Modellering

De Kaderrichtlijn Water 2000/60/EG omvat een geheel van principes die moeten worden gerespecteerd om een goed beheer van het grond- en  oppervlaktewaterEr wordt gewoonlijk een onderscheid gemaakt tussen zeewater en binnenwater, wat op zijn beurt in oppervlaktewater en grondwater wordt onderverdeeld. Het oppervlaktewater wijst op het water dat op de oppervlakte van de aarde afvloeit of stagneert en bevat het water van de meren, rivieren en waterpartijen (vijver, kunstmatige bekkens, poelen, ...).  te garanderen, zowel vanuit kwalitatief als vanuit kwantitatief oogpunt.

In dit kader werden meerdere hydrogeologische modellen ontwikkeld.

Voor de hydrogeologie wordt digitale modellering toegepast om de afvloeiing van het grondwater en, eventueel, de migratie van verontreinigende stoffen naar een aquifersysteem te registreren met behulp van een computerprogramma.

Deze modellen zijn strategische beheersmiddelen, waarvan het voorspellende aspect een niet te verwaarlozen hulpmiddel is bij het nemen van beslissingen die het beleid omtrent het grondwaterbeheer in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest bepalen.

Modelontwikkeling maakt het bovendien mogelijk om piëzometrische referentiekaarten tot stand te brengen voor elke Hydrogeologische Eenheid van het Brussels Hoofdstedelijk Gewest (HE/BHG) anders dan aquiclude.

Het hydrogeologische model wordt in 7 sleutelfasen opgebouwd:

• verzameling van de basisgegevens: geologische, hydrogeologische, hydrologische en meteorologische gegevens;
• conceptueel model: analyse van de verzamelde gegevens en realistische vereenvoudiging van het hydrogeologische systeem. Bepaling van de horizontale extensie, verticale discretisatie, voorwaarden voor de limieten van het model (opgelegde potentialen, opgelegde fluxen, rivieren ...), belastingen (aanvulling, waterwinningen ...) ;
• digitaal model: integratie van het conceptuele model in de modelleringssoftware;
• kalibratie: aanpassing van de parameters van het model tot het de veldmetingen (piëzometrie, debieten van de bronnen) reproduceert;
• validering: controle van de capaciteit van het model om andere gebeurtenissen uit het verleden en het heden te reproduceren, en indien nodig aanpassing van de kalibratie;
• gevoeligheidsanalyse: controle van de gevoeligheid van de inputparameters met betrekking tot het eindresultaat;
• realisatie van de voorspellende simulaties: na kalibratie en idealiter validering kan het model worden aangewend voor de simulatie van verschillende scenario’s.

Brussels Phreatic System Model (BPSM)

Een eerste hydrogeologisch model op basis van de eindige-elementenmethode, Hydrobrux genoemd, werd in 2015 ontwikkeld op de software FEFLOW 6.1®. Het spitste zich toe op het grondwaterlichaam van de Brusseliaanzanden, dat zich op de oostelijke helling van de Zennevallei in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest bevindt. Deze voorraad is zeer belangrijk omdat 80% van het gewonnen water in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, ongeacht het gebruik, afkomstig is van dit grondwaterlichaam, waarbij het overgrote deel voor de drinkwatervoorziening is bestemd.

Sinds 2019 is er een nieuw hydrogeologisch model op basis van de eindige-elementenmethode met betrekking tot het freatische systeem beschikbaar, dat werd ontwikkeld op FEFLOW 7.0®: Brussels Phreatic System Model (BPSM, M. Agniel, 2019). Dit digitale model werd ontwikkeld door Leefmilieu Brussel. Het model maakt het mogelijk om de processen omtrent de afvloeiing van het grondwater in de hydrogeologische eenheden van het Brusselse freatische systeem te simuleren BPSM omvat Hydrobrux en is een verbeterde versie van Hydrobrux.

BPSM voldoet aan twee zeer belangrijke doelstellingen:

• een strategisch beheersmiddel voor de grondwatervoorraad van het freatische systeem ontwikkelen, dat het mogelijk maakt om de kwantitatieve en kwalitatieve druk te simuleren die op het grondwater wordt uitgeoefend. Dit model streeft ernaar om op termijn een hydrogeologisch referentiemodel tot stand te brengen, een onmisbaar hulpmiddel voor het geïntegreerde beheer van het grondwater van het freatische systeem dat het ook mogelijk maakt om simulaties uit te voeren van de thermische stromen (geothermie) en van het transport van verontreinigende stoffen (diffusie en dispersie);
• piëzometrische referentiekaarten opmaken (mei 2013) :

• piëzometrische referentiekaarten (m-TAW) van het hydrogeologische aquifereenheiden waaruit het Brusselse freatische systeem bestaat, namelijk:

   

  • HE/BHG_1b Alluviale leemBodemdeeltjes met korrelgrootte tussen 0.002mm en 0,05 mm , zandBodemdeeltjes die groter zijn dan 0,05 mm en grind aquifer;
  • HE/BHG_2 Hangend zandig aquifersysteem (Fm van Diest, Fm van Bolderberg, Fm van Sint-Huilbrechts-Hern en lid van Onderdale)
  • HE/BHG_4 Zand van Wemmel, Lede, Brussel en Vlierzele aquifersysteem (of beter bekend als Brusseliaanzanden);
  • HE/BHG_6 Zand en kleiBodemdeeltjes die kleiner zijn dan 0,002 mm van Tielt Aquitard;
  • HE/BHG_7b Zand en klei van Moen aquitard.
• freatische grondwaterstanden (m-TAW) (mei 2013) ;
• freatische grondwaterdiepten (m) (mei 2013) (isobaden).

Landeniaanzanden (Hydroland)

Sinds 2016 is er een hydrogeologisch model op basis van de eindige-elementenmethode met betrekking tot het  grondwaterlichaam van de Landeniaanzanden  beschikbaar, dat werd ontwikkeld op FEFLOW 6.1®: HYDROLAND v1.0. 

Hoewel er minder water wordt onttrokken aan deze afgesloten grondwaterlaag dan aan het Brusseliaan, kan ze niettemin worden beschouwd als een strategische watervoorraad in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest.

HYDROLAND maakt het mogelijk om de processen omtrent de afvloeiing van het grondwater in de hydrogeologische eenheid HE/BHG_08a Landeniaan zand aquifer te simuleren.

Dit model is een aanvulling op het Brussels Phreatic System Model (BPSM) en volgt doelstellingen van dat laatste, namelijk:

• een strategisch beheersmiddel voor de grondwatervoorraad van het grondwaterlichaam van de Landeniaanzanden ontwikkelen, dat het mogelijk maakt om de kwantitatieve en kwalitatieve druk te simuleren die op het grondwater wordt uitgeoefend. Dit model streeft ernaar om op termijn een hydrogeologisch referentiemodel tot stand te brengen, een onmisbaar hulpmiddel voor het geïntegreerde beheer van het grondwater van het freatische systeem dat het ook mogelijk maakt om simulaties uit te voeren van de thermische stromen (geothermie) en van het transport van verontreinigende stoffen (diffusie en dispersie);
• een piëzometrische referentiekaart tot stand brengen (mei 2013) voor de hydrogeologische eenheid HE/BHG_08a Landeniaan zand aquifer te stimuleren.

Brussels confined System Model (BCSM)

De potentiële hydrogeologische interacties tussen HE/BHG_8 Landeniaan  zandBodemdeeltjes die groter zijn dan 0,05 mm  aquifersysteem en de onderliggende HE/BHG_9 Krijt en sokkel aquifersysteem zetten Leefmilieu Brussel ertoe aan om de ontwikkeling te overwegen van een geïntegreerd model met betrekking tot het afgesloten systeem : Brussels confined System Model (BCSM).

Dit model zou het vorige HYDROLAND-model omvatten, en ook de verschillende hydrogeologische eenheden waaruit het ingeperkte systeem bestaat. Het streeft ernaar vollediger en nauwkeuriger te zijn dan het HYDROLAND-model door met name het volgende te garanderen:

• een betere bepaling van de geologische structuren, met name door een fijnere discretisatie die het meer bepaald mogelijk maakt om elke hydrogeologische eenheid van het ingeperkte systeem te modelleren;
• een betere representativiteit van de verhoudingen tussen aquifers;
• een betere bepaling van de infiltratie dankzij met name de aanwending van de resultaten van het hydrologische Wetspass-model (O. Batelaan, Y. Meyus en F. De Smed   - 2007);
  O. Vrije Universiteit Brussel & K.U.Leuven), Y. Meyus (Vrije Universiteit Brussel) et F. De Smedt (Vrije Universiteit Brussel)

Naar het voorbeeld van zijn “bovenbuur” BPSM zijn de door het BCSM nagestreefde doelstellingen de volgende:

• een strategisch beheersmiddel voor de grondwatervoorraad van het ingeperkte systeem ontwikkelen, dat het mogelijk maakt om de kwantitatieve en kwalitatieve druk te simuleren die op het grondwater wordt uitgeoefend. Dit model streeft ernaar om op termijn een hydrogeologisch referentiemodel tot stand te brengen, een onmisbaar hulpmiddel voor het geïntegreerde beheer van het grondwater van het ingeperkte systeem dat het ook mogelijk maakt om simulaties uit te voeren van de thermische stromen (geothermie) en van het transport van verontreinigende stoffen (diffusie en dispersie);
• piëzometrische referentiekaarten tot stand brengen voor elke hydrogeologische aquifereenheid waaruit het Brusselse ingeperkte systeem bestaat, namelijk:
  • HE/BHG_8a Landeniaan zand aquifer
  • HE/BHG_9a Krijt aquifer
  • HE/BHG_9b Sokkel aquifersysteem

Momenteel maken bepaalde moeilijkheden het niet mogelijk om het BCSM optimaal te ontwikkelen. In het bijzonder het gebrek aan kennis van de structuren met betrekking tot de diepste stratigrafische eenheden: SE/BHG_91 Krijt van Gulpen en SE/BHG_92 Paleozoïsche sokkel. Een betere voorstelling van de structuren via de realisatie van seismische campagnes zou het in het kader van een volgende versie van Brustrati3D mogelijk kunnen maken om dit probleem de komende jaren op te lossen.