Aanleiding van het project

Klimaatverandering en intensivering van het landgebruik zetten het leefklimaat en het watersysteem in de stad steeds verder onder druk. Volgens de KNMI’14 scenario’s moeten we in de toekomst rekening houden met hogere temperaturen, nattere winters, heftigere buien, en drogere zomers. Tegelijk zien we steden en dorpen verdichten als gevolg van inbreidingen en toename van het verhard oppervlak. Als onderdeel van het Deltaplan Ruimtelijke Adaptatie moeten vanaf 2020 daarom alle gemeenten zich richten op klimaatbestendig inrichten en bij de herinrichting van bestaand stedelijk gebied rekening houden met klimaatadaptatie.
Behalve klimaatverandering speelt bij deze problematiek ook de toenemende verstedelijking en verstening van straten, pleinen en tuinen. Het aandeel verhard oppervlak binnen de stadsgrenzen neemt steeds verder toe, waardoor het hemelwater slechter kan infiltreren in de bodem. Piekbuien leiden hierdoor eerder tot wateroverlast, terwijl er minder grondwateraanvulling plaatsvindt en de buffercapaciteit van de ondergrond minder wordt gebruikt om te kunnen omgaan met periodes van droogte.
Tegelijk zien we dat burgers en bedrijven maar beperkt geneigd zijn om hun eigen terreinen en gebouwen anders in te richten. Adaptatiemaatregelen gericht op het vasthouden en bergen van water worden toch vooral gezocht in de openbare ruimte. Maar het bergen van geïnfiltreerd hemelwater in de ondergrond is voor veel gemeenten een relatief nieuwe vorm van klimaatadaptatie. Verschillende technische toepassingen worden op dit moment verkend om water te bergen in de ondergrond, van infiltratievelden en -stroken tot infiltratiekratjes en wadi’s, tot verschillende varianten van waterdoorlatende en waterpasserende verhardingen. Waterberging onder de weg /in de aardebaan3 / wordt in enkele gevallen overwogen maar zelden toegepast, terwijl toch de ondergrond voldoende ruimte biedt, zeker in geval er nog extra holle ruimte kan worden gecreeerd.

Doel van het project

Doel van het project is te onderzoeken welke constructies van de aardebaan geschikt zijn om de risico’s van waterberging in de aardebaan weg te nemen en de baten van een dergelijke constructie te maximaliseren. Richtlijnen voor de opbouw van de waterbergende aardebaan zullen worden opgesteld, inclusief een keuze-hulp voor de keuze van het juiste type waterbergende weg.
Eerste vraag daarbij is hoe holle ruimte kan worden gecreëerd zonder dat de stabiliteit van de weg in gevaar komt.
Tegelijk moet de waterbergende functie van de aardebaan worden gemaximaliseerd zonder dat stabiliteits- of opvriesproblemen ontstaan en zonder dat de aardebaan bijdraagt aan grondwateroverlast , zeker niet op het naastgelegen particuliere terrein (in relatie tot de gemeentelijke zorgplicht voor grondwater). Hoe kan de balans tussen wateraanvoer en -afvoer worden geregeld?
Deze vragen zullen worden onderzocht aan de hand van praktijkonderzoek en modelstudies.
Het onderzoek sluit aan bij en is afgestemd met grootschalig praktijkonderzoek opgezet door de hogescholen van Amsterdam, Groningen en Rotterdam. In diverse gemeenten zullen field-labs worden ingericht waar metingen verricht zullen worden. Die metingen zullen gebruikt worden voor de kalibratie en verificatie van de modellen, opdat de resultaten goed overdraagbaar worden voor de verschillende typen ondergrond waarop onze steden zijn gebouwd en de wegen zijn aangelegd.

Omschrijving van de activiteiten

WP1: Stabiliteit en bergingscapaciteit van de constructie
WP1 onderzoekt wat optimale constructies zijn van een waterbergende weg, gegeven verschillende omstandigheden in de praktijk zoals verkeerslast en ondergrond. Daarbij wordt onderzocht wat de optimale balans is tussen de te garanderen stabiliteit van de constructie en de te behalen bergingscapaciteit. De aardebaan kan dan volledig bestaan uit granulair materiaal zoals grof zand, maar er kan ook holle ruimte voor waterberging in zijn aangebracht in de vorm van infiltratiekratjes, -buizen of –‘stoeltjes’. Kernvraag is dan hoe stabiel deze opbouw is in relatie tot de verkeerslast en de ondergrond – aangenomen dat het granulaat optimaal is verdicht.
De verkeerslast in combinatie met de vorm en constructie van de holle waterbergende elementen zal van invloed zijn op de stabiliteit en op het waterbergend vermogen. Maar ook het type granulaat (materiaal, vorm, korrelgrootteverdeling) is van invloed op de stabiliteit en het waterbergend en het waterdoorlatend vermogen, nu en op langere termijn, in relatie tot de verkeerslast. Ook de ondergrond onder de aardebaan is evident van belang voor de stabiliteit van de wegconstructie. Wegen op een klei- of veenondergrond zijn minder stabiel dan op een zandgrond.
Middels literatuur en modelstudies worden nut en haalbaarheid van waterbergende maatregelen in de aardebaan vastgesteld. In field-labs wordt met behulp van digitale scanners de stabiliteit van de wegen gemeten. Gemonitord wordt hoe waterbergende wegen functioneren onder extreme omstandigheden (wegbelasting, neerslag en sedimentlast), terwijl de geotechnische eigenschappen van het granulaat waar nodig extra worden onderzocht in het geotechnisch lab. .
Op basis van deze informatie wordt geanalyseerd hoe – op korte en lange termijn-, onder invloed van omgevingsfactoren, beheer, en onderhoud, diverse typen waterbergende wegen stabiel blijven en effectief kunnen functioneren in de praktijk.

Verwachte resultaten

– Richtlijnen voor de opbouw van de aardebaan (granulaat, geotextielen, holle elementen, gronddekking) in relatie tot type verharding, verkeerslast, ondergrond, grondwaterregime in directe omgeving, grondwaterregime in de aardebaan, et cetera
– Nieuwe, geotechnisch stabielere vormen van holle waterbergende elementen die kunnen worden aangebracht in de aardebaan;
– Richtlijnen ten aanzien van aanleg, beheer en onderhoud van deze waterbergende wegen. Monitoringplan voor beheer en onderhoud.
– Praktijkvoorbeelden en -ervaringen van beheerders.
– Toolbox / keuze-assistent type waterbergende weg. Deze tool ondersteunt de keuze van het type waterbergende weg in relatie tot de vele omgevingsfactoren waarmee rekening moet worden gehouden. Ook geeft de tool aan hoeveel effectieve berging met behulp van deze waterbergende weg kan worden gerealiseerd en wat het effect zal zijn op het grondwater in de nabijheid van dit weglichaam.

Innovativiteit

Het project levert de praktijk richtlijnen voor een duurzaam functionerende waterbergende weg. Door inzicht in de geotechnische stabiliteit van de aardebaan, zelfs wanneer daarin holle elementen voor waterberging zijn verwerkt, kan de verkeerslast-bestendigheid straks worden gewaarborgd. En door de inrichting van de aardebaan wordt de waterbergende functie gemaximaliseerd terwijl (grond)wateroverlast op naastgelegen terrein wordt voorkomen, zelfs ingeval waterdoorlatende/-passerende verhardingen worden toegepast. Deze waterbergende functie omvat ook het vasthouden van water voor drogere perioden en de verbetering van de kwaliteit van dit water onder invloed van de retentie- en afbraakprocessen die in die aardebaan spelen.
Nieuwe vormen van inrichting van de aardebaan en nieuwe vormen van holle waterbergende elementen zullen worden afgeleid uit de het onderzoek in praktijksituaties en in het geotechnisch lab. Deze zullen worden opgenomen in de richtlijnen, inclusief aanbevelingen voor monitoring, beheer en onderhoud.
Deze kennis en dergelijke richtlijnen zijn – voor zover wij hebben kunnen nagaan – nog nergens ter wereld beschikbaar, terwijl de praktijk dringend op zoek is naar duidelijkheid over de beste wegconstructie gegeven een bepaalde situatie van ondergrond, verkeerslast en dergelijke. Deltares zit in het consortium van OSKA (Overleg Standaarden Klimaatadaptatie4) waar literatuuronderzoek is verricht naar aanwezige standaarden. Conclusie medio 2020: meer praktijkdata is nodig om richtlijnen op te stellen en vragen van stakeholders te beantwoorden.

Valorisatie

Onderzoekrapportage(s):
Wie gaat het gebruiken?
– Onderzoekrapportage: onderzoekers en beleidsmakers
– Ontwerprichtlijnen: ontwerpers en projectleiders overheden en het uitvoerende bedrijfsleven
– Aanleg en beheerrichtlijnen: uitvoerend bedrijfsleven
Wie gaat ervoor zorgen?
– Rapportages: Deltares i.s.m. Hogeschool van Amsterdam icm ander hogescholen.
– Richtlijnen: Deltares, Hogescholen ism Building Changes
– Publiceren op website(s) en (vak)artikelen

Ontwerp- en uitvoeringspraktijk GWW sector:
Wie gaat het gebruiken?
– Ontwerprichtlijnen: ontwerpers en projectleiders overheden en het uitvoerende bedrijfsleven
– Aanleg en beheerrichtlijnen: uitvoerend bedrijfsleven
Wie gaat ervoor zorgen?
– Richtlijnen: Deltares, Hogescholen ism Building Changes

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Ervaringen met het ontwerp van bodembeschermingen volgens de bestaande ontwerprichtlijn hebben laten zien dat de richtlijn resulteert in een zwaardere bodembescherming dan noodzakelijk. Daarom heeft RWS een roadmap opgezet die moet resulteren in een nieuwe ontwerprichtlijn zodat optimaal gebruik gemaakt wordt van financiële middelen en grondstoffen t.b.v. bodembescherming. Omdat het om veel en zwaar materiaal gaat en over grote transportafstanden levert dit kostenbesparingen en voordelen voor het milieu op. Het PPS-project richt zich op het onderzoek dat noodzakelijk is voor het opstellen van de nieuwe richtlijn. Het opstellen van de richtlijn zelf valt buiten het PPS-project en wordt opgepakt door de CROW en de reeds opgericht CROW-werkgroep

Doel van het project

Het doel van het PPS-project is om de fysische processen in termen van stroomsnelheden van boegschroeven in relatie tot ontgronding en deze kennis toepasbaar te maken voor nieuwe ontwerprichtlijnen voor bodembeschermingen. Dit doen we door een combinatie van in-situ metingen, schaalmodelproeven en CFD berekeningen. In 2020 zijn er ware grootte proeven uitgevoerd naar de uitstroomsnelheden als gevolg van het gebruik van een boegschroef. In 2021 wordt het PPS budget gebruikt om deze dataset aan te vullen met schaalmodelproeven en CFD berekeningen. Op basis van de kennis die voortkomt uit de combinatie van de in-situ metingen, schaalmodelproeven en CFD-berekeningen kunnen de nieuwe ontwerprichtlijnen worden ontwikkeld.

Omschrijving van de activiteiten

We gaan schaalmodelproeven in combinatie met CFD berekeningen uitvoeren. De situaties zoals gemeten in het veld kunnen dienen als basis van de te beschouwen situaties, zodat een goede vergelijking gemaakt kan worden tussen full-scale, modelschaal en numerieke resultaten. In de schaalmodellen (uitgevoerd door Deltares) kunnen we PIV (Particle Image Velocimetry) technieken gebruiken om het gehele stroomveld te meten, zodat een goede validatie van de CFD berekeningen uitgevoerd kan worden. Dit maakt het uitvoeren van deze metingen een toevoeging op de eerder uitgevoerde schaalmodelproeven (in 2014). Naast stroomsnelheidmetingen doen we bollard pull metingen en wordt het koppel op de schroefas gemeten om de efficiency van de (model) schroef te kunnen vergelijken met de CFD resultaten en ware grootte. In de CFD berekeningen (uitgevoerd door MARIN) wordt allereerst geverifieerd of
de geproduceerde stuwkracht en het opgenomen vermogen overeenkomen met de gemeten waarden. Vervolgens worden de berekende in- en uitstroomsnelheden van de boegschroef en de drukken op de bodem vergeleken met de proeven.

Verwachte resultaten

Innovativiteit

Tot nu toe zijn er een aantal keren schaalmodelproeven en CFD berekeningen uitgevoerd naar de uitstroom snelheden en optredende drukken als gevolg van het gebruik van (boeg)schroeven. Er is aangetoond dat op diep water en zonder belemmeringen van kades of sluisdeuren de uitstroom van een schroef heel goed met CFD berekend kan worden en we de fysische processen voldoende begrijpen. Echter op ondiep water en in de buurt van een kade vinden we grote verschillen tussen de gemeten en berekende drukken en snelheden. Dit kan komen door de
methode van modelleren maar ook door aflopende caviterende of niet-caviterende wervels. Om de 3D stroompatronen te meten in de schaalmodellen maken we gebruik van de innovatieve meetmethode PIV (Particle Image Velocimetry).
Dergelijke metingen en onderzoek zijn nog nooit gedaan en daarom is dit onderzoek uniek.

Valorisatie

Rapportage modelproeven (Deltares) & CFD berekeningen (MARIN)
Wie gaat het gebruiken?
De resultaten worden gebruikt door de CROW om een nieuwe ontwerprichtlijn op te stellen. Deze richtlijn kan worden gebruikt door infrastructuurbeheerders (RWS, havenbedrijven) en aannemers om efficiëntere & duurzamere bodembescherming te ontwerpen en aan te leggen.
Wie gaat ervoor zorgen en hoe?
De reeds opgerichte CROW werkgroep schroefstralen (met afgevaardigden van infrastructuurbeheerders, aannemers en kennisinstellingen) d.m.v. werkgroepbijeenkomsten en opstellen richtlijn.

Gezamenlijke publicatie in vakblad of journal over modelproeven en CFD berekeningen.
Wie gaat het gebruiken?
De waterbouwsector om de kennisbasis van bodembescherming verder te ontwikkelen.
Wie gaat ervoor zorgen en hoe?
Deltares en MARIN d.m.v. schrijven van publicatie in vakblad, journal of conference proceeding

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Het MMIP F3 Nederland Digitaal Waterland heeft als doelstelling: “Realiseren van breed gedragen open standaarden, gestandaardiseerde en gevalideerde modellen, tools, data, informatie die door alle deelnemers uit bedrijfsleven, overheden en kennisinstellingen zelf kunnen worden toegepast voor een duurzamer, efficiënter en betrouwbaarder gebruik, beheer en onderhoud van het fysieke systeem (water en bodem, afval- en drinkwatersystemen / behandeling).”
De ontwikkeling van een faalkansmodel voor risicogebaseerd asset management van afvalwaterpersleidingen door kennisinstellingen samen met beheerders, meetpartijen en consultants beantwoordt aan de vetgedrukte elementen in deze doelstelling.
In 2016 hebben TNO en Rotterdam het initiatief genomen om een Plan van Aanpak (PvA) op te stellen voor de ontwikkeling van een faalkansmodel voor asset management van persleidingen. In dat PvA is een traject geschetst dat bestaat uit drie fasen:
Fase 1. Proof of principle: ontwikkelen 1e versie faalkansmodel en aantonen dat dit leidt tot een werkbaar principe
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)
Fase 3. Proof of producibility: Koppeling van faalkansmodel aan bestaande asset management systemen en concept voor userinterface (demonstratie userinterface)
Fase 1 is gefinancierd en ondersteund door een consortium bestaande uit Rotterdam, Waternet, RIONED en STOWA, waarbij aanvullende financiering is verkregen uit de TKI Deltatechnologie. De resultaten van fase 1 zijn opgenomen in TNO rapport TNO 2019 R10463 faalkansmodel persleidingen – Proof of Principle. De consortiumpartners hebben op basis van de resultaten van fase 1 aangegeven op door te willen gaan met fase 2, de ontwikkeling van de Proof of Concept.

Doel van het project

De doelstelling van de Proof of Concept fase is om door middel van een werkend model te demonstreren dat de faalkansbenadering geschikt is voor het bepalen van de restlevensduur van persleidingen voor het areaal van een beheerder. Hiertoe wordt in fase 2 het faalkansmodel zodanig verder uitgewerkt dat het na afloop van fase 2 gereed is om te worden geïmplementeerd in fase 3 Proof of Producibility. Met andere woorden: het model moet inhoudelijk gezien geheel gereed komen in fase 2, terwijl de inbedding en software en de ontwikkeling van software interfaces plaats zal vinden in fase 3. Dit houdt in dat het rekenmodel aan het eind van fase 2 nog niet ontsloten is voor gebruik door assetmanagers en alleen nog door het projectteam kan worden toegepast.
Het belangrijkste resultaat van het fase 2 van het project is een rekenmodel met als input:
Beschikbare gegevens, zoals leidingkenmerken, conditie en belasting, van meerdere gebruikers/beheerders
en output:
faalkansen/jaar per segment per mechanisme samen geplot op overzichtskaart en opgerold/samengevoegd tot een concrete faalkans per segment.
Daarnaast wordt een rapport opgeleverd met de onderbouwing van de modelkeuzes en de grootste bronnen van onzekerheid in de uitkomsten.

Omschrijving van de activiteiten

Systeem-beschrijvingsinformatie verzamelen – Industrieel onderzoek – De beheerders (Rotterdam, Waternet, Aa en Maas) leveren informatie en laten inspecties en metingen uitvoeren door derden waarvan gegevens worden ingebracht. Schmidt ontwikkelt een techniek die in Rotterdam wordt toegepast om gegevens van persleidingen te verzamelen. P4UW en Deltares spelen een coördinerende rol en analyseren de data. TNO en Deltares zetten beheerdata om naar een geschikt format voor gebruik in fysische modellering.

Aanvullende faalmecha-nismen uitwerken – Industrieel onderzoek – Deltares, TNO en P4UW voegen faalmechanismen (falen buisverbindingen, falen door inwendige over- en onderdruk en falen appendages) toe aan het model uit fase 1. TNO voegt PVC toe als buismateriaal aan het model uit fase 1.

Valideren fysisch gebaseerd faalkans-model – Industrieel onderzoek – Deltares verbetert de deelmodellen (zetting, aantasting) door 10 persleidingen door te rekenen en te valideren met inspectiegegevens. TNO verwerkt dit in de onderliggende modellen van het faalkansmodel.

Opstellen statistisch faalkans-model gebaseerd op incidenten-database – Industrieel onderzoek – P4UW maakt een opzet voor een statistisch faalkansmodel op basis van de data.

Update overkoe-pelend faalkans-model – Industrieel onderzoek – Het faalkansmodel uit fase 1 wordt verbreed met aanvullende faalmechanismen, de onderliggende verbeterde deelmodellen worden gekoppeld en de statistische module wordt toegevoegd in de berekening van de gecombineerde faalkans.

Verwachte resultaten

1 database met daarin de objecten (hydraulische eenheden en leidingsegmenten) die door de deelmodellen per bezwijkmechanisme gebruikt worden – 2021
2 Faalkansmodel op Proof of Concept niveau met een fysische en statistische component dat de faalkans van een leidingsegment berekent – 2022
3 Rapportage – 2022

Innovativiteit

In Nederland ligt 13.000 km persleiding, waarvan een groot deel stamt uit de jaren ’70 toen in het kader van de WVO op grote schaal zuiveringstechnische werken zijn aangelegd. De huidige faalkans ligt op ca. 1 incident per 100 km/jaar en dat is laag in verhouding tot bijvoorbeeld drinkwater waar dit ligt op 6 incidenten per 100 km/jaar. De eerste resultaten van het lopende RIONED project ‘incidentendatabase persleidingen’, zoals gepresenteerd op het persleidingensymposium in Gorinchem op 20 maart 2019, laten echter zien dat het aantal incidenten toeneemt.. In combinatie met het gegeven dat veel leidingen hun ontwerplevensduur (van 50 jaar) naderen of reeds zijn gepasseerd, wordt branche breed de urgentie gevoeld meer grip te krijgen op de conditie- en restlevensduurbepaling ten behoeve van besluitvorming ten aanzien van onderhoud en vervanging van persleidingen.
Uitgangspunt voor restlevensduurbepaling is de actuele conditie van de persleiding. De conditie van een (pers)leiding kan worden vastgesteld op basis van inspectie. In tegenstelling tot bij vrij verval riolering, waar visuele inspecties de basis vormen voor de besluitvorming over maatregelen als repareren of vervangen, geldt dat voor persleidingen nog geen breed toepasbare inspectietechniek beschikbaar is. Daarbij komt nog dat de meeste persleidingen slecht toegankelijk zijn en geen voorzieningen hebben om inspectieapparatuur toegang te verlenen. Dit maakt dat de beschikbare informatie over de actuele conditie van persleidingen nog vrij schaars is. Op dit aspect is de sector volop in beweging en worden steeds vaker inspecties uitgevoerd aan persleidingen, die maken dat de inspectiegegevens met informatie over de huidige status van persleidingen beschikbaar komen.
Daar voor het bepalen van de restlevensduur de huidige conditie een belangrijke variabele is, en deze voor de meeste persleidingen niet goed bekend is, wordt voor persleidingen tot op heden veelal de beheerstrategie ‘fail and fix’ gehant

Valorisatie

1 – Beheerders (w.o. Rotterdam, Waternet, Aa en Maas) – Onder toezicht van RIONED is een aanzet gemaakt voor een incidentendatabase die in dit project verder wordt uitgewerkt. Dit project geeft zicht op een toepassing van deze incidentendatabase. RIONED zal op basis van dit projecten beheerders verder helpen om incidenten uniform te kunnen registreren en deze data te ontsluiten via de database.
2 – TNO, Deltares, P4UW – Het faalkansmodel is na dit project bruikbaar voor toepassing door de kennispartners voor specifieke cases en er is een beeld hoe dit toepasbaar gemaakt kan worden in de dagelijkse asset management praktijk van beheerders. De insteek is dat de partners na dit project een fase 3 ingaan om de laatste stap te realiseren.
3 – TNO, Deltares – Het rapport wordt publiek beschikbaar gesteld en elementen uit het onderzoek worden uitgebreider (wetenschappelijk) gepubliceerd.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

The technical and societal reason for the project is to develop a technology that can transform sediment disposal operations into more economic and sustainable operations, partly releasing the pressure from the challenges associated to dredged sediment management and storage, and ultimately enabling for a more dynamic and more sustainable dredging cycle. In particular, the societal challenges posed in MMIP is F1 “Verduurzamen en kostenbeheersing uitvoeringsprojecten waterbeheer” relates well to the societal reason to carry out this project. On of the challenges addressed in MMIP F1 is to be a healthy mud economy in 2030 encompassing improving water quality and circular use of dredged material. This project addresses this by the extracting slurries from the water column (water quality) and disposing it on land for future application (circular use).
Beyond the societal reason, there is also a strategic reason to continue developing the technology in question, which links to the history of previous investments in worms at sediment management related work. This collaborative project possibility originates as a result of previous investments by Deltares and other private parties, heavily supported by TKI funds as well. In some phases, Deltares led the financing effort solely, but in other phases either the private parties or the TKI funds constituted major contributions to project funds. In particular, there were two TKI projects contributing to the development of this idea and its current application. These were DEL071 – 1230587 Optimizing the usage of Tubifex to enhance densification and strength of Oil Sands, and its extension DEL110 Building with nature on successfully tailings dewatering using worms and vegetation. Essentially, the first project investigated if worms could be used to dewater Oil Sands tailings, with its extension project addressing the potential role of the worms in dewatering Oil Sands when combined with vegetation.

Doel van het project

The goal of the project is to develop a technically efficient, economically attractive but most importantly sustainable method to convert sediment into soil at a large scale, contributing to release the pressure in the sediment management and disposal cycle. All individual project activities, from the execution of the column and the container tests to the modeling exercise and the pilot feasibility evaluations relate to our main MMIP: F1. W:StS reduces costs by reducing the
W:StS
7/11
sediment management cycle duration in a sustainable manner. From a sustainability point of view, biological actors are used instead of conservative engineering methods that require energy which contribute to carbon emissions. The goal of worms being part of the disposal cycle, relates well the potential applications of ripened clay. Example applications can be fill-up of agricultural land. Therefore, the goal of being part of the disposition cycle is linked to MMIP A3, because beneficial use is made from residuals (dredged material). The goal of developing a sustainable method is linked to MMIP B2 E11B, because less methane will be emitted compared to ripening techniques without intervention of worms as elaborated on. The aim of converting sediment into soil by worms is an alternative to disposing sediment in the North sea, which relates to MMIP E1. At last, the potential of worms as a sediment management bio-technology favors dredging activities and therefore the accessibility to ports. Because the aim of this project is to use worms we can show that sediment management can be both economically and ecologically feasible. This links well to MMIP E3.

Omschrijving van de activiteiten

1. Kick-off meeting and closing event: these meetings, organized by Martieme Toegang, will consist on a exploration over the potential of the W:StS technology in the current field of application (sediment to soil in dredging operations), and in other relevant fields.
2. Column tests: the aim of these is to link the results of the recently funded by Deltares column tests (existing laboratory results) with the subsequent container results. The columns will represent the conditions to be tested in the container tests, but at a smaller scale. This is because some of the new columns may differ in treatment from what already studied at Deltares. Also, identical columns will be placed outdoors (all columns so far were indoors) to evaluate the imact of outdoor conditions to all results obtained so far.
3. Container tests: the core of the research. The idea is to scale up from what studied at Deltares so far, getting closer to in-situ conditions. When scaling up, new variables appear: a) a deeper mud layer (factor 2 from what studied so far); b) possible spatial effects from sediment – treatment heterogeneity caused by for example operational factors; c) the possibility for the worms to migrate laterally, looking for wither better food or more preferable conditions. Depositional strategies and worms addition strategies will also be considered. In practice, this
task will consist on six 0.5 m3 containers where the parameters and factors above will be studied.
4. Modeling: we will explore the possibility of modeling the impact of worms in self-weight consolidation and subsequent drying. This will be first done in CFD, a platform where one of our partners excel. This task will contribute to ongoing discussions and research at Deltares, where modeling is also being picked up. The results of the tasks might be either detailed modeling results or a comparison between modeling (pros and cons) with two different approaches.
5. Pilot feasibility discussion: finally, the grgrou

Verwachte resultaten

1 Results from prototype test at in-situ environment – 2021
2 Results from modeling – 2021
3 Evaluation of feasibility of the technology for pilot application – 2021

Innovativiteit

The method to be developed is, at a proof of concept scale, more than 12 times faster than traditional grey methods (though the final net effect at operations is expected to be 2 to 3 times faster only), and also provide stronger and more compact soils as end product (at least so far at the proof of concept scale, to be confirmed for operations). This type of more compact soils can be currently obtained (in other engineering operations, not in Jan de Nul’s, where waiting, turning sediment and installing drains is the alternative), perhaps even at the same speed as with worms, via the deployment and operation of heavy machinery in-situ (turning equipment and drain installations). These traditional methods however are costly (mobilizing heavy machinery) and requires burning big amount of fossil fuels. To the point that they are usually not adopted in the targeted industry sector, where waiting for the sediment to naturally dewater is the only method allowed by the economics of the market. Our method on the other hand is passive and therefore not associated to high financial costs and emissions. Thus it is like speeding up the process, but with no extra costs or environmental impact. The costs of purchasing or breeding worms do remain in the picture, but cannot be compared with the cost of mobilizing machinery (we hypothesize EUR1 of worms can treat 1 m3 if purchased directly at the main provider in Europe). On a side, but of extreme relevance nowadays, is also the fact that worms treated samples have the potential of being completely oxidized (via entrainment of air through burrows) in a short time scale, eliminating the risk of methane emissions during the handling and transport of the otherwise rather anoxic non-treated sediment.

Valorisatie

1. Results from test of a prototype at in-situ environment
Wie gaat het gebruiken?
All users, see next square
a) Deltares to produce marketing materials and to engage other users in future research and application projects;
b) Jan de Nul to and Maritieme Toegang to consider the results from this project for other applications in their field;
c) Haedes to consider the results to write joined research applications with Deltares.

2. Results from modeling excercise
Wie gaat het gebruiken?
All users, see next square
Wie gaat ervoor zorgen, en hoe?
a) Jan de Nul and Maritieme Toegang to consider its incorporation to future application and development studies;
b) Deltares and Haedes to jointly write research applications on this topic.

3. Evaluation of feasibility of the technology for pilot application
Wie gaat het gebruiken?
All users, see next square
Wie gaat ervoor zorgen, en hoe?
All users to consider this in potential pilot applications, where all parties will be involved

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

In 2015-2018 Deltares, in collaboration with Equinor, built an open-source platform (Delft3D-GeoTool) allowing non-experts access to simulations of realistic shallow marine depositional environments. With this application, the oil & gas, geothermal and drinking water industries can improve the performance or their reservoirs (e.g. increase extraction volumes, sustainable management of reservoirs). Furthermore, this tool allows the study of the evolution of shallow marine/coastal systems under different conditions.
To date, the product can simulate prograding, river-dominated deltas. In this project develop the application of these simulations to improve statistical geological models, proving the novel use of this type of tool to potential clients. In accomplishing this, the close collaboration with Equinor is essential in creating a show-case which truly addresses the challenges of the user-community which we would like to build.
Validating the expansion of the product to include coastal systems evolving during a rising sea level expands the products application areas and therefore the potential user community is also larger. The formation of these landforms has not been simulated in this way before and will form a unique feature of our product.
An additional use of the product is as input to study deposition in shallow marine environments to improve coastal planning. The sea level rise validation study addresses a knowledge gap in understanding systems which typically form under rising sea level. In order to accomplish this, linking Delft3D with other open-source modelling software in an innovative way will also play a large role.

Doel van het project

To develop:
• Techniques for simulating century-scale sediment erosion, transport and deposition for a coastal setting under a rising sea level.
• Tools for applying Delft3D-GT output to improve statistical geological modelling workflows for various uses, such as fresh water availability.
• A case study to entice new users, growing the user community

Omschrijving van de activiteiten

There is currently no tool on the market which can successfully:
• simulating century-scale sediment erosion, transport and deposition for a coastal setting under a rising sea level.
• applying such simulation output to statistical geological modelling workflows
This product addresses the growing call from the industry to incorporate more computational, desk-based methodologies in their workflows, reducing cost and fully utilising advances in computational technologies.

Verwachte resultaten

Develop sea level rise scenarios in Delft3D Industrieel Deltares: Collaboratively design Delft3D modelling strategy, run Delft3D simulations
Equinor: Advise and help to design modelling strategies, Assess quality of results in a geological context
Integrating Delft3D-GT in variogram model of the subsurface Industrieel Deltares: Collaboratively design Delft3D modelling strategy, run and process Delft3D model
Equinor: Providing data, collaboratively design Delft3D modelling strategy, test results in a typical variogram modelling workflow
Integrating Delft3D-GT in object-based model of the subsurface Industrieel Deltares: Collaboratively design Delft3D modelling strategy, run and process Delft3D model
Equinor: Providing data, collaboratively design Delft3D modelling strategy, test results in a typical object-based modelling workflow
Include new functionality in Delft3D if appropriate Industrieel Deltares: Delft3D code adjustments

Innovativiteit

1 Techniques to simulating century-scale sediment erosion, transport and deposition for a coastal setting under a rising sea level. 2020
2 Tools for applying Delft3D-GT output to improve statistical geological modelling workflows for various uses, such as fresh water availability 2020
3 A case study to entice new users, growing the user community 2020

Valorisatie

(1) Techniques to simulating century-scale sediment erosion, transport and deposition for a coastal setting under a rising sea level. Geologists and coastal engineers Deltares – already involved in many related projects and collaborations. This is something the community already wants
(2) Tools for applying Delft3D-GT output to improve statistical geological modelling workflows for various uses, such as fresh water availability Geologists and geological modellers Detlares – We actively seek to expand the user community of Delft3D-GT. Essential to this is the case study (see (3)) which will demonstrate to users how they can incorporate this tool into their workflow
(3) A case study to entice new users, growing the user community Geologists and geological modellers Deltares – This product is essential to building our user community (see (2))

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Aanleiding voor het GEOLIB initiatief vormt hoofdzakelijk de in MMIP F1 beschreven
doelstelling om water-infrastructuur aanzienlijk sneller en goedkoper te kunnen ontwerpen
en aanleggen, en om de verdere kosten tijdens de levensduur te kunnen
reduceren/optimaliseren, zonder in te boeten op veiligheid.
Ten behoeve van de hiervoor benodigde optimalisatie automatiseren de in het consortium
deelnemende uitvoerende partijen steeds vaker het ontwerp- en beoordelingsproces. Dat
gebeurt doorgaans in de script-taal Python, waar mogelijk in combinatie met bestaande
gevalideerde rekenbibliotheken. Het resultaat van de gezochte optimalisatie wordt in grote
mate bepaald door geotechnische data, de interpretatie van die data en de geotechnische
rekenmodellen die weer van data plus interpretaties gebruik maken. Steeds meer
geotechnische data wordt daarbij opgeslagen en ontsloten via publieke databronnen zoals
‘Basis Registratie Ondergrond’ (BRO). De toegepaste automatisering is deels projectspecifiek.
Om het numerieke resultaat te mogen vertrouwen moet echter wel kunnen worden
vertrouwd op geaccepteerde en gestandaardiseerde softwarecomponenten, met een
kwaliteitsstempel. Opdrachtgevers en beoordelende instanties vragen daar ook expliciet om.
Het voorgaande is voor de consortiumdeelnemers aanleiding om de door ieder gewenste
gestandaardiseerde geotechnische bouwstenen gezamenlijk te willen ontwikkelen en om de
kwaliteitsborging voor deze componenten bij Deltares te willen leggen.

Doel van het project

Doel van het GEOLIB project is om in binnen het consortium gezamenlijk (en preconcurrentieel)
de benodigde betrouwbare en gestandaardiseerde geotechnische
bouwstenen te ontwikkelen, teneinde daarmee buiten het consortium vervolgens de
beoogde automatisering van ontwerp- en beoordelingsprocessen te kunnen uitvoeren. Met
hulp van de nieuwe GEOLIB bibliotheek kunnen deze partijen hun projectspecifieke
applicaties snel(ler) opzetten, waarbij de kwaliteit daarvan kan worden gebaseerd op de al
vooraf aangetoonde kwaliteit van de GEOLIB componenten. De te ontwikkelen componenten
zullen tentatief ondersteuning gaan bieden voor meerdere stappen in de te automatiseren
processen: vanaf ontsluiting van publieke databronnen, via interpretatie van geotechnische
data (veld en lab), tot en met het op basis van alle beschikbare data berekenen van relevante
geotechnische resultaten. De al bestaande Deltares rekensoftware voor stabiliteit, zettingen,
damwanden en funderingen zal in dit kader ook door een nieuwe Python aansluiting worden
ontsloten en tevens geschikt worden gemaakt voor grootschalig parallel gebruik op
(schaalbare) rekenclusters. Dat laatste voor een snelle analyse van een groot aantal
varianten/doorsneden.

Omschrijving van de activiteiten

Definitie van
GEOLIB
componenten
Industrieel onderzoek Gezamenlijke definitie door
alle consortiumdeelnemers
Ontwikkeling
van initiële
GEOLIB
componenten
Industrieel onderzoek (alleen de
onderdelen voor complexe systemen
worden ontwikkeld, niet de systemen zelf)
Ontwikkelteam (Deltares) in
continue afstemming met
een (bij)sturend projectteam
en ‘product owners’-team,
waarin ook
vertegenwoordigers van de
consortiumdeelnemers.
Verbetering van
de initiële
GEOLIB
componenten
Industrieel onderzoek (alleen de
onderdelen voor complexe systemen
worden verbeterd, niet de systemen zelf).
N.b.: de inspanning voor experimentele
evaluatie binnen complexe systemen
(=experimenteel onderzoek) is in deze
aanvraag niet opgevoerd
Verbetering door het
ontwikkelteam, op basis van
de (niet als inspanning
opgevoerde) evaluatie
binnen complexe systemen
door alle
consortiumdeelnemers

Verwachte resultaten

Verbeterde console-versies van de al bestaande Deltares DSerie
rekencomponenten voor stabiliteit, zettingen,
damwanden en funderingen, met een nieuwe en goed
gedocumenteerde Python interface. Deze verbeterde
console-versies zijn geschikt gemaakt voor grootschalig
parallel gebruik en bovendien voldoende robuust gemaakt
voor invoer vanuit een Python omgeving.
2020

Goed gedocumenteerde Python componenten voor locatiespecifieke
ontsluiting van publieke data uit BRO, AHN en NHI,
gebruik makend van één gezamenlijk ontsluitingspunt
2020

Goed gedocumenteerde Python componenten voor
interpretatie van CPT data (sonderingen) 2021

Goed gedocumenteerde Python componenten voor
parameterbepaling uit laboratoriumproeven en voor
statistiek op proevenverzamelingen
2021

Innovativiteit

Er bestaat nationaal en internationaal nog geen geaccepteerde Python bibliotheek met
betrouwbare, gestandaardiseerde en breed geaccepteerde geotechnische
softwarecomponenten. De daarin op te nemen nieuwe bouwstenen voor ontsluiting en
interpretatie van data uit publieke Nederlandse databronnen sorteren verder bovendien voor
op een nieuwe situatie, waarin de geotechnisch adviseur zelf de interpretatie van
laboratoriumdata moet gaan doen. Het ontsluiten van de publieke databronnen zal
bovendien het gebruik van deze bronnen stimuleren. Het mogelijk maken van een groot
aantal parallelle berekeningen met betrouwbare rekencomponenten opent tenslotte de deur
naar het binnen korte tijd realiseren van veilige optimalisatie door elk van de
consortiumdeelnemers, waarbij de kwaliteit van het numerieke eindresultaat aantoonbaar is.
Die optimalisatie vindt dan plaats door het combineren van de rekencomponenten met
gedetailleerde lokale data en eventueel ook door het combineren met gevoeligheidsanalyses
of met probabilistische analyses. En in het geval van ontwerpberekeningen tenslotte ook
door het geautomatiseerd zoeken naar de meest geschikte ontwerpparameters.

Valorisatie

1
Alle consortiumpartners zijn voornemens om de rekencomponenten
binnen het GEOLIB project eerst te evalueren. Daarnaast zijn zij aan de
voorkant nauw betrokken bij de inhoudelijke invulling van de te
ontwikkelen componenten. Bij gebleken geschiktheid volgt vervolgens
toepassing buiten het GEOLIB project, in door deze deelnemers zelf
opgezette applicaties voor praktijkprojecten. Na 2021 krijgt een grotere
geotechnische community ook toegang tot deze rekencomponenten,
eveneens voor toepassing binnen door henzelf op te zetten applicaties.
2 t/m 4
Vanaf de eerste beschikbaarheid binnen het GEOLIB-project bewandelen
de consortiumdeelnemers al samen met de omringende community het
pad van evaluatie naar de daaropvolgende toepassing in eigen applicaties
voor praktijkprojecten.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Economische groei en welvaart kan niet worden bereikt zonder interconnectiviteit en mobiliteit. Een veilig, efficiënt en betaalbaar transportnetwerk voor mensen en goederen is hiervoor cruciaal. De uitdaging is hierbij tweeledig (DG-Move TAG rapport mei 2016): er is behoefte aan veerkrachtiger, duurzamere en meer betaalbare infrastructuur bouwen, en we moeten bestaande structuren onderhouden en opnieuw gebruiken. Tegelijkertijd krijgen beheerders van infrastructuur te maken met onzekerheden als het gaat om de degradatie van infrastructuur of klimaatveranderingen en daarmee samenhangende sociaal-economische gevolgen. Hoe houd je rekening met het effect van deze onzekerheden op de mobiliteit en hoe neem je tijdig de juiste maatregelen (RoadApt, 2012)?
Bodemdaling is in Nederland een van de mechanismen die zorgt voor een doorgaande degradatie van infrastructuur (kabels en leidingen, wegen, spoorwegen en waterkeringen). Dit wordt hoofzakelijk veroorzaakt door consolidatie van de slappe ondergrond en verder versterkt door bijvoorbeeld droogte en grondwaterstandsveranderingen. De huidige bodemdalingsscenario’s (Deltares, 2017) laten onder invloed van klimaatverandering een stijging van de voorspelde bodemdaling zien voor de komende decennia.
Voor spoorwegen geldt dat er een maatschappelijke wens is om het spoorsysteem efficiënter te benutten. In de praktijk betekent dit dat er sinds kort op trajecten volgens het Programma Hoogfrequent Spoor iedere 10 minuten een intercity rijdt. Daarnaast is het spoor bij uitstek geschikt voor transport van goederen over middellange afstanden. Het volume goederen dat per spoor wordt vervoerd groeit jaarlijks met gemiddeld een tot een aantal procenten, daarbij ook geholpen door lage waterstanden die de binnenvaart parten speelt. Juist onder invloed van goederentreinen is op trajecten met een slappe ondergrond extra onderhoud noodzakelijk. Als gevolg van allerlei dynamische effecten heeft de belasting vanuit goederentreinen heeft

Doel van het project

Doel van dit project is om met het consortium tot modellen te komen om degradatie van het spoor als gevolg van veranderingen in de mobiliteitsvraag (meer treinen, zwaardere treinen) beter te voorspellen, gebaseerd op actuele monitoringsdata (satellietdata, treindata) en beschikbare (open) ondergronddata. Daarbij is de ambitie om tot methoden te komen waarmee modelresultaten betrouwbaar kunnen worden opgeschaald naar het niveau van een netwerk. Na afloop van dit project kunnen beheerders van infrastructuur deze methoden toepassen en daarmee deformatierisico’s op de schaal van een infrastructuurnetwerk bepalen. De leveranciers van monitoringsdata kunnen na afloop van dit project meerwaarde voor hun data genereren doordat deze worden geïntegreerd in een voorspellend model.

Omschrijving van de activiteiten

Ontwikkeling en toetsen rekenmodel. Update met meetdata Industrieel onderzoek Alle consortium deelnemers: definitie en review
Deltares, TU Delft en Ricardo: Ontwikkeling en validatie rekenmodel
Fugro, Ricardo: inbreng bestaande dataset
Sensar: ontwikkeling dataset
Beschouwing methodieken om op te schalen naar netwerkniveau en data model integratie Industrieel onderzoek Alle consortiumdeelnemers: bewaken toepasbaarheid en resultaten
Deltares: Ontwikkelactiviteiten in samenwerking met Fugro, Sensar en Ricardo Rail

Verwachte resultaten

Validatie risicomodel
• Valideren van bestaande casus
• Bepalen van limitatie en verbeter punten 2020
Ontwikkeling model en methodiek
• Karakteriseren van ondergrond langs spoorwegen. Met inbreng van stochastisch ondergrond model (SOS)
• Inventarisatie van beschikbare datasets (vanuit partners en publiek domeinen)
• Definitie van numerieke strategie
• Definitie van data assimilatie strategie
• Hoe kunnen onderhoudsdata worden geïntegreerd?
• Methodiek voor opschaling van lokaal naar landsdekkend
Framework voor nieuw model en methodiek 2020
Cases
• Toets van de ontwikkelde methodiek op cases in de A2 corridor 2020/2021
Software
• Delen Software Code 2021
Disseminatie & Businesscase
• Publicaties (nationaal of internationaal)
• Klankborgroep
• Businesscase vervolg 2021

Innovativiteit

De huidige aanpak voor het voorspellen van spoordegradatie en deformatie is vooral gebaseerd op empirische modellen en ervaring. In sommige gevallen zijn er geavanceerde modellen gebruikt, maar deze geven een lokaal antwoord en niet voor een heel tracé of netwerk.
De kern van de innovatie in dit TKI voorstel ligt bij het ontwikkelen van methoden waarmee een betrouwbare voorspelling van de spoordeformatie mogelijk wordt. Deze modellen zullen ontwikkeld worden met het oog op een opschaling naar een landsdekkend niveau. Hiervoor moeten kennis en vaardigheden worden ontwikkeld om gedragsmodellen te updaten met beschikbare meetdata vanuit satellieten en uit geotechnische data en geofysische meettechnieken. Modellen die het gedrag van de ondergrond beschrijven worden hierbij gecombineerd met modellen die de belasting (trein) en de interactie met het spoor, beschrijven. De gebruikte modellen worden getoetst aan state-of-the-art modellen vanuit de wetenschap (TU Delft, Chalmers UT).
Onderdeel van de organisatie is onder andere een klankbordgroep vanuit betrokken partijen en wetenschappelijke borging vanuit TU Delft en Chalmers in Zweden.

Valorisatie

1. Het eerste hoofdproduct uit dit TKI-project is een getest en gevalideerd model, voor het voorspellen van zakkingen, spoordegradatie e/o onderhoudsbehoefte. Dit model is algemeen beschikbaar voor deelnemers in het consortium en daarbuiten. Dit model is toepasbaar voor het voorspellen van individuele cases, maar vindt uiteindelijk ook een weg naar bredere toepassingen (bijvoorbeeld bij windmolens in dijken) .
2. Het tweede hoofdproduct van het TKI-project is een methodiek waarmee de spoorsector op basis van een bekende opbouw van het spoor, de scenario’s van de grondopbouw en verschillende toekomstscenario’s (aslast, snelheid, treinlengte) kunnen bepalen wat onderhoudsconsequenties van wijzigingen in de exploitatie zijn. ProRail maakt hiervan gebruik door dit op te schalen naar een landsdekkende risicokaart. Betrokken dataleveranciers (Fugro, Ricardo en Sensar) gebruiken deze methodiek om hun datasets in de toekomst ook commercieel toe te passen als onderdeel van risicobeschouwingen voor het spoor onderhoud. De remote sensing data van Sensar en de treingebonden data van Ricardo Rail, krijgen hierdoor een breder toepassingsbereik. RWS heeft aangeven geïnteresseerd te zijn in deze methodiek voor vergelijkbare toepassingen.
3. Naast bovenstaande producten wordt een businesscase opgeleverd als onderdeel van de implementatie. Hierin worden bovenstaande aannamen voor commerciële kansen voor betrokken partijen geconcretiseerd.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

The production processes of Kimberly-Clark require considerable amounts of water. Being one of the big water users among other beneficial uses such as drinking water production, agriculture, ecology and recreation Kimberly-Clark wants to take responsibility for sustainable water resource management in regions showing a risk of, among others, water scarcity. Water related risks such as water scarcity should be assessed to ensure sufficient water of good quality for now and in the future for all stakeholders in a river basin at risk. In 2017 Kimberly-Clark and Deltares started a cooperation to tackle that challenge. One of the main developments of the project is a water risk dashboard (WaterLOUPE) to visualize the water scarcity risks to all stakeholders at the local level. For more information please watch the short engagement movie at https://vimeo.com/370024329.
From 2017 to 2019, the approach was implemented for cases in Colombia, in Sao Paulo, Argentina, Cape Town, Israel and Bahrain. Contacts with other stakeholders than Kimberly-Clark were initiated in a first engagement meeting with Heineken, Shell, Wetlands international and Ecolab.
With several local cases developed in different types of catchments near mega cities, climatic and economical zones and many interactions with end-users, we wish to improve the current tool (underlying local data, scientific concepts and visualisation) and expand the module on adaptive strategies by adding information on adaptive pathways and bankability. Our goal is to provide the users with insights in the possible measures to decrease water scarcity risks, putting these measures in perspective and support them in promoting water stewardship.

Doel van het project

The aim of this project is to improve the current tool (underlying local data, scientific concepts and visualisation) and expand the module on adaptive strategies by adding information on adaptive pathways and bankability. The extention will provide information on relevant tipping points of the watergap, how measures and strategies can postpone the tipping points and on underlying financial mechanisms.
Currently it already provides information to all beneficial users on the water scarcity risks related to the water use and level of water stress at the scale of their watershed. Both the current situation and the situation under different socio-economic and climate change scenarios are assessed and general recommendations related to those risks are shared.
The current dashboard is user-friendly, publicly available, based on data from local, national and global scale and presents indicators at the basin, sub-basin level and per sector. The web-based version was launched on World Water Day in March 2019 and presented at a dedicated session at the AIWW in November 2019. (https://www.linkedin.com/pulse/water-scarcity-related-risks-challenges-companies-sophie-vermooten/?trackingId=wsof0le3UmdLwl4aFlulgQ%3D%3D)
In 2020, we will firstly expand and adjust the current design of the adaptive strategies extension by adding information on adaptive pathways and bankability. It will help answer the following questions. Which actor-group will benefit from the different measures? When should the measure be implemented? Which stakeholder is able or not able to act? By whom and how can it be funded or financed?
Secondly, we will update the current scientific concepts that underly the first version of WaterLOUPE developed in 2017 and 2018. With several local cases developed in different types of catchments, climatic and economical zones and many interactions with end-users, we need to improve the current tool (underlying local data, scientific concepts and visualisation).
Third

Omschrijving van de activiteiten

Improve design with adaptive pathways and funding mechanisms Industrial; research on how to use and adjust the adaptive pathways methodology for this application. Research on which financial mechanism fits each of the local measures. DLT: co-creation, combination of state-of-the-art water expertise with new water related economical concepts
KCC: co-creation, quality control and input from user perspective
Improve flexibility of WaterLOUPE based on results of Bahrain and Israel Industrial; improvement is related to the scientific concepts and underlying algorithms. DLT: co-creation, combination of state-of-the-art water expertise with new water related economical concepts
KCC: Quality control and input from user perspective
Develop the Chennai case for water scarcity risk Experimental; apply WaterLOUPE to a first case in Asia in a different social, cultural and economical context. DLT: Co organize workshop, build web-based WaterLOUPE for Chennai
KCC: Co organize workshop and Quality control
Test extension of WaterLOUPE in Cape Town case Experimental; Follow-up the engagement with stakeholders by testing new WaterLOUPE concepts and developments. DLT: prepare and Co organize workshop,
KCC: prepare and Co organize workshop
Outreach and project management Industrial; essential part of the different activities of the project DLT: project management, joint outreach and engagement with new stakeholders
KCC: joint outreach and engagement with new stakeholders

Verwachte resultaten

1 3rd workshop in Cape Town (South Africa) 2020
2 1st workshop in Chennai (India) 2020
3 WaterLOUPE webbased tool for Israel, Bahrain and Chennai 2020
4 WaterLOUPE 2.0 2021
5 Update of website and use of social media.
Four important communication moments; Workshop Cape town, workshop Chennai, workshop Sao Paulo and outreach event where private sector is present (to be selected) 2020/2021

Innovativiteit

In this project the innovation lies mostly in the coupling of technical and socio-economic data from different scales (global, national, local), the processing of these data and the visualization of the results in an understandable and simple way based on scientifically sound concepts. WRI has a global tool (Aqueduct) that presents water related risks to business at the global scale. Deltares is also partner in the development of that tool. WaterLOUPE is the next step in which water scarcity risks are put “under the loupe”, meaning it shares detailed information at the local level so that multinationals and other stakeholders in a basin can take adequate and timely measures by using the same knowledge base. Co-creating such a tool in direct cooperation with a manufacturer is new to Deltares and to Kimberly-Clark and to our knowledge has not been done before.
Innovative of WaterLOUPE is for example the risk assessment at actor-group level, instead of only at sector level. For example, it specifies between the impacts of water scarcity for smallholder farmers versus large farms. The distinction in impacts at actor level are key in establishing good water stewardship of the industry for the catchment, and in contributing to the SDGs, especially SDG 6.
Linking the effect of different measures to societal impact is a research topic in development. It is not only about the effect of measures on reducing the overall water gap but what that additional water means to the different user groups is. This is an inclusive approach, also addressing the issue of inequality, in which we account for the fact that different sector groups place a different value on water, depending on the way the water is utilized (well being, livelihood, income). This would also demonstrate how water allocation choices can affect the magnitude of risk. Scientific concepts that underly these calculations are still in development.
Adding adaptation pathways and a general assessment of the level

Valorisatie

WaterLOUPE web-based version Kimberly-Clark, stakeholders in the basin in Colombia, Brazil, South Africa Israel, Bahrain, Chennai Deltares and KCC through workshops, contact with local stakeholders and follow-up and internet media.
WaterLOUPE extension on adaptation measures Kimberly-Clark, stakeholders in the basin of Cape Town and Sao Paulo and future users in other basins. Deltares and KCC.
Western cape government (South Africa) and Fabhat (Brazil)
Stakeholder workshop in Cape Town, Sao Paulo and Chennai Kimberly Clark, stakeholders in the basin (a.o. regional and local government, NGO’s, farmers associations, universities) Deltares in cooperation with KCC
Publications in the media (websites, social media, during congress, joint article) Publicly available Deltares and KCC. Communication strategy already in place to be implemented by both corporate communication departments.
Dedicated meeting with new users Multinationals and banking sector Deltares and KCC.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Turning fines and soft (dredge) sediments (also so-called unsuitable) to a useful resource for climate resiliency (e.g. clay for dikes), nature development (e.g. nature islands), or sustainable human activities (e.g. land reclamation or industrial waste basin closure) is a critical opportunity for sustainable development, in the Netherlands and internationally. Various Dutch and European projects (e.g. Markerwadden, Kleirijperij, Surricates) and international initiatives (PIANC Working Group (WG) 214 on Beneficial Sediment Use, or SedNet WG on Sediments and Circular Economy) are developing and collecting knowledge in this direction.
This project focuses on using soft sediments as a substrate for human (e.g. port) or nature development (e.g. natural islands, salt marshes and wetland), with specific focus on (sustainable) water and coastal infrastructure (main KIC line) in the context of circular economy and climate change adaptation. Lack of sand pushes land reclamation toward maximizing the use of fines dredge sediments. Likewise, climate change and decrease of water quality and biodiversity calls for building (coastal or inland water) islands or salt marshes in front of dikes with locally available (dredge) sediments to improve (secondary KIA lines).
Similar knowledge and technologies are applicable to other challenges world-wide, such as those in mine activities, where huge amounts of industrial waste, (i.e. a specific type of soft sediments) is produced as waste. These industrial wastes are generally discharged into large basins which must be eventually returned to nature. One potential solution to this, in which the mine industry is investing, is to find a way to use industrial waste as substrate for reclamation e.g. forest and or vegetation.
Many models have been applied (with success) to 1-dimensional (oedometric) compaction and consolidation problems. In oedometric compaction the deviatoric strain is of the same order of magnitude as the isotropic strain

Doel van het project

In this project we wish to better understand when and under which conditions a soft (dredge) sediments deposit can safely and effectively be used as the substrate for land reclamation, natural islands, wetland or salt marshes.
Specifically, we will develop innovative knowledge and tools to assess the stability and failure of a soft sediment deposit when subjected to an external load, for example a sand layer. Unlike typical soil, soft sediments may undergo significant deformation when exposed to load and before failure, expressing fluid-like behavior.

Objective of this project is also to develop a tool (constitutive model included in the numerical model MPM) to be added to the “Soft Sediment Toolbox (see Crossover section)” to maximize Beneficial Sediment Use.

Omschrijving van de activiteiten

Activity 1 (A1): Constitutive model development– Industrieel onderzoek.
Activity 2 (A2): Embedding it in and testing performance of the new constitutive mode in MPM-Anoura3D– Industrieel onderzoek.

The activities will begin in May 2020 with initial focus on Activity 1. The results of Activity 1 will be utilized in Activity 2, which will follow starting in the fall of 2020 to be finalized before the summer of 2021.

Activity 1:
The existing constitutive models for geotechnical behaviour of soils have deficiencies when applied to soft fine sediments, and the deficiencies have the potential to result in unpredicted failures of loads placed on it. In particular, the formulations of long-term time-dependent stiffness, strength, viscosity and large strain behavior are in need of improvement. Hence, through a systematic and critical literature study, an attempt will be made to:
• identify physical processes and their constitutive model elements needed to model large deformation and softening.
• investigate to what extent available and suitable constitutive models cover these physical processes and identify the remaining gaps.
• prioritize the constitutive model elements that would most improve current modelling on the basis of their likely effect and importance.
• to develop, based on what have been learned in the above sub-tasks, a new formulation of constitutive model, aiming to provide the stakeholders with an improved constitutive model for soft fines-dominated sediments that is generic enough to possibly be implemented in various numerical models (e.g. not only MPM-Anoura3D specific)

Role of partners
The sub-tasks under activity 1 will be mainly carried out by Deltares with some considerable contribution of the University of Perugia (Prof. Claudio Tamagnini and his staff). University of Perugia will provide the project with summary of the state of the art of available constitutive models and governing processes. Moreover, they will play ad

Verwachte resultaten

1 From A1: Overview of most important physical processes to describe the stability of soft sediments – 2020
2 From A1: Formulation of the selected constitutive model to be embedded in the numerical models – 2020
3 From A2: The results of the updated version of MPM-Anoura3D, including the processes of A1 – 2021
4 From A2: Results of all relevant MPM-Anoura3D simulations. – 2021
5 A summary report with the main results of this projects (which will collect Deliverables 1, 2 and 4) – 2021
6 At least one (but likely more than one) conference or journal publication with the main outcome of this project. – 2021

Innovativiteit

The currently available geotechnical engineering stability tools are based on soil physics and numerical schematizations that approximate negligible to small deformations, in line with most conventional soils. Soft sediments, especially soon after dredging and with low to no sand content, express physics that resemble fluid-like behavior, and undergo very large deformations. Conventional geotechnical models lack the physics specific to this material and generally characterize large deformation as failure. This limits the applicability of beneficial use of soft sediments.

Over several years Deltares, within an academic-private consortium, has been developing a numerical tool (MPM-Anoura3D) to model large deformation with good success. This project intends to build upon this tool (and background knowledge) to include the necessary physical processes specific for large deformation of soft and fine sediments. This project will also utilize experimental tests recently carried out in Canada to verify the performance of the new model. These Canadian experiments and modeling are funded by the Institute for Oil Sands Innovation to bring forward the technology of sand capping of fluid fine industrial waste.

This project thus intends to push current available knowledge and tool one step further towards modeling stability and failure of soft sediment deposits with results that can be used for engineering applications.

Valorisatie

1, 2, 4, 5
These products will be designed with an overview summary of findings followed by in-depth appendixes, for general practitioners and engineers, as well as scientific or specialist audience, to be used as background knowledge for further developments in the area.
These products will be made available in the Wiki by Deltares, cited in our publications, diffused by the consortium partners within their organizations and scientific network.
Part of the content of these deliverables will be utilized by Barr and delivered to IOSI as part of additional activities related to their sand capping of contaminated soft mud development project (part of which are offered as in-kind contribution to this TKI project).
This project therefore also facilitates exchange (import / export) of state-of-the-art knowledge between the Netherlands and Canada.
This information will also be included in university courses or seminars given by the expert staff in this consortium as much as possible.

3
After this project, MPM-Anoura3D will still likely be a tool dedicated to expert use, mostly used by Deltares and the University of Perugia. However, during the project Deltares will seek effective ways to transfer this tool to Boskalis and Barr for independent or collaborative use. The intention is to use this tool in Dutch and international projects should this project prove to produce the necessary accuracy and robustness.
During the project all consortium partners will be exposed and involved in selection of test cases of model application and model results. If feasible, some of the activities will be carried out by staff of the consortium partners to favor on-the-job training, and potential application to projects. If the new MPM-Anoura3D is proven accurate and robust, the executable code will be made freely available upon request.

6
Industry, public and academic practitioners outside the consortium.
The paper(s) will be published in journals or in conference proce

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

De missie “Nederland best beschermde delta” heeft vier Meerjarige Missiegedreven Innovatieprogramma’s (MMIP’s) geïdentificeerd waaronder:
– MMIP F1: “Verduurzamen en kostenbeheersing van huidige maatregelen in het waterbeheer”
– MMIP F2: “Ontwikkelingen van innovaties om bestaande maatregelen door te ontwikkelen en ontwikkelen van denkbare en haalbare alternatieve transformatieve maatregelen om aan te passen aan versnelde zeespiegelstijging en extremer weer”:
Dijken onder golfaanval dienen tegen erosie te worden beschermd. Veelal gebeurd dit door betonnen zetstenen. De verwachting is dat in de toekomst als gevolg van de zeespiegelstijging meer van dergelijke bekledingen in Nederland zullen worden aangelegd. De productie en aanleg van deze zetstenen vergen een grote investering en hebben een relatief grote CO2 uitstoot bij de productie en verwerking. Het is derhalve van belang om het ontwerp van dergelijke zetstenen te kunnen verduurzamen (minder beton) en de kosten te kunnen minimaliseren.

Doel van het project

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).
Het doel van het project is om een innovatieve zetsteen te ontwikkelen en in een grootschalige golfgoot te valideren zodanig dat dit type zetsteen kan worden geïmplementeerd in bestaande rekenmodellen.
Het lange termijn doel van dit project is om, door middel van het wegnemen van een kennishiaat, de innovatie toe te passen in de praktijk (MMIP F2) wat zal leiden tot hogere verduurzaming en lagere kosten van toekomstige dijkversterkingsprojecten (MMIP F1).

Omschrijving van de activiteiten

Het project bestaat uit twee werkpakketten:
1) Ontwikkeling grootelement zetsteen
2) Testen van de zetsteen in grootschalige golfgoot
Bij de ontwikkeling van het grootelement zetsteen ligt het zwaartepunt bij de marktpartijen. Hierbij is specifieke aandacht met betrekking tot de stabiliteit onder golfbelasting, de maakbaarheid (productie) en verwerkbaarheid. De zetsteen zal geschaald geproduceerd worden zodat deze in de Deltagoot getest kan worden. Hierbij zal Deltares vanuit de waterbouwkundige criteria een rol vervullen terwijl de marktpartijen hun kennis inbrengen met betrekking tot de productie / maakbaarheid van de elementen. Bij het testen van de zetsteen in de grootschalige golfgoot ligt het zwaartepunt van het onderzoek bij Deltares. Bij de testen zullen verschillende golfcondities (type en magnitude van de golven) worden gegenereerd waarbij het bezwijkpunt van de zetsteen voor de verschillende condities zal worden geïdentificeerd. Op basis hiervan kan de stabiliteit van de zetsteen worden bepaald teneinde een zo breed mogelijk toepassingsgebied voor de zetstenen te identificeren.

Verwachte resultaten

1 – Ontwikkeling innovatieve zetsteen – 2021 (indicatie)
2 – Rapportage waarin wordt aangegeven hoe dit type zetsteen in huidige veiligheidsmethodologie rekenkundig kan worden ingepast – 2022 (indicatie)

Innovativiteit

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.

Valorisatie

Door publicatie van de rapportage is er een onderbouwing beschikbaar hoe de stabiliteit van de zetsteen in rekening kan worden gebracht in de bestaande instrumentaria welke worden gehanteerd met betrekking tot het ontwerpen en beoordelen van dijken. Het wegnemen van deze kennishiaat is essentieel om dijkbeheerders en bouwconsortia te overtuigen om deze innovatie toe te passen in dijkversterkingsprojecten.

1. – Ontwikkeling innovatieve zetsteen – Benodigd om te testen in de grootschalige golfgoot – Altena, Haringman en Van Heteren ontwikkelen deze zetsteen.
2. – Rapportage – Dijkbeheerders, ontwerpers – Deltares verzorgt de testen en de rapportage. De marktpartijen zijn verantwoordelijk voor de productie en levering van de zetstenen benodigd voor het onderzoek. Het waterschap (als eindgebruiker) bewaakt de toepassings-mogelijkheden voor de praktijk.

Link naar projectresultaten…