Conceptuele modelverbetering NHI

Samenvatting project

Binnen hydrologisch Nederland worden NHI en de Waterwijzers Landbouw en Natuur toegepast om effecten van veranderingen in hydrologie, klimaat en maatregelen op het watersysteem, de natuur en landbouw in beeld te brengen. In verschillende studies komen diverse tekortkomingen naar voren. Deltares, WENR en KWR slaan de handen ineen en werken samen met gebruikers aan harmonisatie en verbetering van de modellen. Daarbij wordt een grondige conceptuele verbeterslag doorgevoerd in de modelcodes, gebaseerd op nieuwe robuuste modelconcepten, die op verschillende schaalniveaus en onderling consistent toepasbaar zijn. Onderlinge afstemming van de rekeninstrumenten staat centraal, zodat de gebruikers er geen last van hebben dat modellen zijn opgebouwd uit componenten van verschillende onderzoeksinstellingen.
Nieuwe modelleertechnieken in MODFLOW 6 bieden nieuwe mogelijkheden voor onder meer toepassing van verschillende rekenresoluties en geneste modellen. Om hier optimaal gebruik van te maken worden huidige modelconcepten herijkt, op onderdelen aangepast en uitgebreid. Dit levert nieuwe modules op om bijvoorbeeld
klimaat robuuste maatregelen door te rekenen en biedt mogelijkheden voor beoordeling van maatregelen tegen zowel droogte als wateroverlast.
De ontwikkelingen resulteren in software releases die robuust zijn voor de toekomst, en aansluiten op nieuwe externe ontwikkelingen. Bovendien worden meteen inhoudelijke verbeterslagen doorgevoerd, die al eerder zijn geprioriteerd
samen met de gebruikers.

Doel van het project

Het hoofddoel van dit project is de oplevering van state-of-the-art software modules voor de gebruikers om te kunnen rekenen aan hydrologische processen op verschillende schaalniveaus in tijd en ruimte dat wil zeggen voor nationale regionale en lokale studies terwijl onderlinge consistentie gewaarborgd blijft en daarnaast voor gedetailleerde maar ook verkennende en snelle berekeningen.Dergelijke berekeningen dragen bij aan besluitvorming gericht op een klimaatadaptieve en toekomstbestendige inrichting van het watersysteem en het landelijk gebied en zijn gericht op de afstemming van gebruiksfuncties op het watersysteem. Consistentie tussen de verschillende schalen en concepten ondersteunt het draagvlak bij gebruikers bijvoorbeeld in de regio voor uitkomsten in een landelijke analyse.Met de gezamenlijke aanpak in dit project beogen we de aansluiting op nieuwe externe ontwikkelingen te realiseren om daarmee de modellen die worden toegepast in het Nederlandse waterbeheer robuust te maken voor de toekomst en meteen de inhoudelijke verbeterslagen te maken die we samen met gebruikers al eerder hebben geprioriteerd voor de link tussen de onverzadigde zone het grondwater en het oppervlaktewater en voor de Waterwijzers

Motivatie

Niet ingevuld

Locatie

Niet ingevuld

Uitgevoerde acties

Activiteit - Type activiteit - Rol partijen1 - Prototype peilgestuurde drainage en subirrigatie opwaarderen en consolideren in MODFLOW6 (sept 2021 – nov 2021) - Industrieel onderzoek - Deltares en WENR: programmeren. Testen en valideren in samenwerking met WS Aa en Maas en Limburg. Door WS Limburg is extra testwerk voorzien in een uitbesteding aanvullend op dit traject. 2 - Koppeling D-Hydro FM -MODFLOW 6 desgewenst in combinatie met MetaSWAP (sept 2021 – juni 2022) - Industrieel onderzoek - WS Aa en Maas en Limburg: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming conceptuele keuzes Deltares en WENR: uitwerken concepten en programmeren3 - Modulaire opzet en harmonisatie SWAP-MetaSWAP + testen enkele modules onverzadigde zone (okt 2021 – dec 2022) - Industrieel onderzoek - STOWA ACSG en RWS: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming WENR: ontwerp en programmeren Waterschappen en adviesbureaus: bijdrage aan testen en validatie.4 - Unconfined rekenen en verbeterde concepten Grondwateraanvulling in gebieden met diepe grondwaterstanden (sept 2021 – april 2022) - Industrieel onderzoek (75%) en ten dele experimenteel onderzoek (25%) - WS Limburg en Brabant Water: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming Deltares en WENR: ontwerp en programmeren.Adviesbureaus RHDHV en SWECO: bijdragen aan ontwerp programmeren en testen WS Limburg Aa en Maas en Brabant Water (en naar verwachting ook WML) : bijdragen aan testen en validatie.5 - Versneld rekenen in MODFLOW 6 (sept 2021 – april 2022) Industrieel onderzoek (75%) en ten dele experimenteel onderzoek (25%) - Rijkswaterstaat en evt. Brabant Water of WS Limburg: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming. Deltares en TAUW: gezamenlijk uitwerken ontwerp en implementatie software en testen. Gezamenlijk (allen): bijdragen aan pilotberekeningen (bijv. met het Brabant model).

Verwachtte resultaten

Volgnummer - Wat - Wanneer (jaar)1iMOD 6.0 (incl. koppeling MetaSWAP) -nov 20212iMOD 6.1 (incl. koppeling D-Hydro-MetaSWAP) -april/juni 20223Modules SWAP / MetaSWAP -najaar 20224IMOD 6.1 (unconfined en grondwateraanvulling) -april/juni 2022 5IMOD 6.1 (versneld rekenen) -april/juni 20226SWAP / MetaSWAP / Waterwijzer (3.0) -dec 20227Methodiek validatie t.b.v. onverzadigde zone - najaar 20228Publicaties presentaties bijdragen symposia -2021 - 2022

Innovativiteit

In 2020 heeft Deltares samen met de USGS gewerkt aan het BMI-compliant maken van MODFLOW 6 (Russcher et al in prep 2021) waardoor koppelingen met andere modellen mogelijk wordt gemaakt. Voor de Nederlandse gebruikers is bovendien een koppeling met het onverzadigde zone model MetaSWAP gerealiseerd waardoor standaard gestructureerde (dus nog op basis van een klassiek eindige differentie netwerk) berekeningen met de combinatie MODFLOW 6-MetaSWAP kunnen worden uitgevoerd. Al eerder is – vooral in het programma Lumbricus – gewerkt aan prototypen voor het doorrekenen van klimaatrobuuste maatregelen onder meer is gewerkt aan een prototype voor een conceptuele koppeling tussen MODFLOW 2005 MetaSWAP en D-Hydro FM. De huidige koppelingen en prototypen die zijn ontwikkeld voor de Nederlandse markt zullen moeten worden aangepast voor de vernieuwde modelcode van MODFLOW 6 en op onderdelen doorontwikkeld aangezien de opzet van MODFLOW 6 compleet gewijzigd is ten opzichte van eerdere MODFLOW-versies. Daarbij is een migratie nodig om de huidige regisseursfunctie (zoals bijv. toegepast in de modelkoppeling iMOD - D-Hydro FM) te vervangen door de aansturing die wordt gehanteerd in de recent ontwikkelde BMI-koppeling. Dit betekent een aanzienlijke wijziging in de aansturing van de gekoppelde modellen wat onderzoek vereist naar de wijze waarop de waterbalanscomponenten tussen de gekoppelde componenten worden uitgewisseld.Bestaande modelkoppelingen in het NHI zijn tot op heden alleen toepasbaar voor het rekenen met gespannen lagen (zogenaamde ‘confined aquifers’). In veel zandgebieden is dit een te eenvoudige benadering. Het is gewenst om in de grondwatermodellering te kunnen rekenen met het droogvallen van de bovenste modellaag of -lagen. Dit vereist herziening en verfijning van de huidige modelkoppelingen tussen het grondwater en de onverzadigde zone en overige software aangezien in de berekeningen moet kunnen worden geschakeld tussen de bovenste en onderliggend

Valorisatie

Niet ingevuld

Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?

Niet ingevuld

Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?

Niet ingevuld

Projectvoorwaarden

Niet ingevuld

Projecteigenaar en projectleider(s)

Er is geen projecteigenaar aan dit project toegekend.
Er is geen projectleider aan dit project toegekend.

Partners

  • Bij12 / Advies Commissie Schade Grondwater
  • Brabant Water N.V.
  • IHE Delft Institute for Water Education
  • KWR Water b.v.
  • N.V. Waterleiding Maatschappij Limburg (WML)
  • Rijkswaterstaat WVL
  • Royal Haskoning DHV
  • Stichting Wageningen Research, Wageningen Environmental Research
  • Stowa
  • Sweco Nederland BV (Grontmij)
  • Tauw
  • TKI Deltatechnologie
  • Vitens N.V.
  • Waterschap Aa en Maas
  • Waterschap Limburg
  • Waterschap Rivierenland
  • Witteveen en Bos

Resultaten

Conceptuele modelverbetering NHI-2021-4

Resultaat type
Prototype
Aantal
1
Omschrijving

In december 2021 is in het project een prototype opgeleverd voor het rekenen van maatregelen (peilgestuurde drainage), deze wordt nu verder gedocumenteerd en zal in een volgende iMOD release formeel beschikbaar komen voor iedereen.

Wetenschappelijke publicatie?