Bijlage IV Review modellen - Dijkverbetering Waterschap

Notitie
Contactpersoon Marc Steenvoorden
Datum 15 augustus 2014
Kenmerk N001-1225561MGS-nij-V01-NL
Veersedijk, tussentijdse verificatie Moria fase 1
Deze notitie geeft de stand van zaken weer ten aanzien van de modellering van de
Waterontspanner in het kader van de dijkverbetering Schoonhovenseveer - Langerak. Tauw is
gevraagd om, in eerste instantie in de vorm van een quick-scan, het door AGT toegepaste
grondwatermodel (SLAFlow) te vergelijken met het verfijnde Moria-model (SLA genoemd, hierna
SLA-Moria). Hierbij wordt aandacht gegeven aan de kritische parameters voor beide modellen.
Doel van de modelvergelijking is om vast te stellen of met SLA-Moria vergelijkbare resultaten
worden berekend. Op basis van deze vergelijking worden aanbevelingen gedaan rond
vervolgonderzoek.
Ten behoeve van de quick-scan zijn de volgende werkzaamheden verricht:
 Beoordelen van de verschillen tussen de modellen (SLAflow en SLA-Moria), zoals blijkt uit de
rapportages van Deltares, Grontmij en AGT
 Beoordeling van de kritische parameters voor de waterontspanner
 Controle welke informatie beschikbaar is op de Moria server van Deltares.
 De inspanning beoordelen om op basis van de bestaande gegevens op de Moria server twee
scenarioberekeningen uit te voeren voor één dijktraject (nader te bepalen in gezamenlijk
overleg). Het eerste scenario is de voorgestelde aanpak met vertikale drainage tot in het

pleistocene pakket voor de MHW-situatie. Het tweede scenario is identiek maar met verticale
drainage alleen in het holocene pakket
Indicatie van de benodigde werkzaamheden voor het uit te voeren nader onderzoek dat
noodzakelijk is om beter inzicht te krijgen in de kritische parameters
Vergelijking van de modellen
Zowel het SLAFlow- als het SLA-Moria-model zijn numerieke modellen op basis van Modflow. De
rekentechniek is dus identiek, en de modellen zijn direct vergelijkbaar. De verschillen zitten in het
modelconcept en de gekozen parameters.
Tijdens het overleg van 31 juli 2014 is de waterontspanner besproken en het SlaFlow-model
waarmee deze is doorgerekend. Tijdens de bespreking werd duidelijk dat in het SlaFlow-model
duidelijk andere uitgangspunten zijn gehanteerd dan in het SLA-Moria model. In tabel 1 zijn de
belangrijkste verschillen opgenomen.
Tussentijdse verificatie Moria fase 1
1\5
Kenmerk N001-1225561MGS-nij-V01-NL
Tabel 1 Verschillen SLAFlow en SLA-Moria
Aspect
SLA-Moria
SLAFlow
Modelafmetingen
14x10 km2
10x6 km2
Resolutie
5m
5 - 25 m
Lagenschema
Dikte op basis van voorkomen zand- en
Vaste laagdiktes
klei/veenlagen (Geotop) + locale metingen
Calibratie
Hoogwatergolf 2003 en getijdegolf 2012
Getijdegolf 2012
Topsysteem
Grondwateraanvulling en ontwatering
Alleen ontwatering, uniforme weerstand
Onttrekkingen
Winningen van Oasen
geen
Doorlaatvermogen
Deklaagweerstand
(1)
2
Holoceen buitendijks : 50-500 m /d
Holoceen buitendijks: ≈0 m2/d
Holocene tussenzandlaag: 0-60 m2/d
Holocene tussenzandlaag: uniform(3) 30 m2/d
Boven tussenzandlaag: 10-1.500 dagen
Boven tussenzandlaag: 400-800 dagen
(1)
Rivier (Lek)
Onder tussenzandlaag : 800-4.000 dagen
Onder tussenzandlaag: uniform(3) 20 dagen
Doorsnijdt deklaag volledig (weerstand
Onder de deklaag als “RIVER” in Pleistocene
basisveen lokaal verwijderd)
zandlaag gebracht
(1)
Zandbanen, alleen van betekenis in buitendijks gebied
(2)
Basisveen/Wijchenklei
(3)
Uit de rapportage van AGT wordt niet duidelijk of en waar ruimtelijke variatie van parameters wordt toegepast.
Er wordt op enkele plekken wel op gezinspeeld (bijvoorbeeld pagina 12) door verwijzing naar zones met
typeprofielen. Maar parameterkaarten ontbreken
Algemeen beeld is dat SLAFlow een vereenvoudigd model is waarbij kritische noten kunnen
worden geplaatst bij het modelconcept (de uniformiteit van de tussenzandlaag, de modellering
van kleilagen als slecht doorlatende watervoerende lagen met berging, en hoe wordt omgegaan
met de weerstand van het basisveen) en de calibratie (geen extreme afvoersituatie, geen
gevoeligheidsanalyse of betrouwbaarheidsinterval). De rivier is op vergelijkbare wijze als het
SLA-Moria-model, dus met lage bodemweerstand, in het model verwerkt. AGT geeft aan dat de
berging in de kleilagen een gevoelige parameter was tijdens calibratie. Gezien de weerstand van
de kleilagen zou de hoeveelheid grondwaterwater die naar of uit de kleilagen gaat echter zeer
klein moeten zijn. Berging zou dan voor deze lagen geen rol van betekenis mogen hebben. AGT
beschrijft wel de gevoeligheden van de kritische parameters voor de haalbaarheid van de
waterontspanners.
Het SLA-Moria-model biedt een gedegen basis voor het onderzoek. Alleen de zandlagen zijn
gemodelleerd als modellagen, de kleilagen vormen een scheidende laag met een
weerstandswaarde tussen de modellagen. Hoe hoger deze weerstand, hoe minder uitwisseling
van grondwater tussen de modellagen. In de rapportage is echter niets te vinden over een
gevoeligheidsanalyse c.q. betrouwbaarheidinterval van de diverse modelparameters.
2\5
Tussentijdse verificatie Moria fase 1
Kenmerk N001-1225561MGS-nij-V01-NL
Dit is vooral voor de weerstand van de laag basisveen van belang, temeer daar deze tijdens de
calibratie sterk is verlaagd onder de Lek, maar daarbuiten significant is (gebleven). De plaatselijk
abrupte overgang van parameterwaarden (vermoedelijk op de grens van REGIS/Geotop
kaartbladen) roept vraagtekens op.
Kritische parameters
Voor de werking van de Waterontspanner zijn van belang:
 Doorwerking van variatie van rivierstanden in de tussenzandlaag, welke wordt bepaald door:
 (variatie van) Het doorlaatvermogen van de tussenzandlaag
 Bergingscoefficiënt van de tussenzandlaag
 Lekstroom naar bovenliggende en/of onderliggende lagen
 Mate van hydraulisch contact tussen de rivier en het pleistocene watervoerend pakket
De kritische parameters spitsen zich toe op de variatie van het doorlaatvermogen van de
tussenzandlaag en de weerstand van de laag basisveen/Wijchenklei. Onduidelijk is in hoeverre
de tussenzandlaag direct aansluit op de Lek en of/waar de buitendijkse zandbanen in contact
staan met de binnendijkse tussenzandlaag. Deze aspecten zijn bepalend voor het ontwerp c.q.
haalbaarheid van de waterontspanner, in het bijzonder ten aanzien van:
 Het afvoerdebiet van de waterontspanners
 De reikwijdte van de waterontspanner in de tussenzandlaag
 De juiste plaatsing (zowel in x-y als diepte) van de verticale filters
Aandachtspunt is de onderlinge beïnvloeding van de waterontspanners van de twee westelijke
dijktrajecten. Als beide tegelijkertijd actief zijn, genereert dit een extra stijghoogteverlaging. Het is
de vraag of dit realistisch is of dat beide trajecten onafhankelijk van elkaar moeten worden
doorgerekend.
Beschikbare gegevens op de Moria server
De MHW-situatie op de Lek is al in het SLA-Moria model opgenomen als fictieve golf tussen
1 januari en 10 april 2001.
Onder de map f:\projecten\grontmij\lekdijk\imod\runfiles\01_quasi3D\nietstationair\v09\ zijn
zogenaamde runfiles geplaatst die alle modelinput aansturen. In deze map zijn twee runfiles
geplaatst die ogenschijnlijk betrekking hebben op het scenario met de waterontspanner (in dit
geval grindpalen genoemd):
 Nstat5_mhw_basis_hfb_drn_klein_grindpalen.run
 Nstat5_mhw_basis_hfb_drn_klein_grindpalen_diep.run
Diep verwijst hierbij waarschijnlijk naar het scenario met verdiept ontwateringsniveau.
Tussentijdse verificatie Moria fase 1
3\5
Kenmerk N001-1225561MGS-nij-V01-NL
Uitgaande van de rapportage van Grontmij zullen in deze bestanden de waterontspanners voor
alle vier dijktrajecten zijn opgenomen.
Het referentiescenario daarbij is:

Nstat5_mhw_basis_hfb_drn_klein.run
Voorstel SLA-Moria-berekeningen
Genoemde runfiles verwijzen naar een groot aantal verschillende bronbestanden van zowel
Deltares als Grontmij. De inhoud van de bronbestanden is niet gecontroleerd, er mag vanuit
worden gegaan dat deze in overeenstemming is met hetgeen in de rapportages van Deltares en
Grontmij is opgenomen.
Om de rekentijd te beperken stellen wij voor om eerst alleen de effecten van de waterontspanner
voor Veersedijk door te rekenen in de volgende stappen:
1. Voorbereiding en referentiescenario Veersedijk doorrekenen met een gridresolutie van
5x5 m2
2. Eventueel scheiden van modelinvoer voor waterontspanners per dijktraject
3. De door Grontmij doorgerekende variant 2a (grindpalen in de tussenzandlaag) doorrekenen
en de verandering van de stijghoogte in de tussenzandlaag (modellaag 3) berekenen
4. Modelresultaten naar ArcMap halen
5. Controle van het berekende beeld aan de hand van de kaarten in de Grontmij rapportage
(verificatie van gebruikte modellen). Indien deze afwijken, vindt overleg plaats over
vervolgaanpak
6. Vergelijking van de berekende stijghoogtebeelden met die van AGT
7. Desgewenst scenarioberekeningen voor andere dijktrajecten of andere parameterkeuzes
8. Rapportage
In het kader van scenarioberekeningen kunnen parameterwaarden van het geijkte
SLA-Moria-model lokaal worden aangepast, zonder dat het model opnieuw gecalibreerd hoeft te
worden. Als de aanpassing alleen in de directe omgeving van de waterontspanner wordt
doorgevoerd, heeft dat namelijk geen regionaal effect op de grondwaterstroming, en dus ook niet
op het calibratieresultaat. Lokaal zijn deze aanpassingen echter wel van groot belang.
Nader Onderzoek
In principe staan wij achter de aanbevelingen voor nader onderzoek die door AGT zijn gedaan:
 Veldonderzoek naar de bodemopbouw op basis van sonderingen
 Vaststellen van stijghoogteveranderingen onder invloed van een proefonttrekking.
4\5
Tussentijdse verificatie Moria fase 1
Kenmerk N001-1225561MGS-nij-V01-NL
Sonderingen (met wrijvingsmeting) zijn wenselijk om de bodemopbouw te verifiëren zoals deze is
opgenomen in het SLA-Moria-model ter plaatse van de waterontspanners en de zone waarbinnen
eisen worden gesteld aan de stijghoogte in de tussenzandlaag. De dichtheid van de metingen
kan wellicht wat minder, bijvoorbeeld om de 50 m, ook afhankelijk van de al geplaatste
boringen/sonderingen. In zones waar vervolgens nog twijfel bestaat over de haalbaarheid van de
waterontspanner, kunnen eventueel nog enkele extra sonderingen worden geplaatst.
De sonderingen geven een beeld van de variatie in doorlaatvermogen van de tussenzandlaag en
de aanwezigheid en dikte (indicatie voor de weerstand) van de afsluitende laag tussen Holoceen
en Pleistoceen.
Aan de hand van het beeld van doorlaatvermogen en weerstand van/onder de tussenzandlaag,
worden enkele locaties gekozen voor een proefonttrekking. Proefonttrekkingen vinden plaats in
de tussenzandlaag (vooralsnog niet in het watervoerend pakket) en kunnen eventueel gelijktijdig
worden uitgevoerd als de afstand tussen de proeflocaties voldoende is. Een proefonttrekking
bestaat uit:
 Plaatsen van peilbuizen in de tussenzandlaag en het watervoerend pakket, zowel in de
omgeving van de onttrekkingslocatie als direct naast de Lek
 Uitvoeren van stijghoogtemetingen (via drukopnemers) in de week voorafgaande aan de
proef
 Plaatsing van een onttrekkingsysteem (mag ook tijdelijk zijn, zolang maar met vast debiet kan
worden onttrokken)
 Pompproef gedurende 6-8 uur, met regelmatige aflezing van meterstanden en peiling van de
peilbuizen (ook handpeilingen)
 Uitvoeren van stijghoogtemetingen via drukopnemers laten doorlopen tot twee dagen na de
pompproef
 Beoordeling van feitelijke debieten en verlagingen
 Eventueel modelsimulatie van de pompproef
Tussentijdse verificatie Moria fase 1
5\5

Download Report