Geavanceerde grondwatermodellen en dijkstabiliteit

1. Geavanceerde grondwatermodellen en
dijkstabiliteit
Jacco Hoogewoud en Wiebe Borren
Geoklantendag 10 juni 2015

2. Inhoud
1. Inleiding regionale grondwatermodellen en iMOD
2. Case: doorrekenen stabiliteitsmaatregelen
3. Case: toetsing met een regionaal grondwatermodel
4. Discussie

3. Inleiding

4. 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?

5. Grondwater modellering
Schoonhovenseveer-Langerak
Regionaal naar lokaal t.b.v. dijkstabiliteit
Wiebe Borren

6. Dijkinstabiliteit
Waterdruk hoger dan gewicht van het dijklichaam

7. 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

8. Stabiliteit onder normale omstandigheden
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke

9. Instabiliteit onder extreme omstandigheden
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke
Dyke may become
instable

10. Mogelijke maatregel (1): rivierbed aanpassing
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke

11. Mogelijke maatregel(2): damwanden
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke

12. Mogelijke maatregel (3): horizontale onttrekking
River
Sand layer
First aquifer
Freatic
groundwater
level
Dyke

13. Schoonhovenseveer - Langerak

14. Rivierkilometers 965-983
965
983

15. Lengteprofiel door rivierbed
Source: Wiersma (Deltares), 2012

16. GeoTOP en zandbanen
GeoTOP (TNO, 2012)
• Horizontale verbreiding van
hydrogeologische
eenheden
• Basis parameterwaarden
(K-waarden)
Zandbanen(Cohen et al.,
2012)

17. Bodemhoogte Lek
Source: Wiersma (Deltares), 2012

18. Verticale schematisatie: gebruik van iMOD
GEOTOP profiel
SECTION8KR.SPF (o.b.v. geotechnisch lengteprofiel, geïnterpoleerd met iMOD)
GeoTOP
Lengte-
profiel
iMOD

19. Verticale schematisatie
Insnijding in belangrijke
tussenzandlaag
Oud model Nieuw model

20. Oppervlaktewater
kolkgaten
Oud model Nieuw model

21. Scenario rieverbed aanpassing (Grontmij)
Effect bij MHW op stijghoogte in tussenzandlaag

22. Scenario horizontale onttrekking (Grontmij)

23. Scenario damwanden (Grontmij)

24. Pilot gebruik grondwatermodel MORIA
voor vierde toetsronde
Studie in opdracht van Waterschap Rivierenland

25. Case study MORIA (rivierenland)
Twee vragen:
• Zijn de parameters uit MORIA
bruikbaar voor toetsing?
• Kunnen modelresultaten uit
MORIA gebruikt worden?

26. Analytische model
Huidige modellering grondwaterstroming dijkstabiliteit met een analytisch model

27. Ruimtelijke variatie parameters

28. 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-moria[d]
C - dijktoetsing binnendijks [d]
C - Moria vs toetsing binnendijks
c_center

29. Hoe verhouden parameters toetsing en MORIA zich?

30. • 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?

31. Kunnen uitkomsten MORIA direct gebruikt worden?
• Met behulp van een
stationair MORIA model zijn
responsfactoren berekend
• Bij laag water en bij MHW

32. Kunnen uitkomsten MORIA direct gebruikt worden?
Schematisatie deklaag Responsfactor

33. Kunnen uitkomsten MORIA direct gebruikt worden?
Schematisatie deklaag Responsfactor

34. Berekende bandbreedtes
Gemeten en berekende respons voor verschillende scenario’s

35. 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

36. 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.

37. 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.