Stroomgebied bepalen – het afwateringsgebied van elk punt met één klik

Om een duiker, een sloot, een wadi of retentievijver of een kleine brug te dimensioneren, of voor een opdracht hydrologie, heb je eerst het stroomgebied nodig: al het land waarvan de regen naar jouw punt stroomt. Een GIS kan het afleiden, maar dan moet je een hoogtemodel vinden, de putten vullen, stroomrichtingen en accumulatie berekenen en een uitstroompunt plaatsen, en dat kost de eerste keer een middag. Deze tool zet dezelfde stappen in je browser. Klik op de waterloop waar het water gemeten moet worden, en de hoogten rond het punt worden gelezen uit Terrain Tiles, een gratis wereldwijde hoogtedataset die nationale lidarmodellen, EU-DEM, SRTM en andere bronnen combineert. Putten in de gegevens worden gevuld zodat het water altijd verder kan, elke cel krijgt de richting van zijn steilst dalende buur (de D8-methode van ArcGIS, QGIS en GRASS), en de cellen bovenstrooms van je punt vormen het stroomgebied. De grens wordt op de kaart getekend met de langste stroombaan en het netwerk van waterlopen, en het paneel geeft de getallen die ontwerpmethoden en opdrachten vragen. Download het stroomgebied als GeoJSON, KML of shapefile voor QGIS, ArcGIS of CAD, of kopieer een link die hetzelfde resultaat weer opent.

Zo werkt het

1. Zoek een plaats of postcode, of verschuif de kaart, en zoom in tot je de beek of de wegkruising ziet die je nodig hebt.
2. Klik precies op de beek, de brug, de duiker of de uitstroom van het meer; het punt wordt verplaatst naar de dichtstbijzijnde waterloopcel binnen 60 m.
3. Wacht een paar seconden terwijl de hoogtegegevens worden gelezen; het venster groeit van 4 × 4 km tot hooguit 20 × 20 km tot het hele stroomgebied erin past.
4. Lees in het paneel de oppervlakte, omtrek, langste stroombaan, hoogten, gemiddelde helling en de vormindices af.
5. Kies hoe dicht het netwerk van waterlopen moet zijn, en download GeoJSON, KML of de shapefile, of kopieer de deellink.

Hoe nauwkeurig is het?

Waar de hoogten vandaan komen

Terrain Tiles neemt voor elke plek het beste open hoogtemodel: het lidar-model van 2 m van de Environment Agency in Engeland, USGS 3DEP met ongeveer 10 m in de Verenigde Staten, nationale modellen van 10 m in Oostenrijk en Noorwegen, EU-DEM met 25 m in het grootste deel van de rest van Europa, ook in Nederland en België, en SRTM met ongeveer 30 m in een groot deel van de wereld. Het fijne AHN zit er niet in. De tool leest ze op een vierkant raster in de UTM-zone van het uitstroompunt met hooguit 500 cellen per zijde: cellen van 8 m in het eerste venster van 4 × 4 km, 40 m in het grootste venster van 20 × 20 km, nooit fijner dan één pixel van de tegels. Een stroomgebied is zo goed als de ruggen tussen de dalen in die gegevens; in heuvels en bergen zijn die duidelijk en volgt de grens meestal de echte waterscheiding tot op één of twee cellen.

Hoe het water wordt gerouteerd

Eerst wordt elke put in het raster gevuld met het Priority-Flood-algoritme van Barnes, Lehman en Mulla (2014), van de rand van het venster naar binnen, en vlakke stukken krijgen een minieme helling zodat ze afwateren; dan watert elke cel af naar de buur van de acht met het steilste verval (D8), en de cellen waarvan het pad door het uitstroompunt loopt vormen het stroomgebied. Dit is de standaardmethode in ArcGIS (Fill, Flow Direction, Watershed), QGIS en GRASS r.watershed. D8 stuurt al het water één kant op, dus op gladde bolle hellingen kan de waterscheiding een cel heen en weer schuiven. Oppervlakte en omtrek worden geodetisch op de WGS84-ellipsoïde gemeten aan de grens, waarvan de trap van celranden met hooguit drie kwart cel wordt afgevlakt zodat de omtrek niet te groot uitvalt.

Vlak land, polders, steden en drainage

Waar het land vlak is, zoals in bijna heel Nederland, in Vlaanderen, Denemarken, moerassen en rivierdalen, bepalen hoogteverschillen van enkele decimeters waar het water heen gaat, en een model van 10–30 m ziet die niet. In polders gaat het water bovendien via sloten, tochten, stuwen en gemalen, vaak tegen het maaiveld in, en drainagebuizen, riolen en duikers onder wegen brengen het over waterscheidingen die het terrein niet toont. Daar kan de grens flink fout zijn, en daar heb je het AHN (0,5 m, via ahn.nl en PDOK) of een ander lidarmodel van 1–2 m nodig (het Digitaal Hoogtemodel Vlaanderen, de DHM van Denemarken, RGE ALTI in Frankrijk, de DGM1 van de Duitse deelstaten, de MDT van het CNIG in Spanje), of de legger en de afwateringsgebieden van het waterschap. Gebruik voor een vergunning of een ontwerpberekening altijd het afwateringsgebied van het waterschap zelf.

Grote stroomgebieden

Het venster groeit van 4 × 4 km naar 8, 14 en ten slotte 20 × 20 km, en schuift daarbij op naar het tot dan toe gevonden stroomgebied. Raakt het stroomgebied nog steeds de rand van het grootste venster, dan meldt de tool dat en toont hij alleen het gevonden deel: oppervlakte, stroomlengte en indices zijn dan te klein. Gebruik voor een grote rivier een nationale kaart van stroomgebieden of een wereldwijde dataset zoals HydroSHEDS.

Goed om te weten

Naast de beek klikken

Een klik op een helling naast de beek geeft het kleine stroomgebied van die helling. De tool verplaatst het punt naar de dichtstbijzijnde cel binnen 60 m die veel water verzamelt en meldt hoe ver; is het resultaat piepklein, klik dan op de beek zelf of iets verder stroomafwaarts.

Meren en stuwmeren

Wateroppervlakken zijn vlak in de gegevens. De tool laat een meer afwateren waar de oever het laagst is, meestal de echte uitstroom, maar een dam of stuw die niet in het hoogtemodel zit, kan het water een andere kant op sturen. Klik onder de uitstroom van het meer om alles mee te nemen wat erin afwatert.

Het netwerk van waterlopen is een model

De blauwe lijnen zijn cellen die meer dan het gekozen oppervlak bovenstrooms verzamelen, geen gekarteerde waterlopen. Wijken ze af van de echte beken op de achtergrondkaart, dan zijn de hoogtegegevens daar te grof, en dat is ook een waarschuwing voor de grens.