Aanleiding van het project

Een steeds groter deel van de wereldbevolking leeft in steden. Als gevolg van
klimaatveranderingen neemt de kans op extreme neerslag toe. De neerslag wordt
uit steden opgevoerd via rioolstelsels. Tijdens extreme neerslag wordt een klein
deel « Lrnrn/h) afgevoerd naar waterzuiveringen en de rest wordt afgevoerd
naar het stedelijk oppervlaktewatersysteem of geborgen in
(overloop )voorzien ingen.
Tot op heden worden oppervlaktewatersystemen en rioolstelsels vaak nog gezien
als op zichzelf staande systemen. Door de interactie riolering-oppervlaktewater
buiten beschouwing te laten kunnen risico’s op wateroverlast onderschat worden.
Ook kunnen maatregelen die getroffen in een van beide systemen niet het
gewenste effect hebben als het gekoppelde systeem niet in staat is de
veranderende waterhoeveelheid te verwerken.
Aanleiding voor Hoge oppervlaktewaterstanden kunnen de uitstroom van water uit de riolering
het project belemmeren of leiden tot instroom van oppervlaktewater in de riolering. Een
belangrijke factor die hierbij speelt zijn de verschillen in reactie tijd tussen
riolering en oppervlaktewatersystemen. Riolering wordt van oudsher ontworpen
op het afvoeren van water, oppervlaktewatersystemen op het bergen van water.
Voor riolering zijn daarom kortdurende buien met een hoge neerslagintensiteit
maatgevend en voor oppervlaktewater langdurige neerslaggebeurtenissen met
grote neerslag volumes.
Om effectieve maatregelen te treffen om wateroverlast tegen te gaan is het
noodzakelijk om geïntegreerde oppervlaktewater-rioleringsmodellen te gebruiken
waarin beide systemen met hun eigen karakteristieke maatgevende belastingen
in samenhang getoetst kunnen worden. Het hebben van een dergelijk
geïntegreerd instrumentarium zal leiden tot een betere kosten-baten analyse van
te nemen maatregelen; en in sommige gevallen leiden tot besparingen.

Doel van het project

Het doel van dit project is de doorontwikkeling van D-HYDROzodat het mogelijk
wordt om gekoppelde riool-, oppervlaktewater- en hydrologiemodellen door te
rekenen.
Door klimaatverandering en een stijgende zeespiegel neemt de kans op
Doel van het wateroverlast toe. De wateroverlast kan ontstaan door hevige neerslag in het
project stedelijk gebied, maar ook door hoge oppervlaktewaterstanden. Om in te spelen
op de klimaatverandering en de verstedelijking volstaat het in steeds meer
gevallen niet meer op met afzonderlijk modellen de water systemen te analyseren
maar zijn integrale hydrologie-riool-oppervlaktewatermodellen noodzakelijk. Met
deze modellen kunnen effectievere maatregelen ontworpen worden om steden
klimaatbestendig te maken. Op termijn kan ook een waterkwaliteitsmodule aan
D-HYDROgekoppeld worden om ook meer inzicht te krijgen in de stedelijke
waterkwaliteit.
Dit project heeft de volgende subdoelen:
– Het mogelijk maken om zowel riool als oppervlaktewater modellen te
importeren uit beheerbestanden van gemeenten, waterschappen en
opendata.
– Het op stabiele wijze koppelen van riool en oppervlaktewatermodellen
– Het toevoegen van ontbrekende stedelijke iD functionaliteiten binnen het
hydrodynamische rekenhart van D-HYDRO(D-Flow FM) voor toepassingen
binnen het stedelijke waterbeheer.
– Het ontwikkelen van een modelleringssystematiek waarbij rekening wordt
gehouden met de verschillende tijdschalen van modellen
Bovenstaande doelen dragen bij aan meerdere kennisvragen uit de Kennis en
Innovatie Clusters, zoals in dit voorstel staat beschreven in het onderdeel
“Relevantie van onderzoeksvoorstel aan primaire (en secundaire) KIC”.

Omschrijving van de activiteiten

Activiteit Type activiteit Rol partijen
Het uitbreiden van de import
mogelijkheden voor het parallel
importeren van rioolnetwerken
via het GWSW en
oppervlaktewaternetwerken uit
GIS (2019)
Deltares, ontwikkelen
Fundamenteel Wareco, Waterfeit
Adviseurs Testen,
valideren
Het toevoegen van ontbrekende
1D functionaliteiten binnen het
hydrodynamische rekenhart
van D-Flow FM voor
toepassingen binnen het
Deltares, ontwikkelen
Wareco, Waterfeit
Adviseurs Testen,
valideren
stedelijk waterbeheer. (2019-
2020)
Uitwerken van een
modeleringssystematiek waarbij
rekening gehouden wordt met
de verschillen in tijdschalen Fundamenteel
tussen riolering en
oppervlaktewater (2019-2020)
Deltares, Wareco,
Waterfeit Adviseurs
Ontwikkelen en
uitwerken
Wareco, Waterfeit
Adviseurs Testen en
valideren
Gemeente/waterschap,
Begeleiding Valideren
methode in praktijk
Het combineren van
verschillende hydrologische
model concepten voor stedelijk Fundamenteel
en landelijk gebied (2020)
Deltares, ontwikkelen
Wareco, Waterfeit
Adviseurs Testen,
valideren
Gemeente/waterschap,
Begeleiding Valideren
methode in praktijk
Valideren van de ontwikkelde
elementen (2019-2020) Fundamenteel
Deltares, Ondersteuning
Wareco, Waterfeit
Adviseurs Testen,
valideren
Gemeente/waterschap,
Begeleiding Valideren
methode in praktijk

Verwachte resultaten

1
Model importer voor integrale riool-
2019 oppervlaktewatermodellen
Een bèta projectversie van D-
2
HYDROSuite, waarin de in dit
2020 project ontwikkelde
modelcomponenten zijn ontsloten.
Rapportage/publicatie van de
3 model/eringssystematiek en de 2020
validatieresultaten

Innovativiteit

In de huidige situatie worden rioolmodellen gemaakt voor gemeentes en I
oppervlaktewatermodellen voor waterschappen. Koppelingen tussen rioolmodellen
en oppervlaktewater modellen worden meestal gemaakt door uitkomsten van
rioolmodellen als randvoorwaarde op te geven voor oppervlaktewater modellen.
Het effect van hoge oppervlaktewaterstanden op het functioneren van de riolering
wordt meestal buitenbeschouwing gelaten.
Door het integreren van riool en oppervlaktewatermodellen wordt het mogelijk
om de interactie tussen riolering en oppervlaktewater beter in beeld te krijgen.
Hierdoor wordt het mogelijk om maatregelen in het oppervlaktewater en de
riolering beter op elkaar af te stemmen, en betrouwbaardere
investeringsbesluiten te kunnen nemen.

Valorisatie

De D-HYDRO Suite zal door adviesbureaus, gemeenten en waterschappen
gebruikt gaan worden voor het uitvoeren van modelstudies van het stedelijk
watersystemen
Valorisatie
Welk product (zie boven)? Wie gaat het Wie gaat ervoor
gebruiken? zorgen, en hoe?
Tijdens het project
zullen de
deelnemende
adviesbureaus al
gebruik maken Deltares zorgt voor de
van de Importer. ontwikkeling, en
distributie van de
Model importer voor integrale riool- Het eindproduct
importer als
oppervlaktewatermodellen zal beschikbaar
zijn voor alle
onderdeel van DHYDROvia
de
waterschappen en
adviesbureaus in Deltares software
afdeling.
Nederland op basis
van een Fiduciary
Licence
Agreement.
Tijdens het project
zullen de
deelnemende
gemeente
waterschappen en
adviesbureaus al
gebruik maken
van de Deltares zorgt voor de
Een bètaversie van D-HYDRO Suite,
ontwikkelde ontwikkeling, en
functionaliteiten in distributie van de Dwaarin
de in dit project ontwikkelde
D-HYDRO. Het HYDROversies via de
modelcomponenten zijn ontsloten.
eindproduct zal Deltares software
beschikbaar zijn afdeling.
voor alle
waterschappen en
adviesbureaus in
Nederland op basis
van een Fiduciary
Licence
Agreement.
Beschikbaar voor Adviesbureaus nemen
Rapportage/publicatie van de alle betrokkenen de lead en zullen in
modelleringssystematiek en de binnen het samenwerking met
validatieresultaten stedelijk projectpartners de
waterbeheer publicaties verzorgen.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Waterschappen dragen met hun zorgtaak voor het regionale waterbeheer in grote mate bij aan een veilige en leefbare omgeving in Nederland. Hun taak voor het regionale waterbeheer moet worden afgestemd op de diverse maatschappelijke en economische functies binnen het gebied. Door klimaatveranderingen, bodemdaling en ontwikkelingen in de ruimtelijke ordening is deze zorgtaak continu aan veranderingen en uitdagingen onderhevig. Ter ondersteuning van het waterbeheer wordt door alle waterschappen gebruik gemaakt van simulatiesoftware. Deze simulatiesoftware moet voldoen aan de huidige wensen en eisen die aan deze software worden gesteld. Dit betekent onder andere: omgang met groter hoeveelheden gegevens in hoog detail niveau (big data), snelle en krachtige rekenalgoritmes (high performance computing), het nauwkeurig kunnen meenemen van alle relevante processen (integrale aanpak), schaalbaar in ruimte en tijd (multi-resolution) en het eenvoudig kunnen vertalen van modeluitkomsten naar begrijpelijke informatie voor stakeholders (visualisatie). De huidige simulatiesoftware van veel waterschappen is de SOBEK-suite. De SOBEK-suite voldoet niet meer aan de huidige wensen en eisen die aan de software worden gesteld ter ondersteuning van het waterbeheer. Waterschappen en hun adviesbureaus hebben daarom de wens om over te stappen naar de beoogde opvolger van SOBEK, namelijk het ‘state of the art’ simulatiepakket D-HYDRO, omdat deze suite wel de mogelijkheden biedt van de huidige wensen en eisen. De D-HYDRO Suite is een open source modelleer platform voor watervraagstukken. De kern van de D-HYDRO Suite is het geheel vernieuwd hydrodynamisch rekenhart (D-Flow FM), dat in de afgelopen jaren is ontwikkeld met name voor Rijkswaterstaat toepassingen (rivieren en kust). Voor het regionale waterbeheer moeten er nog specifieke functionaliteiten en componenten toegevoegd en ontsloten worden om integrale gebiedsstudies mogelijk te maken. Regionale watersystemen onderscheiden zich namelij

Doel van het project

Het overkoepelende doel is om integrale hydrologische modelanalyses te kunnen uitvoeren voor het regionale waterbeheer die aansluiten bij de eisen en wensen van deze tijd. Hiervoor is ontsluiting en ontwikkeling nodig van specifieke in het regionale waterbeheer toegepaste modeltechnieken binnen de D-HYDRO Suite. Dit overkoepelende doel is terug te brengen tot de volgende subdoelen die we in dit project willen oppakken: – Het uitbreiden van de ruimtelijk gedistribueerde neerslagafvoer concepten in of gekoppeld aan D-HYDRO – Het toevoegen van ontbrekende 1D functionaliteiten binnen het hydrodynamische rekenhart van D-Flow FM voor toepassingen binnen het regionale waterbeheer.
– Het automatische genereren van modellen uit basisdata, inclusief consistentiechecks en validatie, waarmee wordt aangesloten op bestaande methoden, data modellen en standaarden zoals (HY)DAMO. – Het uitbreiden van de analysemogelijkheden met D-HYDRO. – Deze rekenkern functies en interfacing scripts via de grafische user-interface (GUI) van D-HYDRO voor de eindgebruiker toegankelijk maken. – Ervaring opdoen met de nieuwe modeltechnieken aan de hand van een aantal pilots voor en met de drie deelnemende waterschappen. Het resultaat is een bèta versie van D-HYDRO Suite, waarin de in dit project ontwikkelde modelcomponenten en scripts in een voor de eindgebruiker voldoende toegankelijke GUI ontsloten zijn, inclusief een uitgebreide gebruikersdocumentatie, en zo dat D-HYDRO modellen geschikt zijn voor opname in hoogwatervoorspellingssystemen (FEWS). Bovenstaande doelen dragen bij aan meerdere kennisvragen uit de Kennis en Innovatie Clusters, zoals in dit voorstel staat beschreven in het onderdeel “Relevantie van onderzoeksvoorstel aan primaire (en secundaire) KIC”. [Toelichting: beschrijf het projectdoel zo concreet mogelijk. Hoe draagt het onderzoek bij aan de uitdaging en kennisvraag in de KIA Deltatechnologie. Richtinggevend: maximaal ¼ tot ¾ A4]

Omschrijving van de activiteiten

Binnen dit project worden de volgende werkzaamheden uitgevoerd: • Het ontwikkelen en toevoegen van ontbrekende 1D functionaliteiten binnen het hydrodynamische rekenhart van D-Flow FM voor toepassingen binnen het regionale waterbeheer (2020). Door Deltares, met testinbreng van de bureaus. Prioritering door alle partners gezamenlijk. {type werkzaamheid: industrieel onderzoek}. • Het toevoegen van c.q. koppelen met hydrologische gedistribueerde neerslagafvoer concepten binnen D-HYDRO. (2020) Door Deltares in nauw overleg met alle projectpartners. {type werkzaamheid: industrieel onderzoek} • Het ontwikkelen van automatische modelgeneratie waarmee uit basis data (zoals HYDAMO, een NHI-initiatief) een D-HYDRO modelschematisatie kan worden gegenereerd, inclusief validatie en consistentiechecks van de data. (2020). Door Deltares in samenwerking met de bureaus. {type werkzaamheid: industrieel onderzoek} • Het uitbreiden van de analysemogelijkheden met D-HYDRO voor gebruik in watersysteemanalyses, toetsing van watersystemen (“NBW-Toetsing”), stress testen en dergelijke (2020). Door Deltares in samenwerking met de bureaus. {type werkzaamheid: industrieel onderzoek} • Het uitvoeren van een pilotstudie met betrekking tot automatische modelgeneratie en validatie voor boezemmodellen van Waterschap Noorderzijlvest en Waterschap Hunze en Aas, door Hydroconsult in samenwerking met Tauw (2020-2021) {type werkzaamheid: experimentele ontwikkeling} • Het uitvoeren van een pilotstudie met betrekking tot conversie van een SOBEK-model van een deelgebied van Waterschap Hunze en Aas naar D-HYDRO, testen van het D-HYDRO model en vergelijken met de referentie, door Hydroconsult in samenwerking met Tauw (2020-2021) {type werkzaamheid: experimentele ontwikkeling} • Het uitvoeren van een pilotstudie met betrekking tot gedistribueerde hydrologie en (stochasten) toetsing, voor een deelgebied van Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden, door Hydroconsult en Hydrologic (2020-2021) {

Verwachte resultaten

1 Een bèta projectversie van D-HYDRO Suite, waarin de in dit project ontwikkelde modelcomponenten en tools zijn ontsloten in een gebruikersvriendelijke GUI. 2020 2 Een automatische modelgeneratie om basisdata (bv. HYDAMO) te converteren naar een D-HYDRO modelschematisatie inclusief een uitgebreide consistentie-check en validatie van de data in onderlinge samenhang. 2020 3 Rapportage / publicatie van de in de pilots opgedane bevindingen en ervaringen. 2021

Innovativiteit

Dit TKI-project kenmerkt zich door meerdere innovatieve elementen: Het D-Flow FM rekenhart is onderscheidend in de combinatie van rekensnelheid en nauwkeurigheid, door gebruik van flexibele rekenroosters (met roostercellen van willekeurige vorm) geeft het de mogelijkheid om modelroosters naar wens uit te lijnen en roostercellen te variëren van grof naar fijn. Het is vernieuwend om integrale modelstudies voor regionale toepassingen te kunnen uitvoeren met het nieuwe rekenhart D-Flow FM door (gedistribueerde) hydrologie in samenhang door te rekenen met een 1D-2D schematisatie voor de hydrodynamica. Het automatisch kunnen genereren van modellen uit basisdata en het valideren van de basisdata is vernieuwend omdat dit binnen het huidige werkproces in het regionale waterbeheer nog nauwelijks wordt toegepast. Daarbij geldt dat de voorgestelde modelgeneratie aansluit op de datastandaarden zoals HYDAMO. De consistentiecheck van de genereerde modellen door de verschillende basisdata naast elkaar te leggen en in onderlinge samenhang controleren is een essentiële toegevoegde stap. De ontsluiting van de voorgestelde modeltechnieken voor het regionale waterbeheer binnen de D-HYDRO Suite verbetert de mogelijkheid om stedelijke modellen (gemeentes), regionale modellen (waterschappen) en landelijke modellen (Rijkswaterstaat) te kunnen koppelen. D-HYDRO modellen worden door Rijkswaterstaat al veelvuldig toegepast en zijn faciliterend voor projecten als Wettelijk Beoordelingsinstrumentarium (WBI), het Nationaal Watermodel (NWM) en de Rijkswaterstaat Operationele Systemen (OS). Dit biedt de unieke mogelijkheid om officiële modellen op verschillende schaalniveaus te kunnen koppelen.

Valorisatie

1. Een bèta projectversie van D-HYDRO Suite, waarin de in dit project ontwikkelde modelcomponenten en tools zijn ontsloten in een voor de eindgebruiker goed toegankelijke GUI. Tijdens het project zullen de deelnemende waterschappen en adviesbureaus al gebruik maken van de ontwikkelde functionaliteiten in D-HYDRO. Het eindproduct zal beschikbaar zijn voor alle waterschappen en adviesbureaus in Nederland op basis van een Fiduciary Licence Agreement. Deltares zorgt voor de ontwikkeling, en distributie van de D-HYDRO versies via de Deltares software afdeling. 2. Een automatische modelgeneratie om basisdata (HYDAMO) te converteren naar een D-HYDRO modelschematisatie, inclusief een uitgebreide validatie van de data. Tijdens het project zullen de deelnemende waterschappen en adviesbureaus al gebruik maken van de ontwikkelde modelgeneratie. Het eindproduct zal beschikbaar zijn voor alle waterschappen en adviesbureaus in Nederland. De adviesbureaus en Deltares zorgen gezamenlijk voor deze ontwikkeling. De uiteindelijke import functionaliteit zal onderdeel zijn van de de D-HYDRO versie via die via de Deltares software afdeling wordt gedistribueerd. 3. Rapportage / publicatie van de in de pilots opgedane bevindingen en ervaringen. Beschikbaar voor alle betrokkenen binnen het (regionaal) waterbeheer Adviesbureaus nemen de lead en zullen in samenwerking met de projectpartners de publicaties verzorgen.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

“Een belangrijke uitdaging voor de komende jaren is het efficiënter omgaan met voedingstoffen, rest- en afvalstromen, voor een goed ecosysteem in bodem en water en voor de voedsel- en waterzekerheid wereldwijd” (uitdaging KIC Water en Voedsel). In veel gebieden in Nederland spoelt nitraat uit naar het grondwater. Een verlies voor de boer en voor de kwaliteit van het grondwater. Door hardheid en verminderde grondwaterkwaliteit moest Vitens in het verleden winputten verplaatsen, dieper grondwater winnen en waterzuiveringen uitbreiden. Verminderde nitraatuitspoeling zou dit kunnen voorkomen. Daarbij is het belangrijk om te kunnen inschatten in welke bodems nitraat makkelijk uitspoelt naar het grondwater en in welke bodems nitraat wordt afgebroken (denitrificatie). Er is echter weinig kennis over de indicatoren, behalve de grondwatertrap, die de mate van denitrificatie in de bodem kunnen voorspellen. Hiervoor kunnen verschillende databronnen met locatie specifieke bodemkenmerken worden aangeboord. Deze gegevens zijn nu nog versnipperd beschikbaar. Daarnaast is onbekend welke gegevens waardevol zijn in het terugdringen van de nitraatuitspoeling. In andere woorden, “er komen steeds grotere hoeveelheden gegevens van verschillende kwaliteit en van verschillende bronnen beschikbaar. Veel stakeholders in de deltatechnologie vragen zich af hoe deze gegevens vertaald kunnen worden naar bruikbare informatie ten behoeve van besluitvorming voor complexe vraagstukken.” (KIC Water en ICT). Kortom, de vraag is hoe tbv de complexe vraagstukken optimaal gebruik gemaakt kan worden van de versnipperd beschikbare gegevens, en hoe kan gerichte aanvullende monitoring op die locaties gedaan worden waar dat zo effectief mogelijk is (m.a.w. waar al veel data beschikbaar is).

Doel van het project

De gemiddelde nitraatconcentraties in grondwater op de droge zandgronden zijn vaak hoger dan de Europese norm van 50 mg/l. Ook in een aantal grondwaterbeschermingsgebieden in Oost-Gelderland zijn de nitraatconcentraties te hoog. In dit project worden de waterwingebieden Dinxperlo, Haarlo, Olden Eibergen en ’t Klooster bestudeerd. De wens vanuit de landbouwsector en de overheid is om meer gebiedsspecifieke maatregelen te nemen in plaats van generieke maatregelen. Behalve de grondwatertrap (Gt) zijn er echter geen indicatoren met een voorspellende waarde. Er lopen een aantal onderzoeken in Nederland naar nitraat in de bodem en grondwater, maar er wordt, voor zover bekend, op dit moment niet gewerkt aan het krijgen van een betere indicator voor de afbraak van nitraat (denitrificatie). Geschat wordt dat denitrificatie op dit moment zorgt voor 33% van het verlies van nitraat in de eerste 5 m onder de gemiddeld laagste grondwaterstand, 26% spoelt uit naar oppervlaktewater en 40% naar het diepere grondwater (Klijne et al., 2008). De grote variatie aan nitraatconcentraties in freatisch grondwater wordt op dit moment alleen via de grondwatertrap enigszins verklaard. Er is binnen locaties met een identiek bodemtype, Gt en landgebruik geen enkele voorspellende indicator. Doel van dit project is een dergelijke indicator te ontwikkelen, aan de hand van de volgende hypothesen:
Hypothese 1: Afbreekbare organische stof en/of pyriet in het bodemprofiel veroorzaakt het verschil in nitraatconcentratie in freatisch grondwater met identiek bodemtype, Gt en landgebruik. Hypothese 2: een indicator voor de afbraak van nitraat binnen homogene bodem/Gt/landgebruiks-locaties is te achterhalen door bodemprofielbeschrijving, en eventueel aangevuld met relatief goedkope bodemanalyses, en is daarmee op te schalen per perceel en naar een groter gebied met vergelijkbare kenmerken. Binnen lopende projecten, met name de monitoring van nitraat in grondwaterbeschermingsgebieden, worden de belangrijk

Omschrijving van de activiteiten

Activiteit Type activiteit Rol partijen
1.1 Selectie onderzoekslocaties en bemonsteringsplan Industrieel / experimenteel Vitens en Provincie leveren data van de metingen in het kader van de Aanvullende aanpak nitraatuitspoeling uit agrarische bedrijfsvoering.
1.2 Bemonstering Experimenteel / industrieel WENR / Provincie
1.3 Rapportage Experimenteel / industrieel WENR
2.1 Validatie van de indicator Industrieel / experimenteel WENR
2.2 Bemonstering Experimenteel / industrieel WENR / Provincie
2.3 Rapportage Experimenteel / industrieel WENR

Verwachte resultaten

Volgnummer Wat Wanneer (jaar) 1 Rapportage fase 1 Febr 2020 2 Rapportage fase 2 Mei 2020

Innovativiteit

Innovatieve aspecten van dit project zijn met name: – Onderzoek doen naar een voorspellende indicator voor nitraatuitspoeling. Dit is nog niet eerder gedaan. – Het combineren van bestaande databronnen welke nog niet eerder zijn gecombineerd, aangevuld met bodemanalyses.

Valorisatie

Welk product (zie boven)? Wie gaat het gebruiken? Wie gaat ervoor zorgen, en hoe? Rapportage Fase 1 Intern WENR Rapportage Fase 2 Provincie, Vitens, eventueel andere partijen in de landbouw- en waterketens Consortiumpartners gezamenlijk: De indicatoren om denitrificatie te voorspellen worden gebruikt om in grondwaterbeschermings-gebieden en andere kwetsbare gebieden samen met de landbouwsector te komen tot maatregelen om de nitraatbelasting van het grondwater te verminderen. Daarbij sluiten we zoveel mogelijk aan bij lopende processen en projecten zoals de projecten in het kader van de Bestuursovereenkomst Nitraat en DAW.

Aanleiding van het project

Het project adresseert het KIC “Water en ICT” (https://www.tkideltatechnologie.nl/kic/kic-water-en-ict/). Er wordt in dit project interactief gemodelleerd (sensordata badeend komen ten behoeve aan voorspellingsmodel en model geeft aan wanneer badeend aan het werk moet en waar). Zodoende worden gegevens verzameld en meteen vertaald naar bruikbare informatie ten behoeve van besluitvorming binnen een waterkwaliteitsmaatregel. De badeend is een autonoom varende apparaat: het is daarom een robotica toepassing binnen waterbeheer.

Doel van het project

– Het op 2 locaties testen van de badeend in aanwezigheid van blauwalgen
– Het ontwikkelen en testen van een boot die kan koppelen en de algen kan afvoeren (het kuiken)
– Het koppelen van een algenvoorspellingsmodel met de informatie van de boot (sensoren, positie, hoeveelheid verwijderde algen) en op basis van de verwijderde algenmassa de verbetering in de waterkwaliteit kan voorspellen.

Omschrijving van de activiteiten

Activiteit Type activiteit Rol partijen Voorbereiding veldwerk (Augustus-September 2019) Experimentele ontwikkeling Deltares: planning, coordinator Waterschappen: aanwijzen locaties, logistiek monsternames IHC: inzet beschikbaar maken Augustus-September 2019: uitvoeren veldwerk Experimentele ontwikkeling Deltares: uitvoerder Waterschappen: ondersteuning in veld, monsternames IHC: ondersteuning in veld Aanzet business model (eind 2019) Industrieel Deltares: stelt model op Waterschappen: levert informatie aan (hoeveel probleemlocaties, algenverwijderingskosten, kosten sluiten zwemwaterlocatie etc) IHC: levert informatie aan (kosten bouwen van meeredre badeenden, hoeveelheid in te zetten cases, andere toepassingen etc)
Prototype verbeteren (Augustus 2019-Januari 2020) Industrieel Deltares: hoofduitvoerder Waterschappen: dragen eisen en behoeftes aan IHC: ondersteuning verbetering prototype (levering mankracht, beschikbaar stellen scheepswerf etc)
Optimalisatie koppeling datatransfer badeend met voorspellings-model Experimentele ontwikkeling Deltares: ontwikkelt voorspellingsmodel, zet datatransfer op Waterschappen: leveren extra data aan (in situ metingen uit reguliere bemonstering) IHC: reviewer → draagt eisen en behoeftes aan
Publicatie schrijven Industrieel Deltares: neemt leiding in het schrijven Waterschappen: mede-auteurs IHC: mede-auteur

Verwachte resultaten

Volgnr Wat Wanneer (jaar) 1 Resultaten veldwerk; – Hoe efficiënt worden algen geoogst? – Wat is de impact op het ecosysteem impact? – Aanzet business model (wat kost het?) 2019 2 Badeend / Kuiken (verbeterd prototype) – Koppelend vaartuig voor opvang algen 2020 3 Gekoppeld numeriek model aan badeend (inwinning sensor data en doorgeven algenoogst aan model) 2020 4 Artikel in H2O 2020

Innovativiteit

Innovatieve elementen: – Autonoom varen, hiertoe wordt samengewerkt met Waternet/MIT (Nautonomous project) en de TUD Kroboot (https://kroboot.com) – Robotica, serie handelingen (positioneren, koppelen, sensor waarnemen, oogsten) met autonome vaartuigen Koppeling numeriek model en robot vaartuig, met feedback op de systeem impact

Valorisatie

Het project dient aan te tonen wat de operationele kosten voor het verwijderen van blauwalgen op meren zijn. Ook wordt gekeken op welke schaal de badeend ingezet moet worden (is één genoeg, of zijn er meer nodig) om een systeem impact op de waterkwaliteit te hebben. De koppeling met het model helpt hierbij. Hierdoor kan tevens de maatregel ‘algen oogsten’ geëvalueerd worden t.o.v. andere opties, variërend van afdekken van de waterbodem tot toepassing van waterstofperoxide (let wel, deze casussen zijn geen onderdeel van het TKI project). Product 4 (zie boven) is feitelijk al een vorm van valorisatie.
Welk product (zie boven)? Wie gaat het gebruiken? Wie gaat ervoor zorgen, en hoe? 1 Waterschappen Deltares zal de verzamelde gegevens analyseren om inzicht te krijgen in de mate van efficiëntie van het algenoogsten en de impact op het ecosysteem. Deltares maakt tevens de aanzet voor het business model waarbij de waterschappen en IHC informatie aanleveren (zie geplande acties/globale planning). 2 IHC of start-up Op basis van business case en belangstelling waterschappen wordt naar upscaling gekeken. Hierbij wordt gedacht aan het opzetten van een start-up , die opgezet zal worden door medewerkers van Deltares. Deze medewerkers waren betrokken bij de geboorte van de badeend. 3 Deltares De koppeling van de badeend (maatregel (robotics), waarneming (IoT)) aan voorspellingsmodellen levert een beter gevalideerd numeriek model op. Deltares gebruikt dit in de service verlening voor waterschappen.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Het onderhoud van de Rotterdamse havensbekkens gaat gepaard met (reactief) baggerwerk dat wordt gestuurd door gebiedssurveys. Wanneer uit een survey blijkt dat de bodem lokaal boven een bepaalde garantiewaarde is gekomen, wordt er gebaggerd. Een vroeg signaal van bodemveranderingen zou kunnen helpen om hetzij beter te anticiperen op overschrijding van triggerlevels, hetzij beter in te kunnen schatten wanneer een nieuwe bodemsurvey moet worden uitgevoerd. Hoge frequentie metingen, zoals de CoVadem dieptedata, kunnen zeer bruikbaar zijn voor dit type vraagstukken. Naast waarschuwingssignalen gebaseerd op geïnterpreteerde trends van de metingen kunnen de data ook gebruikt worden om inzicht te verkrijgen in aanslibbings- en erosieprocessen, door de diepte-informatie te koppelen aan kortdurende events zoals een storm of scheepsbewegingen.
Vanuit deze achtergrond is er in 2017, binnen TKI Deltatechnologie, ondersteund door het Havenbedrijf Rotterdam (in kind) en SmartPort (cash) op een aantal aspecten (nauwkeurigheid CoVadem data in de haven, trends in aanslibbing, emissies) een verkenning gedaan naar de mogelijke meerwaarde van CoVadem voor de Rotterdamse haven. Ook zijn RPA patrouilleschepen van HbR uitgerust met een CoVadem box. Met deze eerste verkenning is inzicht verkregen waar in een vervolgtraject nader onderzoek naar gedaan moet worden om de CoVadem data van meerwaarde te laten zijn. Het voorliggende project betreft dit vervolgonderzoek; de in 2017 geïdentificeerde aanknopingspunten worden verder uitgewerkt.

Doel van het project

Wij voorzien een onderzoekstraject van circa 2 jaar waarin een gerichte verdiepingsslag wordt gemaakt als vervolg op de uitgevoerde verkenning. Gedurende deze periode zal het onderzoek worden gevoed met de data die onder meer door de RPA-vaartuigen van HbR zullen worden ingezameld. Deze tweejarige projectperiode is voor de te onderzoeken vragen wenselijk om over voldoende lange tijdreeksen van data te kunnen beschikken.
Het voorgestelde onderzoek past binnen de SmartPort roadmap “Futureproof Port Infrastructure”, dat gericht is op het optimaliseren van de waarde van het havengebied door infrastructuur en waterwegen slim te benutten. Met CoVadem wordt inzicht verkregen in de actuele waterdiepte, in trends in en locaties van aanslibbing, en (nog te onderzoeken) inzicht in slib / sedimentsamenstelling. Hiermee kan het baggerproces mogelijk verder worden geoptimaliseerd.
Het doel van het onderzoek is als volgt omschreven: Verdiepend onderzoek als vervolg op de uitgevoerde verkenning, met als doel het verkrijgen van een bewerkte CoVadem dataset die van meerwaarde is voor het Havenbedrijf Rotterdam.

Omschrijving van de activiteiten

De volgende activiteiten zijn voorzien:

Jaar 1 (2018):
7. Vertaalslag van CoVadem kielspeling naar waterdiepte verbeteren.
8. Vergelijking tussen CoVadem en HbR bodemligging van de RPA’s.
9. Trends in bodemligging in beeld brengen op voor HbR relevante locaties.

Jaar 2 (2019):
10. Sedimenteigenschappen. Verkenning naar de mogelijkheid om informatie over het sediment te ontsluiten.
11. Verbeteren van de nauwkeurigheid in CoVadem positiebepaling.
12. Professionele ontsluiting.

Doorlopend (2018+2019):
13. Project -en datamanagement.

Activiteit 1 is de belangrijkste en grootste activiteit. Uit de verkenning van 2017 is naar voren gekomen dat de waterdiepte die nu wordt afgeleid uit de gemeten kielspeling verbetering behoeft. Verbetering is in ieder geval nodig met betrekking tot de stroomsnelheid en -richting in de squat-berekening en de invloed van zout op de meting. Trends in bodemligging (activiteit 3) hebben pas waarde op het moment dat de waterdiepte goed bepaald wordt. Activiteit 3 loopt daardoor wellicht door in 2019.

De RPA’s zijn in 2017 uitgerust met een CoVadem box. Dit biedt de mogelijkheid om CoVadem data van die schepen te vergelijken met multibeam data van diezelfde schepen (activiteit 2). Mogelijk loopt deze actie ook door in 2019, zodat we over voldoende lange tijdreeksen van data kunnen beschikken.

Zodra de dataset van meerwaarde is voor HbR, wordt een beveiligde, dedicated API ontwikkeld waarmee de bewerkte data worden ontsloten (activiteit 6).

Verwachte resultaten

Zie aanvraagformulier

Innovativiteit

Zie ook de aanleiding. Momenteel is het gangbaar om reactief te baggeren als uit een multibeam peiling blijkt dat ergens de bodem te hoog ligt. Door het slim benutten en combineren van hoogfrequente waterdiepte metingen vanaf schepen (CoVadem) en laagfrequente aanvullende metingen (en voorspelmodellen), kan het onderhoudsproces mogelijk worden geoptimaliseerd.
De hoogfrequente CoVadem data (aangevuld met metingen en numerieke modelresultaten) dragen ook bij aan verdere kennisontwikkeling op het gebied van het complexe aanslibbingsgedrag in het havengebied, rekening houdend met o.a. getij en zoutgradiënten.

Valorisatie

Zie aanvraagformulier

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Het onderhoud van het Rotterdamse Havengebied gaat gepaard met baggerwerk om de havenbekkens en vaarwegen op diepte te houden. Het onderhoudswerk wordt hierbij gestuurd door bodempeilingen. Dankzij de hoge meetfrequentie kunnen CoVadem-data (www.covadem.org) een meerwaarde hebben voor monitoring en systeembegrip van het havengebied. Vanuit deze achtergrond is in 2017 onder TKI Deltatechnologie met medefinanciering van SmartPort een eerste verkenning uitgevoerd naar de mogelijke meerwaarde van CoVadem-data voor de Rotterdamse haven door een consortium van Deltares, MARIN en Havenbedrijf Rotterdam (HbR) (DEL059 – Covadem voor Havenbedrijf Rotterdam). In deze studie is een aantal aspecten geïdentificeerd die de nauwkeurigheid van CoVadem-data in het havengebied beïnvloeden. Het voorliggende rapport betreft een vervolgonderzoek: de in 2017 geïdentificeerde aanknopingspunten zijn verder uitgewerkt, en nieuwe invloeden onderzocht.

Doel van het project

Het huidige onderzoek heeft als doel om de meerwaarde van CoVadem-data voor gebruik in het havengebied te vergroten, dan wel in kaart te brengen.

Uitgevoerde activiteiten

It is proposed to calculate the available soil moisture and crop production on a parcel basis with the coupled MODFLOW-MetaSWAP-WOFOST model during the 2018 growing season. The pilot area will be determined together with Achmea and the water boards. The suggestion is to take the upstream catchment of the Vecht area of Ommen (towards the German border) and a pilot area in the East of Brabant (water boards Aa en Maas). These areas are preferable because on the one hand there are many clients of Achmea and on the other hand activities carried out by water boards in these areas are carried out within a knowledge program for the high sandy soils (Lumbricus).
The models will be integrated into FEWS for real-time forecast of crop production. the output from FEWS will feed a developed app. The farmers app will be made available to a selection of farmers in the pilot area (15-20).
The project is divided in two stages. In phase 1 we will develop in close calibration with the waterboards, Achmea and the farmers the forecasting system for crop production that will feed the developed app by Milan SAF. Also experience from Wageningen Envrionmental Research in crop modelling (WOFOST) will be involved. In phase 2 we will calibrate the models and do data assimilation with available soil moisture and groundwater level measurements retrieved from satellite data to improve the results of the model. The following steps describe the activities to fulfil the project’s objectives.
Phase 1: Setup the operational system and develop the farmers app (~170K Euro ex BTW)
1. Deltares in collaboration with the waterboards and Achmea will select the most suitable pilot areas with preferably a dense monitoring network of groundwater levels and soil moisture
2. A Wworkshop with farmers farmers will be organised by Deltares, Achmea, waterboards and Milan to about the app andtorefineto refine the app to farmers’ needs.
3. Deltares will clip the regional MODFLOW-METASWAP-WOFOST model for th

Gerealiseerde resultaten

Uit een onderzoek waarin de nauwkeurigheid van CoVadem-metingen is geanalyseerd over langere tracks vanuit het rivierengebied naar het havengebied, blijkt dat de afwijking van de CoVadem-bodemligging ten opzichte van een referentiemeting veelal langzaam toeneemt richting benedenstrooms. De grootte van de afwijking en het patroon verschillen echter per geanalyseerde track.
Gebaseerd op deze “langsprofielen” is een aantal factoren geïdentificeerd die de CoVadem-data mogelijk beïnvloeden. Deze factoren hebben effect op verschillende onderdelen in het afleiden van de CoVadem-bodemligging, namelijk de kielspelingsmeting, de berekening van waterdiepte en bodemligging en het bepalen van de locatie van de meting. Een aantal effecten die direct de meting beïnvloeden, zoals de instellingen van het echolood in combinatie met een sliblaag op de bodem, is mogelijk niet te corrigeren.
Voor een aantal invloeden is een correctie voorgesteld en met succes gevalideerd. Uit onderzoek blijkt echter dat het momenteel nog niet mogelijk is om een korte-termijn bodemtrend af te leiden uit de CoVadem-data. De hoeveelheid ruis in de data is groter dan eventuele bodemveranderingen in het beschouwde gebied, waardoor deze niet zichtbaar zijn. Het verschil tussen twee gemiddelde bodemliggingen in tijd lijkt wel een veelbelovende indicator om de bodemverandering over een tijdsschaal van weken te beoordelen. Er is echter nog veel ruis zichtbaar. Ten behoeve van vervolgonderzoek is daarom een tabel opgesteld met alle geïdentificeerde effecten en een prioritering om hiervoor ofwel te corrigeren, ofwel verder te onderzoeken. De prioritering is gebaseerd op een combinatie van grootte van het effect (baten), eenvoud en kosten van een voorgestelde correctie (kosten), en de nauwkeurigheid van de voorgestelde correctie.

Innovativiteit

Combining the latest technological developments in the field of ICT, hydrological models, crop models and satellites, it is possibleand demonstrate the possibility to develop a real-time forecasting system for crop production, enabling water boards, farmers and the insurance broker to improve their services and possibly reduce costs. .

Valorisatie

The Operational system and developed scripts will be available via our website. Publication and presenting the results and tools of this study will be executed by Deltares and consortium partners. Our consortium will try to scale up this activity to a national level and make the farmers app available for all Dutch farmers and water boards. The Dutch Hydrological model in combination with satellite data can be applied for this purpose in combination with WOFOST.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Waterschappen dragen met hun zorgtaak voor het regionale waterbeheer
in grote mate bij aan een veilige en leefbare omgeving in Nederland. Hun
taak voor het regionale waterbeheer moet worden afgestemd op de diverse
maatschappelijke en economische functies binnen het gebied. Door
klimaatveranderingen, bodemdaling en ontwikkelingen in de ruimtelijke
ordening is deze zorgtaak continu aan veranderingen en uitdagingen
onderhevig.
Ter ondersteuning van het waterbeheer wordt door alle waterschappen
gebruik gemaakt van simulatiesoftware. Dezesimulatiesoftware moet in
staat zijn om aan de huidige wensen en eisen die aan deze software worden
gesteld te kunnen voldoen. Dit houdt onder andere in: omgang met groter
hoeveelheden gegevens in hoog detail niveau (big data), snelle en krachtige
rekenalgoritmes (high performance computing), het nauwkeurig kunnen
meenemen van alle relevante processen (integrale aanpak), schaalbaar in
ruimte en tijd (multi resolution) en het eenvoudig kunnen vertalen van
modeluitkomsten naar begrijpelijke informatie voor stakeholders
Aanleiding voor het (visualisatie).
project De huidige simulatiesoftware van veel waterschappen is de SOBEKsuite. De
SOBEKsuite voldoet niet meer aan de huidige wensen en eisen die aan de
software worden gesteld ter ondersteuning van het waterbeheer.
Waterschappen en hun adviesbureaus hebben daarom de wens om over te
stappen naar de beoogde opvolger van SOBEK,namelijk het ‘state of the
art’ simulatiepakket D-HYDRO,omdat deze suite wel de mogelijkheden
biedt van de huidige wensen en eisen. De D-HYDROSuite is een open
source modelleer platform voor watervraagstukken. De kern van de DHYDROSuite
is het geheel vernieuwd hydrodynamisch rekenhart (D-Flow
FM), dat in de afgelopen jaren is ontwikkeld met name voor Rijkswaterstaat
toepassingen (rivieren en kust). Voor het regionale waterbeheer moeten er
nog specifieke componenten ontsloten worden binnen de D-HYDROSuite
om integrale gebiedsstudies mogelij

Doel van het project

Dit TKIproject kenmerkt zich door meerdere innovatieve elementen:
Het D-Flow FM rekenhart is onderscheidend in de combinatie van
rekensnelheid en nauwkeurigheid. Door de toepassing van
ongestructureerde rekenroosters (met roostercellen van willekeurige vorm)
geeft het de mogelijkheid om modelroosters naar wens uit te lijnen en
roostercellen te variëren van grof naar fijn.
Het is vernieuwend om integrale modelstudies voor regionale toepassingen
te kunnen uitvoeren met het nieuwe rekenhart D-Flow FM. Hierdoor kan
namelijk (gedistribueerde) hydrologie in samenhang worden doorgerekend
met een ID2D roosterschematisatie voor de hydrodynamica.
Het automatisch kunnen genereren van modellen uit basisdata is
vernieuwend omdat dit binnen het huidige werkproces in het regionale
waterbeheer nog nauwelijks wordt toegepast. Daarbij geldt dat de
voorgestelde modelgeneratie aansluit op de datastandaarden van het
Nationaal Hydrologische Instrumentarium (NHI).
De ontsluiting van de voorgestelde modeltechnieken voor het regionale
waterbeheer binnen de D-HYDROSuite verbetert de mogelijkheid om
stedelijke watermodellen (gemeentes), regionale watermodellen
(waterschappen) en landelijke watermodellen (Rijkswaterstaat) te kunnen
koppelen. D-HYDROmodellen worden door Rijkswaterstaat al veelvuldig toegepast en zijn faciliterend voor projecten als Wettelijk
Beoordelingsinstrumentarium (WBI), het Nationaal Watermodel (NWM) en
de Rijkswaterstaat Operationele Systemen. Dit biedt de unieke mogelijkheid
om officiële modellen op verschillende schaalniveaus te kunnen koppelen.

Omschrijving van de activiteiten

Binnen dit project worden de volgende werkzaamheden uitgevoerd:
• Het ontwikkelen en toevoegen van ontbrekende iD
functionaliteiten binnen het hydrodynamische rekenhart van DFlow
FMvoor toepassingen binnen het regionale waterbeheer
(2018-2019). {type werkzaamheid: industrieelonderzoek}
• Het toevoegen van lumped hydrologische concepten binnen DHYDRO(
2018-2019). {type werkzaamheid: industrieel
onderzoek}
• Het ontwikkelen van automatische modelgeneratie waarmee uit
basis data (HYDAMO) een D-HYDRO modelschematisatie kan
worden gegenereerd (2018-2019). {type werkzaamheid:
industrieelonderzoek}
• Het ontwikkelen van hydrologische gedistribueerde neerslagafvoer
concept binnen D-HYDRO (2019). {type werkzaamheid:
industrieelonderzoek}
• Het uitvoeren van een pilotstudie voor een deelgebied van
Waterschap Rivierenland, getrokken door HKV (2019). {type
werkzaamheid: experimentele ontwikkeling}
• Het uitvoeren van een pilotstudie voor een deelgebied van
Waterschap Limburg getrokken door HKV (2019). {type
werkzaamheid: experimentele ontwikkeling}
• Het uitvoeren van een pilotstudie voor een deelgebied van
Waterschap Vallei en Veluwe, getrokken door Royal HaskoningDHV
(2019). {type werkzaamheid: experimentele ontwikkeling}
• Het uitvoeren van een overkoepelende pilotstudie gericht op het
verkennen van visualisatiemogelijkheden getrokken door
Hydrologie (2019). {type werkzaamheid: experimentele
ontwikkeling}
In de begroting wordt aanspraak gemaakt op 50% tki-subsidie voor het
onderdeel Productontwikkeling en 25% tki-subsidie voor het onderdeel
Pilots. De pilots in dit onderzoeksvoorstelomvatten een relatief beperkt
deel van het project omvat hierdoor komen we in totaal uit op een reëel
geschat maximale percentage van 41% voor de TKI subsidie, zie ook tabel
onder.
Begroting TKIprojectaanvraag project begroting TKIsubsidie TKItoeslag als %
van begrotinq
PROOUcrONTWI KKELING € 391920.00 € 195000.00 50″A;
(industrieelonderz

Verwachte resultaten

Volgnummer Wat Wanneer
(jaar)
1
Een bèta projectversie van D-HYDRO Suite,
waarin de in dit project ontwikkelde
modelcomponenten zijn ontsloten.
2019
2
Een automatische modelgeneratie om
basisdata (HYDAMO) te converteren naar
een D-HYDRO modelschematisatie.
2019
3
Ca. 3 Publicaties in vakbladen van de in de
pilots opgedane bevindingen en ervaringen. 2019

Innovativiteit

1

Valorisatie

Welk product (zie
boven)?
Wie gaat het
gebruiken?
Wie gaat ervoor
zorgen, en hoe?
1. Een bèta
projectversie van DHYDROSuite,
waarin
de in dit project
ontwikkelde
modelcomponenten
zijn ontsloten.
Tijdens het project
zullen de deelnemende
waterschappen en
adviesbureaus al
gebruik maken van de
ontwikkelde
functionaliteiten in DHYDRO.
Het
eindproduct zal
beschikbaar zijn voor
alle waterschappen en
adviesbureaus in
Nederland op basis van
een Fiduciary Licence
Agreement.
Deltares zorgt voor de
ontwikkeling, en
distributie van de DHYDROversies
via de
Deltares software
afdeling.
2. Een automatische
modelgeneratie om
basisdata (HYDAMO)
te converteren naar
een D-HYDRO
Tijdens het project
zullen de deelnemende
waterschappen en
adviesbureaus al
gebruik maken van de
Deltares zorgt voor de
ontwikkeling in
samenwerking met de
adviesbureaus. De
uiteindelijke import

modelschematisatie. ontwikkelde functionaliteit zal
modelgeneratie. Het onderdeel zijn van de
eindproduct zal de D-HYDRO versie via
beschikbaar zijn voor die via de Deltares
alle waterschappen en software afdeling
adviesbureaus in wordt gedistribueerd.
Nederland.
3. Ca. 3 Publicaties in
Adviesbureaus nemen
Beschikbaar voor alle de lead en zullen in
vakbladen van de in de
betrokkenen binnen samenwerking met
pilots opgedane
bevindingen en
het (regionaal) Waterschappen en
ervaringen.
waterbeheer Deltares de publicaties

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Adaptation of rivers, both hydrodynamically and morphologically, is a
process that involves large spatial and temporal scales. Especially when
you want to look at adaptations due to climate change (sea level rise,
changes in discharge regime) or due to large scale interventions in the
system. It is therefore of utmost importance to be able to predict the
(long term) development of rivers on larger scales. This gives the need for
appropriate numerical models and accompanying software.
The RiverLab focusses on larger spatial scales and (long term)
morphology. With these requirements a iD modelling approach, with 2D
and 3D parts where needed, appears to be the best choice. The widely
used iD simulation software for rivers, the SOBEK-suite, does not fulfill
the demands that are currently set for the support in integral river
management. For this purpose, the RiverLab utilizes the ‘state of the art’
D-HYDROSoftware Suite that integrates multi-dimensional approaches in
one package. D-HYDROSuite is a dynamic modelling platform, where
innovative water software meets and connects to the continuous change in
problems coming from the water sector. D-HYDROis an open source
product and has a large (international) user community.
The core of the D-HYDROsoftware is a completely new computational core
(D-Flow FM), which has been developed in the past years, in first instance
with a focus on 2D applications (with a novel flexible mesh approach) also
in combination with morphology. Lately the development for 3D
applications has been further enhanced and also the application to lD-2D
systems for the regional water boards and rural areas is taken into
account. However, the possibilities for ID modelling of rivers is lagging
behind and further disclosure of specific features for this application is
needed to be able to perform integral river studies.

Doel van het project

The overall goal is to boost integral river modelling both nationally and
internationally to be able to answer complex questions in the future. This
is done by developing and disclosing specific modelling techniques within
state of the art software (D-HYDRO Suite) and make them available to the
whole river community.
This overall goal related can be divided in multiple sub-goals:
• Improving the 10 functionalities within the hydrodynamic
computational kernel of the D-HYDROSuite (e.g. complex steering
of structures, supercritical flow).
• Improving the iD functionalities within the morphological
computational kernel of the D-HYDROSuite (e.g. sediment
distribution over bifurcations, sediment through structures).
• Testing the new modelling techniques in two international pilot
projects.
• Making the new software and testmodels available to the whole
river community.
Aforementioned goals contribute to multiple questions from the Kennis en
Innovatie Clusters (KIC’s), as described in this proposal in the section
“Relevantie van onderzoeksvoorstel aan primaire (en secundaire) Kie”.

Omschrijving van de activiteiten

Within this project the following activities will be performed:
• Implementing and testing of complex steering possibilities of
structures in ID within the D-HYDROSuite (2018)
• Improvement of the available general relations for the sediment
distribution over bifurcations and confluences in ID within the 0-
HYDROSuite (2018).
• Implementing a new sediment transport formula using a spatial
porosity distribution (2018)
• Validation of the application for ID supercritical flow in rivers
within the D-HYDROSuite (2019)
• Testing the new functionalities in a pilot study with Hydrotec on a
river in Austria (supercritical flow and complex structures; 2019)
• Testing the new functionalities in a pilot study with Jpower on a
river in Japan (sediment transport over structures and
confluences; 2019).
The validation of the test models is mainly done against analytical
solutions and already existing (2D) implementations. The models from
the pilot studies are validated against measurements as far as
possible.

Verwachte resultaten

Volgnummer Wat Wanneer
(jaar)
An alpha project version of the D-HYDRO
Software package with the new developed
functionalities
1 2019
Testcases for the functionalities in the
software
2 2019
Ca. 2 publications of the experiences
obtained from the pilot studies.
3 2019

Innovativiteit

D-HYDROSuite with the D-Flow FMcomputational kernel is open source
and therefore is distinctive from many other simulation packages. The
possibility to combine a ID geometry with 2D (and even 3D) is a strong
advantage. In this way you can improve the models in areas where this is
needed. The latter 2D (and 3D) approach make use of an unstructured
grid approach (with grid cell of random shape) which improves the
flexibility and makes it possible to align the grid with important features
and refine in important areas. In this project the 1D-functionalities are
improved, such that real integral river studies will be possible.
The advantage of using one integrated software suite is that functionalities
developed by other parties, such as universities, knowledge institutes or
engineering companies, can be easily used and combined (e.g. new
numerical schemes and other processes such as water quality, bank
erosion and waves). It is also possible to add functionalities via Pythonscripting,
without having to change the code itself. This allows researchers
and other users to adjust and extend the tools to suit their needs. The
open character of the software also stimulates further innovations and
development in the form of pre- and postprocessing tools by third parties
(researchers, consultants).
One of the innovative part of this project is to implement a general
sediment distribution functionality, which can be easily adapted by the
user. Also a new sediment transport formula will be implemented based
on a spatial porosity distribution (which will be available both for ID, 2D
and 3D applications).
Furthermore the developed (test)models are made available via
OpenEarth models and the RiverLab platform. In this way not only the
software can be improved by the total community, but also the numerical
(river)models itself.

Valorisatie

The valorisation of the project consists of the following components:
Perfoming pilot studies and publication and presentation of the results of these
studies. This will be done during the duration of the project by Deltares in
cooperation with the partners. Goal is to share knowledge and generate new
project partners (government, industry, consultancy) that want to utilize the
innovative components from the D-HYDROSuite for river management.
Applying the software developments in new national and international projects.
With the developed software it will be possible to perform new integral
projects in the area of river management in the Netherlands and worldwide.
National pilot studies are already being performed at the moment (e.g. within
NKWK-Rivieren)and there is interest for the further development of the DHYDROSuite
by various international parties. The expectation is that during
2019 pilot projects can be performed with the new software components.

An alpha project Universities, industry, available for the
version of the D- knowledge institutes. partners via the web
HYDROSoftware The newly developed platform of the
package with the new functionalities in the RiverLab under a
developed software will already be testing agreement.
fu nctiona llties used in the pilot models.
Testcases will be
Testcases for the Developers of the adopted by Deltares in
functionalities in the software (Universities, the standard test
software knowledge institutes) bench of the software
and made available
from the web platform

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Klimaatveranderingen en ontwikkelingen in de ruimtelijke ordening
zorgen voor een blijvende noodzaak het regionale waterbeleid te
toetsen en te herzien. Ter ondersteuning van het waterbeleid wordt
door alle waterschappen gebruik gemaakt van simulatiesoftware. De
wensen en eisen die deze simulatiesoftware zijn aan continue
verandering onderhevig. Digitale gegevens zijn in steeds grotere
hoeveelheden en in hoger detail niveau beschikbaar (big data),
simulatiesoftware moet daar effectief mee om kunnen gaan. De
rekenkracht van computers neemt alsmaar toe door steeds betere en
snellere processoren. De rekenhart-algoritmes binnen de
simulatiesoftware moeten hier optimaal gebruik van kunnen maken. Dit
alles moet leiden tot betere analyses en daarmee tot een verbeterde
doelmatigheid binnen het regionale waterbeheer.
De huidige simulatiesoftware van veel waterschappen is de SOBEK
suite. De-SOBEK suite voldoet niet meer aan de wens om effectief om
te kunnen gaan met big data en de huidige rekenkracht van computers.
Waterschappen en hun adviesbureaus hebben daarom de wens om over
te stappen naar het nieuwe ‘state of the art’ simulatiepakket de DHYDRO
Suite.
De D-HYDRO Suite is de beoogd opvolger van (1) Simona (Waqua,
Triwaq), (2) Delft3D 4, (3) Duflow, (4) SOBEK-Rural/Urban/River en (5)
SOBEK-RE voor toepassing op de Nederlandse markt. D-HYDRO Suite is
een dynamisch modelleerplatform, waar vernieuwende watersoftware
samenkomt in aansluiting bij continue verandering in vraagstelling
vanuit het waterbeheer. D-HYDRO is een open source product en heeft
een grote (internationale) gebruikerscommunity.
De kern van het D-HYDRO-pakket is de D-Flow Flexible Mesh module
(D-Flow FM) waarmee eendimensionale, tweedimensionale en
driedimensionale hydrodynamische simulaties gemaakt kunnen worden
op ongestructureerde rekenroosters. Hierdoor ontstaat optimale
modelleer flexibiliteit omdat kromlijnig, driehoeken rechthoeken of vrije
vorm roostercellen kunnen w

Doel van het project

Het doel van dit project is het toepasbaar maken en kennis opdoen van
innovatieve modeltechnieken binnen de D-HYDRO Suite voor het
regionale waterbeheer, specifiek voor de thema’s waterveiligheid en
wateroverlast. Onder de innovatieve modeltechnieken wordt verstaan:
– het gebruik van ongestructureerde rekenroosters bij
modelsimulaties voor wateroverlast en waterveiligheid.
– het gebruik van een vernieuwde en roosteronafhankelijke
dijkdoorbraakmodule voor waterveiligheidssimulaties.
– het gebruik van automatische 1D2D roostergeneratie en
verfijningtechnieken op basis van GIS data.
Met ongestructureerde rekenroosters kan het oppervlaktewater
(rivieren, beken, sloten) en de inundatie of overstroming van het
maaiveld in samenhang worden gesimuleerd met een model dat het
juiste detailniveau heeft voor elke component in de waterbalans. Dit
biedt de mogelijkheid om effectief gebruik te maken van de hoge
resolutie datasets als het AHN3, BGT, BRO, HyDAMO, etc.
Het gebruik van ongestructureerde roosters vereist een nieuwe
dijkdoorbraakmodule waarmee een overstroming ten gevolge van een
dijkdoorbraak gesimuleerd kan worden. De nieuwe
dijkdoorbraakmodule moet een bresgroei simuleren onafhankelijk van
het gekozen rekenrooster en zorgen voor een juiste uitwisseling tussen
rivier en het inundatiegebied.
Regionale watersystemen kenmerken zich door een sterk vermaasd
waternetwerk met vele kunstwerken (stuwen, duikers, gemalen).
Hierdoor moeten in een Waterschapsmodel zowel 1D elementen
(waterlopen en kunstwerken) als 2D elementen (maaiveld) geïntegreerd
en geometrisch overlappend kunnen worden meegenomen. Dit vereist
een specifieke modelkoppeling (laterale koppeling) die anders is dan de
reeds bestaande 1D2D koppeling ontwikkeld voor
Rijkswaterstaattoepassingen. De automatische roostergeneratie en
gridverfijningsopties voor gekoppelde 1D2D modelschematisaties zijn
van belang om efficiënt modellen te kunnen opzetten.
Subdoelen (SMART):
Ontwikkelen van een dijkdoorbraak element met bresgroeifunctie (meegroeiend over het rekenrooster) voor de simulatie van dijkdoorbraken. (2017-2018) – Validatie van de laterale 1D2D koppeling voor regionale toepassingen en de ontwikkeling van een automatische 1D2D roosterkoppeling. (2017-2018) – Ontwikkeling van automatische 2D gridgeneratie en gridverfijning routines op basis van hoogtedata (AHN) en GIS lagen. (2018) – Onderzoeken van de meerwaarde van multi-resolutie modellering in regionale gebieden voor waterveiligheid en wateroverlast. De multi-resolutie modelering gaat uit van een “van grof naar fijn” systematiek waarbij in eerste instantie een grof rekenrooster wordt toegepast en op gewenste locaties het rekenrooster wordt verfijnd. (2017-2018)
7/12
AANVRAAG FORMULIER VOOR PROJECTEN met TKI-programma toeslag
Projecttitel: D-HYDRO voor waterschappen
OMSCHRIJVING PROJECT
– Kennis en ervaring opdoen met nieuwe modelleertechnieken voor de toepassing van wateroverlast- en waterveiligheidsvraagstukken (het afleiden van Best Modelling Practices). (2018 )
De doelen van dit project dragen bij aan drie kennis- en innovatieclusters namelijk 1) Water en ICT, 2) Watermanagement en 3) Waterveiligheid. Voor het eerste cluster wordt bijgedragen aan kennis en innovatie op het gebied van het koppelen van nationale (AHN3, BGT, BRO) en regionale (HyDAMO) datasets en modellen (variërend in schaal, ruimte en tijd). Big data kan hierdoor effectief benut worden als bron van kennis voor waterschapsmodellen. Ook draagt het bij aan het beter ontsluiten van breed gedragen open standaarden voor modelinvoer en modeluitvoer binnen het regionale waterbeheer. Voor het tweede cluster wordt bijgedragen aan kennis en innovatie op het gebied van effectieve instrumenten voor het voorkomen van wateroverlast/schade. Snellere rekentechnieken dragen bij aan het verbeteren van operationele- en beslissend ondersteunende systemen. Voor het derde cluster wordt bijgedragen aan kennis en innovatie op het gebied van systemen voor het simuleren en voorspellen van overstromingen en schade. Het project helpt bij het beter benutten van ruimtelijk kansen en het in kaart brengen van de kwetsbaarheid van kritieke infrastructuur.

Omschrijving van de activiteiten

Binnen dit project worden de volgende werkzaamheden uitgevoerd:
· Ontwikkelen van een dijkdoorbraak module met bresgroeifunctie
(meegroeiend over het rekenrooster) in D-Flow FM.
(2017)
· Validatie van de laterale 1D2D koppeling en de ontwikkeling van
een automatische 1D2D roosterkoppeling in D-Flow FM. (2017-
2018)
· Ontwikkeling van automatische 2D gridgeneratie en
gridverfijning routines op basis van hoogtedata (AHN) en GIS
lagen D-Flow FM. (2018)
· Ontwikkelen van een geautomatiseerde import in D-HYDRO van
brongegevens in het format van het datamodel HyDAMO.
(2018)
· Het uitvoeren van een pilotstudie voor een deelgebied van
Waterschap Rivierenland. (2018)
· Het uitvoeren van een pilotstudie voor een deelgebied van
Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden. (2018)
· Het uitvoeren van een pilotstudie voor een deelgebied van
Waterschap De Dommel. (2018)

Verwachte resultaten

De verwachte uitkomsten van dit project zijn:
· Een pilot studie voor drie Waterschapcases (Rivierenland, HDSR en
De Dommel). In deze cases wordt aangetoond wat de meerwaarde
is van een flexibel rekenrooster, een laterale 1D2D koppeling en
een vernieuwde dijkdoorbraakmodule voor integrale analyse en
afweging van maatregelen om wateroverlast en schade door
overstromingen te voorkomen/beperken.
· Kennis en ervaring in het gebruik van de nieuwe ontwikkelde
modelleertechnieken voor regionale wateroverlast- en waterveiligheidsvraagstukken
(Best Modelling Practices).
· Ervaring en inzicht in het gebruik van grote datasets (big data) als
invoer van regionale modellen.
· Een vergroot inzicht in de werking van het regionale watersysteem
(sloten, kunstwerken, afstroming over maaiveld) tijdens
wateroverlast en overstromingssituaties.
De verwachte software producten in dit project zijn:
Een bèta versie van D-HYDRO Suite, waarin innovatieve componenten
zijn ontsloten voor het doorrekenen van regionale watersystemen voor
wateroverlast- en waterveiligheidsvraagstukken.
Een importeer functie voor brongegevens in het format van het
datamodel HyDAMO.

Innovativiteit

In het najaar van 2017 heeft HKV samen met Deltares een pilotstudie
uitgevoerd met het D-Flow FM rekenhart voor Kockengen, een regionaal
gebied binnen het beheersgebied van Hoogheemraadschap De Stichtse
Rijnlanden. Deze resultaten werden gepresenteerd op een symposium
waarin ook met andere beschikbare simulatiepakketten hetzelfde
pilotgebied was doorgerekend. Het D-Flow FM rekenhart bleek
onderscheidend te zijn in de combinatie van rekensnelheid en
nauwkeurigheid. Dit was onder meer de aanleiding voor andere
waterschappen en adviesbureaus om in te zetten op de
doorontwikkeling van D-HYDRO voor regionale toepassingen.
De toepassing van ongestructureerde rekenroosters geeft de
mogelijkheid om van grof naar fijn te werken en rekenroosters toe te
passen met een zeer hoge resolutie. Dit leidt tot de mogelijkheid om
effectief gebruik te maken van de hoge resolutie datasets als het AHN3,
BGT en BRO. Het toepassen van ongestructureerde rekenroosters in
modellen waar ook een uitgebreid 1D netwerk is opgenomen is nog niet
beschikbaar in andere simulatiepakketten die worden toegepast binnen
het Nederlandse regionale waterbeheer. De modelleerflexibiliteit van
ongestructureerde roosters levert een sterk verbeterde prestatie op in
termen van rekensnelheid en nauwkeurigheid t.o.v. de uniforme
rekenroosters. De ontwikkeling van een nieuwe dijkdoorbraakmodule
die roosteronafhankelijk de juiste debietuitwisseling simuleert tussen
rivier en overstromingsgebied is nog niet eerder ontwikkeld in
vergelijkbare simulatiepakketten. De combinatie van deze techniek met het flexibele rekenrooster biedt mogelijkheden om veel doelmatiger
(sneller, nauwkeuriger) simulaties uit te voeren voor regionale
watersysteem op het gebied van wateroverlast en waterveiligheid.
Het project is ook innovatief omdat het als eerste simulatiepakket
integreert met hydrologische brongegevens in het nieuwe ontwikkelde
datamodel HyDAMO (gereed in 2018). Dit datamodel is specifiek gericht
o

Valorisatie

Kennisdeling
De (tussen)resultaten van dit project zullen gepresenteerd worden door
Deltares met de projectpartners tijdens de Deltares Delft
SoftwareDagen (DSD) in 2018 (juni en oktober). Waterschappen zullen
ook geïnformeerd worden tijdens de SOBEK gebruikersbijeenkomst
(oktober 2017), met als specifiek doel om meerdere waterschappen te
betrekken bij het project. Daarnaast worden de resultaten van de case
studies beschreven in Nederlandse vakbladen (H2O) in 2018. En
worden de resultaten gedeeld via de website van Deltares en de website
van TKI deltatechnologie (bijvoorbeeld de Deltares publicWIKI voor TKI
projecten).
Valorisatie
De valorisatie van dit project bestaat uit de volgende componenten:
Uitvoeren van de pilots studies en publiceren en presenteren over de
resultaten van de case studies. Dit zal gedurende de looptijd van het
project gedaan worden door Deltares in samenwerking met de
consortiumpartners. Doel hiervan is de kennis te delen en hiermee
nieuwe projectpartners (Waterschappen en adviesbureaus) te
genereren die het gebruik van de innovatieve componenten uit de DHYDRO
Suite willen inzetten binnen het regionale waterbeheer.
Toepassen van de software ontwikkelingen in nieuwe nationale en
internationale projecten. Met de te ontwikkelen tools en software wordt
het mogelijk om nieuwe integrale projecten uit te voeren op het gebied
van regionale wateroverlast en waterveiligheid in Nederland en
wereldwijd. Internationale pilotstudies zijn al uitgevoerd en er is
belangstelling voor verdere doorontwikkeling van D-HYDRO bij diverse
internationale partijen. De verwachting is dat in de loop van 2018 pilot
projecten kunnen worden uitgevoerd met de nieuwe
softwarecomponenten.
De D-HYDRO Suite is op basis van een Fiduciary Licence Agreement te
gebruiken door het bedrijfsleven in Nederland.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

The frequency and severity of extreme weather events are increasing. Good and reliable operational systems which can reduce the impact of these extreme weather events are crucial. At times of an extreme event the authorities call on operational systems to get the right information in time, with the best quality and in the highest resolution possible. Due to the increasing frequency and severity of extreme weather events, there is a demand for operational systems to deliver better, faster and higher quality information.
To fulfil this demand, the operational system needs extra resources and be able to scale up (size and resolution) at times of an extreme weather event. Currently there is no mission critical operational system in the world which can scale up (or down) at times of severe weather events.
The Netherlands is currently the market leader in the field of operational systems with the operational system called Delft-FEWS, a widely used data and forecasting platform developed at Deltares. To remain this leading position, it is crucial to develop a next generation operational system which can scale up and down in the cloud. The cloud delivers extra computational resources which are needed e.g. during a flood event to provide faster, better and in higher resolution the required information.
Besides the demand for scalable operational systems, we see a trend in which more and more water authorities wish for more data exchange with other organisations and the public, e.g. “Digitale Delta”. On top of that, more and more data is becoming available through the cloud. This desires to comply with generally accepted open data standards taking into account data security aspects. Better accessibility to and exchange of data gives opportunities for so called “Smart Water Management”.
Water authorities underline the increasing frequency of extreme weather events and they have a demand for long-term storage of monitoring data, external (meteorological) and int

Doel van het project

The main aim of this project is to deliver the next generation operational system which will be able to scale up during extreme weather events to provide more accurate, detailed and faster information which will help the water authorities all over the world to reduce the impact of these events. The operational system will also be able to store and easily exchange data using generally accepted open data standards.
The result of this project will contribute to the challenge of effectively sharing the increasing amounts of data, models, tools and information for water management (monitoring, control and decision-making). The project will focus on the R&I-topic “Data Platform, clear agreements on standards, community approach”.
By delivering this next generation operational system, The Netherlands can remain their leading position in this field. This will allow the Dutch business to open new markets and service the existing market better. This next generation operational system will also lower the threshold for consultants to use this operational system in national and international projects. It will also mean that more consultants will try to make this step to start using the next generation operational system.
The next generation operational system that is self-scaling and completely cloud proof will be released in December 2018. Deltares and partners will provide a generic solution which can be applied to all (potential) users of the current world leading operational system called Delft-FEWS.

Omschrijving van de activiteiten

The development of the next generation operational system is divided in three tracks. Each track can be executed parallel to the other two tracks.
First track is to develop a cloud based operational system which is cloud-vendor neutral. This track will provide a system which is easily scalable (up and down) and can provide the resources needed to deliver accurate and high resolution information for the water authorities.
The second track is the development of cloud-based secure data-exchange component. This component provides in the opportunity to exchange data easily and securely between different systems and providers through the cloud.
Track three is the development of a data-storage component which makes it possible to store long-term monitoring data, external (meteorological) and internally generated forecasts into a flexible archive solution for e.g. post-event analyses
Every track has its own roadmap in which the developments and timeline have been described. These three roadmaps are the basis for the whole project.

We expect to have a first pilot in the summer of 2018. In December 2018, the final version of the next generation operational system will be released and the pilot can be demonstrated.
The three roadmaps and a management summary of the planned developments are available on request.

Verwachte resultaten

This project will result in the next generation operational system which will be able to scale up during extreme weather events to provide more accurate, detailed and faster information which will help the water authorities all over the world to reduce the impact of these events. The solution will be cloud-vendor neutral.
A pilot system in the cloud of this next generation operational system will be available in the summer of 2018. This pilot system (test system) will be created for the application of one (or more) of the contributing clients. At the end of 2018 this version will become officially available in the Autumn software release of Delft-FEWS.
This software version will also comply with new open data standards, which will make data sharing and exchange with other applications easier and facilitates the interaction with the long-term storage (archive).
At this stage, there is already a close cooperation between Deltares, public and private companies regarding the developments and implementation of Delft-FEWS.
First, the next generation operational system results in state-of-the art, innovative software which is the basis of future cooperation. Secondly, the proposed new developments will further strengthen this relationship because we will carry out the developments closely together with our partners.
Thirdly, this innovation has the potential to create more and new business in the field of operational water management and thereby more projects in which public and private partners will work together.

Innovativiteit

There are no existing software packages for mission critical operational client-server systems which can run in the cloud in the current market. The current existing systems are also not self-scaling (from one server to cloud) and not suitable to be used operationally for disciplines like flood forecasting, water quality, reservoir management, hydropower, navigation, groundwater, drought and dike strength monitoring.
This project will result in the next generation operational system to be state-of-the-art in the field of mission critical operational forecasting systems (partly) running in the cloud. This will allow organisations with operational (forecasting) systems to generate faster and more accurate information about e.g. the (upcoming) flood threat or flood event by using the capabilities of the cloud.

Valorisatie

The next generation operational system will be, just like the current Delft-FEWS, open and freely available, R&D investments like these are crucial for the system.
New innovations in released versions of the next generation operational system will immediately be shared with and adopted by the whole Delft-FEWS community (over 60 organisations in more than 40 different countries), amongst others Dutch consultants with their own national and international clients. The actual implementation at the end-users worldwide means business for consultants.
The pilot application will be demonstrated at the national and international Delft-FEWS user days in the Netherlands, but also during the different international Delft-FEWS user days in other parts of the world (North America, Australia & South-East Asia, Germany, see the events page on www.delft-fews.com).
Deltares will also publish a paper about the next generation operational system pilot in the cloud and will present this solution during (inter)national conferences where applicable.

Link naar projectresultaten…