Deltamodel - hulpmiddel ter ondersteuning van het beheer en beleid van de zuidwestelijke Delta

(1)

Deltamodel:

(2)

(3)

Opdrachtgever:

Rijkswaterstaat, RIKZ

Deltamodel:

ééndimensionaal stofstromenmodel voor

de zuidwestelijke Delta

Erwin Meijers, Simon Groot

(4)

(5)

(6)

(7)

Inhoud

1 Inleiding ...1–1

1.1 Aanleiding en probleemstelling ...1–1

1.2 Prototypes Delta-verkenner en Delta-model...1–2

1.3 Doelstellingen vervolgproject Delta-model...1–2

1.4 Delta-model: het startpunt ...1–3

1.5 Delta-model: het resultaat...1–3

1.6 Leeswijzer...1–4

2 Modelaanpassingen...2–1

2.1 Referentiejaar als basis ...2–1

2.1.1 Hydrodynamica...2–2 2.1.2 Meteorologie...2–4 2.1.3 Waterkwaliteit...2–6 2.2 Lichtklimaat...2–7 2.3 Graas in de Deltabekkens ...2–7 2.4 Fosfaatnalevering en vastlegging...2–8 2.5 Overige aanpassingen ...2–9 2.6 Calibratieprocedure...2–10

3 Presentatiemogelijkheden middels kentallen en balansen ...3–1

3.1 Kentallen per bekken ...3–1

3.2 Concentraties van gemodelleerde stoffen ...3–1

3.3 Water- en stofbalansen...3–2

4 Resultaten per deltabekken...4–1

4.1 Hollandsch Diep ...4–1 4.2 Haringvliet ...4–4 4.3 Volkerak ...4–7 4.4 Zoommeer...4–11 4.5 Grevelingen...4–14 4.6 Veerse Meer ...4–18 4.7 Oosterschelde...4–22 4.8 Westerschelde ...4–29 4.9 Synthese...4–36

(8)

december 2007 Q4435 Deltamodel: ééndimensionaal stofstromenmodel voor_{de zuidwestelijke Delta}

i i WL | Delft Hydraulics

4.9.2 Zoetwater bekkens met een lange verblijftijd ... 4–36

4.9.3 Laagbelaste zoutwater bekkens... 4–37

4.9.4 Hoogbelaste zoutwater bekkens ... 4–37

4.9.5 Invloed van graas ... 4–37

5 Conclusies en aanbevelingen ... 5–1 5.1 Conclusies ... 5–1 5.2 Aanbevelingen... 5–2 6 Referenties... 6–1 Bijlagen A Neerslagreeksen ... A–1

A.1 Maandgemiddelde neerslag... A–1

A.2 Weekgemiddelde neerslag ... A–2

(9)

1 Inleiding

1.1 Aanleiding en probleemstelling

Met de vaststelling van de integrale visie op de Deltawateren ‘De Delta in Zicht’ in 2003 is een proces in gang gezet voor een gezonde, veilige en duurzame toekomst van het Deltagebied. De visie beschrijft een zoekrichting voor de oplossing van de verschillende problemen van de huidige Deltawateren en de kansen die daarbij ontstaan.

Herstel van estuariene dynamiek wordt, als intrinsieke waarde van de Delta, als de belangrijkste zoekrichting beschreven. Het herstel van geleidelijke overgangen en wateruitwisseling tussen de verschillende Deltawateren kan daarbij mogelijk bijdragen aan de oplossing voor de waterkwaliteitsproblemen die zich in de afzonderlijke bekkens (Haringvliet/Hollandsch Diep, Veerse Meer, Oosterschelde, Grevelingen, Westerschelde, Krammer/Volkerak en Zoommeer) en Noordzee manifesteren en ook een bijdrage leveren aan het ecologisch herstel. De problemen met betrekking tot de waterkwaliteit zijn in de diverse bekkens verschillend van aard. Het gaat daarbij om verschillende bronnen (landbouwafwatering, huishoudelijk afvalwater, atmosferische depositie, etc.) en om specifieke probleemstoffen per bekken. Met het doorlaatmiddel ‘Katse Heule’ in de Zandkreekdam is de uitwisseling tussen Oosterschelde en Veerse Meer aanzienlijk vergroot. De waterkwaliteit in het Veerse Meer is daarbij de afgelopen periode flink verbeterd. Voor andere bekkens, zoals Haringvliet (kierbesluit) en Grevelingenmeer (hevel), zijn plannen om de bestaande infrastructuur in te zetten om de wateruitwisseling te vergroten.

(10)

1 – 2 WL | Delft Hydraulics

1.2 Prototypes Delta-verkenner en Delta-model

In 2006 heeft WL | Delft Hydraulics een prototype van de Delta-verkenner opgeleverd en de eerste stappen gezet voor de ontwikkeling van een ééndimensionaal Delta-model waterkwaliteit (WL, 2006b). De Delta-verkenner is ontwikkeld in nauwe samenhang met een beoordelingsmethodiek voor effecten van maatregelen op geïnventariseerde gebruiksfuncties en criteria in de zuidwestelijke Delta.

De Delta-verkenner en het Delta-model zijn twee hulpmiddelen die beheerders en beleidsmakers kunnen ondersteunen. De Delta-verkenner maakt het effect van maatregelen op gebruiksfuncties inzichtelijk en biedt daardoor de mogelijkheid om maatregelenpakketten tegen elkaar af te wegen. Het Delta-model geeft op snelle wijze inzicht in de kentallen van de verschillende waterbekkens zoals verblijftijd en gemiddelde chlorideconcentratie. Informatie die wordt gegenereerd door het Delta-model is een belangrijke informatiebron voor de Delta-verkenner.

Het ééndimensionale Delta-model is een toepassing van het SOBEK waterkwantiteits- en waterkwaliteitsmodel. Het takkenmodel bevat het noordelijk en het zuidelijk deltabekken inclusief de Westerschelde. Het Delta-model wordt aangedreven door rivierafvoer bovenstrooms en door getijranden op de Noordzee. Alle puntbronnen zoals poldergemalen zijn opgenomen en alle kunstwerken kunnen dynamisch aangestuurd worden. Met het model kunnen waterstanden, chlorideconcentraties en totaal-nutriëntenconcentraties uitgerekend worden.

Tijdens de presentatiemiddag in Rotterdam op 19 december 2006 zijn de producten gepresenteerd in aanwezigheid van vertegenwoordigers van de regionale diensten, vertegenwoordigers van de KRW, provincie Zeeland (Integrale Visie Deltawateren) en adviseurs van RIZA en RIKZ. Er is toen geconcludeerd dat de prototypes van de Delta-verkenner en het Delta-model veel potenties bevatten maar dat nog een aantal wezenlijke stappen gezet moet worden alvorens de instrumenten hun nut kunnen bewijzen voor de eindgebruikers. Op 8 maart 2007 is er een vervolgbijeenkomst geweest met vertegenwoordigers van RWS en WL waarin de vervolgstappen zijn besproken. De resultaten uit 2006 en de besprekingen die hebben plaatsgevonden met de projectbegeleiders en eindgebruikers vormen de basis voor de in dit rapport beschreven eindproducten.

1.3 Doelstellingen vervolgproject Delta-model

De doelstellingen van het vervolgproject voor het onderdeel Deltamodel zijn: • Het doorontwikkelen en toepassingsgericht maken van het Delta-model; • Het toevoegen en calibreren van relevante waterkwaliteitsprocessen;

• Het technisch geschikt maken van het Deltamodel om kentallen te berekenen (i.e. presentatie massabalansen als output van het Delta-model. De calibratie richt zich op het vermogen om bovengenoemde kentallen te reproduceren;

• Nadere analyse van de kwaliteit van de onderliggende dataset en het construeren

(11)

• Het verbeteren van het huidige Deltamodel door het toevoegen van het Kanaal Gent-Terneuzen aan de modelschematisatie;

• Het afstemmen van het waterkwaliteits- en kwantiteitsmodel (dispersie);

• Het doorvertalen van belastingen en stofstromen per bekken naar de productiviteit;

• Het presenteren van overzichtelijke massabalansen per bekken; en

• Het geschikt maken van de resultaten van het Delta-model voor presentatie middels

de Delta-verkenner.

1.4 Delta-model: het startpunt

Het ééndimensionale Delta-model waterkwaliteit voor het Noordelijk en Zuidelijke deltabekken bestaat uit een gekoppeld ééndimensionaal waterkwantiteit- en waterkwaliteitsmodel en draait onder SOBEK. Onder SOBEK zijn diverse functionaliteiten beschikbaar voor presentatie en dataverwerking. Het model bevat per Deltabekken alle laterale instroompunten (veelal polderlozingen) en de kunstwerken die tussen de watersystemen de uitwisseling verzorgen. Het model is in 2006 op een aantal punten aanzienlijk verbeterd. Het model biedt de mogelijkheid om op een snelle manier ruimtelijke berekeningen uit te voeren met betrekking tot stofstromen in de Delta en het concentratieverloop in de Deltawateren. Vooralsnog berekende deze modelversie alleen het conservatieve gedrag van chloride, totaal stikstof en totaalfosfaat. Verdwijnprocessen zoals denitrificatie en sedimentatie waren bijvoorbeeld nog niet meegenomen. Door het conservatieve gedrag te vergelijken met metingen kan snel inzicht verkregen worden of een watersysteem door lozingen, transport of waterkwaliteitsprocessen gedomineerd wordt. Dit is van belang bij het bepalen van de effectiviteit van maatregelen.

1.5 Delta-model: het resultaat

In 2006 is het Delta-model afgeregeld voor conservatief gedrag. Als eerste stap in dit project zijn de relevante waterkwaliteitsprocessen toegevoegd. Het model biedt nu, na afronding van de hiervoor genoemde activiteiten, de mogelijkheid om op een snelle manier ruimtelijke stofstroom berekeningen uit te voeren in de gehele Delta en het concentratieverloop in de Deltawateren. Het Deltamodel simuleert het gedrag van een groot aantal stoffen, zoals chloride, zwevend stof, totaal stikstof, anorganisch stikstof, totaalfosfaat, orthofosfaat, en daarnaast een groot aantal algensoorten voor de berekening van het chlorophyl-a (algen)gehalte. Een groot aantal aan eutrofiëring gerelateerde waterkwaliteitsprocessen, maar ook processen zoals denitrificatie en sedimentatie worden beschouwd. De ecologie is tot het niveau van algenproductie dynamisch gemodelleerd met het algenmodel BLOOM, waarbij de graasdruk is als een ‘forcing functie’ opgedrukt. Het eindpunt is een gecalibreerd ééndimensionaal Delta-model.

(12)

Aan het eind van dit project is het Delta-model nu in staat bij te dragen aan het beantwoorden van vragen zoals:

• Hoe verspreiden stoffen (chloride, voedingstoffen N en P) zich door de Noordelijke en Zuidelijke Delta?

• Wat zijn de bronnen en welke belasting veroorzaken deze?

• Hoe kunnen de verschillende deltabekkens gekarakteriseerd worden in kengetallen als verblijftijden, waterfracties en externe vrachten?

• Hoe veranderen uitwisseling, verblijftijden, vrachten, concentraties en retentiecapaciteit bij verschillende ingrepen in het gebied?

• Wat betekenen de veranderende stofstromen voor de algenproductie en draagkracht? • Hoe verhouden zich de effecten van maatregelen op de KRW doelen die gelden voor

de waterlichamen in de Delta?

• Hoe effectief is berging en versnelde afvoer naar de Oosterschelde op de waterstanden in het Noordelijk Deltabekken?

• Wat zijn de effecten van een alternatieve beheersstrategie van de Stormvloedkering in de Oosterschelde?

Bij de analyse van deze en andere vragen blijft het belangrijk om voortdurend doordrongen te zijn van het feit dat het Delta-model een vereenvoudigde ééndimensionale weergave van de werkelijkheid in de Deltawateren is.

1.6 Leeswijzer

(13)

2 Modelaanpassingen

De ontwikkelingen in het Delta-model hebben gedurende meerdere jaren plaatsgevonden. In 2005 en 2006 is de aandacht vooral uitgegaan naar de fysieke schematisatie en de hydrodynamica. De rol van de waterkwaliteitsprocessen is toen buiten beschouwing gebleven. Toch zijn de waterkwaliteitsprocessen van groot belang voor het functioneren van de deltabekkens. Daarom is in 2007 de nadruk gelegd op de beschrijvingen van de waterkwaliteitsprocessen in het Delta-model en op de mogelijkheden om deze middels kentallen te presenteren. Daarnaast is een referentiejaar geconstrueerd om op basis daarvan de waterkwaliteitsprocessen in te regelen. De belangrijkste activiteiten in dit project zijn: • de constructie van een referentiejaar

• toevoeging van graas in Oosterschelde, Grevelingen en het Veerse Meer • afregeling van de fosfaatnalevering en -vastlegging

• diverse kleine verbeteringen van de modelschematisatie en de waterkwaliteitsprocessen Dit hoofdstuk beschrijft de belangrijkste aanpassingen en toevoegingen in meer detail.

2.1 Referentiejaar als basis

Tot dusver rekende het Delta-model op basis van historische gegevens voor een bepaald jaar. Voor de toepassing van het Delta-model in scenariostudies is het wenselijk om berekeningen te baseren op een “referentiejaar”. In dit referentiejaar worden optredende extremen en jaarlijkse variatie in waterkwaliteit, belasting en hydrologie (zoals droogte of extreme afvoer) uitgemiddeld tot een gemiddelde situatie.

Referentiejaar

Als basis voor het referentiejaar worden gegevens voor de periode 2000 tot 2005 gebruikt. Voor ieder Deltabekken afzonderlijk zijn maandgemiddelde concentraties afgeleid waaraan het model getoetst kan worden. Bijvoorbeeld bij de bepaling van de maandgemiddelde januari-concentratie zijn alle metingen van de maand januari over de periode 2000-2005 gemiddeld tot één representatieve concentratie voor de maand januari. Voor de modelinvoer betekent dit dat alle forceringen naar een gemiddelde periode omgerekend worden. In detail zijn dit:

(14)

2.1.1 Hydrodynamica

Rivierafvoeren

Voor de afvoer van de Rijn, de Lek en de Maas zijn daggemiddelde waarden gebruikt uit WaterBase. Daarmee is over de periode 2000-2005 een gemiddelde rivierafvoer per week berekend. Deze afvoer is vervolgens aan de rivierranden in het model toegekend.

Voor de Schelde zijn netto afvoergegevens van de locatie Schaar van Ouden Doel gebruikt. Deze gegevens zijn over de periode 2000-2005 bekend op decadebasis. Voor het Delta-model is de afvoer bij Schaar van Ouden Doel omgerekend naar een weekgemiddelde afvoer.

In Figuur 2.1 zijn de afvoeren van de 4 rivieren weergegeven.

Weekgemiddelde debieten Rivieren (Referentiejaar)

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 Weeknummer (-) D e b iet H a g e st ei n , L it h e n S c h a a r ( m 3/ s) 0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 D e b iet T iel ( m 3/ s )

Hagestein Lith Schaar van Ouden Doel Tiel

Figuur 2.1 Weekgemiddelde afvoeren voor de Rivieren in het Delta-model. Afvoeren van Hagestein, Lith en Schaar van Ouden Doel op de linkeras, Tiel op de rechteras. Betreft de periode 2000-2005

Regionale lozingen

Van de regionale lozingen zijn voor de periode 2000-2005 geen gegevens beschikbaar. Als alternatief zijn de beschikbare gegevens van 1995 – 2000 geschaald op basis van een vergelijking van de neerslag. De schaling is als volgt uitgevoerd:

(15)

2. Vervolgens is voor neerslagstation Vlissingen de maandgemiddelde neerslag voor de periode 1995-2000 en voor de periode 2000-2005 bepaald. Uit deze twee maandgemiddelden is een schaalfactor afgeleid. Alle informatie over de maandgemiddelde neerslag is weergegeven in Tabel A.1 in de bijlage.

3. Tenslotte is de maandgemiddelde afvoer voor de periode 1995-2000 vermenigvuldigd met de schaalfactor.

Voor de polderlozingen op de Grevelingen, de Oosterschelde, de Westerschelde en het Veerse Meer is een dergelijke schaling per maand uitgevoerd (zie Figuur 2.2). De regionale lozingen op de Westerschelde zijn exclusief het kanaal Gent-Terneuzen (zie paragraaf 2.5). De regionale lozingen in Brabant zijn geschaald op weekbasis. Dit is noodzakelijk omdat de regionale lozingen in Krammer-Volkerak en Zoommeer veel dominanter zijn dan in de overige Deltabekkens (zie Figuur 2.3).

Maandgemiddelde polderdebieten (referentiejaar)

0 5 10 15 20 25 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 maand (-) de bi e t ( m 3 /s

Grevelingen Oosterschelde Veerse Meer Westerschelde

(16)

Weekgemiddelde debieten Brabantse Rivieren (referentiejaar)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 weeknummer (-) d e b iet ( m 3 /s)

Figuur 2.3 Weekgemiddelde debieten van lozingen op het Volkerak en het Zoommeer (geschaald op basis van periode 1995-2000)

Noordzee

De Noordzee-randen in het model bevatten een waterstand met een getijcyclus van 28 dagen, die wordt gespecificeerd op een tijdbasis van 10 minuten. Deze serie wordt repeterend opgelegd gedurende het gehele jaar.

2.1.2 Meteorologie

Neerslag en verdamping

(17)

0 1 2 3 4 5 6 7 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 Weeknummer (-) H o e v e e lh e id ( m m /da g) Neerslag Verdamping

Figuur 2.4 Neerslag en verdamping op de Oosterschelde en de Grevelingen (weekgemiddelde over de periode 2000-2005)

Straling en watertemperatuur

Zonlicht en watertemperatuur spelen een belangrijke rol bij de algengroei. Voor deze gegevens is gebruik gemaakt van het meteostation Vlissingen. In Figuur 2.5 is de straling en de watertemperatuur weergegeven. De metingen zijn gemiddeld over de periode 2000-2005.

0 25 50 75 100 125 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 Weeknummer (-) S tr a ling ( W /m 2 ) 0 5 10 15 20 25 Wa te rt e m pe ra tuur ( ºC ) Straling (W/m2) Watertemperatuur (ºC)

(18)

2.1.3 Waterkwaliteit

Rivieren

Voor de waterkwaliteit van de grote rivieren in het Noordelijk Deltabekken zijn gegevens beschikbaar voor de periode 2000-2005, al liggen deze meetpunten verder bovenstrooms dan de modelranden. Voor de modelrand Tiel (Waal) zijn gegevens van Lobith gebruikt. De gegevens van Lith (Maas) zijn gebaseerd op Borgharen. De meetdata is verwerkt tot maandgemiddelde concentraties, die vervolgens aan Tiel en Lith zijn toegekend. Gezien de korte looptijden wordt met deze methode nauwelijks fouten geïntroduceerd.

Van de Schelde zijn geen meetgegevens beschikbaar. De meetreeks van Schaar van Ouden Doel is niet representatief voor de veel verder bovenstrooms liggende modelrand. Bij Schaar van Ouden Doel mengt het Scheldewater zich met Noordzee water. Het model heeft de zoetwaterkwaliteit van de Schelde nodig op een punt waar het nog niet gemengd is met Noordzee water. Die is geschat volgens de volgende methode:

• Voor het chloridegehalte wordt een constante waarde van 100 mg/l aangehouden.

• Totaal stikstof is afgeleid uit de correlatie tussen totaal stikstof en chloride voor de maandgemiddelde concentraties over de periode 2000-2005 (Figuur 2.6). Voor de zoete schelde is een waarde van 7 mg N/l aangehouden.

• Het zwevend stof voor de Schelde rand is gebaseerd op metingen bij Schaar van Ouden Doel voor de periode 2000-2005.

Correlatie van TotN en Cl op de Westerschelde

R2_{= 0.9539} 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 Chloride (mg/l) T o ta a l-N (m g /l )

(19)

Regionale lozingen

De concentraties van nutriënten en andere stoffen zijn bepaald als maandgemiddelde over de periode 1995-2000. Van de polderlozingen zijn geen meetgegevens over de periode 2000-2005 beschikbaar en worden zonder schaling als representatief voor het referentiejaar beschouwd. De gegevens zijn door de opdrachtgever beschikbaar gesteld. In de calibratie fase zijn de polderlozingen in overleg met de opdrachtgever gereduceerd tot 80% van de gemiddelde maandconcentratie over de periode 1995-2000 voor totaal stikstof en totaalfosfaat. De overige stoffen zijn niet gereduceerd. Deze gereduceerde belastingen worden als karakteristiek beschouwd voor het referentiejaar (2000-2005).

Noordzee

Het Delta-model maakt voor de waterkwaliteit gebruik van twee verschillende Noordzee-meetstations voor de randen, namelijk:

• Meetstation ‘Vlissingen’; en

• Meetstation ‘Walcheren 2’ voor de overige Noordzee-randen.

Voor beide randvoorwaarden is gebruik gemaakt van maandgemiddelde concentraties over de periode 2000-2005.

2.2 Lichtklimaat

Het lichtklimaat in een specifiek bekken bepaalt voor een groot deel in welke mate algenbloei zal optreden. Eén van de bepalende variabelen hierin is de diepteverdeling van een deltabekken. Algen groeien onder invloed van licht in de ondiepe delen, terwijl de productie in de diepe delen minimaal is. De lichthoeveelheid, en dus de algenproductie, neemt exponentieel af met de diepte. Aangezien het Delta-model een ééndimensionale toepassing is, is de diepteverdeling over de dwarsdoorsnede niet aanwezig. De enige diepte-variatie die voor het waterkwaliteitsmodel beschikbaar is komt uit de longitudinale diepte-variatie van de diepte in bekkens. Met de over de dwarsdoorsnede gemiddelde diepte wordt de lichthoeveelheid en dus de algenproductie overschat.

Om dit te compenseren wordt de algenmodule een andere diepte (de Bloom-diepte) per bekken aangeboden dan de gemiddelde diepte. Deze Bloom-diepte is dieper dan de gemiddelde diepte en is gebruikt als calibratieparameter voor de algenbloei.

2.3 Graas in de Deltabekkens

(20)

In het Delta-model is graas in de Grevelingen, de Oosterschelde en het Veerse Meer beschouwd. Voor ieder van deze bekkens is een specifieke constante biomassa aan suspensie-eters toegekend. Deze biomassa wordt uniform verdeeld over het gehele bekken. De waarden zijn door de opdrachtgever aangeleverd.

Tabel 2.1 Biomassa mosselen per deltabekken

Bekken Biomassa (g AFDW/m2)1

Grevelingen 40

Oosterschelde (Kater, 2003) 80

Veerse Meer 60

Overige bekkens 0

2.4 Fosfaatnalevering en vastlegging

Fosfaatnalevering speelt een zeer belangrijke rol in de stagnante Deltabekkens. In het Delta-model is deze post meegenomen als een ‘forcing functie’, waarbij geen rekening gehouden wordt met mogelijke veranderingen in bodemopbouw. Met deze methodiek is eerder ervaring opgedaan in het Volkerak-Zoommeer project (WL, 2005c) en deze is goed toepasbaar om de huidige situatie te beschrijven. Voor simulaties waarbij nieuwe inrichtingsvarianten worden doorgerekend moet de ‘forcing functie’ voor de fosfaatnalevering opnieuw worden ingeschat voor de aangepaste omstandigheden. Het model dient derhalve voorzichtig te worden toegepast voor simulaties van inrichtingsvarianten.

Het huidige Delta-model bevat voor de volgende bekkens een fosfaatnaleverings functie: • Grevelingen;

• Veerse Meer; • Oosterschelde; • Volkerak; en • Zoommeer.

De naleveringsfunctie is tijdens de calibratiefase bepaald op basis van metingen en massabalansen. Voor de overige bekkens is in het Delta-model geen naleveringsflux voor fosfaat gespecificeerd, aangezien metingen en modelresultaten daar geen aanleiding toe geven. Figuur 2.7 geeft de naleveringsfunctie per bekken weer.

(21)

Fosfaat nalevering -0.015 -0.010 -0.005 0.000 0.005 0.010 0.015

jan apr jul okt

Fos fa a tna le v e ri n g ( g P /m 2 /d a g ) Grevelingen Oosterschelde

VeerseMeer Volkerak en Zoommeer

Figuur 2.7 Fosfaatnalevering per Deltabekken. In het Hollandsch Diep, het Haringvliet en de Westerschelde is in het Delta-model geen fosfaatnalevering gespecificeerd

2.5 Overige aanpassingen

Zoutafhankelijke extinctie

Licht wordt in het water uitgedoofd door onder andere zwevend stof en algen. Tevens zorgen humuszuren voor een sterke uitdoving in de zoete wateren. De extinctie door humuszuren wordt in de praktijk gemodelleerd als een achtergrond extinctie, en is voor zoet en zout water verschillend. In het Delta-model is nu een proces opgenomen dat zoutafhankelijke achtergrondextinctie introduceert. Zout water heeft een basis extinctie van 0,08 (1/m), terwijl voor zoet water de extinctie op 1,10 (1/m) ligt. Daartussen wordt lineair geïnterpoleerd op basis van het zoutgehalte.

Zoutafhankelijke mortaliteit

In het Delta-model worden zowel zoete als zoute bekkens beschreven. Om te zorgen dat zoete algensoorten niet groeien in zoute wateren en omgekeerd, is een zoutafhankelijke mortaliteit gespecificeerd.

Zwevend stof model

(22)

2 – 1 0 WL | Delft Hydraulics

zijn afgeleid uit eerdere studies voor de modellering van zwevend stof in de Rijn-Maas monding (WL, 2005a en WL, 2006). Voor de Rijn en de Maas is uitgegaan van een vaste verdeling tussen de fijne en grovere fracties zwevend stof. De Noordzeerand bevat een drempelwaarde fijn materiaal. Alles boven deze drempel waarde wordt toegekend aan de grovere fracties.

Uitvoer per calibratielocatie en bekken

Een technische aanpassing aan het modelinstrumentarium is gemaakt waardoor het nu eenvoudiger is om bekkengemiddelde concentraties en balansen uit te voeren. Daarnaast is het voor een modelleur nu eenvoudiger om calibratielocaties toe te voegen en terug te vinden in het model, waardoor het gebruik transparanter en daardoor minder foutgevoelig is.

Kanaal Gent-Terneuzen

Op de Westerschelde speelt de lozing van het kanaal Gent-Terneuzen een niet onbelangrijke rol. Dit kanaal is nu als aparte rand (lozing op de Westerschelde) opgenomen in de modelschematisatie (zie Figuur 2.8).

2.6 Calibratieprocedure

De afregeling van het Delta-model is op de volgende manier aangepakt:

• Allereerst zijn de chloride concentraties per meetlocatie goed afgeregeld. Hiermee is de juiste verhouding tussen zoet en zout water afgeregeld.

• Daarna is het zwevend stof en de extinctie afgeleid.

• Vervolgens is voor de Oosterschelde, de Grevelingen en het Veerse Meer de graas door suspensie-eters ingevoerd. Hierdoor worden chlorofyl concentraties op relatief lage waarden gehouden. Daar waar chlorofyl nog steeds te hoog is en de extinctie in de juiste orde ligt, is de Bloom-diepte aangepast.

(23)

(24)

(25)

3 Presentatiemogelijkheden middels kentallen en balansen

De uitkomsten van de simulaties voor de situatie in het ‘referentiejaar’ in de Deltabekkens worden op verschillende manieren gepresenteerd. Allereerst komen enkele kentallen per bekken aan bod. Vervolgens worden de concentraties van de diverse stoffen besproken en vergeleken met metingen op een aantal calibratielocaties. Tot slot worden per deltabekken balansen gepresenteerd. Omdat in de stagnante bekkens de invloed van de waterbodem van groot belang is wordt ook een balans van de bodem besproken.

3.1 Kentallen per bekken

Voor ieder bekken worden een aantal kentallen berekend. Deze kentallen geven in één oogopslag de status van het bekken weer. De volgende kentallen komen aan bod:

• Oppervlakte in hectare en volume in Mm3_.

• Verblijftijd in dagen.

• Belasting zoetwater in m3_/s.

• Effectieve zoutwater flux in m3_/s.

• Primaire productie en gemiddelde algenbiomassa in g C/m2_/jaar.

• Algen turn-over per dag.

• Aandeel graas in de mortaliteit van algen.

3.2 Concentraties van gemodelleerde stoffen

Voor ieder deltabekken wordt een aantal stoffen beschouwd. Deze worden per bekken vergeleken met een gemeten maandgemiddelde concentratie over de periode 2000-2005.

Chloride

Allereerst wordt gekeken naar de chlorideconcentratie. Dit is een belangrijke indicator voor de mengverhouding tussen zoet (nutriëntrijk) water en zout (nutriëntarm) water. De verhouding tussen deze twee soorten water is van groot belang voor het functioneren van het watersysteem.

Stikstof

(26)

Fosfaat

Fosfaat is (naast stikstof) een belangrijke meststof voor algen, waarbij zowel totaal fosfaat als orthofosfaat aan bod komt. De nalevering vanuit de waterbodem speelt een belangrijke rol in het Deltagebied.

Zwevend stof en extinctie

Zwevend stof bepaalt voor een belangrijk deel de totale extinctie van licht in het water. Beschouwing van de relatie tussen zwevend stof en extinctie is noodzakelijk om inzicht te kunnen krijgen in het effect ervan op de mogelijke productie.

Chlorofyl-a

Chlorofyl-a is een belangrijke maat voor de omvang van een algenbloei. In het Delta-model worden momenteel 6 soorten algen beschouwd, variërend van diatomeeën tot groen- en blauwwieren. Daarbij worden zowel zoet- als zoutwateralgen gesimuleerd.

3.3 Water- en stofbalansen

Opbouw waterbalans

De waterbalans is opgebouwd uit de belangrijkste hoeveelheden water die een bekken in- en uitstromen. Voor de zoute bekkens zijn de uitwisselingen met de Noordzee apart behandeld. Dit is gedaan omdat het “verversingsdebiet” vanuit de Noordzee vaak lager is dan het in- en uitgaande getijvolume. Het zoute verversingsdebiet wordt bepaald uit het zoetwaterdebiet en de (gecalibreerde) zoet-zout mengverhouding per bekken. De verhouding tussen het verversingsdebiet en het getijvolume is de effectiviteit van de uitwisseling met de Noordzee. Deze effectiviteit is hel laag bij een open getijmonding (2,5% in Westerschelde en Oosterschelde) en veel hoger bij een doorlaatmiddel (30% in Grevelingen).

Om de verblijftijd van de verschillende bekkens te bepalen is aan iedere “zoete” bron een conservatieve tracer (cTR1) toegevoegd. De zoete bronnen zijn de polderlozingen en de rivierafvoeren. Daarmee is het zoetwatervolume per bekken te bepalen, waaruit vervolgens de effectieve verblijftijd is afgeleid. De effectieve verblijftijd is als volgt gedefinieerd:

zoet eff zoet

Volume

VBT

Q

=

Het zoetwater volume per bekken is bepaald door:

1*

zoet totaal

(27)

Waarbij cTR1 de bekkengemiddelde concentratie van de conservatieve tracer over het referentiejaar is. In de concentratie van de conservatieve tracer wordt de verhouding tussen zoet en zout water verdisconteerd. Uit de effectieve verblijftijd is vervolgens de effectieve doorspoeling af te leiden volgens:

totaal eff eff Volume Doorspoeling VBT =

In de zoute estuariene bekkens is vervolgens ook de effectieve zoutwaterflux berekend:

eff eff zoet

Zoutwaterflux

=

Doorspoeling

−

Q

In de waterbalans worden voor de zoute bekkens de effectieve uitwisselingsdebieten met de Noordzee weergegeven.

Tabel 3.1 Opbouw van de waterbalans. De eenheid is jaargemiddeld debiet in m3_/s

Term Stoffen Omschrijving

Regionale lozingen Water Alle polderlozingen rechtstreeks op het deltabekken Transport van en naar

andere bekkens

Water Uitwisseling van water met andere bekkens in het Deltagebied of met de Noordzee, de Schelde en de Maas/Rijn

Restterm / Berging Water Verschil in watervolume over een balansperiode van een jaar.

Stofbalansen (waterfase)

De stofbalansen zijn opgezet voor totaal fosfaat en voor totaal stikstof. In deze balans worden de regionale lozingen en het transport van stof vanuit andere deltabekkens meegenomen. Naast de transport-termen spelen de uitwisseling met de bodem en processen zoals graas en denitrificatie een belangrijke rol. De balansen worden per verblijftijdsperiode weergegeven zodat deze onderling vergelijkbaar zijn. Deze is eerder met behulp van zoetwatervolume en zoet-zout mengverhouding per bekken bepaald.

Tabel 3.2 Opbouw van de stofbalans voor de waterfase. Termen zijn in g/m2_{/verblijftijdsperiode}

Regionale lozingen TotN en TotP

Alle polderlozingen rechtstreeks op het deltabekken. Transport andere bekkens TotN en

TotP

Uitwisseling van water met andere bekkens in het Deltagebied, zoals de Noordzee of de Schelde.

Denitrificatie TotN Denitrificatie. Verdwijnpost van stikstof naar de atmosfeer.

Graas TotN en

TotP

Verdwijnpost voor totaal fosfaat en totaal stikstof uit de waterfase. Algen worden begraasd en komen beschikbaar als detritus in de bodem, of worden omgezet in biomassa mosselen.

Mineralisatie bodem TotN en TotP

Bronterm. Afbraak van organisch materiaal in de waterbodem komt weer beschikbaar in de waterfase.

Sedimentatie TotN en

TotP

Door sedimentatie van algendetritus ontstaat een verdwijnpost uit de waterfase. Dit materiaal komt later beschikbaar door mineralisatie. P-nalevering TotP Middels een ‘forcing functie’, opgedrukt om de snelle nalevering en

vastlegging van fosfaat uit te bodem weer te geven. Restterm / Berging TotN en

TotP

(28)

Stofbalansen (bodemfase)

Voor totaal stikstof en totaal fosfaat wordt ook een bodembalans bijgehouden. Per balans komen de uitwisselingen met de waterfase aan de orde. Daarnaast is het aandeel van graas (faeces) opgenomen. De laatste term bevat de retentie in de bodem.

Tabel 3.3 Opbouw van de stofbalans voor de bodem. Termen zijn in g/m2_{/verblijftijdsperiode}

Mineralisatie bodem TotN en TotP

Verdwijnterm. Afbraak van organisch materiaal in de waterbodem komt weer beschikbaar in de waterfase.

Sedimentatie TotN en

TotP

Door sedimentatie van algen detritus ontstaat een bronterm in de bodemfase.

Resuspensie TotN en

TotP

Resuspensie van bodemmateriaal is opgenomen in de balans als verdwijnterm voor de waterbodem. In het huidige Delta-model is resuspensie niet meegenomen als procesterm.

Graas faeces (biodepositie)

TotN en TotP

Biodepositie van (pseudo faeces) door grazers.

Retentie bodem TotN en

TotP

Verdwijnterm in de bodem, waarbij materiaal in de bodem vastgelegd wordt en niet meer actief beschikbaar is.

Desorptie TotP Eerste orde functie waarbij door desorptie processen fosfaat vrijkomt uit de bodem. In het huidige Delta-model is desorptie niet meegenomen als proces.2

Restterm / Berging TotN en TotP

Verschil in bodemmassa over een balansperiode van één jaar of één verblijftijd.

(29)

4 Resultaten per deltabekken

In dit hoofdstuk worden de resultaten die met de nieuwe versie van het Delta-model voor het referentiejaar zijn verkregen per deltabekken gepresenteerd.

4.1 Hollandsch Diep

De resultaten in het Hollandsch Diep worden beschouwd op basis van het meetpunt Bovensluis. De waterkwaliteit wordt daar bepaald door de kwaliteit van het Rijn- en het Maaswater. De verblijftijd is met gemiddeld 4 dagen vrij kort. Door de korte verblijftijd krijgen waterkwaliteitsprocessen over het algemeen weinig kans zich te manifesteren. Alleen sedimentatie van zwevend stof (met daaraan geadsorbeerd fosfaat) speelt een significante rol in het Hollandsch Diep.

Tabel 4.1 Kentallen van het Hollandsch Diep (referentiejaar)

Kental Waarde Eenheid

Oppervlak 3926 ha

Volume 280 Mm3

Verblijftijd 4 dag(en)

Belasting zoetwater 921.9 m3_/s

Primaire productie (P) 175 g C/m2_jaar

Gem. Algenbiomassa (B) 1.6 g C/m2

Turn-over (P/B) 0.29 1/dag

Graas van Algen 0 %

Mortaliteit van Algen 100% %

Waterbalans

In Tabel 4.2 is de waterbalans weergegeven voor het Hollandsch Diep. Rijn en Maas zijn de belangrijkste bronnen voor Hollandsch Diep. Bijna al het water stroomt vervolgens door naar het Haringvliet. Slechts 1% van het water komt in het Volkerak terecht via de Volkerak sluizen.

Tabel 4.2 Waterbalans voor het Hollandsch Diep - jaargemiddeld debiet in m3_{/s (referentiejaar)}

Term Vanuit Naar Vanuit % Naar %

(30)

Concentraties

Chloride in: Hollandsch Diep

0 40 80 120 160 200

jan mrt mei jul sep nov

C h lo ri d e ( m g /l)

Conservatief Processen - Meting Kental

Zwevend Stof in: Hollandsch Diep

0 5 10 15 20 25

Zw e v e nd s tof ( m g/ l)

Totaal stikstof in: Hollandsch Diep

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

T o ta a l S tik s to f (m g N /l)

DIN in: Hollandsch Diep

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

DI N ( m g /l )

Totaal Fosfaat in: Hollandsch Diep

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

T o taal F o sfaat ( m g P /l )

Ortho Fosfaat in: Hollandsch Diep

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

P O 4 ( m g /l)

Extinctie in: Hollandsch Diep

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

E x ti n c ti e (m )

Chlorofyl-a in: Hollandsch Diep

0 5 10 15 20 25

C h lo ro fy l-a ( m g /l)

Figuur 4.1 Concentraties in het Hollandsch Diep. Grafieken bevatten modelsimulaties met en zonder processen (conservatief). De resultaten worden vergeleken met het langjarig maandgemiddelde kental voor de periode 2000-2005

(31)

van het zwevend stof sedimenteert in het Hollandsch Diep door de afnemende stroomsnelheden. Ook de stikstof en fosfaat concentraties van model en meting komen goed overeen. Het verloop van de totaal stikstofconcentratie is goed. Een groot deel van het stikstof is vrij beschikbaar voor algen. Hetzelfde geldt voor fosfaat. Beide nutriënten zijn niet limiterend voor de algengroei. De berekende chlorofyl-a piekconcentraties liggen in de juiste orde van grootte, al wordt de voorjaarspiek in het model onderschat. In het najaar overschat het model de chlorofyl-a concentraties.

Stikstof balans

De massabalans voor totaal stikstof bevestigt dat het Hollandsch Diep transport gedomineerd is. Een groot deel van het stikstof wordt aangevoerd vanuit de Rijn en de Maas en doorgevoerd naar het Haringvliet. Een klein deel stroomt via de Volkeraksluizen het Volkerak in. Processen als denitrificatie en sedimentatie zijn niet significant.

Tabel 4.3 Totaal stikstof in de waterfase voor het Hollandsch Diep (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar %

Regionale lozingen Lozingen 0.00 0.00 0% 0%

Rijn-Maas Transport 26.53 0.00 99% 0%

Krammer-Volkerak Transport 0.00 0.15 0% 1%

Haringvliet Transport 0.00 26.06 0% 98%

Denitrificatie Proces 0.00 0.37 0% 1%

Graas Proces 0.00 0.00 0% 0%

Mineralisatie bodem Proces 0.13 0.00 0% 0%

Sedimentatie Proces 0.00 0.12 0% 0%

Restterm / berging water Sluitpost 0.03 0.00 0% 0%

Som 26.69 26.69 100% 100%

Fosfaat balans

Voor fosfaat geld hetzelfde als voor stikstof, namelijk dat transport de dominante term in de balans is (zie Tabel 4.4). Toch is de invloed van sedimentatie op het geadsorbeerde fosfaat met 8% behoorlijk groot. Dit fosfaat wordt opgeslagen in de bodem en komt niet meer beschikbaar.

Tabel 4.4 Totaal fosfaat in de waterfase voor het Hollandsch Diep (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Regionale lozingen Lozingen _{0.00 0.00 0% 0%}

Noordzee Transport _{0.00 0.00 0% 0%}

Rijn-Maas Transport _{1.18 0.00 99% 0%}

Krammer-Volkerak Transport _{0.00 0.01 0% 1%}

Haringvliet Transport _{0.00 1.08 0% 92%}

Graas Proces _{0.00 0.00 0% 0%}

Mineralisatie bodem Proces _{0.01 0.00 1% 0%}

Sedimentatie Proces _{0.00 0.09 0% 8%}

P-nalevering Proces _{0.00 0.00 0% 0%}

(32)

Aangezien de invloed van de bodem minimaal is worden beide bodembalansen hier niet getoond. In bijlage C–1 zijn de volledige balansen voor zowel bodem als water voor het Hollandsch Diep opgenomen.

4.2 Haringvliet

Het Haringvliet is net als het Hollandsch Diep sterk transport gedomineerd. De waterkwaliteit wordt in grote mate bepaald door de kwaliteit van het instromende water vanuit het Hollandsch Diep. Waterkwaliteitsprocessen spelen hier bijna geen rol door de geringe gemiddelde verblijftijd van 7 dagen. De primaire productie is zeer laag. Het gebruikte meetpunt voor de Haringvliet ligt bij de Haringvlietsluizen.

Tabel 4.5 Kentallen voor het Haringvliet

Oppervlak 8250 ha Volume 545 Mm3 Verblijftijd 7 dag(en) Belasting zoetwater 915.5 m3/s Bruto zoutwaterflux 4.6 m3_/s Eff. zoutwaterflux 0.0 m3_/s Eff. zoutwaterflux 0.1 %

Graas van Algen 0 %

Mortaliteit van Algen 100 %

Waterbalans

De waterbalans van het Haringvliet geeft duidelijk weer dat de instroom van water volledig afkomstig is uit het Hollandsch Diep en dus water uit Maas en Rijn is. Er zijn geen regionale lozingen rechtstreeks op het Haringvliet in het Delta-model. Vanuit het Haringvliet stroomt het water voor het grootste deel via de sluizen naar de Noordzee. Ongeveer 15% van de uitstroming vindt plaats via het Spui.

Tabel 4.6 Waterbalans voor de Haringvliet - jaargemiddeld debiet in m3_{/s (referentiejaar)}

(33)

Concentraties

Chloride in: Haringvliet

0 40 80 120 160 200

Zwevend Stof in: Haringvliet

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Z w even d sto f (m g /l )

Totaal stikstof in: Haringvliet

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5

Tot a a l S ti k s tof ( m g N /l )

DIN in: Haringvliet

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

DI N ( m g /l )

Totaal Fosfaat in: Haringvliet

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

Tot a a l Fo s fa a t (m g P /l )

Ortho Fosfaat in: Haringvliet

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14

PO 4 ( m g /l)

Extinctie in: Haringvliet

0 0.5 1 1.5 2 2.5

E x ti n c ti e ( m )

Chlorofyl-a in: Haringvliet

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

C h lo ro fy l-a ( m g /l)

(34)

Het verloop van de chlorideconcentratie in het Haringvliet is vergelijkbaar met de chlorideconcentratie van het Hollandsch Diep. Ook de zwevend stof concentratie vertoont een zelfde patroon, al zijn de concentraties een fractie lager. Dit is te verklaren door de sedimentatie van zwevend stof in het Hollandsch Diep en het Haringvliet. De metingen geven deze trend ook weer.

De metingen van totaal stikstof worden door het model goed gereproduceerd. Van opgelost anorganisch stikstof (DIN) zijn in het Haringvliet helaas geen metingen beschikbaar. Het verloop van de fosfaatfracties komt goed overeen met de metingen.

De gesimuleerde chlorofyl-a concentraties liggen in de juiste orde van grootte. De gemiddelde concentraties zijn met 15 μg/l erg laag te noemen. De concentraties van chlorofyl-a zijn vergelijkbaar met die in het Hollandsch Diep. In het Haringvliet is dan ook geen omvangrijke primaire productie, hetgeen wordt geïllustreerd door de kentallen (Tabel 4.5).

In het Haringvliet spelen waterkwaliteitsprocessen nauwelijks een rol. De verschillen tussen de conservatieve berekening en de berekening met processen zijn vanwege de korte verblijftijd minimaal.

Stikstof balans

In de balans voor totaal stikstof in het Haringvliet blijkt ook dat transport de dominante term is. Denitrificatie en sedimentatie spelen een zeer kleine rol, al hebben deze meer invloed dan in het Hollandsch Diep.

Tabel 4.7 Totaal stikstof in de waterfase voor het Haringvliet (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Hollandsch Diep Transport _{24.28 0.00 99% 0%}

Spui Transport _{0.00 2.98 0% 12%}

Overig Transport _{0.00 0.00 0% 0%}

Denitrificatie Proces _{0.00 0.71 0% 3%}

Graas Proces _{0.00 0.00 0% 0%}

Som 24.53 24.53 100% 100%

Fosfaat balans

(35)

Tabel 4.8 Totaal fosfaat in de waterfase voor het Haringvliet (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Hollandsch Diep Transport _{1.01 0.00 99% 0%}

Rijn-Maas Transport _{0.00 0.15 0% 15%}

Overig Transport _{0.00 0.00 0% 0%}

Graas Proces _{0.00 0.00 0% 0%}

P-nalevering Proces _{0.00 0.00 0% 0%}

Som 1.02 1.02 100% 100%

4.3 Volkerak

Het Volkerak bevat één meetpunt, namelijk Steenbergen. Het Volkerak kent een relatief lange verblijftijd van ruim 100 dagen. Hierdoor krijgen waterkwaliteit- en ecologische processen de kans zich te manifesteren: primaire productie en algenbiomassa zijn vrij hoog.

Tabel 4.9 Kentallen voor het Volkerak

Oppervlak 4177 ha

Volume 219 Mm3

Graas van Algen 0 %

Waterbalans

(36)

Tabel 4.10 Waterbalans voor het Volkerak - jaargemiddeld debiet in m3_{/s (referentiejaar)}

Regionale lozingen 17.29 0.00 67% 0% Noordzee 0.00 0.00 0% 0% Oosterschelde 0.76 9.40 3% 37% Zoommeer 1.42 16.28 6% 63% Hollandsch Diep 6.20 0.00 24% 0% Restterm / berging 0.00 0.00 0% 0% Som 25.68 25.67 100% 100%

Concentraties

De chlorideconcentratie in het Volkerak wordt voor een groot deel bepaald door de aanvoer van water vanuit het Hollandsch Diep en de regionale lozingen. De kleine stroom zout water vanuit de Oosterschelde zorgt echter voor een behoorlijke verhoging in het Volkerak tot ongeveer 300 mg/l bij het meetpunt Steenbergen. Het zwevend stof (minerale fractie) wordt door het model onderschat. Vanuit de regionale lozingen zijn geen gegevens beschikbaar voor zwevend stof. Aannamen voor de concentraties zijn gemaakt. Aangezien de waterstroming stagnant is en de stroomsnelheden laag zijn zullen de zwevend stof deeltjes verder bezinken in het Volkerak. Ook metingen geven aan dat het zwevend stof laag is in het Volkerak, maar de piek aan het eind van de zomer is opvallend. Deze piek heeft dezelfde vorm als de chlorofyl-a concentratie. Een mogelijke verklaring voor de piek in de zwevend stof metingen is dat detritus meegenomen is in de bepaling van het zwevend stof, waarmee de verschillen ten opzichte van de modelsimulaties te verklaren zijn.

Stikstof is voor het grootste deel afkomstig vanuit de regionale lozingen, en dan voornamelijk vanuit de Dintel. Het effect op de concentratie in het Volkerak is groot, want concentraties van 7 mg N/l worden in de praktijk gemeten. Het model geeft een lichte overschatting van de concentraties. Dit kan verklaard worden door de hoge belasting vanuit de Brabantse rivieren.

In het referentiejaar is het verloop van de fosfaatconcentratie in de Volkerak grillig. De modelresultaten wijken enigszins af van de gemeten totaalfosfaat concentratie. Orthofosfaat wordt iets beter voorspeld door het model, al lijkt de nalevering van fosfaat rond augustus in het model nog iets te groot.

(37)

Stikstof balans

De stikstofbalans van de waterbodem geeft duidelijk aan dat het Volkerak een hoog belast systeem is. De regionale lozingen (voornamelijk de Dintel) zorgen voor een sterke belasting van het Volkerak. De invloed van het Hollandsch Diep op de totale balans is beperkt. In het Volkerak krijgen waterkwaliteitsprocessen vanwege de langere verblijftijd ruim de kans. Denitrificatie zorgt voor een verwijdering van 31% van het totaal stikstof. De sedimentatie naar de bodem en mineralisatie vanuit de bodem liggen in dezelfde orde van grootte.

Chloride in: Volkerak

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480

Zwevend Stof in: Volkerak

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Zw e v e n d s tof ( m g/ l)

Totaal stikstof in: Volkerak

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DIN in: Volkerak

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

DI N ( m g /l )

Totaal Fosfaat in: Volkerak

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

Tot a a l Fos fa a t ( m g P /l )

Ortho Fosfaat in: Volkerak

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16

PO 4 ( m g/l )

Extinctie in: Volkerak

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

E x ti n c ti e (m )

Chlorofyl-a in: Volkerak

0 20 40 60 80 100 120

C h lo ro fy l-a ( m g /l)

(38)

Tabel 4.11 Totaal stikstof in de waterfase in het Volkerak (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Noordzee Transport 0.00 0.00 0% 0%

Oosterschelde Transport 0.18 9.46 0% 21%

Zoommeer Transport 1.43 17.06 3% 37%

Hollandsch Diep Transport 4.13 0.00 9% 0%

Graas Proces 0.00 0.00 0% 0%

Restterm / berging water3_Sluitpost_2.60_0.00_{6% 0%}

Som 45.81 45.81 100% 100%

Fosfaat balans

De balans voor fosfaat laat zien dat de regionale lozingen de grootste invloed hebben op de concentraties in het Volkerak, al is deze invloed minder sterk dan bij stikstof. Daarnaast speelt de waterbodem een grote rol in de balans. Sedimentatie is de belangrijkste verdwijnpost in het model. Bijna 50% van het fosfaat verdwijnt naar de bodem. Een deel daarvan komt terug door mineralisatie. Een ander deel van de aanvoer van fosfaat is de fosfaatnalevering. In de praktijk heeft de fosfaatnalevering en vastlegging een directe relatie met de waterbodem. In de huidige procesformuleringen staat deze los van de waterbodem en wordt de nalevering als een ‘forcing functie’ opgedrukt. Dit betekent dat in het model de bodem zich verder oplaad en zich dus nu als een put gedraagt.

Tabel 4.12 Totaal fosfaat in de waterfase voor het Volkerak (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Term Type Vanuit Naar Vanuit % Naar %

Oosterschelde Transport 0.01 0.29 1% 18%

Zoommeer Transport 0.04 0.49 2% 30%

Hollandsch Diep Transport 0.17 0.00 11% 0%

Graas Proces 0.00 0.00 0% 0%

P-nalevering Proces 0.34 0.00 21% 0%

Som 1.62 1.62 100% 100%

(39)

4.4 Zoommeer

Het Zoommeer is direct gekoppeld aan het Volkerak via het Eendracht kanaal. In het Zoommeer is geen meetdata beschikbaar. De verblijftijd in het Zoommeer is met 44 dagen redelijk hoog. Als het Volkerak en het Zoommeer als één systeem beschouwd worden, dan is de totale verblijftijd ongeveer 150 dagen. Algenbloei krijgt daardoor een behoorlijke kans.

Tabel 4.13 Kentallen voor het Zoommeer

Oppervlak 1577 ha

Volume 64 Mm3

Graas van Algen 0 %

Waterbalans

De belangrijkste aanvoerpost in de waterbalans van het Zoommeer is het Volkerak. Regionale lozingen beslaan 11% van de totale hoeveelheid water. Het water uit het Zoommeer wordt in zuidelijke richting afgevoerd via de Kreekraksluizen en de Bathse Spuisluis.

Tabel 4.14 Waterbalans voor het Zoommeer - jaargemiddeld debiet in m3_{/s (referentiejaar)}

Regionale lozingen _{1.76 0.00 10% 0%}

Westerschelde / Bathse Spuisluis _{0.00 8.57 0% 48%}

Krammer-Volkerak _{16.28 1.42 90% 8%}

Kreekraksluizen _{0.00 8.05 0% 45%}

Restterm / berging _{0.00 0.00 0% 0%}

Som _{18.04 18.04 100% 100%}

Concentraties

(40)

Stikstof balans

De grootste post op de stikstof balans is de aanvoer vanuit het Volkerak. Daarnaast zijn de regionale lozingen en de bodem belangrijke posten in de stikstofbalans. Een groot deel van het stikstof wordt verder afgevoerd via de Kreekraksluizen en via de Bathse spuisluis naar de Westerschelde. Daarnaast wordt 21% van het stikstof door denitrificatie aan het systeem onttrokken. De mineralisatie van de bodem is ongeveer gelijk aan de sedimentatie.

Tabel 4.15 Totaal stikstof in de waterfase voor het Zoommeer (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Westerschelde Transport 0.00 7.97 0% 32%

Kreekraksluizen Transport 0.00 8.10 0% 33%

Graas Proces 0.00 0.00 0% 0%

Som 24.66 24.66 100% 100%

Fosfaat balans

De fosfaatbalans geeft aan dat het transport vanuit het Volkerak de belangrijkste aanvoer post is. Daarnaast spelen de mineralisatie en de nalevering van de bodem een belangrijke rol. De regionale lozingen zijn met 16% significant te noemen. Een groot deel van het fosfaat wordt afgevoerd via de Kreekraksluizen en de Bathse spuisluis. Ongeveer een kwart van het fosfaat sedimenteert naar de bodem.

Tabel 4.16 Totaal fosfaat in de waterfase voor het Zoommeer (in gram per m2_{per verblijftijdsperiode)}

Westerschelde Transport 0.00 0.33 0% 33%

Kreekraksluizen Transport 0.00 0.36 0% 36%

Graas Proces 0.00 0.00 0% 0%

P-nalevering Proces 0.14 0.00 15% 0%

(41)

Chloride in: Zoommeer 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480

Zwevend Stof in: Zoommeer

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Zw e v e n d s tof ( m g /l )

Totaal stikstof in: Zoommeer

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DIN in: Zoommeer

0 1 2 3 4 5 6 7 8

DI N ( m g /l )

Totaal Fosfaat in: Zoommeer

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35

T o taal F o s fa at ( m g P /l )

Ortho Fosfaat in: Zoommeer

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

PO 4 ( m g /l)

Extinctie in: Zoommeer

0 0.5 1 1.5 2 2.5

E x ti n c ti e (m )

Chlorofyl-a in: Zoommeer

0 20 40 60 80 100 120

C h lo ro fy l-a ( m g /l)

(42)

4.5 Grevelingen

De Grevelingen is een “zelfstandig” bekken in het Delta-model. De enige connectie met buitenwater is de Noordzee via de Brouwersluis. De uitwisseling bedraagt daggemiddeld

ruim 100 m3_{/s. Op basis van de verhouding zout en zout water kan de “efficiëntie” van de}

Brouwersluis geschat worden. De efficiëntie is een maat voor de fractie van het uitwisselingsdebiet dat daadwerkelijk bijdraagt aan de verversing van het bekken. Deze bedraagt ongeveer 30%. In andere woorden, van het uitwisselingsdebiet blijft 30% voor langere tijd achter in de Grevelingen. De overige 70% zal bij eb weer direct terugstromen naar de Noordzee en zal niet bijdragen aan het verversen van de Grevelingen. De verblijftijd in de Grevelingen is met 229 dagen erg hoog. Dit zorgt mede voor een hoge primaire productie. De algengroei wordt sterk gecontroleerd door graas, waarbij naar schatting bijna de helft van de algen door graas uit het watersysteem gefilterd wordt. Voor de Grevelingen is het meetpunt Dreischor gebruikt voor de calibratie en analyse.

Tabel 4.17 Kentallen voor de Grevelingen

Oppervlak 12232 ha Volume 722 Mm3 Verblijftijd 229 dag(en) Belasting zoetwater 4.3 m3_/s Bruto zoutwaterflux 106.5 m3_/s Eff. zoutwaterflux 32.2 m3_/s Eff. zoutwaterflux 30.2 %

Graas van Algen 51 %

Waterbalans

De Grevelingen is een vrij autonoom watersysteem dat in beperkte mate wordt ververst met water vanuit de Noordzee. In Tabel 4.18 is de waterbalans weergegeven. De uitwisselingsterm met de Noordzee is gecorrigeerd voor de efficiëntie. De regionale lozingen beslaan slechts 12% van de totale hoeveelheid water die de Grevelingen binnenstroomt. Een groot aandeel hiervan is directe neerslag op het bekken.

Tabel 4.18 Waterbalans voor de Grevelingen - jaargemiddeld debiet in m3_{/s (referentiejaar)}

Regionale lozingen 4.29 0.00 12% 0%

Noordzee 32.19 36.34 88% 100%

Restterm / berging 0.00 0.15 0% 0%

(43)

Concentraties

De chlorideconcentraties in de Grevelingen liggen rond de 16500 mg/l, wat bijna overeenkomt met de zeewaterconcentratie. In de zomer liggen de waarden iets hoger door de invloed van verdamping. Het zwevend stof is in de Grevelingen nauwelijks terug te vinden. Het model onderschat weliswaar de concentratie, maar het effect op de extinctie is verwaarloosbaar klein.

Totaal stikstof en DIN concentraties zijn laag, zelfs lager dan de concentraties in de Noordzee. In de zomer treedt in het model van april tot en met oktober stikstof limitatie op. De metingen geven ook aan dat het vrije stikstof uitgeput raakt, al is die periode wat korter en begint deze pas in mei.

Ook de totaal fosfaat en de orthofosfaatconcentraties zijn laag. Het model komt vrij goed in de buurt van de metingen voor totaal fosfaat. Het vrije orthofosfaat wordt minder goed beschreven al is het verloop redelijk goed.

De gemodelleerde extinctie sluit goed aan op de metingen. Eind februari geeft het model een piek aan. Deze piek is afkomstig vanuit de algen. De chlorofyl-a concentratie wordt door het model enigszins overschat. Vooral in het voor- en najaar is de algenbloei te sterk in het model. In de zomermaanden wordt de algenbloei gelimiteerd door de beschikbare hoeveelheid nutriënten en de graas. De graasdruk in de Grevelingen zou in de praktijk hoger kunnen liggen dan nu aangenomen is in het model. Een verhoging van de graasdruk zal leiden tot lagere chlorofylconcentraties en tot een snellere turn-over van algen, fosfaat en stikstof.

Stikstof balans

(44)

Chloride in: Dreischor

15000 15500 16000 16500 17000 17500 18000 18500 19000

Zwevend Stof in: Dreischor

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

Z w even d sto f (m g /l )

Totaal stikstof in: Dreischor

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

T o ta a l S tik s to f ( m g N /l)

DIN in: Dreischor

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

DI N ( m g /l )

Totaal Fosfaat in: Dreischor

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1

Tot a a l Fo s fa a t (m g P /l )

Ortho Fosfaat in: Dreischor

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

P O 4 ( m g /l)

Extinctie in: Dreischor

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

E x ti n c ti e (m )

Chlorofyl-a in: Dreischor

0 5 10 15 20 25

C h lo ro fy l-a ( m g /l)