Theorie
Grondwateraanvulling is essentiële invoer voor een grondwatermodel. Een inschatting van deze grondwateraanvulling kan direct aan het grondwatermodel worden gevoed, bijvoorbeeld als tijdreeks van neerslag minus de potentiële verdamping. Het gebruiken van neerslag minus potentiële verdamping is het eenvoudigst en vergt de minste rekentijd. Echter worden hierbij onverzadigde zone processen niet meegenomen. Deze onverzadigde zone processen kunnen een grote invloed hebben op de daadwerkelijke grondwateraanvulling en daarom ook op modeluitkomsten.
Onverzadigde zone processen en grondwateraanvulling kunnen ook gesimuleerd worden met modelcode voor de onverzadigde zone. Hiermee kan op een realistischere manier een inschatting van de grondwateraanvulling berekend worden. De berekende tijdreeks van grondwateraanvulling kan als invoer worden gebruik voor simulaties met het grondwatermodel. Dit wordt ook wel een offline koppeling genoemd. Bij deze manier van koppelen wordt echter de interactie tussen de onverzadigde zone en het grondwater niet meegenomen. Om deze interactie wel te simuleren is een continue uitwisseling van informatie tussen het onverzadigde zone model en het grondwatermodel nodig. Dit wordt ook wel een online koppeling genoemd.
De manieren waarop deze online koppeling tot stand gebracht kan worden, wordt in detail beschreven in de studie van Van Walsum en Veldhuizen uit 2011 (link). In deze studie wordt een unieke online koppelmethode gepresenteerd waarbij het onverzadigde zone model in MetaSWAP en het grondwatermodel in MODFLOW een gedeelde “state” variabele hebben: de freatische grondwaterstand. Deze gedeelde variabele bevindt zich in MetaSWAP aan de onderzijde van de MetaSWAP kolommen en in MODFLOW in de bovenste laag van het watervoerende pakket. Over een aantal iteraties convergeren de verandering in grondwaterstand (berging) van MetaSWAP en MODFLOW tot een evenwicht. Naast deze conversie-methode is er in MetaSWAP extra methodiek toegevoegd om te garanderen dat de waterbalans kloppend blijft.
Deze manier van koppelen van onverzadigde zone en grondwatermodel heeft voordelen t.o.v. andere (wat simpelere) koppelmethoden.
- In vergelijking met een koppelmethode waarbij het onverzadigde zone model boven op het grondwatermodel wordt geschematiseerd is er niet het probleem dat het grondwatermodel onder het model van de onverzadigde zone wordt “begraven”. Door dit te voorkomen kan ook het modelbereik van de onverzadigde zone “verzadigen” en door MODFLOW worden meegenomen in de berekening. Hierdoor kunnen ook de verzadigde zone processen, zoals horizontale grondwaterstromingen, in het onverzadigde zone deel van het modelbereik worden gesimuleerd.
- In vergelijking met een koppelmethode waarbij de dikte van de onverzadigde zone flexibel is en varieert met de grondwaterspiegel heb je niet het probleem dat je een weerstandslaag moet toekennen tussen het verzadigde- en onverzadigde zone model. Gezien deze laag geen dikte heeft zou hij ook geen weerstand hebben, waardoor er allerlei problemen ontstaan met de numerieke stabiliteit.