Binnen hydrologisch Nederland worden NHI en de Waterwijzers Landbouw en Natuur toegepast om effecten van veranderingen in hydrologie, klimaat en maatregelen op het watersysteem, de natuur en landbouw in beeld te brengen. In verschillende studies komen diverse wensen of tekortkomingen naar voren. Deltares, WENR en KWR slaan de handen ineen en werken samen met gebruikers aan harmonisatie en verbetering van de modellen. Daarbij wordt een grondige conceptuele verbeterslag doorgevoerd in de modelcodes, gebaseerd op nieuwe robuuste modelconcepten, die op verschillende schaalniveaus en onderling consistent toepasbaar zijn. Onderlinge afstemming van de rekeninstrumenten staat centraal, zodat de gebruikers er geen last van hebben dat modellen zijn opgebouwd uit componenten van verschillende onderzoeksinstellingen.
Nieuwe modelleertechnieken in MODFLOW 6 bieden nieuwe mogelijkheden voor onder meer toepassing van verschillende rekenresoluties en geneste modellen. Om optimaal gebruik te kunnen maken van de nieuwe modelleertechnieken, is het nodig de huidige Nederlandse modelconcepten van landelijke, regionale en lokale modellering te herijken, de bestaande concepten en modelkoppelingen aan te passen op de nieuwe modelcode MODFLOW 6, en de concepten tegelijkertijd meer modulair van opzet te maken, zodat verschillende opties en schaalniveaus met onderlinge consistentie kunnen worden toegepast, afhankelijk van de doelstelling van de berekeningen van de gebruikers. Dit levert nieuwe modules op om bijvoorbeeld klimaat robuuste maatregelen door te rekenen en biedt mogelijkheden voor beoordeling van maatregelen tegen zowel droogte als wateroverlast.
Deltares, WENR en KWR hebben daarom besloten de externe ontwikkelingen aan te grijpen om in samenwerking met gebruikers harmonisatie en verbetering van de huidige modelconcepten door te voeren. Daarbij staat onderlinge afstemming centraal, zodat de eindgebruiker er geen last van heeft dat de modellen zijn opgebouwd uit componenten die bij verschillende onderzoeksinstellingen worden beheerd en onderhouden. De ontwikkelingen resulteren in software releases van iMOD en ontwikkelingen binnen de Waterwijzers die robuust zijn voor de toekomst, en aansluiten op nieuwe externe ontwikkelingen. Bovendien worden meteen inhoudelijke verbeterslagen doorgevoerd, die al eerder zijn geprioriteerd samen met de gebruikers. De ontwikkelingen dragen hierdoor bij aan verbetering en aanvulling van de gereedschapskist NHI, waarbij wordt gefocust op toepasbare modelcodes en modelconcepten. In die zin is het voorstel complementair aan het investeringsplan NHI, waar wordt gefocust op het orde krijgen van data en modelgeneratoren om modelinvoer te maken.
Het TKI project is gestart in oktober 2021. De ontwikkelingen zijn eind 2022 afgerond en in maart 2023 zijn de resultaten in een slotbijeenkomst besproken met de TKI partners. Tussentijds zijn de resultaten in verschillende bijeenkomsten gedeeld met andere geinteresseerden, onder meer op de gebruikersdagen van het NHI en de Waterwijzers. Aan het TKI project is bijgedragen door de volgende partners:
- Publieke partners: Waterschap Limburg, Waterschap Aa en Maas, Waterschap Rivierenland, STOWA, ACSG en Rijkswaterstaat WVL
- Drinkwaterbedrijven Vitens, Brabant Water en WML
- Private partners: RHDHV, TAUW, SWECO en Witteveen en Bos en VanWater.
- Kennisinstellingen: Wageningen Environmental Research, KWR en Deltares.
Hieronder volgt een overzicht waaraan is gewerkt in de periode 2021 - 2022:
Een samenvatting van de werkzaamheden, 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 en WENR: programmeren. Testen en valideren 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; waterschappen en een of meerdere adviesbureaus (i.i.g. Witteveen+Bos); testen en validatie, en op onderdelen bijdragen aan conceptuele uitwerking. | |
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 concepten 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: bijdragen aan ontwerp, programmeren en testen. WS Limburg, Aa en Maas en Brabant Water (en naar verwachting ook WML) : bijdragen aan testen en validatie. | |
5 Versneld rekenen in MODFLOW 6 (okt 2021 – juni 2022) | Rijkswaterstaat 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 modelconcepten in literatuur, programmeren en testen in samenwerking met partijen (o.a. Vitens, evt. 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. |
Status (juli 2022)
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 iMOD 5.4 release in de zomer van 2022. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel). | |
2. Koppeling D-Hydro FM -MODFLOW 6 | Er is voortgebouwd op het prototype uit Lumbricus. Dat was nog niet helemaal volmaakt, de koppelingen leken destidjs 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 voor een nieuw proefgebied in Rivierenland. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel). | |
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. Zie voor verdere toelichting ook de presentaties TKI 27 juni 2022 (en de toelichting onder de tabel). | |
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 documenteren. 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
Het TKI project is gestart in sept / okt 2021 en zal doorlopen tot eind 2022. Diverse onderdelen zullen eerder worden opgeleverd, bijvoorbeeld in iMOD releases in de zomer en het najaar vna 2022 en in opleveringen binnen het project Waterwijzer Landbouw.
