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 Modelonzekerheden - Wojciechowska

339 views

Published on

Presentatie door Karolina Wojciechowska, Deltares, 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 Modelonzekerheden - Wojciechowska

  1. 1. Modelonzekerheden Aanbevelingen voor D-HYDRO Bevindingen Houcine Chbab Karolina Wojciechowska D-HYDRO Symposium, 19 juni 2019
  2. 2. Overzicht • Inleiding • Modellering modelonzekerheid WAQUA in WBI • Voorbeeld: modelonzekerheid WAQUA Markermeer • Lessen uit WBI • Impact modelonzekerheid op berekende maatgevende waterstanden • Keuzes modellering modelonzekerheid • Modelinvoer als onderdeel van modelonzekerheid • Conclusies en aanbevelingen voor D-HYDRO
  3. 3. Inleiding • Behoefte voor kwantificeren van (model)onzekerheden voor de 6de generatie D-HYDRO modelschematisaties. • WAQUA gebruikt in het Wettelijke Beoordelingsinstrumentarium (WBI) voor het afleiden van lokale waterstanden voor verschillende combinaties van randvoorwaarden (m.u.v. Oosterschelde). • In het kader van het WBI is de modelonzekerheid in WAQUA gekwantificeerd en meegenomen in de probabilistische berekeningen. • Dat is gedaan voor de eerste keer. Inmiddels veel ervaring opgebouwd met de modelonzekerheid.
  4. 4. Modellering modelonzekerheid WAQUA in WBI • In het WBI heeft de modelonzekerheid betrekking op de resultaten die worden gegenereerd uit de productieberekeningen met WAQUA en vervolgens gebruikt worden voor probabilistische berekeningen met Hydra-Ring. • De modelonzekerheid wordt bepaald door: 1. Modelinvoer: modelrandvoorwaarden die opgelegd worden voor de aansturing van de productieberekeningen (bovenrand, benedenrand, wind). 2. Modellering van fysische processen: gebruikte modelschematisaties, kalibratie en morfologische veranderingen. 3. Niet gemodelleerde aspecten en/of grootheden, die wel van belang zijn voor de waterstanden zoals springtij (benedenrivieren).
  5. 5. Modellering modelonzekerheid WAQUA in WBI • Uitgangspunten: • Modelonzekerheid ~ N(μ,σ). • Het gemiddelde μ = 0, geen bias dus. • Modelonzekerheid locatie afhankelijk. • Modelonzekerheid is constant voor het hele bereik van herhalingstijden (onzekerheid in meetbereik dezelfde als in extreme situaties). • Modelonzekerheid vooral uitgedrukt door standaardafwijking σ. • De modelonzekerheid van WAQUA is voornamelijk op basis van de kalibraties, de resultaten, van enkele gevoeligheidsberekeningen en vooral expert judgement afgeleid. Er lag geen onzekerheidsanalyse aan ten grondslag.
  6. 6. Modellering modelonzekerheid WAQUA in WBI • In de probabilistische berekeningen: modelonzekerheid opgeteld bij waterstand-stochast.
  7. 7. Voorbeeld: modelonzekerheid Markermeer
  8. 8. Voorbeeld: modelonzekerheid Markermeer • In WBI: WAQUA model incl. de Eem. • Markermeer is een wind gedreven watersysteem (met opwaaiing tot enkele meters). • Drie stochasten in WBI: meerpeil, windsnelheid en windrichting. • Bij het kwantificeren van de modelonzekerheid is het Markermeer ingedeeld in vijf deelgebieden (o.b.v. hydraulische eigenschappen).
  9. 9. Voorbeeld: modelonzekerheid Markermeer Onzekerheidsbron St. deviatie [m] Transformatie naar open-water wind 0,15 Windstress en modellering waterruwheid 0,25 Windvelden 0,15 Stormduur en winddraaiing 0,10 Parameterinstelling en numerieke aspecten 0,10 Slingeringen, morfologie/bodem, overlaten e.d. 0,10 Deelgebied Bias [m] Standaardafwijking [m] Markermeer winddominant: locaties langs Flevoland 0 0,30 Gooimeer 0 0,30 Markermeer wind en meerpeil bepalend: locaties langs IJburg 0 0,25 Markermeer meerpeilgedomineerd: locaties langs kust van Noord-Holland 0 0,15 Eemmeer en Nijkerkernauw 0 0,35 Eem 0 0,40 Incl. Eemafvoer
  10. 10. Voorbeeld: modelonzekerheid Markermeer
  11. 11. Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA • Lessen uit WBI: • Impact modelonzekerheid op berekende maatgevende waterstanden (na afloop van probabilistische berekeningen) • Keuzes modellering modelonzekerheid • Modelinvoer als onderdeel van modelonzekerheid
  12. 12. Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA • Impact modelonzekerheid op berekende maatgevende waterstanden:
  13. 13. • Impact modelonzekerheid op berekende maatgevende waterstanden: Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA
  14. 14. • Impact modelonzekerheid op berekende maatgevende waterstanden: Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA 0,1 m
  15. 15. • Impact modelonzekerheid op berekende maatgevende waterstanden: Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA
  16. 16. Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA • Keuzes modellering modelonzekerheid: • Modelonzekerheid normaal verdeeld: andere verdeling een mogelijke oplossing voor onrealistische effecten van modelonzekerheid (zorgvuldig!). • Locatie afhankelijkheid: indeling in deelgebieden o.b.v. hydraulische eigenschappen blijkt niet voldoende. Binnen een deelgebieden differentiatie nodig als gevolg van fysica en lokale aspecten. • Afhankelijkheid herhalingstijd: in principe voldoende voor WBI, nadere uitwerking voor bijv. Ruimte voor de Rivier maatregelen en het sluiten van stormvloedkeringen. Voor andere toepassingen dan WBI kan het lage bereik wel relevant zijn.
  17. 17. Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA • Modelinvoer als onderdeel van modelonzekerheid: • Modelinvoer een belangrijke onzekerheidsbron (naar verwachting ook voor D-HYDRO). • Voor bepaalde gebieden is de onzekerheid in modelinvoer nog belangrijker dat de modelonzekerheid als gevolg van modelschematisaties en modellering van fysische processen. • Studie van HKV naar de impact van de modelinvoer op de waterstand in het benedenrivierengebied (o.a. faseverschil stormopzet en getij, afvoerverdeling bij Pannerdensche Kop).
  18. 18. Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA • Studie van HKV: variatie invoer
  19. 19. Lessen uit WBI over modelonzekerheid WAQUA • Studie van HKV: effect op waterstanden
  20. 20. Conclusies en aanbevelingen voor D-HYDRO • De keuze voor locatieafhankelijkheid van modelonzekerheid lijkt onomkeerbaar. De wijze waarop dat voor WBI is gedaan is niet voldoende gebleken voor bepaalde systemen en specifieke gebieden. • De keuze van onafhankelijkheid van modelonzekerheid van de herhalingstijd lijkt met uitzondering van zeer specifieke gevallen gerechtvaardigd (voor WBI) → voor andere toepassingen (waar niet-extreme waterstanden relevant zijn) kan het zijn dat deze keuze niet gerechtvaardigd is. • Het blijkt dat de modelinvoer een belangrijke onzekerheidsbron is → indien wens om deze apart te beschouwen dan moet er een nieuwe methode ontwikkeld worden. • Kalibratie- en validatieresultaten geven inzicht in de grootte van modelonzekerheid en dienen dan ook bij voorkeur als vertrekpunt te worden gehanteerd → let op: dekking en range! • Veel ervaring met modelonzekerheid bij WBI (vaak mix kennis en pragmatisme). Maak gebruik van de ervaring!

×