Pad: Ecohydrologie / Van analyse naar maatregelen / Maatregelen verkennen met modellen / Aandachtspunten voor een goede modellering

Aandachtspunten voor een goede modellering

Koppeling tussen hydrologische modellen
Verschillende typen hydrologische modellen
Combinatie van een grondwatermodel met een hoogtekaart
Gevoeligheid van vegetatie versus nauwkeurigheid van hydrologische modellen
Literatuur


Koppeling tussen hydrologische modellen

In f5-3 op de vorige pagina (Overzicht van relevante modellen) zijn de hydrologische modellen MODFLOW, SOBEK (http://www.sobek.nl/) en SWAP aan elkaar gekoppeld: het model SWAP berekent bijvoorbeeld per dag de aanvulling van het grondwater en hoeveel van dat grondwater er draineert naar (of infiltreert van) het oppervlaktewater. Deze gegevens kunnen weer dienen als invoer voor respectievelijk MODFLOW en SOBEK. SWAP heeft gegevens van deze twee modellen nodig om goed te kunnen rekenen. SWAP kan bijvoorbeeld met een drainagefunctie de afvoer naar de sloten bepalen op basis van de door MODFLOW berekende kwelintensiteit in de ondergrond en het peil in de waterlopen. Een goede koppeling tussen de modellen is momenteel volop onderwerp van studie.


Verschillende typen hydrologische modellen

Het hydrologische model MODFLOW is een numeriek model waarvoor meestal zeer veel fysische gegevens over het studiegebied nodig zijn. Deze gegevens zijn vaak erg onzeker, wat negatieve gevolgen heeft voor de betrouwbaarheid van de modeluitkomsten. IJking van grondwatermodellen aan gemeten grondwaterstanden en afvoeren kan een goede fit opleveren, maar is geen garantie voor een juiste voorspelling. Grondwatermodellen zijn namelijk vaak ‘overgeparametriseerd': er zijn zoveel modelinstellingen mogelijk, ook onrealistische, dat een goede fit met metingen er niet in zit.

Sommige hydrologen geven er daarom de voorkeur aan met analytische formules te rekenen, die weinig invoergegevens behoeven. Analytische formules hebben bovendien als voordeel dat ze direct inzicht geven in de relatie tussen de invoergegevens en de uitkomsten (bijvoorbeeld tussen doorlaatvermogen en grondwaterstand).

Bovendien kan men analytische formules versterken met empirische onderbouwing. Wanneer er een voldoende lange meetreeks van de grondwaterstand is, kan men de effecten van maatregelen bepalen met een zogenaamd impuls-responsmodel, zoals het model Menyanthes. Zo'n model koppelt gemeten reeksen van variabelen - zoals het neerslagoverschot, het peilbeheer in de watergangen en de grondwateronttrekking (‘impulsen') - via een statistische methode aan de gemeten grondwaterstand (‘respons'). De statistische relatie wordt zo geijkt. Vervolgens kan men onderzoeken hoe de grondwaterstand verandert wanneer een andere reeks voor een impulsvariabele wordt ingevoerd. Zo kan men bijvoorbeeld een betrouwbaar antwoord verkrijgen op de vraag wat er gebeurt bij een halvering van de grondwateronttrekking.


Combinatie van een grondwatermodel met een hoogtekaart

Grondwaterstanden worden met hydrologische modellen berekend ten opzichte van een referentiehoogte, meestal NAP. Als de maaiveldhoogte ten opzichte van dezelfde referentie bekend is, is het vervolgens mogelijk om de grondwaterstand ten opzichte van het maaiveld te bepalen. Dat is een maat die ecologische van belang is. Maaiveldhoogten kunnen onder meer worden ontleend aan het AHN (actueel hoogtebestand Nederland; www.minvenw.nl/rws/mdi/geoloket). Zouden we uitgaan van een standaardafwijking (SE) van het AHN van 20 cm en van het grondwatermodel van 15 cm, dan komen we uit op een standaardafwijking van de grondwaterstanddiepte van   cm.
Zeker voor vegetaties van natte en voedselarme milieus is een fout van 25 cm veel. Verschillen in grondwaterstand van 10 cm kunnen bij deze vegetaties al tot grote verschillen in soortensamenstelling leiden. In geaccidenteerde terreinen, zoals de duinen, kan deze afwijking acceptabel zijn, zolang men maar niet de pretentie heeft de vegetatie op een exacte locatie te voorspellen. Hebben we bijvoorbeeld een maaiveldhelling van 5%, dan komt een fout van 25 cm overeen met een horizontale afstand van slechts 5 m. Er zijn ook methoden ontwikkeld om de uitkomsten van hydrologische modellen neer te schalen met behulp van het AHN.


Gevoeligheid van vegetatie versus nauwkeurigheid van hydrologische modellen

Veel plantensoorten en vegetatietypen van natte en vochtige milieus zijn zeer gevoelig voor kleine veranderingen in de waterhuishouding. Dat stelt hoge eisen aan de hydrologische modellen op grond waarvan de vegetatie wordt voorspeld, eisen waar deze modellen vaak niet aan kunnen voldoen. Niet zelden komt het in projecten voor dat een goede plantenecoloog op basis van zijn ervaring de uitkomsten van een grondwatermodel verwerpt. Hij ‘weet' dat de grondwaterstand op deze plek hoger moet zijn dan de berekende waarde omdat er een veenmosrijke dopheidevegetatie staat, en op die plek lager omdat Muizenoortje en Muurpeper domineren.

Op grond van dit soort expertkennis worden grondwatermodellen vaak bijgesteld of ruimtelijk gedetailleerd, zodat de uitkomsten beter aansluiten bij de verwachtingen. Een dergelijke ijking van een model aan vegetatiegegevens kan ook worden geautomatiseerd, zoals in het ecologische model PROBE. Het gebruik van de vegetatie als schatter van milieuomstandigheden stelt echter hoge eisen aan de toetsing van het model. Er moeten in dat geval vegetatiekaarten beschikbaar zijn van verschillende waterhuishoudkundige situaties: ten minste één kaart voor de ijking, en een andere voor de toetsing.


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