Rapporten

Werkpakket 1 Integrale modellering

• Vergroesen, T. (2007) Overzicht state-of-the art in integrale modellering van stedelijke watersystemen. Rapportage in progress.
• Vergroesen, T. (2006) Opzet promotie onderzoek ‘integrale modellering stedelijk watersysteem’. Rapport ?

Werkpakket 2 Effectenanalyse

Kaderrichtlijn Water maatregelen ten aanzien van de bescherming van stedelijke grondwaterwinning 

Ten behoeve van de landelijke belangenbehartiging zoekt VEWIN naar, voorstellen voor maatregelen om de doelen ten aanzien van grondwater als drinkwaterbron te behalen. Kiwa Water Research heeft in dit rapport de maatregelen uitgewerkt voor de aanpak van puntbronnen die stedelijke grondwaterwinningen bedreigen.
Vervuilingsbronnen die stedelijke grondwaterwinningen bedreigen, bemoeilijken het behalen van de Kaderrichtlijn water normen in grondwaterbeschermingsgebieden. Nederland telt 45 stedelijke winningen en deze winningen vormen een significant onderdeel (circa 13% ) van de totale Nederlandse drinkwaterproductie ( oppervlakte- plus grondwaterwinning). Een belangrijke vervuilingsbron van stedelijke winning is historische vervuiling. Deze kunnen bijvoorbeeld veroorzaakt zijn door reeds opgeheven leerlooierrijen, wasserijen of verffabrieken.
Ondanks de risico' s zijn stedelijke winningen niet meer weg te denken uit Nederland. Door voortgaande verstedelijking zal het aantal stedelijke winningen mogelijk nog verder toenemen. Op termijn zijn er een aantal redenen te bedenken waarom het een goed idee is om stedelijke winningen te blijven behouden. Vandaag de dag vinden bijvoorbeeld minder industriële activiteiten plaats in stedelijk gebied en als ze plaatsvinden zijn ze aan vergunningen gebonden en dus bekend. De informatie in dit rapport zal dienen om de drinkwaterbelangen zo goed mogelijk in de Decembernota van 2007 te verankeren. Daarnaast kan de informatie gebruikt worden door de individuele waterleidingbedrijven om suggesties voor maatregelen te doen in de Kaderrichtlijn water discussies in het betreffende stroomgebied. Participatie van waterleidingbedrijven bij het opstellen van de maatregelen voor een stroomgebiedbeheersplan is van groot belang.

Er zijn drie ontwikkelingen die de aanleiding vormen voor het onderzoek naar stedelijke grondwaterwinning voor drinkwaterbereiding:
- Verstedelijking;
- Ontwikkeling in de zuiveringstechniek;
- Ontwikkelingen in stedelijke watersystemen.

Sinds 1970 is de omvang van het bebouwde gebied toegenomen van 8 naar ruim 12% van de oppervlakte van Nederland (RIVM, 2003). Alleen al tussen 1996 en 2001 is het stedelijke gebied in Nederland met ruim 5% toegenomen (Segrave, 2004). De toenemende verstedelijking van Nederland heeft als gevolg dat in het intrekgebied van een substantieel aantal winningen het aandeel stedelijk landgebruik toeneemt.

In deze rapportage wordt een beschrijving gegeven van het geohydrologische systeem en de opzet en calibratie van een grondwatermodel van de omgeving van pompstation Heumensoord. Pompstation Heumensoord is gelegen in Gelderland, tegen de zuidrand van de stad Nijmegen. De ondergrond van het gebied rond het pompstation bestaat uit (in de voorlaatste ijstijd gestuwde) pleistocene formaties. Door de stuwing bestaat de ondergrond in de omgeving van het pompstation uit een complexe afwisseling van (scheefgestelde) kleilagen en afwisselend fijn en grofzandige tot grindige afzettingen. Verder zijn door de stuwingen latere gedeeltelijke erosie grote gradiënten in maaiveldhoogte ontstaan. De stuwingsverschijnselen zijn van grote invloed op de hydrologie van het studiegebied. Door de genoemde gradiënten en scheefgestelde kleilagen kunnen op korte afstand van elkaar grote verschillen in stijghoogte voorkomen. Tevens wordt door de sterke heterogeniteit van de ondergrond het stromingspatroon van het grondwater beïnvloed. Een andere voor de hydrologie complicerende factor is de verstedelijking in de omgeving van de puttenvelden. Door het verharde oppervlak kan de grondwateraanvulling in het stedelijke gebied sterk afwijken van de omgeving. Het uiteindelijke doel van de modellering is het geven van inzicht in de toekomstige ruwwaterkwaliteit van Pompstation Heumensoord. Realisering van deze doelstelling vereist dat het complexe stromingspatroon binnen het intrekgebied van de winplaats adequaat kan worden gesimuleerd.
De gekozen calibratieperiode loopt van 1995 t/m 2004 en is gekozen omdat het een recente periode betreft, die daarmee goede representativiteit voor de toekomst heeft en ook representatief is voor hydrologische omstandigheden (gezien het onttrekkingsregime). Grondwateraanvulling is berekend op basis van landgebruik, bodemtype en grondwatertrap. Hydraulische bodemconstanten zijn berekend op basis van alle beschikbare boorgegevens uit het Dinobestand en aan de boorbeschrijving gekoppelde k-waarden. Gezien de complexiteit van de ondergrond is het ondoenlijk het model handmatig te calibreren. Om deze reden is de calibratie is geautomatiseerd uitgevoerd met een genetisch algoritme, waarbij twee doelstellingen zijn geoptimaliseerd door het geautomatiseerd aanpassen van 246 calibratieparameters. De eerste doelstelling van deze parameteroptimalisatie betreft de klassieke doelstelling van modelcalibratie: het minimaliseren van het verschil tussen berekende en waargenomen stijghoogten. De tweede doelstelling betreft het minimaliseren van de afwijking van de uiteindelijke ten opzichte van de initiële waarden van modelparameters.
De verschillen tussen de berekende en waargenomen stijghoogten van de stationaire modelberekening zijn aan de hoge kant. Het gemiddelde absolute verschil bedraagt ca. 1,19 rn, het gemiddelde verschil-0,07 rn. Men moet er echter op bedacht zijn dat het hier gaat om een geohydrologisch complex gebied. De complexiteit van het gebied wordt veroorzaakt door stuwing door
landijs tijdens het Saalien.

Risicoanalyse ruwwaterkwaliteit pompstation Heumensoord: Deel 2: Beschrijving reactiviteit ondergrond en chemische waterkwaliteit 

Voorliggende pilot study van het project Stedelijk Waterbeheer en Drinkwaterwinning heeft tot doel de in de eerste fase van het project verworven inzichten en ontWikkelde methoden 1 te toetsen aan de praktijk. De keuze van de pilot locatie is gebaseerd op de nabijheid en omvang van stedelijk
gebied in het intrekgebied van de winning Heumensoord. Ret grondwater van enkele pompputten van Heumensoord I komt voor meer dan 60% uit bebouwde gebieden. Er bevinden zich diverse potentiële puntbronnen op korte afstand van de pompputten en in het onttrokken grondwater zijn sporen van
o.a. metalen, PAK' s, minerale olie componenten en vluchtige gechloreerde koolwaterstoffen waargenomen. Tevens zijn in sommige pompputten verhoogde concentraties nitraat,en sulfaat waargenomen, deels afkomstig uit stedelijk gebied.
In de eerste fase van het project is Respond ontwikkeld, (Risk Evaluation of Soil Pollution for ProductiON of Drinking water) een chemisch stroombanenmodel waarmee de concentraties van een groot aantal chemische parameters in het onttrokken grondwater kunnen worden gereconstrueerd en geprognosticeerd, en waarmee risico' s voor de ruwwaterkwaliteit kunnen worden geschat. Met 'preprocessors' van Respond kan op basis van gegevens van boringen en van de chemische samenstelling van het grondwater met relatief weinig arbeid een gedetailleerde kartering van de reactiviteit ondergrond worden uitgevoerd, inclusief afgeleide 'secundaire' grootheden als CEC (cation exchange capacity) en redoxmilieu. De resultaten van de kartering van de bodemreactiviteit in het studiegebied stemmen goed overeen met studie van de RGD en TNO van de reactiviteit van de ondergrond die in de omgeving van Heumensoord. Calibratie van met Respond berekende ruwwaterconcentraties kon met behulp van een genetisch algoritme efficiënt en reproduceerbaar worden uitgevoerd. Ook de bijdrage van de verschillende landgebruiksklassen aan de concentraties nitraat en sulfaat in het ruwwater kon met dezelfde optimalisatietechniek adequaat worden berekend, ditmaal verwerkt in het programma Optimix.
Voor de meeste pompputten kon een bevredigende reconstructie van het waargenomen verloop van de ruwwaterconcentraties worden berekend. In enkele gevallen kon geen goed resultaat worden bereikt doordat m.n. de historische belasting van stikstof in stedelijk gebied onvoldoende bekend is.
Deze hangt sterk af van lokale omstandigheden, zoals de mate waarin lekkage in het rioleringssysteem opgetreden is en in de goeddoorlatende ondergrond van Nijmegen kan een lekkende riolering gemakkelijk onopgemerkt blijven.

Flexwater Pilot Noordoostpolder: Verkennend naar mogelijkheden voor brakwaterwinning met Optiwin  

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

Risicoanalyse Ruwwaterkwaliteit Pompstation Borgharen: Deel 1: Hydrologisch model  

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

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

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

Flexwater: Inventarisatie van bronnen, berging, zuivering en infrastructuur 

De Nederlandse drinkwaterproductie is georganiseerd volgens een succesvolle formule, waarin schaalvergroting en clustering van productielocaties een belangrijke rol spelen. Diverse ontwikkelingen maken het noodzakelijk om de huidige inrichting van de watervoorziening tegen het licht te houden: klimaatverandering, onzekere watervraag, terrorisme, vervanging van infrastructuur, fusies, waterwinningen met kwaliteitsproblemen en technologische ontwikkelingen.
Deze ontwikkelingen stellen waterbedrijven continu voor de uitdaging om de watervoorziening te (her) optimaliseren, de randvoorwaarden en uitgangspunten voor (investerings)beslissingen veranderen immers. Flexibilisering van de drinkwatervoorziening is een oplossingsrichting om toekomstige uitdagingen het hoofd te bieden en de watervoorziening verder te optimaliseren (kosten, leveringszekerheid en milieu-impact).
Flexibilisering omvat de zoektocht naar nieuwe bronnen voor drinkwaterproductie, verkend mogelijkheden voor waterberging (voor het overbruggen van schaarse periodes) en distributievraagstukken zoals variatie in transportkosten en de reductie van de piekfactor. Om flexibele opties en concepten te ontwikkelen is informatie verzameld over de beschikbaarheid en
kwaliteit van bronnen (9 typen), kostenindicaties voor zuivering en transport en mogelijkheden voor waterberging.
Beschikbaarheid van water.
Op basis van berekeningen van de beschikbaarheid (voorraad en jaarlijkse aanvulling) van 9 typen bronnen is geconcludeerd dat er in Nederland water in overvloed is (neerslagoverschot, de aanvoer van oppervlaktewater en de aanwezigheid van dikke watervoerende grondlagen). De omvang van jaarlijks incidenteel beschikbare bronnen, zoals bemalingen, variëren sterk per provincie (variërend van 4-34 Mm3/ jaar) en zijn interessant als bron voor drinkwaterproductie mits het watervraagpunt dicht bij de bron ligt.
Zuiveringskosten en transportkosten.
Voor 9 typen beschikbare bronnen is de gemiddelde waterkwaliteit vastgesteld, op basis waarvan zuiveringsschema's zijn ontwikkeld voor drie verschillende productiecapaciteiten (0,5 Mm3/jaar, 5 Mm3/jaar en 50 Mm3 / jaar), uitgesplitst naar een zuiveringsvariant met conventionele technologie en een zuiveringsvariant met geavanceerde technologie (membranen). De kosten (afschrijving en verbruikskosten) van een grote installatie zijn lager dan van kleine installaties (zie figuren), afhankelijk van de schaalfactor. Omdat de schaalfactor afhankelijk is van de proceskeuze en bronkeuze, kan het voorkomen dat de inzet van membranen voor kleine capaciteiten aantrekkelijk is, terwijl conventionele zuiveringen voor grote capaciteiten het goedkoopst zijn.

Continuing Lines: Application of heuristic optimisation techniques for spatial environmental problems with multiple objectives  

Resource management in densely populated and technologically developed countries is faced with changing conditions, tending towards increased complexity. Some examples of these trends are:
* increasing scarcity of resources and hence increased need for efficient production;
* increasing number of objectives, such as those referring to ecological and environmental values and the quality of the landscape;
* increasing number of actors in the decision process;
* increasing rate of change of technological innovations. The tendency towards increased complexity is clearly present in spatial planning in the Netherlands. Urbanisation and economic development have led to a reduced quality of the ecological status and landscape and to an intensified agricultural landuse. As a result, conflicts of interest between socio-economic, environmental, ecological and agricultural values have become more pronounced. Public authorities and stakeholders try to protect and enforce a wide range of values and interests that are present in different types of land use, often seeking opportunities to avoid conflicts with other objectives.
Groundwater protection zones are maintained by provincial authorities to ensure safe drinking water production, but are an obstacle for further urbanisation, development of industry, infrastructure and agriculture. Agriculture is limited by many regulations, in particular if urban or nature areas are nearby. Space, unpolluted groundwater, natural vegetation and clean air have become scarce and therefore changes of land use have become complex, time consuming operations, where every expected benefit of change may come with costs for a wide range of other values. The presence of multiple objectives combined with the spatial heterogeneity of landuse, geographical and hydrological conditions re sult in a highly complex system of relations. Scenarios that correspond to optimal fulfilment of objectives cannot be identified effectively by the 'unarmed' human mind. As aresult, the risk of choosing suboptimal scenarios has become more pronounced. Choosing suboptimal solutions to spatial planning problems implies that costs are higher than necessary. These higher costs are not restricted to economic values but concern a wide range of values : environmental, ecological or other.

Kansen voor decentrale drinkwatervoorziening in Nederland: Flexwater pilot De Draai, Heerhugowaard  

Dit rapport beschrijft de resultaten aan van een case study die is uitgevoerd rond de geplande nieuwbouwwijk De Draai in Heerhugowaard. Wij hebben de mogelijkheden in beeld gebracht om het lokale oppervlaktewatersysteem aan te wenden als bron voor drinkwater. Een belangrijke vraag is in hoeverre een sluitende waterbalans mogelijk is zonder inlaat van boezemwater. Op basis van de watervraag en een inschatting van de samenstelling van het watersysteem hebben we een ontwerp opgesteld voor een zuiveringssysteem en een distributienet om op wijkniveau betrouwbaar drinkwater te leveren.
Hierbij is ingegaan op de mogelijkheden voor alternatieve bluswatervoorziening. Ten slotte hebben wij in beeld gebracht op welke wijze door individuele huishoudens optimaal gebruik kan worden gemaakt van opgevangen regenwater als aanvulling op het drinkwater .
Het plangebied De Draai in Heerhugowaard zal ruimte gaan bieden aan ongeveer 2800 woningen. Binnen het plangebied onderscheiden we verhard oppervlak, onverhard oppervlak en open water. Het geplande oppervlaktewatersysteem van De Draai zal bestaan uit plassen die onderling door sloten worden verbonden. Het poldersysteem bestaat uit twee delen, waar binnen een aantal peilgebieden wordt onderscheiden. Het totale oppervlak van het geplande watersysteem bedraagt 16,8 hectare (12 % van het gehele gebied).
Watersysteem en waterketen, een gesloten systeem?
Op wijkniveau kan idealiter worden gestreefd naar een gesloten waterketen. Dit betekent onder andere dat het lokale oppervlakte-en grondwatersyteem gebruikt wordt als bron voor drinkwater, en afvalwaterzuivering plaatsvindt in de wijk, waardoor volledige circulatie op wijkniveau mogelijk is.
Ook gebruik van regenwater past prima in de gedachte van een gesloten waterketen en kan de klant bewuster maken van het belang van schoon water.

Werkpakket 3 Integerende pilot: grondwaterstad

• Bras, T. ten, Melissen, C., Niessen, S., Noome, W. & Valster, N. (2006) Grondwatermonitoring in Nederland. Inventarisatie van grondwatermeetnetten in stedelijk gebied in Nederland. Stageverslag Wageningen Universiteit & Research Centre.
• Buma, J.T. (2007) DC-Grondwaterstad in het kennislandschap stedelijk water. Beschrijving en verantwoording activiteiten. Uitgebracht aan de Commissie Stedelijk Water van de STOWA.
• Buma, J.T. (2009) Grondwater in stedelijk gebied
  Grondwaterstandsveranderingen brengen knelpunten en kansen met zich mee. Om een betere globale inschatting te kunnen maken zal een effectenanalyse methode hulp bieden. In dit rapport is een effectenanalysemethode uitgedacht voor grondwaterstandsverandering. Het doel van deze studie is het geven van een aanzet en richting voor het uitwerken van een effecten uitwegingsinstrument voor steden binnen Nederland dat gekoppeld kan worden aan de uitkomsten van Hydrologische modellen. Hiermee kunnen de effecten van een ingreep of verandering in het waterbeheer objectief worden gewaardeerd en kunnen alternatieve beheersscenario's en maatregelen worden afgewogen.
  In het kort wordt er gedacht aan parameters en parameterranges in te voeren in formules in een GIS systeem op het gebied van waterkwaliteit, waterafvoer, gebouwen, infrastructuur en onverharde oppervlak. Aan de hand van deze formules wordt de verandering in genormeerde waarde, natuurwaarde, cultuurwaarde, en financiële waarde, bij een maximaal en minimaal effect op het gebied van waterkwaliteit, waterafvoer, gebouwen, infrastructuur,onverharde oppervlak en al deze aspecten gezamenlijk geplot in 2D GIS kaarten.
• Optimization of the rainfall-runoff response in urban areas by using controllable drains     
  In the last times, infiltration facilities to reduce the load on the drainage systems have been introduced in many urban areas. These facilities allow water to infiltrate or to drain depending of the level it reaches in the ground. It results easy to conclude that this infiltrating and draining process is likely to be controlled in real time so extra storage can be created on the urban subsurface when necessary or, on the other way round, store water when a shortage is expected.
  To study the possibilities of controlling the groundwater levels to create extra storage, an area of study was selected in the municipality of Delft, which was interested as well in being able to create extra storage. This area includes an infiltration system.
  After insight on the area was acquired, the only element which is likely to be controlled in the whole process turns to be the head levels at the infiltration facility.
  Therefore, it becomes necessary to find the influence the infiltration facility has on the groundwater system on its surroundings and obtain a model which allows tuning a proper controller afterwards. A mathematical model of the response of the groundwater levels within the area of study was created by using system identification. The inputs to this identification process are net precipitation, the historical precipitation and the water level at the infiltration facility. The output is, of course, the groundwater levels. All the data was obtained after a measurement campaign using both “in situ” measurements and remote sensing.
  Once a proper model was obtained, a simple feedback controller for the infiltration facility levels was tuned. A visible improvement on the groundwater levels behavior was observed when the controlled system was simulated. It results clear then that groundwater levels, within an area where an infiltration facility is present, can becontrolled in theory.
  A simple actuator was designed and built to be able to run practical experiments in the area later on. With this, the real relation of the infiltration system with the surrounding grounds can be checked as well as different control methods can be tried in further research.
  
  

Werkpakket 4 Integrale pilot: Hoogwaterstad

• Promotieplan van AIO aan IHE, inclusief onderzoek/pilot in Colombia.
• Cinara,  Unesco-IHE (2007).  Report of Workshop: Integrated water management in Cali: An opportunity to work together to develop sustainable solutions.  Dec 2007 Cali, Colombia.
• Velez, C., Report of the Mission to Colombia. Dec 2007.
• Integrated Urban Wastewater System Data Network - Data network system: Diagnostic Report Cali, Colombia     
  The pressure on the Urban Wastewater Systems (UWwS) increases as urbanization continues relentlessly and climate change appears to lead to more extreme rainfall events. These pressures have a negative effect on the efficiency of UWwS to reduce the urban pollution reaching water-receiving systems.
  One of the main causes of the problem is that the UWwSs have been traditionally designed for static/stationary loading but are operating under dynamic loading. Hence, only in the rare case of the design loading the system operates optimally. Thus, there is a lack of control in all other operational situations. The built-in capacity of the system is not used, or it is used in a way that the objectives cannot be met. In the first situation, invested capital is not productive; in the second situation, damage occurs: receiving waters are polluted or the city is flooded. Thus, the urban pollution managers are being forced to optimize the control of UWwS in order to deal with extreme variations in terms of flow and water quality and new criteria for pollution control performance. The same situation appears in the city of Cali, Colombia. EMCALI suspends the intake of raw water, due to the contamination of the water supply sources by wastewater discharges upstream form intake water, especially from South Channel and other discharges.
  Consequently, the drinking water plants present higher operation and treatment requirements and as a consequence an increment in the treatment costs. One of the main causes of the deficient control of the UWwS is the lack of data in each subsystem and the lack of coordination within institutions to share the information and take decisions based on it.
  This document presents a diagnostic report for urban wastewater monitoring systems of Cali. It includes an inventory of their components: Drainage Network, Cañaveralejo wastewater treatment plant and water receiving system (Cauca River) and identify the current status of the monitoring system.
  The main findings are that in the Cauca river there is a network of stations for water levels and water quality parameters but the information is not share successfully within the institutions IDEAM, CVC, DAGMA, EMCALI and hardly is used for system control purposes. The information from the sewer system is scarce and mainly at the entrance of the WwTP or in the pumping stations. The majority of information is collected in the Canaveralejo WwTP.
• Diagnosis Report Gouda Wastewater Monitoring Network The Netherlands   
  Urban pollution managers are being forced to optimize the control of Urban Wastewater Systems (UWwS) in order to deal with more pressure and new criteria for performance. Furthermore, one of the main causes of the deficient control of the UWwSs is the lack of data in each subsystem and the lack of coordination within institutions to share the information and take decisions based on it. Even though, there are sensors available for water quantity and water quality, advanced microprocessors and hydroinformatics tools for information management, the lack of information is still one of the causes of the poor control of UWwSs. One way to tackle these problems is by defining clear and documented guide lines that allow the education institutions to fill the gab in the transfer of knowledge and technology to the practitioners in charge of design, operate and manage the UWwSs.
  
  

Werkpakket 5 Praktijkstad Delft

Grondwatereffecten aan de oppervlakte (gebracht): Onderzoek naar effecten van stopzetting grondwaterontrekking DSM Delft - Technisch rapport   

Deze rapportage bevat de beschrijving van de afzonderlijke modellen en is om die reden opgebouwd uit 5 delen.
Deel I beschrijft de totstandkoming van de geo(hydro)logie van de ondergrond. Daarbij wordt onderscheid gemaakt tussen Pleistoceen en Holoceen waarbij het Holoceen zowel regionaal als ook in meer detail lokaal is gemodelleerd.
Het kwantiteitsmodel voor grondwater wordt beschreven in Deel II. Daarin komen alle gemodelleerde processen (modules) aan de orde als ook de ijking en een beschrijving van de modelschil iMOD. Gebaseerd op het kwantitatieve grondwatermodel is het stoftransportmodel ontwikkeld. Deel III gaat uitgebreid in op de totstandkoming daarvan met aandacht voor de uitwisseling van grondwaterflux en –concentratie naar het oppervlaktewater.
De beschrijving van het Kwaliteitsmodel Oppervlaktewater komt in Deel IV aan de orde. Het beschrijft de uitbreiding van het bestaande Sobek model en gaat uitgebreid in op de uitkomsten.
Het laatste deel is gereserveerd voor een toelichting op het Geotechnische Model. Het geeft niet alleen een beschrijving van de modelontwikkeling en de resultaten maar gaat ook uitgebreid in op de gevolgen van bodembeweging op panden in het invloedsgebied.
Ten noordwesten van het centrum van Delft ligt het terrein van DSM Gist. In 1916 zijn de voorgangers van DSM Gist begonnen met grondwateronttrekkingen ten behoeve van koeling van hun industriële processen. In de loop van de tijd zijn de activiteiten uitgebreid en daarmee de onttrokken hoeveelheid grondwater. In 1997 heeft DSM Gist een vergunning verkregen voor het onttrekken van 13,5 miljoen m3 grondwater per jaar.
DSM heeft eind 2004 aangekondigd een groot deel van de onttrekking niet meer nodig te hebben voor bedrijfsprocessen, en dat zij op termijn de grondwateronttrekking volledig willen beëindigen. Delft en omgeving zal daarom in de komende jaren moeten anticiperen op de mogelijke veranderingen in het onttrekkingsregime van de winning.
Eerder onderzoek toonde aan dat reductie of sluiting van de winning veranderingen teweeg kan brengen op de thema’s Grondwaterstijging, Geotechniek en Waterkwaliteit.
In het kader van het onderzoeksprogramma Delft Cluster is onderzoek ingezet naar de effecten van de reductie en/of sluiting op het (grond)watersysteem en de ondergrond.
Het onderzoek is uitgevoerd door de TNO (Business unit Bodem en Grondwater), WL Delft Hydraulics en GeoDelft in directe samenwerking met de provincie Zuid Holland, het Hoogheemraadschap van Delfland en de gemeente Delft. Vanaf januari 2008 zijn de drie organisaties achter de uitvoerende partijen door een fusie samengekomen in het nieuwe onderzoeksinstituut Deltares.

Delft en omliggende gemeenten zullen in de komende jaren moeten anticiperen op de mogelijke veranderingen in het onttrekkingsregime voor grondwater van DSM Gist en de geplande aanleg van de spoortunnel onder Delft. Deze veranderingen hebben invloed op het watersysteem en daarmee op het waterbeheer.
In het kader van het onderzoeksprogramma ‘Integraal Stedelijk Waterbeheer’ uitgaande van Delft Cluster (DC) is onderzoek gestart naar de effecten en oplossingen voor DSM Gist. Het DC-onderzoek wordt uitgevoerd door een consortium van TNO Bouw en Ondergrond, GeoDelft en WL | Delft Hydraulics en aangestuurd vanuit direct betrokken overheden, te weten de Provincie Zuid-Holland, het Hoogheemraadschap van Delfland en de Gemeente Delft.
De eerste stap van het DC-onderzoek betrof de ‘Quickscan DSM-spoorzone’ die in 2005 is afgerond (Gehrels e.a. 2005). De rapportage geeft een kwalitatief overzicht van de effecten van de combinatie van de twee genoemde ingrepen op drie thema’s:
Grondwaterstijging, Geotechniek en Waterkwaliteit.
Het doel van deze fase is het opstellen van een monitoringstrategie voor de
themagebieden Grondwaterstijging, Geotechniek en Waterkwaliteit. De strategie kan als basis dienen voor daadwerkelijke uitvoering en inrichting van het meetnet In de strategie worden alle hoofdthema’s (Grondwaterstijging, Geotechnische effecten en Waterkwaliteit) uitgewerkt. TNO draagt zorg voor het grondwaterdeel, GeoDelft werkt de strategie uit voor geotechnische effecten en WL | Delft Hydraulics neemt het thema oppervlaktewaterkwaliteit voor haar rekening.

Grondwatereffecten aan de oppervlakte: Onderzoek naar effecten van stopzettingen grondwaterontrekking DSM Delft - Hoofdrapport 

Sinds 1916 wordt in het centrum van Delft grondwater onttrokken. In de loop van de jaren is de hoeveelheid gestaag toegenomen. In 1966 is aan DSM Gist vergunning verleend om 13,5 m3 per jaar te ontrekken. De situatie is echter veranderd, DSM Gist heeft aangegeven het grondwater niet meer nodig te hebben. Delft de omliggende gemeenten en andere belanghebbenden zullen daarop moeten anticiperen. De Provincie Zuid-Holland, het Hoogheemraadschap van Delfland en de Gemeente Delft hebben Initiatief genomen.
Door middel van quickscan in 2005 is kwalitatief inzicht verkregen in de mogelijke effecten van reductie van de winning onderverdeeld naar Thema's: Grondwaterstijging, Geotechniek en grond- en opervlaktewaterkwaliteit.