Het IJsselmeer als stochastisch systeem

De dijk is in totaal 32,5 kilometer lang, en was lange tijd de langste zeedijk op aarde totdat in Zuid-Korea in 2006 de 33,9 kilometer lange zeedijk van het Saemangeum Project gereed kwam. In het IJsselmeer wordt vanaf het begin van april tot en met september een waterpeil van 0,20 meter beneden Normaal Amsterdams Peil (NAP) nagestreefd en van oktober tot en met maart en peil van 0,40 meter beneden NAP. Deze peilen waren en zijn redelijk standaard, alleen wordt er tegenwoordig wat flexibeler mee omgegaan als er droge of juist natte perioden worden verwacht.

In 1973 heb ik mijn ingenieursdiploma in civiele techniek bij de TU Delft gehaald. In de tijd dat ik afstudeerde lag de dijk van Lelystad naar Enkhuizen er nog niet en was het IJsselmeer met de ermee in open verbinding staande randmeren ongeveer 2.000 vierkante kilometer groot. Mijn afstudeeronderwerp betrof Het IJsselmeer als stochastisch systeem. In die tijd stond er in de TU Delft een enorme computer waarop je je zelf geschreven programma’s op ponskaarten kon invoeren. Dit deed je meestal ’s middags. Je kon dan de volgende dag komen kijken of de berekening gelukt was, of dat je het stapeltje ponskaarten moest aanpassen. Nu ondenkbaar, maar toen zeer vooruitstrevend. Je kon zelf berekeningen maken die tot dan toe zeer tijdrovend of eigenlijk niet te doen waren. Deze enorme computer had een capaciteit van 80 kilobytes, een fractie van wat nu in je mobieltje zit.

In 1968 had Rijkswaterstaat het rapport De waterhuishouding van Nederland uitgebracht. In dit rapport zat een bepaling van de kans van overschrijding van het streefpeil op het IJsselmeer in de winter als de dijk van Lelystad naar Enkhuizen zou zijn gesloten, waardoor de oppervlakte van het IJsselmeer zou zijn gereduceerd tot 1.200 vierkante kilometer. Deze kans was bepaald met een statistische methode. Het werd aardig gevonden als een student eens zou uitzoeken of je met een nieuwe methode tot een overeenkomstig resultaat zou komen. Op basis hiervan ben ik aan de gang gegaan.

Als je het IJsselmeer als systeem bekijkt komt er variërende neerslag, rivierafvoer en uitgemalen water uit de aangrenzende polders in en gaat er verdamping en bij enkele sluizen water uit. Daarbij zijn de grote sluizen in de Afsluitdijk het belangrijkst, maar er zijn ook sluizen naar het Noordzeekanaal, naar Noord-Holland en naar Friesland. In een dergelijk systeem zitten op al de bovengenoemde onderdelen variabelen. Het doel van mijn studie was om op basis van deze variabelen de kans op overschrijding van de streefpeilen te berekenen, hoeveel water in droge perioden beschikbaar zou kunnen zijn voor het westen en noorden van ons land, en om na te gaan wat de invloed van de sluiting van de dijk van Lelystad naar Enkhuizen in de winterperiode op overschrijding van het IJsselmeerpeil zou kunnen zijn. Hierbij kwam nog als extra factor de werking van de stuwen in de Nederrijn en de Lek, waarmee kan worden geregeld dat bij geringere afvoer van de Rijn extra water door de IJssel stroomt. Daar kwam dus de stochastiek (wetenschap van de kansberekening en statistiek) om de hoek kijken.

Ik kreeg alle van belang zijnde beschikbare gegevens van Rijkswaterstaat. Dat waren heel veel gegevens, want er was sinds de sluiting van de Afsluitdijk goed gemeten. Ik ben begonnen om de zaak op basis van halfjaarcijfers te analyseren. Dat was redelijk te overzien en leidde relatief snel tot resultaat. Toen heb ik de stap gedaan naar maandcijfers. Daar kwamen de complicaties. Voor de bepaling van eventuele watertekorten waren de maandcijfers wel min of meer voldoende, maar voor de peiloverschrijdingen in de winter moest je uiteindelijk wel naar dagcijfers toe.

Uiteindelijk is het me gelukt om alle berekeningen op basis van maandcijfers uit te voeren, wat al zeer veel programmeren en rekenwerk van de computer vergde. Gelukkig werd het wel voldoende gevonden om mij de ingenieurstitel toe te kennen. Voor de zomerperiode waren de zaken toen wel duidelijk. Om eventuele verbetering in de resultaten van de statistische benadering te krijgen moesten de berekeningen toch echt op basis van dagcijfers worden gedaan. Dat zou mij zeer veel tijd hebben gekost, en daar was zelfs de computer van de TU Delft toen nog niet echt toe in staat.

Als zich nu in de winter een natte periode voordoet, zoals nu tijdens het schrijven van deze bijdrage in december 2023 het geval is, kijk ik nog altijd hoe het waterpeil op het IJsselmeer zich heeft ontwikkeld. Dit kan tegenwoordig zeer eenvoudig op de website van Rijkswaterstaat onder waterinfo.rws.nl. Hoewel de statistische lijn al voor 1968 is bepaald lijkt hij zelfs onder de invloed van wijzigingen in het stroomgebied van de Rijn en klimaatverandering nog steeds aardig te kloppen. Wellicht heeft iemand nog eens zin om een en ander op een stochastische wijze te benaderen. De huidige computers moeten daartoe ruimschoots in staat zijn. Met de nu 50 jaar langere meetreeks zou het ook interessant zijn, om met een veel eenvoudiger statistische benadering te kijken hoe de fluctuatie in het IJsselmeerpeil zich heeft ontwikkeld.