DEL124 11207233 AQUACONNECT: Climate-robust water provision and management for delta areas

Aanleiding van het project

Gedurende het hele jaar is de beschikbaarheid van zoet water van vitaal belang voor Nederland voor de drinkwatervoorziening, landbouw, industrie en natuur. In 2018, 2019 en nu ook in het voorjaar van 2020 heeft Nederland echter een zoetwatertekort in de zomer als gevolg van een lagere neerslaghoeveelheid in de lente en zomer, lagere rivierafvoeren en verzilting van grond- en oppervlaktewater. Maar Nederland heeft ook een neerslagoverschot in de winter. Om hoge waterstanden en wateroverlast te voorkomen wordt dit neerslagoverschot zo snel mogelijk naar zee afgevoerd. Het beschikbare zoete water wordt niet benut. Nederland heeft een uitgebreid netwerk van waterverdeling (via het hoofdwatersysteem) en wateropslag (o.a. IJsselmeer, duinen). Maar om in de toekomst voor alle gebieden en alle sectoren over voldoende zoetwater van voldoende kwaliteit te beschikken zijn aanvullende maatregelen nodig. Nieuwe bronnen als brak grondwater en gezuiverd afvalwater en nieuwe vormen van bijvoorbeeld ondergrondse opslag van wateroverschotten, stelt Nederland in staat om in de toekomst aan de zoetwatervraag te kunnen voldoen. Het robuust houden van het hele watersysteem, vraagt om ontwikkeling van nieuwe technologieën en nieuwe maatregelen, die ingepast worden in een aanpast systeem van waterverdeling en bbeheer en afgewogen kunnen worden met behulp van innovatieve digitale technologieën.
Ook Dunea heeft deze uitdaging: de bevolking in het leveringsgebied groeit en leveringszekerheid blijft, ook bij lagere rivierafvoeren en calamiteiten op de grote rivieren, zeer belangrijk. Om nu en in de toekomst te voldoen aan de vraag naar kraanwater en de leveringszekerheid is meer water en zuiveringscapaciteit nodig dan er nu is. Dunea zoekt naar een mix van bronnen voor de korte en de lange termijn.

Doel van het project

AQUACONNECT biedt geïntegreerde systeem- en technologische oplossingen voor het vergroten van waterbeschikbaarheid voor o.a. landbouw, drinkwatervoorziening en stedelijk gebied. Op basis van nieuwe fysieke en maatschappelijke verbindingen die innovatieve circulaire benaderingen mogelijk maken voor een doelgericht en on-demand aanbod van water op basis van momenteel onbenutte watervoorraden. Twee belangrijke technologieën – de digitale en chemische technologieën – worden gecombineerd met innovatieve oplossingen, systeemoplossingen voor waterbeschikbaarheid en waterbeheer. Digitale technologieën maken het mogelijk verbindingen tot stand te brengen voor nationale, regionale en lokale zelfvoorzienende watervoorzieningsnetten die passen bij realtime vraag en aanbod. Fysisch-chemische technologieën maken behandeling en gebruik van niet-conventionele watervoorraden mogelijk, waaronder brak grondwater en afvalwater. Om onconventionele regionale wateraansluitingen te vinden, worden nieuwe verbindings-infrastructuur en nieuwe wateropslagsystemen in groene infrastructuur en ondergrond ontworpen.
In AQUACONNECT staan twee sleuteltechnologieën centraal:
i. essentiële digitale technologieën voor dynamische monitoring, peer-to-peer (producent-naar-consument) wateraanbod en -vraag en sociaal inclusief waterbeheer
ii. essentiële chemische en op de natuur gebaseerde technologieën om de kwaliteit van brak water, afvalwater en oppervlaktewater af te stemmen voor opslag en hergebruik in natuurlijke systemen, zoals watervoerende lagen.
De onderzoeksvragen die in AQUACONNECT geadresseerd worden kunnen onderverdeeld worden in 5 categorieën:
1. Scenariomodellering ten behoeve van implementatie van fysieke maatregelen in het watersysteem of de watertechnologie
2. Technische vragen op kleine schaal (waterzuivering, brijn)
3. Juridische en bestuurlijk vragen
4. Watertechnologie
5. Overkoepelend concept ‘Watergrid’: toolontwikkeling voor afstemming van watervraag en

Omschrijving van de activiteiten

1. Begeleiding van 1 PhD en 1 Postdoc voor het onderwerp ‘Regional high-resolution integrated groundwater-surface water modelling’ (Deltares, Dunea).

2. Begeleiding van 1 PhD voor het onderwerp ‘Management of fresh groundwater resources using data-model assimilation and model predictive control’ (Deltares, Dunea).

3. Inzet van innovatieve meettechnieken ten behoeve van het onderzoek ‘Management of fresh groundwater resources using data-model assimilation and model predictive control’ (Deltares).

4. Begeleiding van 1 Postdoc voor het onderwerp ‘Water system policy & design tool’ (Deltares)

5. Begeleiding van 1 PhD voor het onderwerp ‘Region redesign towards improved fresh water availability’ (Deltares)

6. Kennisontwikkeling in samenwerking met de PhD’s en Postdoc van de onderwerpen (Dunea)

7. Kennisontwikkeling in samenwerking met de 2 PhD’s en Postdoc van de onderwerpen (Dunea)
Fit-for-purpose water treatment including brine-management

8. Deelname aan implementatie adviescommissie (Deltares) tussen nationale, regionale en lokale modelontwikkelingen en de onderzoeken

9. Case-study Zuid-Holland (Dunea, Deltares)

Verwachte resultaten

2023 – 2025
Wetenschappelijke peer reviewed papers in samenwerking met de onderzoekers genoemd in bovenstaande activiteiten

2022 – 2025
• Gecombineerde klimaat- en socio economische scenario’s op regionale schaal en effecten van regionale en socio-economische scenario’s op vraag en aanbod
• Toolontwikkeling voor effecten van brakwaterwinning grondwater en infiltratie brijn in heterogene ondergrond
• Verbetering van grondwatermodellen die naadloos kunnen schakelen tussen verschillende resoluties, om zo regionale vragen te beantwoorden, maar ook vragen rondom lokale winningen en infiltraties te beantwoorden. Om zo snelheid van rekenen én nauwkeurigheid van resultaten te verbeteren
• Kennisontwikkeling voor schaalbare modellen die gekoppeld grondwater en oppervlaktewater modelleren
• Verbeterde voorspellingen van kwetsbare zoete grondwatervoorraden door directe interactie tussen grondwatermodellen en een geoptimaliseerd meetnet door data-model integratie
• Data acquisitie ten behoeve van de maatregelen
• Methodiekontwikkeling voor ruimtelijk optimaliseren infrastructuur (o.a. waterbronnen, wateropslag, watertransport) op basis van watervraag en aanbod
• Effecten van winning van brak grondwater en infiltratie van brijn op de kwaliteit van de ondergrond, het grondwater en het oppervlaktewater
• Risk-assessment strategieën voor waterhergebruik
• Fit-for-purpose behandeling van water inclusief brijn: kennisontwikkeling ten behoeve van nieuwe materialen voor membranen voor nanofiltratie en ion en sodium selective removal
• Identificeren van adaptatiepaden voor institutional change
• Identificeren van succesvolle voorbeelden van transitie richting circulaire water governance
• Identificeren van effectieve instrumenten om deze transitie te faciliteren
• Identificeren van wegen om duurzame institutionele veranderingen mogelijk te maken
• Identificeren van Europese wet- en regelgeving in relatie tot lokale context, inclus

Innovativiteit

Wetenschappelijk onderzoek van milieu-, technische en sociaalwetenschappelijke universitaire groepen (UvA, UU, VU, TU/e, TUDelft, WUR) wordt in NWO AQUACONNECT gecombineerd met de ervaring van toegepaste onderzoeksinstituten (Deltares, KWR, Wageningen University & Research, HZ University of Applied Sciences) en eindgebruikers (overheden, drinkwaterbedrijven, havenbedrijf, waterbeheerders, technologiebedrijven, adviesbureaus) om de vertaling van wetenschap naar implementatie, in Nederland en naar internationale outreach te verzekeren.
De deelname van Deltares verbindt eerder onderzoek (WaterNexus, Lumbricus, COASTAR, proeftuin zoetwater Zeeland, modelontwikkelingen nationale, regionale en lokale schaal, geofysische meettechnieken) met een volgend niveau richting implementatie (verdieping en verbinding). De samenwerking tussen Dunea, Deltares en het consortium van AQUACONNECT verbindt de wetenschappelijke onderzoeken en de onderzoeksvragen van Dunea.
AQUACONNECT biedt waterbedrijven en watervragende industrie de mogelijkheid om nieuwe bronnen duurzaam te benutten en duidelijkheid te creëren over de schakel die zij zijn bij de verdeling van water. AQUACONNECT biedt technologische bedrijven de mogelijkheid om de internationale kennispositie te verbeteren en de ontwikkelde kennis te vertalen naar vermarktbare producten. Het internationale perspectief en de positionering van Nederland in semi-aride en aride gebieden (USA, Canada, Chili) kan op deze manier een impuls krijgen. Wereldwijde outreach-verbindingen zijn aanwezig via bestaande samenwerkingen en ambassades.

Valorisatie

Wetenschappelijke publicaties (product/resultaat 1)
Beleidsmedewerkers en medewerkers van drinkwaterbedrijven en industrie die wetenschappelijk onderbouwde strategieën en technieken willen inzetten en inspiratie zoeken voor eigen innovaties. Doelgroep nationaal en internationaal – Universiteiten in samenwerking met de copromotoren van Deltares. De genoemde wetenschappelijke onderzoeken waar Deltares bij betrokken is worden deeltijds uitgevoerd bij Deltares.

Resultaten wetenschappelijke studies (product/resultaat 2)
Grote groep stakeholders: o.a. Dunea, Oasen, Vitens, Evides, Shell, provincies, waterschappen, I&W, technologische MKB’s, kennisinstituten en Hogescholen – Deltares zorgt door begeleiding van een aantal onderzoeken voor gedegen onderzoek maar ook voor aansluiting van de onderzoeken op toepassingen. Zo vindt aansluiting en kennisdeling plaats met COASTAR (nationaal en internationaal), Brakwaterwinning Dunea, NHI, grondwatermodel Zuid-Holland, geofysische innovaties en governance methodieken. Data, modellen en kennis worden aan de onderzoekers geleverd. En waar mogelijk worden onderzoeksresultaten vertaald naar verbeteringen van modellen en methodieken.

Case study demonstraties (product/resultaat 3)
Deltares en Dunea in samenwerking met alle partners van het AQUACONNECT programma – Door het organiseren van case study demonstraties door Deltares (3) brengen we onderzoek en praktijk actief met elkaar in verbinding. Dit is al gestart in de proposalfase, door hoogleraren en stakeholders samen de doelstellingen van de onderzoeken te laten vaststellen.

Link naar projectresultaten…