Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

DSD-NL 2019 Ervaringen met 6e-generatie modelschematisaties RWS - Paarlberg

768 views

Published on

Presentatie door Andries Paarlberg, HKV Lijn en Water, op het D-HYDRO Symposium 2019, tijdens de Deltares Software Dagen - Editie 2019. Woensdag, 19 juni 2019, Delft.

Published in: Software
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

DSD-NL 2019 Ervaringen met 6e-generatie modelschematisaties RWS - Paarlberg

  1. 1. D-HYDRO symposium Ervaringen met 6e-generatie modelschematisaties RWS Deltares, Delft 19 juni 2019 Andries Paarlberg Senior adviseur Rivieren, Kusten & Delta’s
  2. 2. Inhoud • DCSM-FM_0_5nm Evolutie kwelder Waddenzee Rutger Siemes, Msc-project UTwente • Maas-j14_6-w7 Nevengeul Maas bij Borgharen Anouk Sprong, Afstudeerstage, WUR • Overige aspecten/ ervaringen
  3. 3. DEEL 1: Evolutie kwelder Waddenzee • Invloed van een pier/dam op de ontwikkeling van een kwelder bij Wierum: welke configuratie werkt daarvoor het beste? • Eerste stappen: opzet en validatie model.
  4. 4. Modelkeuze • HKV-project 2018 (Vierhuizergat): – WAQUA DCSM-ZUNO (curvi) – D-HYDRO deelmodel Waddenzee – Randvoorwaarden uit WAQUA-simulaties – Lokale verfijning in interessegebied (arbeidsintensief) • Nu: D-HYDRO 6e generatie: DCSM-FM_0_5nm – Geen tussenkomst WAQUA nodig – Grid met vierkantige cellen: makkelijk(er) lokaal te verfijnen – Zelfde typen forcering te gebruiken (astronomisch getij + Hirlam druk-/windvelden)
  5. 5. Vergelijking met WAQUA en observaties
  6. 6. Validatie DCSM-FM model • Box: median + 25th/75th percentile, whiskers: min/max, not considering outliers
  7. 7. Roosterverfijning • Eenvoudig door vierkante gridcellen • Van ~800m naar lokaal ~12,5m • In verfijnde grid zijn vaklodingen gebruikt voor gedetailleerde bodemprofiel • “Smagorinsky model” voor horizontale turbulentie (factor = 0.15)
  8. 8. Wind & morfologie • Windgolven d.m.v. een integrated model tussen D-Flow FM + D-Waves • Sediment transport met ingebouwde formules • Morfologische voorspelling via post processing (morfologische kalibratie buiten scope project) • Full grid: stackoverflow met sediment transport → deelmodel Waddenzee met offline koppeling (wlev + uxuy bnd)
  9. 9. Rekentijden testruns • Astronomisch + Hirlam windvelden • Laptop: 3 cores, simulatieperiode 1 maand • Full model: ~ 6 uur (dt ~120 s) – netnodes : 629187 – netlinks : 1249078 – flownodes : 580109 • Full model incl verfijning: ~ 30 uur (dt ~25 s) – netnodes : 718142 – netlinks : 1428326 – flownodes : 671601 • Deelmodel incl verfijning: ~ 6,5 uur (dt ~25 s) – netnodes : 92230 – netlinks : 185626 – flownodes : 93573
  10. 10. D-HYDRO / Delft3D FM Suite • Mooie integratie met GIS-toepassingen • Door veelheid aan functionaliteit soms wat onoverzichtelijk • Opslaan/export (en dus model-run) komt niet altijd overeen met invoer
  11. 11. External forcing: vb friction QUANTITY =frictioncoefficient FILENAME =DCSM-FM_model_domain_20181120.pol FILETYPE =10 METHOD =4 OPERAND =O VALUE =0.028 QUANTITY =frictioncoefficient FILENAME =DCSM-FM_0_5nm_rgh_20181121.xyz FILETYPE =7 METHOD =4 OPERAND =* DCSM-FM_0_5nm_rgh_20181121.xyz Global value Multiplication factor
  12. 12. External forcing: vb friction QUANTITY=frictioncoefficient FILENAME=DCSM- FM_0_5nm_rgh_20181121.xyz FILETYPE=7 METHOD=4 OPERAND=* QUANTITY=frictioncoefficient FILENAME=DCSM- FM_0_5nm_rgh_20181121.xyz FILETYPE=7 METHOD=5 OPERAND=0
  13. 13. D-HYDRO / Delft3D FM Suite • Mooie integratie met GIS-toepassingen • Door veelheid aan functionaliteit soms wat onoverzichtelijk • Opslaan/export (en dus model-run) komt niet altijd overeen met invoer
  14. 14. D-HYDRO / Delft3D FM Suite • Mooie integratie met GIS-toepassingen • Door veelheid aan functionaliteit soms wat onoverzichtelijk • Opslaan/export (en dus model-run) komt niet altijd overeen met invoer → goed controleren
  15. 15. D-HYDRO / Delft3D FM Suite • Mooie integratie met GIS-toepassingen • Door veelheid aan functionaliteit soms wat onoverzichtelijk • Opslaan/export (en dus model-run) komt niet altijd overeen met invoer → goed controleren • Hirlam data niet te gebruiken • Debuggen werkt veelal makkelijker via interactor • Invoer manipuleren werkt veelal makkelijker via interactor (bv bodemligging)
  16. 16. DEEL 2: Nevengeul Maas bij Borgharen • Vergelijken 2D D-HYDRO-model Maas met WAQUA en betrekkingslijnen • Stroomsnelheden in nevengeul • (Effect op stroombeeld Maas) Nevengeul Bosscher overlaat Stuw Borgharen
  17. 17. Achtergrond • Nevelgeul langs stuw Borgharen (Barneveld & Horn, pr3047.40, 2018) – Afvoerverdeling bij Q Maas = 165 m3/s: • 41 m3/s over de stuw • 124 m3/s door nevengeul – Breedte = 170 m – Lengte = 1600 m – Manning = 0.045 m1/3/s – Gewenste stroomsnelheden in nevengeul: 0.8-1.1 m/s Antea Group (2018)
  18. 18. Vergelijking verschillende modellen
  19. 19. Inkorten model • Geen volledig Maasmodel nodig voor deze vraag • Initialiseren model duurt erg lang, m.n. trachytopen • Inkorten eenvoudig door “x,y”-bestanden – Benedenrand bij rivierkilometer 36 – Rvw: waterstand afgeleid uit volledige model – Invoerbestanden ook ingekort – 50 uur simulatie per afvoer • Modelinitialisatie van ca 15 min naar enkele min. • Rekentijd bij 50 uur ca 15 min (OpenMP, 3 cores)
  20. 20. Implementatie nevengeul • Geen Baseline-database beschikbaar • Via interactor: (poly)lijnen met hoogte + samples • Fixed weirs binnen gebied nevengeul verwijderd • Aanpassing trachytope-code (Matlab) – N.B.: let op absolute tolerantie van 1e-4 m voor snappen naar X,Y-punt • I.v.m. breedte nevengeul aanpassingen rooster niet nodig
  21. 21. Referentie
  22. 22. Met nevengeul
  23. 23. Profiel nevengeul Afstand langs nevengeul (L = 1600 m) Bodem referentie Bodem nevengeul
  24. 24. Afregeling stuwhoogte • Berekeningen met Q = 165 m3/s • Stuw fungeert als volkomen overlaat • Afvoercoëfficiënt bepaald uit toegeleverd (niet gekalibreerd) referentiemodel bij Q = 250 m3/s en Lstuw = 115 m – 1,39 • Stuwhoogte bij Q = 165 m3/s (zonder nevengeul, vrijwel alle afvoer over stuw): – 43,24 m+NAP • Stuwhoogte bij Q = 41 m3/s (75% van 165 m3/s door nevengeul): – 43,85 m+NAP
  25. 25. Stromingspatroon • Open verbinding via afwateringskanaal
  26. 26. Stromingspatroon • Afwateringskanaal “sluiten” (1 polyline)
  27. 27. Afvoerverdeling Nevengeul Afwaterings- kanaal Stuw Borgharen Open afw.kanaal Manning = 0,045 62 m3/s 102 m3/s 1 m3/s Gesloten afw.kanaal Manning = 0,045 142 m3/s - 23 m3/s Gesloten afw.kanaal Manning = 0,090 115 m3/s - 50 m3/s • Verdeling bij Q=165 m3/s • Gewenst 41 m3/s over stuw → verdere afregeling nodig
  28. 28. Stroomsnelheden nevengeul Afstand langs nevengeul (L = 1600 m)
  29. 29. Breedte vastleggen
  30. 30. Effect breedte vastleggen zonder … … en met vastleggen
  31. 31. Effect breedte vastleggen Afstand langs nevengeul (L = 1600 m)
  32. 32. Conclusie en outlook • Makkelijk varianten te onderzoeken – Bodemhoogte eenvoudig aan te passen – Weirs verwijderen/toevoegen – Ruwheden (trachytopen) lastiger – Baseline blijft nodig voor (detail)implementatie • Stroomsnelheden te fine-tunen met bv ruwheid • Via verdere simulaties optimaliseren • Ook effect bij hoge(re) afvoeren onderzoeken
  33. 33. DEEL 3: Overige aspecten/ ervaringen • Bewerkingen ook zonder Baseline relatief snel, omdat veel gegevens grid-onafhankelijk zijn opgeslagen • MDU-files vs siminp van WAQUA: – WAQUA toegespitst op 2D toepassingen, D-HYDRO generiek 1D-2D-3D – (mede daardoor) veel “overbodige” instellingen – Let op met “Tunit” e.d., ook voor map/his-intervals • Morfologie – Ander “bed level type”? – Consistentie met hydraulica?
  34. 34. Overige aspecten/ ervaringen • Post-processing standaardiseren? – Matlab vs Python – Quickplot • Python: – gridded: “A single API for accessing / working with gridded model results on multiple grid types” (python) https://github.com/NOAA-ORR-ERD/gridded – dfmio (flexio al beschikbaar, in ontwikkeling) – Standaard functies voor bv dwarsstroming, verschilkaart bij MHW, … – Community?
  35. 35. • dank voor uw aandacht! • paarlberg@hkv.nl

×