Post on 05-Aug-2015
Geavanceerde grondwatermodellen en
dijkstabiliteit
Jacco Hoogewoud en Wiebe Borren
Geoklantendag 10 juni 2015
Inhoud
1. Inleiding regionale grondwatermodellen en iMOD
2. Case: doorrekenen stabiliteitsmaatregelen
3. Case: toetsing met een regionaal grondwatermodel
4. Discussie
Inleiding
Data in regionale modellen (o.a.):
• Ondergrond – REGIS &
GeoTOP
• Waterlopen - waterschappen
• Bodemtypes - bodemkaart
• Landgebruik – LGN
• Winningen – register provincie
Berekent:
• Grondwaterstroming
(verzadigd en onverzadigd) op
25m cel
• Stijghoogte
Voor de periode 1990 – “heden”
Een regionaal grondwatermodel?
Grondwater modellering
Schoonhovenseveer-Langerak
Regionaal naar lokaal t.b.v. dijkstabiliteit
Wiebe Borren
Dijkinstabiliteit
Waterdruk hoger dan gewicht van het dijklichaam
Probleem
• Zandlagen vormen connectie tussen rivier en dijk
• WS Rivierenland neemt stabiliteitsmaatregelen:
• Dijkverzwaring niet altijd mogelijk (gebrek aan ruimte) e
• Andere maatregelen nodig om waterdruk af te laten nemen
• Effectiviteit van maatregelen bereken in scenario’s
• 3-D dynamisch grondwater model nodig
• Bestaand MORIA model onvoldoende gedetailleerd
→ Verfijning van het model
Stabiliteit onder normale omstandigheden
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke
Instabiliteit onder extreme omstandigheden
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke
Dyke may become
instable
Mogelijke maatregel (1): rivierbed aanpassing
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke
Mogelijke maatregel(2): damwanden
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke
Mogelijke maatregel (3): horizontale onttrekking
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke
Schoonhovenseveer - Langerak
Rivierkilometers 965-983
965
983
Lengteprofiel door rivierbed
Source: Wiersma (Deltares), 2012
GeoTOP en zandbanen
GeoTOP (TNO, 2012)
• Horizontale verbreiding van
hydrogeologische
eenheden
• Basis parameterwaarden
(K-waarden)
Zandbanen(Cohen et al.,
2012)
Bodemhoogte Lek
Source: Wiersma (Deltares), 2012
Verticale schematisatie: gebruik van iMOD
GEOTOP profiel
SECTION8KR.SPF (o.b.v. geotechnisch lengteprofiel, geïnterpoleerd met iMOD)
GeoTOP
Lengte-
profiel
iMOD
Verticale schematisatie
Insnijding in belangrijke
tussenzandlaag
Oud model Nieuw model
Oppervlaktewater
kolkgaten
Oud model Nieuw model
Scenario rieverbed aanpassing (Grontmij)
Effect bij MHW op stijghoogte in tussenzandlaag
Scenario horizontale onttrekking (Grontmij)
Scenario damwanden (Grontmij)
Pilot gebruik grondwatermodel MORIA
voor vierde toetsronde
Studie in opdracht van Waterschap Rivierenland
Case study MORIA (rivierenland)
Twee vragen:
• Zijn de parameters uit MORIA
bruikbaar voor toetsing?
• Kunnen modelresultaten uit
MORIA gebruikt worden?
Analytische model
Huidige modellering grondwaterstroming dijkstabiliteit met een analytisch model
Ruimtelijke variatie parameters
Hoe verhouden parameters toetsing en MORIA zich?
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
C -
mo
ria [
d]
C - dijktoetsing binnendijks [d]
C - Moria vs toetsing binnendijks
c_center
Hoe verhouden parameters toetsing en MORIA zich?
• Correlatie tussen MORIA en dijktoetsingsparameterwaarden is
gering.
• In MORIA is veel meer spreiding van de mogelijke waarden.
Omdat de informatie afkomstig is uit GEOTOP en REGIS zijn de
waarden per cel uniek. Daarnaast verschillen de waarden in
MORIA op korte afstand relatief sterk.
• In de dijktoetsing is gewerkt met geclassificeerde waarden en
wordt voor een dijkvak een gemiddelde geschat.
Hoe verhouden parameters toetsing en MORIA zich?
Kunnen uitkomsten MORIA direct gebruikt worden?
• Met behulp van een
stationair MORIA model zijn
responsfactoren berekend
• Bij laag water en bij MHW
Kunnen uitkomsten MORIA direct gebruikt worden?
Schematisatie deklaag Responsfactor
Kunnen uitkomsten MORIA direct gebruikt worden?
Schematisatie deklaag Responsfactor
Berekende bandbreedtes
Gemeten en berekende respons voor verschillende scenario’s
300
400
500
600
700
800
900
12/7/2012 0:00 1/6/2013 0:00 2/5/2013 0:00 3/7/2013 0:00
Rivierwaterstand
Peilbuis
Berekening
Hoe goed voorspelt MORIA?
Biedt mogelijkheden het systeem beter te begrijpen
Conclusie
• De relevante gegevens voor de stabiliteitsberekening
zijn aanwezig in MORIA (ondergrondparameters) of
kunnen daaruit worden afgeleid en berekend
• Data, deelmodellen en modelvarianten worden
systematisch beheerd in MORIA. Modelverbeteringen
blijven bewaard, waardoor altijd geprofiteerd kan
worden van inzichten uit andere modelstudies.
• Rekentijden van de stationaire modellen zijn beperkt,
waardoor het bepalen van bandbreedtes op basis van
een groot (50-100) aantal realisaties ook haalbaar is.
Discussie
Is een regionale model bruikbaar bij detail toetsing?
• koppeling met DG-Flow
• resultaten doorvertalen naar “echte” toetsing
Zouden de ondergrondschematisaties van toetsing en
grondwatermodel vergelijkbaar moeten zijn?
• beide toepassingen gebruiken beschikbare informatie
optimaal
• Data wordt beheerd.