Met iMOD rekenen aan bodemdaling op

regionale en lokale schaal

Henk Kooi

Workshop Geo Klantendag, 16 juni 2016

Inhoud

Bodemdaling

problematiek

oorzaken

de rol van modellering

iMOD – SUB-CR

processen / theorie

voorbeelden modellering op lokale schaal (generiek; Jakarta)

voorbeeld modellering op regionale schaal (Mekong delta)

Vragen/discussie

Bodemdaling: waar praten we over?

9 m

daling

tussen

1925-1977

(52 jaar)

~ 17.3 cm/jr

Bodemdaling Jakarta 1974-2010:

1974-1982

1982-1991

1991-2000

2000-2010

Totaal -25 tot -400 cm ; snelheid -0.5 tot -17 cm/jaar -4,1 meter

-1,4 meter -2,1 meter

-0,7 meter

-0.25 meter

-4,1 meter -2,1 meter

-1,4 meter -0,7 meter

-0.25 meter

Bodemdaling: waar praten we over?

Gevolgen

overstromingsrisico (zee en rivier)

schade gebouwen & infrastructuur

verstoring water management

Problematiek in eigen land

woningen wegen/onderhoud

waterbeheer leidingen en aansluitingen

27 juni 2016

Oorzaken

Autonome processen (geologisch)

• Meestal beperkt

Menselijk handelen:

Olie/gaswinning

Grondwaterwinning (compactie beneden grondwaterspiegel)

Drainage (compactie boven grondwaterspiegel) & (oxidatie van veen)

Belasting/zetting

D-Settlement

veenweidegebieden NL

iMOD SUB-CR

De rol van modellering

27 juni 2016

1. Meten van bodemdaling

2. Matching (ontrafelen van het meetsignaal) Oorzaken

3. Modellering Voorspellen van bodemdaling

4. MKBA’s Wat is de schade en wat zijn vermijdbare

kosten?

5. Maatregelen Mogelijke oplossingsrichtingen?

iMOD – SUB-CR

processen / theorie

Gekoppelde grondwaterstroming en compressie

27 juni 2016

grondwater model stijghoogte (x,y,z,t) effectieve druk verandering (x,y,z,t)

compressie; rek (x,y,z,t)

Bodemdaling (x,y,t)

‘interbed fractie’:

Watervoerend pakket

deels compressibele

sedimenten

Keuze uit twee compressie modellen

11

Bjerrum (NEN)

RR recompressie/zwel ratio

CR compressie ratio

Ca secundaire compressie ratio (kruip)

Isotache (abc model)

a recompressie/zwel constante

b compressie constante

c secundaire compressie constante (kruip)

Bjerrum

Toevoeging van kruip is belangrijkste innovatie in vergelijking met bestaande

Bodemdalingssoftware van de USGS (Modflow modules)

iMOD – SUB-CR

Voorbeelden modellering op lokale schaal

Generieke 1 kolom’s test

27 juni 2016

0

-1

-11

-12 m t>0:

stijgh. verlaging

klein: 1 m

groot: 6 m

h=0

t=0:

hydrostatisch 3

3 1

:

10 /

5 10

z

s

confining layer

K m day

S m or stress dependent

OCR variabel (1.5, 1.7, 2.0)

Vergelijking met andere software

27 juni 2016

Klei laag bestaat

uit 20 sublagen

Kleine verlaging (1 m)

Effect van OCR

27 juni 2016

OCR=1.5

Vergelijking met andere software

‘grote verlaging (6 m)’

Voorbeeld input (runfile iMOD; 3 lagen)

16

D:\herprogrammeringSCR\runfiles\result3_8spOCR1.1\

3 3 5 0 1 0 0 0 0

1 0 0 0 0 1

50,20,0.100E-03,0.100,0.98,1,0.01,25,1,1

0 0 10 10 10 0

ACTIVE MODULES

1,1,0 (bnd)

1,1,0 (shd)

1,1,0 (khv)

1,1,0 (kva)

1,1,0 (kvv)

1,1,0 (top)

1,1,0 (bot)

1,1,0 (sto)

1,1,0 (scr) {activate SUB-CR package}

1,1,0 (chd)

1,1,0 (ghb)

0 0 10 10

MODULES FOR EACH LAYER

3,(bnd)

1,1.0,0.0,-1

2,1.0,0.0,1

3,1.0,0.0,1

3,(shd)

1,1.0,0.0,0

1,(scr) SUBSIDENCE CREEP {general SUB-CR input block}

1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 {IMETHOD, ISTPCS, IOUT()}

1,0,0 {GL0}

1,0,1.7 {SGM}

1,0,2 {SGS}

2,1,0,10 {THICK = interbed fraction}

2,1,0,0.01 {RR}

2,1,0,0.18 {CR}

2,1,0,0.01 {CA}

2,1,0,0.75 {VOID}

2,1,0,0 {SUB0}

1,1,0,1.5 {OCR}

2,1,0,1.5 {OCR}

3,1,0,1.5 {OCR}

Sunter well/

borehole

Voorbeeld 1D Jakarta

Gereconstrueerde stijghoogte tijdreeksen uit monitoring

RR, CR

used in modeling

OCR

'0.7

w

z

'0.5

w

z

' tan css

0.82.3'

ss OCR

RR CR Ca

clay 0.0600 0.180 0.0072

sandy clay 0.0383 0.115 0.0046

sand 0.001 0.001 0

Compressie params gebaseerd of lab rapporten

Undrained shear

Strength tests:

Gemodelleerde historische ontwikkeling Sunter

Stijghoogte (m)

Bodemdaling (m)

kruip

geen kruip

(bij handhaving huidige stijghoogtes)

Bodemdaling (m)

Stijghoogte (m)

Prognose ontwikkeling bodemdaling tot 2100

~ 70 cm

(2010-2100)

iMOD – SUB-CR

Voorbeeld modellering op regionale schaal:

Mekong delta, Vietnam

(PhD project Philip Minderhoud, UU/Deltares)

Integration extensive data sets

Meteo data (monthly) > 500.000 extraction wells and history

Geological boreholes and cross-sections 3D hydrogeological subsurface model

• Period: 1991-2015 • Monthly increments

• Parameterization and

calibration: based on data from Vietnamese partners

• Deltares open-source software suites: iMOD shell for ModFlow

SubCr subsidence mod.

Data is provided by the Division of Water Resources Planning and Investigation for the South of Vietnam (DWRPIS)

Cumulative subsidence Hydraulic head (Middle Pleistocene aquifer)

Model results

2015

Comparison with subsidence observations Modeled subsidence (uncalibrated)

2006-2010 Total measured subsidence

2006-2010

Samenvatting iMOD-SUB-CR

Voor modellering van grondwater-gedreven bodemdaling

Bruikbaar voor lokale en regionale modellering

Compressiemodel zelfde als in Deltares software DSettlement

Rekenprogramma geverifieerd

Zal op korte termijn beschikbaar komen in nieuwe iMOD release