Over bodemfysische invoergegevens voor hydrologische modellen en plannen voor Waterwijzer Landbouw

november 2019
PDF-versie

Inleiding

In verschillende pilotstudies en regionale toepassingen met de Waterwijzer Landbouw tools zijn gebruikers en het ontwikkelteam gestuit op onverwachte resultaten voor met name de berekende droogteschade. Dit werd ook besproken op de eerste gebruikersdag Waterwijzer Landbouw in februari 2019. Het betreft zowel zandgronden waar de droogteschade voor sommige bodemtypes aantoonbaar wordt onderschat als kleigronden waar droogteschade voor de landbouw wordt overschat. Wat is daarvan de oorzaak?

Bodemfysische gegevens

Nader onderzoek bij Wageningen Environmental Research (WENR) heeft duidelijk gemaakt dat het probleem zit bij de invoergegevens voor het modelinstrumentarium. Of en wanneer een gewas droogte ervaart wordt vooral bepaald door de beschikbaarheid van water in de wortelzone. Die beschikbaarheid wordt onder meer bepaald door de dikte van de wortelzone, het watervasthoudend vermogen en het doorlaatvermogen van de bodem. Deze bodemfysische eigenschappen (de waterretentie- en doorlatendheids-karakteristieken) zijn in het verleden met inmiddels verouderde data en methodes bepaald. Nadere verkenningen bij WENR hebben duidelijk gemaakt dat wanneer we gebruik maken van recent gemeten karakteristieken dit in veel gevallen leidt tot andere inschattingen van droogteschade. Ook bij gebruik in andere hydrologische modellen zullen andere modelresultaten ontstaan.

We werken aan een oplossing

In het kader van de Basisregistratie Ondergrond (BRO) zijn de afgelopen jaren bodemfysische karakteristieken bepaald aan nieuwe individuele grondmonsters. Voor landelijke of regionale toepassingen is het (door de summiere beschikbaarheid van dergelijke data) niet zinvol om met dergelijke lokale gegevens te rekenen. Daarom gebruiken we gemiddelde eigenschappen voor overeenkomstige bodemlagen: de Staringreeks. In die Staringreeks worden 18 unieke bovengronden en 18 unieke ondergronden worden onderscheiden. Op basis van de in het kader van BRO verkregen nieuwe informatie is een nieuwe versie van de Staringreeks opgesteld die bij gebruik in de Waterwijzer Landbouw veel plausibeler resultaten genereert. Het rapport over de nieuwe Staringreeks is intussen gepubliceerd. Het plan is om op basis van deze nieuwe Staringreeks binnen enkele maanden een verbeterde versie van de eenvoudige Waterwijzer Landbouw tool (de WWL-tabel) op te leveren. Dit werk is uitgevoerd met financiering door het Kennisbasis-budget van Wageningen Research. Voor kleigronden is de modelmatige beschrijving van de bodemkarakteristieken met de huidige kennis en inzichten eigenlijk niet adequaat. Daarom wordt geprobeerd of met een verbeterd modelconcept (Peters-Durner-Iden in plaats van Mualem-van Genuchten) ook voor kleigronden betere resultaten verkregen kunnen worden. Om dit concept toe te kunnen passen moeten de WWL-modellen aangepast worden waarna de effecten kunnen worden verkend. Zodra we weten of dit wel of niet tot verbeteringen voor kleigronden gaat leiden zullen we dit op de Waterwijzer Landbouw website zetten. Dan moet ook worden besloten over een volgende update van de Waterwijzer Landbouw tabellen.

Is er een alternatief voor de WWL-tabel?

De WWL-tabel is een eenvoudige toepassing van Waterwijzer Landbouw, die qua eenvoud vergelijkbaar is met de oude HELP-tabellen en Waternood. Wanneer gedetailleerdere gegevens beschikbaar zijn dan gebruikt voor de landelijke schematisaties, en je wilt inzoomen op een regio waarvoor ook regionale bodemkundige gegevens kunnen worden gebruikt, dan raden we aan om te kiezen voor de maatwerktoepassing van Waterwijzer Landbouw. Dan voer je berekeningen uit met de modellen SWAP en WOFOST op basis van meer specifieke invoergegevens. De maatwerktoepassing is nu al beschikbaar als alternatief voor het toepassen van de WWL-tabel, maar we merken dat het toepassen van SWAP-WOFOST als lastig wordt ervaren. Om het gebruik van de maatwerktoepassing te faciliteren is binnen het project Beheer en Onderhoud van Waterwijzer Landbouw gewerkt aan de gebruiksvriendelijkheid van die maatwerktoepassing. Deze gaan we de komende maanden in enkele gebieden uittesten. Op de gebruikersdag in februari 2020 is verslag gedaan over zo'n maatwerktoepassing bij De Overijsselse Vecht.

Hoe verder met bodemfysische gegevens in de toekomst?

Het belang van de juiste invoergegevens voor modelberekeningen is door de geconstateerde problemen weer eens benadrukt. We hebben nu dankzij nieuwe metingen een snelle slag kunnen maken om de Staringreeks te actualiseren. Met die aanvullende bodemfysische data in de BRO kunnen we toekomstige verbeteringen structureel aanpakken. De nieuwe data zijn nu toebedeeld aan de oude indeling van Staringreeksbouwstenen uit 1987, maar het is belangrijk om na te gaan of een andere indeling op basis van watertransport in de bodem, fysisch gedrag en geologisch uitgangsmateriaal tot een voor modelberekeningen logischer indeling kan leiden. Omdat ook de bodemkaart in het kader van de BRO is geactualiseerd is het nodig om een nieuwe BOdemFysische EenhedenKaart (BOFEK) af te leiden die bij die geactualiseerde bodemkaart hoort. In het investeringsplan NHI stellen we voor om deze processen (dus update Staringreeks en update BOFEK) te automatiseren zodat dit voortaan makkelijk opnieuw is uit te voeren wanneer nieuwe data zijn verzameld en/of nieuwe kaarten zijn samengesteld.

Ultieme toets

Om te kunnen controleren of landelijke of regionale modeltoepassingen tot betrouwbare resultaten leiden is een validatie nodig. Het probleem is dat de data daarvoor veelal ontbreken of van onvoldoende kwaliteit zijn. Bij WUR (samenwerking Wageningen Research en Wageningen Universiteit) wordt nu verkend of de in de jaren 2018 en 2019 opgetreden regionale patronen van droogte zoals zichtbaar in de Groenmonitor overeenkomen met berekeningen met Waterwijzer Landbouw. Ook deze resultaten hopen we binnenkort te laten zien.