Waterschap brengt met applicatie baggerrisico’s in beeld

Waterschap brengt met applicatie baggerrisico’s in beeld

“Meer inzicht in de onderhoudsstaat van de hoofdvaarwegen”

Waterschap Noorderzijlvest zorgt voor het beheer van zo’n 2550 kilometer aan watergangen, waarvan circa 350 kilometer aan kanalen en vaarwegen in het noorden van Nederland. Een flinke klus want deze watergangen moeten niet alleen diep en breed genoeg blijven, maar moeten ook worden schoongemaakt. Om deze werkzaamheden snel en effectief uit te kunnen voeren, heeft het waterschap samen met Ordina een applicatie gebouwd die helpt bij het in kaart brengen van baggerrisico’s. 

Door de redactie

Afbeelding 1: Jan Willem de Boer, planner watersystemen waterveiligheid Waterschap Noorderzijlvest bij de baggerwerkzaamheden van het waterschap.

Een deel van de beheerwerkzaamheden van Waterschap Noorderzijlvest bestaat uit het baggeren van de hoofdafvoer. Hiervan wordt per jaar zo’n 15 kilometer gebaggerd. Daarbij maakt het waterschap gebruik van SingleBeam-data die de afstand vanaf de bovenkant van de baggerspecie tot de waterspiegel meten. Alles ten opzichte van NAP. “Met behulp van deze data maken we een meerjarenbaggerplan, waarin staat waar en wanneer er gebaggerd moet gaan worden. Voorheen werden deze data handmatig bewerkt, maar dit gaf teveel onduidelijkheid over de aanwas van de baggerspecie op watergangniveau, waardoor er soms discussie ontstond waar wel of niet gebaggerd moest worden”, aldus Jan Willem de Boer, planner watersystemen waterveiligheid Noorderzijlvest.

Bouw applicatie
Hoewel het waterschap over veel data en kennis beschikt, was met name de capaciteit soms ontoereikend om deze data om te zetten naar nuttige informatie waarmee de baggerplanning kan worden opgeleverd. Om meer inzicht te hebben in de onderhoudsstaat van deze hoofdafvoer schakelde het waterschap begin 2019 Ordina in. In samenwerking met het waterschap bouwde Ordina vervolgens een applicatie die de baggerrisico’s in beeld brengt en de knelpunten visualiseert binnen het areaal.

Voor het maken van de applicatie werd een scrumteam samengesteld uit professionals van Ordina en het waterschap. Dit resulteerde in een samenwerking waarbij Ordina de technische kennis leverde en het waterschap de domeinkennis. Harco de Jager was als business unit manager Ordina Geo-ICT betrokken bij het project en vertelt over de planning en wijze van uitvoering. “We hebben de scrumopdracht uitgevoerd in drie sprints van drie weken. Elk van de sprints had een vooraf vastgesteld specifiek doel, zodat aan het einde van een sprint telkens een concreet werkend product werd opgeleverd.”

Wel of niet bruikbaar
Het doel van sprint 0 was de inrichting, het vullen van backlog, de validatie data/functionaliteit en het bepalen minimum viable product (MVP). De Jager: “We hebben gevalideerd of de aangeleverde (test)data van voldoende kwaliteit waren voor het gewenste eindproduct. We hadden vooraf al vastgesteld dat de data niet altijd even betrouwbaar waren en hebben dus tijdens de uitvoering continu bekeken welke data wel of niet bruikbaar waren.”

Afbeelding 2: Dwarsprofiel van een watergang.

In sprint 1 richtte het team zich op de bouw van volumeberekeningen met FME. Daarbij legden ze de nadruk op het bepalen van de volumes van een (deel van een) watergang. “Aan het einde van deze sprint leverden we een volledige dataset met baggervolumes en waren we al gestart met de visualisatie”, vertelt De Jager.
In de laatste sprint, sprint 2 was het doel om kaartbeelden en een dashboard te realiseren. De Jager: “Op basis van de opgeleverde volumeberekening hebben we de visualisatie van de kaartbeelden en het dashboard gerealiseerd met GeoWeb.

Dit leverde verschillende views op die elk een specifieke informatievraag beantwoordden. We hebben tijdens de sprints wekelijks een release beschikbaar gesteld en aan het eind van iedere sprint lieten we de werkende functionaliteit zien, zodat gebruikers ermee aan de slag konden. Hierdoor kregen we belangrijke feedback binnen waarmee we zowel de visualisatie als de berekeningen hebben verbeterd. Na de drie sprints heeft het waterschap de opgeleverde applicatie in gebruik genomen.”

Technische realisatie
Om risicogestuurd te kunnen baggeren, had het waterschap specifiek behoefte aan meer inzicht in de onderhoudsstaat van de hoofdvaarwegen. Belangrijk daarbij zijn de doorstroming en vaardiepte waarbij in het water aanwezig slib de doorstroom van water belemmert en de beschikbare vaardiepte vermindert. De Boer licht dit toe: “Als waterschap beschikken we over datasets met SingleBeam-metingen van alle kanalen en vaarwegen die om de vijf jaar worden uitgevoerd. Tevens hebben we recente dwarsprofielen van de watergangen. Deze data dienen als input om slibvolumes, slibaanwas en de vaardiepte te berekenen.”
Naast de SingleBeam-metingen en de dwarsprofielen beschikt het waterschap over diverse datasets waaronder één met gewenst natte oppervlakte per waterweg en één met de verwachte waterstand op basis van peilgebieden. “Door het slim combineren van deze data is het mogelijk om slibvolumes te berekenen en daarnaast de vaardiepte vast te stellen”, legt De Jager uit. “Met de gerealiseerde applicatie is zo risicogestuurd baggeren mogelijk geworden en kan het waterschap de burgers en bedrijven in het gebied beter bedienen wat betreft waterafvoer en bevaarbaarheid. De applicatie voorspelt waar en op welk moment in tijd er risico’s ontstaan en maakt het mogelijk om deze per jaar te visualiseren. De applicatie ondersteunt het berekenen van het baggervolume en het visualiseren van de resultaten in een kaartbeeld en dashboard.“

De wijze waarop Ordina de berekening van het baggervolume heeft gerealiseerd, is weergegeven in afbeelding 3. Met de dwarsprofielen wordt een representatieve profiel ‘bak’ gecreëerd. Met de z-waardes van de sliblaag die zijn opgeslagen in de profielpunten en de aanvullende bestanden met z-waardes van de bodem wordt een hoeveelheid slib per dwarsprofiel berekend. Door deze data te combineren met de waterhoogte per peilgebied kan ook het natte oppervlak worden berekend. Deze 2D-berekeningen zijn geëxtrapoleerd naar een 3D-bak door middel van de SingleBeam-metingen. Op basis van deze methode wordt ieder profiel doorgerekend.

 

Berekenen baggervolume 

Het resultaat van de hierboven aangegeven aanpak is een dataset met berekende volumes per profiel. De Jager vertelt wat de vervolgstappen zijn: “De berekende resultaten worden opgeleverd in een relationeel datamodel. Hierbij wordt FME ingezet als rekenmodule waarmee brondata worden bewerkt, berekeningen worden gedaan voor het bepalen van de volumes en als output in het datamodel worden opgeslagen. Voor de validatie van de hiermee bepaalde resultaten is op een kleine (sample) dataset getoetst. Na positieve terugkoppeling hierop is de berekening uitgevoerd voor het gehele areaal. In de prognose van de te baggeren hoeveelheden slib is een aanwas van enkele centimeters per jaar meegenomen.”

Afbeelding 4: De geplande baggeracties van Waterschap Noorderzijlvest voor het jaar 2024.

Baggerrisico’s in beeld
Met het gevulde datamodel als bron zijn binnen GeoWeb de visualisatie van de verschillende thematische kaarten zoals waterdiepte en benodigde natte oppervlakte gerealiseerd. Deze bevatten verschillende kaartbeelden: de te bevragen overzichtskaart traject(en); de ondiepten door aanwezigheid van baggerspecie; de watergangen met te weinig doorstroomvolume en ten slotte het geprognotiseerd baggervolume, op basis van een aanwas van enkele centimeters bagger per jaar. Naast kaartbeelden zijn er ook diverse dashboards met GeoWeb gerealiseerd, waarbij voor een geselecteerd traject tweetal soorten informatie wordt getoond: de hoeveelheid baggerspecie totaal en de hoeveelheid baggerspecie totaal in leggerprofiel.

“Binnen GeoWeb zijn we in de praktijk tegen enkele uitdagingen aangelopen. Zo bleek met name het tonen van de dwarsprofielen alleen mogelijk door dwarsprofielen te genereren als HTML-bestanden met behulp van FME. Toen deze problemen eenmaal waren opgelost, kon de applicatie worden opgenomen in de infrastructuur van het waterschap van waaruit deze inmiddels beschikbaar wordt gesteld aan de diverse gebruikers, zoals de planner van de baggerwerkzaamheden, projectleiders, ecologen, peilbeheerders en hydrologen.”

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Scroll naar top