Modellering

Een pijler van Nectaerra is onze geologische expertise. Tijdens analyses is de eerste handige toepassing van modellering de mogelijkheid tot visualisatie van de aanwezige data. Dit geeft direct overzicht van de situatie. Hiermee is ook de basis gelegd een model te gebruiken als data management tool van beschikbare informatie tijdens de lopende studie, maar ook als basis voor toekomstige studies. De tweede toepassing van modellering is als een schematisatie van de ondergrond ten behoeve van geologische analyses en als basis voor hydrologische stromingsmodellen.

Modellering kan variëren van eenvoudige bodemopbouw in een klein gebied, tot een complexe geologie met veel data over een groot gebied. Met beide heeft Nectaerra zeer ruime ervaring. De software die we gebruiken loopt mee in dit bereik, van GIS software als ArcGIS en QGIS in combinatie met Python, tot zeer geavanceerde software zoals Kingdom en Petrel. Deze laatste zijn van origine petroleum software, maar kennen binnen de typische water software geen equivalent. Voor seismische interpretatie – die we in de praktijk toepassen bij exploratie van diep en offshore grondwater – is Kingdom noodzakelijk en vormt Petrel een extra aanvulling.

Veel hydrologische opgaves vereisen voorspellingen over hydrologisch gedrag, waarvoor modelberekeningen worden uitgevoerd. Het geologisch model vormt hiervoor de basis. Dynamische simulaties over grondwaterstroming (verzadigde zone) worden uitgevoerd met Modflow, in principe aangevuld met Hydrus 2D/3D voor berekeningen in de onverzadigde zone, zoals bijvoorbeeld recharge of verdamping.

Modflow wordt door ons aangestuurd door zelf-ontwikkelde scripts op basis van Python code. Hiermee kan het model volledig naar de wensen van de gebruiker en probleemstelling worden opgesteld. In de markt is vanwege de complexiteit van programmering het gebruik van user interfaces de meest toegepaste manier om Modflow aan te sturen. Dit gaat echter gepaard met zaken als een verlies aan mogelijkheden, verlies aan detailniveau, een toenemende moeilijkheid om convergentieproblemen te lokaliseren en op te lossen, en in algemene zin daarom vaak een drastisch verlies aan rekensnelheid. Ook zijn de outputmogelijkheden voor de data en berekeningen meer beperkt.

Het hydrologisch model maakt ook inzichtelijk wat de gevoeligheid is van beschikbare data op de resultaten. In combinatie met zogenaamde PEST software kan inzichtelijk worden gemaakt welke data het belangrijkste zijn als eerste te vergaren en waar die data ruimtelijk gewonnen moet worden, en wat hiervan de vereiste nauwkeurigheid moet zijn.

Het modelleren van watervoerende systemen is een activiteit die wordt uitgevoerd ongeveer vanaf het moment dat de mens in is gaan grijpen in dit soort systemen. Dat geldt onverminderd voor stedelijke hydrologie. Nectaerra gebruikt software van Innovyze en Deltares voor het uitvoeren van modelstudies. Bij het kiezen van een model instrumentarium staat een grondige probleemanalyse voorop. Pas als dat goed is doordacht kan het best passende model instrument gekozen worden.

Voor de voortgang van een modelstudie zijn keuzes met betrekking tot de invoerdata in hoge mate bepalend. Ook hier kan de probleemanalyse behulpzaam zijn. Afhankelijk van de vraagstelling wordt beslist welke kwaliteit data voldoende is om tot een antwoordt te kunnen komen dat voldoende zekerheid biedt dat de voorgestelde oplossing in de praktijk ook het beoogde effect gaat sorteren.

Validatie van een model aan de hand van meetgegevens is een belangrijk hulpmiddel om modellen te verbeteren. Ook dit draagt bij aan het vertrouwen in de uitkomsten van de modelstudies. Tot slot zijn er nog praktijkervaringen die bij de modelbouw gebruikt kunnen worden. Al deze informatiebronnen beschouwen wij in samenhang met elkaar. In het licht van de eerdergenoemde vraagstelling en beschikbare budgetten wordt gewogen welke middelen in een situatie het best toepasbaar zijn.

Onze werkwijze is erop gericht dat we de opdrachtgever inzichtelijk maken hoe het systeem functioneert en wat de gevolgen zijn van mogelijke ingrepen. We proberen met andere worden zoveel mogelijk kennis over het functioneren over te dragen op de opdrachtgever. Onze inspanningen zijn ondersteunend voor de opdrachtgever om tot een besluit te komen.

Bij toetsing en ontwerp van waterkeringen wordt in de huidige praktijk in Nederland gebruik gemaakt theoretische benaderingen over het verloop van de grondwaterstand in de dijk. In enkele gevallen worden meetopstellingen gebruikt voor extra inzicht. Hydrologisch modelleren is echter de oplossing om nauwkeuriger vast te stellen hoe het grondwater verloopt door een kering en hoe die onder zeldzame, maatgevende situaties zal zijn.

Tegelijkertijd kunnen de effecten van civiele maatregelen, zoals bijvoorbeeld kleibermen, kleischermen en damwanden, met hydrologische modellering inzichtelijk worden gemaakt. Een zeer relevante oplossing voor problemen zoals piping of kwel.

Modellering wordt ook toegepast om het proces van vernatting en verdroging van dijken in kaart te brengen. Op deze kleinere schaal van de eerste paar meter diepte is het echter ook van belang dat de data een vergelijkbaar detailniveau heeft.