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.