Stromingen

Dit artikel beschrijft een methode om op basis van GIS-bestanden de drainage relaties tussen het grondwater en de aanwezige oppervlaktewaterstelsels te berekenen voor vierkante elementen (bijvoorbeeld MODFLOW cellen). De methode, die in NHI-Fase 1 is gehanteerd, is in Fase 1+ verbeterd. Dit artikel geeft ook aan dat de methode in NHI-fase1+ op onderdelen nog onvoldoende is. Dat zal verbeterd worden in fase 2 van het NHI-project. In de hier beschreven methode worden lijnvormige drainage stelsels omgezet naar representatieve parameters per vierkant. Het deel van het grondwater systeem waarin deze drainagestelsels werken, wordt in modelleer termen vaak het topsysteem genoemd. Wij richten ons hierbij op de omrekening van de effecten van de drie belangrijkste drainagestelsels (primair, secundair en tertiair).

Het Nationaal Hydrologisch Instrumentarium, het NHI, is niet alleen een grondwatermodel, maar kent daarnaast een belangrijke oppervlaktewatercomponent. Met de oppervlaktewatercomponent kan de dynamische uitwisseling tussen grond- en oppervlaktewater worden berekend. Het stelt het NHI in staat vragen te beantwoorden rond waterverdeling (oppervlaktewatertekorten), stofstromen (verblijftijden) en ecologie (systeemvreemd water). Oppervlaktewater wordt in het NHI momenteel gemodelleerd met de modellen MOZART (Model voor de Onverzadigde Zone voor landelijke Analyses en Regionale Toepassingen), voor het regionale oppervlaktewater, en het DistributieModel, afgekort DM, voor het hoofdwatersysteem. De modellen zijn iteratief gekoppeld met MODFLOW– MetaSWAP. De rekentijdstap van MOZART en DM is één decade, in tegenstelling tot de rekentijdstad van MODFLOW-MetaSWAP van één dag. De relatief grote tijdstap komt mede voort uit het modelconcept van DM, dat ervan uitgaat dat water zich in één tijdstap in het gehele hoofdwatersysteem kan verplaatsen. Dit artikel beschrijft de modelconcepten waarmee het gedrag van het oppervlaktewater is beschreven. Daarnaast beschrijft het artikel de totstandkoming van de landsdekkende schematisatie van de beide modellen. Het artikel probeert aan te geven welke vragen met het instrumentarium kunnen worden beantwoord, welke informatie met het NHI beschikbaar komt voor gebruikers en wat momenteel de ideeën zijn over toekomstige ontwikkelingen.

De afdeling Operationeel Waterbeheer van de Vlaamse Milieumaatschappij (VMM) is verantwoordelijk voor het beheer van het grondwater in Vlaanderen. Naast een uitgebreide monitoring van de verschillende grondwaterlichamen, wordt voor het kwantitatief beheer van de grondwatervoorraden ook gebruikt gemaakt van een uitgebreid modelinstrumentarium. Dit instrumentarium heeft de naam Vlaams Grondwatermodel of VGM gekregen, en gebruikt als rekenkern de grondwatermodelcode MODFLOW. Het VGM is niet één grondwatermodel maar het is een modelleeromgeving. Deze omgeving bevat zowel alle mogelijke basisgegevens om op een vlotte manier op verschillende schalen grondwatermodellen te kunnen ontwikkelen, als de eigenlijke modellen en de modelresultaten.

Een belangrijk doel van het Nationaal Hydrologisch Instrumentarium (NHI) is het beantwoorden van landelijke beleidsvragen (zie het artikel ‘NHI? NHI!’, elders te vinden in deze uitgave van Stromingen). Voor de ontwikkeling van het model is een gefaseerde aanpak gekozen, waarbij in eerste instantie zoveel mogelijk aansluiting is gezocht bij de tot nu toe gebruikte landsdekkende grondwatermodellen. Deze modellen zijn LGM (Landelijk Grondwater Model van Planbureau voor de Leefomgeving) en NAGROM (Nationaal GROndwater Model van Rijkswaterstaat Water Dienst). Voor de vergelijkbaarheid met deze modellen is er in eerste instantie voor gekozen om de ondergrond te verdelen in vier modellagen.

De hydrologie van Nederland wordt mede bepaald door de relatie tussen het grondwatersysteem en de atmosfeer. Daarbij is een rol weggelegd voor de bodem, de vegetatie en de gebruiker. Bij de modellering van de hydrologie van de bodem en het landgebruik in het NHI is voortgebouwd op de hydrologie voor STONE 2.3 (Van Bakel et al, 2008a). Bij STONE is Nederland landsdekkend gemodelleerd met behulp van een beperkt aantal (6405) plots. Een plot is een unieke combinatie van gewastypen, en geclassificeerde hydrologische eigenschappen en randvoorwaarden en bodemchemische eigenschappen.. Elke plot bestaat uit een aantal gridcellen van 250 bij 250 m; deze hoeven niet aangrenzend te zijn. Bij het bouwen van het NHI is deze plotbenadering verlaten. Dit betekent dat voor elke gridcel van 250 bij 250 m een model moet worden gebouwd van het gewas-onverzadigde zone deelsysteem. Daarbij is gebruik gemaakt van de modelcode metaSWAP (Van Walsum and Groenendijk, 2008), de onverzadigde zone module van SIMGRO (Van Walsum et al, 2006, 2008a, 2008b).