Onttrekken grondwater, ijking en simulaties van geohydrologische modellen

IJking

Bij het gebruik van een computermodel voor het ontwerpen van een grondwatersanering met behulp van onttrekken van grondwater dient goede aandacht te worden besteed aan de ijking van het model. Hierbij wordt het model op de volgende punten getoetst aan op de locatie gemeten waarden:

• Overeenkomst tussen berekende en gemeten stijghoogten.
• De mate van overeenstemming tussen berekende en gemeten stijghoogten kan worden gevisualiseerd in een isolijnenkaart met berekende isohypsen, waarin de gemeten stijghoogten zijn geplot. De isohypsen en de gemeten stijghoogten dienen op dezelfde tijdperiode betrekking te hebben. Ten aanzien van de mate van overeenstemming wordt verwezen naar waterbalansen, hieronder.
• Stromingspatroon.
• Met de hand geconstrueerde en berekende stromingspatronen dienen voldoende overeen te komen. Dit is eigenlijk een vergelijking tussen het conceptuele model en het computermodel.
• Waterbalansen.
• Een belangrijk aspect is de waterbalans van een grondwatermodel. Hoeveel grondwater verdwijnt resp. stroomt het model binnen over de zij-, boven- en onderranden en - eventueel - via welke infiltratieputten? Hoeveel voeding wordt betrokken vanuit het oppervlaktewater? Dit is één van de belangrijkste aspecten bij een computermodel. Het is mogelijk dat berekende en gemeten stijghoogten exact overeenkomen, maar dat door onnauwkeurige waarden voor grondconstanten onrealistische fluxen in het model worden berekend. In een goed programma wordt dit aangegeven, de maximale randflux is 10 procent van de ingreep.

Ten aanzien van belangrijke parameters, die niet nauwkeurig bekend zijn, dient een gevoeligheids-analyse te zijn uitgevoerd. Dit speelt des te meer naarmate het model voor reconstructie van vroegere stromingspatronen wordt gebruikt.

Simulaties

Nadat uit de ijking naar voren is gekomen dat het model de werkelijke situatie met voldoende nauwkeurigheid beschrijft, kan worden overgegaan tot het simuleren van de onttrekking.

De effecten van saneringsonttrekkingen worden hierbij vertaald in termen als:

• berekende stijghoogteverlagingen en grondwaterstandsdalingen. Aan de hand hiervan kunnen secundaire effecten worden berekend (zettingen e.d.);
• grootte van het invloedsgebied. Bedoeld wordt het gebied waarin de verlaging in alle onderscheiden pakketten groter is dan een bepaalde (kleine) waarde (bijvoorbeeld 5 cm);
• veranderingen van stromingspatronen in de omgeving. Dit is van belang voor bijvoorbeeld naburige onttrekkingen, die minder goed zullen werken, grondwaterverontreinigingen, die uit elkaar worden getrokken, of natuurgebieden, die onder invloed van een andere nutriëntenstroom komen;
• veranderingen van verticale stromingen (bijvoorbeeld omslag van kwel naar infiltratie).

Bij de simulaties wordt in een waterbalans aangegeven hoe het onttrokken grondwater wordt aangevuld (welk aandeel over de zijranden, bovenrand, door extra infiltratie etc.). Ten aanzien van deze waterbalans dient te zijn nagegaan of het in werkelijkheid mogelijk is, dat de aanvulling van het onttrokken grondwater via de betrokken rand(-voorwaarde) kan worden geleverd. Indien dit niet het geval is, is nl. sprake van een onjuiste randvoorwaarde, hetgeen de berekeningsresultaten ten aanzien van alle aspecten onnauwkeurig maakt.

Ten aanzien van parameters die niet nauwkeurig bekend en/of geschat zijn (bijvoorbeeld doorlatendheden, verticale weerstanden, grondwateraanvulling uit het neerslagoverschot) dienen de ingrepen ook te zijn doorgerekend met veel grotere en kleinere waarden voor deze parameters, om zodoende de effecten van mogelijke foute invoerwaarden voor deze parameters op de berekeningsresultaten te kunnen evalueren. Op deze manier kan het onttrekkingssysteem zodanig worden gedimensioneerd dat het ook bij ongunstig uitvallende parameters zal werken. De parameters die het meest bijdragen aan onzekerheden in de effecten van simulaties hoeven niet dezelfde te zijn als de parameters die het meest bijdragen aan onzekerheden in de ijking. Een voorbeeld: de effecten van onttrekkingen in termen van stijghoogteverlagingen (simulatie) zijn vooral afhankelijk van grondconstanten, terwijl de absolute stijghoogten (ijking) vaak sterk afhangen van de randvoorwaarden van het model.