DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met...

24
17 juni 2014 MODFLOW2005 MODFLOW-USG En eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen Arthur van Dam, Jarno Verkaik

Transcript of DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met...

Page 1: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

17 juni 2014

MODFLOW2005 MODFLOW-USG

En eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen

Arthur van Dam, Jarno Verkaik

Page 2: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

MODFLOW2005 regular grid

Page 3: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Cartesische roosters en hun beperkingen

Het Cartesische rekenrooster moet ‘ruitjespapier’ blijven, dus:

• Verfijning rond bronnen straalt uit in hele domein

• Uitlijning langs rivieren/breuklijnen andere features is onmogelijk

17 juni 2014

Page 4: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Mogelijke oplossing: ongestructureerde roosters

Ongestructureerde roosters kunnen heel vrij samengesteld worden:

• Driehoekjes (uitlijning, verfijning)

• Maar ook nog steeds gestructureerde stukken (nauwkeurig!)

17 juni 2014

Page 5: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Deels een oplossing: nesting/subdomain model

Met iMOD kunnen lokale detailmodellen genest worden in grovere

regionale modellen.

17 juni 2014

Page 6: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

MODFLOW-USG (UnStructured Grids)

• Gereleased door USGS

in voorjaar 2013

Page 7: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

MODFLOW-USG; voorbeelden uit USGS manual

Page 8: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

MODFLOW-USG; plannen voor iMOD

Voorstel:

• Kracht van iMOD

behouden, performance

door o.a. IDF-files

• Schaling benutten door

vanuit iMOD

parameterisatie naar

quadtree grid mogelijk te

maken.

Dus:

• Rekenen met quadtrees,

• Pre- en postprocessing

met IDF’s etc.

Page 9: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

MODFLOW-USG; plannen voor iMOD

Page 10: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

Verder dan grondwater (1): flooding uit 3Di-project

Deltares heeft de afgelopen jaren al veel met ongestructureerde

roosters en lokale roosterverfijning gedaan: quadtrees uit 3Di

Page 11: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Hydrologie en subgrids

• Oppervlaktewater en grondwater gekoppeld:

• Op tijdstapbasis

• Op overlappende fijnmazige rekenroosters.

17 juni 2014

Page 12: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Verder dan grondwater (2): 1D-2D-3D uit NGHS.

17 juni 2014

Nog een toepassing: ongestructureerde en gestructureerde

roosters tezamen in D-Flow Flexible Mesh (NGHS project)

Page 13: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

1 januari 2008

MODFLOW-USG: verder dan grondwater

Deltares heeft de afgelopen jaren al veel met ongestructureerde

roosters en lokale roosterverfijning gedaan:

• Overland flow met subgrid-techniek en quadtree roosters

(uit het 3Di-project)

• 1D-2D-3D oppervlaktewater-modellering in één model

(uit het Next Generation Hydro Software Project)

• Bovenstaande twee technieken komen momenteel samen in het

D-Flow Flexible Mesh rekenhart (oplevering 2015).

Page 14: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Stamford catchment

• Stamford catchment is sub-catchment of Marina Reservoir catchment

• Total area of 10 km2

• Situated in main shopping district of Singapore

Page 15: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Stamford catchment floods 2010 & 2011

Page 16: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

DEM enhancements Major and minor drainage network burnt into DEM

Page 17: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Quadtree grid 3 refinement levels; 20x20, 40x40 & 80x80 m.

• Uniform grid sizes best for rainfall runoff modeling

• Local refinements needed for modeling main channel flow

Page 18: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Spatially distributed rainfall

Page 19: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Model results, flood maps

6 hours simulation time takes less than 3 minutes computation time!

23th of December 2011 flood event

Page 20: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

23

-De

c 0

8:0

0

23

-De

c 1

0:0

0

23

-De

c 1

2:0

0

23

-De

c 1

4:0

0

23

-De

c 1

6:0

0

23

-De

c 1

8:0

0

23

-De

c 2

0:0

0

23

-De

c 2

2:0

0

Wat

er

leve

l [m

]

Date/Time

HMC204, TanglinSC

3Di SOBEK Observed

0

5

10

15

20

25

23

-De

c 0

8:0

0

23

-De

c 1

0:0

0

23

-De

c 1

2:0

0

23

-De

c 1

4:0

0

23

-De

c 1

6:0

0

23

-De

c 1

8:0

0

23

-De

c 2

0:0

0

23

-De

c 2

2:0

0

Dis

char

ge [

m3

/s]

Date/Time

HMC204, TanglinSC

3Di SOBEK Observed

Calibration results, 23th of December 2011

Page 21: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

23

-De

c 0

8:0

0

23

-De

c 1

0:0

0

23

-De

c 1

2:0

0

23

-De

c 1

4:0

0

23

-De

c 1

6:0

0

23

-De

c 1

8:0

0

23

-De

c 2

0:0

0

23

-De

c 2

2:0

0

Dis

char

ge [

m3

/s]

Date/Time

HMC207 Orchard Forum

3Di SOBEK Observed

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

6.5

23

-De

c 0

8:0

0

23

-De

c 1

0:0

0

23

-De

c 1

2:0

0

23

-De

c 1

4:0

0

23

-De

c 1

6:0

0

23

-De

c 1

8:0

0

23

-De

c 2

0:0

0

23

-De

c 2

2:0

0

Wat

er

leve

l [m

]

Date/Time

HMC207 Orchard Forum

3Di SOBEK Observed

Calibration results, 23th of December 2011

Page 22: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

23

-De

c 0

8:0

0

23

-De

c 1

0:0

0

23

-De

c 1

2:0

0

23

-De

c 1

4:0

0

23

-De

c 1

6:0

0

23

-De

c 1

8:0

0

23

-De

c 2

0:0

0

23

-De

c 2

2:0

0

Dis

char

ge [

m3

/s]

Date/Time

HMC209 Killiney Rd

3Di SOBEK Observed

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

23

-De

c 0

8:0

0

23

-De

c 1

0:0

0

23

-De

c 1

2:0

0

23

-De

c 1

4:0

0

23

-De

c 1

6:0

0

23

-De

c 1

8:0

0

23

-De

c 2

0:0

0

23

-De

c 2

2:0

0

Wat

er

leve

l [m

]

Date/Time

HMC209 Killiney Rd

3Di SOBEK Observed

Calibration results, 23th of December 2011

Page 23: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Vragen?

17 juni 2014

Page 24: DSD-NL 2014 - iMOD Symposium - 7. MODFLOW2005 vs. MODFLOW USG en eerdere ervaringen met ongestructureerd rekenen, Jarno Verkaik, Deltares

Drainage/infiltratie, maar nu op subgrids