Zeelandmodel v2.1 : modelupdate, kalibratie en scenarioberekeningen

De aanwezigheid van ondiep brak en zout grondwater, en daaruit volgend de beperkte voorraden aan zoet grondwater, vormen een grote uitdaging voor het waterbeheer in de Provincie Zeeland. Het duurzaam beheren van de zoetwatervoorraden is van groot belang voor de vitaliteit van de landbouw, natuur en drinkwatersector in de provincie. Met het 3D dichtheidsafhankelijk grondwaterstromingsmodel van Zeeland, waarvan in 2016 een eerste versie is opgeleverd (Van Baaren et al., 2016), is het mogelijk om voorspellingen te doen van de ontwikkeling van verzilting in de toekomst, bijvoorbeeld onder invloed van klimaatverandering en zeespiegelstijging, en kan de effectiviteit van mitigerende maatregelen worden verkend. Dit rapport beschrijft de opbouw, kalibratie en validatie van een nieuwe versie van het dichtheidsafhankelijke grondwatermodel van de provincie Zeeland. Deze nieuwe versie, versie 2.1, vervangt de eerdere operationele versie 1 (Van Baaren et al., 2016) en de nog niet geoperationaliseerde versie 2.0 (Mulder et al., 2020). Het nieuwe Zeelandmodel is volledig reproduceerbaar opgezet middels scripting in iMOD Python en workflowbeheer met Snakemake. De rekencode is vernieuwd; waar versie 1 nog gebruik maakte van de code MOCDENSE3D rekent versie 2.1 met iMOD-WQ (gebaseerd op Seawat v4). Andere belangrijke vernieuwingen betreffen o.a. het gebruik maken van de nieuwste versie van GeoTOP, de inbreng van de initiële chlorideverdeling op basis van FRESHEM, het verhogen van de temporele resolutie van halfjaarlijkse tijdsstappen naar tweewekelijkse, en het uitvoeren van een dynamische in plaats van stationaire kalibratie. De (geautomatiseerde) kalibratie heeft plaatsgevonden op een set van 202 geselecteerde stijghoogtetijdreeksen voor de periode 2011-2018, waarbij het verschil tussen gemeten en berekende GHS en GLS (respectievelijk Gemiddeld Hoogste Stijghoogte en Gemiddeld Laagste Stijghoogte, berekend conform de bekende GHG en GLG definities) zoveel mogelijk is geminimaliseerd door middel van aanpassing van doorlatendheden van de ondergrond en weerstanden van het oppervlaktewatersysteem. De kalibratie heeft geresulteerd in acceptabele residuen (= verschillen tussen metingen en model), met de aantekening dat de stijghoogten gemiddeld genomen nog wat te ver wegzakken in de zomer. Tot tevredenheid stemmende validatie van de door het model berekende freatische grondwaterstanden heeft plaatsgevonden aan de hand van een vergelijking met het Model Grondwaterspiegeldiepte (WDM, freatische grondwaterstanden) en aan de hand van twee sets van projectdata (Walcheren en Perkpolder). Daarnaast is het model succesvol gevalideerd op basis van debiets- en afvoerconcentratiemetingen voor 10 afvoergebieden. Het model is toegepast voor de doorrekening van toekomstscenario’s tot 2100 (autonome ontwikkeling, klimaatverandering en zeespiegelstijging). De methodiek en resultaten van deze doorrekening worden eveneens in voorliggende rapportage beschreven. Beheer en onderhoud van een modelinstrumentarium is een continue proces. We bevelen daarom het beheer en onderhoud van het Zeelandmodel op een vergelijkbare wijze te organiseren als bij andere Nederlandse modelconsortia. Daarnaast zijn de belangrijkste aanbevelingen nader te onderzoeken waarom gemiddeld genomen de grondwaterstanden in de zomer nog wat te ver uitzakken, op korte termijn te migreren van iMOD-WQ naar MODFLOW6 en de dekking van het modelgebied uit te breiden naar de gehele Zuid-Westelijke Delta, om beleidsvraagstukken en toekomstverkenningen die deze hele regio aangaan goed te kunnen bedienen met één consistent modelinstrumentarium.