Achtergrond

Inleiding

D-HyDAMO is een open source python module met LGPL 3.0 licentie, waarmee je geautomatiseerd een D-HYDRO 1D2D-RTC-RR-model kan opzetten. D-HyDAMO biedt ondersteuning voor de schematisatie van het oppervlaktewater en kunstwerken (1D), het overstroomde maaiveld (2D), de sturing van kunstwerken (RTC) en het neerslag-afvoerproces (RR). De module is ontwikkeld door HKV en Deltares in Topconsortium voor Kennis en Innovatie (TKI) projecten met waterschappen en adviesbureaus.

Ontstaansgeschiedenis

Open

De eerste versie, delft3dfmpy genaamd, is in 2018-2019 ontwikkeld in het TKI-project ‘D-Hydro voor regionale toepassingen' onder MIT licentievoorwaarden. Met deze eerste versie konden 1D2D-modellen worden opgezet vanuit oppervlaktewaterdata in het HyDAMO v12 gml-formaat. Zie een voorbeeld van een uitsnede van zo’n schematisatie voor de Roer in de figuur hiernaast. In het TKI project ‘Hydrologie in D-HYDRO’ is delft3dfmpy in 2019 uitgebreid met neerslag-afvoermodellering via het Ernst-concept. Hiermee kunnen voor het regionaal waterbeheer gangbare complete 1D2D-RR modellen worden opgezet. Zie een voorbeeld van zo’n schematisatie in de figuur hieronder. De laatste versie van delft3dfmpy (2.0.3) is gelanceerd in november 2022 en wordt niet meer structureel beheerd of onderhouden.

In 2023 is delft3dfmpy via het TKI HYDROLIB-project ondergebracht in de HYDROLIB-module onder de naam D-HyDAMO. Voor de 1D-oppervlaktewaterschematisatie is aangesloten op het HyDAMO DAMO 2.2 geopackage formaat. Daarnaast is functionaliteit voor de schematisatie van sturing (D-HYDRO-RTC) toegevoegd en is voor de 2D-modellering aangesloten op de Meshkernel-module van Deltares. Ten slotte is aangesloten op de HYDROLIB-core module van Deltares, waarmee de 1D-modelbestanden van D-HYDRO worden weggeschreven. D-HyDAMO is beschikbaar op github via de HYDROLIB-module.

Open

Functionaliteit schematisatie oppervlaktewater (1D)

De 1D-oppervlaktewaterschematisatie wordt met D-HyDAMO opgezet vanuit data die is gestructureerd volgens het datamodel HyDAMO in het HyDAMO DAMO 2.2 geopackage formaat. Of data in dit formaat is kan worden geverifieerd met de Validatietool. Met de Validatietool kan ook de kwaliteit van de data ook worden gevalideerd. De Validatietool is ontwikkeld door HKV, Hydroconsult en D2HYDRO in opdracht van Het Waterschapshuis. In de 1D-oppervlaktewaterschematisatie kunnen worden opgenomen:

• Een netwerk van waterlopen;

• Dwarsprofielen van waterlopen;

• Kunstwerken zoals stuwen, gemalen, duikers, bruggen en onderspuiers;

• Gecombineerde kunstwerken (parallel in het netwerk);

• Laterale randvoorwaarden met aan- of afvoeren;

• Randvoorwaarden (constant of tijdreeksen van waterstanden of afvoeren);

• Rekenpunten.

In deze wiki is beschreven welke data van het datamodel precies nodig is voor het opstellen van het 1D-oppervlaktewatermodel van deze objecten.

Functionaliteit sturing (RTC)

Relatief eenvoudige en veel voorkomende sturing van kunstwerken kan vanuit de HyDAMO DAMO 2.2 geopackage direct worden geschematiseerd. Het gaat dan om PID-controllers met sturing op 1 meetpunt (op waterstand of afvoer) en met aanpassing van 1 variabele (kruinhoogte, klephoogte of capaciteit van een gemaal) van het kunstwerk. Of om tijdcontrollers waarbij de te regelen variabele (kruinhoogte, klephoogte of capaciteit van een gemaal) via een tijdreeks wordt gestuurd. Voor meer complexe regelingen, waarbij meerdere meetpunten zijn betrokken, of kunstwerken in samenhang worden gestuurd (bijv. gebiedsregelingen), kan D-RTC sturing van D-HYDRO worden geimporteerd die in xml-bestanden opgeslagen. Op deze wijze kunnen zowel simpele als meer complexe sturingen worden geschematiseerd. Voor meer informatie verwijzen we naar de meer gedailleerde uitwerking van RTC in deze wiki.

Functionaliteit schematisatie inundatie (2D)

Met D-HyDAMO kunnen binnen polygonen vierkante en driehoekige roosters worden gegenereerd. De roosters kunnen binnen door de gebruiker te definieren polygonen worden verfijnd en delen van het rooster kunnen worden uitgeknipt. Daarnaast kan de hoogte aan het 2D-rooster worden toegevoegd. Voor het schematiseren van de ruwheid op basis van polygonen zijn codeblokken voor het Jupyter notebook beschikbaar. In D-HYDRO wordt de koppeling tussen 2D-roostercellen en de 1D-rekenpunten gerealiseerd via 1D2D-links. Deze links kunnen worden gegenereerd vanuit de 1D-rekenpunten of de 2D-rekenpunten. Zie voor meer informatie de beschrijving van 2D in deze wiki.

Functionaliteit schematisatie neerslag-afvoerproces (RR)

De schematisatie van het neerslag-afvoerproces van onverhard gebied wordt opgezet op basis van afwateringsgebieden en daarbij horende laterale randvoorwaarden op de 1D-oppervlaktwaterschematisatie. Per afwateringsgebied wordt 1 onverharde knoop geschematiseerd als onverhard gebied aanwezig is. Het oppervlak van het onverharde gebied en het oppervlak van verschillende landgebruiken voor de verdampingsberekening worden bepaald op basis van een landgebruikkaart die door de gebruiker wordt opgegeven. Het bodemtype wordt bepaald op basis van een door de gebruiker op te geven bodemkaart. Het gemiddelde maaiveldniveau wordt bepaald op basis van een door de gebruiker op te geven maaiveldhoogtebestand. De infiltratiecapaciteit, berging op maaiveld en de initiele grondwaterstand kunnen als constante of via rasters worden opgegeven. De drainageparameters (weerstanden en laagdiktes) worden op dit moment uniform over het model verondersteld.

Het oppervlak stedelijk verhard gebied wordt bepaald op basis van de door de gebruiker op te geven landgebruikkaart (zelfde als voor de onverharde knopen). De kenmerken van de riolering (berging op straat, berging in de riolering en pompovercapaciteit) kunnnen als vaste waarde of ruimtelijk gedistribueerd als raster worden opgegeven. De schematisatie kan eenvoudig, met per afwateringsgebied het verhard oppervlak in 1 verharde knoop, of meer complex met rioleringsgebieden en daaraan gekoppelde overstorten, waarbij er per overstort 1 verharde knoop wordt geschematiseerd. De fractie die de overstort voor zijn rekening neemt van het verharde gebied binnen het rioleringsgebied is in de overstorten opgenomen. De maaiveldhoogte wordt gelijk gesteld aan de gemiddelde maaiveldhoogte in het afwateringsgebied of het rioleringsgebied, afhankelijk van de gekozen optie. Zie hier voor meer informatie over de schematisatie van de verharde knoop.

De schematisatie van het neerslag-afvoerproces van glastuinbouwgebied wordt opgezet op basis van afwateringsgebieden en daarbij horende laterale randvoorwaarden op de 1D-oppervlaktwaterschematisatie. Per afwateringsgebied wordt 1 glastuinbouwknoop geschematiseerd als glastuinbouw aanwezig is. Het oppervlak van het glastuinbouwgebied wordt bepaald op basis van een landgebruikkaart die door de gebruiker wordt opgegeven. De maaiveldhoogte van het glastuinbouwgebied wordt gelijk gesteld aan de gemiddelde maaiveldhoogte in het afwateringsgebied. De berging op het dak kan als constante waarde of als raster worden opgegeven. De berging in het regenwaterbasin is op dit moment niet in te stellen en wordt op de eerste klasse gesteld.

Het oppervlak open water wordt bepaald per afwateringsgebied uit een door de gebruiker op te geven landgebruikkaart (zelfde als voor de onverharde knopen). Per afwateringsgebied wordt 1 open water knoop geschematiseerd als er oppervlak open water aanwezig is.

Meteogegevens van neerslag en verdamping voor verharde knopen, onverharde knopen, glastuinbouwknopen en open water knopen, worden opgegeven in rasters. De meteogegevens worden gemiddeld over meteogebieden die gelijk kunnen zijn aan de afwateringsgebieden.