• Inzichten opgedaan in Lumbricus:
• Bodeminfiltratie zonder en met verticale (worm)gangen

Bodeminfiltratie zonder en met verticale (worm)gangen

Bodeminfiltratie zonder en met verticale (worm)gangen kun je in rekenmodellen schematiseren via een aangepaste beschrijving van de poriëngrootteverdeling, zodat het effect van de maatregel op de waterhuishouding kan worden gesimuleerd.

Om meerdere redenen is het goed dat er biologische activiteit is in de bodem. Hierbij kunnen wormen (Zie ook 1B, inzicht 2) een bijdrage leveren aan het verbeteren van de infiltratiecapaciteit van de bodem. Voor met name de wormsoorten die diepe, verticale wormgangen onderhouden geldt dat deze wormgangen onder natte omstandigheden kunnen bijdragen aan het verminderen van oppervlakkige afvoer (Zie ook 1B 'Verbeteren natuurlijke spons- en bufferwerking' ) en dus aan het verbeteren of verhogen van de infiltratie. De aanwezigheid van dergelijke grotere poriën in de bodem geeft aan dat de verdeling van de poriëngroottes wordt aangepast.

Aan het SWAP-model is een module toegevoegd, die goed in staat blijkt te zijn om gemeten infiltratiesnelheden (onder verzadigde omstandigheden; zie ook 1B, inzicht 3) te reproduceren. De aanwezigheid van verticale wormgangen leidt tot een hogere infiltratiesnelheid: zowel gemeten als gemodelleerd. Uiteraard maakt het niet uit hoe die verticale gangen zijn ontstaan: mechanisch aangebrachte gangen (vertidrains, zie ook 1B) kunnen ook op deze manier beschouwd worden. Wel is het zo dat het onderhouden van die gangen belangrijk is, en dat doen de wormen in principe van nature, mits de omstandigheden in de bodem (bodemmanagement) goed wordt uitgevoerd. In sectie 2A 'Rekenmodellen voor regionale schaal' wordt ingegaan op de gesimuleerde effectiviteit van wormgangen voor zandgronden in Nederland.

Naast de gewoonlijke piek aan poriënstralen van de bodemmatrix, ontstaat er een tweede piek die de wormgangen representeren. De landelijke schematisatie van de bodemfysische eigenschappen (Staringreeks; BOFEK2012) gaat standaard uit van een beschrijving zonder een tweede piek in poriëngroottes. In Lumbricus is een alternatieve, theoretische beschrijving van de bodemfysische eigenschappen toegepast die geschikt is om zo’n zogenaamde bi-modale poriëngrootteverdeling te kunnen beschouwen (Heinen et al., 2021). Hierbij wordt de stroming in deze gangen niet expliciet gemodelleerd, maar worden de waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken van de lagen bij aanwezigheid van deze gangen aangepast. De extra benodigde parameters (drie) worden daarbij afgeleid uit het aantal wormgangen en hun diameter. Vervolgens kunnen het watergehalte en de doorlatendheid bij verzadiging worden aangepast. De genoemde aanpassing gaat ervan uit dat de beschikbare informatie over waterretentie en doorlatendheid (Staringreeks, BOEFK2012) betrekking heeft op situaties zonder wormgangen. Situaties met wormgangen kunnen dan daaruit worden afgeleid.

sluiten
• Kwantificeren uiteenlopende manieren van grondbewerking

Kwantificeren uiteenlopende manieren van grondbewerking

Het toepassen van uiteenlopende manieren van grondbewerking (zoals ploegen en strokenfrees) kan in modellen worden beschreven als een verandering in de waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken van de bodem. Op deze manier kan zowel het effect van uiteenlopende vormen van grondbewerking worden gekwantificeerd op watervasthoudend vermogen als aanvoer vanuit de ondergrond.

Aan het eind van een achtjarige proef, waarin verschillende vormen van grondbewerking zijn vergeleken op gewasreacties (maïsopbrengst), zijn voor de behandelingen ploegen en strokenfrees de waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken van de bovenlagen bepaald en van enkele bodemlagen daaronder. Visueel lijkt het zo dat in de bouwvoor er meer water in de strokenfrees-behandeling dan in de ploegen-behandeling aanwezig is, maar de waterbeschikbaarheid voor het gewas blijkt vrijwel gelijk te zijn. De doorlatendheid onder wat drogere omstandigheden is voor de strokenfrees-behandeling wel lager. In de laag onder de bouwvoor is duidelijk dat de dichtheid voor de ploegen-behandeling wat groter is, waardoor er minder water onder nattere omstandigheden kan worden geborgen.

Uit SWAP-simulaties voor vier beschikbare diepteprofielen (Heinen et al., 2021) blijkt dat er een klein verschil is in transpiratiereductie (verschil tussen de potentiële en werkelijke transpiratie) bij maïs als gevolg van droogtestress over de periode 1980-2010; gemiddeld was droogtestress een fractie minder voor de ploegen-behandelde plots dan voor de strokenfrees-behandelde plots (zuurstofstress en indirecte schade waren verwaarloosbaar). Zoals gezegd was de statische waterbeschikbaarheid in de wortelzone (0-30 cm) volgens de waterretentiekarakteristiek vergelijkbaar. De enige reden waarom er dan een klein verschil ontstaat in feitelijk waterbeschikbaarheid kan mogelijk verklaard worden doordat de aanvoer vanuit de ondergrond van de ploegen-behandeling beter is dan die voor de strokenfrees-behandeling. Deze zogenaamde kritieke opwaarts mogelijk waterflux is voor het geploegde profiel een stuk beter dan voor het profiel onder de strokenfrees behandeling.

sluiten
• Combineren modelsimulaties en veldmetingen

Combineren modelsimulaties en veldmetingen

Door het combineren van modelsimulaties met veldmetingen kunnen continu voorspellingen worden gedaan én kan het beheer van bijvoorbeeld klimaatadaptieve drainagesystemen (automatisch) worden aangepast aan de actuele situatie en de weersverwachting.

Het uitgangspunt in sturing van regelbare en klimaatadaptieve adaptieve drainage is dat het drainageniveau zo lang zo hoog mogelijk blijft om zoveel mogelijk water in het systeem vast te houden, zonder overmatige zuurstofstress en daarmee natschade voor de plant te veroorzaken.

Regelbare drainage met subirrigatie is erop gericht om water vast te kunnen houden in de bodem van landbouwpercelen en aan te vullen waar dat nodig is. Als er wateroverlast dreigt, kan tijdig ruimte worden gemaakt door water af te voeren. In het Klimaat Adaptieve Drainage (KAD)-systeem (Zie ook 1C 'Technische ingrepen in de hydrologie') kan het drainageniveau bepaald worden met de balg, die handmatig of automatisch ingesteld kan worden. Traditioneel richt regelbare drainage zich op het instellen van een bepaalde grondwaterstand. Echter, een grondwaterstand heeft een indirect effect op het de bodemvochtcondities in de wortelzone en hiermee de water- en zuurstofbeschikbaarheid voor plantenwortels. Droogte- en natschade wordt ook bepaald door factoren als neerslag, verdamping, temperatuur en planteigenschappen. Het KAD-systeem richt zich in de aansturing daarom niet op het instellen van een optimale grondwaterstand, maar op het minimaliseren van het droogte- en natschade door plantstress. Deze stress integreert de processen in het bodem-plant-atmosfeer systeem, waardoor het een relevanter managementdoel is voor optimale gewasgroei en gewasopbrengst én kan worden gesimuleerd met SWAP. Regelbare drainage met subirrigatie kan in SWAP worden geschematiseerd door gebruik te maken van de zogenaamde ‘extended drainage’ module, waarmee het waterpeil in de putten van het systeem dynamisch gemodelleerd kan worden (De Wit et al., 2021a). Tevens is het mogelijk om een gegeven hoeveelheid wateraanvoer op te geven.

Door SWAP (Zie ook 2A 'Rekenmodellen voor perceelschaal') te combineren met het kalibratie-algoritme PEST kunnen modelsimulaties worden gecombineerd met veldmetingen om zo bijvoorbeeld voorspellingen te doen en het beheer van KAD-systeem aan te passen aan de actuele situatie en de weersverwachting. Dit is operationeel gemaakt in een zogenaamd KAD-management-algoritme (Bartholomeus et al., 2015; De Wit et al., 2021a). Dit algoritme bestaat dagelijks uit drie opeenvolgende stappen. Ten eerste vindt er kalibratie met data-assimilatie van SWAP met PEST plaats. Deze eerste stap bestaat uit offline kalibratie (voor het bepalen van de bodemfysische eigenschappen en de drainageweerstand van het perceel), online kalibratie (voor een optimale schatting van de actuele onderrandvoorwaarde) en online data-assimilatie (voor het reproduceren van de gemeten vochtcondities van de laatste dag, als startpunt voor de voorspelling). De offline kalibratie is gebaseerd op alle beschikbare gemeten grondwaterstanden en bodemvochtgehaltes, de online kalibratie op alleen de metingen van de laatste 31 dagen en de online data-assimilatie op alleen metingen van de laatste dag. Ten slotte wordt de mate waarin het KAD-niveau moet worden bijgesteld, bepaald met SWAP.

sluiten

Deltafacts over dit onderwerp

• Inzichten opgedaan in Lumbricus:
• Effectieve koppeling grondwater-, onverzadigde zone- en gewasgroeimodellen

Effectieve koppeling grondwater-, onverzadigde zone- en gewasgroeimodellen

De koppeling van de modellen voor grondwater en onverzadigde zone (MODFLOW-MetaSWAP) en een model voor simulatie van gewasgroei (WOFOST) zorgt ervoor dat de gewasontwikkeling in regionale hydrologische modellen dynamisch en daarmee realistischer kan worden gemodelleerd. Dit werkt door in de berekende verdamping, grondwateraanvulling en grondwaterstanden.

Waar in het verleden maatregelen sterk gericht waren op het voorkomen van natschade, zoeken we nu naar een optimale balans tussen het voorkomen van natschade én droogteschade, waarbij optimalisatie van maatregelen en beheer dus nog belangrijker is. Hiervoor is het onder andere van belang om de interactie tussen gewas en hydrologie door het jaar heen beter te kunnen modelleren, ook op regionale schaal. Ook voor analyse van de effecten van klimaatscenario’s moet rekening worden gehouden met een gewijzigde terugkoppeling tussen het gewas en de onverzadigde zone. In de huidige regionale grondwatermodellen, zoals bijvoorbeeld MIPWA, wordt gebruik gemaakt van de koppeling van de modellen MetaSWAP en MODFLOW, eventueel uitgebreid met een oppervlaktewatermodule of model zoals D-HYDRO. In deze modellen wordt aangenomen dat de gewasontwikkeling elk jaar hetzelfde verloopt.

Door in de regionale hydrologische modeltoepassingen ook een koppeling te maken met het gewasgroeimodel WOFOST worden de bodem-water-atmosfeer processen in meer detail en daarmee naar verwachting beter gesimuleerd en wordt optimaal gebruik gemaakt van de actuele kennis over gewasgroei die is ontwikkeld in het kader van de Waterwijzer Landbouw (Zie ook 2C 'Effectmodules'). Met deze koppeling kan de kennis die is opgedaan in het Waterwijzertraject worden toegepast in combinatie met gedetailleerde berekeningen van de regionale grondwatermodellen. Binnen Lumbricus is de technische implementatie gerealiseerd van de koppeling tussen MODFLOW-MetaSWAP en WOFOST in combinatie met zuurstofstress, zoals gemodelleerd in Waterwijzer Landbouw met SWAP-WOFOST (Zie ook 2A 'Rekenmodellen op perceelschaal'). De modeluitkomsten van de nieuwe koppeling zijn geverifieerd aan de hand van SWAP-WOFOST berekeningen. Daarnaast is een eerste toepassing op een regionaal grondwatermodel (deelmodel Vechtstromen gebied) beoordeeld (Van Walsum & Kroon, 2018). De koppeling is ook ingezet in de regionale proof-of-concept analyse van regelbare drainage met subirrigatie (zie hieronder).

sluiten
• Doorrekenen regionale effecten regelbare drainage met subirrigatie

Doorrekenen regionale effecten regelbare drainage met subirrigatie

Een nieuwe MetaSWAP-module voor regelbare drainage met subirrigatie maakt het mogelijk om deze maatregel ruimtelijk door te rekenen, de doorwerking van de maatregel op het regionale systeem en bijbehorende functies te kwantificeren én de eventuele inpassing in het systeem te optimaliseren.

Om regelbare drainage met subirrigatie op regionale schaal te kunnen modelleren, is een nieuwe MetaSWAP-module ontwikkeld. Hiertoe is kennis uit Waterwijzer Landbouw (Zie ook 2C) en aansturing van peilgestuurde drainage en subirrigatie (zie ook 1C) in MetaSWAP geïmplementeerd. De regionale toepassing van de nieuwe module is getest voor twee gebieden. Met een versie van het MIPWA-model geoptimaliseerd voor het gebied rond de Vecht en met het regionaal model van Waterschap Aa en Maas, zijn berekeningen uitgevoerd aan de maatregel ‘regelbare drainage met subirrigatie’. Dit zijn beide iMODFLOW-MetaSWAP modellen. Voor de berekeningen zijn de modellen geactualiseerd met de laatste versie van de bodemfysische database (o.b.v. de Staringreeks 2018) en is de koppeling met het gewasgroei model WOFOST gerealiseerd (Pouwels et al., 2021).

Eerste proof-of-concept analyses (Pouwels et al., 2021) tonen aan dat het met het nieuwe modelconcept mogelijk is het regionale effect van subirrigatie op de gewasverdamping en de grondwaterstanden te kwantificeren, evenals het watergebruik van de maatregel. Uit analyses van de nieuwe module voor het Vechtgebied en omgeving Deurnsche Peel, blijkt dat de watervraag van subirrigatie groot is (zie ook de experimenten naar regelbare drainage en klimaatadaptieve drainage met subirrigatie), maar ook dat af en toe natschade kan optreden in het model. Om uiteindelijk tot een goede afweging te komen van de haalbaarheid, de effecten op de gewasopbrengst en omliggende (natuur)gebieden, is informatie nodig over de waterbeschikbaarheid en moeten de sturingsregels per eenheid aangepast worden op de lokale omstandigheden. Ten aanzien van het modelleren van de waterbeschikbaarheid biedt de nieuw ontwikkelde dynamische koppeling tussen het grondwaterinstrumentarium (MODFLOW-MetaSWAP) en het oppervlaktewatermodel D-Flow FM belangrijk perspectief (zie hierna).

sluiten
• Doorrekenen interactie grond- en oppervlaktewater

Doorrekenen interactie grond- en oppervlaktewater

Met de nieuwe dynamische koppeling tussen regionale modellen voor grondwater en onverzadigde zone (MODFLOW-MetaSWAP) en een model voor oppervlaktewater (D-Flow FM) kan de interactie tussen grond- en oppervlaktewater gedetailleerd en gekoppeld worden doorgerekend. Dit biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om hydrologische simulaties uit te voeren voor extreme situaties en voor lokale situaties waarbij interactie tussen grond- en oppervlaktewater een grote rol speelt, bijvoorbeeld bij wateraanvoer tijdens droge perioden.

Om regionale modelberekeningen uit te kunnen voeren voor extreme situaties en voor lokale situaties waarbij interactie tussen grond- en oppervlaktewater een grote rol speelt, zijn MODFLOW, MetaSWAP en D-Flow FM softwarematig gekoppeld, waardoor fluxen tussen de verschillende componenten dynamisch uitgewisseld kunnen worden (Minnema et al., in voorbereiding). De koppeling biedt de ruimtelijke flexibiliteit om zowel met een volledige 1D2D D-Flow FM model te koppelen, of alleen met het 1D-gedeelte van D-Flow FM. De gekoppelde software is getest voor een aantal hypothetische testmodellen, en voor het gebied ‘De Hooge Raam’ binnen het gebied van Waterschap Aa en Maas. Door deze nieuwe koppelingstechniek kunnen bestaande regionale MODFLOW-MetaSWAP-modellen en bestaande D-Flow FM-modellen in de toekomst ook als gekoppeld instrumentarium ingezet gaan worden. Voorbeelden van toepassing zijn de analyse van hydrologische extremen, maar bijvoorbeeld ook het berekenen van het effect van een gewijzigd (meer natuurlijk) peilregime in een beek op de grondwaterstanden in een gebied (Zie ook 1C), of analyseren waar of wanneer beschikbaarheid of aanvoercapaciteit van oppervlaktewater limiterend wordt voor subirrigatie (gebruik makend van de nieuwe module voor regelbare drainage met subirrigatie, zie ook 1C).

sluiten
• Gebruik State-of-the-art regionale modellen

Gebruik State-of-the-art regionale modellen

Het in gebruik nemen en onderhouden van state-of-the-art regionale modellen bij waterschappen is van groot belang om de klimaatrobuuste inrichting van gebieden vanuit de waterbeheerder daadwerkelijk vorm te geven.

Naast het ontwikkelen van nieuwe modelconcepten is in Lumbricus geïnvesteerd in de samenwerking en kennisoverdracht tussen kennisinstellingen en waterschappen. Zo is er intensief samengewerkt aan het operationaliseren van het grondwaterinstrumentarium van Waterschap Aa en Maas. De samenwerking heeft er toe geleid dat het waterschap het state-of-the-art regionale grondwaterinstrumentarium met gebruik making van de nieuwste modelconcepten zelfstandig in kan zetten ten behoeve van onderzoek, beleidsontwikkeling en analyse van inrichtings- en beheermaatregelen. Zo is ook de koppeling van MetaSWAP-WOFOST in nauwe samenwerking operationeel gemaakt in het regionale hydrologische model van Waterschap Aa en Maas, heeft het waterschap eigenstandig analyses uitgevoerd met de in Lumbricus ontwikkelde MetaSWAP-module voor regelbare drainage met subirrigatie en diverse analyses uitgevoerd om de regionale effecten van diverse lokale maatregelen voor klimaatrobuuste inrichting in beeld te brengen. Dit proces is zeer waardevol gebleken voor zowel kennisinstelling als waterschap. Wat behelst het voor een waterschap om nieuwe modelconcepten te operationaliseren voor haar dagelijkse werk? Wanneer moet je vanuit het waterschap een dergelijke stap zetten en wat levert het op?

sluiten
• Belang van stofstromenanalyses

Belang van stofstromenanalyses

Een stofstromenanalyse stelt je in staat om een kwantitatieve inschatting te maken van de routes (bijv. via drains of juist via dieper grondwater) waarlangs nutriënten in het oppervlaktewater terechtkomen. Dit levert inzicht op in de effectiviteit van verschillende maatregelen en levert tevens input op voor verbetering van monitoringprogramma’s en modellering van water- en stofstromen.

Om te bepalen welke maatregelen gericht op het verbeteren van de waterkwaliteit waar effectief zijn, is een goed beeld van bronnen, routes en processen binnen het gebied nodig. Met combinatie van continue waterkwaliteitsmetingen en routings kunnen de ‘hot moments’ en ‘hotspots’ van nutriëntenverliezen in beeld gebracht worden en kunnen maatregelen zeer gericht ingezet worden om de waterkwaliteit in stroomgebieden en in benedenstroomse waterlichamen te verbeteren. Toepassing van de stofstromenanalyse is gericht op de bepaling van de route/de afvoercomponent waarlangs water en opgeloste stoffen in het oppervlaktewater terechtkomen.

Binnen Lumbricus is een stofstromenanalyse toegepast op de Vecht tussen Hardenberg en Ommen, met de tools en de metingen die beschikbaar waren in 2018 (Rozemeijer et al., 2018). Voor de analyse is gebruik gemaakt van waterkwaliteitsmetingen uit meerdere meetnetten in combinatie met berekende afvoercomponenten uit het regionaal grondwatermodel. De volgende afvoercomponenten zijn onderscheiden: oppervlakkige afvoer, afvoer via drainagebuizen, afvoer van ondiep grondwater, afvoer van diep grondwater. Hiermee is inzicht verkregen in de bijdrage van verschillende fluxen aan de afvoer en de vrachten van chloride, nitraat, ammonium en fosfaat richting de Vecht. Uit de analyse komt naar voren dat de nutriëntrijke samenstelling van het bovenste grondwater en de ondiepe routes naar het oppervlaktewater de grootste belasting vormen voor het oppervlaktewater en dus bepalend zijn voor de waterkwaliteit. Dat betekent dat in dit geval maatregelen die het nutriëntenoverschot in percelen omlaag brengen of die nutriënten afvangen vanuit die specifieke hydrologische route met name van belang zijn voor het verbeteren van de waterkwaliteit.

Voor modellen die gebruikt worden om bijvoorbeeld de effecten van bodemverbetering voor het oppervlaktewater (afvoeren en waterkwaliteit) te berekenen is het van belang dat de verdeling van water tussen oppervlakkige afstroming, drainage en ondiepe en diepere grondwaterstroming klopt. Vooral voor de snelle en dynamische ondiepe routes is dit een uitdaging, mede doordat meetinformatie voor een goede kalibratie ontbreekt. Een grote onbekende qua monitoring is oppervlakkige afstroming (Zie ook 1B 'Verbeteren natuurlijke spons- en bufferwerking'). Een betere inschatting van het belang van oppervlakkige afstroming als route voor water en nutriënten is nodig voor een verbeterde modellering en voor het gerichter nemen van maatregelen. Veel landbouwmaatregelen hebben invloed op oppervlakkige afstroming en/of stroming via drains. Het wordt aanbevolen om modelconcepten te verifiëren en indien nodig aan te passen aan de hand van gemeten afvoeren via oppervlakkige afstroming en drains.

sluiten
• (Regionale) analyse 'wormen/vertidrains'

(Regionale) analyse 'wormen/vertidrains'

Het regionale effect van wormengangen en zogenoemde vertidrains kan op basis van de huidige nationale bodemschematisatie nog niet worden geduid.

In de sectie Rekenmodellen voor perceelschaal is omschreven hoe het model SWAP is aangepast om rekening te kunnen houden met de aanwezigheid van verticale wormgangen of vertidrains (Zie ook 1B, inzichten 2 en 3). Daarmee is het mogelijk om situaties met en zonder wormgangen door te rekenen voor alle beschikbare zandbodems in Nederland (BOFEK2012 eenheden 301-327, met Staringreeks2018). Voor de periode 1980-2019 bleek op basis van de berekeningen dat de zandprofielen zonder wormgangen de meeste regenbuien van de afgelopen 40 jaar goed kunnen verwerken en dat er heel weinig oppervlakkige afvoer wordt gesimuleerd (Heinen et al., 2021; Pouwels et al., 2021). De toegevoegde waarde van wormgangen is dan nihil. Alleen op zandprofielen met een zaveldek (ca. 5% zandareaal in Nederland) wordt enige effectiviteit gevonden, omdat de doorlatendheid van het zaveldek soms wel beperkend is. Het betekent dat op basis van deze nationale schematisatie we nog niet in staat zijn om aan te geven hoe effectief dergelijke wormgangen in zandbodems in de praktijk kunnen zijn.

Ter informatie, voor andere type bodems in Nederland is er wel sprake van toename van infiltratie (en dus minder oppervlakkige afvoer) bij aanwezigheid van wormgangen. In Lumbricus is deze maatregel niet toegepast in regionale modellen vanwege de lage gesimuleerde effectiviteit voor zandgronden (gegeven de huidige landelijke fysische kenmerken). Wanneer in de toekomst betere data over de fysische eigenschappen beschikbaar komen, kan het effect van de aanwezigheid van wormgangen (en eventueel vertidrains) op regionale schaal als volgt geanalyseerd worden: ofwel eerst kan worden gekeken wat het regionale effect is door de gesimuleerde infiltratie met SWAP op te leggen als input voor MetaSWAP, ofwel de benodigde bodemfysische invoertabellen voor MetaSWAP worden geconstrueerd op basis van de aangepaste waterretentie- en doorlatendheidskarakteristieken.

Waarom er in de praktijk op zandgronden toch af en toe infiltratieproblemen (en plasvorming) wordt waargenomen kan liggen aan lokale bovengrondverdichting waardoor de infiltratiecapaciteit afneemt. Dergelijke informatie is echter niet op landelijk schaal beschikbaar en kan alleen theoretisch onderzocht worden.

sluiten

Deltafacts over dit onderwerp

• Inzichten opgedaan in Lumbricus:
• Waterwijzer Landbouw

Waterwijzer Landbouw

De Waterwijzer Landbouw kan naast het vaststellen van schade aan landbouw worden gebruikt voor het optimaliseren van de waterhuishouding. Een gebruiksvriendelijke schil maakt regionaal maatwerk mogelijk.

Bij het nemen van bodem- en watermaatregelen om de hogere zandgronden klimaatrobuuster te maken, is het goed vooraf te weten wat de effecten ervan zijn op de functies van de bodem. Wat voor effect hebben maatregelen bijvoorbeeld voor de gewasopbrengsten van boeren in een gebied? Hiervoor heeft STOWA de Waterwijzer Landbouw (WWL) laten ontwikkelen. Deze is binnen Lumbricus doorontwikkeld en toegepast in twee proeftuinen (Heinen et al., 2017). Dit betrof een verkenning van de toepassing van de WWL-tabel voor het gebied Stegeren bij De Vecht en voor De Raam. Bij de pilot Stegeren ging de aandacht vooral uit naar het effect van hydrologische maatregelen en bij De Raam juist naar het effect van klimaatverandering. Belangrijk van zulke toepassingen is dat modelontwikkeling en modeltoepassing deels parallel kunnen plaatsvinden: in de toepassing wordt duidelijk welke verbeteringen voor WWL nodig zijn. De belangrijkste verbeterwensen zijn dan ook geadresseerd (zie www.waterwijzer.nl). Niet voor alle verbetersuggesties zijn al bruikbare oplossingen, maar voor de zandgronden lijkt de huidige WWL-tabel goed bruikbaar. Validatie van het instrumentarium is zeker nodig, maar volgt later na Lumbricus.

Met het onderliggende instrumentarium van de Waterwijzer Landbouw (de gekoppelde modellen SWAP-WOFOST) is het mogelijk specifieke situaties / ‘events’ na te rekenen. Zo is er een specifieke situatie met flinke wateroverlast (zomer 2016) doorgerekend en is het desastreuze effect daarvan op de gewasopbrengst bij maïs inzichtelijk gemaakt. Bij de doorontwikkeling van WWL binnen Lumbricus is geconstateerd dat de insteek op basis van de landelijke bodemfysische eenhedenkaart (BOFEK) en berekeningen voor de vijf meteorologische hoofdstations slecht aansluit bij de kennis op regionale schaal. Daarom is in nauwe samenwerking met Waterschap Aa en Maas een gebruiksvriendelijke schil voor regionale maatwerktoepassing (WWL Regionaal) ontwikkeld (Mulder et al., 2021). Door waterschappers bij Vechtstromen, Aa en Maas en Limburg is reeds met WWL Regionaal gewerkt en zij hebben geconcludeerd dat gebruikmaken van lokale bodem- en grondwatergegevens en meteodata van lokale weerstations tot beduidend andere resultaten kan leiden die beter aansluiten bij de dagelijkse praktijk in die regio’s.

sluiten
• Waterwijzer Natuur

Waterwijzer Natuur

Met de Waterwijzer Natuur kan worden bepaald wat de effecten zijn van klimaatverandering en (aanpassingen in) het waterbeheer op de terrestrische vegetatie van natuurgebieden. Daarbij is het van belang een procesmatige simulatie van de standplaatsfactoren te maken.

In 2012 heeft STOWA het initiatief genomen voor de ontwikkeling van de Waterwijzer Natuur (WWN). Ontbreekt het de waterbeheerder en beleidsmaker aan een dergelijk instrument, dan kan dat leiden tot een beleid en beheer dat onvoldoende is afgestemd op de natuur, en op een navenant suboptimale besteding van financiële middelen voor de natuur. De WWN is relevant voor zowel de overheid als voor gebiedspartijen om te weten of een investering in de natuur blijvend resultaat oplevert, of dat er op termijn een nieuwe investering nodig zal zijn.

Als basis voor WWN wordt het model PROBE (Witte et al., 2015) gebruikt, waarmee effecten van verandering in de waterhuishouding en het klimaat op vegetatie kunnen worden voorspeld. De WWN wordt in fasen ontwikkeld. De eerste fase heeft rekensoftware opgeleverd die via een gebruiksvriendelijke schil wordt aangestuurd (Witte et al., 2018). Onder de gebruiksvriendelijke schil is niet alleen PROBE opgenomen, maar ook de ‘abiotische randvoorwaarden natuur’ van een aangepaste versie van WATERNOOD (Runhaar & Hennekens, 2015).

De Waterwijzer Natuur bestaat daarmee uit twee onderdelen: één waarmee onder het huidige klimaat kan worden getoetst of de waterhuishouding van een gebied in overeenstemming is met beoogde vegetatietypen (WATERNOOD), en één waarmee de ruimtelijke verspreiding van vegetatietypen kan worden voorspeld in afhankelijkheid van het waterbeheer en het klimaat (PROBE). In het voorspellingsmodel, PROBE, wordt de kansrijkdom van verschillende vegetatietypen berekend aan de hand van de vochttoestand, voedselrijkdom en zuurgraad van de bodem. PROBE is deels gebaseerd op deskundigenoordeel en deels op proceskennis. Om het model zo robuust mogelijk te maken, dient het deskundigenoordeel zoveel mogelijk te worden vervangen door proceskennis. Eerder zijn daarom de standplaatsfactoren zuurstofstress en droogtestress in WWN ingebouwd. Binnen Lumbricus zijn de kennisregels voor de standplaatsfactor zuurgraad vervangen door een procesmatige simulatie van de bodem-pH en is het resultaat daarvan vervolgens vertaald naar de voorspelling van vegetatie (Witte et al., 2020).

sluiten

Deltafacts over dit onderwerp