3.18 Bijlagen bij toelichting Grondwatermodel

RAPPORT Grondwatermodel Bargerveen Buffer Zuid

Klant:

Prolander

Referentie: BE3102-WM-RP-220217-1529 Status:

S0/00

Datum:

24 mei 2022

Projectgerelateerd

HASKONINGDHV NEDERLAND B.V.

Postbus 8064 9702 KB Groningen Water & Maritime Trade register number: 56515154 +31 88 348 53 00 T info@rhdhv.com E royalhaskoningdhv.com W

Titel document: Grondwatermodel Bargerveen Buffer Zuid Sub titel: Referentie: BE3102-WM-RP-220217-1529 Status: 00/S0 Datum: 24 mei 2022 Projectnaam: Bargerveen Buffer Zuid Projectnummer: BE3102

Classificatie Projectgerelateerd

Behoudens andersluidende afspraken met de Opdrachtgever, mag niets uit dit document worden verveelvoudigd of openbaar gemaakt of worden gebruikt voor een ander doel dan waarvoor het document is vervaardigd. HaskoningDHV Nederland B.V. aanvaardt geen enkele verantwoordelijkheid of aansprakelijkheid voor dit document, anders dan jegens de Opdrachtgever. Let op: dit document bevat mogelijk persoonsgegevens van medewerkers van HaskoningDHV Nederland B.V.. Voordat publicatie plaatsvindt (of anderszins openbaarmaking), dient dit document te worden geanonimiseerd of dient toestemming te worden verkregen om dit document met persoonsgegevens te publiceren. Dit hoeft niet als wet- of regelgeving anonimiseren niet toestaat. 24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

i

Projectgerelateerd

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

ii

Projectgerelateerd

Inhoud 1

Inleiding

1

2

Systeemwerking huidige situatie

2

3

Opbouw grondwatermodel Bargerveen Buffer Zuid

4

3.1

Doelstelling

4

3.2

Modelgebied, discretisatie van tijd en ruimte

4

3.3

Schematisering en parametrisering van de ondergrond

5

3.4

Schematisering van de baggervelden en waterbekkens in het Bargerveen

7

3.5

Randvoorwaarden in het model

8

3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4

Stijghoogten aan de modelranden Grondwateraanvulling Maaiveld en maaiveldontwatering Oppervlaktewatersysteem

8 8 9 10

4

Modelkalibratie

13

4.1

Aanpak modelkalibratie

13

4.2

Resultaten initiële modelrun

15

4.3

Aanvullend grondonderzoek tussenzandlaag nabij Stheemanstraat

20

4.4

Gevoeligheidsanalyse

21

4.4.1 4.4.2 4.4.3

Doorlaatvermogen lagen 5, 6, 7 en 8 Gevoeligheidsanalyse weerstand veen en keileem Gevoeligheidsanalyse freatische bergingscoëfficiënt

21 22 24

4.5

Na kalibratie vastgestelde parameterwaarden

26

4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5

De weerstand van het veen Freatische bergingscoëfficiënt en het doorlaatvermogen van het veen Doorlaatvermogen tussenzandlaag Weerstand keileemlaag Overland flow in het Schoonebeekerveld

26 26 27 27 28

4.6

Resultaat van de kalibratie, resterende afwijkingen

29

4.7

Met het model berekende waterbalans

37

5 Resterende onzekerheden en de gevolgen daarvan voor de toepasbaarheid van het model

50

6 Enkele aspecten naar aanleiding van voorlopig toetsingsadvies van Commissie voor de milieueffectrapportage

53

6.1

Gevolgen veenafgravingen

53

6.2

Gevolgen waterhuishoudkundige maatregelen in het landbouwgebied

59

6.3

Gevolgen (zeer) droge zomers

62

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

iii

Projectgerelateerd

6.4

Gevolgen beregeningsputten

63

7

Bronnen

64

Tabellen No table of figures entries found.

Figuren No table of figures entries found.

Bijlagen A1

Beschrijving eerder opgestelde modellen

Beschrijving eerder opgestelde grondwatermodellen A1.1

Mipwa v2.0

A1.2

MIPWA model Bargerveen

A1.3

MIPWA model Buffer Noord

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

iv

Projectgerelateerd

1

Inleiding

De hydrologische opgave voor het hoogveen in het Bargerveen is erop gericht de verliezen van water te verminderen zodanig dat hoogveen zich kan ontwikkelen. Dit wordt gedaan door waterbuffers met een hoog peil aan te leggen ten zuiden van het veen. Daarmee wordt vooral beoogd de stijghoogte van het grondwater onder het veen te verhogen tot in de veenbasis, en verder de wegzijging van water vanuit het Bargerveen naar de ondergrond te verminderen. De buffer zorgt voor tegendruk. De buffers worden gevoed met water dat oppervlakkig afstroomt uit het Bargerveen. Dat water wordt in de buffer geconserveerd. Vanuit de buffer infiltreert water naar de zandondergrond, met als doel de stijghoogten te verhogen. Die verhogingen mogen echter geen ongewenste effecten opleveren voor andere bij het grondwater betrokken belangen, met name landbouw en bebouwing. Om die effecten te kunnen bepalen is een grondwatermodel noodzakelijk. Voor de effectbepaling is het van belang een grondwatermodel te gebruiken dat goed overeenstemt met de werkelijkheid. De effecten van de buffer worden vooral bepaald door de volgende aspecten:  de waterbalans van het zuidelijk deel van het Bargerveen dat afwatert op de buffers.

Hoeveel water stroomt er af en is beschikbaar voor conservering in de buffers en voor infiltratie in de ondergrond?  de intredeweerstand van de waterbodems in de buffers en de weerstand van grondlagen daaronder. Hoeveel water infiltreert er in de ondergrond bij verschillende peilen in de buffers?  de effecten van de infiltratie op de stijghoogten onder het veen.

Dit rapport is als volgt opgebouwd. In hoofdstuk 2 wordt de werking van het geohydrologische systeem toegelicht. In hoofdstuk 3 wordt beschreven hoe het grondwatermodel is opgebouwd en op welke gegevens de initiële modelparameters en randvoorwaarden zijn gebaseerd. Hoofdstuk 4 gaat over de kalibratie van het model. Daarbij worden de door het model berekende grondwaterstanden en stijghoogten vergeleken met de metingen, en worden door aanpassing van modelparameterwaarden de afwijkingen van het model geminimaliseerd. De na kalibratie resterende afwijkingen van het model en de gevolgen daarvan voor de betrouwbaarheid van het model worden besproken in hoofdstuk 6. De Commissie voor de milieueffectrapportage heeft in juni 2021 een aantal adviezen gegeven over het concept MER voor Buffer Zuid. Op een aantal van die adviespunten wordt ingegaan in hoofdstuk7.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

1

Projectgerelateerd

2

Systeemwerking huidige situatie

Bodemopbouw De bodem ter plaatse van het zuidelijk deel van het Bargerveen/Schoonebeekerveld bestaat in hoofdlijnen uit een veenpakket met een dikte van circa 2 m. De onderkant van het veen (de veenbasis) bevindt zich op circa NAP+16,0 tot NAP+16,5 m. Onder het veenpakket ligt een zogenaamde tussenzandlaag met een beperkte dikte van circa 1 tot 2 m. Onder deze zandlaag ligt een keileemlaag die sterk varieert in dikte en in delen van het Bargerveen ontbreekt. Hieronder bevindt zich vervolgens een dik watervoerend pakket.

Afstroming over maaiveld

Veen

B23A0782

In het aan het Bargerveen grenzende landbouwgebied is veen verwijderd. Op veel plaatsen ligt er nog een dunne laag veen (restveen) aan maaiveld. Daaronder ligt net als onder het Bargerveen een tussenzandlaag en keileem. Ter plaatse van het oostelijk deel van de buffer heeft de keileem een dikte van enkele meters tot 10 meter. Onder het westelijk deel van de buffer is de keileem afwezig.

Grondwaterstroming

Tussenzandlaag Keileem

Watervoerend pakket s

0

200

400

600

800

1000 m

Figuur 1 Principeprofiel (noord-zuid)met de bodemopbouw. Freatische grondwaterspiegel: zwarte lijn, stijghoogten in tussenzandlaag: rode lijn, stijghoogte in watervoerend pakket: blauwe lijn.

Waterpeilen Het peilverloop in het Bargerveen volgt een getrapt verloop van noord naar zuid. De gehanteerde waterpeilen in de hogere delen van het Schoonebeekerveld bevinden zich op NAP+18,6 tot NAP+18,9 m. Langs de zuidelijke rand van het Bargerveen is dit overwegend NAP+17,5 m, met uitzondering van de slenk naar Weiteveen. De peilen in het aanliggende landbouwgebied en de watergang langs de Stheemanstraat zijn meer dan 3 meter lager en bevinden zich rond NAP+14 m en lopen in oostelijke richting op naar circa NAP +16 m. Ondiepe grondwaterstand De grondwaterstand (zwarte lijn in figuur 1) wordt beïnvloed door neerslag, verdamping, oppervlakkige afstroming en doorlatendheid van het veen. Oppervlakkige afstroming vindt plaats over maaiveld en door greppels. Dit treedt vooral op in de winter, als de grondwaterstand vrijwel aan maaiveld staat. In de zomer houdt oppervlakkige afstroming op. Door verdamping en wegzijging naar de tussenzandlaag daalt dan de grondwaterstand in het veen. De horizontale stroming van grondwater in het veen is beperkt door de lage doorlatendheid van het veen. De oppervlakkige afstroming over het veen en de horizontale stroming door het veen wordt ook wel laterale afstroming genoemd. Naast deze horizontale stroming is er vanuit het veenpakket sprake van een neerwaartse grondwaterstroming (wegzijging) naar de tussenzandlaag.

Stijghoogte tussenzandlaag De stijghoogte in de tussenzandlaag (rode lijn) wordt beïnvloed door infiltratie vanuit het veen, neerwaartse grondwaterstroming naar het onderliggende watervoerende pakket en horizontale stroming zuidwaarts richting landbouwgebied. De tussenzandlaag wordt aangesneden door de sloot langs de 24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

2

Projectgerelateerd

Stheemanstraat. Door het lage peil van deze sloot treedt een versterkte horizontale stroming zuidwaarts op, wat leidt tot een verlaging van de stijghoogte. Uit door Staatsbosbeheer aangeleverde gegevens van de gemeten stijghoogtes volgt dat de gemiddelde stijghoogte varieert van west naar oost van circa NAP+15 tot NAP+16,7 m. Hieruit kan worden afgeleid dat de stijghoogtes niet jaarrond tot in de veenlaag reiken. Stijghoogte watervoerend pakket De stijghoogte in het watervoerend pakket onder het keileem (blauwe lijn in figuur 1) wordt onder het Bargerveen gevoed door neerwaartse grondwaterstroming uit het keileem. Dat water stroomt in zuidwestelijke richting naar het landbouwgebied, waar het opkwelt. Omdat het doorlaatvermogen van dit pakket relatief groot is en de weerstand van de keileem en het bovenliggende veen groot is, wordt de stijghoogte onder het Bargerveen tot grote afstanden beïnvloed door de (lage) grondwaterstanden en oppervlaktewaterpeilen in het landbouwgebied.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

3

Projectgerelateerd

3

Opbouw grondwatermodel Bargerveen Buffer Zuid

3.1

Doelstelling

Het doel van het model is het bepalen van hydrologische effecten van Buffer Zuid op het Bargerveen en de omgeving. Omdat de afstroming uit het Bargerveen varieert in de tijd moet het grondwatermodel nietstationair zijn. Om betrouwbare effecten te kunnen voorspellen wordt het model gekalibreerd aan gemeten grondwaterstanden en stijghoogten. Bij de bouw van het model is veel aandacht besteed aan de waterbalans van het veen. Daarmee is geanalyseerd hoeveel water er oppervlakkig afstroomt en beschikbaar is voor conservering en infiltratie in de buffers. Van het Bargerveen zijn in het verleden al grondwatermodellen gebouwd, voorgangers van het model dat in dit rapport beschreven wordt: het regionale grondwatermodel Mipwa2.0, het Mipwa model Bargerveen [Grontmij 2014] en het MIPWA model Buffer Noord [RHDHV 2016]. Deze modellen worden kort beschreven in Bijlage A1.

3.2

Modelgebied, discretisatie van tijd en ruimte

De modellering wordt uitgevoerd in deelmodellen met verschillende omvang en verschillende gridgroottes. De modelgebieden zijn weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2: Begrenzing modelgebieden

Modelruns worden in drie stappen doorlopen:  Stationaire berekening met langjarig gemiddelde randvoorwaarden op een grid van 25x25 m, in het modelgebied aangegeven met de buitenste zwarte contour. Het modelgebied heeft een omvang van 18,75 bij 16 km, en is gelijk aan dat van het MIPWA-Bargerveen-model. De stijghoogten op de

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

4

Projectgerelateerd





modelrand zijn opgelegd. Deze zijn gebaseerd op regionale isohypsenkaarten, inclusief stijghoogten in Duitsland [Grontmij 2014]. Niet-stationaire berekening op een grid van 250x250 m in het modelgebied aangegeven met de blauwe contour (10,5 bij 7 km). De beginvoorwaarden (stijghoogten) voor dit model worden overgenomen uit de voorgaande stationaire berekening. De stijghoogten op de modelrand variëren niet in de tijd. Niet-stationaire berekening op een grid van 25x25 m in het modelgebied aangegeven met de rode contour (9,6 bij 6,8 km). De beginvoorwaarden (stijghoogten) voor dit model worden overgenomen uit de voorgaande stationaire berekening. De stijghoogten op de modelrand worden overgenomen uit het voorgaande (grove) model en variëren wel in de tijd.

De kalibratie van het model was toegespitst op het gebied van de groen rechthoek (kalibratiegebied). Dat is het gebied waarbinnen de verwachte significante effecten van Buffer Zuid zullen optreden. Het niet stationaire model wordt doorgerekend voor de periode 1 januari 2004 tot en met 31 december 2014, met tijdstappen van 1 dag. Er wordt gerekend met een afbreekfout van 1 mm voor de stijghoogte en een afbreekfout van 1 m3/dag per cel voor de waterbalans. De periode 2004 t/m 2007 wordt beschouwd als inspeelperiode. Het model wordt gekalibreerd aan metingen in de periode 2008-2014 (kalibratieperiode). Bovenstaande aanpak is gekozen om de rekentijden van niet stationaire model beperkt te houden. Deze aanpak leidt tot een rekentijd van 3 tot 4 dagen per run.

3.3

Schematisering en parametrisering van de ondergrond

Het lagenmodel is overgenomen uit het MIPWA Bargerveenmodel [Grontmij 2014a en b]. In totaal zijn er acht watervoerende pakketten met 7 slecht doorlatende lagen (Tabel 3-1). De watervoerende lagen 2, 3 en 4 vormen een aaneengesloten pakket. Dit wordt de tussenzandlaag genoemd en bevindt zich tussen twee slecht doorlatende lagen (SDL). Aan de bovenzijde ervan bevindt zich veen (SDL1 in Tabel 3-1) en aan de onderzijde keileem (SDL 4). Doorlaatvermogen en weerstand Het doorlaatvermogen van de watervoerende pakketten en de weerstanden van slecht doorlatende lagen zijn in eerste instantie overgenomen van [Grontmij 2014a en b]. Na de initiële modelrun is het model gekalibreerd en zijn deze parameters deels aangepast. Modelkalibratie komt aan de orde in hoofdstuk 4. In dat hoofdstuk staan ook kaarten met de gebruikte modelparameterwaarden (initieel en na kalibratie). De belangrijkste parameters voor het model, en de parameters waaraan bij de kalibratie de grootste aanpassingen zijn gedaan zijn de weerstand van het veen (SDL1) en die van de keileem (SDL4). Die worden hieronder toegelicht.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

5

Projectgerelateerd

Tabel 3-1: Geologie, hydrogeologische schematisering en gebruikte bronnen voor modelparameters in het Mipwa model Bargerveen [Grontmij, 2014a en b]. De weergegeven codes betreffen Regis coderingen. De bronnen voor de parameters van modellagen (top, basis en doorlatendheid) staan in kolom vijf en zes voor respectievelijk het gebied van de veenkartering en het gebied daarbuiten.

Weerstand van het veen in het oorspronkelijke Mipwa model Bargerveen [Grontmij 2014 a en b] De veenlaag is de bovenste slecht doorlatende laag. De dikte ervan is variabel. In het natura2000-gebied Bargerveen is dat op verschillende plekken nog relatief dik, daarbuiten is de dikte beperkt. In het oorspronkelijke Mipwa model Bargerveen [Grontmij 2014a en b]: is de weerstand als volgt bepaald, en na kalibratie niet aangepast:  Binnen N2000 Bargerveen:  0,5 m dik: 100 dagen/m  0,5 – 1 m dik: 300 dagen/m  1-2 m dik: 1000 dagen/m  >2 m dik: 3000 dagen/m  Buiten N2000 Bargerveen:  Veendek 0 -1 m dik: 100 dagen/m)  Veendek >1 m dik: 200 dagen/m).

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

6

Projectgerelateerd

Weerstand van de keileem in Mipwa model Bargerveen De weerstand in het Mipwa model Bargerveen zijn in eerste instantie gelijkgesteld aan de parameterwaarden uit de “TNO-keileemupdate” [Grontmij 2014a]. die weer waren gebaseerd op een analytische formule van Bakker, zie onderstaande tabel. Tabel 3-2: Analytische benadering van de relatie tussen dikte (D) en hydraulische weerstand (c-waarde) en verticale doorlatendheid (kv) volgens “de Formule van Bakker”(bron: Tabel 2.3 uit Grontmij 2014a)

Bij de kalibratie van het model in 2014 is de weerstand van de keileem bij waarden groter dan 2000 dagen verlaagd tot: cnieuw = 2000+0.3*(coud-2000). Dat is gedaan omdat bij grotere dikten de keileem bestaat uit twee keileem-lagen met daartussen een zandlaag, die bij de dikte is meegerekend, maar in feite weinig weerstand heeft [Grontmij 2014b]. Op de weerstand van de keileem wordt verder ingegaan bij de kalibratie van het Grondwatermodel Bargerveen Buffer Zuid (paragraaf 4.5.4). Bergingscoëfficiënten De bergingscoëfficiënten zijn overgenomen uit het MIPWA model Buffer Noord [RHDHV 2016]:  open water in het Bargerveen (baggervelden en de waterbekkens) heeft een bergingscoëfficiënt van 1. Het areaal open water in een gemiddelde zomersituatie is in overleg met Staatsbosbeheer water vastgesteld.  Voor de rest van het Bargerveen is in eerste instantie een bergingscoëfficiënt van 0,5 aangenomen.  De bodem in de omgeving van het Bargerveen bestaat uit een veenkoloniaal dek op zand. Hiervoor is een bergingscoëfficiënt van 0,15 representatief. Ook de bergingscoëfficiënt is tijdens de modelkalibratie aangepast (zie hoofdstuk 4 en paragraaf 4.4.3).

3.4

Schematisering van de baggervelden en waterbekkens in het Bargerveen

Het Bargerveen is door middels van kades onderverdeeld in vakken. Elk vak watert af via stuwen en overlaten, naar lagergelegen vakken of naar oppervlaktewater binnen het Bargerveen (zoals de Centrale Slenk) en naar oppervlaktewater in de omgeving. De waterpeilen zijn voor elk vak zodanig gekozen dat het optimaal is voor de vegetatie en voor veenvorming. Binnen de vakken komen kleinere en grotere plassen voor die gevoed worden door neerslag. Zodra het peil hoger wordt dan het ingestelde streefpeil (stuwpeil) wordt er water afgevoerd. Bij dat peil hebben de plassen hun maximale omvang. In het groeiseizoen dalen de peilen en vallen de plassen deels droog. De grootste plassen zijn de baggervelden in het Amsterdamse Veld. De plassen zijn op dezelfde wijze geschematiseerd als in MIPWA model Buffer Noord [RHDHV 2016]:  het oppervlaktewater is gemodelleerd als freatische grondlaag met een zeer hoog doorlaatvermogen (kD=10.000 m2/dag), zodat onder alle omstandigheden de waterspiegel vlak is.  het hydraulisch contact met het grondwatersysteem is gemodelleerd met één weerstand, namelijk de weerstand tussen het waterbekken (het freatische pakket) en de modellaag daaronder (de tussenzandlaag). Deze weerstand is dus gelijk aan de weerstand van het veen onder de waterbodem.

 de ontwatering van de bekkens en de baggervelden is gemodelleerd als drain in de overland flowmodule met een drainageweerstand van 1 dag (zeer laag). Het hoogst mogelijke waterpeil is gelijk aan het stuwpeil. Met de overland flow-module wordt water afgevoerd als het peil boven stuwpeil stijgt. Er

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

7

Projectgerelateerd

wordt geen water aangevoerd. Als de waterstand onder het stuwpeil zakt wordt het peilverloop bepaald door de verdamping en de wegzijging naar de ondergrond. De waterpeilen zijn dus niet opgelegd, maar zijn een berekeningsresultaat van het model, die kunnen worden vergeleken met metingen. Het water dat in de winterperiode uit de plassen wordt afgevoerd, gaat naar de lagergelegen delen van het Bargerveen. Vakken met een hoge veen-weerstand zullen in tijden van neerslagoverschot eerder vol zijn dan vakken met een lagere veen-weerstand. De afvoer uit de volgelopen vakken is voor lagergelegen gebieden met een lagere veenweerstand feitelijk een vorm van wateraanvoer. Die wateraanvoer draagt bij aan het aanvullen van het peil, totdat dat lagere peilvak ook het stuwpeil bereikt en de stuw daar gaat overlopen. Die wateraanvoer kan in het model niet worden opgenomen, het water verdwijnt uit het model. Dat betekent in feite dat we er in het model vanuit gaan dat de afvoer vanuit de verschillende vakken in het Bargerveen gelijktijdig start en stopt. Dat is een vereenvoudiging van de werkelijkheid.

3.5

Randvoorwaarden in het model

3.5.1

Stijghoogten aan de modelranden

Aan de buitenranden van het model worden stijghoogten opgelegd die zijn ontleend aan [Grontmij 2014]. Zie hiervoor de beschrijving van de modelranden in paragraaf 3.2.

3.5.2

Grondwateraanvulling

Grondwateraanvulling in het oorspronkelijke model Mipwa Bargerveen [Grontmij 2014a en b] De grondwateraanvulling in het stationaire Bargerveen model is opgelegd als een vaste flux aan maaiveld. Daarbij is de gemiddelde grondwateraanvulling voor de periode 1989-2001, zoals berekend met het nietstationaire MIPWA model v1.1 gebruikt. Dat is berekend met de module CAPSIM, op basis van neerslagmetingen van 3 KNMI neerslagstations, verdamping en gegevens over grondgebruik (gewas) en bodemtype. Van Capsim in iMod modellen is nu bekend dat het geen betrouwbaar resultaat oplevert. In [Grontmij 2014b] wordt geconstateerd dat er twijfels zijn over de betrouwbaarheid van de neerslagwaarnemingen van twee stations en zijn proefberekeningen uitgevoerd met een verlaging van de grondwateraanvulling met een factor 1,2 voor die stations. Uiteindelijk is gerekend met een versie waarbij binnen het Bargerveen een gemiddelde grondwateraanvulling is gehanteerd van circa 0,8 mm/dag. Daarbij is geen onderscheid gemaakt tussen open water (baggervelden) en andere gebieden, waarschijnlijk omdat open water niet als zodanig in de grondgebruikskaart was opgenomen. Grondwateraanvulling in het voor dit project gebouwde model De grondwateraanvulling is in dit model opgelegd in de vorm van een vaste flux aan maaiveld.

We hebben ervoor gekozen om de grondwateraanvulling niet te bepalen met een model aan de bovenrand zoals Capsim of MetaSwap, en wel om de volgende redenen. Capsim is minder betrouwbaar en bij toepassing van Metaswap is de gebruiker genoodzaakt de in de database beschikbare bodemprofielen te gebruiken, met daarin bergingseigenschappen die niet aanpasbaar zijn. Van hoogveen is bekend dat de freatische bergingscoëfficiënt sterk uiteen kan lopen, van hoge waarden (meer dan 0.5) bij geconsolideerd en niet veraard veen, tot 0,15 bij sterk veraard veen [van der Schaaf 1999]. Om deze parameter goed te kunnen kalibreren is voor een eenvoudiger modelconcept gekozen. De grondwateraanvulling wordt niet stationair ingevoerd op basis van KNMI gegevens op dagbasis, voor de rekenperiode van het model, dus 2004 tot en met 2014. De grondwateraanvulling wordt op dagbasis berekend met de volgende vergelijking: GWA = P – EMakkink * gewasfactor

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

8

Projectgerelateerd

Met daarin:  P = neerslag in m/dag op basis van voor heel Nederland beschikbare grids op dagbasis, met een gridgrootte van 1 km [KNMI 2014].  EMakkink = Referentiegewasverdamping in m/dag, eveneens uit grids op dagbasis, met een gridgrootte van 1 km [KNMI 2014]. Het referentiegewas is een goed van vocht voorzien grasland.  Grondgebruik op basis van de Landelijke grondgebruikskaart LGN6.  Gewasfactor: een tijdsafhankelijke factor voor verschillende typen grondgebruik (gewas) op basis van het Cultuurtechnisch Vademecum 2000. Bij deze methode wordt geen rekening gehouden met verdampingsreductie in perioden met diepe grondwaterstanden. Dat kan het geval zijn op landbouwpercelen met een zandige bodem en diep uitzakkende grondwaterspiegels. In werkelijkheid kunnen planten dan minder water opnemen door lage vochtspanningen in de wortelzone en onvoldoende capillaire opstijging. In het model wordt ervan uitgegaan dat planten altijd voldoende water beschikbaar hebben om te verdampen. De verdamping wordt dan dus overschat, waardoor het model in droge zomers enigszins te lage grondwaterstanden berekent. De gemiddelde grondwateraanvulling die op deze wijze is berekend voor de periode 2004-2014 bedraagt voor open water in het Bargerveen 0,30 mm/dag en voor de overige delen van het Bargerveen 0,65 mm/dag.

Dat is dus significant lager dan in het oorspronkelijke model Mipwa Bargerveen [Grontmij 2014a en b]. De waarde van 0,65 mm/dag is precies in overeenstemming met het langjarig gemiddelde van neerslag minus referentiegewasverdamping voor dit gebied in de periode 1991-2020 (www.knmi.nl/klimaat-viewer). De lagere grondwateraanvulling is een belangrijke oorzaak van het feit dat het model vóór kalibratie te lage grondwaterstanden en stijghoogten in de tussenzandlaag berekent (zie paragraaf 4.2).

3.5.3

Maaiveld en maaiveldontwatering

De maaiveldhoogte in het model is gebaseerd op het Mipwa model Bargerveen [Grontmij, 2014a en 2014b]. Dat bevat maaiveldhoogten uit de volgende bronnen:  Voor Nederland de AHN2, dat door TNO/Provincie is aangepast, waarbij ter plaatse van open water de bodemhoogten zijn ingevuld, zodanig dat maaiveld overeenkomt met de het niveau van de waterbodem.  Voor Duitsland maaiveldhoogtebestanden 10x10 (aangeleverd door provincie Drenthe) en maaiveldhoogtestand 12,5x12,5 overige delen Duits gebied (Grontmij, GGOR Bargerveen, 2007). Deze bronbestanden zijn door Grontmij omgezet naar het modelgrid van 25x25 m (Figuur 3).

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

9

Projectgerelateerd

Figuur 3: Maaiveldhoogte [m tov NAP] in het Mipwa model Bargerveen [Grontmij 2014a]

In het model is maaiveldontwatering opgenomen in de OLF (Overland flow) module. Daarin heeft maaiveldontwatering standaard een drainageweerstand van 1 dag. Dat wil zeggen: als de grondwaterspiegel door neerslag stijgt boven het niveau wordt het overschat uit het model afgevoerd. In het Mipwa model Bargerveen is het ontwateringsniveau van maaiveldontwatering als volgt bepaald [Grontmij 2014a]:  De Overland flow is voor het gehele modelgebied gelijkgesteld aan 5 cm boven maaiveld.  ter plaatse van inundaties in het natuurgebied, baggervelden en zandwinplassen. Op basis van de destijds beschikbare geactualiseerde legger van het waterschap zijn “peilgebieden” met een bijbehorend stuwpeil bepaald. Daar waar de maaiveldhoogte (of bodemhoogte) lager is dan het stuwpeil, is het niveau van overland flow gelijk gezet aan het stuwpeil. Tijdens de kalibratie van het model is op een groot aantal plaatsen gebleken dat de ontwateringsniveaus in het Bargerveen niet correct waren. Dit bleek uit het feit dat ter plaatse van inundaties en baggervelden de berekende (grond)waterstanden significant lager waren dan de beschikbare metingen (zie paragraaf 4.1 voor de metingen). Dat was het gevolg van te lage ontwateringsniveaus. In overleg met de beheerder van Staatsbosbeheer is op die locaties het stuwpeil verhoogd.

3.5.4

Oppervlaktewatersysteem

Basismodel Het oppervlaktewatersysteem en de daarbij behorende modelparameters (breedte, bodemhoogte, zomerpeil, winterpeil, uittredeweerstand, infiltratiefactor en de aanwezigheid van wateraanvoer (ook wel aangeduid als peilgarantie) zijn in eerste instantie overgenomen uit het model Mipwa Bargerveen [Grontmij 2014a en b], hieronder ook aangeduid als het Basismodel. De watergangen waren in het Basismodel hoofdzakelijk gebaseerd op de volgende gegevens:

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

10

Projectgerelateerd



 

geactualiseerde Legger, shape-file met leggerwatergangen Waterschap Velt en Vecht (gedateerd 30-05-2013); kanalen Provincie Drenthe, shape-file met de kanalen in de Provincie Drenthe (gedateerd 27-09-2013). de ligging van de overige sloten en greppels buiten het Bargerveen is bepaald op basis van gegevens uit Mipwa 1.1, die weer gebaseerd zijn op de TOP10-vector kaart:  code 1, TOP10 greppel;  code 2, TOP10 breedte tot 3 meter;  code 3, TOP10 breedte 3-6 meter;  code 4, TOP10 vlakken.

De conductance van de watergangen in het Basismodel was overgenomen uit MIPWA 2.0. Aanpassingen Bij de bouw van het Grondwatermodel Buffer Zuid is veel aandacht besteed aan controle van het oppervlaktewatersysteem. Daarvoor is intensief contact geweest met de gebiedsbeheerder van Bargerveen van Staatsbosbeheer, de gebiedsbeheerder en hydroloog van Waterschap Vechtstromen, met Prolander en de provincie Drenthe. Dat was aanleiding tot aanpassingen die hieronder worden opgesomd. Aanpassingen aan oppervlaktewater (baggervelden) in het Bargerveen Naar aanleiding van overleg met Staatsbosbeheer over het open water van het Bargerveen, Raderwijk Noord en Raderwijk Zuid, en Amsterdamsche veld is de onderlinge verbinding in ‘overland flow’ (OLF) verbroken. De volgende peilen zijn ingevoerd:  Er is een peilscheiding aangebracht tussen Raderwijk Noord en Zuid. Openwater Raderwijk Noord: Overlandflow (OLF) NAP+16.74. Openwater Raderwijk Zuid: OLF NAP+16.50 m  Openwater Amsterdamsche veld onderverdeeld in drie peilvakken: NAP + 16,74m; NAP + 16,80m; NAP + 18.75m Gedempte sloot uit model verwijderd In het Bargerveen nabij Beerling, is een sloot gedempt. Grotendeels was deze watergang in het model gedempt op enkele losse cellen na. Ook deze cellen zijn verwijderd uit het model.

Aanpassingen aan Peilgarantie in het gebied buiten het Bargerveen In gebieden met peilgarantie kunnen in de zomer de peilen worden gehandhaafd met wateraanvoer. Een aantal gebieden had in het Basismodel ten onrechte peilgarantie gekregen. De gemiddelde- winter en zomerpeilen en bodemhoogten zijn aangepast. De methodiek hiervoor is afgestemd en mee ingestemd door de leden van de hydrologie werkgroep.  De watergang langs de Stheemanstraat was in het model ten onrechte voorzien is van peilgarantie. Peilgaranties is verwijderd, dat wil zeggen: hier is een waterloop gemodelleerd die wel kan draineren, maar niet infiltreren.  Peilgebied STS036 (Weiteveen e.o.) heeft ten onrechte peilgarantie gekregen. Watergangen behoudens hoofdwatergang, heeft een slootbodemhoogte die hoger ligt dan streefpeil (basis AHN). Dit is afgestemd en bevestigd door het waterschap. Waterpeilen in het gebied buiten het Bargerveen  De waterpeilen van twee peilvakken waren in het Basismodel met elkaar verwisseld. Dit is hersteld.  De streefpeilen (en bodemhoogte) nabij Weiteveen, bleken onjuist in het model te zitten. Dit is aangepast op basis van profielmetingen. De in het model ingevoerde waterlopen zijn weergegeven in Figuur 4 en 5Error! Reference source not found.. 24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

11

Projectgerelateerd

Figuur 4: Peilen van oppervlaktewater in de river module. Weergegeven zijn de gemiddelde peilen in m t.o.v. NAP

Figuur 5: Conductance van oppervlaktewater in de river module. Weergegeven is de conductance bij het modelgrid van 25x25 m, in m2/dag

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

12

Projectgerelateerd

4

Modelkalibratie

4.1

Aanpak modelkalibratie

Het grondwatermodel is gekalibreerd aan de volgende metingen:  Grondwaterstanden (gemiddelden en dynamiek)  Stijghoogten (gemiddelden en dynamiek)  Oppervlaktewaterpeilen in de baggervelden (gemiddelden en dynamiek)  Verticale stijghoogteverschillen over het veen en de keileem. De locaties van de beschikbare meetpunten staan in onderstaande kaart. Daarin zijn de volgende typen meetpunten weergegeven: peilbuis met tijdreeks grondwaterstand en/of stijghoogte peilschaal met tijdreeks oppervlaktewaterstand Meetpunt grondwaterstand of stijghoogte uit de stationaire ijkset van [Grontmij 2014] Het gebied waarbinnen het model wordt gekalibreerd is het gebied waar effecten van Buffer Zuid worden verwacht. Dit is in onderstaande kaart met een rood kader aangegeven.

Figuur 6 Overzicht gebruikte peilbuizen en schalen t.b.v. ijking Buffer Zuid

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

13

Projectgerelateerd

Doel van de kalibratie is minimalisatie van de verschillen tussen metingen en model, binnen het interessegebied rond buffer zuid. De kalibratie is als volgt uitgevoerd:  eerst is het model met de ingevoerde modelparameters doorgerekend (initiële modelrun) en zijn de afwijkingen tussen model en metingen geïnventariseerd (paragraaf 4.2)  daarna zijn gevoeligheidsanalyses uitgevoerd op het doorlaatvermogen van het watervoerende pakket (modellagen 5, 6, 7 en 8, zie paragraaf 4.4.1), de weerstand van het veen en de keileem (paragraaf 4.4.2) en op de freatische bergingscoëfficiënt (paragraaf 4.4.3),  het model wordt gekalibreerd door parameters (op basis van de gevoeligheidsanalyse) zodanig te wijzigen dat de afwijkingen worden verkleind.  na de gevoeligheidsanalyses zijn eerst wijzigingen van parameters integraal in het hele modelgebied doorgevoerd. Dat betreft:  weerstand keileem (paragraaf 4.5.4)  doorlaatvermogen tussenzandlaag (paragraaf 4.5.3)  daarna zijn wijzigingen per deelgebied in het Bargerveen doorgevoerd: Deelgebieden zijn gedefinieerd als gebieden met min of meer uniforme eigenschappen qua bodemopbouw, grondwaterstandsdiepte en de aanwezigheid van baggervelden. Die deelgebieden staan in Figuur 7.

Bij aanpassing van parameters per deelgebied is het doel minimalisatie van de gemiddelde afwijking van freatische grondwaterstand en stijghoogte in de tussenzandlaag binnen dat deelgebied. De volgende aanpassingen zijn gedaan:  weerstand van het veen (paragraaf 4.5.1)  freatische bergingscoëfficiënt (paragraaf 4.5.2). De gemiddelde afwijking is bepaald als het verschil tussen berekend en gemeten waarde. Het betreft de gemiddelde voor dezelfde periode 2008 tot en met 2014 (in totaal 7 jaren). Bij de kalibratie streven we naar afwijkingen van +/-10 cm per deelgebied gemiddeld.

Figuur 7 De aangehouden indeling van deelgebieden in het Bargerveen.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

14

Projectgerelateerd

4.2

Resultaten initiële modelrun

Figuur 8 toont de berekende grondwaterstand en stijghoogten in de kalibratieperiode (2008-2014). In Figuur 9 tot en met Figuur 11 staan de verschillen tussen de met het model berekende gemiddelde grondwaterstanden en stijghoogten en de metingen. Uit de resultaten blijkt dat in het grondwatermodel de freatische grondwaterstanden in het Bargerveen overal significant te laag worden berekend (0 tot meer dan 1 m). Het feit dat het model te lage grondwaterstanden berekent wordt in belangrijke mate veroorzaakt door het feit dat de grondwateraanvulling lager is dan de grondwateraanvulling in het oorspronkelijke model uit 2014 (zie paragraaf 3.5.2). Berekende gemiddelde grondwaterstand (L1) initiele modelrun [m tov NAP]

Berekende gemiddelde stijghoogte tussenzandlaag (L2) initiele modelrun [m tov NAP]

Berekende gemiddelde stijghoogte water-voerend pakket (L5) initiele modelrun [m tov NAP]

Figuur 8: Berekende gemiddelde grondwaterstanden en stijghoogten initiële modelrun (gemiddelde periode

Figuur 9: Initiële afwijkingen van de gemiddelde freatische grondwaterstand en waterstand in de baggervelden

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

15

Projectgerelateerd

Figuur 10: Initiële afwijkingen van de gemiddelde stijghoogte in de tussenzandlaag (tussen veen en keileem)

De afwijkingen van de stijghoogten in de tussenzandlaag (Figuur 10) zijn minder groot. Er komen zowel positieve afwijkingen voor (stijghoogten in het model hoger dan de metingen) als negatieve afwijkingen. De afwijkingen in de tussenzandlaag zijn het grootst aan de zuidelijke rand van het Bargerveen bij de Stheemanstraat: 1,22 en 1,35 m lager dan volgt uit metingen. Naar aanleiding van die afwijkingen is aanvullend grondonderzoek gedaan. Zie hiervoor paragraaf 4.3.

Figuur 11: Initiële afwijkingen van de gemiddelde stijghoogte in het watervoerende pakket (onder keileem)

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

16

Projectgerelateerd

zie Figuur 14

zie Figuur 13

zie Figuur 15

Figuur 12: Locatie peilbuizen (nummering blokken in rood)

Blok 4 Ter illustratie van het de dynamiek van de grondwaterstanden en stijghoogten en de afwijkingen van het model staan hieronder gemeten en berekende stijghoogten in twee peilbuizen midden in het Bargerveen. De locatie van deze peilbuizen is op kaart in Figuur 12 weergegeven. De bovenste grafiek toont het verloop van de freatische grondwaterstand. De blauwe puntjes zijn metingen, de groene lijn is de met het model berekende grondwaterstand. Uit de metingen blijkt dat de dynamiek van de grondwaterstand groot is. In natte perioden stijgt de grondwaterstand snel naar maaiveld, in droge perioden daalt het snel, tot dieper dan 75 cm onder maaiveld. De berekende grondwaterstand is gemiddeld te laag. Hij bereikt in de hele rekenperiode het maaiveld niet en de dynamiek (snelheid) van de veranderingen is veel kleiner dan uit de metingen blijkt. Dit duidt op twee afwijkingen: de freatische bergingscoëfficiënt is in het model te groot en/of de weerstand van het veen is te laag.

Figuur 13: Gemeten en berekende stijghoogten peilbuizen in blok 4

De onderste grafiek toont de gemeten stijghoogten in een peilbuis op vrijwel dezelfde locatie. De (korte) lijnen met punten betreft metingen, de getrokken lijnen het modelresultaat. De bovenste lijn is de stijghoogte in de tussenzandlaag. Die stijghoogte wordt door het model te laag berekend, en met een te 24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

17

Projectgerelateerd

geringe dynamiek. De onderste lijn is de stijghoogte in het watervoerende pakket. Het gemiddelde van de berekende stijghoogte is iets te hoog en de dynamiek is te gering. Het verschil tussen de stijghoogte in de tussenzandlaag en het watervoerende pakket is in het model veel kleiner dan het gemeten verschil Dit duidt op een te lage weerstand van de keileem in het model. Blok 41 Onderstaande grafiek bevat gemeten en berekende stijghoogten bij een peilbuis in het Amsterdamse Veld (vak 41). De peilbuis staat in een gebied dat soms onder water staat en soms droogvalt. De peilbuis staat op een locatie waar geen keileem in de ondergrond voorkomt. In de metingen valt op dat de dynamiek van de grondwaterstand of oppervlaktewaterpeil gering is (orde 30 cm), en dat de dynamiek van de stijghoogte in de tussenzandlaag groter is (orde 70 cm. Het model wijkt van de metingen af. De berekende (grond)waterstanden zijn te laag, en de berekende dynamiek is te groot. Dit duidt op een te lage weerstand van het veen en mogelijk ook een te lage bergingscoëfficiënt. De berekende stijghoogten in de tussenzandlaag is te laag en de dynamiek is te gering. De stijghoogte in het watervoerende pakket is hier tussen NAP+15,5 en NAP+16 m (op basis van nabijgelegen peilbuizen). Dat betekent dat er op deze locatie tussen filter 2 en het watervoerende pakket zich nog weerstandbiedende lagen bevinden.

Volgens de keileem-kartering (TNO keileem update) is er op deze locatie geen keileem. Een verklaring voor de relatief hoge gemeten stijghoogte in filter 2 is dat dit filter zich onder in het veenpakket bevindt, met daaronder weerstandbiedend veen, en niet volledig in de tussenzandlaag.

Model freatisch

Meetreeks freatisch

Meetreeks tussenzandlaag

Model tussenzandlaag

Figuur 14: Gemeten en berekende stijghoogten peilbuis in Amsterdamse Veld

Landbouwgebied ten zuiden van Bargerveen Figuur 15 toont de grondwaterstand in een peilbuis in het landbouwgebied. Het model komt hier goed overeen met de metingen. De gemiddelde grondwaterstand is 11 cm hoger dan de metingen. De dynamiek wordt goed berekend, dat wijst op een correcte bergingscoëfficiënt (0,15). Wat opvalt is dat de grondwaterstand in het model in droge zomers (zie 2010) dieper uitzakt dan uit de metingen volgt. De meest waarschijnlijke oorzaak hiervoor is dat in het model geen rekening wordt gehouden met verdampingsreductie (zie paragraaf 3.5.2).

Figuur 15: Gemeten en berekende stijghoogten peilbuis in landbouwgebied

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

18

Projectgerelateerd

Uit bovenstaand inventarisatie van de verschillen tussen model en metingen blijkt dat de afwijkingen van de initiële modelrun aanzienlijk zijn:  grondwaterstand en oppervlaktewaterpeilen (modellaag 1, Figuur 9): de gemiddelde grondwaterstand in het Bargerveen is in het model te laag berekend. Afwijkingen zijn gemiddeld circa 0,5 m. Op veel plaatsen worden in de winter waterstanden aan maaiveld gemeten. In het model bereikt de grondwaterstand in de winter nergens het maaiveld. Dit duidt erop dat de weerstand van het veen in het model significant te laag is, De dynamiek van de grondwaterstand is in grote delen van het model goed berekend. Dit duidt op correcte bergingscoëfficiënten. In delen van het Bargerveen is de berekende dynamiek veel lager dan de gemeten dynamiek. In die delen van het veen is de bergingscoëfficiënt van 0,5 dus te hoog  stijghoogten in de tussenzandlaag (modellaag 2, Figuur 10): de gemiddelde afwijking in het kalibratiegebied is circa -30 cm (te droog). Er zijn zowel locaties waar de stijghoogte te laag wordt berekend, als locaties waar de stijghoogte te hoog wordt berekend. Opvallend zijn de grote verschillen bij de peilbuizen langs de Stheemanstraat. Daar worden bij de meeste peilbuizen een stijghoogten berekend die significant lager zijn dan gemeten.

Dat betekent dat het lage peil van de watergang langs de Stheemanstraat daar in het model sterker doorwerkt op de stijghoogte in de tussenzandlaag dan in werkelijkheid het geval is.  stijghoogten in het watervoerende pakket (Figuur 11): de gemiddelde afwijking is circa +20 cm (te nat). Over het algemeen zijn de afwijkingen beperkt en is de dynamiek van het stijghoogteverloop goed. Opvallend is de afwijking bij de peilbuizen B23A0310 (blok 31, 52 cm te nat) en B23A415 (blok 3, 65 cm te nat), gelegen op de overgang van Schoonebeekerveld naar Amsterdamse. Deze te hoge stijghoogte duidt op een te grote neerwaartse flux naar het watervoerende pakket in het model, en/of een te laag doorlaatvermogen van het watervoerende pakket in het model.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

19

Projectgerelateerd

4.3

Aanvullend grondonderzoek tussenzandlaag nabij Stheemanstraat

Wat in Figuur 10 opvalt zijn de grote afwijkingen van de stijghoogte in de tussenzandlaag langs de Stheemanstraat (model 1,22 en 1,35 te droog). Naar deze afwijkingen is nader onderzoek gedaan. Er zijn vier boringen geplaatst, waarvan 3 met peilfilters nabij maaiveld, in de tussenzandlaag en in het watervoerende pakket. Onderstaande figuur toont de bodemopbouw in een raai over deze peilbuizen, met gemeten stijghoogten in mei 2017: in het veen (zwart), in de tussenzandlaag (rood), en in het watervoerende pakket (blauw). De watergang langs de Stheemanstraat heeft hier een waterpeil van circa NAP+14,2 m. Uit de metingen blijkt dat er in de zone juist ten noorden van de sloot een “bult” in de stijghoogten in de tussenzandlaag bestaat. Tussen de peilbuis BV01 (nabij de sloot, stijghoogte tussenzandlaag NAP+14,94 m) en BV02 (45 m van de sloot, stijghoogte NAP+16,17) is een zeer steil verhang (1,23 m over circa 30 m, ofwel 40*10-3 m/m). Een dergelijk verhang duidt op een zeer laag doorlaatvermogen van de tussenzandlaag tussen beide peilbuizen. Uit de boorbeschrijvingen blijkt dat de tussenzandlaag hier een dikte heeft van circa 1 m en bestaat uit matig fijn zand (doorlatendheid circa 5 m/dag), ofwel een doorlaatvermogen van 5 m2/dag. Dit is in overeenstemming met de parameters in het model.

Verkleinen van het doorlaatvermogen in het model blijkt de modelafwijking enigszins te verkleinen, maar de afwijking bij peilbuis B23A0782 (de peilbuis waaraan gekalibreerd wordt) blijft nog steeds orde van grootte 1 m. Een mogelijke verklaring voor de gemeten bult in de stijghoogten is hier een combinatie van een complete blokkade van de tussenzandlaag (doorlaatvermogen 0) in combinatie met infiltratie van oppervlakkig afstromend water over het veen en infiltratie in het veen (met een relatief lage weerstand) en een zeer lage horizontale doorlatendheid van het veen (of een kade in het veen). Omdat dit een lokaal fenomeen betreft is besloten geen verdere pogingen te doen het model hier te verbeteren.

Figuur 16: In mei 2017 gemeten grondwaterstanden en stijghoogten in een Noord-Zuid-raai aan de zuidzijde van het Bargerveen, over peilbuis B23A0782. Verhanglijnen van de grondwaterstand (zwart), de stijghoogte in de tussenzandlaag (rood) en de stijghoogte in het watervoerende pakket (blauw)

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

20

Projectgerelateerd

4.4

Gevoeligheidsanalyse

4.4.1

Doorlaatvermogen lagen 5, 6, 7 en 8

De gevoeligheid van de stijghoogtes van het model voor het doorlaatvermogen van het watervoerende pakket (modellagen 5, 6, 7 en 8) is berekend door voor deze vier lagen het doorlaatvermogen met 25% te verhogen. In de volgende figuur is te zien dat deze aanpassing veelal tot een verlaging van de berekende stijghoogte leidt. In modellaag 7 over een groot aaneengesloten gebied tot circa 25 cm lagere stijghoogten. Dat is in het gebied onder het Bargerveen en de Hondsrug. Het gebied waarbinnen de stijghoogte gevoelig is voor het doorlaatvermogen heeft in de lagen 1, 2, 5, en 6 ongeveer dezelfde omvang. De gevoeligheid neemt van onder naar boven wel enigszins af.

Figuur 17 De gevoeligheid van de stijghoogten op de met 25% verhoogde doorlaatvermogen in de watervoerende lagen 5,6,7,8.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

21

Projectgerelateerd

4.4.2

Gevoeligheidsanalyse weerstand veen en keileem

Verkenning van maximaal mogelijke verhoging van de grondwaterstand door verhoging van de weerstand van het veen De gevoeligheid van de grondwaterstand voor de weerstand van het veen is op de eerste plaats verkend door binnen het hele Bargerveen (streeplijn in onderstaande Figuur 18) de weerstand te verhogen tot 100.000 dagen. Dat leidt ertoe dat in dat hele gebied de berekende grondwaterstand stijgt tot het ontwateringsniveau (maaiveld + 5 cm of het stuwpeil, zie paragraaf 3.5.3). Op locaties waar de berekende waterstand of grondwaterstand lager was dan de metingen was de conclusie dat het ontwateringsniveau niet in overeenstemming met de werkelijkheid was. Op die locaties is de maaiveldhoogte aangepast.

Figuur 18 De gevoeligheid van de freatische grondwaterstand voor verhoging van de weerstand in het Bargerveen naar 100.000 dagen (stationair berekend met gemiddelde grondwateraanvulling)

Gevoeligheid van het model voor verhoging van de weerstand van veen en keileem Tijdens de modelkalibratie zijn diverse aanpassingen gedaan van de weerstand van het veen en de weerstand van de keileem. Hier presenteren we de gevolgen van de belangrijkste aanpassingen voor de berekende gemiddelde stijghoogten. De weerstand van het veen is in het Bargerveen per blok aangepast, waar de weerstand is verhoogd met waarden van 500 tot meer dan 5000 dagen. Samen met de verhogingen van de weersstand van de keileem leidt dat tot hogere freatische grondwaterstanden (tot meer dan 2 m hoger, zie figuur linksonder).

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

22

Projectgerelateerd

Gevoeligheid grondwaterstand (L1) voor verhoging weerstand veen en keileem [m]

Gevoeligheid stijghoogte tussenzandlaag (L2) voor verhoging weerstand veen en keileem [m]

Gevoeligheid stijghoogte watervoerend pakket (L5) voor verhoging weerstand veen en keileem [m]

Figuur 19 De gevoeligheid van grondwaterstand en stijghoogten voor verandering van weerstanden van veen en keileem

De weerstand van de keileem is verhoogd met waarden tot meer dan 2000 dagen. De methode die hierbij is gehanteerd is beschreven in paragraaf 4.5.4. De hogere weerstand draagt bij aan hogere berekende freatische grondwaterstanden, maar ook aan hogere stijghoogten in de tussenzandlaag, tot meer dan 1 m (zie het kaartje in het midden van de onderste rij in Figuur 19).

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

23

Projectgerelateerd

De verhogingen van de weerstand van het veen en de keileem zorgen ervoor dat in het model de grondwaterstand grote delen van het Bargerveen het maaiveld bereikt en er meer water oppervlakkig wordt afgevoerd. Dat leidt tot reductie van de neerwaartse stroming naar het watervoerende pakket. Dat komt tot uiting in een lagere gemiddelde stijghoogte in het watervoerende pakket, tot meer dan 1 m (zie het kaartje rechts in de onderste rij van Figuur 19).

4.4.3

Gevoeligheidsanalyse freatische bergingscoëfficiënt

De bergingscoëfficiënt (S) is de verhouding tussen de hoeveelheid water die geborgen wordt of vrijkomt en de grondwaterstandsverandering. Indien bijvoorbeeld 10 mm neerslag een grondwaterstandsstijging van 20 cm veroorzaakt, bedraagt de bergingscoëfficiënt 0,01 m/0,2 m = 0,05. In de zomer is de bergingscoëfficiënt ten gevolge van de indroging van de grond groter dan in de winterperiode. Van veen is bekend dat veraard veen een lagere bergingscoëfficiënt heeft dan niet veraard veen [van der Schaaf 1999] en [Jansen et. al. 2019] Bij de gevoeligheidsanalyse is de bergingscoëfficiënt van het veen in het Bargerveen gewijzigd:  voor open water in het Bargerveen een bergingscoëfficiënt van 1 (ongewijzigd)  het veen in het Bargerveen: bergingscoëfficiënt 0,15 (in basismodel 0,5)  de omgeving van het Bargerveen (veenkoloniaal dek op zand): 0,15 (ongewijzigd) Bergingscoëfficient in Basismodel:

Bergingscoëfficiënt gevoeligheidsanalyse

Figuur 20: Bergingscoëfficiënten bij gevoeligheidsanalyse

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

24

Projectgerelateerd

Blok 4 Hieronder in Figuur 21 de gevoeligheid van de grondwaterstand in de peilbuis die in de vorige paragraaf ook is behandeld. Met blauwe stippen (“ijkset”) zijn de metingen weergegeven. De berekende grondwaterstanden bij de oorspronkelijke bergingscoëfficiënt van 0,5 zijn weergegeven met de oranje lijn, die met een bergingscoëfficiënt van 0,15 met de groene lijn. Bij deze en andere peilbuizen in blok 4 en het noordelijke deel van blok 3 is de berekende dynamiek van de grondwaterstand bij een bergingscoëfficiënt van 0,15 significant beter dan bij het oorspronkelijke model. Dit duidt erop dat in dit gebied met sterk veraard veen de bergingscoëfficiënt significant lager is dan de eerder aangenomen 0,5. De dynamiek is nog enigszins te groot. Bij verhoging van de weerstand van het veen wordt die dynamiek verder gereduceerd.

Figuur 21: De gevoeligheid van de berekende grondwaterstand in peilbuis B23A0406 filter 1 voor de bergingscoëfficiënt (S=0,5 (oranje lijn) en S=0,15 (groene lijn))

Blok 41 In Figuur 22 dezelfde gevoeligheidsanalyse voor een peilbuis in blok 41 (Amsterdamse Veld, een peilbuis op de overgang van veen naar baggerveld). Uit de metingen (blauwe punten) blijkt dat de (grond)waterstand hier vaak boven maaiveld staat. De dynamiek is gering (enkele decimeters). De met het grondwatermodel berekende dynamiek bij een bergingscoëfficiënt van 0,5 (oranje lijn) is ongeveer correct. Als de bergingscoëfficiënt hier wordt verkleind naar 0,15 wordt de berekende dynamiek veel te groot. De bergingscoëfficiënt is hier dus groot (0,5 of meer). Bij S=0,5 is de berekende dynamiek nog iets te groot. Die dynamiek kan worden verkleind door een nog iets grotere bergingscoëfficiënt, en/of door een grotere weerstand van het veen

Figuur 22: De gevoeligheid van de berekende grondwaterstand in peilbuis B23A0443 filter 1 voor de bergingscoëfficiënt (S=0,5 (oranje lijn) en S=0,15 (groene lijn))

Op dezelfde wijze is de gevoeligheid in beeld gebracht voor alle peilbuizen in Figuur 13. Daaruit zijn de volgende conclusies getrokken:  in blok 4 en het noordelijke deel van blok 3 is de bergingscoëfficiënt waarschijnlijk significant kleiner dan de waarde van 0,5 in het basismodel. Een waarde van 0,15 leidt tot betere resultaten.  bij de andere blokken is een bergingscoëfficiënt van 0,5 plausibel.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

25

Projectgerelateerd

4.5

Na kalibratie vastgestelde parameterwaarden

4.5.1

De weerstand van het veen

De weerstand van het veen is per blok (zie Figuur 12) aangepast, met als doel minimalisatie van afwijkingen tussen model en metingen. Binnen het Bargerveen is de weerstand significant verhoogd, zie onderstaande figuur.

Figuur 23 De weerstand van de veenlaag voor (links) en na de ijking (rechts).

4.5.2

Freatische bergingscoëfficiënt en het doorlaatvermogen van het veen

In het basismodel is de bergingscoëfficiënt van het veen in het hele Bargerveen op 0,5 gesteld. Uit de gevoeligheidsanalyses volgt dat in blok 4 en een deel van blok 3 dit leidt tot een te lage dynamiek van de grondwaterspiegel. Daarom is de freatische bergingscoëfficiënt daar verlaagd naar 0,15. Dit komt overeen met waarden in de literatuur voor de bergingscoëfficiënt van veraard veen.

Figuur 24 De freatische bergingscoëfficiënt van de bovenste modellaag voor (links) en na (rechts) de ijking.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

26

Projectgerelateerd

Daar waar de freatische bergingscoëfficiënt op 1,0 staat, is het doorlaatvermogen van het eerste watervoerend pakket op heel hoog gezet (10.000 m2/dag). Hiermee wordt het als open water gesimuleerd.

4.5.3

Doorlaatvermogen tussenzandlaag

De watervoerende pakketten van de modellagen 2, 3 en 4 vormen de tussenzandlaag. Aan de bovenkant wordt die begrensd door het veenpakket en aan de onderkant door de keileemlaag. Het doorlaatvermogen in het basismodel is links weergegeven in figuur 25. Met de ijking is deze waarde van de tussenzandlaag sterk verlaagd. De nieuwe waarde (rechterdeel in figuur 25) is 40% van de oorspronkelijke waarde. Het doel van deze aanpassing was met name de afwijkingen van de stijghoogten in de tussenzandlaag aan de zuidzijde van het Schoonebeekerveld, nabij de Stheemanstraat, te verkleinen. De aanpassing is integraal in het hele modelgebied doorgevoerd.

Figuur 25 Het doorlaatvermogen (m2/d) van de tussenzandlaag (modellagen 2,3 en 4) voor (links) en na (rechts) de ijking.

4.5.4

Weerstand keileemlaag

De weerstand is in het model integraal verhoogd, volgens één uniform doorgevoerde functie, die is weergegeven in onderstaande tabel. Lage waarden van de weerstand (tot 100 dagen) zijn verlaagd. Hogere waarden van de weerstand zijn verhoogd met een factor van maximaal 4. Deze verhogingen zijn gebaseerd op minimalisatie van de afwijkingen tussen model en metingen. Bij grote dikten van de keileem bestaat deze feitelijk uit twee dunnere keileemlagen met daartussen zand. Om die reden zijn de grootste waarden van de weerstand minder verhoogd. De resulterende weerstand is weergegeven in Figuur 26.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

27

Projectgerelateerd

Tabel 4-1: Factoren waarmee de weerstand van de keileem in het model zijn verhoogd

Weerstand keileem

Weerstand [dagen]

8000

6000

4000

2000

0

0

5

10

15

20

Dikte [m] Bakker 1984 (op basis van tabel 2.3 uit Grontmij 2014a) Kalibratie Grontmij 2014b Dit model

Figuur 26 De weerstand van de keileemlaag voor (links) en na (rechts) de ijking.

4.5.5

Overland flow in het Schoonebeekerveld

Met overland flow is een parameter die aangeeft tot hoever de grondwaterstand boven maaiveld kan stijgen. Komt het hoger, dan wordt dat water direct afgevoerd. Voor een compartiment in het Schoonebeekerveld tegen de Stheemanstraat aan is het afwateringsniveau met 20 centimeter verhoogd ten opzichte van het oorspronkelijke niveau in het model. Dit is gebaseerd op inmeting van dat afwateringsniveau door Staatsbosbeheer.

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

28

Projectgerelateerd

Figuur 27 De aanpassing ten opzichte van het basismodel in de overland flow-module in het Schoonebeekerveld.

4.6

Resultaat van de kalibratie, resterende afwijkingen

Gemiddelde grondwaterstanden en stijghoogten De gemiddelde grondwaterstanden en stijghoogten, berekend met het niet stationaire model na kalibratie, zijn weergegeven in Figuur 28 tot en met Figuur 30

Gemiddelde stijghoogten 2008-204 Modellaag 1

Figuur 28: Berekende freatische grondwaterstanden na kalibratie

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

29

Projectgerelateerd

Gemiddelde stijghoogten 2008-204 Modellaag 2

Figuur 29: Berekende stijghoogten in de tussenzandlaag na kalibratie

Gemiddelde stijghoogten 2008-204 Modellaag 5

Figuur 30: Berekende stijghoogten na kalibratie

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

30

Projectgerelateerd

Figuur 33 toont het verschil tussen de met het model berekende gemiddelde freatische grondwaterstanden (modellaag 1) en de metingen. In het kalibratiegebied zijn de berekende grondwaterstanden gemiddeld 17 cm lager dan volgt uit de metingen (maximale afwijking 57 cm te droog). Er zijn ook peilbuizen waar het model te hoge grondwaterstanden berekent (maximale afwijking 28 cm te nat).

Figuur 31: Afwijkingen tussen berekende en gemeten freatische grondwaterstand na kalibratie (model minus metingen [m]) Tabel 4-2: Afwijkingen van gemiddelde grondwaterstanden en stijghoogten Aantal meetpunten

Gemiddelde afwijking

Grootste positieve afwijking (model te nat)

Grootste negatieve afwijking (model te droog)

Modellaag 1

32

-0.17

0.28

-0.59

Modellaag 2

24

-0.24

0.46

-1.26

Modellaag 5

24

0.01

0.31

-0.61

Het feit dat het model de grondwaterstanden gemiddeld te laag berekent heeft twee mogelijke oorzaken:  onjuistheden in het ontwateringsniveau van in het Bargerveen, dus de niveaus waarbij afwatering plaatsvindt. Die zijn in het model gekoppeld aan AHN en aan ontwateringsniveaus aangeleverd door Staatsbosbeheer. Een mogelijke oorzaak van de te lage grondwaterstanden is het feit dat er barrières in het gebied zijn die afwatering bemoeilijken, waardoor waterstanden en grondwaterstanden hoger kunnen worden dan in het model mogelijk is. In dat geval berekent het model iets te lage grondwaterstanden, maar zijn de berekende effecten van een stijghoogteverhoging in het watervoerende pakket of de tussenzandlaag correct. Ook de berekende hoeveelheid water die afstroomt van het Bargerveen naar de buffers ten zuiden van het Bargerveen wordt correct berekend.  Een andere mogelijke oorzaak is dat de weerstand van het veen (en mogelijk ook van de keileem) in werkelijkheid nog hoger is dan in het model, ondanks de doorgevoerde grote verhogingen van deze

24 mei 2022

GRONDWATERMODEL BARGERVEEN BUFFER ZUID

BE3102-WM-RP-220217-1529

31

Projectgerelateerd

weerstand. Uit de gevoeligheidsanalyses blijkt overigens dat dit niet alle problemen oplost, er zijn locaties waar de berekende grondwaterstand alleen kan worden gewijzigd door het ontwateringsniveau te wijzigen (zie paragraaf 4.4.2). Als in delen van het Bargerveen de weerstand van het veen hoger is dan in het model is aangenomen, dan zou de volgende gevolgen hebben voor de met het model te berekenen grootheden:  freatische grondwaterstanden worden iets te laag berekend, en de dynamiek van de grondwaterstand iets te groot. Omdat de dynamiek in het model correct wordt berekend betekent dit dat de bergingscoëfficiënt iets groter zou moeten zijn dan nu in het model opgenomen  de berekende afvoeren over maaiveld naar de buffers wordt door het model iets onderschat. Voor het ontwerp van de buffer, de effecten van de buffer en voor de eventueel benodigde wateraanvoer van elders naar de buffer is dit een worst case benadering. Immers: als er meer water naar de buffer wordt aangevoerd dan het model nu voorspelt leidt dat tot hogere waterstanden in de buffer en grotere effecten op de stijghoogten. De kans dat de weerstand van het veen in het Bargerveen lager is dan in het model is opgenomen is klein. Figuur 32 toont de afwijkingen van de berekende stijghoogten in de tussenzandlaag. De gemiddelde afwijking is -24 cm (te droog).

De maximale afwijkingen treden op langs de Stheemanstraat (model maximaal 1,26 m te droog). Dit is een zeer grote afwijking, waarnaar aanvullend onderzoek is gedaan (zie paragraaf 4.3). De metingen kunnen hier alleen verklaard worden door een afwijkende bodemopbouw in combinatie met oppervlakkige afstroming van water naar dit gebied. Deze fenomenen kunnen met het model niet worden beschreven. Daarom is besloten deze afwijkingen te accepteren. Wat deze afwijkingen betekenen voor de met het model berekende effecten van de maatregelen wordt beschreven in Hoofdstuk 6.