Risicoanalyse ruwwaterkwaliteit pompstation Heumensoord: Deel 1: Hydrologisch Model

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