Child pages
  • De tool: Theorie

Versions Compared

Key

  • This line was added.
  • This line was removed.
  • Formatting was changed.

Image Modified

 

HTML
< <!--Hide
page title-->
<style>
#title-heading
{ 
display:none;
}
.page-metadata
{
display:none;
}


</style>

De tool: Theorie

 

Deck of Cards
idTheorie tabs
Software
Card
Ontwikkelingen
idSchematisatie
Waterbalans
label

Stoffenbalans

Ecologie

Maatregelen

 

 

Schematisatie
Section
anchor
Column
Schematisatie
width
Schematisatie
5%
Schematisatie70%

 

Column
width
60%

 

Een KRW-Verkenner schematisatie bestaat uit:

  • Gebiedskenmerken
    • oppervlaktewater (waterlichamen)
    • afwateringsgebieden
    • onderlinge relatie (waterstromen)
  • Emissies
    • water
    • stoffen
  • Ecologische parameters
    • inrichting
    • beheer
  • Kaartmateriaal (zoals shapes)

Voor de invoergegevens maakt de KRW-Verkenner waar mogelijk gebruik van externe databases met beschrijvingen van de hydrologie, emissies en kenmerken van waterlichamen. Zo kan hydrologische informatie opgehaald worden van bestaande waterkantiteitsmodellen (bijvoorbeeld SOBEK), emissiegegevens van de EmissieRegistratie en overige gegevens, zoals de inrichting van een waterlichaam of de verstuwingsgraad van lokale databases van waterbeheerders.

 

Column
width5%

 

Column
width30%

Image Modified

 
Card
idWaterbalans
labelWaterbalans
Section
Column
width
70%
5%

 

Column
width60%

 

Op een vooraf vastgelegd netwerk lozen waterbronnen (afwateringsgebieden, RWZI's etc) op een oppervlaktewatereenheid (SWU) of een afwateringsgebied (Basin). Een SWU of een Basin loost eventueel wateroverschot op een of meerdere SWUs. De verdeling van het te lozen water is van te voren vastgelegd. De hoofd-afstromingsrichting is hiermee vastgelegd. Naast de hoofd-afstromingsrichting kan, door middel van vaste debieten tussen SWUs onderling en tussen SWUs en Basinswaterlichamen en afwateringsgebieden, een waterbeweging tegengesteld aan de hoofd-afstromingsrichting worden opgelegd. Dit is bijvoorbeeld nodig bij het inlaten van water of bij doorspoeling.

De figuur hiernaast illustreert een klein watertransport netwerk. In dit figuur lozen drie bronnen op een Basin en drie bronnen op een SWU. Om het peil in het Basin te kunnen handhaven, wordt er water ingelaten. Dit water wordt vanuit het bovenste SWU ingelaten. De waterbalans van het Basin is dan: 50 + 80 + 200 vanuit de bronnen, plus 40 inlaatwater. De totale stroom van het Basin naar het SWU is dan 370 (hierbij uitgaande stromen als verdamping en wegzijging negerend). De waterbalans van het SWU waterlichaam wordt dan: 370 + 8 + 20 + 50 + 40 – 40, waarmee het debiet van het onderste naar het bovenste SWU uitkomt op 448.

Column
width5%

 

Column
width30%

Image Modified

Section
Column
width5%

 

Column
width60%

Wabacore

Het rekenhart van de waterbalans is het programma Wabacore. Dit is een steady state waterbalansen model en is voor de KRW-Verkenner opgezet als pre-processor voor de stofbalans. Op basis van de user interface, krijgt Wabacore de volgende informatie door:

  • Alle rekeneenheden (segmenten) van de KRW-Verkenner schematisatie. De segmenten worden gevormd door de SWUs en Basins.
  • De links tussen de segmenten.
  • Alle belastingen en onttrekkingen van water op de segmenten.

Wabacore maakt een stelsel vergelijkingen dat de waterbalans voor de segmenten weergeeft. De uitgangspunten daarbij zijn:

  • Een willekeurig aantal bekende
debieten
  • debieten tussen
segmenten
  •  segmenten in het netwerk
en
  • en over
de
  •  de randen.
  • Van elk onbekend uitstromend debiet is bekend hoeveel (in %) dit debiet van de totale uitstroming is.

Per segment resulteert dit in een stelsel van vergelijkingen voor de onbekende debieten. Voor segmenten zonder onbekende uitstroming wordt om reken technische redenen een onbekende uitstroming toegevoegd. Als de invoer consistent is, zal dit debiet een waarde nul krijgen en wordt, na het oplossen van het stelsel, weer verwijderd. Het stelsel van vergelijkingen wordt eerst gereduceerd, door directe substitutie van vergelijkingen, tot 1 onbekende. Dit wordt herhaald totdat er geen direct oplosbare vergelijkingen meer zijn. In fysische termen betekent dit dat lijnvormige strengen van segmenten die aan het "vermaasde" netwerk vastzitten opgelost worden. Het resterende stelsel wordt opgelost via directe matrix-inversie volgens de LU-decompositie-methode. Deze aanpak is gekozen omdat directe matrix-inversie voor grote stelsels (b.v. de landelijke applicatie, ca. 20 000 onbekenden) niet mogelijk is vanwege een te groot beslag op het interne geheugen.

Column
width5%

 

Stofbalans

In de KRW-Verkenner wordt een vereenvoudigde beschrijving gegeven van het stoftransport door een gebied.
Column
width30%

 

Card
idStofbalans
labelStofbalans
Column
width5%

 

Column
width60%

 

Alle inkomende en uitgaande

balansposten

stofstromen moeten vooraf aan de KRW-Verkenner worden opgegeven. De benodigde gegevens zijn te verkrijgen uit verschillende databronnen

. Denk daarbij aan

, zoals:

  • Meetgegevens van het te beschrijven watersysteem
;
  • Landelijke databases
, zoals
  • (bijvoorbeeld de Emissieregistratie
; en/ofmodelstudies
  • )
  • Modelstudies (bijvoorbeeld STONE)
, of uit de landelijke Emissieregistratie.Bedenk goed dat al

Omdat deze databronnen met onzekerheden omgeven zijn

. Een

, is een goede analyse van de

aanwezige gegevensbronnen in het beschouwde gebied moet worden uitgevoerd, voordat wordt begonnen

beschikbare data nodig voordat er begonnen wordt met het vullen van de KRW-Verkenner.

Voorafgaand aan het oplossen van de stofbalans, heeft de KRW-Verkenner al een waterbalans opgelost

. De

omdat de waterbalans

vormt

een belangrijke input bron

van

is voor de stofbalans. De

afvoer

water- en

vracht

stofafvoer uit een bovenstrooms

‘bakje’

segment wordt als

in-post opgelegd aan

invoer gebruikt door een benedenstrooms

bakje en zal dan ook de concentratie in het benedenstroomse bakje beïnvloeden.Met behulp van

segment en het bovenstrooms segment beïnvloedt daarmee dus de stofconcentratie van het benedenstrooms segment. In principe kan de KRW-Verkenner

kan de gebruiker in principe

alle stoffen doorrekenen

. Standaard

, maar standaard zijn er vier stoffen

hard vanuit het UI opgenomen. Deze vier stoffen (TotaalN, TotaalP, Chloride en BZV) hebben een relatie met de ecologische module van de KRW-Verkenner

opgenomen: totaal stikstof, totaal fosfaat, chloride en het biologisch zuurstofverbruik (BZV). Deze vier stoffen zijn nodig voor de ecologische module en kunnen daarom niet worden gewijzigd.

Naast deze vier stoffen kan de gebruiker iedere stof toevoegen die hij of zij wil.

Steady State oplossing

De KRW-Verkenner maakt, net als de waterbalans, gebruik van een steady state oplossing. Dat wil zeggen dat voor een rekeneenheid (

basin

SWU of

SWU

Basin) het volgende geldt:

Image Modified

Waarin:

M

Massa

Waar M staat voor massa (g)

, Qin

Instromende

voor instromende debieten (m3/s)

, Qout

Uitstromende

voor uitstromende debieten (m3/s)

, Cin

Concentratie

voor stofconcentraties van

stof van

het instromende

bakje

debiet (g/m3)

C

Concentratie van stof in het rekenbakje

V

Volume van de rekeneenheid

, C voor de stofconcentratie in het segment, V voor het volume van het segment (m3)

k

Afbraakconstante

en k de afbraakconstante van een stof (1/d)

Retentie

De afbreekconstante in de KRW-Verkenner

. De afbraakconstante kan per stof worden opgegeven

. Daarnaast kan de gebruiker de afbreekconstante temperatuur afhankelijk maken. De

en kan temperatuurafhankelijk worden gemaakt. Voor de afbraakconstante wordt de volgende formulering wordt gebruikt:

Image Modified

Waarin:

k

Afbraakconstante

Waar k20 staat voor de afbraakconstante bij 20 °C (1/d)

K20

Afbraaksconstante bij 20° Celcius (1/d)

θ

Temperatuurscoefficient, default is

, θ voor de temperatuurscoëfficiënt (default 1.047 (-)

T

Watertemperatuur (° Celcius)

Daarnaast

) en T voor de watertemperatuur (°C). Daarnaast is de retentie ruimtelijk differentieerbaar door middel van een "Tag" aan een

oppervlaktewater node of een basin.

 

AnchorEcologieEcologieEcologieEcologische kennisregels kunnen worden gebruikt om veranderingen in EKR-

SWU of Basin toe te kennen.

Column
width5%

 

Column
width30%

 

Card
idEcologie
labelEcologie
Section
Column
width5%

 

Column
width60%

 

Op basis van kennisregels worden de effecten van maatregelen op de EKR scores van de vier biologische kwaliteitselementen (

macrofyten

waterplanten, fytoplankton, macrofauna

,

en vissen

en fytoplankton) te berekenen op waterlichaamniveau na het nemen van maatregelen.De ecologische rekenkern van de

) berekend. De EKR-scores worden berekend op SWU niveau. De KRW-Verkenner bevat

meerdere rekenmodulen (zie onderstaand figuur). Op hoofdlijnen wordt onderscheid gemaakt tussen twee hoofdmethoden:
  • Regionale kennisregels; en
  • Landelijke kennisregels

Image Removed

De hoofdmethode wordt bepaald door het KRW-watertype. In onderstaande tabel

2 rekenmodulen die de EKR scores op verschillende manieren berekend. De 2 rekenmodulen worden onderscheiden op basis van het KRW-watertype en worden geclassificeerd als rijkswater of regionaal water.  In onderstaande tabellen zijn de typen weergegeven.

Bij

Met het importeren of genereren van rekeneenheden

in de Verkenner

wordt het watertype en

dus ook

de

hoofdmode gezet. In het geval van bijvoorbeeld een M3 wordt de rekenmethode op Regionaal gezet. Bij een R7 zal de methode op Ecotopen gezet worden. Sommige watertypen ondersteunen twee methoden, namelijk de M14 en M20. Standaard wordt dan gebruik gemaakt van de Regionale methode.
50%

daarbij behorende rekenmethode gezet.

Rijswateren

Deze methode is gebaseerd op ecotopen als rekeneenheden. Elk waterlichaam bestaat uit verschillende ecotopen en elk ecotoop omvat een specifieke soortenlijst. Deze soortenlijsten worden oppervlakte gemiddeld gewogen (met uitzondering van macrofauna) en zo ontstaat er een soortenlijst per waterlichaam. Aan de hand van deze soortenlijst wordt een EKR score berekend. Door deze werkwijze heeft een verandering in ecotoopcompositie een effect op de EKR-score.

Achtergrond informatie
  • Methode Rijkswateren, Deltares rapport 2010: download hier
  • Ecologie methode Rijkswateren, Deltares rapport 2011: download hier
  • Presentatie Ecologie methode Rijkswateren voor RWS, 2010: download hier
  • Presentatie Ecologie methode Rijkswateren voor Waterdienst, 2010: download hier

Regionaal

De regionale kennisregels zijn gebaseerd op data van regionale wateren. De data is opgeslagen in een database die door RoyalHaskoning-DHV wordt beheerd (Evers et al, 2009). De database bevat relaties tussen EKR-score en verschillende waterkwaliteit- en inrichtingsvariabelen voor een groot aantal waterlichamen. Voor de regionale ecologische toepassing van de KRW-Verkenner kan de gebruiker kiezen uit drie methoden:

  • Regressiebomen, PBL rapport 2013: download hier
  • Neurale Netwerken, Royal Haskoning rapport 2015: download hier
  • PUNN neuraal network, STOWA/W+B rapport 2012: download hier en meer achtergrond van de formuleringen hier.

De PUNN methode heeft de meest voorspellende kracht (Vissers, 2013a) en is daarom de default ecologie methode voor regionale toepassingen. De andere twee methoden zijn ook opgenomen in de KRW-Verkenner, maar kunnen niet direct door de gebruiker geselecteerd worden. Mocht een gebruiker toch 1 van deze 2 methode willen gebruiker, dan kan contact opgenomen worden met de KRW-Verkenner helpdesk.

De KRW-watertypen zijn ingedeeld in 10 clusters (zie de 2 tabellen hieronder). Per cluster zijn rekenregels afgeleid per biologisch kwaliteitselement waarbij een aantal stuurvariabelen van belang zjin (zie tabel verder naar beneden). Voor de benodigde invoer voor de stuurvariabelen kan de gebruiker de KRW-Verkenner de chemische variabelen laten berekenen of de gebruiker kan hiervoor metingen gebruiken.

Meer achtergrond informatie

Vergelijking van de drie methoden, PBL rapport 2013: download hier.

 

Column
width5%

 

Column
width30%

Image Added

Section
Column
width

M1a/b

45%

KRW-Watertype

Ecotopen

Regionale wateren

Rivieren

ClusterOmschrijving

Rijkswater

Regionale

wateren

R4

Langzaam stromende bekenPermanent langzaam stromende bovenloop op zand

 

x

M2

R5

Langzaam stromende bekenLangzaam stromende middenloop/benedenloop op zand

 

x

M3

R6

Langzaam stromende bekenLangzaam stromend riviertje op zand/klei

 

x

M4

R7

 

x

M6a/b

 

x

M7a/b
Rivier/nevengeulLangzaam stromende rivier/nevengeul op klei/zand

x

 

R8

Brakke tot zoute waterenZout getijdenwater (uitlopers rivier) op zand/klei

x

 

R12

Langzaam stromende bekenLangzaam stromende middenloop/benedenloop op veenbodem

 

x

M8

R13

Snel stromende bekenSnel stromende bovenloop op zand

 

x

M10

R14

Snel stromende bekenSnelstromende middenloop/benedenloop op zand

 

x

M14

R15

x

x (default)

M20
Snel stromende bekenSnelstromend riviertje op kiezelhoudende bodem

 

x

x (default)

M21

R16

Rivier/nevengeulSnelstromende rivier/nevengeul op zandbodem of grind

x

 

M23

R17

Snel stromende bekenSnelstromende bovenloop op kalkhoudende bodem

 

x

M27

R18

Snel stromende bekenSnelstromende middenloop/benedenloop op kalkhoudende bodem

 

x

M30

O2

 
EstuariumEstuarium met matig getijverschil

x

M31

 

x

Column
width
50%
45%

KRW-Watertype

Ecotopen

Regionale wateren

R4

Meren

ClusterOmschrijving

Rijkswater

Regionale

wateren

M1a/b

SlotenGebufferde sloten op minerale bodem

 

x

R5

M2

SlotenZwak gebufferde sloten

 

x

R6

M3

KanalenGebufferde (regionale) kanalen

 

x

R7

M4

x

KanalenZwak gebufferde (regionale) kanalen

 

R8

x

 

M6a/b

R12
KanalenGrote ondiepe kanalen

 

x

R13

M7a/b

KanalenGrote diepe kanalen

 

x

R14

M8

SlotenGebufferde laagveen sloten

 

x

R15

R17

M10

Kanalen

Laagveen vaarten en kanalen

 

x

R16

x

 

M14

Ondiepe merenOndiepe (matig grote) gebufferde plassen

x

x (default)

M16Diepe merenDiepe gebufferde meren

x

x (default)

M20

Diepe merenMatig grote diepe gebufferde meren

x

x (default)

M21

Diepe merenGrote diepe gebufferde meren

x

 

M23

Ondiepe merenOndiepe kalkrijke (grotere) plassen

 

x

R18

M27

Ondiepe merenMatig grote ondiepe laagveenplassen

 

x

O2

M30

x

 

Regionale wateren

De regionale kennisregels zijn gebaseerd op data van regionale wateren. De data is opgeslagen in een dataset die door RoyalHaskoning-DHV wordt beheerd (Evers et al, 2009). De database bevat relaties tussen EKR-score en verschillende waterkwaliteit- en inrichtingsvariabelen voor een groot aantal waterlichamen in Nederland. In 2009 zijn voor de ex-ante evaluatie regressiebomen afgeleid uit de data.

De KRW-watertypen zijn ingedeeld in 8 clusters. Per cluster zijn rekenregels afgeleid per biologisch kwaliteitselement.

Voor ieder cluster zijn een aantal stuurvariabelen van belang. In onderstaande tabel zijn per cluster de stuurvariabelen weergeven. De gebruiker van de KRW-Verkenner kan de chemische variabelen door de stofbalans van de Verkenner laten berekenen. Een andere mogelijkheid is dat de gebruiker de ecologische module loskoppelt van de stofbalans en baseert op metingen van de chemische variabelen.

In 2012 is de dataset verder verbeterd en zijn drie rekenmethoden ontwikkeld op dezelfde dataset:

  • Regressiebomen 2012 (Vissers, 2013b) ;
  • Neurale Netwerken - EEE3 (Schomaker, 2013); en
  • PUNN neuraal netwerk (de Niet, 2012).

De PUNN (de Niet, 2012) methode heeft zich bewezen als de methode met de meest voorspellende kracht (Vissers, 2013a). De PUNN methode is dan ook als de “default” methode opgenomen in de KRW-Verkenner. De overige methoden, de regressiebomen zijn ook opgenomen in de KRW-Verkenner, maar niet direct voor de gebruiker toepasbaar. Mocht de gebruiker geïnteresseerd zijn, dan kan contact opgenomen worden met de KRW-Verkenner helpdesk.

Rijkswateren

Op dit moment is de ontwikkeling van rekenregels voor Rijkswateren nog in volle gang. De methodiek die hier gebruikt wordt is gebaseerd op ecotopen als rekeneenheden. Een waterlichaam bestaat hierbij uit verschillende ecotopen, die elk een specifieke soortenlijst bevatten. De soorten kunnen direct vertaald worden in EKR-scores door gebruik te maken van de KRW-maatlatten. Door een oppervlaktegewogen berekening te maken wordt een soortenlijst gegenereerd (macrofauna is hierbij een uitzondering) per waterlichaam en aan de hand hiervan wordt de EKR-score berekend. Een verandering in de ecotoopcompositie door bijvoorbeeld het nemen van een inrichtingsmaatregel heeft op deze manier effect op de EKR-score. Kijk bij Overig voor meer informatie.

 

AnchorMaatregelenMaatregelenMaatregelenMet het nemen van maatregelen zet de gebruiker het stuur op de ontwikkelingen in zijn beheersgebied. De KRW-Verkenner maakt het mogelijk de effecten van deze maatregelen op de ecologische kwaliteit door te rekenen. Dit is de essentie van de KRW-Verkenner.
In de KRW-Verkenner zit
Zwak brakke waterenZwak brakke wateren

 

x

M31

Brakke tot zoute waterenBrakke tot zoute wateren

 

x

StuurvariabelenKlassen/eenheidOmschrijvingRelevant voor welke clusters
Meandering51= recht + normprofiel, 2= gestrekt + natuurlijk dwarsprofiel, 3 = zwak slingerend, 4 = slingerend, 5 = vrij meanderendLangzaam stromende beken, Snelstromende beken
Verstuwing3

1 = sterk gestuwd zonder vistrappen, 2 = gestuwd met vistrappen, 3 = ongestuwd

Langzaam stromende beken, Snelstromende beken
Beschaduwing

 

3

1 = onbeschaduwd zonder ruigte op de oevers, 2 = gedeeltelijk beschaduwd of ruigte op de oever, 3 = grotendeels of geheel beschaduwdLangzaam stromende beken, Snelstromende beken
Oeverinrichting31 = beschoeid of steil en onbegroeid, 2 = riet/helofyten, 3 = moeras + riet/helofytenSloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren

Peildynamiek

31 = tegennatuurlijk, 2 = stabiel, 3 = natuurlijkSloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren
Onderhoud2

1 = intensief, 2 = extensief

Sloten, Kanalen, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren
Scheepvaart21 = intensief bevaren, 2 = niet of nauwelijks bevarenKanalen
Connectiviteit3

1 = geïsoleerd, 2 = periodiek geïsoleerd, 3 = open verbinding

Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren
Totaal Nmg N/l

Zomergemiddelde (april-september)

Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren
Totaal Pmg P/lZomergemiddelde (april-september)

Langzaam stromende beken, Snelstromende beken, Sloten, Kanalen, Ondiepe meren, Diepe meren, Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren

BZVmg O2/lZomergemiddelde (april-september)Langzaam stromende beken, Snelstromende beken
Chloridemg Cl/lZomergemiddelde (april-september)Zwak brakke wateren, Brakke tot zoute wateren

 

 

 

Card
idMaatregelen
labelMaatregelen
Section
Column
width5%

 

Column
width60%

 

In de KRW-Verkenner zijn een groot aantal maatregelen en hun effecten voorgeprogrammeerd. Globaal worden de maatregelen onderverdeeld in drie categorieën:

  • Maatregelen gericht op puntbronnen
  • Maatregelen op
Diffuse
  • diffuse bronnen
; en
  • Maatregelen gericht op
de
  • inrichting en het beheer (ecologie).
Al naar gelang de wens van de gebruiker kan deze ervoor kiezen maatregelen

De maatregelen kunnen generiek of

juist

locatiespecifiek

toe te passen

worden toegepast. Daarnaast

heeft

is er de

gebruiker de

mogelijkheid om de maatregelen in de tijd

in

te plannen.

Gecombineerde maatregelpakketten en "gestapelde maatregelen" kunnen worden doorgerekend.

Voor zeer complexe maatregelpakketten waarbij,

waarbij

door bijvoorbeeld ingrijpende hydrologische aanpassingen

worden doorgevoerd

of grote planologische ingrepen,

waarbij bijvoorbeeld zowel

effecten op zowel emissies (locaties van emissiebronnen)

en

als inrichtingsmaatregelen worden doorgevoerd, kan het

noodzakelijk

nodig zijn om nieuwe databases voor de hydrologie, emissies en/of gebiedskenmerken in te lezen.

Ook

Op deze manier kunnen ook effecten van andere, niet specifiek ten behoeve van de KRW genomen maatregelen

kunnen

worden doorgerekend, mits ze een kwantificeerbaar effect hebben op hydrologie, emissies of gebiedskenmerken.

Voorbeelden hiervan zijn maatregelen die mogelijk worden genomen in het kader van veiligheid en zoetwatervoorziening.

Image Removed

 

 

Column
width5%

 

Column
width30%

Image Added

 

 

 

 

 

Section

Column
width40%20%
Image Removed 
Column
width60%

Image Added

Column
width20%