Stromingen

In de Stowa-studie “Onzekerheden bij wateroverlast, impact op berekende schades en investeringen” zijn waterschappers geïnterviewd. Zodoende zijn vier grote onzekerheidsbronnen geïdentificeerd. Op volgorde van grootste onzekerheid betreffen dit: schattingen van schades door wateroverlast (waterschadeschatter), fouten in beheerregister, onzekerheden rondom kalibratie en onzekerheid in (toekomstige) neerslagbelasting. Door deze afzonderlijke onzekerheidsbronnen wordt de wateropgave in de berekening een factor 2 tot 5 onder- of overschat. Het gecombineerde effect van deze bronnen zal tot een nog grotere afwijking leiden.
Waterschappen kunnen zelfstandig desinvesteringen tegengaan door beheerregisters op orde te houden en gedegen modelkalibraties en –validaties uit te voeren. Voor de overige (waterschapsoverkoepelende) onzekerheidsbronnen heeft Stowa een trekkersrol, namelijk het verzamelen en actualiseren van schadefuncties en –bedragen, en het condenseren van deze kennis in de waterschadeschatter, het ondersteunen van waterschappen met kennis voor modelkalibraties en, als laatste, het continueren en ontsluiten van de toekomstige neerslag- en verdampinginschattingen. Ten slotte kan met de ontwikkelde methodiek de invloed van onzekerheden beter in beeld worden gebracht. Zo kan de effectiviteit van gevoelige of dure maatregelen zorgvuldiger worden afgewogen met medeweging van onzekerheden.
In het verleden is hierdoor gebleken dat politiek gevoelige en dure noodoverloopgebieden rondom de grote rivieren een niet zo’n effectieve maatregel was dan aan de voorkant werd gedacht.

De actuele stand en stijging van de zeespiegel langs de kust zijn belangrijke parameters voor het Nederlandse kustbeleid. De kust is fundamenteel voor onze veiligheid, drinkwatervoorziening, ecologie en recreatie. Het is daarom zaak om de zeespiegelstijging nauwlettend te monitoren en inzicht te verkrijgen in het gedrag over de tijd. Een combinatie van data science, modelberekeningen en archiefonderzoek leidde tot verschillende nieuwe inzichten. Uit de analyses van de metingen bij getijstations in de periode 1890-2017 blijkt dat de zeespiegel langs de Nederlandse kust in de laatste decennia minder snel stijgt dan gemiddeld wereldwijd. Bovendien is de stijging niet significant versneld. De relatieve zeespiegel stijgt met 18,6 cm/eeuw, waarvan 4,5 cm/eeuw komt door bodemdaling. De wereldwijde zeespiegelstijging over de periode 1993-2018 is 32 cm/eeuw. De belangrijkste verklaring voor dit verschil is de gunstige geografische ligging van Nederland ten opzichte van het smeltend ijs. Hierdoor komt 9 cm/eeuw van de 32 cm/eeuw niet bij Nederland, maar meer bij de evenaar terecht.

Tussen 1950 en 1988 werd door bodemkundigen over het algemeen verondersteld, dat een droge zandbovengrond het gevolg was van een te diepe grondwaterstand, waardoor de capillaire opstijging vanuit het grondwater naar de wortelzone te gering was. Door bodemfysici werd in die tijd ook algemeen aangenomen dat droog zand sneller en meer water opzuigt dan vochtig zand. In tegenstelling hiermee vertelden verscheidene landgebruikers dat een droge zandbovengrond juist moeilijk beregeningswater opneemt. Een onderzoeker van het I.C.W. werd eind jaren zeventig bij een onderzoek naar het verloop van de bevochtiging van het zand in een perceel met suikerbieten, verrast dat ondanks veel neerslag sinds de vorige bemonstering het vochtgehalte was afgenomen. Bij een nader onderzoek bleek tevens dat in de bovengrond niet een verwachte min of meer homogene bevochtiging, maar preferente stroombanen tussen droog zand voorkwamen. Eind jaren tachtig werd eerst duidelijk, dat de hiervoor beschreven verschijnselen verklaard konden worden met de aanwezigheid van waterafstotendheid in deze gronden. Inmiddels is aangetoond dat waterafstotendheid op meerdere manieren voorkomt in de natuur. Diverse planten- en dierensoorten beschikken over waterafstotende eigenschappen die voor hen van levensbelang zijn. In dit artikel zullen wij een aantal voorbeelden van hydrofobie bij bodems, planten en dieren beschrijven.

Veel van de resterende heidegebieden herbergen verrassend grote, natte zones. Deze vormen de restanten van de uitgestrekte hoogveengebieden die kenmerkend waren voor oostelijk Nederland. Zij overleefden dankzij hardnekkig ongunstige condities voor turfwinning en landbouwontwikkeling, hoewel overal het nodige pionierswerk heeft plaatsgevonden. Momenteel worden dergelijke gebieden niet meer direct fysiek bedreigd, maar indirect, door stikstofdepositie, verdroging en klimaatverandering. Op de korte termijn kan alleen de verdroging gericht bestreden worden. Maar ondanks het belang voor de natuurdoelstellingen in Nederland tasten we nog tamelijk in het duister als het gaat om het voorspellen van het hydrologische effect van vernattingsmaatregelen. Voor het Wierdense Veld, een hoogveenrestant dat zich heeft gehandhaafd op schijnspiegels, hebben we aan het beschikbare palet aan voorspeltechnieken één toegevoegd. Het concept is nog vatbaar voor verbetering, waartoe ik iedereen van harte uitnodig.

In Nederland ligt vrijwel elke winter gedurende enige tijd sneeuw. De hoeveelheid is meestal beperkt, maar niet altijd; in sommige gevallen kan het neerslag-afvoerproces aanzienlijk beïnvloed worden doordat (een deel van) de neerslag niet direct beschikbaar is voor infiltratie of afstroming. Toch wordt sneeuw in Nederlands waterbeheer maar zelden beschouwd in modellering. We laten zien dat sneeuw-gerelateerde processen relatief eenvoudig mee te nemen zijn door de neerslag van tevoren te pre-processen. Hiertoe vergelijken we een aantal modellen, zowel voor het splitsen van neerslag in regen en sneeuwval, als voor het smelten van het sneeuwdek, en toetsen deze aan metingen van het KNMI. Hieruit blijkt dat eenvoudige modellen in Nederland het best voldoen: sneeuw in Nederlandse omstandigheden is zo heterogeen en metingen zijn zo schaars dat complexe modellen moeilijk te kalibreren zijn. Met eenvoudige modellen worden zowel de timing van sneeuwgebeurtenissen als de dikte van het sneeuwdek goed gesimuleerd. We toetsen het effect van sneeuw op het afvoerverloop van twee sub-stroomgebieden van de Berkel. Dit effect is doorgaans klein, behalve bij dikke sneeuwpakketten zoals in de winter van 2010/2011. In die gevallen verbetert de modelprestatie aanmerkelijk. Op de beschreven manier kan sneeuw dus relatief eenvoudig meegenomen worden in zowel langjarige modelsimulaties als in een operationele context: zo is één van de hier beschreven modellen geïmplementeerd in een operationeel Delft-FEWS systeem bij waterschap Rijn en IJssel.

Dit onderzoek beschrijft methodes om parameterverdelingen voor conceptuele hydrologische modellen in te schatten op basis van veldmetingen. De ontwikkelde methodes gaan uit van de potentiële verdamping, neerslag en debietreeks van een stroomgebied. Voor het bepalen van de parameters maakt elke methode gebruik van specifieke perioden in de meetreeks. Deze geselecteerde periodes worden vervolgens gekoppeld aan modelonderdelen. Door de parameterwaarden direct van meetgegevens af te leiden neemt de onzekerheid in het model af. Daarnaast is de equifinaliteit, het aantal verschillende sets met vergelijkbare uitkomsten, afgenomen door gebruik te maken van de ontwikkelde methodes.
Dit extended abstract is een samenvatting van de master scriptie ‘The challenge of parameter uncertainty: Finding parameter distributions from hydrological field data for conceptual rainfall-runoff models’. Succesvol verdedigd op 7 december 2018 aan de TU Delft. De afstudeercommissie bestond uit Dr. MSc. habil. M. Hrachowitz, ir. S.E. van den Driest-van der Kruijs, Dr. T.A. Bogaard en Prof. Dr. ir. T.J. Heimovaara. Het onderzoek is uitgevoerd in samenwerking met Antea Group Nederland. De volledige scriptie is te vinden op http://resolver.tudelft.nl/uuid:c8eabdf4-ee65-4fdf-bf78-99d630d34cbb.