Presentatie door Joachim Hunink (Deltares), op de iMOD NL Gebruikersdag 2021, tijdens de Deltares Software Dagen - Editie 2021. Donderdag, 17 juni 2021, Delft.
6. iMOD, richting het optimaal gebruik van MODFLOW 6
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
6
Roadmap to iMOD6 (2019-2022)
• Doel is optimaal de voordelen van MODFLOW 6 te
kunnen gebruiken.
• Robuust en flexibel instrumentarium
• Toekomstbestendig
• Aansluiten bij USGS ontwikkelingen
• Gezamelijke ontwikkelingen
• Stapsgewijs ontwikkelen
2021
2020
2022
….
7. Waar staan we nu?
• Huidige versie van iMOD (release iMOD 5.2) is robuust en kan worden toegepast voor
gestructureerde grids (MODFLOW 6 + MODFLOW 2005)
• Nieuwe ontwikkelingen zijn nodig om optimaal gebruik te maken van de mogelijkheden en voordelen
van MODFLOW 6
− Nieuwe interface voor ongestructureerde roosters
− Voor en nabewerkingstools
• Intensieve samenwerk met de USGS, mee ontwikkelen in de rekencode van MODFLOW 6. Op basis
van de krachten van iMOD.
− Parallelisatie van de rekenkern
− Berekeningen voor grote domeinen
− Interface voor model koppelingen
7
Webinair
–
iMOD
international
User
Day
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
8. Wat is MODFLOW6
Meerdere verbeteringen en innnovaties in vergelijking met MODFLOW2005/iMODFLOW
• Submodellen in een simulation
• Verbeterde wet-dry opties
• Water mover package
• Callable als library (SO/DLL) via API
• Ongestructureerde roosters
• iDOMAIN functie: inactieve cellen overslaan / discontinue lagen
8
https://www.usgs.gov/software/modflow-6-usgs-modular-hydrologic-model
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
9. Hoe wordt iMOD nu gebruikt?
Huidig gebruik
• Rekencode iMODFLOW – MetaSWAP
− speciale Deltares versie van MODFLOW 2005
voor hoge resolutie berekeningen, schaling data,
parallel rekenen
− iMOD-WQ
• iMOD GUI voor analyse en visualisatie
• iMOD-batch in workflows
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
9
10. iMOD6 componenten
Huidig gebruik
• Rekencode iMODFLOW – MetaSWAP
− speciale Deltares versie van MODFLOW 2005
voor hoge resolutie berekeningen, schaling data,
parallel rekenen
− iMOD-WQ
• iMOD GUI voor analyse en visualisatie
• iMOD-batch in workflows
Nieuwe ontwikkelingen
• Ontwikkelingen iMOD 5.3
• Nieuwe iMOD GUI
− QGIS plugin
− 3D viewer
• Rekencode
− MODFLOW 6 executable
− MODFLOW 6 en MetaSWAP *.dll
− imod koppelaar (imod_coupler)
• imod-python
− Pre- en postprocessing
− Modelconversie naar mf6 bestanden
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
10
11. Koppeling MODFLOW 6 en MetaSWAP
Waarom
- Regionale modellen en LHM kunnen overstappen naar MODFLOW 6
- Nieuwe mogelijkheiden voor het gebruik van MODFLOW 6 in combinatie met andere rekencode’s.
Wat
- In samenwerking met de USGS een koppeling een koppeling methode ontwikkeld in de code van
MODFLOW 6 gebaseerd op Basic Model Interface (BMI)
- Koppelscript ontwikkelt en getest met het onverzadigde model MetaSWAP van Wageningen
Environmental Research (WEnR).
11
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
12. Koppeling MF6 – Wat is er gemaakt
Wat
• eXtended Model Interface (XMI), python package xmipy, uitbreiding van een bestaande wrapper
bmipy (https://github.com/Deltares/xmipy)
• Implementatie van XMI-BMI in MODLFOW 6 (onderdeel van MODFLOW 6.2.0 release)
• Ontwikkeling van imod_coupler, een python package voor XMI-geschikte hydrologsiche modellen
− Source code, binaries, and documentatie beschikbaar op https://github.com/Deltares/imod_coupler
− Beschikbaar als python package en als executable
12
MODFLOW 6
XMI
MetaSWAP
XMI
imod_coupler
xmipy
coupling config
model input
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
13. Hoe kan de koppelsoftware gebruikt worden met
MetaSWAP?
• Example of workflow
13
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
14. Voorbeeld: Landelijke Hydrologisch Model (LHM)
14
Gemiddelde grondwaterstand
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
15. Gemiddelde Etact
Voorbeeld Landelijke Hydrologisch Model (LHM)
15
Gemiddelde grondwateraanvulling
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
17. Kansen
• Koppeling met andere modellen
− Oppervlaktewater, zoals Dhydro
− Andere modellen voor onverzadigde zone
− Bodemdaling
− ..
• Nieuwe toepassingen
− Parameter optimalisatie/kalibratie
− Onzekerheidsanalsye
− Flexibel en interactief modelleren, rekencode is te gebruikern al library via API
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
17
18. MF6 gestructureerd MF6-MS gestructureerd MF6 ongestructureerd MF6-MS ongestructureerd
bouwen
toepassen
aanpassen
visualisatie
iMOD gebruik met MODFLOW 6
• MODFLOW6 en MetaSWAP met gestructureerde roosters kan nu al worden toegepast (vanaf iMOD
5.2)
• MODFLOW6 modellen met ongestructureerd roosters bouwen, toepassen, aanpassen en
visualiseren kan vanaf de release van November 2021
• MODFLOW6 en MetaSWAP met ongestructureerde roosters is nog niet inpland in de
werkzaamheden.
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
18
Vanaf iMOD 5.2 (December 2020)
iMOD 6
(November 2021)
Nog in te plannen
19. iMOD gebruik met MODFLOW 6
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
19
Modelleur zonder scriptevaring, wil een gestructureerd MF6-MetaSWAP model aanpassen en draaien
(zie eerder voorbeeldcase van LHM en regionaal model Brabantse Delta)
• Maakt gebruik van
− *.prj file
− Aanpassingen modelinvoer via iMODbatch, GUI of ….
− iMODbatch voor conversie naar MF6 invoer
− iMODbatch voor conversie van MF6 uitvoer naar *.idf
− Visualisatie in IMOD 5.3
− iMOD QGIS en 3D viewer kan worden gebruikt (file conversie nodig).
20. iMOD gebruik met MODFLOW 6
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
20
Modelleur met ervaring in scripten, wil een gestructureerd MF6-MetaSWAP model aanpassen en
draaien
• Kan gebruik maken van:
− imod-python en/of iMODbatch voor databewerkingen van imod-fileformates (idf, ipf)
− imod-pyton voor schrijven en aanpassen *.prj file
− iMODbatch voor conversie naar MF6 invoer
− iMODbatch voor conversie van MF6 uitvoer naar *.idf
− imod-python en/of iMODbatch voor databewerkingen van imod-fileformates (idf, ipf)
− Visualisatie in IMOD 5.3
− iMOD QGIS en 3D viewer kan worden gebruikt (file conversie nodig).
21. iMOD gebruik met MODFLOW 6
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
21
Modelleur met ervaring in scripten, wil een ongestructureerd MF6 model maken, aanpassen en draaien.
• Kan gebruik maken van:
− imod-python voor databewerkingen
− imod-python voor schrijven van gestructrucutreerde en ongestructureerd MF6 invoer
− imod-python voor conversie en analsye MF6 uitvoer
− imod-python functies voor analsye op MF6 uitvoer
− Visualisatie in iMOD QGIS en 3D viewer
22. Hoe gaat het verder met iMOD?
• Huidige MODFLOW 2005 niet meer ondersteund door USGS
− gebruikers zullen over moeten gaan naar MODFLOW 6
• Voor huidige iMOD gebruikers is overstap MODFLOW 6 mogelijk gemaakt:
− koppeling MODFLOW 6 – MetaSWAP (gestructureerd, iMOD 5.2, 2020)
− huidige GUI: bruikbaar voor gestructureerd MODFLOW 6
• Volledig uitfasering iMODFLOW (MF2005) later, kan nog enkele jaren duren:
− o.a. Waterkwaliteit (MT3D)
− Beheer en Onderhoud
• Nieuwe ontwikkelingen ten behoeve van MODFLOW 6 worden gedaan in de iMOD6 componenten.
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
22
23. Werkzaamheden 2021
2021
• Ondersteuning van ongestructureerde roosters in imod-python
• Ontwikkelingen nieuwe GUI op basis van eerste ervaringen
• Documentatie en voorbeelden imod-python
• In samenwerkingen met USGS werken aan de parallellisatie en modelkoppeling (API)
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
23
24. Verwachting release iMOD6 2021
• Ontwikkelingen iMOD 5.3
• Nieuwe iMOD GUI
− QGIS plugin
− 3D viewer
• Rekencode
− MODFLOW 6 executable
− MODFLOW 6 en MetaSWAP *.dll
− imod koppelaar (imod_coupler)
• imod-python
− Regelmatige en onregelmatige roosters
− Documentatie en voorbeelden
• Beheer en onderhoud huidige iMOD functionaliteiten
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
24
25. Roadmap MODFLOW 6 - USGS
• https://github.com/MODFLOW-USGS/modflow6/wiki
• MODFLOW 6.2.2 (Summer 2021), MODFLOW 6.3.0 (Summer 2021), MODFLOW 6.4.0 (Fall 2021)
o.a:
• Adaptive time stepping
• Node Property Flow (NPF) Package enhancements for the GWF Model
− Variable Hydraulic Conductivity with Depth (VKD) Capability
− Time-Variant Hydraulic Conductivity (TVK) Capability
• Storage (STO) Package enhancements for the GWF Model
− Variable Storage with Depth (VSD) Capability
− Time-Variant Storage (TVS) Capability
• Agricultural Demand (AG) Package
• Parallelization
• Linear Network Flow (LNF) Model
• Particle Tracking (PRT) model
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
25
26. Roadmap, mogelijke ontwikkelingen 2022
• Overstappen van projectfile en iMODbatch (*.prj naar *.nam file) van iMOD5 batch functie naar imod-
python functie
− Ondersteuning paralellisatie
− Ondersteuning onregelmatige roosters
• Ontsluiting van imod-python toolbox aan niet-python gebruikers
• Fileformaat voor modeldatabase gebaseerd op iMOD6 fileformat (netcdf, ugrid…)
• Visualisatie stroombanen.
• MetaSWAP in combinatie met freatisch rekenen en koppeling aan variabele modellagen.
• Ondersteuning waterkwaliteit (na release van MF6, verwacht medio 2022)
DSD-NL
2021
|
iMOD
Gebruikersdag
-
Overzicht
ontwikkeling
van
iMOD
26