Stromingen

De Nederlandse waterbeheerders gebruiken steeds meer modelberekeningen voor de onderbouwing van beleid en planvorming. Het is daarbij van groot belang dat de mate van detail en nauwkeurigheid aansluit bij de vraagstelling. De uitkomsten van modellen zijn onderhevig aan diverse bronnen van onzekerheid. Drie van de belangrijkste, neerslag onzekerheid, meet onzekerheid en parameter onzekerheid zullen in dit artikel worden behandeld. De centrale vraag luidt: Hoe planten de genoemde bronnen van onzekerheid zich voort tijdens een kalibratie en hoe vertaalt de a posteriori onzekerheid zich door in modeluitkomsten? Dit is een relevant vraagstuk onder andere in het licht van de uitwerking van maatregelenpakketten, omdat het wellicht beperkingen oplegt aan de mate waarin maatregelen daadwerkelijk effectief zijn. Belangrijk om te weten is dat ons onderzoek is uitgevoerd in een zogenaamd numeriek laboratorium. Dat wil zeggen dat we meetreeksen hebben gesimuleerd met een bestaand model (een SIMGRO4 model van het Langbroekerwetering-gebied (Hermans et. al., 2004)). Vervolgens is het model verstoord qua parameterwaarden en hebben we middels Bayesiaanse kalibratie met het BATEA algoritme (Kavetski et. al., 2002) getracht om de uitgangsituatie zo goed mogelijk te reconstrueren. De resterende onzekerheid in de waarde van de gebiedsneerslag, parameters en modeluitkomsten is doorvertaald in een onzekerheid omtrent het effect van de maatregelen vasthouden en afvoeren.

In Nederland staan toepassingen met SIMGRO synoniem voor complex, gedetailleerd, vergt veel data, et cetera. Het zijn toepassingen voor een klein gebied, zoals de Hupselsebeek (6,5 km²) of redelijk groot voor Nederlandse begrippen, zoals de noordwest Drentse beken (1190 km²). De laatste 5 jaar waren er toepassingen van grootschalige stroomgebieden zoals in Brazilië (106000 km²), Litouwen (600 km²) en Argentinië (9920 km²). Door het gebruik van digitale gegevens en de ArcView gebruikersinterface AlterrAqua zijn zulke toepassingen goed te realiseren en geeft het de modelleur de mogelijkheid om met de (soms beperkt) beschikbare gegevens een zo goed mogelijk model op te zetten.

In het Nederlandse waterbeheer maakt een hydroloog continu keuzes welke model-concepten te gebruiken om zijn vragen te beantwoorden. Voor het modelleren van het neerslag-afvoerproces zijn verschillende modelcodes veelvuldig toegepast. SOBEK-RR is een veel gebruikt neerslag-afvoermodel in de Nederlandse waterwereld voor hoogwater- en normeringsstudies, maar ook voor jaarrond simulaties en waterbalansstudies. In dit artikel geven we de lezers achtergrondinformatie over de mogelijkheden binnen deze modelcode. We schetsen het ontstaan van SOBEKRR, de ontwikkeling die het heeft doorgemaakt, de plaats die het inneemt ten opzichte van andere neerslag-afvoermodellen en de toepassingsmogelijkheden.

De methodologie die hier wordt voorgesteld, beoogt neerslaginvoer te produceren die kan om hydrologische extremen te analyseren in hydrodynamische riviermodellen. Met hydrologische extremen worden extreem hoge of lage rivierafvoeren bedoeld, die aan de basis liggen van overstromingen en laagwaterproblemen, of aan extreme waterkwaliteitssituaties langs de waterloop zoals overschrijding van waterkwaliteitsnormen. De methode combineert hydrologische modellering met statistisch tijdreeksrekenen.