Achtergrond

Het principe van vasthouden-bergen-afvoeren, zoals aanbevolen door de Commissie Waterbeheer 21e Eeuw, wordt daadwerkelijk tot uitvoer gebracht in dit pilot-project van Waterschap Zuiderzeeland. In het kader van het Europese Unie Interreg IIIB project FLOWS (Floodplain, Landuse, Optimization, Workable, Sustainability) heeft het waterschap twee regelbare stuwen geplaatst, waarmee flexibel peilbeheer mogelijk is en dus vasthouden en bergen gerealiseerd kan worden.

FutureWater heeft de bijdrage van de nieuwe regelbare stuwen aan vasthouden en bergen berekend, de optimale inzet van de stuwen bepaald en mogelijke schade berekend die bovenstrooms zou kunnen ontstaan door het opzetten van de stuwen.

Doelstelling

Berekenen in hoeverre het flexibele peilbeheer bijdraagt aan vasthouden en bergen en bepaling van mogelijke negatieve gevolgen (landbouw schade) door het opzetten van de stuwen. Bepaling van optimale inzet van de regelbare stuwen.

Methodologie

In dit project ligt de nadruk op een modelmatige aanpak. De reden hiervoor is tweeledig:
(i) het betreft een nieuwe situatie, zodat er geen gebruik gemaakt kan worden van historische
meetgegevens, en
(ii) een veelheid van scenario’s zal worden geanalyseerd om op deze wijze een afweging te maken welk beheer van de stuwen optimaal is.

De doelstelling van deze studie vraagt om een grote nadruk op de dynamische processen die plaatsvinden in bodem-water-atmosfeer, met de optie om schade aan gewassen en bomen te kwantificeren. Ook is er een duidelijke link naar het oppervlaktewater om zodoende de interactie tussen stuw, openwater, bodemwater en grondwater te analyseren. Er is daarom gekozen om het SWAP model in te zetten, met de zogenoemde “quasi-subregional” uitbreiding die de interactie van het bodemwater en het drainagesysteem koppelt aan een gesimplificeerd openwater-stuw interactie.

De modellen zijn opgezet voor een historische periode van 23 jaar (1980-2002), en gemeten en gemodelleerde resultaten zijn vergeleken voor kalibratie-validatie.

Figuur 1. Neerslag (boven) en afvoer (beneden) extremen per maand over de perioden 1980-2002. In de periode 1980-2002 traden extreme afvoeren vooral op in de maanden september tot en met maart, terwijl in de zomer nauwelijks piekafvoeren voorkwamen.Als we deze extremen vergelijken met de extremen in neerslag per maand, blijkt dat er geen relatie is tussen neerslagextremen en piekafvoeren. Het vasthoudend vermogen van het gebied is in de zomer veel groter dan in de winter.

Om te berekenen hoeveel water er extra vast gehouden kan worden met de regelbare stuwen is het essentieel om de zogenaamde 0-situatie (referentie situatie) te bepalen.

Er zijn drie scenario’s voor de inzet van de regelbare stuwen geanalyseerd.

• Gedifferentieerd: maximale stuwhoogte in de zomer en minimale stuwhoogte in de winter;
• Reagerend: gemiddelde stuwhoogte en gedurende winter bij neerslag > 20 mm d-1 stuw maximaal opzetten voor 5 dagen;
• Anticiperend: gelijk aan reagerend, met 5 dagen voor de extreme neerslag stuwhoogte minimaal.

Daarnaast is er voor het meest veel belovende scenario nog een aantal extra varianten berekend.

Resultaten en conclusies

Het onderzoek laat duidelijk zien dat het vasthouden van water mogelijk is met behulp van regelbare stuwen. Eén van de meest in het oog springende conclusies is dat water vooral wordt vastgehouden in de bodem en niet zozeer in het oppervlaktewater. Voor beide gebieden blijkt dat de regelbare stuwen amper invloed hebben op de totale hoeveelheid water die wordt afgevoerd, maar effectief zijn in het verminderen en vertragen van de afvoerpieken.

Figuur 2. Effect van de regelbare stuw op de afvoer (beneden) en het waterpeil in de Roggebottocht (midden) als reactie op neerslag (boven) in 1998.

Samenvattend kan geconcluderend worden dat:

• bij het vasthouden van water het essentieel is om het vermogen van de bodem mee te nemen;
• totale afvoeren amper worden beïnvloed door vasthouden;
• piekafvoeren verminderd en vertraagd worden;
• het vasthouden van water amper invloed op het voorkomen van droogteschade heeft;
• de natschade door extra vasthouden in bovenstroomse gebieden zeer beperkt is; en
• het scenario “reagerend” het beste is voor de inzet van de regelbare stuwen;
• modellen een goede basis voor het analyseren van mogelijkheden tot het vasthouden van water met behulp van regelbare stuwen vormen.

Figuur 3. Bodemvocht profiel (boven) en pF profiel (onder) voor een representatief bodemprofiel voor Roggebotzand voor het jaar 1998. Uit het bodemvochtprofiel blijkt duidelijk dat 1998 extreem nat was en dat de grondwaterspiegel een aantal malen tot aan het maaiveld reikte. Met name de periode rond dagnummer 300 (= eind oktober) was extreem nat en het gehele profiel was gedurende meer dan 10 dagen volledig verzadigd, zoals blijkt uit de pF waarden tussen 0 en 1. Het is ook duidelijk dat er geen droogteschade optreedt aan de bomen, aangezien de bodem niet uitdroogt en er bijna geen pF waarden hoger dan 3 zijn

Regelbare stuw in de Roggebottocht.

Dit project is een van de voorbeeld projecten van Nederland leeft met water.

Meer informatie kunt u verkrijgen bij de projectleider van dit project.