Modelleren

Verzoeting en verzilting freatisch grondwater in de Provincie Zeeland

Opdrachtgever: Provincie Zeeland (Ronnie Hollebrandse, Vincent Klap, en voorheen Lein Kaland)
Betrokkenen vanuit Deltares: Gualbert Oude Essink, Esther van Baaren, Perry de Louw
Beschrijving: In dit langjarig project wordt onderzoek gedaan naar de verzilting en verzoeting van het grondwater in de bovenste meters van de ondergrond onder invloed van zeespiegelstijging en een veranderend klimaat. Het hoofddoel is te kijken welke waterbeheersmaatregelen effectief zijn in het bestrijden van de verzilting in Zeeland in landbouw- en natuurgebieden. Speciale aandacht wordt gegeven aan de zogenaamde relatief dunne regenwaterlenzen in landbouwpercelen. Naast het ontwikkelen van een betrouwbaar modelinstrumentarium zal een uitgebreide meerjarige meetcampagne plaatsvinden waarmee het voorspellend vermogen van het modelinstrumentarium wordt vergroot.

Voor de Provincie Zeeland vindt ook onderzoek plaats naar het voorkomen van dunne regenwaterlenzen drijvend op brak tot zout grondwater: vele landbouwpercelen zijn bemeten, terwijl op 1 perceel zeer intensief met verschillende geofysische meettechnieken is gemeten. Naast de promotieonderzoeken van Perry de Louw (Deltares-programma Kennis als Vermogen) en Pieter Pauw (Kennis voor Klimaat programma Climate Proof Fresh Water Supply) zijn binnen het INTERREG IV-B CliWat Airborne ElectroMagnetische metingen uitgevoerd op het eiland Schouwen-Duiveland en bij De Perkpolder. Tevens heeft een locale 3D zoet-zout modellering van het grondwatersysteem plaatsgevonden, waarbij gekeken is naar de effecten van klimaatverandering op het voorkomen van zoet-brak-zout grondwater, zie figuur.

Poster Salt Water Intrusion Meeting 2010 (Engels): poster

Poster Deltas in Times of Climate Change 2010 (Engels): poster
Rapport: Meetcampagne naar het voorkomen van regenwaterlenzen in de Provincie Zeeland
Rapport (najaar 2014): Verzoeting-verzilting Grondwater in de Provincie Zeeland; 3D dichtheidsafhankelijk grondwatermodel

Artikelen:

De Louw, P.G.B. 2013. Saline seepage in deltaic areas. Preferential groundwater discharge through boils and interactions between thin rainwater lenses and upward saline seepage. PhD thesis, Vrije Universiteit Amsterdam, ISBN/EAN 9789461085429.
download

De Louw, P.G.B., Eeman, S., Oude Essink, G.H.P., Vermue, E., Post, V.E.A. 2013. Rainwater lens dynamics and mixing between infiltrating rainwater and upward saline groundwater seepage beneath a tile-drained agricultural field. J. Hydrology, 501, 133-145, doi: 10.1016/j.jhydrol.2013.07.026 
link to paper

De Louw, P.G.B., Eeman, S., Siemon, B., Voortman, B.R., Gunnink, J., van Baaren, E.S., and Oude Essink, G.H.P., 2011, Shallow rainwater lenses in deltaic areas with saline seepage, Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 3659-3678, doi: 10.5194/hess-15-3659-2011
link to HESS

Goes, B.J.M., Oude Essink, G.H.P., Vernes, R.W. and Sergi, F. 2009. Estimating the depth of fresh and brackish groundwater in a predominantly saline region using geophysical and hydrological methods, Zeeland, the Netherlands, Near Surface Geophysics 401-412, doi: 10.3997/1873-0604.2009048
download

Bepaling van de toekomstige verzilting van het grondwater in de Provincie Zuid-Holland

Opdrachtgever: Provincie Zuid-Holland
Betrokkenen vanuit Deltares: Gualbert Oude Essink, Esther van Baaren
Beschrijving: Voor de Provincie Zuid-Holland is een studie uitgevoerd naar de veranderingen binnen zoete grondwaterlichamen onder invloed van autonome ontwikkelingen, zeespiegelstijging, bodemdaling en klimaatverandering. Een 3D numeriek dichtheidsafhankelijk grondwater model is gemaakt om de effecten van menselijk ingrijpen, zoals het effect van brijnlozingen in het tweede watervoerend pakket en landaanwinningen voor de kust, te kwantificeren.
Rapport 2004: Minnema, B., Kuijper, B., & Oude Essink, G.H.P. 2004. Bepaling van de toekomstige verzilting van het grondwater in Zuid-Holland, NITG 04-189-B, 86 p., Utrecht, TNO Bouw en Ondergrond
Artikel H2O 2005: Kuijper, M., Oude Essink, G.H.P., Binsbergen, R., van & B. Minnema, 2005, Kijkje in de toekomst: klimaatveranderingen en verzilting in de provincie Zuid-Holland in beeld gebracht, H2O (8) 33-37.
Rapport 2008: Oude Essink, G.H.P., Baaren, E., van en Vliet, M. van, 2008, Verkennende studie klimaatverandering en verzilting grondwater in Zuid-Holland, Deltares-rapport 2008-U-R0322/A, 60 p.
Artikel 2010: Oude Essink, G.H.P., E.S. van Baaren, and P.G.B. de Louw 2010, Effects of climate change on coastal groundwater systems: A modeling study in the Netherlands, Water Resour. Res., 46, W00F04, doi:10.1029/2009WR008719

Zoet-zout Nationaal Hydrologisch Instrumentarium

Opdrachtgever: De Waterdienst
Betrokkenen vanuit Deltares: Jarno Verkaik, Marta Faneca en Gualbert Oude Essink
Beschrijving:
Vanaf de zomer 2009 is begonnen met de ontwikkeling van de zoet-zout module in het grondwater model van NHI ten behoeve van de zoetwatervoorziening in Nederland. Het belangrijkste doel is om de veranderingen in de zoutvrachten vanuit de ondergrond onder verschillende ontwikkelingsscenario's te voorspellen en de effecten van maatregelen te toetsen. Voor de modellering op landelijke schaal wordt geput uit de ervaringen die zijn opgedaan in regionale en lokale modellen bijvoorbeeld in Zeeland en Zuid-Holland.
Het zoet-zout instrumentarium kan ingezet worden om:

• langjarige veranderingen in de interne verzilting door langzame stroming van zout grondwater naar het oppervlak te schematiseren,
• het effect van allerlei scenario's op variabelen als chloride concentraties, zoute kwel, volumes zoet grondwater te kwantificeren. Scenario's zijn menselijke activiteiten (onttrekkingsregime), klimaatverandering, zeespiegelstijging, bodemdaling en waterbeheersmaatregelen),
• risico- en kansengebieden in het kustgebied te identificeren,
• een landelijke database van zoet-zout profielen in de top van het grondwater systeem op te zetten, waarmee de feitelijke effecten van brak-zout grondwater op landbouw beter kunnen worden geschat. Er wordt rekening gehouden met verschillende condities van kwel/infiltratie, neerslagoverschot, drainage, oppervlaktewaterpeilen en initiële zoet-zout verdeling. 

Betrokkenen vanuit Deltares : Jarno Verkaik, Joost Delsman, Marta Faneca en Gualbert Oude Essink
Poster Salt Water Intrusion Meeting 2010 (Engels):   poster
Link:   www.nhi.nu
Rapportage:   Deelrapport Zoet-zout (2008)
Rapportage:   Resultaten (2010)

Presentatie Wetenschappelijke Klankbordgroep NHI 6 juni 2012:   NHI zoetzout: stand van zaken, en vooruitblik

Download animatie: chloride concentratie 3D

Hydrologische studie Kustlaboratorium

Opdrachtgever: Stichting Het Zeeuwse Landschap
Website: www.kustlaboratorium.nl
Betrokkenen vanuit Deltares: Esther van Baaren, Perry de Louw, Marta Faneca Sanchez
Andere betrokken partijen: Delta Academy van de Hogeschool Zeeland
Beschrijving: Het Zeeuwse Landschap is een gebied op Schouwen-Duiveland aan het ontwikkelen voor aquacultuur, zoute natuur en kustverdediging: Het Kustlaboratorium. Dit zoute gebied ligt in een relatief zoete omgeving (voor Zeeland) en de zoetwatervoorraad van de landbouw in de omgeving mag geen hinder ondervinden van de aanleg van dit Kustlaboratorium. Daarnaast moet het in het oppervlakte- en grondwater aanwezige zoute water moet zo goed mogelijk ingezet worden voor de nieuwe functies van het gebied. Deltares heeft een monitoringcampagne opgezet en uitgevoerd om de (geo)hydrologie in het Kustlaboratorium en de omgeving in kaart te brengen en te analyseren. Daarnaast wordt een modelinstrumentarium ontwikkeld dat de invloed van de nieuwe gebiedsinrichting kan voorspellen voor de omgeving. Deze hydrologische studie draagt direct bij aan de optimale inrichting en zoutwatervoorziening van het Kustlaboratorium.
Link: Hydrologische studie Kustlaboratorium
Film van het veldwerk:
http://www.youtube.com/watch?v=rkO9xstWoe0

De Waterhouderij Walcheren

Opdrachtgever: Rijkswaterstaat (WINN / Studio)
Betrokkenen vanuit vanuit Deltares: Esther van Baaren, Bouke Ottow
Andere betrokken partijen: InnovatieNetwerk, Aequator
Beschrijving: Combinatie van wetenschappelijke kennis en lokale kennis van agrarische ondernemers heeft de afgelopen 2 jaar (2010, 2011) geleid tot een concreet plan van aanpak voor het verbeteren van de zoetwatervoorziening voor landbouw in een pilotgebied in Walcheren. Inzicht in de hydro(geo)logie van het gebied, metingen o.a. uitgevoerd door de boeren zelf en economische berekeningen hebben zicht geboden op innovatieve maatregelen voor de zelfstandige zoetwatervoorziening. Hierbij wordt samengewerkt met andere ondernemers in de omgeving, ZLTO, natuurorganisatie, waterschap, gemeente etc. Dit project biedt een nieuwe strategie en nieuwe methoden om elke druppel zoet water in een gebied te kunnen benutten.

Proef met vasthouden zoet water op Texel

De provincie start een proef met zoetwaterberging op een landbouwperceel van een bollenteler op Texel. Het doel van de proef is het uitwerken van een manier waarop agrariërs zelf kunnen voorzien in hun zoetwaterbehoefte en droge periodes kunnen overbruggen. De innovatieve pilot loopt tot eind 2014. Consortiumpartners zijn Oranjewoud, Acacia, Alterra en Deltares.
link: site Provincie Noord-Holland
link: De proef zoetwaterberging is gestart!
link: Zet de hemelsluizen nu maar open!

Effecten hoofdwegverbinding A6-A9 op zoet-zout grondwater

Deltares (voorheen afdeling TNO Bouw en Ondergrond) heeft geohydrologisch onderzoek gedaan naar de effecten van verschillende tunnelvarianten voor de hoofdwegverbinding A6-A9 (Schiphol-Amsterdam-Almere) op de zoet-zout verdeling in de ondergrond.
De aandacht gaat vooral uit naar het Naardermeer. In dit natuurgebied van Natuurmonumenten kwelt in het oostelijke deel grondwater op, afkomstig van de stuwwallen van Het Gooi, terwijl in het westelijke deel infiltratie van oppervlaktewater plaatsvindt. Mogelijke veranderingen in de waterhuishouding kunnen de natuurwaarden onder druk zetten.

Met numerieke modellen van dichtheidsafhankelijke grondwaterstroming en zoet-zout transport is een aantal scenario's doorgerekend om de mogelijke langetermijneffecten te kwantificeren. Door de aanleg van een tunnel in de diepe Nieuwe Keverdijksche Polder verandert weliswaar de waterhuishouding in de directe omgeving (max. 50 meter aan weerzijden) van de tunnel, maar deze verandering is slechts marginaal. De veranderingen in zoet-zout verdeling, kwelintensiteit en zoutbelasting op het oppervlaktewater vallen ruimschoots binnen de natuurlijke variatie in een grondwatersysteem, bijvoorbeeld onder invloed van de seizoenen. De aanwezigheid van zandbanen in het gebied heeft een te verwaarlozen invloed op de kwelintensiteit en zoutbelasting. Onder de tunnel zelf zal een lichte verzoeting optreden doordat infiltrerend zoet grondwater vanuit het Naardermeer onder de tunnel door naar grotere diepten stroomt. Nabij het Naardermeer zijn de effecten in het grondwater hoe dan ook te verwaarlozen.

Rapport: Oude Essink, G.H.P. en Stuurman, R.J.. 2006. Onderzoek naar de effecten van de Hoofdwegverbinding A6-A9 op zoet-zout grondwater nabij het Naardermeer, TNO rapport 2006-U-R0072/A, 37 p.

Studie Zoet en zout Grondwater in de Provincie Flevoland

Opdrachtgever: Provincie Flevoland (Christoffel Klepper)
Projectduur: 2007-2008
Betrokkenen vanuit Deltares: o.a. Gualbert Oude Essink, Perry de Louw, Esther van Baaren
Beschrijving: De doelstelling van de studie, zoals gedefinieerd door de Provincie Flevoland, luidt:
Het beschikbaar maken en stellen van kennis ten behoeve van strategieontwikkeling voor duurzame exploitatie van het zoete grondwater, het grondwaterbeleid en -beheer, ruimtelijke ordeningsprocessen en afstemming tussen grondwatergebruik en oppervlaktewatergebruik.
In deze Zoet-zout Studie Provincie Flevoland heeft integratie van de volgende componenten geleid tot meer inzicht in de effecten van onttrekkingen voor een duurzaam zoet grondwaterbeheer:
1. een inventarisatie van chloride concentratie metingen;
2. een watersysteem analyse,
3. een drie-dimensionale zoet-brak-zout grondwater kartering,
4. een meetcampagne in de Noordoostpolder nabij Espel, en
5. een analytische en numerieke modellering van de effecten van grondwateronttrekkingen op het grondwatersysteem.
Rapport: Zoet en zout Grondwater in de Provincie Flevoland

NMDC: Nationaal Modellen- en Data Centrum, project “Integraal waterbeheer – van kritische zone tot kritische onzekerheden”, case Walcheren

Doelstelling:

• methodes te ontwikkelen om modellen voor hydrologie, gewasopbrengst landbouw en natuur te koppelen en te schalen (tijd en ruimteschalen) om uiteindelijk beter te kunnen aansluiten bij de informatiebehoeften van stakeholders,
• de onzekerheden rond data, modelconcepten en klimaatverandering te analyseren en methoden te ontwikkelen om deze nader kwantitatief en kwalitatief in kaart te brengen,
• bij de onzekerheidsanalyse ook te kijken naar onzekerheden die voortkomen uit verschillende percepties die stakeholders hebben rond de problemen zoals wateroverlast en watertekort en gevolgen van klimaatverandering,
• de modelresultaten en onzekerheden zodanig in kaart brengen (visualiseren) en interactief te presenteren dat de resultaten beter aansluiten bij de informatiebehoefte van de waterbeheerders en andere stakeholders, en
• de samenwerking tussen de Nederlandse kennisinstituten te bevorderen opdat zijn hun kennis in de toekomst efficiënter en beter op elkaar afgestemd kunnen inzetten.

Kwetsbaarheid regenwaterlenzen in landbouwgebieden voor klimaatverandering en zeespiegelstijging

Betrokkenen vanuit Deltares: Esther van Baaren, Gualbert Oude Essink, Perry de Louw
Beschrijving:
Memo: Kwetsbaarheid regenwaterlenzen in landbouwgebieden voor klimaatverandering en zeespiegelstijging
Artikel:
Louw, P.G.B., de, Eeman, S., Siemon, B., Voortman, B.R., Gunnink, J., van Baaren, E.S., and Oude Essink, G.H.P., 2011, Shallow rainwater lenses in deltaic areas with saline seepage, Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 3659-3678.
link to HESS

Groot Geohydrologisch Onderzoek Texel

Opdrachtgevers: Provincie Noord-Holland, Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier (voorheen Hoogheemraadschap van Uitwaterende Sluizen en het Waterschap Hollands Kroon), gemeente Texel
Betrokkenen vanuit Deltares: Gualbert Oude Essink
Beschrijving: Voor het Waterschap is in samenwerking met Witteveen+Bos de studie Groot Geohydrologisch Onderzoek Texel uitgevoerd. Een zoet-zout 3D grondwatermodel is ontwikkeld om de verzilting van het watersysteem beter te begrijpen en de effecten van klimaatverandering op de zoetwatervoorraad en de zoutvracht naar het oppervlaktewatersysteem te kwantificeren. Het instrument is gebruikt bij de eerste analyse van mogelijke maatregelen tegen verzilting.
Artikel: Vugt, A, van, Oude Essink, G.H.P. en Biesheuvel, A. 2003. Modelleren van het zoet- zout grondwatersysteem op Texel, Stromingen, 9(1), 33-46
Artikel: Oude Essink, G.H.P. 2001. Density dependent groundwater flow at the island of Texel, The Netherlands. Proc. 16th Salt Water Intrusion Meeting, Miedzyzdroje-Wolin Island, Poland: 47-54.
Artikel: Pauw, P.S., Louw, P.G.B., de, Oude Essink, G.H.P. 2012. Groundwater salinization in the Wadden Sea area of the Netherlands; quantifying the effects of climate change, sea level rise and anthropogenic interferences, Netherlands Journal of Geosciences 91-3, 373-383.
link to NJG

Duinen Solleveld

Het opspuiten van nieuwe duinen zal invloed hebben op de grondwaterstand in de duinen en in het achterliggende land. Deze veranderingen in druk kunnen leiden tot verplaatsing van de zoet-brak en brak-zout grensvlakken in het grondwater. Daarnaast zal de zoutconcentratie van het grondwater (lokaal) veranderen door het zoute zeewater dat gebruikt wordt voor deze duin- en strandsuppletie Om de invloed van de duin- en strandsuppletie op de grondwaterstand en de zoutconcentratie van het grondwater rond de drinkwateronttrekking bij Solleveld te bepalen is een 2D tijdsafhankelijk numeriek grondwatermodel gemaakt. Bij het maken van het model is niet gekeken naar een exacte locatie maar zijn representatieve invoerparameters voor het gebied gebruikt.
download:
memo numeriek model
aanvullende technische details
langjarige simulatie scenario 1
langjarige simulatie scenario 2

Verzilting van het Nederlandse Grondwatersysteem

Rapport: Oude Essink, G.H.P., Baaren, E., van, Verzilting van het Nederlandse Grondwatersysteem, Deltares 2009-U-R91001, 24 p.