Een beslissingsondersteunend systeem voor het stroomgebied Vecht/Zwarte Water T.M.Kruidhof Mei 2003 Een beslissingsondersteunend systeem voor het stroomgebied Vecht/Zwarte Water T.M.Kruidhof Mei 2003 Afstudeeropdracht Civiele Technologie & Management Vakgroep Waterbeheer Uitgevoerd bij: Provincie Overijssel Eenheid Water en Bodem Afstudeercommissie: Dr. ir. D.C.M. Augustijn (Universiteit Twente) Dr. ir. C.M. Dohmen-Janssen (Universiteit Twente) Ir. G.J. Hoogendoorn (Provincie Overijssel) Drs. C.J.M. Ooms (Provincie Overijssel) Voorwoord Op de voorkant van dit verslag staat de Vecht bij Gramsbergen in een drietal situaties. De eerste situatie is de normale beheerssituatie, de tweede situatie geeft een kans op voorkomen van één maal per 10 jaar weer en de derde situatie heeft een kans op voorkomen van één maal per 100 jaar. In de laatste situatie is het noodretentiegebied Noord en Zuid Meene ingezet. De inzet van een noodretentiegebied is een ingrijpende beslissing om de waterstand ergens anders minder te laten stijgen. Voordat zo’n beslissing genomen wordt, is informatie over de situatie elders in het gebied en de te verwachten ontwikkeling van de waterstanden ingewonnen. Ook zijn effecten van de inzet van het gebied en andere mogelijke maatregelen uitvoerig geanalyseerd. Een beslissingsondersteunend systeem kan ondersteuning bieden bij het nemen van dergelijke beslissingen. Dit is een afstudeeronderzoek voor het afronden van de studie Civiele Technologie en Management aan de Universiteit Twente. Het onderzoek is uitgevoerd bij de provincie Overijssel, eenheid Water en Bodem. Allereerst wil ik mijn begeleiders van de universiteit bedanken, Denie en Marjolein, voor hun inhoudelijk vragen. Daarnaast wil ik Dianne en Marc van de provincie bedanken, niet alleen voor de inhoudelijke vragen en tekstuele opmerkingen, maar ook voor de gesprekken die niets met dit afstudeeronderzoek te maken hadden. Verder wil ik de mensen bedanken die tijd hebben vrijgemaakt voor een interview, gegevens hebben aangeleverd of op een andere manier hun medewerking verleend hebben aan mijn onderzoek. Natuurlijk wil ik ook mijn vrienden en familie bedanken voor hun steun. Mijn ouders in het bijzonder, voor het brengen van de kopjes thee als ik hard aan het werk was, hun vertrouwen en het mogelijk maken van mijn studie. En natuurlijk wil ik Stephan bedanken, niet alleen voor het doorlezen van het verslag, maar voor alles. 1 2 Samenvatting Aanleiding en doelstelling van dit onderzoek Naar aanleiding van het hoge water in 1998 is een waterakkoord voor de Overijsselsche Vecht en het Meppelerdiep opgesteld. Tijdens de voorbereidingen hiervan is de vraag naar een beslissingsondersteunend systeem (BOS) opgekomen. BOSsen kunnen verschillende functies hebben en voor verschillende doelen gebruikt worden. De vraag wat voor BOS geschikt zou zijn was dan ook een aanleiding voor dit onderzoek. Tevens is niet bekend of de meetgegevens die in het stroomgebeid aanwezig zijn ook daadwerkelijk bruikbaar zijn voor de invulling van het BOS. Ook bij de uitwerking van de stroomgebiedsvisie in het kader van het waterbeleid voor de 21e eeuw (WB21) is de vraag naar de ontwikkeling van een beslissingsondersteunend instrument naar boven gekomen. De doelstelling van dit onderzoek luidt: “Het doen van aanbevelingen voor de ontwikkeling van een BOS voor het stroomgebied Vecht/ Zwart Water”. Dit doel wordt op twee manieren bereikt, namelijk door het vaststellen van: - de doelen, eisen en functionaliteiten van het BOS door het inventariseren en analyseren van de meningen van de toekomstige gebruikers; - de relaties tussen de verschillende wateren in het stroomgebied Vecht/ Zwarte Water die kunnen dienen als eerste aanzet voor de ontwikkeling van het BOS door het inventariseren en analyseren van meetgegevens die betrekking hebben op de afvoer van de belangrijkste wateren in het stroomgebied. Beschrijving stroomgebied Vecht/ Zwarte Water De Vecht is een gestuwde rivier die ontspringt in Duitsland en uitmondt in het Zwarte Water. De belangrijkste zijdelingse toestromen van de Vecht zijn de Dinkel, het Afwateringskanaal, het Ommerkanaal en de Regge. Naast de Vecht monden ook de Sallandse Weteringen en het Meppelerdiep uit in het Zwarte Water. Het Zwarte Water staat in open verbinding met het IJsselmeer. De beheerders in het Nederlandse deel van het stroomgebied zijn Rijkswaterstaat, de provincies Drenthe en Overijssel en vier waterschappen. Kenmerkende elementen BOSsen Een beslissingsondersteunend systeem is een hulpmiddel in de besluitvorming rondom complexe problemen waarbij het systeem de informatie structureert en effecten van verschillende alternatieven analyseert en evalueert. Een BOS bestaat uit een gebruikersschil, modellen en een database. Model-georiënteerde BOSsen zijn gericht op simulatieberekeningen en optimalisaties en data-georiënteerde BOSsen zijn gericht op het ontsluiten, analyseren en presenteren van data. In het waterbeheer worden BOSsen gebruikt voor zowel waterkwaliteitsvraagstukken als waterkwantiteitsvraagstukken. Binnen de waterkwantiteitsvraagstukken is onderscheid te maken in BOSsen voor (extreem) hoogwater, de normale beheerssituatie en laagwater. Daarnaast is er onderscheid tussen BOSsen voor operationele doelen en BOSsen die voor strategische, lange termijn doeleinden gebruikt kunnen worden. Eisen toekomstige gebruikers Er zijn een aantal overeenkomsten tussen de ideeën die de waterbeheerders over het BOS hebben. Ten eerste moet het BOS overzicht bieden van de actuele situatie in het hele stroomgebied. Daarnaast moet het BOS bestaan uit scenario’s, maatregelen en effecten van maatregelen. Deze zijn tot stand gekomen door modellen, praktijkkennis en afspraken. Tevens moet de bruikbaarheid van bestaande modellen en de koppeling met het hoogwaterinformatiesysteem (HIS) en het geautomatiseerd draaiboek hoogwater (GDH) onderzocht worden. De belangrijkste discussiepunten tussen de waterbeheerders zijn: - modellen: behoren modellen wel of niet tot het BOS; - beheersdoelen: moet het BOS alleen voor hoogwater ontwikkeld worden of ook voor laagwater en waterkwaliteitsvraagstukken; 3 - moet het BOS alleen het operationele beheer ondersteunen of ook strategische doelen dienen; - gebruikers van het BOS: alleen waterschappen, waterschappen en provincies gezamenlijk of ook Rijkswaterstaat. Analyse meetgegevens Voordat het BOS ontwikkeld wordt, kan inzicht in de relaties tussen de verschillende wateren in het stroomgebied en de relatie tussen de neerslag en de afvoer van de verschillende wateren behulpzaam zijn. Voor het Nederlandse deel van de Vecht en het Zwarte Water zijn geen afvoeren bekend, alleen waterstanden. Van de belangrijkste zijdelingse toestromen zijn wel afvoergegevens beschikbaar, behalve voor de Sallandse Weteringen. Er is een duidelijk verband tussen de neerslag en de afvoer. De reactietijd van de afvoer van de Vecht bij Emlichheim op een grote neerslaghoeveelheid is 3 dagen. De reactietijd van de meeste zijdelingse toestromen is 1 à 2 dagen. Aan het begin van een neerslagperiode komt nog niet alle neerslag tot afvoer. De neerslagsom over zeven dagen bij Vliegbasis Twente geeft het best de afvoer van de Dinkel op de zevende dag weer. Voor hoge neerslagsommen is deze relatie zwakker dan voor lage neerslagsommen. De looptijd van de hoogwatergolf over de Vecht is twee dagen. De piekafvoeren van de zijdelingse toestromen zijn 1 à 2 dagen eerder dan de hoogste afvoer van de Vecht bij Emlichheim. Bij vertraging van de afvoeren van de zijdelingse toestromen kunnen de piekafvoeren van de Vecht en de zijdelingse toestromen gelijktijdig plaatsvinden. Wegens gebrek aan afvoergegevens van de Vecht was het alleen mogelijk een grove schatting te maken van het aandeel van de zijdelingse toestromen op de Vecht. Het aandeel van de Dinkel op de Vecht is geschat op 25%, van het Afwateringskanaal ook 25% en van het Ommerkanaal 10%. Voor de Regge kan het aandeel niet bepaald worden vanwege de grote spreiding van de gegevens. Hoge waterstanden op het IJsselmeer worden veroorzaakt door noordwesten wind en zijn onafhankelijk van hoge waterstanden op de Vecht. Hoge afvoeren op de Vecht hebben nauwelijks invloed op de waterstanden op het Zwarte Water. Om de invloed van het IJsselmeer op het Zwarte Water en de benedenloop van de Vecht te bepalen moeten naast waterstanden ook windgegevens beschikbaar zijn. Advies voor het BOS Het BOS voor het stroomgebied Vecht/ Zwarte Water moet tijdens hoogwater overzicht over de actuele situatie in het Nederlandse deel van het stroomgebied bieden. Gedurende hoogwater ondersteunt het BOS de hoogwaterploegen van de waterschappen en de provincie. De randvoorwaarden liggen bovenstrooms van de monding van de Dinkel en bij het IJsselmeer. De grote regionale wateren dienen in het BOS opgenomen te worden. Het te ontwikkelen BOS is een data-georiënteerd BOS; het bestaat uit scenario’s, maatregelen en effecten, die vooraf door praktijkkennis, modeluitkomsten en afspraken bepaald zijn. Aan de hand van de invoer van waterstanden, neerslag- en windgegevens wordt bepaald in welk scenario het watersysteem zich bevindt, welke maatregelen genomen kunnen worden om de wateroverlast te verminderen en de bijbehorende effecten. Laagwater- en waterkwaliteitsvraagstukken vallen buiten het BOS. Het BOS wordt ontwikkeld voor operationele doeleinden. De modellen die gebruikt worden voor de bepaling van scenario’s, maatregelen en effecten, kunnen wel voor strategische doeleinden gebruikt worden, maar het BOS zelf niet. Voor het beheer moet er een gebruikersgroep komen onder