Beekherstel in Tygron: de mogelijkheden verdiept.

Beekherstel is een zeer actueel onderwerp, waarbij Tygron wordt ingezet om de impact van verschillende scenario’s voor beekherstel inzichtelijk te maken. Het Tygron Geodesign Platform rekent op basis van de best beschikbare data de impact van verschillende opties op het watersysteem door en maakt inzichtelijk hoe deze inpassen in de omgeving. Effecten voor bijvoorbeeld agrariërs, recreanten en bebouwde omgeving kunnen worden meegewogen en afgestemd met de betrokkenen. Zo wordt bijgedragen aan een klimaat adaptieve en toekomstbestendige inrichting. Zie voor een aantal voorbeelden: Tygron NL Geodesign Platform | Beekherstel en Webinar datagedreven beekherstel: interactief ontwerpen – Landschapstriënnale (landschapstriennale.com). Tijdens de waterinfodag  op 1 november 2021 worden de mogelijkheden aan de hand van een casus voor het waterschap Aa en Maas door TAUW gepresenteerd.

Ook Ruben den Hertog heeft in het kader van zijn bachelor aan de Universiteit Twente een essay geschreven over het simuleren van een landelijk bekensysteem in Tygron, zie http://essay.utwente.nl/88487/. Het mooie essay van Ruben vraagt op enkele punten om aanscherping en verdieping. Deze geven we hieronder, zodat deze kennis door onze gebruikers kan worden ingezet bij toekomstige beekherstelprojecten. Tygron werkt heel graag samen met onderwijsinstellingen en stagiairs om de kennisdeling en community te vergroten. Mocht je als stagiair aan een onderzoek met Tygron beginnen, aarzel dan vooral niet om contact met ons op te nemen!

1. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 42: “Zo is in dit onderzoek aangetoond dat de ruwheid coëfficiënt een onverwachte invloed heeft op de berekening van de stroomsnelheid en daarmee de waterstand in een Tygron model. Om deze invloed precies te bepalen is een vervolgonderzoek aanbevolen. Het in aanbevolen om in dit onderzoek te kijken naar het verschil in invloed van de ruwheid bij lagere en hogere waterstanden. Hierin is het aanbevolen om de nadruk te leggen op de reden waardoor de ruwheid bij hogere waterstanden een grotere invloed blijkt te hebben op de waterstand.”

Reactie Tygron: De stroomsnelheid wordt niet beperkt door een combinatie van hogere waterstand en ruwheid coëfficiënt (manning waarde). Tygron werkt met de Saint-Venant vergelijkingen en volgens deze neemt de frictie af bij een toenemende waterhoogte “h”.

Om de correcte werking en implementatie van de Saint-Venant vergelijking in te zien, heeft Tygron meerdere tests en benchmarks geïntegreerd in haar rekenkern. In deze tests en benchmarks wordt bovenstaande weerlegd. Zie voor de implementatie en referenties naar achterliggende wetenschappelijk papers:
https://support.tygron.com/wiki/Surface_model_(Water_Overlay)
Water Module benchmarks – Tygron Support wiki

Dat neemt niet weg dat er wel andere redenen kunnen zijn voor extra weerstand bij hogere waterniveaus.

  1. Het is een gegeven dat als je kleine sloten hebt er voldoende gridcellen moeten zijn voor goede doorstroming in een 2D model zoals Tygron. Doorstroming wordt vooral ook gehinderd bij steile waterranden en een hogere waterstand kan in dat geval invloed hebben.=> Oplossing is hier vaak een kleiner gridcel formaat, vuistregel minimaal 6 tot 8 cellen in breedte van watergang. Berekening duurt iets langer maar antwoord wordt beter.
  2. Een ander bekend fenomeen is dat een 1D model (zoals SOBEK) kleine bochten en versmallingen in een watergangen niet mee neemt en een 2D model inherent wel, dit kan ook tot extra frictie leiden in het 2D model.
  3. Wat de juiste manning waarde is voor een watergang is erg watergang/ondergrond specifiek. In de literatuur zie je hier ook vaak verschillende waardes voor, wat ook weer mede afhankelijk is van het rekenmodel. Je kunt bijvoorbeeld wat extra weerstand in een 1D model introduceren om versmallingen, bochten, hobbels te simuleren via de ruwheid.=> Het beste is uiteraard deze te bepalen op basis van meetgegevens ipv de default waarde gebruiken. In het Tygron model kun je per watergang, (evt zelf per gridcel) een manning waarde opgeven voor optimaal detail.

2. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 42: “Om de potentie van de Tygron software waar te kunnen maken, worden er een paar verbeteringen in de software voorgesteld. Het is aanbevolen om de mogelijkheid tot een Q-h relatie in een uitlaat in te bouwen. Dit geeft meer betrouwbaarheid in de gesimuleerde waterhoogtes benedenstrooms.

Reactie Tygron: Een Q-h relatie wordt in Tygron opgegeven als een H-t relatie, over een bepaalde lengte. Je kunt reeds een bovenstroomse en onderstroomse H-t relatie aangeven in Tygron via een in/uitlaat gebied. Meerdere klanten simuleren op deze manier inlaten in rivieren/beken en dijkoverslag.

3. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 42: “Op dit moment kunnen initiële waterhoogtes alleen worden bepaald met een NAP waarde. Voor modellen met een groot verval kan het wenselijk zijn om een relatieve waterhoogte te kunnen instellen. Hierdoor zou het gebruik van GIS-programma’s achterwege gelaten kunnen worden”.

Reactie Tygron: Relatieve waterhoogte in de Water Area is reeds geïmplementeerd op de Tygron Preview (beta) server, deze komt bij de volgende LTS update voor iedere Tygron gebruiker ter beschikking. Zie ook Tygron EN Geodesign Platform | Water area relative attribute.

4. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 42: “Het is ook wenselijk om het controleren van duikers makkelijker te maken. Dit zou bijvoorbeeld kunnen door een aantal cellen rondom de inlaat cel van de duiker aan te merken als controlegebied. Is er een waterstroming in deze cellen maar is er geen stroming door de duiker, kan er een waarschuwing worden gegeven. Er kan ook een groter gebied voor de inlaat van een duiker worden gespecificeerd. Zeker als er gerekend wordt met een kleine celgrootte, kan dit fouten oplossen. Hierdoor zal een eventuele foute bodemhoogte van een watergang, vlak voor een duiker, bijvoorbeeld minder invloed hebben op de stroming door deze duiker.”

Reactie Tygron: Dit was een veel voorkomende vraag uit de community en is sinds de LTS update 2021.10.5 van 2 juli 2021 ondervangen. Deze functionaliteit is dus inmiddels voor alle Tygron gebruikers beschikbaar. Zie ook Tygron EN Geodesign Platform | Improved Water Wizard. 

    1. Sinds de LTS update 2021.10.5 wordt de duikerhoogte, als deze bij de uitgang lager is dan het omliggende terrein, automatisch aangepast. Tevens worden duikers in het midden (diepste deel) van watergang geplaatst. Zie ook de basis typologie overlay voor de exacte posities van duikers, stuwen, inlaten.
    2. Deze update bevat ook een update voor de Water Wizard. Hierin krijgen kunstwerken (duikers, stuwen, etc) meer feedback over of ze goed zijn gepositioneerd/juiste waardes hebben en er zijn ook voor veel gevallen automatische correcties mogelijk om deze te verbeteren. Enkele voorbeelden:
        • Automatisch berekenen van de hoek van een stuw indien alleen een punt locatie bekend is.
        • Controle dat een stuw in twee peilvlakken ligt en of de stuwhoogte attributen matchen met de peilvlak waterstanden en AHN hoogtes.
          Zie ook: https://support.tygron.com/wiki/Version_2021.10.5
    3. Sinds de LTS update 2021.10.6 van 30 juli 2021 wordt het DEM onder bruggen ook automatisch gecorrigeerd, vaak zitten er meetfouten in het AHN rondom bruggen die voor extra weerstand zorgen. De update past (indien gewenst) de hoogte aan naar de laagste waarde rondom de in/uitgang van een brug (Tygron EN Geodesign Platform | Improvement in bridges)

5. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 42: “Het grootste aandachtspunt is de manier hoe watergangen worden ingetekend in Tygron. Het gebruik van de “angle of repose” is geen slechte theorie en zorgt in veel gevallen voor een zeer realistisch profiel. Echter zorgt dit er ook voor dat er weinig controle is over het profiel wanneer de standaard intekening ontoereikend is. Zeker op plekken waar het AHN minder accuraat is zorgt dit voor fouten”

Reactie Tygron:

      1. De standaard water intekening kun je ook uitzetten in de wizard als je het gebied inlaadt, dit geeft de gebruiker de mogelijk om zonder dat er al een profiel is de watergangen zelf in te laden.
      2. Standaard legger profielen blijven helaas ook een benadering van de werkelijkheid, zeker bij kleine meanderende beekjes. Tygron ondersteunt daarom ook het inladen van een eigen ingemeten bodemhoogtemodel in de vorm van een GeoTiff raster. Zie ook punt 7.

6. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 42: “Voor Tygron om een goed te kalibreren model te kunnen opzetten, is het aan te bevelen om meer controle te geven over de locatie, het profiel en het verhang in een watergang. Dit kan bijvoorbeeld door een optie te geven in welke attribuut er leidend is bij de intekening van een watergang, de “angle of repose” of de bodemhoogte.”

Reactie Tygron: Je kunt aangeven of je met een relatie waterdiepte werkt voor verhang in de watergang of met een absolute bodemhoogte. De angle of repose gaat door totdat deze diepte of hoogte is bereikt. We lopen dit soort casussen graag met gebruikers door, profielen mappen op 2D hoogtekaarten blijft altijd lastig (ook in GIS) dus wellicht zijn daar nog verbeteringen te maken.

7. Geciteerd uit het onderzoek, pagina 4 (Samenvatting): Standaardmodellen in Tygron kunnen handmatig verbeterd worden, bijvoorbeeld door nieuwe watergangen in te laden of door duikers handmatig in te tekenen. Dit kost vaak veel tijd en is soms maar op beperkte schaal mogelijk.

Reactie Tygron: Het werken met Tygron betekent werken met veel data. Kennis van het verwerken van grote hoeveelheden data is daarom een pré; hier is Tygron zeer geschikt voor en Tygron ondersteunt verschillende manieren om geautomatiseerd te werken met import van data.

Hier een aantal referenties. :

    1. Len Geisler van TAUW legt uit hoe er met de API data processen te automatiseren zijn: https://www.tygron.com/nl/2021/06/18/verslag-community-of-practice-integrale-watersimulaties-op-hyperresolutie/
    2. Maxim Knepfle, CTO Tygron, legt een aantal manieren uit voor het importeren van data (zie presentatie 4 van de Community of Practice van 22 oktober 2020: https://www.tygron.com/nl/2020/10/23/verslag-community-of-practice-oppervlaktewater/
    3. Importeren van watergangen: