Modelcodes

Voortraject ontwikkelingen oppervlaktewatermodules NHI

Al enkele jaren is er de behoefte om de oppervlaktewatermodules voor de landelijke toepassing van het Nederlands Hydrologisch Instrumentarium, het Landelijk Hydrologisch Model (LHM), te vervangen. De huidige modelcodes voor het oppervlaktewater in LHM, het Distributiemodel (DM) en MOZART, zijn aan vervanging toe, mede omdat ze weinig mogelijkheid bieden om de schematisatie te verbeteren en beter te laten aansluiten bij het regionale waterbeheer.

In 2016 is geadviseerd om de modelcode van MOZART en DM te vervangen door RTC-tools. Dit is in 2017 en 2018 gerealiseerd, maar de uitkomsten van het model vertoonden nog niet plausibele resultaten (zie rapportage LHM 3.6). Het ontwikkeltraject is geevalueerd. Daarbij is onder meer geconcludeerd dat voor het regionale oppervlaktewatersysteem de onderliggende data moet worden vernieuwd, waarbij is geadviseerd gebruik te maken van HyDAMO.

In 2019 zijn bovendien de eisen ten aanzien van de oppervlaktewatermodellering verder aangescherpt door RWS en op basis daarvan is een nieuw advies uitgebracht voor de vervanging van DM en MOZART. Dit advies is vervolgens nog geactualiseerd  in een memo op basis van aanscherping van de wensen.

In april 2021 is door STOWA een traject gestart om de eisen en wensen van waterschappen ten aanzien van een oppervlaktewatermodule NHI in beeld te brengen; ook zijn marktpartijen geconsulteerd.  In het traject is geconcludeerd dat er synergie kan worden bereikt tussen regionale ontwikkeling en ontwikkeling van het landelijke model. In de startbijeenkomst (6 april 2021) met waterschappen is een toelichting gegeven op de inventariatie van de eisen en wensen, alsmede op het traject van de ontwikkeling van het landelijke model. De presentaties zijn hieronder beschikbaar:

De rapportage en het advies over de te ontwikkelen oppervlaktewatermodule NHI zijn hier te vinden. In januari is een geactualiseerd advies uitgebracht.  in het voorjaar van 2022 is begonnen met de eerste ontwikkeling van software (zie hieronder). 

Ontwikkeling van een prototype voor de nieuwe oppervlaktewatermodule NHI
Op basis van het voortraject is begin 2022 besloten in het NHI om een prototype voor een oppervlaktewatermodule NHI te ontwikkelen, die na doorontwikkeling moet kunnen worden ingezet als vervanger van huidige modules SIMRES en MOZART,  laatst genoemde samen met een vervanger van het landelijke Distributiemodel door Ribasim.

Voor de ontwikkeling zijn niet alleen eisen benoemd waaraan het prototype type in eerste instantie moet voldoen, maar ook is al rekening gehouden met eisen voor de vervolggfase. Het prototype is getoetst in zowel een vrijafwaterend gebied als in het peilbeheerste gebied. Hiervoor zijn vanuit het NHI respectievelijk stroomgebiedjes van de Hupsel en polder de Tol aangewezen. 

Het prototype, een voorloper van nieuwe modules binnen Ribasim en iMOD, is ontwikkeld in een open ontwikkelomgeving en de code is te vinden op: https://github.com/Deltares/bach

Voor het vervolgtraject is met  waterschappen en  marktpartijen in de zomer van 2022 een voorstel voor verdere ontwikkeling in de volgende fase ingediend bij TKI Deltatechnologie. Voorgesteld is om de verdere uitwerking van de eisen en wensen, zoals die vanuit het NHI zijn gespecificeerd voor de volgende fase in samenspraak met alle stakeholders uit te werken via een agile-aanpak, onder meer door gezamenlijke werksessies met waterbeheerders en marktpartijen. De uitwerking is voorzien in de tweede helft van 2022 en in 2023. In de eerste helft van oktober is groen licht gegeven vanuit TKI. 

Ontwikkelingen infiltratieberekeningen MetaSWAP

De afgelopen jaren heeft berekening van infiltratie en oppervlakkige afstroming beperkt aandacht gehad. De processen zijn echter belangrijk voor met name wateroverlast en de waterkwaliteit. Daarom is een voorstel uitgewerkt voor verbetering van de simulatie van het infiltratieproces in MetaSWAP, door implementatie van de zogenaamde Green-Ampt methode. Deze methode maakt gebruik van een vereenvoudigde vorm van de Richards vergelijking. De methode is geimplementeerd in MetaSWAP en getest voor het LHM.
 
De voorlopige resultaten van deze studie zijn hier te vinden
verbeterde infiltratieberekeningen NHI.pdf
 
Conceptuele modelontwikkeling TKI (grondwater , onverzadigde zone en Waterwijzers)

Binnen hydrologisch Nederland worden NHI en de Waterwijzers Landbouw en Natuur toegepast om effecten van veranderingen in hydrologie, klimaat en maatregelen op het watersysteem, de natuur en landbouw in beeld te brengen. Deltares, WENR en KWR hebben samen met een groep waterbeheerders en marktpartijen een TKI project gestart voor harmonisatie en verbetering van de modelconcepten. Daarbij wordt een grondige verbeterslag doorgevoerd in de modelcodes,  Voor meer achtergrondinformatie over dit project wordt verwezen naar de wikipagina van het TKI-project. Een presentatie met de laatste stand van zaken (juni 2022) is hier te vinden.
 
De TKI ontwikkeling heeft tot nu toe geleid tot 2 concrete producten:
1. Opname van peilgestuurde drainage en subirrigatie in MetaSWAP. Dit product is opgenomen als onderdeel van iMOD 5.4 (release augustus 2022). Deze is te downloaden op Get started - iMOD - oss.deltares.nl. Een beschrijving van de methode en de resultaten is hier te vinden. Voor meer achtergrondinfo over de nieuwste aanpassingen in MetaSWAP wordt verwezen naar Software.
2.  Programmatuur waarmee quasi 3D kan worden gerekend in MODFLOW 6 (vergelijkbaar met de mogelijkheid in MODFLOW 2005), zonder dat hoeft te worden gerekend met een aangepaste modelcode. De methode wordt hier verder toegelicht. Scripts zijn te vinden op Github: Deltares / iMOD / mf6-dupuit · GitLab
 
Uitbreiding testbanken

In opdracht van NHI is gewerkt aan uitbreiding van de testbanken voor iMOD (incl. MetaSWAP en WOFOST). Een presentatie van de ontwikkelingen is gegeven op de NHI-dag (jan 2022) en hier te vinden. In het verleden zijn vooral handmatige testen uitgevoerd bij Deltares. Beschikbare testen in de testbank zijn overgezet in MODFLOW 6 en voor onderdelen verder geautomatiseerd, in een Team City omgeving. De beheer en onderhoudswerkzaamheden die in 2021 en 2022 zijn uitgevoerd zijn in deze memo beschreven.