Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Onttrekken grondwater, gebruik van computermodellen voor grondwatermodellering

Hieronder wordt een aantal vuistregels gegeven voor een toetsing van grondwatermodelleringen, die worden toegepast in het kader van het ontwerp van een grondwatersanering.

Voor het volledig toetsen van een modellering is specialistische kennis noodzakelijk, die bij de toetser niet altijd aanwezig is. Daarom is in het onderstaande slechts voor de belangrijkste aspecten, namelijk die welke samenhangen met de geohydrologische schematisatie, een toetsingsmodel opgenomen. Daarnaast is in grote lijnen voor enkele geohydrologische fenomenen aangegeven hoe deze het beste in een modellering kunnen worden verwerkt. Om een indicatie te kunnen geven voor de toepasbaarheid van een grondwatermodellering wordt middels een schematisering een aantal vuistregels gegeven voor de toepasbaarheid van modellen. Verwacht wordt dat het vasthouden aan deze vuistregels enerzijds zal leiden tot aanzienlijke tijdsbesparing bij het eventueel inschakelen van deskundigen bij de toetsing van grondwatermodelleringen en anderzijds subjectieve en niet goed onderbouwde en daarom mogelijk onjuiste, keuzen door de modelleerder zal tegengaan.

Ten aanzien van chemische en stoftransportmodellen is afgezien van een toets, omdat dit zonder specialistische kennis niet te beoordelen is.

In onderstaande tabel is voor op de Nederlandse markt voorkomende modellen een indeling gemaakt, waarbij globaal is aangegeven waar ze kunnen worden toegepast. In een andere tabel wordt via vuistregels de toepasbaarheid van modellen in meer detail aangegeven. In het algemeen geldt dat complexe (veelal numerieke) programma's vrijwel alle mogelijkheden hebben die simpelere (veelal analytische) programma's ook hebben. Simpele modellen hebben echter als duidelijk voordeel dat er snel resultaten mee kunnen worden verkregen.

Tabel 1 Globale indeling van computermodellen

Groe p

Beschrijving

Omvat ook de mogelijkheden van

Op de markt verkrijgbare pakketten en programma’s

A1

Eenvoudige 2D analytische modellen geschikt voor een horizontaal homogeen watervoerend pakket met volkomen putten, alleen stroomli jnen

 

mflop

A2

Geavanceerd 2D analytische modellen geschikt voor een horizontaal homogeen wat ervoerend pakket met volkomen putten

 

flopz1

A3

Geavanceerd 2D analytische modellen geschikt voor een horizontaal heterogeen wat ervoerend pakket met volkomen putten

 

slaem

B

Numerieke 2D modellen geschikt voor een watervoerend pakket met volkomen putten, met modules voor stoftransport

A, F

aqua, hst2d, asm, moc, femseep, flowpath, flowcad.

C

Analytische volledig 3D modellen geschikt voor onvolkomen putten

A

flop3n

D1

Analytische semi-3D modellen geschikt voor horizontaal homogene meerdere watervoer ende paketten en volkomen putten

A, B

strop, flopzn

D2

Analytische semi-3D modellen geschikt voor horizontaal heterogene meer watervoerende pakketten en volkomen putten

 

mlaem

E1

Numerieke semi-3D modellen geschikt voor meer watervoerende heterogene paketten

A, B, (C), (F)

Modflow, Micro- fem aqui-fem, aquisoft, triwaco, trist, trins, femsat, gelgam, gromula, mulat

E2

Numerieke 3D modellen geschikt voor meer watervoerende heterogene paketten, met modules voor stoftransport

A, B, (C), (F)

vera, hst3d, metropol swip, sutra, intertrans.

F

Numerieke 2D modellen ontworpen voor model lering van verticale profielen

 

flownet, flonet, mseep

Om een vergelijking van modellen mogelijk te maken is uitgegaan van een aantal schematisaties. De indeling gaat uit van de meest voorkomende situaties. In het geval van bodemopbouw in relatie tot de omvang van de verontreiniging zijn drie gevallen te onderscheiden:

Horizontaal en verticaal homogene opbouw

Dit kan op basis van de verspreiding van de verontreiniging verder worden onderverdeeld in 2 situaties:

Situatie 1:

  • Verticaal homogeen watervoerend pakket (niet gelaagd).
  • Zeer slecht of ondoorlatende basis (c-waarde (in dagen) > 250 * D in m).
  • Dikte van het watervoerend pakket < circa 15 m.
  • Dikte van de vlek > circa 50 % van de dikte van het watervoerendpakket.

In deze gevallen geldt dat rond de sanering sprake zal zijn van voornamelijk horizontale stroming rondom de vlek. De keuze leidt dan tot minimaal een simpel analytisch model (groep A of B).

Situatie 2:

Als bovenstaand, nu echter:

  • Dikte van de vlek < circa 50 % van dikte van het watervoerend pakket.

In deze gevallen is het voor de sanering vaak efficiënt om gebruik te maken van de verticale heterogeniteit rond de vlek door selectief te onttrekken. Hiertoe zijn modellen nodig die of volledig 3-dimensionaal kunnen rekenen, of in de verticaal een discretisatie toelaten (kwasi-3D) waarmee verticale stroming kan worden gesimuleerd (groep C of D).

Horizontaal homogene, verticaal heterogene opbouw

In dit geval dient gebruik te worden gemaakt van een model dat geschikt is voor grondwaterstroming in een aantal watervoerende pakketten, gescheiden door slecht doorlatende lagen (meerlagenmodel) (groep D of E).

Horizontaal heterogene opbouw

Voor dit soort gevallen kan het beste gebruik worden gemaakt van een numeriek grondwatermodel. Indien ook sprake is van verticale heterogeniteit dient een numeriek meerlagenmodel te worden toegepast (groep E).