Representative Elementary Watershed (REW) modellering voor regen-afvoer-simulatie in natuurlijke stroomgebieden: Deel 1, modelstructuur

In het Nationaal Onderzoeks Programma Klimaatverandering (NOP-11, 2001) wordt de verwachting uitgesproken dat rond 2050 de hoeveelheid regen in de winter zal toenemen met 6 tot 12%. Dit betekent dat Nederland vaker geconfronteerd gaat worden met extreem hoge rivierafvoeren zoals die sinds 1993 al vaker zijn voorgekomen. Om potentiële overstromingssituaties te voorkomen zijn wij genoodzaakt nu al maatregelen te treffen. Een belangrijk aspect vormt de vraag wat deze (extra) regen voor onze afvoeren zal betekenen in termen van “hoeveel regenwater komt tot afvoer” en “wat betekent dit voor de piekafvoeren”. Voor het fysisch realistisch simuleren van toekomstige hoogwaterafvoeren moeten modellen gehanteerd worden waarmee het werkelijke afvoergedrag van een stroomgebied gesimuleerd kan worden. In Dunne (1978) is beschreven dat afvoerproductie in een stroomgebied hoofdzakelijk in de ondergrond wordt gegenereerd. Processen van groot belang zijn b.v. infiltratie, exfiltratie, natuurlijke aanvulling, onverzadigde en verzadigde stroming en verzadigde ‘overland flow’ aan het landoppervlak. Een korte beschrijving van het afvoergedrag en afvoerprocessen is gegeven in Rientjes en Zaadnoordijk, (2000). In hetzelfde artikel wordt het gebruik van fysisch gebaseerde regen-afvoer modellen in de afvoerhydrologie besproken. Gesteld wordt dat modelperformance in het algemeen matig is o.a. door hoge data-inputbehoefte, over-parameterisatie en omdat de gangbare Trial en Error modelkalibratie ontoereikend is. Om een aantal van deze beperkende factoren weg te nemen is het REW-model ontwikkeld (Reggiani e.a., 1998,1999, 2000; Reggiani en Rientjes, 2003). In dit artikel willen wij het REW-concept bespreken waarbij de aandacht uitgaat naar de gekozen modelstructuur en de ontwikkelde modelvergelijkingen. Internationaal heeft de REW-modelbenadering inmiddels al veel aandacht gekregen (zie o.a. Beven, 2001, 20021, nu willen wij deze benadering onder de aandacht brengen van hydrologisch Nederland. Het doel van dit artikel is om het REW-concept te bespreken. Wij hebben getracht