Presentatie door Willem Ottevanger en Emiel Moerman, Deltares, op het D-HYDRO Symposium van de Deltares Software Dagen - Editie 2017 (DSD-NL 2017).

1. 14 juni 2017
Morfologische berekeningen voor
rivier en kust: stand van zaken
Willem Ottevanger en Emiel Moerman
D-HYDRO Symposium, Delft

2. Next Generation Hydro Software
D-Flow 1D
module
D-Flow FM
Module (2D/3D)
Plugins:
OpenDA,
scripting,
…
D-HYDRO
Suite
1D/2D/3D
Engines:
DELWAQ,
SWAN,
RTC-Tools,
…

3. 2.
River morfologie

4. Integratie met bestaande Delft3D code
D-Flow 1D
D-Flow Flexible
Mesh
Delft3D-FLOW

5. Integratie met bestaande Delft3D code
D-Flow 1D
D-Flow Flexible
Mesh

6. Integratie met bestaande Delft3D code
MOR
Delft3D-FLOW
MOR
D-Flow 1D
MOR
D-Flow Flexible
Mesh

7. Integratie met bestaande Delft3D code
Welke code wordt gedeeld met Delft3D?
• Leesroutines (.mor/.sed/.tra/(.bcm))
• Transport formuleringen
• Onderlagenboekhouding
• Randcondities (.bcm)
D-Flow 1D
D-Flow Flexible
Mesh
MOR MOR

8. Ontwikkeling 1D specifieke code
Welke code is 1D specifiek?
• Splitsingspunten (+leesroutines)
 .nrd
• Aanpassing van de ZW-profielen
D-Flow 1D
MOR
Tabel als functie van
Splitsingspuntrelatie:
Aanpassing van de ZW-profielen:

9. Ontwikkeling 2D specifieke code
MOR
D-Flow Flexible
Mesh
Welke code is 2D specifiek?
• Leesroutines ongestructureede modelinvoer
• Ongestructureede rooster topologie
• Secundaire stroming en hellingseffecten op ongestructureede roosters

10. 2016-2017
• 2D Morphology Beta-Release in D-HYDRO 1.3.1
• Belangrijkste ontwikkelingen (sinds vorig jaar)
• Grafische interface
• Morphologische randconditie
• Uit validationonderzoeken, betere consistentie met Delft3D 4
• Missende uitvoer op map and his file
• Ruimtelijk varierende ruwheid
• Robuuster maken rekenhart (stack-overflow / ongeinitialiseerde
variabelen)
• Toepassingen:
• Principe-test voorbeeld (bochtstroming)
• Equador – Analyse van aanzandingsprobleem
• Research – Het effect van scheepvaart op de morfologie

11. Secundaire stroming en dwarshellingseffect
28 juni 2017
Delft3D 4 Delft3D FM

12. Quadrilaterals versus triangular

13. Toepassing: Rivieren Guayas, Daule, Babahoyo
Doel:
 Waarom vindt er aanzanding plaats?
 Waarom is de aanzanding toegenomen in
de afgelopen decennia?
 En … welke maatregelen kunnen dit
verminderen?
(met dank aan Anke Becker
en Pedro Barrera Crespo)

14. Ongestructureerd rooster
Het gewenste rooster: zoveel mogelijk curvilineair +
driehoekig waar noodzakelijk
 Beste nauwkeurigheid en efficient qua rekentijden

15. Ongestructureerd rooster
Het gewenste rooster: zoveel mogelijk curvilineair +
driehoekig waar noodzakelijk
 Beste nauwkeurigheid en efficient qua rekentijden

16.  Guayas estuarium: vloed duurt langer dan eb
 Netto sediment transport het estuarium in
 Het systeem is vloeddominant
Getijasymmetrie
Snelle toename: hogere snelheden
Langzame afname:
lagere snelheden
tijd
waterstand
12h12h 0h0h
-1
0
1
2

17. Getijasymmetrie
Langzame afname:
lagere snelheden

18. Toename Aanzanding
Toename van de aanzanding in de afgelopen
decennia:
 Reductie van de intergetijdegebieden
vanwege garnalenkwekerijen en
reclamering van mangrovegebieden
 Toename van getijasymmetrie
 Afname van de rivierafvoer vanwege de
Daule Peripa stuwdam
 Maar niet vanwege de ontbossing in het
stroomgebied

19. Mitigerende maatregelen:
 Toename residuele stroming richting de zee
 Aanpassing beheer van de Daule-Peripa stuwdam
 Verminderen van de getijasymmetrie
 Herstellen van de intergetijde gebieden
Toename Aanzanding

20. Onderzoek – Invloed van Scheepvaart
(met dank aan Thijs Robijns)

21. Onderzoek – Invloed van Scheepvaart
(met dank aan Ryan Sandhu)

22. Onderzoek – Invloed van Scheepvaart

23. 2.
Coastal morphology and waves

24. Validatie D-Flow FM + D-Morphology + D-Waves
2D Morphology + Waves Beta-Release in D-HYDRO 1.3.1
0) Principe testen/validatie testen: analytisch, schematisch, laboratorium
(meer dan 200 tests, klein en snel)
1) D-HYDRO Suite versus Delft3D 4 Suite (real-life test casussen)
2) D-HYDRO Suite versus metingen
Skillbed (regressie testen D-HYDRO versie)
Doel: Testen of fundamentele dingen fout gaan, indien akkoord verdere
optimalisatie van toepassingen en prestatie
D-Flow FM + D-Waves
D-Flow FM + D-Morphology + D-Waves

25. Skillbed D-Flow FM + D-Waves
Doel: geautomatiseerde test omgeving voor periodieke validatie van code
Objectieve vergelijking tegen meet data
Verschillende ‘real-life’ test casussen
‘Live’ document dat de prestatie van de laatste D-HYDRO versie verifieerd
- Model input files
- Model beschrijving
- Model run (geautomatiseerd, laatste D-HYDRO versie)
- Post-processing scripts voor visualisatie en quantificatie van
resultaten (python, geautomatiseerd)
Periodieke validatie en monitoring

26. Skillbed D-Flow FM + D-Waves
TESTCASUSSEN:
- Uniform Coast
- Egmond (Coast3D)
- Ameland
- Sandmotor
- Anmok
- HISWA basin
- more
0 5 10 15 20 25 30
-10
-5
0
5
10
without wci
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08

27. Uniform Coast D-HYDRO versus Delft3D 4
FLOW
WAVE

28. Uniform Coast D-HYDRO versus Delft3D 4
golfhoogte
golfkracht -x
golfkracht -y
golfgedreven stroming
bed shear stress

29. Uniform Coast - structured versus unstructured
gestructureerd ongestructureerd

30. Egmond – Coast3D (1998)
Niet uniforme bodem
Getij randvoorwaarden
Tijdvarierende golfcondities
Vergelijking tegen metingen

31. Egmond – Coast3D (1998)
Rechtstreekse vergelijking
tegen metingen
Binnen kalibratie
onzekerheden
Kalibratie proces gaande
golfhoogte
golfperiode
waterstand
stroming -x
stroming -y

32. Ameland tidal inlet (under development)
Opzet en kalibratie proces gaande

33. Test cases (D-Flow FM + D-Waves + D-Morphology)
- Uniform Coast including breakwater
- Sandmotor

34. Long straight coast (D-Flow FM + D-Waves + D-Morphology)
Hs = 2 m, Tp = 10 s, dir = 270 degN
≈ 3 months simulation period
Tide (1.5m) + Neumann
work by Ap van Dongeren,
Matthijs Gawehn & Björn Röbke
D-HYDRO versus Delft3D 4

35. Long straight coast (D-Flow FM + D-Waves + D-Morphology)
Delft3D 4 - SWAN D-HYDRO - SWAN
work by Ap van Dongeren,
Matthijs Gawehn & Björn Röbke

36. Sandmotor (D-Flow FM + D-Waves + D-Morphology)
1-year brute force simulation
Morfac = 1; tides, wind, surges & waves
work by Arjen Luijendijk
Delft3D 4 Suite D-HYDRO Suite

37. Delta Shell
Integrated model
1. Project: Import Flow Flexible Mesh Model (*.mdu)
2. Turn into Integrated Model
3. Project: Import Wave Model (*mdw)
4. Move into Integrated Model

38. D-Flow FM + D-Waves koppeling
SWAN – gestructureerde grids
Als Delft3D-WAVE (MDW, Waves.exe)
Interpolatie and extrapolatie
SWAN input
XBeach – wave driver (vervangt Roller model)
stationair
niet-stationair (surfbeat)

39. 2D Morphology + Waves Beta-Release in D-HYDRO 1.3.1
• Wat hebben we nu?
• 2D
• Graphical User Interface veelzijdiger dan voorheen
• D-Morphology functionaliteiten als in Delft3D-MOR
• D-Waves functionaliteiten als in Delft3D-WAVE
• Uitvoerig getest intern
• En voor de buitenwereld?
• Beschikbaar voor deelnemers Beta research partner programma (Juli)
• Publieke Beta versie verwacht aankomende D-HYDRO 2017 suite
(November)

40. Thanks to the team
D-HYDRO Suite: Morphology 2D Morphology 1D (SOBEK 3)
ImplementationTesting/Management
GUI