Digitalisering speelt een cruciale rol om de best beschermde en leefbare delta te blijven én om als watersector nog competitiever te worden in binnen- en buitenland. DigiTwin Waterkering en Ondergrond realiseert een ‘open framework’ waarmee een digitale tweeling van waterkeringen en ondergrond wordt ontwikkeld. Hiermee is het mogelijk om de toestand van waterkeringen nu en in de toekomst nauwkeuriger te voorspellen, scherper te beoordelen én beter te ontwerpen. DigiTwin combineert geologische, geotechnische en geofysische data en informatie met real-time aardobservaties en bestaande gegevens van waterkeringen. Zo ontstaat een actueel 3D digitaal model van de opbouw en eigenschappen van waterkeringen met ongekend hoge resolutie. Met combinaties van fysica, kunstmatige intelligentie en een te ontwikkelen gedragsprotocol wordt de stap gezet naar tijdsafhankelijke simulatie van het gedrag (4D) van de kering in situaties als extreem hoog water of aanhoudende droogte. Dit verkleint onzekerheden waar we nu mee te maken hebben en geeft veel beter zicht op de gevoeligheid voor de belangrijkste faalmechanismen van dijken: piping en macrostabiliteit omdat dat inherent 3D en tijdsafhankelijke processen zijn. De techniek wordt gevalideerd op juiste werking en bruikbaarheid in real-world cases met waterkering-beheerders en ontwikkeld met industrie partners.
Het project sluit aan bij en is deels gekoppeld aan de opgave van het Kennis & Innovatiecluster Water & ICT van de TKI ‘Deltatechnologie’ en het programma DigiShape. Vanuit de sector is de verwachting dat dit project 2 bijdraagt aan het nauwkeuriger en efficiënter beoordelen en , ontwerpen, en aan risico gestuurd beheren van waterkeringen. De beheerder is uiteindelijk meer in control door het verkleinen van de onzekerheid. Maatschappelijk leidt dit tot een stabielere programmering van het HWBP en verbetert de internationale concurrentiepositie van marktpartijen en kennisinstellingen.

Bekijk het project

Dijkbekledingen zijn essentiële onderdelen van een
waterveiligheidssysteem. De primaire functie van deze bekleding is
het voorkomen van erosie van de dijk waardoor het overstromingsrisico wordt gereduceerd. In het geval van een dijkbekleding welke
gebukt gaat onder relatief zware golfaanval, zoals bij zee- en
meerdijken, worden doorgaans betonnen zuilen (zetstenen) met
een hoogte van 20 a 60 cm gebruikt. Dergelijke zuilen vergen echter
een grote investering welke aanzienlijk kan worden gereduceerd
indien de hoogte van de zuilen kan worden beperkt door een
uitgekiend ontwerp. Doordat de productiemethoden van betonnen
zetstenen zijn doorontwikkeld is het tegenwoordig mogelijk om
zetstenen met gecompliceerdere vormen te produceren. Zo is het
bijvoorbeeld mogelijk om ook bredere of langere elementen te
ontwikkelen waarbij holtes of uitsparingen in de zetsteen zijn
aangebracht. Het is aannemelijk dat dergelijke elementen een
hogere stabiliteit hebben dan soortgelijke zetstenen met beperktere
afmetingen. Hierdoor kan de steenzetting dunner uitgevoerd
worden wat zal leiden tot goedkopere oplossingsrichtingen, minder
gebruik van grondstoffen en lagere CO2 belasting bij
dijkversterkingsprojecten. Tevens geeft dit de mogelijkheid om de
steen zodanig te ontwikkelen dat deze een verhoogde ecologische
meerwaarde biedt ten opzichte van de bestaande steenzettingen.
De fysica met betrekking tot de stabiliteit van een dijkbekleding
onder golfklapbelasting is zeer gecompliceerd. Hoewel er
rekenmethodieken beschikbaar zijn om de stabiliteit van zetstenen
te bepalen is het niet mogelijk om de stabiliteit van een nieuw type
zetsteen met een specifieke vorm onomstotelijk aan te tonen met
deze rekenmethoden. Om die reden zullen waterkeringbeheerders
dergelijke innovatieve dijkbekledingen dan ook niet toepassen
(innovatieblokkade).
De werking van een innovatieve dijkbekleding kan echter
aangetoond worden door deze te testen in een laboratorium; in een
grootschalige golfgoot kunnen golven zeer natuurgetrouw onder
gecontroleerde condities worden gegenereerd. In de golfgoot wordt
een dijk met de beoogde innovatieve dijkbekleding opgebouwd en
vervolgens getest door middel van het genereren van verschillende
golfcondities. Met de opgedane kennis kan de stabiliteit van de
bekleding worden vastgesteld en worden geïmplementeerd in het al
bestaande rekenmodel

Bekijk het project

Port authorities and governmental organizations are actively searching for
new innovative solutions for maintaining ports and waterways more
efficiently. One of possible solutions is developing new port maintenance
strategies (DEL 101, DEL 126). Another possible solution is controlling
sediment deposition by installing sediment deflection barriers. However,
the sediment barriers are expected to meet the following requirements:
1 – be efficient in reducing siltation in navigational channels
2 – be environmentally friendly and conform to circular economy principles
3 – guarantee safe navigation
The main objective of the proposed research is to develop a natural
sediment barrier by utilizing a biological flocculating agent in specific areas
of the port to promote the accumulation of sediment forming a gel in
designated areas. Several types of flocculants will be tested. The most
promising candidates are Alginates and Alginate Like Exopolymers (ALE)
which comply to these requirements. One of the potential candidates is
Kaumera Nereda® Gum, which is a new bio-based raw material that is
extracted from the sludge granules that form during the Nereda®
purification process.
The proposed research consists of the lab tests for optimizing gel
properties and Delft3D study for studying the impact of hydrodynamic
conditions on a gel barrier

Bekijk het project

Port authorities are testing different maintenance methods for making port
maintenance more efficient and sustainable.
Over last years, our team has developed robust modelling and monitoring
tools for Water Injection Dredging (WID) applications in ports. The research
was conducted within a TKI project DEL 101 “Innovatief Sediment
Management voor Havens” (PRISMA). The tools have been successfully
applied during WID pilots at Europoort in 2020. The results of the pilots
show that the newly-developed maintenance concept helped to
substantially reduce the maintenance costs and CO2 emissions from
dredging at Europoort, therefore making it more cost-effective and more
sustainable at the same time.
Based on the results of PRISMA project, Port of Rotterdam (PoR) will
continue testing the WID-based maintenance concept in order to adapt this
sustainable method for a regular maintenance in the port and under a
wider range of conditions. This objective will be targeted by further
research within this application and the development of new tools to
streamline the approach and make it suitable for use over a larger area in
the port.
Another approach for increasing the efficiency of maintenance in the port
is making use of Data Science tools. Our goal is to develop a data-driven
tool for optimizing dredging strategies.
Products are:
– Open-source laboratory and in-situ datasets and models
– Technical reports and scientific publications
– Description of the project results for general audience on the website

Bekijk het project

Met het project BlueCan worden ‘vergeten’ broeikasemissies, de emissie uit zoetwater systemen, gemeten. Deze emissies kunnen aanzienlijk zijn: een plas van 100 hectare heeft uitgaande van de IPCC default waarden een uitstoot van 457 ton CO2-equivalenten per jaar. Om deze uitstoot te compenseren zijn 5700 zonnepanelen nodig! Met de update van de IPCC guidelines (2019 Refinement to the 2006 IPCC Guidelines) zijn de emissies van watersystemen in de administratie opgenomen. Dat betekent dat de broeikasgasuitstoot van deze systemen moet worden geïnventariseerd. In het project BlueCan wordt de huidige kennis over de processen van broeikasgasproductie en -uitstoot samengevoegd. Hierbij is tijdens een pilot in 2019 vooral een sterke relatie tussen waterkwaliteit en emissies vastgesteld. Door het in beeld brengen van dit verband ontstaan er veel kansen op win-win situaties, waarbij naast de waterkwaliteitsdoelen ook aan de klimaatambities kan worden gewerkt. De huidige kennis is reeds in een Deltafact opgenomen (https://www.stowa.nl/deltafacts/waterkwaliteit/diversen/broeikasgasemissiesuit-zoetwater).
Door expertkennis op verschillende vakgebieden en vaardigheden in modelontwikkeling, wordt een unieke tool ontwikkeld om een eerste inschatting van de broeikasgasemissie te maken. Daarbij worden de effecten van de waterkwaliteit op de emissies duidelijk gemaakt en kan de effectiviteit van maatregelen ten behoeve van aterkwaliteitsverbetering bepaald worden.

Bekijk het project

Voor overheden, adviesbureaus en kennisinstituten zijn data,
hydrologische en hydrodynamische simulatiemodellen essentieel bij hun
werk aan watervraagstukken. De processen rondom data en
simulatiemodellen worden in toenemende mate geautomatiseerd. Deze
automatisering versnelt het proces, vraagt (hernieuwde) aandacht voor
kwaliteit van brondata, voorkomt (menselijke) fouten en maakt
optimalisatie mogelijk. Deze ontwikkelingen vormen de kern van project
HYDROLIB.
Het doel van HYDROLIB is het realiseren van een gedeelde
softwarebibliotheek voor een geautomatiseerde workflow van
hydrologische en hydrodynamische modellering, beschikbaar in een open
community van ontwikkelaars en gebruikers.
Een set kernalgoritmes en tools voor interactie met de D-HYDRO Suite
1D2D voor oppervlaktewater en de HyDAMO-datastandaard, zorgen dat
adviesbureaus deze ontwikkelingen niet zelfstandig en dubbelop hoeven te
doen. Voor overheden geeft een gestandaardiseerde toolset bovenop de
datastandaarden meer duidelijkheid in hun modelleertrein. De
adviesbureaus kunnen voortbouwen op deze toolset in geavanceerdere
tools voor watermanagement en analyse van toekomstscenario’s.
HYDROLIB gaat op Python gebaseerde data- en softwaretools bevatten
voor:
– Consistentie en validatie modelinvoer;
– Modelgeneratie vanuit HyDAMO-brondata;
– Snel en automatisch simuleren (stochastische reeksen of optimalisatie),
lokaal of in een cloud;
– Reproduceerbare uitkomsten en nabewerking.
Ook wordt onderzoek gedaan naar de plaats van menselijke
modelleerkeuzes binnen geautomatiseerde workflows. Tenslotte wordt
een HPC-versie van D-HYDRO Suite 1D2D ontwikkeld.

Bekijk het project

De weg biedt een kansrijke mogelijkheid om ondergrondse waterberging in (druk) stedelijk gebied te realiseren op een
ruimtelijk efficiënte en duurzame wijze. Nu verschillende Nederlandse gemeenten experimenteren met diverse vormen van ondergrondse waterberging in de weg, worstelen gemeentelijke professionals met het maken van de juiste keuzes.
Gemeenten willen graag klimaatbestendig inrichten maar zien, mede door de energietransitie, problemen ontstaan met betrekking tot de schaarse ruimte in de stedelijke ondergrond. Leidingen voor gas, water, riolering, stadswarmte en WKO, kabels voor elektriciteit, telefoon en dataverkeer vormen de ondergrondse infrastructuur en concurreren om de beperkt beschikbare ruimte met het stedelijk groen en klimaat-adaptieve maatregelen. Slimme integrale, technische ontwerpen gericht op koppelkansen, functiecombinaties, en de bestaande vervangingsopgave, zijn een vereiste om op een duurzame wijze te blijven omgaan met de ruimtelijke druk in de ondergrond.
De bestaande technische toepassingen voor waterberging in de weg voldoen over het algemeen maar gedeeltelijk aan deze vereisten. Denk hierbij aan het gebruik van infiltratiekratten, steenwol, of licht vulmateriaal als lavakorrels en schelpen met daaromheen doeken om te voorkomen dat zand in de holle ruimten stroomt. Enkele voorbeelden van waterbergende materialen bij diverse gemeenten die met dit voorstel meedoen is opgenomen in bijlage 1.
Een variant waarin het water wordt geborgen direct in het (traditionele) wegcunet heeft grote voordelen omdat het andere ondergrondse infrastructuur niet in de weg zit. Er zijn echter belangrijke vragen bij diverse stakeholders. Er ontbreekt namelijk een overzicht van praktijkvoorbeelden waarin de stabiliteit, (kosten-)effectiviteit, duurzaamheid, bijdrage aan droogtebestrijding, beslag op de drukke ondergrond en stedelijke opschaalbaarheid voor diverse vormen van de waterbergende weg worden gewaardeerd. In het onderzoek van de Hogeschool van Amsterdam i.s.m. de hogescholen Groningen, Utrecht en Rotterdam worden diverse constructies en het gebruik van het wegcunet vergeleken
(Klimaatwerk in uitvoering). In dit onderzoek van Deltares en TU Delft wordt met name aandacht besteed naar de hydraulische en geotechnische aspecten.

Bekijk het project

Het SOP is een bouwsteen van de bredere roadmap van Rijkswaterstaat, industriële partners en kennisinstellingen voor
onderzoek naar de stroomsnelheden en erosie veroorzaakt door schroefstralen van schepen. Het doel van de roadmap is om de belangrijkste ontwerpformules uit PIANC report 180 (2015) voor boegschroeven voor deze snelheden te
optimaliseren en specifiek te maken voor het ontwerp van bodembeschermingen. De fysische processen die ten grondslag liggen aan deze ontwerpformules zijn nog onvoldoende begrepen, waardoor de betrouwbaarheid en het toepassingsbereik van de huidige richtlijnen beperkt zijn. In dit PPS-project willen we de fysische kennis van schroefstraalbelastingen in relatie tot bodembeschermingen verbeteren door een combinatie van in-situ metingen op ware schaal, schaalmodelproeven in het laboratorium en een serie Computational Fluid Dynamics (CFD) berekeningen. In 2020 is er een ware grootte meetcampagne uitgevoerd. Deze metingen breiden we uit met een serie schaalmodelproeven en CFD berekeningen voor situaties die we niet op ware schaal kunnen meten. De verwachting is dat we met deze kennis de ontwerprichtlijnen voor bodembeschermingen kunnen aanscherpen en bovendien beter kunnen onderbouwen. Het schrijven van de nieuwe richtlijnen vindt plaats buiten het PPS-project door de CROW in samenwerking met een reeds opgerichte CROW-werkgroep bestaande uit vertegenwoordigers van Rijkswaterstaat, industriële partners en kennisinstellingen. De verwachte impact van het project is dat met de ontwikkelde kennis bodembeschermingen efficiënter en duurzamer kunnen worden aangelegd en onderhouden. Daarnaast wordt schade en downtime van kades voorkomen als een adequate bodembescherming kan worden aangelegd.

Bekijk het project

In 2016 hebben TNO en Deltares en Rotterdam het initiatief genomen voor de ontwikkeling van een faalkansmodel voor asset management van persleidingen. Vanwege het innovatieve karakter is dit traject opgedeeld in drie fasen:
Fase 1. Proof of principle: ontwikkelen 1e versie faalkansmodel en aantonen dat dit leidt tot een werkbaar principe. Deze fase is succesvol afgerond in 2019.
Fase 2. Proof of concept: Doorontwikkeling in 2e versie faalkansmodel, waarbij het model in conceptueel opzicht compleet wordt gemaakt door een combinatie van verbreden (toevoegen ontbrekende faalmechanismen) en verdiepen (meenemen informatie uit inspecties). In deze fase is het traject op dit moment. In deze fase wordt ook gewerkt aan het beter beschikbaar krijgen van inspectiegegevens en de ontsluiting van deze gegevens in een database.
Na afloop van fase 2 is het faalkansmodel gereed om te worden geïmplementeerd in fase 3 Proof of Producibility, de koppeling van het faalkansmodel aan bestaande asset management systemen en een concept voor de user interface (demonstratie userinterface).
Het faalkansmodel maakt het mogelijk om risicogestuurd asset management van persleidingen te bedrijven, gebruikmakend van gevalideerde fysische en statistische modellen. Daarmee wordt besluitvorming over vervanging en renovatie van persleidingen ondersteund.

Bekijk het project

W:StS is called to develop a technology that will enable Port and Navigational Authorities (and potentially other Authorities managing fine sediments) to rapidly and economically transform dredged sediment into soil. Currently sediment dredged from Gent-Terneuzen Canal is stored in lagoons at the sediment treatment plant of Envisan (Jan de Nul) for their dewatering at drying fields. This dewatering takes months, with usually one individual lagoon being able to treat just two to three sediment batches per year. Preliminary tests funded by Deltares and executed in collaboration with Jan de Nul and Haedes have demonstrated that a certain species of worms, when added to the sediment in the correct proportion and conditions, have the potential to speed up this process up to a factor 2-3 (in the lab initial dewatering happened 12 times faster, but we foresee that operational considerations should result in a final net effect of 2 to 3 times faster, which remains a big advantage). Such increase in rotation of the lagoons would be a revolutionary event in the field of dredged sediment management and its transformation to soil via dewatering, and ultimately to the entire dredging and sediment disposal industry. Our method is passive and would decrease the use of machinery used for drying of the sediments by putting them in windrows (for the particular engineering application discussed here, but in other sediment disposal operations drains and compaction is used; our technology would also constitute a sustainable alternative here). We also expect to have a positive impact in decreasing methane emissions due to the worms ability to oxidize the sediment rapidly. This project is expected to develop the concept of W:StS, which will constitute an improvement to existing methods to transform sediment into soil. The project results aim to inform the design of a prototype treatment at the Envisan Sediment treatment plant.

Bekijk het project