beschikbaar is. Deze relatief onbekende methoden, worden in dit artikel naast elkaar gezet en vergeleken.

In deze studie hebben we door middel van een vragenlijst onder nationale en regionale waterautoriteiten onderzocht wat de rol van beslissingsondersteunende instrumenten is bij toenemende droogte. De studie laat zien dat waterbeheerders steeds meer afhankelijk worden van evidencebased instrumenten, zoals veld­ metingen, data-­informatiesystemen, consultaties met belanghebbenden en wetgeving, naarmate de droogte ernstiger wordt. Weersvoorspellingen en expert kennis blijven belangrijk gedurende alle fasen van droogtebeheer. Hoewel data­ informatiesystemen bij extreme droogte steeds intensiever worden ingezet, lijkt het gebruik van hydrologische modellen daarbij achter te blijven. In de praktijk zijn deze modellen vaak geïntegreerd in deze systemen. Uit ons onderzoek blijkt echter dat gebruikers zich hiervan niet altijd bewust zijn, waardoor het gebruik van hydrologische modellen (en bijkomende onzekerheid) grotendeels ‘verborgen’ blijft binnen het besluitvormingsproces. Al deze aspecten beïnvloeden de kern verantwoordelijkheden bij het gebruik van modellen, waaronder geschiktheid en overdraagbaarheid, reproduceerbaarheid en transparantie. Deze factoren zijn essentieel om in overweging te nemen bij het overbruggen van de kloof tussen wetenschap en beleid in de toepassing en ontwikkeling van beslissingsondersteunende instrumenten.

Regelbare drainage met subirrigatie (RDS) is de laatste jaren onderzocht als maatregel om te anticiperen op de onbalans tussen watervraag en wateraanbod op de Nederlandse hoge zandgronden. In Haaksbergen startte een veldexperiment met regelbare drainage met subirrigatie. Vervolgens zijn diverse onderzoeken zoals Boer-Bier-Water, Programma Lumbricus en TKI-project KLIMAP uitgevoerd waarbinnen veldproeven zijn opgezet in Lieshout, America en Stegeren. In dit artikel beschrijven we de algehele resultaten van deze veldproeven. We focussen achtereenvolgens op de metingen in de veldproeven, de modellering (SWAP) van de verandering in grondwaterstanden, vochtgehaltes en hydrologische fluxen, de mogelijkheden om slimmer water aan te voeren op basis van een algoritme dat metingen, weersverwachting en hydrologische modellering combineert, en als laatste de opschaling van RDS van perceel- naar regionale schaal, gemodelleerd met een systeemdynamisch model. Tot slot geven we een aantal handvatten ter ondersteuning van de keuze om RDS al dan niet te implementeren.

Onder de hydrologische condities in Nederland is er vrijwel overal een significante interactie tussen het grondwatersysteem en het oppervlaktewatersysteem. In een numeriek grondwatermodel opgebouwd met MODFLOW worden waterlopen beschreven met de conductance, die wordt bepaald door de celgrootte te delen door een opgeschaalde weerstand. In MODFLOW wordt enkel gebruikgemaakt van de weerstand van de waterbodem. Wij stellen voor om hiervoor de cel­ drainweerstand te gebruiken, die is opgebouwd uit vier deelweerstanden in navolging van Ernst (1962). Door het negeren van de andere weerstanden die in een cel kunnen optreden, worden waterlopen in een MODFLOW­-model vaak onjuist geparameteriseerd en kunnen significante fouten ontstaan tijdens kalibratie. De ad hoc werkgroep Celdrainweerstand ziet het als haar missie dat de celdrainweerstand in numerieke modellen gaat worden gebruikt en stelt daarvoor kennis en tools beschikbaar. Aan het eind tonen we de verschillen in de conductances gebaseerd op de landsdekkende dataset van LHM.