14 juni 2017

Morfologische berekeningen voor

rivier en kust: stand van zaken

Willem Ottevanger en Emiel Moerman

D-HYDRO Symposium, Delft

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,

…

2. River morfologie

Integratie met bestaande Delft3D code

D-Flow 1D D-Flow Flexible

Mesh

Delft3D-FLOW

Integratie met bestaande Delft3D code

D-Flow 1D D-Flow Flexible

Mesh

Integratie met bestaande Delft3D code

MOR

Delft3D-FLOW

MOR

D-Flow 1D

MOR

D-Flow Flexible

Mesh

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

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:

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

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

Secundaire stroming en dwarshellingseffect

28 juni 2017

Delft3D 4 Delft3D FM

Quadrilaterals versus triangular

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)

Ongestructureerd rooster

Het gewenste rooster: zoveel mogelijk curvilineair +

driehoekig waar noodzakelijk

Beste nauwkeurigheid en efficient qua rekentijden

Ongestructureerd rooster

Het gewenste rooster: zoveel mogelijk curvilineair +

driehoekig waar noodzakelijk

Beste nauwkeurigheid en efficient qua rekentijden

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

wate

rsta

nd

12h 12h 0h 0h

-1

0

1

2

Getijasymmetrie

Langzame afname:

lagere snelheden

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

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

Onderzoek – Invloed van Scheepvaart

(met dank aan Thijs Robijns)

Onderzoek – Invloed van Scheepvaart

(met dank aan Ryan Sandhu)

Onderzoek – Invloed van Scheepvaart

2. Coastal morphology and waves

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

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

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

Uniform Coast D-HYDRO versus Delft3D 4

FLOW

WAVE

Uniform Coast D-HYDRO versus Delft3D 4

golfhoogte

golfkracht -x

golfkracht -y

golfgedreven stroming

bed shear stress

Uniform Coast - structured versus unstructured

gestructureerd ongestructureerd

Egmond – Coast3D (1998)

Niet uniforme bodem

Getij randvoorwaarden

Tijdvarierende golfcondities

Vergelijking tegen metingen

Egmond – Coast3D (1998)

Rechtstreekse vergelijking

tegen metingen

Binnen kalibratie

onzekerheden

Kalibratie proces gaande

golfhoogte

golfperiode

waterstand

stroming -x

stroming -y

Ameland tidal inlet (under development)

Opzet en kalibratie proces gaande

Test cases (D-Flow FM + D-Waves + D-Morphology)

- Uniform Coast including breakwater

- Sandmotor

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

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

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

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

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)

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)

Thanks to the team

D-HYDRO Suite: Morphology 2D Morphology 1D (SOBEK 3)

Imple

menta

tion

Testing/M

anagem

ent

GUI