Ontwikkeling modellen BOI2023 Maas : schematisaties dflowfm2d-maas-hr2023_6-v2b en dflowfm2d-maas-hr2023_mknov_6-v2b

Voor het Beoordelings en Ontwerp Instrumentarium (BOI2023) zijn twee hydrodynamische D HYDRO modellen voor de Maas ontwikkeld: een reguliere schematisatie en een variant waarin de Maaskeringen als niet overstroombaar (MaasKeringen Niet OVerstroombaar) zijn gemodelleerd:dflowfm2d-maas-hr2023_6-v2b en dflowfm2d-maas-hr2023_mknov_6-v2b. Beide modellen beschrijven de referentiesituatie 2019, aangevuld met verleende vergunningen, de vegetatielegger en geplande projecten (beno19). Voor afvoeren boven het tot 2019 gemeten bereik bij Borgharen (circa 2700 m³/s) neemt de onzekerheid in de berekende waterstanden toe, omdat deze extreme situaties niet kunnen worden gekalibreerd of gevalideerd; resultaten voor zeer hoge afvoeren dienen daarom met voorzichtigheid te worden geïnterpreteerd. De modellen dflowfm2d-maas-hr2023_6-v2b en dflowfm2d-maas-hr2023_mknov_6-v2b zijn in drie fasen ontwikkeld: 1) Fase 1 (v1a, Van der Deijl et al., 2022): deze fase betreft de opzet van de schematisaties voor zichtjaar 2035 voor de database Beoordelen 2) Fase 2 (v2a, 2025, v1 van dit rapport): Deze fase betreft het aanpassen van de v1a-modelschematisaties aan de in 2025 nieuw opgestelde uitgangspunten voor bovenstroomse randvoorwaarden en de gebiedsbegrenzing voor BOI2023 door doorvoering van de volgende wijzingen: a. Verbreding van het modelgebied met ca. 200 km2 aan hoger gelegen gebieden (op basis van Van Lente & Da Silva, 2021), zodat bij extreme afvoeren (tot 6000 m³/s) geen water tegen de modelranden staat b. Introductie van nieuwe golfvorm (GRADE 3.0 55% percentiel waarde op uurlijkse basis bij Borgharen; randvoorwaarden hr2023_v2) c. Zes nieuwe kunstwerken zijn toegevoegd in de in- en uitlaatkanalen van maatregelen Elerweerd, Heerenlaak en Contelmo. Deze kunstwerken zorgen ervoor dat de maatregelen niet te vroeg meestromen en dat ze niet te veel afvoer trekken. De betreffende maatregelen met in- en uitlaatkanalen waren wel al in de v1a-versies van het model opgenomen, maar de betreffende kunstwerken ontbraken nog. De nieuwe kunstwerken worden niet aangestuurd met D-RTC, maar hebben een vaste instelling. 3) Fase 3 (v2b, 2026, v2 van dit rapport): Deze fase betreft: a. Actualisatie van de Qh relatie bij Keizersveer voor zichtjaar 2035 op basis van nieuwe BOI2023 uitgangspunten (Oosterlo, 2026). Zowel de oude als nieuwe relatie is gebaseerd op het uitgangspunt van 5 cm zeespiegelstijging (i.c.m. slotgemiddeld getij 2011), maar uitgangspunten rondom de afvoerstatistiek, en één-op-één relaties tussen Lobith en Borgharen resulteren in verschillen. b. Uitbreiding met randvoorwaarden en initiële condities voor zichtjaren 2075 en 2125 (database Ontwerpen). Onderstaande wijzigingen zijn toegepast ten opzichte van de v2a-versies (Fase 2) van deze modellen: i. De folder met afvoerrandvoorwaarden is hernoemd van hr/hr2023-v2 naar hr/hr2023_v2 (de verandering is gebruik van een underscore). Voor de Maas worden voor zichtjaren 2075 en 2125 dezelfde afvoer(golven) gebruikt als voor zichtjaar 2035. De startdatum is voor alle zichtjaren in het model gelijk en betreft 01-01-2035. Dit heeft het voordeel dat het opzetten van de sommen en de postprocessing wordt vereenvoudigd. De effecten van deze wijzigingen zijn bepaald op basis van verschilanalyses voor vijf afvoerniveaus (D1300–D6000); voor de niet overstroombare keringenvariant zijn alleen afvoeren ≥ 3000 m³/s volledig geanalyseerd, omdat het schematiseren van de maaskeringen als oneindig hoog alleen bij hogere afvoeren voor verschillen zorgt. De verschilanalyses tonen aan dat: • De nieuwe golfvorm op basis van GRADE 3.0 veroorzaakt over het algemeen hogere waterstanden (grotere golfinhoud), vooral benedenstrooms. De toename bedraagt tot ca. 10 cm voor de lagere afvoeren D1300 en D2100; 10 tot 20 cm voor D3200 en lokaal 25 tot 30 cm voor D6000. Deze toename komt doordat de aanloop van de nieuwe golf veel minder steil is en de nieuwe golf dus een grotere hoeveelheid water bevat dan de oude golf op basis van GRADE 2.0. Als gevolg zullen de uiterwaarden eerder volstromen, is er minder topvervlakking en zal de waterstand toenemen. Dit heeft vooral benedenstrooms langs de Maas en voor D6000 het grootste effect op de waterstand. Voor D4100 is de waterstandstoename relatief beperkt (meestal < 10 cm), doordat bij deze afvoer meerdere bergingsgebieden instromen maar nog niet volledig verzadigd zijn, waardoor extra berging beschikbaar blijft. • De verbreding van de schematisatie leidt bij zeer hoge afvoeren tot lagere of afgevlakte waterstanden door extra berging in de toegevoegde hoger gelegen gebieden. Bij D6000 bedraagt deze demping 5 tot 15 cm en bij D4100 enkele centimeters. Hierdoor wordt een deel van de waterstandstoename als gevolg van de nieuwe afvoergolf gecompenseerd. Bij lagere afvoeren is het effect van de gebiedsverbreding verwaarloosbaar. • Het toevoegen van missende kunstwerken corrigeert onbedoeld instromen dat in de v1a modellen optrad. Door opname van het inlaatkunstwerk Heerenlaak (rkm 53) in het v2a model stroomt dit gebied pas mee vanaf een afvoer van 750 m³/s, wat vooral bij lagere afvoeren leidt tot duidelijke lokale waterstandsverschillen tot circa 63 cm. Wanneer het v2a-model wordt vergeleken met het waqua maas hr2017_5 model (WTI2017) treden deze verschillen niet op, omdat de kunstwerken bij de maatregelen Elerweerd, Heerenlaak en Contelmo daar correct zijn geschematiseerd en voortijdig meestromen ook daarin wordt voorkomen. • De nieuwe Qh relatie (2035) resulteert bij dezelfde Maasafvoer in lagere waterstanden te Keizersveer dan de voormalige Qh-relatie. De oorzaak is de gewijzigde één-op-één-relatie tussen Rijn en Maas, waarbij bij gelijke Maasafvoer een lagere Rijnafvoer als uitgangspunt wordt gehanteerd. Dit leidt tot lagere waterstanden op de Beneden- en Getijdenmaas, met een verlaging bij Keizersveer van circa 10 cm bij D1300, oplopend tot circa 40 à 45 cm bij D6000. Van dit effect zijn bij lage afvoeren nog enkele centimeters merkbaar ter hoogte van stuw Lith. Bij middelhoge afvoeren werkt het effect nog door tot stuw Grave, waar de verlaging circa 1 à 2 cm bedraagt. Verder stroomopwaarts dooft het effect uit en is het rond stuw Sambeek beperkt tot enkele millimeters. • Voor 2075 en 2125 zorgt extra zeespiegelstijging voor een structurele toename van waterstanden benedenstrooms. Deze toename neemt zowel met toenemende afvoer als in bovenstroomse richting snel af. Bij lage afvoeren reikt het effect in 2075 nog tot stuw Lith (circa 13 cm) en in 2125 lokaal tot enkele centimeters bij stuw Grave, terwijl bij middelhoge tot hoge afvoeren de verhoging benedenstrooms van Lith afneemt tot enkele centimeters of minder en bij Grave beperkt blijft tot minder dan 1 cm. Om randinvloeden te voorkomen is het model verbreed zodat ook bij extreme afvoeren tot 6000 m³/s het gebied dat zou overstomen niet door de rand van het modeldomein wordt beperkt. Hoewel het overstroomde gebied hierdoor is toegenomen, reikt het water op de resterende randlocaties slechts beperkt tot de modelgrens (ondiepe plassen of tegen steile hellingen, infrastructuurtaluds of primaire keringen), waardoor een verdere uitbreiding van het modelgebied naar verwachting slechts een zeer beperkte invloed op de berekende waterstanden heeft.