Versions Compared

Old Version 10

changes.mady.by.user Timo Kroon

Saved on

compared with

New Version Current

changes.mady.by.user Timo Kroon

Saved on

Key

  • This line was added.
  • This line was removed.
  • Formatting was changed.

...

  • In 2020 heeft Deltares samen met de USGS gewerkt aan het BMI-compliant maken van MODFLOW 6 (Russcher et al, in prep, 2021), waardoor koppelingen met andere modellen mogelijk wordt gemaakt. Voor de Nederlandse gebruikers was al in 2020 een koppeling met het onverzadigde zone model MetaSWAP gerealiseerd, waardoor gestructureerde berekeningen met de combinatie MODFLOW 6-MetaSWAP al konden worden uitgevoerd. Voor het kennisprogramma Lumbricus was al eerder gewerkt aan een prototypen voor een koppeling tussen MODFLOW 2005, MetaSWAP en D-Hydro (1D en 2D), ten behoeve van het doorrekenen van klimaatrobuuste maatregelen. De koppeling met D-Hydro is in het TKI project verder verbeterd, en bovendien is de transititie van MODFLOW 2005 naar MODFLOW 6 voorbereid. Aangezien de opzet van MODFLOW 6 compleet gewijzigd is ten opzichte van eerdere MODFLOW-versies, moest hiervoor de huidige regisseursfunctie voor de aansturing van de gekoppelde modellen worden gewijzigd en aangesloten op de recente BMI-ontwikkelingen. Het werk binnen TKI heeft een prototype opgeleverd; de formele software release hiervan wordt verwacht in een volgende iMOD release (zomer 2023). 
  • Binnen Nederland is in grondwatermodellering tot op heden vooral gebruik gemaakt van het rekenen met gespannen lagen (zogenaamde ‘confined aquifers’). In veel zandgebieden is dit een te eenvoudige benadering. Daarom is in het kader van het TKI project geexperimenteerd met verschillende numerieke algoritmes voor unconfined rekenen in MODFLOW 6, waarmee beter om kan worden gegaan met het droogvallen van de bovenste modellaag of -lagen.  Specifiek voor gebieden met diepe grondwaterstanden is bovendien een verbeterde benadering voor de onverzadigde zone opgeleverd, waarbij beter rekening wordt gehouden met vertraging en uitvlakking van de grondwateraanvulling in de dikkere onverzadigde zones. Tot op heden was dit in de praktijk dikwijls omzeild via een omslachtige werkwijze, waarbij voor deze gebieden extra, iteratieve berekeningen werden uitgevoerd met verschillende modelinstellingen.  In het kader van het TKI project is geexperimenteeerd met MODFLOW 6 en toepassing van gecombineerde concepten voor de onverzadigde zone (MetaSWAP en MODFLOW UZF), waardoor meer realistische simulatieresultaten kunnen worden verkregen voor tijdsafhankelijke grondwateraanvulling in deze gebieden.  Voor de aangepaste software en een handleiding van deze producten wordt verwezen naar de release iMOD 5.4 (voorjaar, 2023).
  • Voor toepassing van MODFLOW 6 en MetaSWAP is een methode uitgevoerd om de effecten van regelbare drainage en subirritgatie beter te kunnen kwantificeren. Hiervoor is een aangepaste versie van MetaSWAP opgeleverd, die gekoppeld kan worden toegepast met MODFLOW 6.
  • Naast voordelen en extra opties biedt toepassing van MODFLOW 6 ook enkele nadelen.  Doordat volledig 3D wordt gemodelleerd, dienen in de simulatie scheidende lagen expliciet te worden onderscheiden van aquifers. Hierdoor neemt de rekentijd ongeveer een factor 2 toe, net als de omvang van de modeluitvoer. Dit zou kunnen worden voorkomen door gecombineerde aanpassingen in de modelinvoer en de modelcode door te voeren. Aangezien er bewust voor gekozen is om in de toekomst voor de Nederlandse markt geen eigen versie van de MODFLOW-code te onderhouden, maar de officiële broncode van de USGS toe te passen, dient is in het kader van het TKI project een andere oplossing uitgewerkt om de modeluitvoer en rekentijd te reduceren.  Hierbij kan door de modelleur gebruik maken van de in het kader van dit project ontwikkelde python programmatuur in combinatie met de eerder opgeleverde BMI-koppeling voor MODFLOW 6.  De python programmatuur is opgenomen binnen iMOD Python, onderdeel van de iMOD suite release (eind 2022).
  • Aanvullend op de ontwikkelingen rond de grondwatersoftware zijn de concepten in de onverzadigde zone verbeterd in het kader van de ontwikkeling van de Waterwijzers. HIerbij is een meer modulaire opzet van de achterliggende modellen voor de onverzadigde zone (SWAP-WOFOST) gerealiseerd. Ook is gewerkt aan een verbeterde module voor wateropname in de wortelzone met aandacht voor wortel-bodem-interactie op basis van de concepten van De Willigen et al. en De Jong van Lier et al.  Het ultieme doel van deze exercitie is een verbeterde bodemafhankelijke ‘Feddes-functie’ (macroscopisch reductiefunctie voor gewasopname). Tenslotte is validatie van de Waterwijzers verder uitgewerkt, waarbij een methode is uitgewerkt om de groenmonitordata (www.groenmonitor.nl) gebaseerd op de NDVI-waarnemingen (Europese Sentinelbeelden) op te schalen naar bodem-Gt-combinaties gekoppeld aan de BodemFysische EenhedenKaart (BOFEK). 

Een samenvatting van de werkzaamheden, met ook inclusief informatie over- en een verwijzing naar de opgeleverde producten, is gepresenteerd op het NHI symposium 2023, zie presentatie TKI project NHI dag, januari 2023.

Voor een download van de software producten m.b.t. grondwater wordt verwezen naar de website van iMOD en specifiek de downloadpagina van iMOD.  Voor de opgeleverde producten van de Waterwijzers wordt verwezen naar de website van de Waterwijzer.



Overzicht activiteiten TKI project


Rol partijen

1. Prototype peilgestuurde drainage en subirrigatie opwaarderen en consolideren in MODFLOW6

(okt 2021 – april 2022)

.

   


Deltares i.s.m. VanWaterDeltares en WENR: programmeren.

Testen en valideren door SWECO en RHDHV, in samenwerking met WS Aa en Maas en Limburg. Door WS Limburg is extra testwerk voorzien in een uitbesteding, aanvullend op dit traject..  

2. Koppeling D-Hydro FM -MODFLOW 6, desgewenst in combinatie met MetaSWAP

(okt 2021 – juni 2022)



WS Aa en Maas en Limburg: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming conceptuele keuzes;

Deltares en WENR: uitwerken concepten en programmeren;, in samenwerking met VanWater.

WS Aa en Maas en WS Limburg en waterschappen en een of meerdere adviesbureaus (i.i.g. Witteveen+Bos ); aanvullende testen en validatie, en op onderdelen bijdragen aan conceptuele uitwerking.beoordeling van resultaten.  

3. Modulaire opzet en harmonisatie SWAP-MetaSWAP + testen enkele modules onverzadigde zone(okt 2021 – dec 2022)



STOWA, ACSG en RWS: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming

WENR: ontwerp en programmeren;

Waterschappen en adviesbureaus: bijdrage aan testen en validatie.

4. Unconfined rekenen en  verbeterde conceptenGrondwateraanvulling ; verbeterde grondwateraanvulling in gebieden met diepe grondwaterstanden(okt 2021 – juni 2022)



WS Limburg en Brabant Water: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming

Deltares en WENR: ontwerp en programmeren.

Adviesbureaus RHDHV en SWECO en VanWater: bijdragen aan ontwerp, programmeren en testen., advisering

WS Limburg, Aa en Maas en Brabant Water (en naar verwachting ook , WML) : bijdragen aan testen, validatie en validatiebeoordeling resultaten.

5 Versneld rekenen in MODFLOW 6

(okt 2021 – juni 2022)

   


RijkswaterstaatRijkswaterstaat en evt. Brabant Water of WS Limburg: formuleren eisen modelconcepten en besluitvorming.

Deltares en TAUW: gezamenlijk uitwerken ontwerp en implementatie software en testen.

Gezamenlijk (allen): bijdragen aan pilotberekeningen (bijv. met  het Brabant model).

6 Verbeterde conceptbeschrijving bodem-wortel interacties gericht op verbeterde reductiefunctie voor wateropname en deze testen voor bodemprofielen waar dit relevant is (veen-kleigronden).

(okt 2021 – dec 2022)



Formuleren eisen en wensen: ACSG, STOWA en RWS. WENR, KWR:  inventarisatie

Inventarisatie modelconcepten in literatuur, programmeren en testen in samenwerking met diverse partijen (, o.a. Vitens , evt. en Witteveen+Bos).

7. Methode voor validatie van droogte- en natschade aan de hand van groenmonitordata

(okt 2021 – dec 2022)



STOWA, waterschap Aa en Maas: formuleren wensen

WENR: uitvoering

Toepassing/testen: waterschappen, Vitens en adviesbureaus.

8. Overzicht en samenhang componenten


Alle partijen, onder gezamenlijke aanvoering van Deltares en WENR. Onder meer gerealiseerd in een startbijeenkomst in oktober 2021, vervolgens maandelijkse bijeenkomsten en een slotbijeenkomst in maart 2023.


Status (juli 2022, oplevering eindproducten (maart 2023)

Activiteit


Toelichting

1. Prototype peilgestuurde drainage en subirrigatie opwaarderen en consolideren in MODFLOW6


Eind 2021 is een prototype opgeleverd, dat binnen het TKI project getest is. Het prototype werkt en is verder getest binnen het TKI-project toepasbaar. Momenteel wordt gewerkt aan documentatie van de functionaliteiten. Het resultaat zal worden meegenomen in de Het eindresultaat is opgeleverd in de zomer van 2022 (als onderdeel van iMOD 5.4 release in de zomer van 2022, zie downloadpagina van iMOD), en recente updates. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

Voor nadere info over de toepassing wordt verwezen naar de laatste versie van de iMOD-manual, paragraaf 3.1.1 en 3.38.4).

2. Koppeling D-Hydro FM -MODFLOW 6


Er is voortgebouwd op het prototype uit Lumbricus. Dat Die koppeling was nog niet helemaal volmaakt, de koppelingen leken destidjs destijds nog niet helemaal sluitend te zijn uitgewerkt. In het TKI project is een  ‘fout’ in de waterbalans verholpen, die bleek op te treden in specifieke onderdelen in de koppelsoftware bij toepassing op (uitsluitend) het 1D model. Er wordt verder gewerkt aan de migratie naar MODFLOW 6. Ook zijn voorbereidingen gestart het prototype afgemaakt en de migratie naar MODFLOW 6 voorbereid.  Het prototype binnen TKI is eind 2022 opgeleverd  (als prototype binnen TKI, op te vragen via de helpdesk NHI), de (gedocumenteerde) software zal naar verwachting in de iMOD release in juni 2023 voor iedereen beschikbaar zijn. Ook is een begin gemaakt voor een nieuw proefgebied in Rivierenland. Werkzaamheden in dit gebied zullen in een nieuw TKI project rond oppervlaktewater worden vervolgd. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

Een technische handleiding van het in het prototype dat ontwikkeld is in het kader van dit TKI-project is hier te vinden, de modelevaluatie voor de Hooge Raam is hier in te zien. Voor details van de beschrijving van de invoer wordt verwezen naar de laatste versie van de iMOD 5.5-manual (voorjaar 2023), de beschrijving van de uitbreiding van de runfile in iMOD voor de DMMFILE, zie paragraaf 3.1.1, paragraaf 1.7.6. 

3. Modulaire opzet en harmonisatie SWAP-MetaSWAP + testen enkele modules onverzadigde zone



zie voor communicatie de website waterwijzer landbouw WaterWijzer Landbouw Home (wur.nl) en info activiteit info 8. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

4. Unconfined rekenen en  verbeterde concepten

Grondwateraanvulling in gebieden met diepe grondwaterstanden


Voor Zuid Limburg is een eerst versie van unconfined modellering in MODFLOW 6 opgezet. Na aanvankelijk moeizame convergentie van de modellen is in het voorjaar van 2022 flinke progressie geboekt. Prototypes voor een combinatie van unconfined rekenen in MODFLOW 6 met de onverzadigde zone module UZF zijn succesvol door testen gekomen. In de zomer van 2022 wordt verder gewerkt aan het koppelen van het onverzadigde zone model MetaSWAP aan deze combinatie, zodat combinatie in het najaar van 2022 kan worden getest. Naar verwachting kan het resultaat eind 2022 worden gereleased in iMOD  De geteste software is in het voorjaar van 2023 opgeleverd, als onderdeel iMOD 5.5, zie downloadpagina van iMOD). Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

Voor nadere info over de toepassing wordt verwezen naar de laatste versie van de iMOD-manual, paragraaf 3.1.2, 3.38.2 en 3.38.5).

5 Versneld rekenen in MODFLOW 6



Er zijn succesvolle tussenresultaten verkregen bij het implementeren van een methode voor quasi 3D berekeningen in MODFLOW 6, zonder de modelcode zelf aan t passen. Hierbij is gebruik gemaakt van iMOD coupler (XMI).  Resultaten laten zien dat een versnelling van een factor 5,5 in de rekentijd mogelijk is, dit komt vrijwel overeen met compensatie van het verlies in rekentijd door de overgang naar MODFLOW 6. In het voorjaar van 2022 is gewerkt aan tooling, o.a. voor de conversie naar DISU, en verder testen van de methode in het LHM. De werkzaamheden zullen in de zomer van 2022 worden afgerond door ze te documenterenOpgeleverd najaar 2022 (als onderdeel iMOD Suite, via Github, zie iMOD python pagina). Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

6 Verbeterde conceptbeschrijving bodem-wortel interacties gericht op verbeterde reductiefunctie voor wateropname en deze testen voor bodemprofielen waar dit relevant is (veen-kleigronden).


zie voor communicatie de website waterwijzer landbouw WaterWijzer Landbouw Home (wur.nl) en en info activiteit info 8. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

7. Methode voor validatie van droogte- en natschade aan de hand van groenmonitordata


zie voor communicatie de website waterwijzer landbouw WaterWijzer Landbouw Home (wur.nl) en info activiteit info 8. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel).  

8. Overzicht en samenhang componenten


De inhoudelijke voortgang wordt maandelijks afgestemd tussen de betrokken partijen, de overleggen zijn hiervoor uitgesplitst naar een overleg voor grondwater en een overleg voor de waterwijzers, waarbij kruisbestuiving tussen de deeloverleggen is gerealiseerd. Daarna worden regelmatig in bijeenkomsten een toelichting aan derden gegeven over de voortgang. de NHI bijeenkomst in januari zijn de volgende presentaties gegeven:

Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder deze tabel)

.  

Status (juli 2022)

Op 27 juni is in een gezamenlijke bijeenkomst van alle partners binnen het TKI een tussenstand van de ontwikkelingen aan elkaar gepresenteerd.  Per deelproject is de status weergegeven. Daarbij is de 'oogst' van de producten tot dusver gepresenteerd, en overzicht gegeven van de nog uit te voeren activiteiten in 2022. Tot slot is een schets gegeven van de (mogelijke) toekomstige samenhang van de verschillende componenten. Zie de link naar de presentaties TKI 27 juni 2022 waaar de verschillende deelonderwerpen zijn toegelicht.

Planning

...

en de presentatie TKI project NHI dag, januari 2023, januari 2023

en de presentaties op de slotbijeenkomst (maart 2023):