Algemene beschrijving

Hoogheemraadschap van Rijnland is al sinds 1995 bezig met een geautomatiseerde aansturing van de boezemgemalen. Dit toenmalige ABR werd in 2004 vervangen door het zogenoemde BOSBO (beslisondersteuning beheer oppervlaktewater) waarbij het hart van de sturingsmodule werd gevormd door de Integrale Regelaar, ontwikkeld door Krijn-Jan Breur van de TU Delft. Deze module draait tot op heden in het telemetriesysteem CAW.

Rijnland maakt nu plannen om het hele beslisalgoritme en de modellen daarachter te verbeteren. Dit moet leiden tot een nieuwe generatie BOSBO, namelijk BOSBO3.0

Wensen – in het algemeen – zijn daarbij:

  1. Het gebruik maken van vlakdekkende informatie (neerslagradar en verdamping) in plaats van punten
  2. Modulaire scheiding van de regelaar en het telemetriesysteem, middels een architectuur waarbij het telemetriesysteem is gekoppeld met FEWS, die vervolgens de modellen draait.
  3. Opfrisbeurt van lay-out van het systeem (User Interfaces)
  4. Verbeterde en meer uitgebreide regeling die rekening houdt met:
    1. Energie-efficiënte aansturing van gemalen
    2. Beperken van schade in geval van (dreigende) wateroverlast
    3. Niet alleen op boezemniveau maar ook op polderniveau
    4. Een optimale inzet van de kunstwerken op totaal systeemniveau (dus zowel boezem als tot achter in de polders) berekent
    5. Windeffecten op de boezem
    6. Aanvoer van water en doorspoeling vanwege verziltingsproblematiek
    7. Onzekere weersverwachtingen
    8. Langere voorspelhorizon dan de huidige 24 uur

In deze pilot richten we ons op onderdeel 4: een verbeterde en meer uitgebreide regeling. De andere onderdelen zullen in een parallel lopend project worden opgepakt door Rijnland.

Aanpak

In de pilot zal Deltares een sturingsmodel opbouwen in RTC-tools waarmee bovengenoemde punten (uit wens 4) worden meegenomen. Dit RTC-tools model moet uiteindelijk ook de basis vormen voor BOSBO3.0. Bij het bouwen van het nieuwe RTC-tools model wordt gebruik gemaakt van de nieuwe ontwikkelingen en functionaliteiten die momenteel worden onderzocht en geïmplementeerd in RTC-tools. Als zodanig vormt deze pilot dan ook een goede case om ervaringen in het gebruik van de nieuwe functionaliteiten op te doen.

De voorziene werkzaamheden in de pilot zijn:

 

  1. Inventarisatie van gegevens
    1. Bestaande modellen
    2. Meetreeksen voor kalibratie
    3. Profielen, kunstwerken etc
  2. Bouw RTC-tools hydraulisch model (in simulatiemode)
    1. van de boezem, inclusief kunstwerken
    2. inclusief bergingsgebieden die nu worden ingericht
    3. van de 5-10 grootste poldersystemen met hun poldergemalen
    4. kalibratie en verificatie
  3. Bouw van optimalisatiemodel, dat bestaat uit hydraulisch model + definiëren van doelfuncties. Dit onderdeel vormt de kern van het project.
    1. Toepassing van multi-objective optimalisatie voor waterveiligheid, doorspoelen en energiegebruik
    2. Toepassing van treebased optimalisatie, op basis van het in september 2016 voor R&D toepassingen door KNMI ter beschikking te stellen product GLAMEPS.
    3. Toepassing van mixed-integer optimalisatie.
  4. Regelmatig voortgangsoverleg maar vooral inhoudelijke overleggen over watersysteem en modelvorming.

In dit pilot project gebruiken we het SOBEK-RR neerslagafvoermodel, zoals dat nu ook al draait binnen BOSBO. Verbetering van dit model is geen onderdeel van dit onderzoek. Aandachtspunt is wel dat dit model (waarschijnlijk) veel sneller moet worden, zeker in het geval ensembles worden toegepast. Dit is de verantwoordelijkheid van Rijnland. Voor het kunnen maken van het pilot RTC-tools model is het noodzakelijk om een prototype te maken van de totale Integrale Regelaar, dus een FEWS omgeving waarin het SOBEK-RR model en het RTC-tools model draaien. Deze FEWS applicatie zal primair dienen als prototype en gebruikt worden in een bureau-opstelling en niet real-time verbonden zijn met CAW. De implementatie van de volledige Integrale Regelaar, inclusief FAT/SAT etc, is uiteraadr geen onderdeel van dit onderzoeksproject.

Planning

De totale doorlooptijd van dit project hangt af van de beschikbaarheid van nieuwe functionaliteit in RTC-tools. Op dit moment is binnen RTC-tools de functionaliteit voor multi-objective en treebased optimalisatie reeds beschikbaar gekomen. Dat vormt dus slechts een beperkt risico. De grootste ontwikkeling wordt gevormd door de mixed-integer optimalisatie en die vormt dan ook meteen het grootste risico in de planning. Aan de andere kant is dit onderdeel het minst cruciaal: immers, de huidige continue optimalisatie werkt ook, alhoewel minder snel en minder robuust.

De bouw van het optimalisatiemodel en vervolgens het tunen van het model voor de verschillende nieuwe type optimalisatievariabelen zal sterk afhankelijk zijn van de ervaring die we opdoen gaandeweg het verloop van het project. Dit onderdeel is vanuit TKI gezien precies het hoofddoel van het project.  De looptijd van dit onderdeel is naar verwachting 6-9 maanden. In de planning zit vooral bij dit onderdeel een risico, veroorzaakt door het feit dat dit onderdeel sterk afhankelijk is van de voortgang functionaliteiten in RTC-tools, zoals hiervoor beschreven.

In deze laatste fase van het project kan reeds parallel een implementatieproject starten, waarbij het RTC-tools model wordt geïmplementeerd in een (pre) operationeel systeem (Delft-FEWS). In de onderstaande tabel is de tijdlijn van de planning weergegeven. Fase D (implementatie en operationalisering) is ter indicatie aangegeven.

 

  • No labels

Disclaimer