Validatie Watermodule Tygron op basis van dijkdoorbraak Reeuwijk

Tygron ontwikkelt het Tygron Geodesign Platform samen met en voor haar gebruikers. Samen met Tygron-gebruikers wordt bepaald wat er wordt geïmplementeerd en hoe, en resultaten worden getest en gevalideerd met gebruikers. Zo is de watermodule gevalideerd aan de hand van theoretische benchmarks, maar wordt ook steeds gewerkt aan validatie aan de hand van voorbeelden uit de praktijk. Dit is bijvoorbeeld gedaan voor de overstromingen in Valkenburg van zomer 2021 : Hieronder vindt u een uitwerking gebaseerd op de gegevens van de dijkdoorbraak in Reeuwijk van 25-26 juli 2021, gemaakt door Jan Jelle Reitsma, hydroloog van het Hoogheemraadschap Rijnland.

De casus

In de avond van 25 juli brak rond een uur of 11 een polderkering door tussen polder Reeuwijk en Sluipwijk (peil NAP -2,27 m) en de diepe droogmakerij de Tempelpolder (peil NAP – 5,85 m). Het tijdstip van de doorbraak kon min of meer worden afgeleid uit waterstandsmetingen in de omgeving van de bres. In de vroege ochtend van 26 juli werd de doorbraak ontdekt en rond 8 uur die ochtend werd de (bovenstroomse) watergang bij de bres afgedamd waarmee de toestroom naar de bres werd beëindigd. De schade in de Tempelpolder werd daarmee gelukkig beperkt tot het onderlopen van een aantal weilanden.

Omdat zowel in polder Reeuwijk en Sluipwijk als in de Tempolder de waterstand op een aantal locaties wordt gemeten (zie Figuur 1) en er ook beelden van de inundatie beschikbaar zijn, biedt deze calamiteit een kans om te valideren of de overstroming met Tygron goed gesimuleerd kan worden.

Figuur 1: locatie bres en meetpunten waterstanden

 

Modelschematisatie

De volgende meetpunten zijn gebruikt bij de validatie:

  • Meetpunt 1: gemaal Buleaus Brack; dit is het gemaal van polder Reeuwijk en Sluipwijk die aan de noordkant van de polder ligt op een afstand van ca 5 km bovenstrooms van de breslocatie
  • Meetpunt 2: een meetpunt bij de Dorpsweg in Reeuwijk Dorp op ca 1 km bovenstrooms van de breslocatie
  • Meetpunt 3: een meetpunt in de Tempelpolder op ca 750 m benedenstrooms van de breslocatie

In Tygron is een modelschematisatie gemaakt van een gebied van 6 * 6 km. Hierin zijn polder Reeuwijk en Sluipwijk en de Tempelpolder volledig opgenomen (zie Figuur 1). In het model zijn alle duikers opgenomen en de bodemhoogte van de watergangen is aangepast zodat deze gelijk zijn aan de leggerafmetingen.
Omdat de afmeting van de bres lastig exact te bepalen is (zie Figuur 2), zijn er berekeningen uitgevoerd met verschillende bresbreedtes is gevarieerd (5, 10 en 20 m). Tevens is de gridgrootte waarmee gerekend is gevarieerd; 0,5 en 0,25 m.

Figuur 2: Luchtfoto van de bres

 

Resultaten

In onderstaande grafieken is voor de 3 locaties de gemeten waterstand vergeleken met de berekende waterstand.

 

Figuur 3: Gemeten en berekende waterstanden

 

Uit de berekeningen blijkt logischerwijs dat de aangenomen bresgrootte invloed heeft op de uitkomsten, maar dat dit ook geldt voor de gridgrootte waarmee gerekend wordt. Bij een kleinere gridgrootte (0,25 m t.o.v. 0.5 m) stroomt er meer water door de bres. Dit komt doordat de aanvoer naar de bres bij een kleiner grid ‘beter’ verloopt, doordat de afmetingen van de watergangen realistischer worden geschematiseerd. Dit is vooral van belang wanneer het watersysteem bestaat uit relatief smalle en ondiepe watergangen, met ook nog veel lokale versmallingen (door bijv. bruggen) zoals hier het geval is.

Wat verder opvalt is dat de waterstand in de Tempelpolder goed wordt berekend, maar dat de waterstanden in de bovenstroomse polder afwijken van de metingen. Wanneer naar de berekeningen op een 0,25 m grid wordt gekeken, dan wordt de waterstandsdaling in het noorden van de polder overschat (meetpunt 1) en aan zuidwestzijde onderschat (meetpunt 2). Dit komt waarschijnlijk doordat er in het model ergens een barrière zit in het watersysteem tussen het meetpunt in Reeuwijk Dorp en de bres, waardoor de toestroom uit dit deel van de polder wordt belemmerd.

De berekeningen komen het best overeen met de metingen wanneer wordt uitgegaan van een bresbreedte van 5 m en er gerekend wordt op een 0,25 m grid. Deze bresgrootte lijkt, wanneer gekeken wordt naar Figuur 2, ook het beste aan te sluiten op de werkelijke situatie. Ook het berekende inundatiebeeld in de Tempelpolder komt dan behoorlijk goed overeen met de werkelijke inundatie (zie Figuur 4)

Behalve de bresgrootte is ook de diepte van de watergangen onzeker. In de modelschematisatie is uitgegaan van de leggerdiepte, maar in werkelijkheid zouden de watergangen zowel dieper als ondieper kunnen zijn. Dit zal ook een effect hebben op de toestroming naar de bres. Hiermee is (nog) niet gevarieerd in de berekeningen.

Figuur 4: Berekende en werkelijke inundatie als gevolg van de dijkdoorbraak

 

Conclusie

De in Tygron gemodelleerde resultaten komen goed overeen met de werkelijkheid, zowel gebaseerd op foto’s als op metingen. Op een van de meetlocaties (bovenstroomse polder) zijn de resultaten afwijkend, dit komt waarschijnlijk doordat de modeldata ergens een barrière genereren in het watersysteem waardoor de berekende toestroom uit dit deel van de polder wordt belemmerd. Naast de kwaliteit van de data (ook over bresgrootte en diepte van de watergangen) is de voor de berekening gebruikte gridgrootte van significante invloed op de resultaten: hoe kleiner het grid, hoe groter de nauwkeurigheid. Het is mogelijk het volledige model door te rekenen op een 0.25 m grid. De rekentijd neemt hierbij uiteraard wel sterk toe. Het nog verder verbeteren van de rekencapaciteit en -tijd is een doorlopende prioriteit van Tygron en zal dat ook de komende jaren zijn.