Project

Gt-actualisatie Holoceen Nederland

In dit project is Gt-informatie voor Holoceen Nederland geactualiseerd. Globaal gaat het om het klei- en veengebied dat zich uitstrekt over de kustprovincies en het rivierengebied.

Inleiding

De seizoensfluctuatie van de grondwaterstand wordt gekarakteriseerd met de gemiddeld hoogste en laagste grondwaterstand (GHG en GLG). Deze worden sinds de jaren zestig gelijktijdig en in samenhang met de bodem gekarteerd. Hierbij worden de GHG en GLG gecombineerd en ingedeeld in klassen, de zogenoemde grondwatertrappen (Gt's). De ruimtelijke patronen van bodemtypen en Gt's hangen sterk samen en werden gezamenlijk gekarteerd. De oorspronkelijke 1:50.000 Bodem- en Gt-kaart kent verschillende legenda-indelingen voor wat betreft de grondwatertrappen. De oudste indeling bestaat uit zeven klassen, weergegeven met de Romeinse cijfers I t/m VII.

Tegenwoordig is er steeds meer behoefte aan informatie gericht op veiligheid, natuur en milieu zoals het waterbergend vermogen, de gewenste grondwaterregime's voor natuurdoelen en de risico's op uitspoeling van nutriënten en pesticiden. Dit vraagt, naast actualisatie, om een ander soort informatie waarmee zowel de ruimtelijke variatie binnen een gebied als de risico's of kansen op een specifieke situatie gekwantificeerd kunnen worden. 

Werkwijze

Het gebied waarvoor deze actualisatie is uitgevoerd bestaat uit de veen en kleigonden, waarvoor nog geen kartering van de grondwaterdynamiek (Gd) was uitgevoerd. Dit gebied is onderverdeeld in deelgebieden, dat noemen we stratificatie. We stratificeren omdat we voor deelgebieden afzonderlijk informatie willen verstrekken. De actualisatie richt zich op het kwantificeren van de actuele inhoud van de kaarteenheden van de bestaande grondwatertrappenkaart, schaal 1:50.000. Na samenvoeging van kleine ruimtelijke eenheden bedraagt het totaal aantal strata 59. Om nauwkeurige schattingen mogelijk te maken streven we naar een gelijkmatige ruimtelijke verdeling van de waarnemingslocaties over de strata. Elk van de 59 strata bevat ten minste tien meetlocaties. Extra meetlocaties zijn proportioneel naar oppervlakte verdeeld over strata die groter zijn dan 10.000 hectare. Op deze manier bereiken we een gelijkmatige waarnemingsdichtheid.

Voor de actualisatie van de grondwatertrappen is de grondwaterstand gemeten in zogeheten stambuizen die in het veld zijn gecontroleerd en beschreven. Een stambuis is een grondwaterstandbuis met een goede ligging, een juiste filterstelling en waarvan de meetreeks voldoende lang is om de actuele GxG te berekenen. In totaal is van 114 stambuizen, de GxG berekend. Daarnaast zijn op de gelote meetlocaties in open boorgaten in zowel een droge als een natte situatie grondwaterstandmetingen verricht. De combinatie van een grondwaterstandmeting in een aantal stambuizen en in een open boorgat met als doel het schatten van de GxG wordt ‘gerichte opname’ genoemd. De momenten waarop de grondwaterstandmetingen worden uitgevoerd zijn gekozen aan de hand van de gemiddelde seizoensfluctuaties en zodanig dat tussen 2011 en 2014 de metingen op alle 1200 locaties zijn afgerond. Het schatten van de GxG voor de gerichte-opnamelocaties gebeurt middels stambuisregressie.

Bij het schatten van de frequentieverdeling van GxG's binnen een stratum hebben we te maken met twee bronnen van onzekerheid: onzekerheid als gevolg van het feit dat we de GxG op gerichte-opnamelocaties niet exact kennen, maar voorspellen uit een gemeten grondwaterstand met behulp van een stambuisregressiemodel, en onzekerheid als gevolg van het feit dat we niet op elke denkbare locatie binnen een stratum een gerichte opname hebben uitgevoerd, maar ons beperkt hebben tot een aantal steekproeflocaties.

Per stratum berekenen we cumulatieve frequentieverdelingen van GxG's, waarbij we de spreiding in percentielwaarden als gevolg van onzekerheid bepalen uit bootstrap-realisaties van GxG's. Deze procedure levert informatie op over de verdeling van GHG's en GLG's binnen strata. Uit de voorspelde GHG's en GLG's bepalen we voor alle locaties de grondwatertrap. Voor elke grondwatertrap berekenen we de fractie waarbinnen deze voorkomt binnen ieder stratum. Binnen een stratum komt ten minste één grondwatertrap voor, maar meestal meerdere. Als maat voor de heterogeniteit binnen een stratum is de genormaliseerde entropie berekend. Deze ligt tussen 0 en 1, hoe kleiner de genormaliseerde entropie, hoe homogener de inhoud van een stratum is. De actualisatie geeft voor elk van de 59 strata de kans waarmee een bepaalde grondwatertrap op een willekeurige locatie binnen dat stratum voorkomt. De ‘modus’ en ‘Gt’ geven de grondwatertrappen die met de hoogste waarschijnlijkheid op een willekeurige locatie in een stratum voorkomen. De modus is de kans waarmee deze meest waarschijnlijke grondwatertrap voorkomt. 

Resultaten

Uit een vergelijking van de meest waarschijnlijke actuele Gt's met de oorspronkelijk gekarteerde Gt's blijkt dat bij 25 strata (52,4% van de oppervlakte) geen verandering van Gt-klasse is opgetreden. Bij 20 strata is een verschuiving opgetreden van een Gt-klasse met minder fluctuatie. In 26,1% van de totale oppervlakte is een verschuiving is opgetreden naar een Gt-klasse met minder fluctuatie. Bij de overige 14 strata (21,5% van de oppervlakte) is een verschuiving opgetreden naar een Gt-klasse met overeenkomstige of grotere fluctuatie. Verder blijkt dat bij 27 strata een verschuiving is opgetreden naar een diepere Gt-klasse (42,6% van de oppervlakte) en bij zeven strata een verschuiving naar een minder diepe Gt-klasse (5,4% van de oppervlakte).

Conclusies en aanbevelingen

De oorspronkelijke grondwatertrappenkaart, schaal 1:50.000, kent 12 Gt's als kaarteenheden. Deze zijn op basis van geografische ligging, het voorkomen van stagnatie of ingrepen verdeeld in 59 strata, waarvan de actuele inhoud is geïnventariseerd in het veld. De geactualiseerde kaart heeft meer ruimtelijk detail omdat het aantal kaarteenheden is uitgebreid van 12 naar 59.

We concluderen dat de nieuwe kaart meer toepassingsmogelijkheden heeft doordat deze de inhoud van kaarteenheden beschrijft in de vorm van cumulatieve frequentieverdelingen voor zowel GHG en GLG afzonderlijk als voor de combinatie in Gt's. Hierdoor kunnen voor strata risico's worden ingeschat of kunnen over- of onderschrijdingskansen van bepaalde kritische situaties worden bepaald. De actualisatie is hierdoor bruikbaar voor een grote verscheidenheid aan toepassingen, waarbij risico's of kansen, nauwkeurigheid en ruimtelijke variatie binnen strata een rol spelen. Voorbeelden hiervan zijn het kwantificeren van de beschikbare berging in een gebied of de schatting van het areaal getroffen door overstromingen of wateroverlast.

We adviseren om de geactualiseerde kaarten te gebruiken voor uitspraken op het ruimtelijk detailniveau van de strata, zoals de kans dat op een willekeurige plek binnen een stratum een bepaald kritische GHG-niveau wordt overschreden of een schatting van het areaal binnen een stratum waar wateroverlast optreedt. Voor uitspraken over de grondwatersituatie op perceelsniveau bevelen we een detailkartering van de ruimtelijke patrooninformatie aan.