TKI TIM

Samenvatting project

In de afgelopen jaren zijn in verscheidene uitvoeringsprojecten van Rijkswaterstaat, Provincies en gemeenten onverwachte geohydrologische problemen opgetreden. Voorbeelden zijn de uitvoeringstechnische problemen met de bemalingen voor het project Ring Groningen Zuid, baggerwerkzaamheden bij Kanaal Almelo de Haandrik en schades als gevolg van bouwput lekkages (wandlekkage, opbarsten bouwputbodem). Deze problemen leiden vaak tot vertragingen in de uitvoering van het project, tot kostenoverschrijdingen, (imago)schade en ongewenste noodoplossingen. De vraag is : wat is er nodig om geohydrologische risico’s te voorkomen of te beperken en beheersbaar te houden?

Dit TKI project ontwikkelt en verbetert in samenwerking met TU Delft, RWS, aannemers en ingenieursbureaus de geohydrologische bibliotheek TIM die wordt ingezet voor ontwerp, toetsing en risicobeheersing van geohydrologische projecten. Een bibliotheek wil zeggen dat een verzameling tools wordt ontwikkeld rondom het hydrologisch model TIM. Daarnaast wordt TIM doorontwikkeld. Aan een dergelijke bibliotheek is behoefte omdat bestaande modellen (microfem/feflow) te complex en gedetailleerd zijn. Of juist te grootschalig of niet toegespitst is op de workflow van civieltechnische projecten (imod/modflow). Het project geeft antwoord op de volgende onderzoeksvragen:

• Kunnen risico’s van grondwaterveranderingen en onttrekkingen voor de omgeving worden gekwalificeerd en gevisualiseerd op basis van TIM? Denk aan schade aan bebouwing of infrastructuur.
• Hoe kan de modelinput op basis van bestaande modellen (REGIS, Nationaal Hydrologisch Instrumentarium) worden verfijnd met aanvullende data (zoals uit de Basis Registratie Ondergrond)?
• Hoe kan hierbij rekening worden gehouden met onzekerheden in bestaande hydrologische modellen (REGIS, geotop)?
• Hoe kan de dataverwerking van beschikbaar onderzoek (sonderingen, boringen, doorlatendheidsmetingen, tijdreeks analyse / extreme waarden bepaling) worden toegevoegd?
• Kan TIM worden verbeterd met risicoparameters en functionaliteiten die cruciaal zijn om risico’s en omgeving beïnvloeding te kunnen kwantificeren:
• Waterbalansberekening
• Stroomlijnen
• Tijdsafhankelijke berekening
• Elementen met hogere doorlatendheid
• Hoe kan de eigen workflow van gebruikers van het model op maat worden geautomatiseerd?
• Ontwikkeling van cases, bijbehorende tutorials en cursusmateriaal

Doel van het project

Het doel van dit project is een publiek (GitHub - mbakker7/timml: An analytic element model for steady multi-layer flow), https://gitlab.com/deltares/imod/qgis-tim) gedeelde bibliotheek van tools waarmee ingrepen in grondwatersystemen (bemalingen, kanaalverbredingen, bouwputten, kademuren, dijkversterkingen) beter kunnen worden gekwantificeerd in termen van risico’s en omgevingsbeïnvloeding. De bibliotheek is geschikt voor ontwerpstudies, vergunningaanvragen en maakt risicoanalyses mogelijk van de vroege projectfase (met weinig data) tot aan uitvoering (op basis van monitoringsdata).

Motivatie

Niet ingevuld

Locatie

Niet ingevuld

Uitgevoerde acties

Activiteit - Type activiteit - Rol partijen
Ontwikkelen nieuwe functionaliteit TIM/QGIS - Industrieel - TU, Deltares
Ontwikkelen koppeling schademodellen - Industrieel - Deltares, marktpartijen
Ontwikkelen koppeling databronnen - Industrieel - Deltares, marktpartijen
Opzetten van cases en tutorials, cursus materiaal - Experimenteel - Marktpartijen

Verwachtte resultaten

1 - Ontwikkeling van nieuwe functionaliteit voor TIM. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - 2023

2 - Ontwikkeling van nieuwe functionaliteit voor QGIS plugin. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - 2023

3 - Ontwikkeling van methoden om regionale modellen met lokale databronnen te verfijnen. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - 2023

4 - Ontwikkeling van methoden om TIM output te vertalen naar omgevingsschade. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - 2023

5 - 4 cases en bijbehorende tutorials inclusief beschrijving van inbedding in bestaande geohydrologische workflow
- 2024

6 - Cursusmateriaal - 2024

Innovativiteit

Het project gebruikt het hydrologisch model van TU Delft, TIM als uitgangspunt. TIM is ontwikkeld gebaseerd op analytische elementen en is gevalideerd met analytische benchmarks en door vergelijkingen met numerieke modellen. Rijkswaterstaat, TU Delft en Deltares hebben TIM vanaf 2020 doorontwikkeld. Er is een koppeling gemaakt tussen TIM en QGIS. Zo is het mogelijk om data van ondergrondmodellen van NHI in te lezen en daaruit een lokaal ondergrondmodel te extraheren. Daarnaast zijn de TIM-rekenfiles te koppelen aan een probabilistische toolkit. Hiermee kan de analyse van gevoeligheid, de betrouwbaarheidsmarge en de faalkans worden uitgevoerd. Aan een dergelijk model is behoefte omdat bestaande modellen vaak te complex en gedetailleerd zijn (microfem/feflow) of juist te grootschalig of niet toegespitst is op de stedelijke omgeving (imod/modflow). Deze modellen zijn niet geschikt voor ontwerpstudies omdat ze te langzaam zijn, niet de juiste fysische processen beschrijven en moeilijk te parametriseren zijn. Een model dat geschikt is voor ontwerpstudies van ingrepen in het grondwatersysteem (bouwputten, sleuven, damwanden, kademuren) is niet beschikbaar. De innovatie bestaat uit het mogelijk maken van modelleringen in de tijd en ruimteschaal die aansluit bij dergelijke ontwerpstudies . Hiervoor is een aantal innovatieve stappen benodigd:

1. Hoe kan de modelinput op basis van bestaande modellen (REGIS/BRO, NHI regionaal iMod) worden verfijnd voor specifieke toepassingen (bemalingen, kanaalverdiepingen)? Hoe kan hierbij rekening worden gehouden met onzekerheden die expliciet al aanwezig zijn in deze modellen?
2. Hoe kan beschikbaar onderzoek (sonderingen, boringen, doorlatendheidsmetingen, tijdreeks analyse / extreme waarden bepaling) worden toegevoegd?
3. Ontwikkelen van waterbalansberekening, stroomlijnen, tijdsafhankelijke berekening, grotere elementen in TIM
4. Hoe kunnen geohydrologische effecten (van bijvoorbeeld bemalingen) worden vertaald in schade naar de omgeving (bijvoorbeeld als gevolg van zetting)
5. Hoe kan de eigen workflow van gebruikers van het model voor verschillende toepassingen op maat worden geautomatiseerd?
6. Ontwikkeling van cases en tutorials voor verschillende toepassingen

Valorisatie

Markpartijen - Allen - In ontwerpstudies, Als validatie van complexe modellen

Deltares - Allen - Als validatie van complexe modellen, Als basis voor verdere ontwikkeling

Rijkswaterstaat - Allen - Als screening tool in een vroege projectfase

Waterschap Scheldestromen - Product 1,2 en 3 - Als screening tool voor ontwerpstudies

Bouwend Nederland, SIKB - Product 6 - Cursusmateriaal ter opleiding van leden

BRO - Product 3, 4, 5 - Als demonstratie van de meerwaarde van BRO data

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

Welk ‘product’ (zie boven)? - IP bij welke partner(s) - Hoe wordt dit product toegankelijk gemaakt

Ontwikkeling van nieuwe functionaliteit voor TIM. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - TU Delft, Deltares - GitHub - mbakker7/timml: An analytic element model for steady multi-layer flow

Ontwikkeling van nieuwe functionaliteit voor QGIS plugin. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - Deltares - https://gitlab.com/deltares/imod/qgis-tim

Ontwikkeling van methoden om regionale modellen met lokale databronnen te verfijnen. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - Deltares - https://publicwiki.deltares.nl, praktijkvoorbeelden via: Praktijk - Basisregistratieondergrond

Ontwikkeling van methoden om TIM output te vertalen naar omgevingsschade. Vastgelegd in een open source, goed gedocumenteerde en geteste Python repository - 4 cases en bijbehorende tutorials inclusief beschrijving van inbedding in bestaande geohydrologische workflow - Marktpartijen - https://publicwiki.deltares.nl

Cursusmateriaal - Deltares - https://publicwiki.deltares.nl, Ook via cursussen met bijvoorbeeld PAO en SIKB

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)?

Actuele publieke informatie over het project is steeds te vinden op:

https://publicwiki.deltares.nl/display/TKIP/TKI+Projects+Home

Daarnaast wordt gebruik gemaakt van een digitale werkomgeving. Tot de werkomgeving behoren:

• Een repository voor opslag en versiebeheer van de Python code van TTIM. https://github.com/mbakker7
• Een repository voor opslag en versiebeheer van de Python code van de QGIS plugin https://gitlab.com/deltares/imod/qgis-tim

Projectvoorwaarden

Het consortium zal een samenwerkingsovereenkomst sluiten die aan de eisen van de regeling tegemoet komt.

Projecteigenaar en projectleider(s)

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

Partners

  • Antea Group N.V. (Heereveen)
  • Artesia Water
  • Bouwend Nederland
  • CRUX Engineering B.V.
  • CWG ingenieurs
  • Fugro GeoServices B.V.
  • HaskoningDHV Nederland B.V.
  • Heijmans Infra B.V.
  • Henk van Tongeren, Water en Techniek
  • Ministerie BZK – Ministerie van Binnenlandse Zaken en Koninkrijksrelaties
  • Mosgeo B.V.
  • P.J. Milieu
  • Rijkswaterstaat WVL
  • Stichting Deltares (Delft)
  • Stichting SIKB
  • Sweco Nederland B.V.
  • Technische Universiteit Delft
  • TKI Deltatechnologie
  • Van Hattum en Blankevoort B.V.
  • Waterschap Scheldestromen
  • Wiertsema & Partners Beheer B.V.

Resultaten

TKI TIM-2023-3

Resultaat type
Bijeenkomsten
Omschrijving

Voor alle documenten van de cursusdag op 14 september 2023 en de presentaties van de startoverleg van 1 november 2022 wordt verwezen naar de volgende link (https://publicwiki.deltares.nl/display/TKIP/DEL156+-+TKI+TIM)

Wetenschappelijke publicatie?