Waterbalansen in FEWS

Direct operationeel

04 maart 2020

Waterbalansen vormen een startpunt van (bijna) iedere watersysteemanalyse bij Waternet. Voor ieder ecologisch analysegebied (EAG) is een waterbalans opgesteld in Excel. Ecologische analysegebieden (EAG’s) zijn opdelingen van de bestaande af- en aanvoergebieden, veelal (delen van) polders, die een ecologische eenheid vormen. Omdat het handmatig actualiseren en beheren van waterbalansen tijdrovend en lastig is, zijn ze nu deels omgezet naar geautomatiseerde versies in FEWS, waardoor ze dagelijks worden bijgewerkt met de laatste neerslaggegevens en dus altijd de actuele gegevens bevatten. De waterbalansen zullen verder worden ontsloten via FEWS. Uiteindelijk willen we ze ontsluiten voor een grotere groep gebruikers.

Kenmerken van EAG’s

De opdeling in EAG’s is gemaakt op basis van een aantal kenmerken, zoals vorm, verblijftijd, waterdiepte, strijklengte, de aanwezigheid van kwel of wegzijging en de afvoerrichting van het water. Een EAG valt altijd volledig binnen een afvoergebied. Af-en aanvoergebieden, maar ook KRW-waterlichamen, zijn dus opgebouwd uit één of meer EAG’s.

Geautomatiseerde versies

Het handmatig actueel houden en beheren van de waterbalansen is tijdrovend. Omdat het versiebeheer ervan lastig is, komt hun reproduceerbaarheid in studies in gevaar. Daarom zijn de bestaande waterbalansen recent omgezet naar geautomatiseerde versies op een gestandaardiseerde locatie in de FEWS-omgeving. Ze kunnen nu dagelijks worden bijgewerkt met de nieuwste neerslag.

Waterbalansen bij Waternet

De waterbalansen maken gebruik van enerzijds geografische data (zoals de oppervlakken verhard, onverhard en open water, de bodemsoort en de kwel/wegzijging) en anderzijds tijdseries (neerslag en verdamping, maalstaten, inlaatgegevens en waterstanden uit FEWS). Op basis van een eenvoudig bakjesmodel wordt de uit- en afspoeling van water vanuit de percelen naar het open water berekend. Op basis van de gemeten waterstanden, maalstaten en inlaten kan de balans vervolgens sluitend worden gemaakt. De sluitfout wordt vaak toegekend aan niet-gemeten inlaatwater. De waterbalansen worden onder andere gebruikt bij de volgende taken:

de KRW-analyses van de waterlichamen
het bepalen van de inlaathoeveelheden van polders
de doorvertaling naar het functioneren van het totale watersysteem van een boezem.

Tijdrovend en foutgevoelig

De waterbalansen waren tot nu toe opgesteld in uitgebreide Excelsheets. Samen met Witteveen+Bos zijn ze via STOWA verder in Nederland uitgerold en beschikbaar gesteld aan andere waterschappen en adviesbureaus. Voor het beheersgebied van AGV zijn momenteel zo’n 180 waterbalansen in Excel beschikbaar, waarvan ongeveer de helft bestaat uit balansen van afvoergebieden en de andere helft uit ecologische analysegebieden. Elke waterbalans is op dezelfde manier opgezet in Excel. Gebruikers kunnen waar nodig zaken aanpassen, maar daar zit ook de grote valkuil voor de beheersbaarheid. De kans op een verschuiving in een kolom is zo gemaakt, waardoor de uniformiteit kan wegvallen. Ook het actualiseren van de waterbalansen in Excel is een tijdrovende en foutgevoelige klus. Nieuwe neerslag- en verdampingsgegevens worden handmatig ingevoerd, net als de maalstaten die handmatig uit FEWS worden gekopieerd.

Voordelen

In 2018 is begonnen met het opzetten van geautomatiseerde waterbalansen. De rekensystematiek is door Artesia Water overgenomen uit Excel en omgezet in een Python-code. Deze code is vergelijkbaar met de Excel-rekenmethodiek en berekent feitelijk de uit- en afstroming van percelen naar open water. De aansturing is echter gebaseerd op een centrale database, waarin de statische informatie per balansgebied is opgeslagen. Dit zijn onder andere de diverse soorten oppervlakken, zoals verhard, onverhard en open water en de bodemsoorten. Ook zijn de relaties met de meetreeksen opgeslagen in deze database. Doordat alle basisgegevens op één plek staan is het eenvoudiger geworden om ze te valideren. In 2019 zijn de uitkomsten van de geautomatiseerde balansen uitgebreid gevalideerd en vergeleken met de bestaande Excel-balansen. Inmiddels zijn ze opgenomen in de FEWS-omgeving.

Continu actueel

De grootste winst bij de geautomatiseerde waterbalansen is dat ze altijd actuele gegevens bevatten. Verder kunnen ze worden gebruikt worden om (klimaat)scenario`s voor alle modellen tegelijkertijd door te rekenen en ook kunnen de resultaten worden gebruikt in gebiedsbrede analyses van het ecologisch functioneren. Bovendien kunnen de effecten van lozingen of calamiteiten sneller in beeld worden gebracht.

Boezemmodel

Het “boezemmodel” beschrijft de hydrodynamica en de verspreiding van stoffen van de gehele boezem. Om dit watersysteem goed te kunnen beschrijven zijn de inlaten van polders vanuit de boezem in drogere perioden van groot belang. Deze inlaten worden grotendeels berekend met behulp van de waterbalansen. Met de geautomatiseerde waterbalansen is het mogelijk om het boezemmodel te voeden met actuele data, wat in het geval van calamiteiten of (langdurig) droge zomers veel winst kan opleveren.

Hoe verder?

De komende tijd worden de waterbalansen verder gecontroleerd en ontsloten via FEWS. Om de kennis uit het veld te vangen in de rekenregelsmoet nog wat werk worden verzet. Ook willen we de gegevens uit de waterbalansen gebruiksvriendelijker weergeven en ontsluiten voor een grotere groep gebruikers.