Pad: Ecohydrologie / Van analyse naar maatregelen / Maatregelen verkennen met modellen / Overzicht van relevante modellen

Overzicht van relevante modellen

De inzet van computermodellen om de effecten van maatregelen te voorspellen gebeurt vooral bij grote projecten, zeker als daarbij meerdere en tegengestelde belangen een rol spelen. Zulke modellen kunnen een hulpmiddel zijn om een optimaal pakket aan maatregelen te vinden

Om te verduidelijken wat voor soort modellen in een ecohydrologische analyse kunnen worden ingezet, gaan we uit van een fictief voorbeeld: een natuurreservaat in een vallei met een verdroogde blauwgraslandachtige vegetatie. Typische doelsoorten die nu nog ontbreken in dit reservaat zijn Brede orchis en Spaanse ruiter. Regenwater dat is geïnfiltreerd in een aangrenzende stuwwal stroomt via de diepe ondergrond in de richting van de vallei waar het uiteindelijk als kwelwater dagzoomt. Tijdens het transport van infiltratiegebied naar kwelgebied wordt het grondwater verrijkt met calcium en bicarbonaat waarbij de zuurgraad stijgt (pH stijgt, het water wordt minder zuur). De resulterende basenrijke kwel is nodig voor het natte, voedselarme en zwakzure milieu dat zo typisch is voor de oorspronkelijke vegetatie in ons reservaat. Nu heeft een drinkwaterbedrijf het plan opgevat om een grondwaterwinning te verplaatsen, zodat het kwelwater weer meer ten goede kan komen aan het reservaat. Hoe kunnen we de effecten daarvan op onze vegetatie voorspellen?



f5-3 Globale samenhang tussen modellen om ecologische effecten van waterhuishoudkundige maatregelen te beoordelen. Modellen met ruimtelijk expliciete relaties zijn met een afgerond kader aangegeven, eendimensionale modellen (plotmodellen) met een rechthoek. De tekst tussen de pijlen geeft de modeluitvoer en -invoer aan. Tussen haakjes: voorbeelden van veel gebruikte modellen. Bron: Witte et al. 2007


De figuur hierboven (f5-3) toont een schema voor een ecohydrologische voorspelling in gevallen als het onze. Het is een algemeen en zeker niet volledig schema, dat weergeeft hoe modellen kunnen worden gebruikt. In het schema worden nogal wat modellen genoemd. Alle wagons van de ‘modellentrein' komen in de figuur aan bod. In de praktijk gebruikt men vaak één of hooguit twee modellen, bijvoorbeeld één model voor het grondwater (MODFLOW bijv.) en één model voor de vegetatie (bijv. NATLES). Verdere gedachtevorming over ons reservaat op basis van dit schema ziet er als volgt uit:

  1. Eerst worden maatregelen (c.q. ingrepen, scenario's) bedacht die men wenst te bestuderen. In ons voorbeeld is de maatregel de voorgenomen verplaatsing van de grondwaterwinning. Het kan bijvoorbeeld ook het opzetten van het peil in de sloten rond een reservaat zijn (lokaal), het kappen van naaldbos op de Veluwe met als doel het verminderen van de verdamping (regionaal), of het aanvoeren van Rijnwater naar een regio ten behoeve van de landbouw (regionaal).
  2. Vervolgens worden de hydrologische effecten van de maatregelen berekend met een hydrologisch model voor verzadigde grondwaterstroming (vaak een stationaire berekening), en voor de stroming van het oppervlaktewater. Omdat dergelijke modellen de waterstroming in het horizontale vlak berekenen, staan ze in de figuur aangeduid als ruimtelijke hydrologische modellen. Met de huidige modellen is men in staat om een ruimtelijk beeld te geven van variabelen als de grondwaterstand, de kwelintensiteit, en de afvoer door rivieren, beken en kanalen. Voor ons probleem zullen we een stationair (quasi-) driedimensionaal grondwatermodel gebruiken. Dit model zal waarschijnlijk berekenen dat de gemiddelde grondwaterstand in het reservaat stijgt en de kwelintensiteit toeneemt.
  3. Hoewel de chemische samenstelling van het grondwater van grote ecologische betekenis kan zijn, maakt men in de praktijk nauwelijks gebruik van hydrochemische modellen. De belangrijkste reden is dat dit soort modellen invoergegevens nodig heeft die nauwelijks beschikbaar zijn (bijvoorbeeld chemische kenmerken van de ondergrond). Een bekend hydrochemisch model is PHREEQC.
  4. De uitkomsten van hydrologische modellen - grondwaterstanden, kwelintensiteiten en vochttekorten - vormen de invoer voor modellen die berekenen hoe andere standplaatsfactoren reageren op deze hydrologische veranderingen. Deze zgn. standplaatsmodulen bevatten geen ruimtelijke relaties. Berekeningen worden uitgevoerd per plot: eendimensionale en verticale weergaven van de bodem. Deze modellen kunnen bijvoorbeeld de volgende standplaatsfactoren berekenen: de diepte van de grondwaterstand in het voorjaar, het bodemvochttekort en de beschikbaarheid van nutriënten voor de vegetatie. De voorspelde effecten van de voorgenomen grondwaterwinning zullen voor ons reservaat waarschijnlijk zijn:
    • een hogere grondwaterstand en een hogere beschikbaarheid van bodemvocht
    • een lagere voedselrijkdom
    • een hogere pH.
  5. Hoe deze veranderingen in standplaatsfactoren op hun beurt de soortensamenstelling van de vegetatie beïnvloeden, wordt berekend met ecohydrologische modellen, zoals ICHORS, NATLES, NICHE of PROBE. Deze modellen gaan over relaties tussen het voorkomen van plantensoorten of vegetatietypen en standplaatsfactoren, en zijn ontworpen op basis van empirie en deskundigenoordeel. De modellen maken duidelijk hoe planten en vegetaties reageren op standplaatsfactoren. Dierlijke organismen zijn tot nu toe buiten de ecohydrologische modellen gehouden, omdat de relatie tussen waterbeheer en dieren te indirect is en te complex. In ons denkbeeldige reservaat voorspellen de modellen kansen op Brede orchis en Spaanse ruiter, en ze laten zelfs de kans zien voor de zeer zeldzame Vlozegge.
  6. Soms worden de effecten op de soortensamenstelling nog gewogen naar de betekenis voor het natuurbehoud. Natuurwaardering maakt het mogelijk om de effecten op verschillende soorten - of vegetatietypen, als dat de biologische eenheden van het model zijn - te combineren. Op die manier wordt een gemakkelijk te interpreteren resultaat verkregen. Wanneer we zouden waarderen op basis van het criterium ‘zeldzaamheid', dan zal de uiteindelijke uitkomst voor ons reservaat ongetwijfeld zijn dat de natuurwaarde van ons reservaat omhoog gaat.

Literatuur:

 

Groen Kennisnet, een netwerk van kennisportalen in het groene domein Zoeken in de
infobladen

(U gaat naar de
website van
Groen Kennisnet)
Groen Kennisnet, een netwerk van kennisportalen in het groene domein
Homepage
Home | Colofon | Print pagina
Zoek binnen deze website