Uncertainty estimation of end-member mixing using generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE), applied in a lowland catchment

End-member mixing models have been widely used to separate the different components of a hydrograph, but their effectiveness suffers from uncertainty in both the identification of end-members and spatiotemporal variation in end-member concentrations. In this paper, we outline a procedure, based on the generalized likelihood uncertainty estimation (GLUE) framework, to more inclusively evaluate uncertainty in mixing models than existing approaches. We apply this procedure, referred to as G-EMMA, to a yearlong chemical data set from the heavily impacted agricultural Lissertocht catchment, Netherlands, and compare its results to the traditional end-member mixing analysis (EMMA). While the traditional approach appears unable to adequately deal with the large spatial variation in one of the end-members, the G-EMMA procedure successfully identified, with varying uncertainty, contributions of five different end-members to the stream. Our results suggest that the concentration distribution of effective end-members, that is, the flux-weighted input of an end-member to the stream, can differ markedly from that inferred from sampling of water stored in the catchment. Results also show that the uncertainty arising from identifying the correct end-members may alter calculated end-member contributions by up to 30%, stressing the importance of including the identification of end-members in the uncertainty assessment

Zoetwatervoorziening in Nederland : landelijke analyse knelpunten in de 21e eeuw

Deze knelpuntenanalyse is een eerste stap in een verkenning van de zoetwaterproblematiek. Doel van de landelijke knelpuntenanalyse is om vast te stellen waar de toekomstige watervraag groter is dan de waterbeschikbaarheid, hetzij qua hoeveelheid, hetzij qua kwaliteit. Daartoe is de watervraag van diverse gebruikers in beeld gebracht, evenals de waterbeschikbaarheid, nu en in de toekomst. Voor het verkennen van de toekomst is gebruik gemaakt van deltascenario's

Opties voor een klimaatbestendige zoetwatervoorziening in Laag Nederland, tussentijds integratierapport

Dit rapport geeft een tussentijds overzicht van ‘state of the art’ kennis uit lopend onderzoek van het consortium ‘Climate Proof Fresh Water Supply’ (CPFWS) dat in het kader van het onderzoeksprogramma Kennis voor Klimaat wordt uitgevoerd. De focus van dit onderzoek naar een klimaatbestendige zoetwatervoorziening ligt op lokale en regionale oplossingen in Laag Nederland voor land- en tuinbouw en natuur. De zoetwatervoorziening van dit gebied wordt naast droogte vooral bedreigd door verzilting van grond- en oppervlaktewater. In zes samenhangende werkpakketten wordt geanalyseerd hoe dit gebied meer zelfvoorzienend kan worden én hoe aanpassingen in het (hoofd)watersysteem kunnen bijdragen aan de watervoorziening van het gebied. Centraal in de aanpak zijn een 3-tal casestudies in de Hotspots Haaglanden, Rotterdam Regio en Zuidwestelijke delta

Complex conductivity of soils

The complex conductivity of soils remains poorly known despite the growing importance of this method in hydrogeophysics. In order to fill this gap of knowledge, we investigate the complex conductivity of 71 soils samples (including four peat samples) and one clean sand in the frequency range 0.1 Hz to 45 kHz. The soil samples are saturated with six different NaCl brines with conductivities (0.031, 0.53, 1.15, 5.7, 14.7, and 22 S m21, NaCl, 258C) in order to determine their intrinsic formation factor and surface conductivity. This data set is used to test the predictions of the dynamic Stern polarization model of porous media in terms of relationship between the quadrature conductivity and the surface conductivity. We also investigate the relationship between the normalized chargeability (the difference of in-phase conductivity between two frequencies) and the quadrature conductivity at the geometric mean frequency. This data set confirms the relationships between the surface conductivity, the quadrature conductivity, and the normalized chargeability. The normalized chargeability depends linearly on the cation exchange capacity and specific surface area while the chargeability shows no dependence on these parameters. These new data and the dynamic Stern layer polarization model are observed to be mutually consistent. Traditionally, in hydrogeophysics, surface conductivity is neglected in the analysis of resistivity data. The relationships we have developed can be used in field conditions to avoid neglecting surface conductivity in the interpretation of DC resistivity tomograms. We also investigate the effects of temperature and saturation and, here again, the dynamic Stern layer predictions and the experimental observations are mutually consistent

Balancing supply and demand of fresh water under increasing drought and salinisation in the Netherlands

The latest climate impact assessments show that climate change will cause an increasing mismatch between demand and supply of fresh water in many densely populated deltas around the world. Recent studies for the Netherlands show that the current water supply strategy is not climate proof in the long-run. Therefore, a future ‘climate proof’ fresh water supply is national priority on the Dutch water policy agend

Veranderingen in het grondwatersysteem van het Markermeergebied

Voor het begrijpen van de oppervlaktewaterpeil-grondwater relatie en het bepalen van de uitstraling van peilverandering of deklaagvergraving van het Markermeer op zijn omgeving is een beter inzicht nodig over de opbouw van de ondiepe ondergrond en de variaties in de doorlatendheid (viz. hydraulische weerstand) van de deklaag. De onder de Holocene (veenklei) deklaag gelegen goed doorlatende zanden van de Formatie van Krefteneheye spelen een belangrijke rol bij dit proces. Uit het stijghoogten onderzoek waarbij gebruik is gemaakt van alle meetpunten rond het Markermeer blijkt dat bijna overal wegzijging (infiltratie) plaatsvindt. Alleen op de plaats waar het Markermeer grenst aan de Utrechtse Heuvelrug (Naarden-Muiderberg) zal langs de oevers (dijkse) kwel optreden. Deze hoeveelheid zal een marginale invloed hebben op de waterbalans van het Markermeer. Het is onbekend hoe deze afzettingen van de Utrechtse Heuvelrug zich onder het Markermeer voortzetten en of deze voor kortsluiting wegzijgingsstroming naar bijvoorbeeld de Flevopolder kan leiden

Old contaminated sediments in the Rhine basin during extreme situations

Sediments play an important role in water resources management. In the past, hazardous contaminants from municipal and industrial wastewater effluents and from agriculture were discharged in large quantities into the water bodies and accumulated within the bottom sediments. Today, relatively unpolluted recent sediment surface layers cover older contaminated sediments. Due to increasing water discharges associated with high precipitation and heavy rainfall events (climate change) and land use changes there is an increasing risk of the resuspension of old contaminated sediment layers and the transport of the particle-bound pollutants downstream in river systems over long. In this study we focus on the potential release of the old contaminated sediments in the Rhine basin during extremely high discharges and low flows. The main aims of this study are to make an overview of the relevant knowledge gaps and to identify advisable research directions on the basis of existing information (data) and models. The main conclusion of this study is that insight is missing in the expected remobilisation and recontamination levels of contaminated sediments during extreme situations. The focus not only has to go on the historical contamination but also on the present-day contaminations, and on the identification of actual and potential problems. Better sediment and water quality measurements (e.g. one hour samples during flooding events) and models (source location) will allow us to get a better understanding of the sediment dynamics in the Rhine basin during extreme situations. This will give us a deeper insight in the substance interactions with sediment and in the water column (geometry of the pollutants)

Selective oxidation of carbon monoxide in a hydrogen-rich fuel cell feed using a catalyst coated microstructured reactor

Carbon monoxide is known to be poisonous to the proton exchange membrane fuel cell catalyst. Selective oxidation of carbon monoxide in a hydrogen-rich reformate stream is considered to be a practical method with the most potential for reducing concentrations down to tolerant levels. In the present work, nine different noble metal catalysts were investigated using a microstructured reactor in the presence of excess hydrogen and carbon dioxide at a GHSV of 15 500 h-1 and at temperatures up to 160 °C. The most active were Pt–Ru/¿-Al2O3, Rh/¿-Al2O3 and Pt–Rh/¿-Al2O3 yet the most stable was Pt–Rh/¿-Al2O3. Its activity was also investigated using a wet feed and also at a GHSV of 31 000 h-1. Water was found to promote the catalyst activity while at higher GHSV higher temperatures were required to achieve full carbon monoxide conversion. The catalyst exhibited steady performance in the microstructured reactor for 50 h while reducing 1.12% carbon monoxide to 10 ppm with inlet oxygen to carbon monoxide ratio of 4

Effecten van peilveranderingen in het IJsselmeer en Markermeer-IJmeer

Een seizoensgebonden peilbeheer in het IJsselmeergebied, waarbij in het voorjaar het peil hoger wordt opgezet en in de zomer verder uitzakt, lijkt zowel voor zoetwatervoorziening als voor het versterken van natuurwaarden interessant. In verschillende studies, workshops en beleidsdocumenten is aan dit peilbeheer gerefereerd en gerekend. Aan Deltares is gevraagd te verkennen in hoeverre de wensen ten aanzien van het seizoensgebonden peil vanuit natuur en zoetwatervoorzieining en de effecten daarvan op diverse aspecten en gebruiksfuncties bekend en gekwantificeerd zijn en hoe deze kennis eventueel in vervolgstudies verder is aan te vullen. Dit rapport beschrijft het resultaat van deze inventarisatie. De focus is hierbij geweest op het IJsselmeer en het Markermeer. De Veluwerandmeren zijn buiten beschouwing gelaten. Een seizoensgebonden peil kan door inundatie van oeverzones in het vroege voorjaar en het vervolgens weer droogvallen tijdens het groeiseizoen een grotere diversiteit aan vegetatie en daarmee meer diverse habitats bewerkstelligen. Deze versterking van natuurwaarden kan in het IJsselmeer en het Markermeer alleen plaatsvinden wanneer ook grootschalige landwaterovergangen worden gerealiseerd; het talud van oeverzones bepaalt immers hoeveel land inundeert en weer droogvalt. Een variatie door het seizoen van 65 tot 100 cm lijkt wenselijk. Natuurwaarden hebben echter baat bij afwijkingen van deze variatie door de jaren heen. Voor nieuw te ontwikkelen natuur moet het talud en de hoogteligging van de oevers worden afgestemd op het in te stellen peilverloop. Het instellen van een structureel hoger of lager peil zal invloed hebben op bestaande natuurwaarden. Een afweging waarin alle natuurwaarden worden meegenomen is nodig. Peilveranderingen hebben ook invloed op waterkwaliteit (slibopwerveling, temperatuur, nalevering uit de bodem) en waterkwaliteit en natuurwaarden beïnvloeden elkaar. Het is raadzaam om de waterkwaliteitseffecten op natuurwaarden mee te nemen in een verdere bepaling van het voor natuurwaarden gewenste peilverloop. Voor zoetwatervoorziening verwacht het W+ klimaatscenario een vraag naar extra water (in 2050 ongeveer 50 cm waterschijf in IJsselmeer en Markermeer in een extreem droog jaar), waarin door middel van seizoensfluctuaties voorzien kan worden. Hierbij wordt juist gevraagd het peil tot ver in de zomer (juli, augustus) hoog te houden. Uitgangspunt is om voor het instellen van een seizoensgebonden peil geen dijkverhoging te laten plaatsvinden. Veiligheid bepaalt daarmee de bovengrens voor het instellen van een seizoensgebonden peil. In het vroege voorjaar (maart/april) kan op het IJsselmeer tot 2020 het peil tot - 0,05 m NAP verhoogd worden, tot 2035 kan dit tot -0,10 m NAP (vanaf april). Voor het Markermeer geldt een mogelijke opzet tot -0,10 m NAP tot 2020, tot 2035 kan het peil tot ditzelfde niveau worden opgezet, echter wel pas in april. Voor alle situaties geldt dat vanaf mei het peil verder opgezet kan worden tot + 0,10 m NAP op het Markermeer (zowel 2020 als 2035) en het IJsselmeer tot 2035. Tot 2020 kan op het IJsselmeer in mei tot +0,15 m NAP worden opgezet