Risicoanalyse Ruwwaterkwaliteit Pompstation Borgharen: Deel 1: Hydrologisch model

In dit rapport is de opzet en calibratie van een grondwatermodel van de omgeving van pompstation Borgharen beschreven. Het uiteindelijke doel van de modellering is om inzicht te geven in de toekomstige ruwwaterkwaliteit van Pompstation Borgharen en de daarmee verbonden risico' s. Realisering van deze doelstelling vereist dat de grondwaterstroming in het intrekgebied van de winplaats adequaat wordt gesimuleerd. De risicoanalyse van de ruwwaterkwaliteit is beschreven in: "Risicoanalyse ruwwaterkwaliteit Pompstation Borgharen, Deel 2, Beschrijving reactiviteit ondergrond en chemische waterkwaliteit". Pompstation Borgharen is gelegen in Zuid Limburg, in het Maasdal, op enkele kilometers afstand van Maastricht. De ondergrond van het gebied rond het pompstation bestaat uit een kalksteenformatie van tenminste 150 meter dik, met daarboven op veellocaties een laag met groene zanden en kleien. Deze laag heeft een maximale dikte van 15 meter in de omgeving van het pompstation en is in noordelijke en oostelijke richting steeds beter ontwikkeld. In westelijke richting is deze laag soms geheel afwezig. Op deze zanden, of soms direct op de kalksteen ligt een grindpakket van 10 tot 20 meter dik. De deklaag bestaat uit rivierklei en is meestal enkele meters dik. De calibratieperiode loopt van 1997 t/m 2004 en is zo gekozen omdat het een recente periode betreft, die de beste representativiteit voor de toekomst heeft en ook representatief is voor gemiddelde hydrologische omstandigheden in het gebied. Grondwateraanvulling is berekend op basis van landgebruik, bodemtype en grondwatertrap. Initiële schattingen van hydraulische bodemconstanten zijn berekend op basis van boorbeschrijvingen en daaraan gekoppelde k-waarden. De calibratie is uitgevoerd met een genetisch algoritme, waarbij twee doelstellingen zijn geoptimaliseerd d.m. v. de geautomatiseerde aanpassing van 254 calibratieparameters. De eerste doelstelling van deze parameteroptimalisatie betreft het minimaliseren van het verschil tussen berekende en waargenomen stijghoogten. De tweede doelstelling betreft het minimaliseren van de afwijking van de uiteindelijke ten opzichte van de initiële waarden van modelparameters. Na de calibratie van het model komen de verschillen tussen de berekende en waargenomen stijghoogten overeen met wat in de praktijk verwacht mag worden van een grondwatermodel in het betreffende gebied, waar grote verschillen in stijghoogte over relatief kleine afstanden voorkomen. Het gemiddelde absolute verschil bedraagt ca. 1.15 m., het gemiddelde verschil - 22 cm. Op grond van deze resultaten mag verwacht worden dat het stromingspatroon goed kan worden gesimuleerd en dat het model daarom effectief gebruikt zal kunnen worden bij de risicoanalyse van de ruwwaterkwaliteit

Risicoanalyse Ruwwaterkwaliteit Pompstation Borgharen: Deel 2: Beschrijving reactiviteit ondergrond, chemische waterkwaliteit en verontreinigingsbronnen

Voorliggende pilot studie 'Borgharen' van het project Stedelijk Waterbeheer en Drinkwaterwinning heeft tot doel de in de eerste fase van het project verworven inzichten en ontwikkelde methodenl te toetsen aan de praktijk. De locatiekeuze van de studie is gebaseerd op de nabijheid en omvang van stedelijk gebied in het intrekgebied van de winning Borgharen. In de eerste fase van het project is het instrument Respond (Risk Evaluation of Soil Pollution for ProductiON of Drinking water) ontwikkeld, een chemisch stroombanenmodel waarmee het verloop van concentraties van opgeloste stoffen in het onttrokken grondwater wordt gereconstrueerd en voorspeld, en waarmee-risico's voor de ruwwaterkwaliteit kunnen worden geschat. Met 'preprocessors' van Respond zijn gegevens van boringen en van de chemische samenstelling van het grondwater met relatief weinig arbeid omgezet tot een gedetailleerde kartering van de reactiviteit ondergrond, inclusief afgeleide 'secundaire' grootheden als CEC (cation exchange capacity) en redoxmilieu. Calibratie van Respond wordt uitgevoerd met een genetisch algoritme. Eerst zijn een hydrologische analyse en modellering van het intrekgebied van de winning Borgharen uitgevoerd. Daaruit is o.a. gebleken dat met een hydrologische modellering niet erg nauwkeurig kan worden bepaald welk deel van het onttrokken grondwater bestaat uit recent geïnfiltreerd Maaswater, doordat de grootte van de berekende grondwaterfluxen gevoelig is voor relatief kleine veranderingen van doorlaatfactoren. In aanvulling op de hydrologische modellering is daarom een herkomstberekening uitgevoerd met het voor dit doelontwikkelde computerprogramma Optimix, dat is voorzien van een genetisch algoritme. Bij de berekening zijn chloride, kalium en fluoride als 'tracers' gehanteerd

Achtergrondverlaging en grondwateraanvulling in Noord-Brabant

Achtergrondverlaging is dat deel van de gemeten grondwaterstandsdaling, dat niet door hydrologische berekeningen wordt verklaard. In het Nederlandse zandlandschap bedraagt dit deel, gemeten vanaf de jaren vijftig van de vorige eeuw, gemiddeld enkele decimeters. In dit artikel laten we zien dat de achtergrondverlaging in de provincie Noord-Brabant waarschijnlijk grotendeels is veroorzaakt door de afname van de grondwateraanvulling. Die afname hangt samen met veranderingen in het landgebruik en met een stijging van gewasopbrengsten in de landbouw

Flexwater Pilot Noordoostpolder: Verkennend naar mogelijkheden voor brakwaterwinning met Optiwin

Dit rapport betreft een pilot studie van de derde fase van het Flexwater project. Doel van deze fase is het genereren en beoordelen van kansrijke nieuwe concepten voor productie en transport van drinkwater in bestaande situaties, zodat de drinkwatervoorziening kosteneffectiever wordt, minder verdroging veroorzaakt, de vergunde capaciteit beter wordt benut en beter is ingespeeld op toekomstige ontwikkelingen. Voor de realisatie van het hierboven beschreven doel is een beslissingondersteunend planningsinstrument ontwikkeld (Optiwin), waarmee de bijdrage van flexibele oplossingen aan de optimalisering van de drinkwatervoorziening in beeld wordt gebracht. Het instrument bestaat uit een set effectmodellen en een optimalisatiemodule, gekoppeld met een GIS. Welke effectmodellen in de set worden opgenomen varieert afhankelijk van de doelstellingen van het betreffende onderzoek. De eerste stappen in de bouw van dit instrument zijn in de onderhavige studie gerealiseerd,'verdere ontwikkeling vindt plaats in de tweede Flexwater pilot, bij Brabant Water. In de onderhavige pilot studie zijn kansen en mogelijkheden voor brakwaterwinning in de Noordoostpolder onderzocht. Vanuit het perspectief van het bedrijfstakonderzoek (BTO) staat de ontwikkeling van Optiwin centraal, maar ook is brakwater een nieuw brontype voor de Nederlandse drinkwatersector en is het daarom nuttig om mogelijkheden van brakwaterwinning in de Noordoostpolder te verkennen. Het grondwater vabrontypen de Noordoostpolder is op veel plaatsen brak. De zoutconcentratie neemt geleidelijk toe met de diepte. Uit berekening van de B EX (base-exchange index) volgens Stuyfzand blijkt dat onder de Noordoostpolder verzilting optreedt. Dit fenomeen is een gevolg van de aanleg van de Afsluitdijk en de IJsselmeerpolders. Brakwater vanuit de tijd van de Zuiderzee stroomt onder invloed van de hydraulische gradiënt geleidelijk richting de Noordoostpolder en komt daar als kwel in het slotenstelsel. Deze kwel heeft een negatieve invloed op de ecologische kwaliteit van oppervlaktewater in de polder en -na uitgeslagen te zijn door de gemalen -het IJsselmeer

Software for hydrogeologic time series analysis, interfacing data with physical insight

The program Menyanthes combines a variety of functions for managing, editing, visualizing, analyzing and modeling hydrogeologic time series. Menyanthes was initially developed within the scope of the PhD research of the first author, whose primary aimwas the integration of data and physically-based methods for modeling time series of groundwater heads. As such, time series analysis forms the heart of Menyanthes. Within Menyanthes, time series can be modeled using both the ARMA and PIRFICT methods. The PIRFICT method is a new method of time series analysis that has practical advantages and facilitates physical interpretation and implementation of knowledge on physical behavior. Analytic solutions to specific hydrogeologic problems may be used as response function, along with their physically-based parameters. A more general approach is possible using Skew-Gaussian distribution functions, which prove to fit the behavior of hydrogeologic (and other) systems well. Use of such functions within the PIRFICT method substantially simplifies the model identification procedure, as compared to the traditional Box-Jenkins procedure. PIRFICT models may be fitted to a large number of time series in batch. Spatial patterns that emerge in the results provide useful, additional, and independent information, which adds another dimension to time series analysis. Their interpretation is supported by the spatial visualization and analysis tools of Menyanthes. The PIRFICT method also facilitates the integration of time series and spatially-distributed models via, e.g., moment-generating differential equations. The PIRFICT method may prove to be of use for other types of time series as well, both within and outside the realm of environmental sciences