LSUE - Workshop Thema WATER 25-01-2010 · 2011. 3. 2. · LSUE –Workshop Thema Water Agenda: •...

LSUE - WorkshopThema WATER

25-01-2010

LSUE – Workshop Thema WaterAgenda:• 9u00-9u10: Inleiding en doelstelling workshop (Okke

Batelaan en Patrick Willems, themaleiders Water)• 9u10-9u25: Ondersteuning door LSUE,

financieringskanalen (Jeroen Gillabel, coördinator LSUE)

• 9u25-10u10: voorstelling expertise en voorstellen voor versterking onderzoekssamenwerking (alle deelnemers)

• 10u10-10u30: Pauze

• 10u30-11u30: Discussie• 11u30-12u00: Samenvatting en prioritaire actiepunten

Algemene doelstellingen onderzoekscentra

• Departementen: uitbouw onderzoeksgroepen met voldoende kritische massa en uitgesproken expertises

• Onderzoekscentra:• onderzoek rond eenzelfde thematiek in

verschillende onderzoeksgroepen met onderscheiden achtergrond samenbrengen

• flexibele en open organisatie voor interdisciplinaironderzoek

Algemene doelstellingen onderzoekscentra

• Ontmoetingsforum tussen onderzoekers• Stimuleren van:

• Contacten en communicatie tussen onderzoekersuit verschillende disciplines

• Meer gezamenlijke onderzoeksinitiatieven• Meer efficiënte doorstroming van informatie

• Aanspreekpunt voor DOC voor externe en interne financiering

• Grotere doorstroming van thematische vragen vanuitindustrie en overheid

• Mogelijkheden voor valorisatie in kaart brengen (via coördinator)

Focus LSUE

WaterProceskennisBeheerTechnologie

Water-gerelateerde expertise K.U.Leuven


(1) Systemen (takken hydrologische cyclus):• Atmosfeer

• Hydrologie

• Grondwater

• Bodemwater

• Oppervlakteafstroming

• Rioleringen en rivieren

• Estuaria, kusten en zeeën

Afd. fysische en regionale geografie

Afd. hydraulica

Afd. bodem- en waterbeheer

Afd. geologie: hydrogeologie

prof. van Lipzig

profs. Batelaan, Dassargues, Swennen

profs. Diels, Vanderborght

profs. Berlamont, Willems

profs. Monbaliu, Toorman

profs. Raes, Wyseure


(2) Processen:

• Kwantiteit / kwaliteit

• incl. Nutriënten, pesticiden, …

• Sedimenten

• Erosie

• Sedimentmechanica

• Aquatische ecologie

• Watergebruik vegetatie

• Waterzuivering

Afd. fysische en regionale geografie

Afd. hydraulica

Afd. aquat. ecol. en evolutiebiologie

Dept. chemische ingenieurstechnieken

profs. Poesen, Govers, Van Rompaey

profs. Brendonck, De Meester

profs. Van Impe, Smets, Vandecasteele, VdBruggen

prof. Toorman

Afd. Bodem- en waterbeheerprofs. Diels, Bouillon

Afd. Aquatische biologie (KULAK)

prof. Muylaert

Afd. plantenbiotechniek

Afd. Bos, natuur & landschap

prof. Ronny Swennen

prof. Bart Muys

Alle vorige in (1)


(3) Beheersaspecten:• Economisch en duurzaam

beheer van water• Landbouwkundig beheer

van water• Civieltechnisch beheer van

water • Ruimtelijke planning van

water• Watertechnologie

Centr. landbouw- en

voedseleconomie

Dept. chemische

ingenieurstechnieken

Afd. hydraulica

profs. Tollens, Mathijs

Afd. bodem- en waterbeheer

profs. Raes, Wyseure

profs. Berlamont, Monbaliu, Toorman

profs. Van Impe, Smets, VdBruggen

Waterplatform (Associatie partners)

Ann Hulsmans, Leen Braeken

Dept. ASRO

profs. Vandevyvere, De Meulder, Shannon

Onderwijssamenwerking: IUPWARE• Reeds onderwijssamenwerking Master in Water

Resources Engineering (IUPWARE); De meerwaarde van samenwerking is ook realiseerbaar voor onderzoek

UitdagingBestaande samenwerking verder versterken

• Duurzaam waterbeheer vraagt sterke integratie:

– tussen alle water-gerelateerde disciplines

– met de andere LSUE-thema’s Klimaat, GIS&T, Bodem, Biodiversiteit, Energie, Duurzame landbouw, Interactie mens en omgeving, …

• Bestaande samenwerking binnen Dept. A&OW uitbreiden naar onderzoeksgroepen van Fac. Ingenieurswetenschappen (Hydraulica, CIT, …), Aquatische ecology, …van ad-hoc naar duurzaam

Concrete voorstellen• Gezamenlijke ontwikkeling van model instrumentarium voor gekoppelde

problemen oppervlaktewater-grondwater en ecohydrologie

• Ontwikkeling voor Afrika (kan ook globaal/Europees/Belgisch zijn) van een geïntegreerd klimatologisch-hydrologisch model (misschien ook geologie, landuse, socio-economisch of andere aspecten)

• Gezamenlijk onderzoekscatchment (evt. genest groot-klein), met langjarig commitment: data verzameling-analyse door/voor Master- & PhD-studenten

• Gezamenlijk HERCULES-aanvraag voor grote apparatuur; idee: een catchment vol met meetapparatuur is voor ons een 'groot apparaat'

• Gezamenlijke databases voor regio's waar veel op gewerkt wordt (onderzoekscatchment, Afrika,...)

• In gang zetten door meerdere PhD’s uit verschillende groepen op een gezamenlijk project te zetten

• LSUE gebruiken om gezamenlijke onderzoeksdoelstelling en één K.U.Leuven water onderzoeksexpertise-loket te creëren





• 10u10-10u30: Pauze


Ondersteuning door LSUE (Jeroen Gillabel, coördinator)

• Basis: activiteiten LSUE zijn complementair aan eigen onderzoeksactiviteiten: interdisciplinair, ondersteuning, visibiliteit

– “Externe relaties”: contactpunt tussen onderzoekers en

• Andere onderzoekers: samenbrengen expertises voor interdisciplinair onderzoek

• Externe partners (overheid, industrie, andere onderzoeksinstellingen): visibiliteit!

• DOC, LRD voor doorstroming info en ondersteuning projectaanvragen

• Het publiek: maatschappelijke valorisatie

– Ondersteunen en stimuleren interdisciplinair onderzoek rond thema’s

• Mensen samenbrengen (o.a. deze workshop)

• Ondersteuning bij leggen van contacten, vinden van geschikte financieringskanalen

• Ondersteuning bij uitwerken van interdisciplinaire projectvoorstellen: opvolgen, nagaan vereisten, coördinatie administratie en budget, afstemming inhoud op evaluatiecriteria.

– Opm: Inhoud onderzoeksvoorstellen komt van onderzoekers

• (Eventueel: projectcoördinatie voor korte interdisciplinaire projecten indien nuttig)

• Toekomst: valorisatie onderzoeksresultaten ondersteunen/stimuleren

Overzicht financiering

geDOC online:

www.kuleuven.be/gedoc

DOC 2009

FP7

ERC

Overzicht financiering(DOC)

From basic to applied research

Fro

m s

ma

ller

to la

rge

r p

roje

cts

FWO

IOFKnowledge platformsLeverage projects

EU innovation-project

COOPERATIONSMEs

CIP

OT

IDO

GOA IWT – O&O

IWT - OZM

IWT - SBO

IWT – SBO

voortraject (m. f.)

MARIE

CURIE

CREA

StrategieD

em

and d

riven

segm

enta

tion

Broadening Internationalisation

R&D with industry O&O Eurostar JTI, EIT,

KP7

Strategic research in collaboration with

Industry

Comp Polen Coll Res JTI

Proof-of-principle research SBO SMEs FP7 INFRA

Strategic research projects bottum-up SBO,VIB

IBBT, Imec

FP7 EIT

Multidisciplinary tested IOF IDO SBO ITN,FP7 ERC

Mono-disciplinary research BOF FWO BOF IAPP FP7 ERC

Mono group Internal

collabo-

ration

National

collabo-ration

Interna-

tional

collabo-

ration

Large-scale

initia-tives

DOC 2009

BOF-IDO: Interdisciplinair Onderzoeksprogramma

• initiatieven die ruimer zijn dan een onderzoeksproject en veeleer het karakter hebben van een beginnend onderzoeksprogramma

• nieuwe interdisciplinaire onderzoekslijn (de samenwerking op zich kan al langer bestaan);

• onderzoek van een internationaal hoog niveau;

• daadwerkelijke samenwerking die goed gecoördineerd wordt;

• de samenwerking heeft een wetenschappelijke meerwaarde met een perspectief voor verder interdisciplinair onderzoek met steun uit andere financieringsbronnen;

• intern en extern strategisch belang: de optimalisatie van de middelenaanwending en de competentieopbouw binnen de K.U.Leuven en de internationale positionering van het onderzoek t.o.v. internationale onderzoeksprioriteiten.

• 250 000 tot 750 000 € voor 3 of 4 jaar, personeels- en werkingskosten

• Belangrijk: – disciplinaire afstand bij voorkeur groot, maar kleine afstand geen hinderpaal indien

uitgesproken strategische/wetenschappelijk meerwaarde

– Programmatorisch karakter!

– Complementaire onderzoeksmethodologie

Voorbeelden

• Klimaatgebonden sociale en economische chaos in de Noordelijke en Zuidelijke Levant (1200-800 v.Chr.).

– Karel Van Lerberghe Faculteit Letteren /OE Nabije Oosten Studies Gerard Govers Dept. Aard- en Omgevingswetenschappen Joachim Bretschneider Faculteit Letteren /OE Nabije Oosten Studies Pierre Van Hecke Faculteit Godgeleerdheid /Onderzoekseenheid Bijbelwetenschap Jan Diels Dept. Aard- en Omgevingswetenschappen Willem Van Neer Departement Biologie Etienne Paulissen Dept. Aard- en Omgevingswetenschappen Klaas Vansteenhuyse Faculteit Letteren /OE Nabije Oosten Studies

• Ontwikkeling van een geoptimaliseerd meerschalenmodel voor de simulatie van plastische vormgeving van metalen.

– Paul Van Houtte Departement MTM Albert Van Bael Departement MTM Dirk Roose Departement Computerwetenschappen Giovanni Samaey Departement Computerwetenschappen Dimitri Debruyne Departement MTM

http://www.kuleuven.be/onderzoek/onderzoeksdatabank/project/3H09/3H090272http://www.kuleuven.be/onderzoek/onderzoeksdatabank/project/3H09/3H090272http://www.kuleuven.be/onderzoek/onderzoeksdatabank/project/3H09/3H090272http://www.kuleuven.be/onderzoek/onderzoeksdatabank/project/3H09/3H090272http://cwisdb.cc.kuleuven.be/persdb-bin/persdb?lang=N&oproep=persoon&fnaam=U0013922http://www.kuleuven.be/onderzoek/onderzoeksdatabank/project/3E09/3E090503http://www.kuleuven.be/onderzoek/onderzoeksdatabank/project/3E09/3E090503http://cwisdb.cc.kuleuven.be/persdb-bin/persdb?lang=N&oproep=persoon&fnaam=U0013123http://cwisdb.cc.kuleuven.be/persdb-bin/persdb?lang=N&oproep=persoon&fnaam=U0013123

Hercules

• Onderzoeksinfrastructuur

– Alle faciliteiten en bronnen die het verrichten van grensverleggend en strategisch basisonderzoek bevorderen. Ook collecties, natuurlijke habitats, corpora en databanken (inclusief de digitale ontsluiting ervan).

• 3 categorieën:

– Hercules 1: 150 000 tot 600 000 €, 100% subsidie

– Hercules 2: 600 000 tot 1 500 000 €, 70% tot 100% afh. van samenwerking

– Hercules 3: >1 500 000 €, 70% tot 100% afh. van samenwerking

• Associatie / Vlaams niveau, samenwerking belangrijk

• Coherent plan, strategische meerwaarde

• Op tijd beginnen!

IWT- Strategisch Basis Onderzoek

• opbouwen van wetenschappelijke en/of technologische capaciteit die de basis vormt voor economische en/of maatschappelijke toepassingen in Vlaanderen

• tussen het algemeen kennisverruimend onderzoek enerzijds en de specifiek geörienteerde onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten anderzijds

• Open voor alle disciplines: zeer geschikt voor multidisciplinair onderzoek

• Valorisatie belangrijk!– Economische finaliteit (industrie)

– Maatschappelijke finaliteit (overheid, maatsch. Organisaties, sociale sector,…)

– Betrokkenheid bedrijven / maatschappelijke actoren: vraag-gedreven!

• 185 000 tot 500 000 € per jaar, 4 jaar

• Intensieve voorbereiding

• SBO-voortraject (1 jaar, 100 000 €)

Industrieel Onderzoeksfonds (IOF)

• Kennisplatform– lange termijn samenwerking voor strategisch basisonderzoek met

meetbare, toepassingsgerichte objectieven die tot valorisatie kunnen leiden

– Bij voorkeur multidisciplinair

– IOF financiering dient als katalysator, ze brengt disciplines en technologieën bij elkaar en genereert nieuwe en relevante knowhow

– Nadruk op technologie en valorisatiepotentieel OF equivalent met maatschappelijke finaliteit

• Hefboomproject: korte haalbaarheidsstudie– Wetenschappelijk concept toetsen en commerciële waarde inschatten

– Potentieel voor onafhankelijke vervolgfinanciering

– Voortraject Kennisplatform

Vlaamse Innovatie Samenwerkingsverbanden (IWT-VIS)

• Vis-(sub)Regionale InnovatieStimulering

• Vis-Collectief Onderzoek : verwerven, bundelen en vertalen van kennis tot innovatietoepassingen bruikbaar voor een grote groep bedrijven ; onderzoek kan uitgevoerd worden door een onderzoeksinstelling

• Vis-Competentiepolen : kennissokkel van meest relevante actoren uit bedrijfsleven en kennisinstellingen inzake innovatie rond een duidelijk programma

• Vis-Haalbaarheidsstudies (voorbereiding/verkenning) en Samenwerkingsprojecten : interactie tussen reeds gesubsidieerde innovatie-actoren (kenniscentra, bedrijven, federaties, organisaties)

• Vis-Technologische Dienstverlening : vergroten van innovatiecapaciteit vanuit technologische vraag die gespecialiseerde, onafhankelijke advisering van hoge kwaliteit vergt

• Vis-Thematische InnovatieStimulering : vergroten van innovatiecapaciteit rond een gemeenschappelijke problematiek/opportuniteit door kennisvertaling in innovaties en netwerken tussen bedrijven onderling en met kenniscentra

Aandachtspunten

• Vertrekken van idee, dan bijpassend financieringskanaal

• Focus op niches met i) potentieel voor creatie meerwaarde, ii) voldoende expertise/erkenning

• kanalen met valorisatie-aspecten: goede kennis van noden van gebruikers noodzakelijk

• Tijdig beginnen!





• 10u10-10u30: Pauze


Clemence Goyens

Annemarie Devis

Prof. Nicole van Lipzig

Dr. Matthias Demuzere Dr. Dirk Lauwaet Erwan Brisson

Tom AkkermansDr. Tim Böhme Kwinten Van Weverberg

Dr. Irina Gorodetskaya

Climaqs Project: Climate Impact and AirQuality Modelling for Policy Support

Quest Project: Improving prec.forecasting in atmosphericmodels

Impact of deforestation onprec. in Central Africa

Hydrant project: Measuringclouds and water vapour in Antarctica

Modelling wind conditions in a future climate in Belgium

The Regional Climate Modelling Research Group

The Regional Climate Modelling Research Group

The group regional climate studies of the Department Earth- and EnvironmentalSciences, KULeuven wants to contribute to a better understanding of the atmospheric branch of the hydrological cycle and how this varies in space and time.

For this we use regional atmospheric models

Links to other research groups:

Regional atmospheric model input: land use maps, vegetation parameters, soil parameters e.g. texture, moisture content (3 km resolution)

Regional atmospheric model output: high resolution (25-3 km) precipitation mapsover Belgium, Europe for past and future climate runs, can be used as input inerosion models, hydrological models,…

Validation data: soil moisture, runoff, surface fluxes, rainfall measurements,…

General Scientific Objectives (Jan Vanderborght)

• To provide long-term environmental data in

a multi-scale and multi-temporal mode

• To study long-term influence of land use changes,

climate changes, socioeconomic developments

and human interventions in terrestrial systems

• To analyse the interactions and feedbacks

between soil, vegetation and atmosphere

from the point to the catchment scale

• To determine effective parameters, fluxes

and state variables for different scales

• To bridge the gap between measurement,

model and management

The Eifel/Lower Rhine Valley Observatory

Pre-event soil water content distribution

Event soil water content distribution

Comparison with standard data from the Germany Weather Service

Germany Weather Service (1 km) TERENO (50 m)

Thanks a lot for your attention!

For further information please visit our homepage: www.tereno.net

Faculteit IngenieurswetenschappenDepartement Burgerlijke Bouwkunde

Afdeling Hydraulica• 3 onderzoeksgroepen (afdelingshoofd: J.Berlamont):

• Stedelijke hydrologie en rivierkunde (P. Willems)• Sedimentmechanica (E. Toorman)• Kusthydraulica (J. Monbaliu)

• Stedelijke hydrologie en rivierkunde:• Systemen: waterlopen en rioleringen• Processen: neerslag, neerslagafstroming, hydrodynamica, fysico-

chemische waterkwaliteit

• Enkele onderzoeksprojecten: Invloed klimaatverandering op hydrologische extremen

(overstromingen, laagwater, pollutie) Real-time overstromingsvoorspelling en –controle Lokale radar voor rioleringstoepassingen

• Cases: Dender, Demer, Nete, Leie-Bovenschelde; Nile basin, Tarim basin China, Paute basin Ecuador

Onderzoekssuggesties m.b.t. LSUE• Gezamelijke ontwikkeling van modelinstrumentarium

voor gekoppelde problemen oppervlaktewater-grondwater en ecohydrologie:• Onderzoek naar interacties:

Oppervlaktewater-grondwater Rioleringen-waterzuivering-ontvangend oppervlaktewater Oppervlaktewaterkwaliteit-ecologie (vb. bij overstromingen)

• Onderzoekscatchment als integrator: Nationaal: vb. Kleine Nete Ontwikkelingssamenwerking: vb. Nile basin, Paute basin Ecuador

• Klimaatverandering:• Interfacing klimatologie – hydrologie / water engineering –

ecologie• Klimaatverandering versus landgebruiksevoluties (verstening)• Multidisciplinair onderzoek naar klimaatadaptatie (cfr. offerte

Vlaamse Overheid)


Afdeling Hydraulica• Coastal & Estuarine Hydraulics - Waves & Currents (Jaak

Monbaliu):• Waves: Spectral modelling, wave-current interaction, rogue waves, coastal

defence & climate change, currents, numerical modelling (Coherens / Telemac2D)

• Coastal & Estuarine Hydraulics - Turbulence (Erik Toorman):• Multi-scale turbulence modelling: auto-adjusting 2-layer high/low-

Reynolds k-ε model, generation of accurate boundary conditions for rough bottoms, horizontal large-scale eddies by 2D/H-LES

• Coastal & Estuarine Sediments Morphodynamics (ET &JM)• Non-cohesive sediment (sand) transport: ripples under waves & currents

(JM), Cohesive sediment (mud) transport (ET): mud dispersal, nautical bottom, dredged material disposal, wave-mud interaction

• Remote sensing of intertidal flats (JM), Monitoring (field measurements)• Application areas: North Sea, Belgian Coast, Yzer Mouth & Scheldt Estuary,

Suriname Coast (South America), mud banks, mangroves, …


Afdeling Hydraulica• Coastal & Estuarine Sediments Fundamental Research

(ET)• Physical processes - Theory, numerical modelling & experiments:

• sediment-turbulence interaction• near-bed high-concentration layers (sheet flow, fluid mud, debris flow)

+ Low-Reynolds modelling• fluid mud (nautical bottom, wave-mud interaction, …)• subgrid-scale model development (fluid-particle interaction, effective

roughness, drag modulation, ...)• flocculation (multi-disciplinary FWO project)

• Virtual laboratory FENST-2D: testing (convergence, stability, ...), verification, calibration, validation, software implementation & transferability


Afdeling Hydraulica• Coastal & Estuarine Hydraulics - Collaborations

• National:• Federal: BMM-MUMM • Flemish Government: WLH / Flanders Hydraulics Lab, Maritieme

Toegang, Afd. Kust• Engineering Consultants

• International: many partners

• Major Projects:• FP7 THESEUS & FIELD_AC• Flemish Government, a.o. COHERENSv2 (new North Sea-Scheldt 3D

model)• BelSPo (BOREAS, QUEST-4D, ...)• FWO

• Consulting

Hydrogeologie

• AOWGeologieHydrogeologie

• Batelaan, Dassargues, Swennen, FWO-postdocHuysmans, 2 PhD’s

• Grondwater systeem analyse: grondwatermodellering, geostatistiek, heterogeniteit en onzekerheid, chemie

• Stochastische simulatie laag radio actief afval verontreiniging in grondwater (SCK)

• Si mobilisatie in bovenstroomse bekkens (FWO)

• Procesfactor nitraat (VLM)

• Brussel aquifer (Dijle), Kempen-Nete

Hydrogeologie

• Grootste z-waterreserveveel links andere compartimenten

• Grondwateronderzoek gekenmerkt door grote onzekerheid, moeilijke karakterisatie: alternatieve data

• De uitdaging: kwantificering effecten op grondwater van verandering van randen: klimaat, land, ecologie, bodem, oppervlakte water: terugkoppeling

• Alleen mogelijk door integratie, koppeling met andere disciplines: komt niet vanzelf, samenwerkingsraamwerk nodig, PhD teams

Hydrological connectivity:

- link landscape-surface water

- link river- aquifer

• Dividing the landscape in Hydrological Response Units (HRU’s) disregards the connection structure

• Bidirectional connection between river and aquifer

Guido Wyseure

Division of Soil and Water Management Department of Earth and Environmental SciencesKatholieke Universiteit Leuven

Surface connectivity(= runoff locally generated / runoff reaching outlet )

• Simulation results fortwo contrasting soils; source/sink soils

• Different landscape patterns (patches, distance to outlet…)

• Importance of landscape and connectivity measures

Random smoothed Markov hierarchy fractal

Source abundance = fraction of source / total area

hB

hFhF

Flowing particles Trajectories

Hyporheic zone

Bidirectional connection between river and aquiferFlow particle tracking: depth of HZ by HYDRUS 2D/3D

Ecological and evolutionary responses to environmental stress

from gene and individual over population and community to

ecosystem and landscape


from microbial organisms

over zooplankton to fish


Field work

Outdoor mesocosms

Laboratory experiments

Molecular techniques


CLIMATE CHANGE

POLLUTION

EUTROPHICATION

EXOTIC SPECIES

& interactions with biotic

stress: parasites and

predation risk

Examples that may link to activities of other research groups

Scaling of biodiversity across taxa and environmental gradients - metacommunitiesLake restorationEcosystem responses to fish culture and lake managementEcosystem functions of ponds [NEW!]

Impact of climate change an land use (pollution) – from biodiversity patterns to genesImpact of exotic species (in the water frog complex)

Eco-evolutionary responses to environmental stress (evolution, ecology, space)

Biofilm structure Microbial community ecology through molecular fingerprinting

Sustainable development: Cyanobacteria blooms and ecology of Ethiopian reservoirs

The broader research groups on Aquatic Ecology

Luc Brendonck: Sustainable development (Southern Africa) Ecology of ephemeral pools (Camargue, Hungary, Australia,…)Egg bank ecology

Robby Stoks Latitudinal gradients in aquatic insect ecologyPesticides and other stressors on aquatic insects - from individuals to communities

Filip Volckaert Fisheries / Fish stock assessment / Fish genetics / Aquaculture

http://www.kuleuven-kortrijk.be/biology

Fundamenteel en toegepast onderzoek naar aquatische microorganismen

Koenraad Muylaert, Ellen Decaestecker, Imogen Foubert (+ 7 PhD, 2 WP, 2 ATP)

• Gastheer-parasiet co-evolutie in Daphnia en Microcystis

• Aquatische ecologie, met focus op eutrofiëring en algenbloeien

• Toepassingen van microalgen

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3c/Water_blooms.JPG

• Aquatic ecology and biogeochemistry

• Waste water treatment: using algae for nutrient removal/recycling

• valorisation of waste water (cradle-to-cradle)

• P recovery

• Ongoing cooperation within LSUE: Luc Brendonck, Priscilla Declerck, Ilse Smets/Tom

Van Gerven, Eric Toorman, Steven Bouillon

phytoplankton

sediment dynamics(coastal & marine environments)

waste water,agriculture

N, P hydrology, hydrogeology

atmosphere

Carbon and nutrient cycling in aquatic ecosystems (Steven Bouillon)

Previous research: -focus on carbon cycling in mangrove ecosystems and tropical estuaries

(S.E. Asia, E. Africa)-stable isotopes as natural and deliberate tracers-estuarine food webs

Current focus: -biogeochemistry of tropical aquatic ecosystems: river basins & lakes-carbon sources & cycling: origin, primary production & microbial processes, water-atm. exchange; terrestrial – aquatic interactions-collaboratative work on e.g. Lake Kivu, deep-sea ecosystems (hydrothermal vents, Arabian Sea, Arctic sea ice, .. )

inputs

processing

transport/export Ocean

Reservoir

Perennialheadwaters

Lowlandriver

Seasonaltributaries

Ongoing projects-FWO “Carbon cycling from a catchment perspective: an integrated approachto terrestrial-aquatic linkages in the Tana River basin (Kenya)”. (2009-2012).-ERC StG AFRIVAL “AFRIVAL: African river basins: catchment-scale carbonfluxes and transformations” 2009-2014. Study sites in Kenya, Mozambique,Madagascar, Congo, Ivory Coast.-Marie Curie (K. Abrantes: Factors regulating the input of terrestrial materialand patterns in food web structure in African inland aquatic systems, 2 ypostdoc, 07/2010 - 06/2012). (with S. Declerck & L. De Meester - BIO)-PhD project on C cycling in E African Rift Lakes (C. Morana, starts mid 2010)

Possibilities-analytical approach: stable isotopes useful as tracers in variety of disciplines-food web studies / ecology based on stable isotopes-possibilities for interdisciplinary studies combining terrestrial & aquaticsciences (e.g. OT proposal: sediment transport – hydrology – carbon dynamics)-estuarine/coastal/ocean environments.

Insight in biological processes contributing to the removal of xenobiotics in the environment

Development of biotechnologies for mitigation of the release or in situ removal of xenobiotics in the environment

Microbial degradation of water contaminants (D. Springael/E. Smolders)Prof. Dr. Ir. Dirk Springael en Erik Smolders

Microbial degradation of water contaminants (D. Springael/E. Smolders)Prof. Dr. Ir. Dirk Springael en Erik Smolders

Use of Molecular and microscopic toolsSensitive analysis techniques (UPLC-MS/MS)

Reactive transport modeling (Jan Diels and Erik Smolders)

Pollutant degrading bacteria: genetics, physiology and ecology

Xenobiotics: pesticides, CAH’s and PAH’s

Biotopes: soil, surface & groundwater, hyporheic zone, water treatment reactors

Experimental scale: suspended cultures, biofilms, microcosms, field

Channel

Floodplain

Mine location Geochemical analysis of

sediment, soil and

pore/groundwater

Geology section (EES)R. Swennen en V. Cappuyns

* Study of pollution from source

to sink;

•Assessment of speciation (in

which form does the pollutants

exists;

•Evaluation of transfer of

pollutants between different

compartments;

* …

present in the

structure of

primary minerals

(VII)

present in the

structure of

secondary minerals

(VI)

(co)precipitatedas pure or

mixed solids

(V)

associated with

insoluble

organic matter

(IV)

specific adsorption

as inner-sphere

complexes

(III)

occupying exchangeable

sites as diffuse ion or as

outer-sphere complexes

(II)

dissolved in the

soil solution

(I)

Heavy

metals

Rhizon porienwater bemonstering

pH stat: uitlloggedrag in functie van pH

Kwantificatie van de buffercapaciteit van de bodem/sediment

Inschatten chemische tijdbommen

Pools &

sinks

research on Soil HydrologyJan Diels (Division Soil and Water Management, Department Earth &

Environmental Sciences):

• water quantity (availability in rainfed agriculture; soil and water conservation) and quality (nitrate, dissolved organic carbon, pesticides)

• Process research and applied research

• Currently 4 research projects in the tropics (3 VLIR-UOS, 1 OT) and 3 in Belgium (FWO, IWT, Vlaamse Landmaatschappij)

• Use of mathematical models as tools to test hypotheses against data and for scenario-analyses (e.g. WAVE model)

• Bridging of spatial scales (lab > field > watershed > regional)

MAP monitoringwellSoil

surface

Phreatic surface

Unsaturated zone

Saturated zone

Stream lines

Aquifer base

Water divide

Filter

Infiltration point

50 mg NO3/L limit

NO3/L at -90cm depth?

Nitrate residue

wellmonitoringin NO conc

90cm-at NO conc

factor process

-

3

-

3

Collaboration …

• ‘Soil Fertility’ project, Jimma-IUC (VLIR-UOS): S. Deckers, E. Van Ranst (Ugent), J. Poesen, P. Boeckx (UGent)+ researchers Jimma University)

• Soil conservation (+ marketing) Togo (VLIR-UOS): ITRA (Togo) and S. Deckers, G. Govers

• Water conservation and water use efficiency in rainfed agriculture (+ marketing) in Kenya (VLIR-UOS): Kenyatta University + D. Raes + E. Tollens + R. Merckx

• Measuring and monitoring variable fluxes (field scale) (OT project): J. Vanderborght (KULeuven + Jülich), G. Cadish (Univ. Hohenheim), K. Thanuchai (Kasetsart University)

• Transport of dissolved organic matter from soil to surface water (FWO): J. Vanderborght (KULeuven + Jülich)+ G. Govers

• ‘Procesfactor’ study (in framework of European nitrate directive) for Flemish Land Agency (VLM): J. Vanderborght, O. Batelaan, R. Merckx, F. Wendland (Research Centre Jülich), Bodemkundige Dienst van België

• Model-based N advisory system for horticulture (IWT): E. Schrevens + Proefcentra voor Groententeelt Vlaanderen

• Collaboration without common funding: M. Vanclooster (UCL) on development of WAVE model

• Also involved in water-related aspects of projects led respectively by D. Springael, E. Smolders, G. Govers and K. Van Lerberghe

LSUE members

irrigation (I)rainfall (P)

capillary

rise deep

percolation

sto

red

so

il w

ate

r (m

m)

field capacity

threshold

wilting point

evapo-

transpiration

(ET)

(CR)

(DP)0.0

CC

B

Biomass

YHI

Yield

Transpiration

Canopy development

WPb

Spatial-temporal assessment

deep percolation (recharge),

runoff (soil water erosion),

drought risk, etc.

for various environmental conditions

Soil water

balance

crop water productivity model

soil types,

field management,

crop/variety selection,

planting, …

Dirk Raes

irrigation (I)rainfall (P)

capillary

rise deep

percolation

sto

red

so

il w

ate

r (m

m)

field capacity

threshold

wilting point

evapo-

transpiration

(ET)

(CR)

(DP)0.0

CC

B

Biomass

YHI

Yield

Transpiration

Canopy development

WPb

The impact of changes in

the root zone on

runoff processes,

deep percolation,

flood and drought risk

*

** Affected by [CO2]

Affected by climatic

conditions*

*

*

*Soil water balance

*

total effect on yield and changes in root zone

can be studied by AquaCrop

effect on regional scale

hydrological models

Processes :Effect of Climate change

Correlation of frequent measurements of drought stress responses (plant level)

with low frequent measurements of drought stress responses at the proteome level .

''Refine the fundamental knowledge of drought responses of banana: dynamic on-line correlation of physiological responses

to proteome changes''

LSUE: monitoring soil conditions

controlled irrigation

Proteomics: a powerful tool for molecular plant physiology

Multivariate statistics: PCA/PLSDA

MS-MS / de novo sequencing Variable importance

0,00

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

1

18

35

52

69

86

10

3

12

0

13

7

15

4

17

1

18

8

20

5

22

2

23

9

25

6

27

3

29

0

30

7

32

4

34

1

35

8

37

5

39

2

40

9

42

6

44

3

variable number

po

wer

2D DIGE

water technology@

Association K.U.Leuven

AKWA-TechnologyAssociation K.U.Leuven Water Technology

expertise & infrastructureAssociation K.U.Leuven

one clear contactpoint

overall solution

industry

users’ committee


complementary research activities

industrial challengestechnologies

KHLeuven

KaHo Sint-Lieven

KHBO

KatHoZ-W

Vlaanderen

LAPCET

KHKempen

Promil

KHLim

PME&M

CEDON

Groep-T

Sint-Lukas

M²SCOK

M²SDOO

BioTeC

Aq. biologyKULAK

soil&watermanagement

MD&S

LAE&EB


the water cycle

Households

Industry

Surface water

TreatmentTreatment

Closing

Reuse

Ground water

Dep. Microbiële en Moleculaire Systemen: Centrum voor Oppervlakte Chemie en Katalyse : Ivo Vankelecom, Christine Peeters:development of new membrane structures, high throughput screening of membranes, adsoption processes, chemical analysis

Dep. Chemische Ingenieurstechnieken: Afd. Toegepaste Fysische Scheikunde en

Milieutechnologie: Bart Van der Bruggen:membrane technology for drinking water production and waste water treatment

KaHo Sint-Lieven – Dep. IW&T: Afd. Oppervlaktebehandeling en Milieutechnologie: Luc Pinoy:electrodialysis

KHLim – Dep. IW&T: Afd. Chemie: Myriam Lynen, Leen Braeken:membrane treatment, AOPs for removal and degradation of persistent organic compounds

KHLeuven – Dep. Gezondheidszorg en Technologie: Afd. Chemie: Thomas Scheers:membrane technology and AOPs for removal of persistent components in waste water


KHKempen – Dep.Gezonheidszorg en Chemie: Guy Van Baelen, Ward Colen:membrane technology and biological treatment, water purification with plants

Dep. Chemie: Afd. Moleculair Design en Synthese: Chris Vinckier:AOPs: degradation of organic components and disinfection, modelling

Dep. Chemische Ingenieurstechnieken: Afd. Chemische en Biochemische Procestechnologie en –regeling: Jan Van Impe, Ilse Smets:small scale water treatment, automatic visual analysis of activated sludge microscopic images, modelling of activated sludge systems

Lessius – Dep. IW: Afd. Chemie: onderzoeksgroep Proces- en Milieutechnologie: Sven Liers, Nico Lambert:AOPs, pretreatment of waste water, physicochemical techniques, small scale waste water treatment, desintegration of sludge, disinfection


KHBO – Dep. IW&T: Afd. Chemie: Boudewijn Meesschaert:physicochemical techniques for nutrient removal, disinfection

Groep-T: Unit Levenstechnologie: Patrick Lievens: biological, physicochemical water treatment

HUB – CEDON: Filip Germeys, Valérie Cappuyns, Marc Craps: sustainability of environmental technologies

Hogeschool Sint-Lukas Brussel: Dep. Bouw: Josy Vandervorst, Lola Bosch:water within and around buildings


Dep. Aard- en Omgevingswetenschappen: Afd. Bodem- en Waterbeheer: Dirk Springael: biodegradation of organic pollutants (microbiology), pesticide removal in biofilm

Dep. Biologie: Afd. Dierenecologie en Systematiek: Luc De Meester, Priscilla Declerck:formation and treatment of biofims, pathogens, microbial ecology

K.U.Leuven - campus Kortrijk: Departement Biologie: Afd. Aquatische Biologie: Koenraad Muylaert, Ellen Decaestecker:treatment of algae, use of algae for water treatment

Dep. Microbiële en Moleculaire Systemen: Centrum voor Levensmiddelen- en Microbiële Technologie: Els Moyson:microbial water analysis

Lessius – Dep. IW: Afd. Chemie: onderzoeksgroep Microbiële Procesecologie en -beheersing Kris Willems, Hans Rediers, Ado Vanassche:interaction between microorganisms in industrial process environments

KatHo Zuid-West-Vlaanderen: Dep. Biotechnologie en Verpleegkunde: Ingrid De Man:bacterial diagnostics, disinfection of process water and microbial resistant forms, water purification with plants


Interaction of water technology with …

flocculation (activated sludge, sediments, algae, ...)

combination hydraulics (sewers, rivers) with water treatment

sustainable (low cost) water treatment technology + irrigation

water treatment + ecology, toxicology (e.g., effect of degradation products of pesticides)

…


Water in research Gerard Govers

• Large expertise in studies of geomorphologicalprocesses

• This has led to strong interest in – Rainfall-infiltration measurement and modelling

under different land uses (both in Belgium and abroad)

– Sediment erosion, transport and deposition in aquaticenvironments ranging from overland flow to estuaries

– More recent: interest in biogeochemicalfluxes/processes in aquatic environments

Potential collaborations/ideas

• Already intense collaboration with Laboratory for Soil and Water (R. Merckx, J. Diels, S. Bouillon) on aforementioned topics

• Broad idea: towards a better understanding of role of surface water in biogeochemical fluxes

• Also more specific on water and sediment management in Flanders and Europe…

Han Vandevyvere, Departement ASRO

Onderzoeksdomein: duurzaam bouwen, duurzame stedelijke ontwikkling

Potentieel interdisciplinair onderzoek: watercyclus in de gebouwde omgeving

Link tussen stedenbouw, water en energieBijvoorbeeld: energieproductie door biogas uit slibverwerking, mogelijkheden voor nutriëntenrecyclage (sociale component: upstream approach)

Voorbeeld: Hammarby Sjöstad, Stockholm

Forest Evapotranspiration at different

spatial scales

Forest Ecology & ManagementResearch Group of LSUE (FORECOMAN)

www.kuleuven.be/[email protected]

http://www.kuleuven.be/forecomanhttp://www.kuleuven.be/forecomanhttp://www.kuleuven.be/forecoman

objectives

• Understanding the local and global role of forests in earth surface energy balances

• Understanding the role of forests in the regulation of blue water/green water in catchments

• Generating data on water productivity, water footprint, etc. of forestry and bioenergy crops

method

• Multiscale analysis of plant-water relationships:– Leaf: water potential, stomatal density, gas exchange– Tree: sapflow measurements, 3-D upscaling of

transpiration from leaf to tree using ground-basedLIDAR (in coll. with Dimitry Vanderzande)

– Forest stand: spatial variability of evapotranspirationusing remote sensing thermography (robotichelicopter)

– Landscape: modeling soil and water impact indicators of land use & land use change scenarios in LCA

– Global: global hydrological impacts of afforestation/deforestation/bioenergy scenarios.

A few recent outcomes:

• Maes et al. 2009. Assessment of land use impact on water related ecosystem services capturing the integrated terrestrial-aquatic system. Environmental Science & Technology.

• Van der Zande et al. 2009. 3D upscaling of transpirationfrom leaf to tree using ground-based LiDAR. Agricultural and Forest Meteorology.

• Maes et al. 2009. Use of inadequate data and methodological errors lead to an overestimation of the water footprint of Jatropha curcas. PNAS.

• Trabucco et al. 2008. Climate change mitigation byafforestation/reforestation: a global analysis of hydrologicimpact. Agriculture Ecosystems & Environment.

Concrete voorstellen

• Gezamenlijk onderzoekscatchment (evt. genest groot-klein), met langjarig commitment: data verzameling-analysedoor/voor Master- & PhD-studenten– 1 of meerdere Vlaamse cases? Welke ? ook een Afrikaanse ?

– Commitment voor dataverzameling/analyse door Msc/PhD studenten

– welke (prioritaire) interdisciplinaire onderzoeken ? (deelwerkgroepjesafspreken die projectvoorstellen zullen uitwerken)

– nieuw instrumentarium: Hercules-piste of alternatief

• Hoe bestaande en nieuwe data centraliseren (databank: te linken met GIS&T?)

• Gezamenlijke modellen (interfacing, schalen, …)

LSUE - Workshop Thema WATER 25-01-2010 · 2011. 3. 2. · LSUE –Workshop Thema Water Agenda: •...

Documents

Transcript of LSUE - Workshop Thema WATER 25-01-2010 · 2011. 3. 2. · LSUE –Workshop Thema Water Agenda: •...