Onttrekken grondwater, schematisatie van de voeding voor grondwatermodellering

Bij modellering van grondwateronttrekkingen zijn twee situaties te onderscheiden, die bepalend zijn voor de berekening van de minimale afmetingen van het modelgebied:

Freatische voeding

Hierbij wordt het grondwater alleen gevoed uit neerslag (bijvoorbeeld: hoge zandgronden). In deze situatie is de grondwaterspiegel gevoelig voor onttrekkingen. Bij een onttrekking neemt de voeding uit neerslag niet of nauwelijks toe, omdat een onttrekking geen invloed heeft op de hoeveelheid neerslag. Met andere woorden: het onttrokken grondwater kan alleen door extra stroming van opzij (bij modellen: over de modelranden) worden aangevuld. Daardoor strekt de invloed van onttrekkingen in freatische gebieden zich relatief ver uit. De minimale grootte van het modelgebied wordt hier bepaald door hydrologische parameters. Bij numerieke modellen dienen de zijranden (modelgrens) zover weg te liggen van de sanerings-onttrekking dat de totale gemodelleerde voeding (alles wat aan neerslag of oppervlaktewater in het model komt) minimaal 10 maal groter is dan de onttrekking ten behoeve van de sanering. Dit omdat bij een te klein model te geringe verlagingen worden berekend.

Bij analytische modellen doet de grootte van het modelgebied er niet veel toe, maar is de ligging van het zogenaamde referentiepunt (een punt waar de stijghoogte niet verandert door de onttrekking) kritisch. Dit mag niet te dichtbij liggen.

Deklaag met vast peil

Ook wel potentiaal-afhankelijke voeding genoemd. In poldergebieden wordt bovenin de deklaag het freatisch niveau (de grondwaterstand) op een constant peil gehouden door middel van sloten e.d. Wordt nu in het onderliggende watervoerende pakket een onttrekking ingebracht, dan zal door de stijghoogteverlaging, ten gevolge van die onttrekking, het stijghoogteverschil tussen het freatisch grondwater en het grondwater in het watervoerend pakket veranderen. Door deze verandering zal er meer grondwater door de deklaag naar het watervoerend pakket wegzijgen dan zonder onttrekking. Met andere woorden, het onttrokken grondwater wordt vanuit het freatische grondwater aangevuld door verticale stroming door de deklaag. Dit freatisch grondwater moet natuurlijk wel worden aangevuld vanuit het oppervlaktewater (sloten); als dit niet gebeurt dan zal de stijghoogteverandering in het watervoerend pakket na kortere of langere tijd worden doorgegeven aan het freatisch grondwater, en zal de grondwaterspiegel dalen.

De minimale grootte van het modelgebied wordt hier bepaald door hydraulische parameters. De modelgrens dient zover van de ingreep af te liggen dat de stijghoogteverlaging op de modelgrens door die ingreep verwaarloosbaar is. Dit is in ieder geval zo op een afstand van 3 à 4 maal de spreidingslengte. Deze spreidingslengte is gegeven als:

Bij het berekenen van stijghoogte- en grondwaterstandsverlagingen dient rekening te zijn gehouden met de drainageweerstand.

Praktijksituatie

In de praktijk is er altijd sprake van een mengeling van deze twee soorten (boven-)randvoorwaarden. In stedelijke gebieden wordt het grondwaterpeil veelal op niveau gehouden door zandige ophogingen en cunetten, leidingsleuven en lekke rioleringen. In het algemeen geldt: hoe kleiner het gemodelleerde gebied, hoe beter een schematisatie met freatische voeding zal voldoen.

Andere criteria

De zijranden dienen zover van de ingreep vandaan te liggen, dat de invloed van de modelranden op veranderingen van de grondwaterstroming rond de sanering en vice versa verwaarloosd kan worden. Richtlijnen hiervoor zijn hierboven gegeven. In een aantal gevallen kan de modelgrens langs een voor de hand liggende grens worden gelegd. Bijvoorbeeld:

• Open water in contact met afgepompt pakket.
• Ondoorlatende grens van het afgepompt pakket (breuk, uitwiggen, waterdichte constructie).
• Grondwaterscheiding (mits die ver genoeg weg ligt).
• Midden over een zeer grote grondwateronttrekking in het afgepompte pakket.

Specifieke mogelijkheden

Algemeen
Hierbij gaat het om bijvoorbeeld de mogelijkheden om damwanden in te voeren, horizontale drains, koppelingen met stoftransportmodellen e.d.

Wel of niet stationair
Bij grondwatersaneringen is het in verband met de lange tijdsduur van vrijwel alle saneringen (>> 1 jaar) niet zinvol om met een niet-stationair grondwatermodel te rekenen. Wel kan het noodzakelijk zijn om:

• Regelmatig optredende veranderingen in hydrologische omstandigheden (bijvoorbeeld getijden of industriële onttrekkingen met een dagelijks (produktie-)ritme veranderen) te vertalen als een extra dispersie.
• Extreme hydrologische omstandigheden door te rekenen om er zeker van te zijn, dat grondwatersaneringen en - beheersingen ook dan blijven functioneren.

In de tabel staan de hierboven beschreven hydrologische situaties weergegeven. Voor een aantal veel gebruikte modellen is aangegeven wat de mogelijkheden ervan zijn. Door na te gaan of een bepaald model alle in een bepaalde situatie gewenste mogelijkheden heeft, kan in principe eenvoudig worden gecontroleerd of het model voor die situatie geschikt is. Het is overigens mogelijk en veel voorkomend, dat twee of meer modellen complementair worden gebruikt.