Evaluation of discharge extremes in the Meuse river and her tributaries
Couasnon, A.; Bouaziz, L.; Riveros, A.; Imhoff, R.O. (2023). Evaluation of discharge extremes in the Meuse river and her tributaries. Version 1.0. Deltares: Delft. 161 pp.
|  |
Contact detailsProposer: Ministerie van Infrastructuur en Milieu; Rijkswaterstaat; Water, Verkeer en Leefomgeving (WVL) , more
| Authors | | Top |
- Couasnon, A.
- Bouaziz, L.
- Riveros, A.
- Imhoff, R.O.
|
|
|
| Abstract |
In juli 2021 heeft een hoogwater plaatsgevonden in het Maasstroomgebied. Dit hoogwater was zeer uitzonderlijk van aard omdat het a) zeer extreem was en b) in de zomer plaatsvond. In deze studie is een modelinstrumentarium ontwikkeld om tot een betere schatting te komen van de herhalingstijd van heel zeldzame hoogwaters (zoals die van juli 2021) in het Maasstroomgebied en de achterliggende extreme waardeverdeling van hoogwaters. De methode is gebaseerd op de eerder ontwikkelde methode “Generator of Rainfall and Discharge Extremes” (GRADE) en heeft als voordeel dat veel langere afvoerreeksen gebruikt kunnen worden om zo een veel rijkere statistische benadering van extreme afvoercondities te bepalen. Het nieuwe instrumentarium heeft een volledig fysisch gebaseerde basis. Het bestaat uit lange fysisch gebaseerde synthetische weerreeksen uit het klimaatmodel RACMO van het KNMI en een gekalibreerd fysisch gebaseerd gedistribueerd hydrologisch Wflow_SBM model voor het Maasstroomgebied in de Wflow modelsoftware van Deltares. Het instrumentarium kan volledig nieuwe synoptische weerssystemen en hun impacts op hoogwaterstatistiek simuleren en biedt hiermee een basis voor een robuustere afvoerstatistiek en mogelijkheden om de impact van klimaatverandering op afvoerextremen te simuleren.
Het instrumentarium is als onderdeel van deze studie gebruikt om 1.040 jaar (16 ensemble members van elk 65 jaar) aan synthetische afvoeren te genereren. Dit is gedaan door 1.040 jaar synthetisch weer te simuleren met RACMO en deze reeksen door te rekenen tot rivierafvoer met het hydrologische model Wflow_SBM. Op belangrijke plaatsen in het stroomgebied, die gekozen zijn in overleg met de projectpartners, zijn afvoerreeksen geëxporteerd uit het model. Deze zijn vergeleken met meetreeksen en verder statistisch geanalyseerd met focus op de hoge extreme afvoerwaarden. Hierbij zijn zowel empirische als geparameteriseerde (Gumbel en Generalized Extreme Value - GEV) distributiefuncties van de jaarextremen afgeleid.
Deze analyse laat zien dat de parameters van deze distributiefunctie met minder onzekerheid geschat kunnen worden dan met alleen geobserveerde reeksen. Met name de “vorm”-parameter in de GEV-distributie is zeer onzeker met korte reeksen, maar convergeert wanneer de lange reeksen, zoals gegenereerd in dit project, worden gebruikt. De lange reeksen laten ook zien dat, alhoewel de meeste hoogwaters in de winter plaatsvinden, in bepaalde gevallen de meest extreme hoogwaters in de zomer plaatsvinden. Dit is met name het geval in relatief kleine en sterk hellende stroomgebieden. Voor deze gevallen moet overwogen worden om de extreme waardeverdeling te splitsen voor zomer- en winterextremen.
Afhankelijk van de kenmerken van het stroomgebied, heeft de gekozen tijdstap van het hydrologisch model aanzienlijke invloed op extreme herhalingstijden. Gemiddeld heeft dit geleid tot een verschil van 20% voor de uurlijkse tijdstap in vergelijking met de dagelijkse tijdstap. Over het algemeen zijn kleinere zijrivieren van de Maas gevoeliger voor de tijdstap van het model. Dit is te verwachten omdat deze stroomgebieden korte reactietijden hebben, van minder dan een dag.
Met de lange reeksen van 1.040 jaar kunnen extremen tot een herhalingstijd van ca. 340 jaar goed geschat worden. Daarboven blijft de onzekerheid van de schattingen nog hoog. De verwachting is dat de onzekerheid kan worden verkleind door de lengte van de reeks nog verder te vergroten.
Dit kan belangrijk zijn voor ontwerpvragen die vaak, zoals in Nederland, gebaseerd zijn op afvoeren met zeer extreme herhalingstijden. Zomerhoogwaters, vergelijkbaar met die van juli 2021 worden al teruggevonden in de reeks. De neerslagsom over het gehele Maasstroomgebied van de gebeurtenis van juli 2021 is echter dusdanig zeldzaam, dat een nog langere reeks nodig is om hiervan de kans met meer zekerheid vast te stellen. |
|
