DEL043 1230012.021 Ontwikkeling van Grondwater Informatie Systeem

Aanleiding van het project

Tijdige en betaalbare informatie over kwantiteit, kwaliteit en spatiaal en temporeel gedrag van grondwater is van kritisch belang voor (onder andere) de agrarische sector, waterbeheerders, beleidmakers en grond saneerders. Deze professionals hebben behoede aan informatie, dus geen ruwe data. Bijvoorbeeld:
• Voor effectief opslag en gebruik van water in de ondergrond.
• Voor het monitoren van mogelijk zoutwater intrusie langs de kust of pompen van zoet water uit de ondergrond.
• Voor verificatie van het gedrag van warmte/koude systemen
• Grond sanering effecten.
• Gedrag en positie van vloeistoffen bij injectie daarvan.

In de laatste jaren zijn er zowel binnen Deltares als binnen andere Nederlandse en buitenlandse organisaties grote stappen gezet in het ontwikkelen van de verschillende componenten die nodig zijn voor het genereren en verstrekken van dit soort informatie zoals (1) fundamenteel begrip van dynamische processen in de ondergrond (bv de complexe interactie tussen planten, microbiologie, bemesting en water kwaliteit), (2) effectief methodes van verzamelen van heterogene data van nieuwe (en steeds goedkopere) sensoren, (3) integratie van dit soort data in complexe, kekoppelde modellen en (4) het vertalen van de informatie verkregen uit data en modellen naar de klant benodigde informatie.

In dezelfde periode is er ook bij verschillende, potentiële, eindgebruikers een groeiend vraag ontstaan naar dit soort noodzakelijk informatie gezien de meerwaarde hiervan. Een goed voorbeeld hiervan is grondwateronttrekking voor de landbouw. Mits goed gestuurd en de juiste informatie over het grondwatergedrag beschikbaar is kan dit economisch efficiënter, kostenbesparend, en vooral duurzamer voor bedrijf en milieu worden ingezet. Water wordt in de wintermanden ondergronds opgeslagen en in de droge zomerperiodes onttrokken en gebruikt. Ondanks de vooruitgang in het begrijpen van grondwatergedrag en de technische vaardigheden rond data verzameling en

Doel van het project

Het doel van dit project is de ontwikkeling, implementatie en demonstratie van een kost effectieve, automatische en autonome methodologie voor het genereren en verstrekken van tijdige informatie over grond water gedrag. Deze methodologie zal geïmplementeerd worden in een modulair Cloud based Grond Water Informatie Systeem met web browser en smartphone interfaces. Dit systeem zal automatisch en autonoom werken en via python workflows worden aangestuurd. Het zal bestaan uit de volgende componenten:
1) Data acquisitie componenten. Dit zullen zowel bestaande COS (Commercial off the Shelf) componenten zijn zoals weerstations en water spanning meters alsook speciaal voor dit project ontwikkelde elektrische geofysische instrumentatie.
2) Data ingestie, qa/qc en management componenten, die de data van (1) zal innemen, valideren en opslaan
3) Numerieke modellen en data analyse software. Voor de modellen zal dit project gebruik maken van bestaande modellen gebruikt door Deltares alsook als modellen ontworpen door USA Department of Energy wetenschappers (specifiek de codes E4D, PFLOTRAN en DAKOTA). Interactie met dit systeem zal gebeuren via een web interface en mobiele applicaties.
4) Web-based en mobiele applicaties voor informatie verstrekking. Informatie moet aan eindgebruikers verstrekt worden op een manier die geoptimaliseerd is voor elke eindgebruiker. Deze manier kan variëren tussen een gedetailleerd rapporten tot een mobiele applicatie met een rood/groen stoplicht.
Het doel van dit voorstel sluit naadloos aan bij het Kennis en Innovatiecluster “Water en ICT” :
“Effectief delen van toenemende hoeveelheid data, modellen, tools en informatie ten behoeve van het waterbeheer (monitoring, sturing en besluitvorming) tussen overheden, bedrijven en kennisinstellingen. Omgaan met grote hoeveelheden gegevens van verschillende kwaliteit en vertalen naar bruikbare informatie ten behoeve van besluitvorming voor complexe vraagstukken met veel stakeholders”.

Omschrijving van de activiteiten

2017
1) Ontwikkelen en inzetten (op minstens 10 locaties) van autonome GEO-elektrische meetsystemen in diverse meet en probleem gebieden en vragenstukken.
2) Integratie in een gekoppelde database van data van deze systemen en data van bestaande sensor systemen zoals Waterstand meters, weerstations, DTS ( Distributed Temperature Sensing glasvezel kabels waarmee zeer nauwkeurig temperatuur over zeer grote afstanden gemeten kan worden), GEO-chemische/microbiologische data en een groot aantal nog nader te bepalen sensoren.
3) Implementatie/Integratie van automatische data validatie en testing algorithmes.
4) Koppeling van modellen voor automatische analyse van deze data, en toepassing van deze modellen op de locaties onder (1)
5) Ontwikkelen en testen van interfaces die verschillende eindgebruikers informatie geven over de processen op de locaties van (1)
2018
1) Het continueren van een veld-test op 10 locaties.
2) Het uitwerken van de gegevens
3) Het organiseren van een informatiedag voor bedrijven en eindgebruikers.
4) Het presenteren van de resultaten op congressen.
5) Afronden van het project
6) Schrijven van het eindrapport.

Verwachte resultaten

We verwachten dat dit project zowel direct toepasbare resultaten geeft als ook de fundering legt voor vervolg onderzoek.
• Na afloop van dit project verwachten wij een werkend informatie verstrekking systeem ontworpen te hebben dat op elk moment essentiële informatie aan de gebruiken kan leveren en deze op een inzichtelijke manier aan hem presenteert. Toegankelijk op de website en smart-Phone.
• Via de demonstratie locaties creëren we de unieke mogelijkheid om capaciteiten uit te ontwikkelen en valoriseren.
• Verder het verkrijgen van feedback over de beste manier waarop deze informatie verstrekt kan worden.
• Het project team is van plan om de data van de demonstratie locaties beschikbaar te stellen aan onderzoekers buiten het project ( indien geen bezwaar ) voor ontwikkelingen van verdere toepassingen (bv data analyse van heterogeniteit tussen verschillende meet locaties of model uncertainty analysis/uncertainty qualitication (uc/uq))
• Dit project zal als demonstratie dienen, voor overheden en eindgebruikers, hoe relevante informatie over grondwater gedrag effectief kan worden verkregen en gebruikt. Aangezien dit soort informatie gebruikt kan worden voor decision support systems. Bevoordeeld :
 Beslissingen over pompen en/of injecteren van water
 Het wel of niet gebruiken van meststoffen.
 Wel of niet beregenen van gewassen)
Dit project zal tot ondersteuning en valorisatie dienen van innovatie manieren van grondwater gebruik.
• Verder ook een demonstratie voor overheid, eindgebruikers en de wetenschap van de diverse mogelijkheden om over actuele grondwater data overal en altijd beschikbaar te hebben ( website , app, alarmfuncties via sms ).
• De waarde inzichtelijk maken van verschillende data sets zoals ( GEO-elektrisch meten, weerstations, sensoren, DTS systemen ( temperatuurmetingen met behulp van glasvezel ) voor diverse gebruikers.
• Als voorbeeld om te laten zien hoe met een informatie systeem ver u

Innovativiteit

De innovatie van deze aanpak zit in de ontwikkeling van een nieuw en effectief systeem voor automatische ondergrond en grondwater informatie verschaffing waarbij handmatige handelingen tot een minimum beperkt.
Dit zal vooral waardevol zal zijn voor zowel het bedrijfsleven als overheid. Specifieke in de volgende componenten
• Kost efficiënte langdurige automatische data acquisitie en management.
• Autonoom en kost effectief meten van GEO-elektrische weerstandsdata op grote schaal.
• Efficiënt en controleerbaar genereren van informatie over grondwater gedrag door automatische model/data integratie;
• Het elimineren van handmatige stappen in de informatie voorziening;
• Het valoriseren en controleerbaar maken van informatie en (geassocieerd hiermee) vergroten van de betrouwbaarheid van de informatie over de ondergrondse processen;
• Ontwikkelen van capaciteiten voor direct, duidelijke en gebruikersvriendelijke beschikbaarheid van ondergrond en grondwater informatie.

Valorisatie

De uitkomsten van dit project zullen worden gepubliceerd en, indien mogelijk, op vak-conferenties gepresenteerd worden. Ontwikkelde methodes voor data model integratie en eventuele procesbeschrijvingen zullen worden geïntegreerd met iMOD, FEWS, Delft3D en andere software pakketten. Het organiseren van informatie dagen voor verschillende gebruikers, eind gebruikers en overheidsdiensten over de verschillend aspecten en mogelijkheden van de onder dit project ontwikkelde capaciteiten. We verwachten dat de initiële toepassing van dit systeem vooral in de waterbeheer en landbouw sectoren zal plaatsvinden. We verwachten dat er vele andere toepassingen zijn (bv warmte koude opslag, sanering, grondverbetering enzovoorts). We verwachten de volgende initiële toepassingen die gebruikt zullen worden voor valorisatie:
– Binnen de agrarische sector : informatie verstrekking waar de interactie tussen zoet en zout water in het gebruiksgebied van de ondergrond zit.
– Agrarische sector met kassen: monitoren van zoutwater opslag in de ondergrond.
– Algemeen waterbeheer: Het meten en monitoren van zoet/zout water interactie bij drinkwater en industriewater putten en (voor de overheid) het verkrijgen van informatie over het gedrag van de ondergrond en of dit gedrag conform de regels is.

Link naar projectresultaten…