DEL060 11200948 D-HYDRO Suite, Urban

Aanleiding van het project

Als gevolg van klimaatveranderingen nemen de neerslaggebeurtenissen qua intensiteit toe. De riolering heeft van nature een beperkte afvoercapaciteit (20 mm/hr). De verwachting is (en de praktijk laat zien) dat de huidige riolering de heviger buien niet goed kan verwerken. Antea Group, het samenwerkingsverband AVRI, gemeente Berg en Dal, waterschap Rivierenland en gemeente Brielle willen daarom integrale analyses uitvoeren van het riolerings- en oppervlaktewatersysteem inclusief afstroming over maaiveld in het stedelijke gebied.

Dit is momenteel (deels) mogelijk met bestaande software, maar de rekentijd is lang. Dit beperkt het projectgebied en het detailniveau waarmee gerekend kan worden. De koppeling tussen het 2D en 1D-model kan verbeterd worden zodat de modellering beter aansluit bij de werkelijkheid. Dit kan door de neerslag van daken “ondergronds” naar het riool te laten stromen en de neerslag op straten en overige verharding bovengronds.

Doel van het project

Dit project draagt bij aan twee kennis- en innovatieclusters namelijk:
1. duurzame deltasteden
2. water en ICT.

Voor het eerste cluster dragen we bij aan de kennis en innovatievraag rondom het vergroten van inzicht in het totaalsysteem van de klimaatbestendige stad en de samenhang tussen verschillende deelsystemen.

Voor het tweede cluster dragen we bij aan de kennis- en innovatievragen op het gebied van het koppelen van nationale en regionale datasets en modellen (schaal, ruimte en tijd) en open informatiebeschikbaarheid.

Het doel van dit project is het aantonen van de meerwaarde van het gecombineerd doorrekenen van riolering, oppervlaktewater en afstroming over maaiveld in het stedelijke gebied met simulatiesoftware op basis van ongestructureerde rekenroosters (D-HYDRO Suite, Urban). Dit heeft als voordeel dat de relevante waterstromen in samenhang worden gesimuleerd, met een model dat het juiste detailniveau heeft voor elke component in de waterbalans. Daarnaast kan de klimaatbestendigheid van grote gebieden snel en betrouwbaar worden getoetst.

De integrale aanpak van dit project draagt bij kennis en innovatiecluster namelijk duurzame deltasteden. De modellen worden zo veel mogelijk opgebouwd op basis van open beschikbare data (BAG, GBKN, AHN3, etc). Hiermee wordt bijgedragen aan de vragen rondom open informatiebeschikbaarheid. Door de toepassing van verschillende detailniveaus in de modellen wordt bijgedragen aan de vragen rondom schaal, ruimte en tijd.
De subdoelen zijn:
• Implementatie van nested newton concept om de 1D berekeningen te versnellen (2017);
• Ontwikkeling gedistribueerd inloopmodel voor de 2D-1D koppeling op basis van open (GIS)-data. In het gedistribueerde inloopmodel stroomt de neerslag op huizen en gebouwen rechtstreeks naar de riolering en de neerslag op wegen en straten stroomt over straat via kolken naar de riolering (2017);
• Onderzoeken van de meerwaarde van multi-resolutie modellering in stedelijk omgeving. De

Omschrijving van de activiteiten

Binnen dit project worden de volgende werkzaamheden uitgevoerd:
• Bouwen van een import functie voor het importeren van rioolnetwerken in FM (2017);
• De ontwikkeling van tools voor het voorbewerken en importeren van open gis data als grids en shape-files, zoals, AHN3, BGT, BAG, etc. (2017);
• Het ontsluiten van de mogelijkheden voor het doorrekenen van gesloten leidingen elementen in FM (2017);
• Implementeren van het nested-newton concept;
• Implementatie van 1D-2D koppeling in FM (2017);
• Implementatie van verdamping en infiltratie in het 2D-model (2017);
• Het uitvoeren van een pilot studie in de gemeente Brielle. Het betreft de toetsing van het stedelijk watersysteem van een deel van Brielle met een statische (GIS) en dynamische (D-Hydro) analyse.
• Het uitvoeren van een pilot studie bij de AVRI en waterschap Rivierenland. Het betreft de toetsing van het stedelijk watersysteem van een deel van Waardenburg (vlak gebied) met SOBEK en D-Hydro Urban.
• Het uitvoeren van een pilot studie in de gemeente Berg en Dal. Het betreft de toetsing van het stedelijk watersysteem van Groesbeek Noord (hellend gebied) met SOBEK en D-Hydro Urban.

Verwachte resultaten

De verwachte uitkomsten van dit project zijn:
• Een pilot studie voor drie cases. Met deze cases wordt de resultaten van D-Hydro Urban gevalideerd en aangetoond wat de meerwaarde is van een flexibel rekenrooster en de integrale afweging van maatregelen om wateroverlast te voorkomen/beperken. Doordat er zowel cases in relatief vlak gebied zijn en een case in hellend gebied kan differentiatie gemaakt worden in de meerwaarde voor hellende en vlakke gebieden.
• Ervaring en inzicht in het gebruik van opendata in stedelijke modellen.
• Een vergroot inzicht in de werking van het totale watersysteem (riolering, oppervlaktewater, afstroming over maaiveld) in steden.
De verwachte software producten in dit project zijn:
• Een bèta versie van D-HYDRO Suite, Urban met optie voor doorrekenen van riolering.
• Een importeer functie voor rioolnetwerken in D-HYDRO Suite, Urban vanuit .csv bestanden.
• Tools voor het voorbereiden van opendata voor de toepassing in een 2D-model.
Bij een positief resultaat is de intentie van Deltares en Antea Group om de samenwerking door te zetten.

Innovativiteit

In 2016 zijn Antea Group en Deltares begonnen met de toepassing van ongestructureerde rekenroosters in stedelijk gebied. Door de klimaatveranderingen is er bij veel gemeentes vraag naar de effecten van extremere neerslaggebeurtenissen en de interactie tussen riolering, oppervlaktewater en maaiveld. De toepassing van ongestructureerde rekenroosters geeft de mogelijkheid om van grof naar fijn te werken. De hele stad kan gemodelleerd worden met een grof rekenrooster en op locaties met knelpunten kan het rekenrooster verfijnd worden. Deze ontwikkelingen zijn inmiddels op meer dan 10 projecten in Nederland en 2 internationale projecten toegepast.
Dit project is innovatief door de integratie van verschillende technieken. De nested newton methode maakt het mogelijk om berekeningen in leidingen veel sneller uit te voeren. De combinatie van deze methode en het flexibele rekenrooster biedt mogelijkheden om het watersysteem (riolering, oppervlaktewater en afstroming over maaiveld) integraal door te rekenen en integrale maatregelen op te stellen.
Daarnaast wordt optimaal gebruik gemaakt van de combinatie van opendata (BGT, AHN3, BAG) en informatie van gemeenten en waterschappen.

Valorisatie

Valorisatie
De valorisatie van dit project bestaat uit de volgende componenten:
• Uitvoeren van case studies en publiceren en presenteren over de resultaten van de case studies. Dit zal gedurende de looptijd van het project gedaan worden door Deltares en Antea Group in samenwerking met de andere partners. Doel hiervan is de kennis te delen en nieuwe projecten te genereren.
• Toepassing van de software ontwikkelingen in nieuwe nationale en internationale projecten. Met de te ontwikkelen tools en software wordt het mogelijk nieuwe integrale projecten uit te voeren voor gemeenten en waterschappen in Nederland en wereldwijd. De ontwikkelingen uit 2016-2017 (zie paragraaf innovativiteit) zijn inmiddels op meer dan 10 projecten in Nederland en 2 internationale projecten toegepast. De verwachting is dat met de ontwikkelingen uit dit project vanaf tweede helft 2017 de eerste aanvullende pilot projecten uitgevoerd kunnen worden.
• De D-HYDRO Suite, Urban is op basis van een Fiduciary Licence Agreement te gebruiken door het bedrijfsleven in Nederland.

Link naar projectresultaten…