Roosterschematisatie Zuidwestelijke Delta : deel 1: Grevelingen, Volkerak-Zoommeer, Schelde Rijnkanaal, Oosterschelde, Veerse Meer

(1)

Deel 1:

Grevelingen, Volkerak-Zoommeer,

(2)

(3)

Deel 1: Grevelingen, Volkerak-Zoommeer, Schelde Rijnkanaal, Oosterschelde, Veerse Meer

1209448-005

(4)

(5)

Opdrachtgever Rijkswaterstaat WVL Project 1209448-005 Kenmerk Pagina's 1209448-005-ZKS-0010 62 Trefwoorden

Roostergeneratie, Zuidwestelijke Delta, Oosterschelde, Grevelingen-Volkerak-Zoommeer Schelde Rijnkanaal,Veerse meer, KPP, horizontale domeincompositie

Samenvatting

Onderdeel van het KPP 2013- en KPP 2014-project Hydraulica Schematisaties (projectnummers 1207716 en 1209448) is de actualisatie van het hydrodynamische model van de Zuidwestelijke Delta,bestaande uit de Zeeuwse delta, de hiervoor gelegen kustzone en een deel van het Vlaamse achterland (Zeeschelde).

Onderliggende rapportage (deel 1) beschrijft de roostergeneratie van de domeinen van de Grevelingen, Volkerak-Zoommeer, Schelde-Rijnkanaal, Oosterschelde en het Veerse meer. Na generatie van de roosters voor de verschillende domeinen is er een testsimulatie uitgevoerd om te controleren of het concept van meerdere gekoppelde domeinen in een model werkt. Bij deze testsimulatie zijn 4 domeinen van de Zeeuwse Delta en 2 domeinen van de Rijn Maasmonding via horizontale domeindecompositie (DDHOR) in SIMONA aan elkaar gekoppeld zijn.Deze testsimulatie is goed verlopen.

In het KPP 2015 zal gewerkt gaan worden aan de roostergeneratie van de domeinen Westerscheide, Zeeschelde en de kustzone voor de Westerscheide en Vlaanderen. Deze ontwikkeling zal gebaseerd worden op het NEVLA-model van WL-Antwerpen en zal in nauwe samenwerking met Rijkswaterstaat en WL-Antwerpen worden uitgevoerd.Deze ontwikkeling zal in een aparte rapportage worden beschreven (deel 2)

Referenties

Feb.2014

Paraaf Review Paraaf Goedkeuring Versie Datum

Drs. F. Hoozemans Conce t 11-3-2014

2 Feb.2015 _Ir_._Th_._{van der Kaa}_ï Drs. D.kerkhoven

Status

(6)

(7)

Inhoud

Lijst met Figuren iii

1 Inleiding 1

2 Algemene overwegingen 3

3 Deelroosters 4

3.1 Overzicht gehele modelrooster 4

3.2 Oosterschelde 6

3.2.1 Roosterontwerp 6

3.2.2 Roostereigenschappen 8

3.3 Rooster van Grevelingen, Volkerak en Zoommeer 9

3.4 Rooster van het Veerse Meer 14

3.5 Testsimulatie horizontale domeindecompositie 15

4 Openstaande vragen: 17

5 Vervolg KPP 2015 18

(8)

(9)

Lijst met Figuren

Figuur 1.1 Geografisch overzicht watersystemen Zeeuwse Delta ... 2 Figuur 3.1 Overzicht gehele modelrooster van de Zuidwestelijke Delta + RijnMaasMonding ... 4 Figuur 3.2 Rooster Oosterschelde domein en kustzone voor Oosterschelde en Grevelingen ... 6 Figuur 3.3 (Deel)rooster van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer ... 10 Figuur 3.4 Rooster van het Veerse Meer ... 14 Figuur A.1 Detail aansluiting roosters van domeinen Oosterschelde, ZUNOV4, RMM en Westerschelde. ... A-1 Figuur A.2 Detail aansluiting Oosterschelde en Gevelingen-Volkerak-Zooommeer, Brouwersdam ... A-2 Figuur A.3 Detail aansluiting Oosterschelde en Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, nabij Zijpe ... A-2 Figuur A.4 Detail aansluiting Oosterschelde met Grevelingen-Volkerak-Zoommeer en Scalwest ... A-3 Figuur A.5 Detail aansluiting Oosterschelde en Veerse meer ... A-3 Figuur A.6 Detail aansluiting Grevelingen-Volkerak-Zoommeer en RMM-rivieren ... A-4 Figuur A.7 Detail aansluiting RMM-zee en RMM-rivieren, Nieuwe Waterweg ... A-4 Figuur A.8 Detail aansluiting RMM-zee en RMM-rivieren, Haringvliet ... A-5 Figuur B.1 Rooster eisen in Oosterscheldedomein t.g.v. aansluiting met ZUNOv4, RMM, Scalwest en Oosterscheldekering ... B-1 Figuur B.2 Detail rooster Oosterschelde, Schaar en Hammen ... B-2 Figuur B.3 Detail rooster Oosterschelde, Roompot ... B-2 Figuur B.4 Detail rooster Oosterschelde, Grevelingen ... B-3 Figuur B.5 Detail rooster Oosterschelde tussen de westrand en Veerse meer ... B-3 Figuur B.6 Detail rooster Oosterschelde overgang richting Veerse meer (oostzijde) ... B-4 Figuur B.7 Detail rooster Oosterschelde, Volkerak... B-4 Figuur B.8 Detail rooster Oosterschelde, noordoostelijk deel ... B-5 Figuur B.9 Detail rooster Oosterschelde, zuidwestelijk deel ... B-5 Figuur B.10 Orthogonaliteit rooster van de Oosterschelde ... B-6 Figuur B.11 Orthogonaliteit ZuNov4 getekend over het Oosterschelde rooster ... B-6 Figuur B.12 Resolutie rooster van de Oosterschelde ... B-7 Figuur B.13 Gladheid in M-richting van het Oosterschelde rooster ... B-7 Figuur B.14 Gladheid in N-richting van het Oosterschelde rooster ... B-8

(10)

Figuur B.15 Aspect-ratio van het Oosterschelde rooster ... B-8 Figuur B.16 Matrix van het Oosterschelde Rooster ... B-9 Figuur C.1 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, westelijk deel... C-1 Figuur C.2 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, midden deel ... C-2 Figuur C.3 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, oostelijk deel ... C-2 Figuur C.4 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, : Schelde Rijn-kanaal (noordelijk)C-3 Figuur C.5 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, : Schelde Rijn-kanaal (zuidelijk) . C-3 Figuur C.6 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, : Markizaatsmeer en Zoommeer . C-4 Figuur C.7 Orthogonaliteit van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster ... C-4 Figuur C.8 Resolutie van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster... C-5 Figuur C.9 Gladheid in M-richting van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster ... C-5 Figuur C.10 Gladheid in N-richting van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster ... C-6 Figuur C.11 Aspect-ratio van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster ... C-6 Figuur C.12 Matrix van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster ... C-7 Figuur D.1 Rooster van het Veerse meer, westelijk deel ... D-8 Figuur D.2 Rooster van het Veerse meer, oostelijk deel ... D-9 Figuur D.3 Orthogonaliteit van het Veerse meer rooster ... D-9 Figuur D.4 Resolutie van het Veerse meer rooster... D-10 Figuur D.5 Gladheid in M-richting van het Veerse meer rooster ... D-10 Figuur D.6 Gladheid in N-richting van het Veerse meer rooster ... D-11 Figuur D.7 Aspect-ratio van het Veersemeer rooster ... D-11 Figuur D.8 Matrix van het Veersemeer rooster ... D-12 Figuur E.1 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Oosterschelde en RMM-zee gedeelte ... E-13 Figuur E.2 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Westerschelde en Oosterschelde ... E-14 Figuur E.3 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Oosterschelde en Grevelingen ... E-15 Figuur E.4 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Oosterschelde en Volkerak

E-16

Figuur E.5 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Oosterschelde en Zoommeer ... E-17 Figuur E.6 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Oosterschelde en Veerse mee (westelijk) ... E-18 Figuur E.7 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, Oosterschelde en Veerse meer (oostelijk) ... E-19 Figuur E.8 detail vectorplot horizontale domeindecompositie, zee gedeelte en RMM-rivieren, Haringvliet ... E-20

(11)

Figuur E.9 detail vectorplot horizontale domeindecompositie,zee gedeelte en RMM-rivieren, nieuwe Waterweg ... E-21 Figuur E.10 detail vectorplot horizontale domein decompositie, RMM-rivieren en Grevelingen-Volkerak-Zoommeer ... E-22 Figuur E.11 detail vectorplot horizontale domein decompositie, Grevelingen-Volkerak-Zoommeer en Scalwest ... E-23

(12)

(13)

1 Inleiding

Deltares voert voor het Ministerie van Infrastructuur en Milieu het KPP project Hydraulica Schematisaties uit. In dit kader is Deltares, namens het Ministerie van I&M, verantwoordelijk voor het beheer, onderhoud en de ontwikkeling van de hydrodynamische modelschematisaties die gebruikt worden bij de primaire processen van Rijkswaterstaat. Onderdeel van het project is de opzet van een nieuw hydrodynamisch model van de Zuidwestelijke Delta, bestaande uit de Zeeuwse delta, de hiervoor gelegen kustzone en een deel van het Vlaamse achterland.

In 2013 en 2014 is er, als onderdeel van het deelproject 1207716.005 en 1209448.005 Hydraulica schematisaties zout, Zuidwestelijke Delta, gewerkt aan de roosterschematisaties voor de modellen van de Zuidwestelijke Delta. Er is in 2013 en 2014 specifiek gewerkt aan de rekenroosters voor de deelgebieden:

• De Grevelingen,

• Het Volkerak-Zoommeer,

• Het Schelde Rijn Kanaal,

• De Oosterschelde inclusief het Zijpe, • Het kanaal door Zuid Beveland,

• Het Veerse Meer,

• Een deel van het zeegebied voor de Oosterschelde en Grevelingen. Deze rapportage (deel 1) beschrijft en toont de gegenereerde (deel) roosters voor bovenstaande deelgebieden.

Omdat de roosterontwikkeling van de Westerschelde en de beneden Zeeschelde onderdeel zijn van ontwikkelingen in het kader van het KPP 2015, worden deze hier niet nader beschreven. Deze ontwikkeling wordt begin 2015 gestart en hierbij wordt nauw samengewerkt tussen WL-Antwerpen, RWS-WVL en Deltares.

De roosters van de modellen voor de Zuidwestelijke Delta gaan uiteindelijk de volgende watersystemen omvatten (zie Figuur 1.1):

• De Grevelingen,

• Het Volkerak met het Zoommeer, • Het Schelde Rijn Kanaal.

• De Oosterschelde inclusief het Zijpe, • Het kanaal door Zuid Beveland,

• De Westerschelde,

• De beneden Zeeschelde,

• Het kanaal van Gent naar Terneuzen (tot aan de Zeesluis), • Een deel van het zeegebied voor de Zuidwestelijke Delta

(14)

(15)

2 Algemene overwegingen

Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving (RWS-WVL) heeft te kennen gegeven een overall rooster te willen opzetten voor de gehele Zuidwestelijke Delta, waaruit verschillende deelmodellen gemaakt kunnen worden. Vanuit diverse toepassingsgebieden lijkt een behoefte te bestaan om naast de individuele gebieden tevens ook de Zuidwestelijke/Zeeuwse Delta als een groter geheel te kunnen modelleren. Binnen RWS bestaan tevens diverse ideeën over varianten voor waterberging op de Grevelingen, waterberging op het Volkerak-Zoommeer, en invoering van gedempt getij in de Grevelingen.

Er is een aantal malen overleg geweest met RWS-WVL en RWS-Z&D, omtrent de wensen en bouw van het toekomstig model van de Zeeuwse Delta. In Lit 5. zijn verschillende opties, om tot een rooster(s) van de Zeeuwse Delta te komen, nader bekeken.

Het maken van 1 rooster voor de gehele Zeeuwse Delta blijkt te resulteren in ongewenst hoge resolutie op plaatsen waar dat eigenlijk niet nodig is en een te lage resolutie op plaatsen waar dat wel gewenst is (bv. ter plaatse van de stormvloedkering in de Oosterschelde). In overleg met Rijkswaterstaat is in oktober 2013 besloten het model te laten bestaan uit deeldomeinen voor de verschillende watersystemen. De roosters voor de verschillende deeldomeinen moeten onderling wel koppelbaar zijn, i.e. het effect van verwijderen van harde scheidingen tussen de watersystemen moet wel met het resulterende model kunnen worden bepaald. Verder dient het zeedomein koppelbaar te zijn met ZUNOv4 [lit. 4] en het Volkerak domein koppelbaar te zijn met het RMM model (waarbij kleine aanpassingen aan het RMM rooster onvermijdelijk zijn).

Naast meer mogelijkheden tot het verkrijgen van de juiste resolutie op de juiste plaats, heeft een opzet in deeldomeinen als bijkomend voordeel dat de domeinen afzonderlijk kunnen worden doorgerekend. Dit betekent dat bijvoorbeeld het Oosterschelde-domein in het model voor de Zuidwestelijke Delta kan meerekenen als deelgebied, maar ook als zelfstandig (los) model kan worden gedraaid.

(16)

3 Deelroosters

3.1 Overzicht gehele modelrooster

Status eind 2014: Op dit moment zijn de volgende deelroosters gereed en koppelbaar met andere deelroosters en koppelbaar met roosters van RMM en DCSMv6-ZUNOv4:

• De Oosterschelde,

• De Grevelingen, het Volkerak inclusief het Zoommeer en het Schelde Rijnkanaal,

• Het Zeedeel van het Zeeuwse Delta model, • Het kanaal van Zuid-Beveland.

Elk van de domeinroosters heeft een bepaalde overlap met het naast gelegen domein. Hierdoor bestaat de mogelijkheid om de positie van de domeinrand vrij te kiezen.

In 2015 zal worden gewerkt aan (deel) roosters voor de Westerschelde, de Beneden Zeeschelde en de Antwerpse Dokken (havens).

Figuur 3.1 toont het gehele rooster van de Zuidwestelijke Delta inclusief de koppeling aan de RijnMaasMonding (RMM) [lit.3]

(17)

De nieuw gegenereerde (deel)roosters zijn:

• De Oosterschelde (blauw)

• Het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer (rood)

• Het Veerse meer (oranje)

Deze worden getoond in Figuur 3.1 met de roosters van:

• Het RMM-zeedomein (blauw/grijs)

• Het RMM-rivierdomien (lichtblauw)

• Het huidige Scalwest model (groen)

De overgangen tussen de verschillende (deel)roosters kunnen variëren, tabel 3.1 geeft hier een overzicht van.

M-richting N-richting Oosterschelde : Grevelingen 1 : 1 1 : 3 Oosterschelde : Volkerak 1 : 1 1 : 1 Oosterschelde : Zoommeer 1 : 1 1 : 1 Oosterschelde : Westerschelde 1 : 1 1 : 1 Oosterschelde : RMM(zee) 1 : 1 1 : 1

Oosterschelde : Veerse meer 1 : 2 1 : 2 Zoommeer : Westerschede 1 : 3 1 : 1

RMM(zee) : RMM(riv) 1 : 1 1 : 1

Volkerak : RMM(riv) 1 : 1 1 : 1 Tabel 3.1 Rooster overgangen tussen de verschillende deelroosters

De rekenrichting van het deelroosters van de de Zuidwestelijke Delta en het RMM is dusdanig, dat de oorsprong van de roosters richting de Duitse grens liggen. Dit is conform de oorsprong van de rivierschematisaties en door RWS gewenst (alleen in het huidige deelrooster van het Scalwest model ligt de oorsprong van het rooster nog aan de zeezijde). De figuren (Figuur A.1 t/m Figuur A.8) laten zien waar de verschillende deelroosters aan elkaar kunnen worden gekoppeld via de domeinranden.

In de volgende paragrafen, zal er nader worden ingegaan op de afzonderlijke (deel)roosters van de Zuidwestelijke Delta.

(18)

3.2 Oosterschelde

Figuur 3.2 toont het rooster van het (deel)domein Oosterschelde

Figuur 3.2 Rooster Oosterschelde domein en kustzone voor Oosterschelde en Grevelingen 3.2.1 Roosterontwerp

Het rekenrooster grid-os100m_5-v2 is ontworpen met behulp van het programma RGFGRID –versie 4.18.01, waarmee op een efficiënte manier manipulaties met roosters zijn uit te voeren. Tevens zijn de eisen ten aanzien van orthogonaliteit en maaswijdte variatie eenvoudig te controleren.

Voor het bepalen van de grens van het (deel)rooster is het sectie-bestand gebruikt afkomstig uit de baseline boom baseline-zwd-j12_5-v1 gebruikt.

3.2.1.1 Eisen aan het (deel)rooster Oosterschelde: 1 koppelbaar met ZUNOv4

2 koppelbaar met Scalwest

3 koppelbaar met RMM-zeedomein

4 voor de Oosterschelde kering geldt dat elke schuif met een afzonderlijke rekencel moet kunnen worden weergegeven. Goede representatie van de hoogwaterbegrenzing en de geulen bij Roompot, Schaar en Hammen.

5 koppelbaar met de Grevelingen 6 koppelbaar met het Veerse meer 7 koppelbaar met het Volkerak

(19)

Figuur B.1 toont de rooster eisen t.g.v. aansluiting met ZUNOv4, RMM, Scalwest en Oosterschelde kering.

3.2.1.2 Methodiek

Eis 1 : het zeedeel is in de basis ZUNOv4

De basis voor het Oosterschelde rooster is een uitsnede van het ZUNOv4 rooster. Deze basis is vervolgens een factor 3 verfijnd. Deze methodiek is identiek aan de methodiek gebruikt bij de opzet van het zeedomein van het RMM model waarbij eveneens een verfijningsfactor 3 is gebruikt ten opzichte van ZUNOv4.

De roosters van Oosterschelde en ZUNOv4 zijn op de Noordzee dus identiek aan elkaar. Doordat de oriëntatie van de roosters echter 180 graden verschilt, is alleen het nesten van het Oosterschelde model in het ZUNOv4 model mogelijk. Koppeling door gebruikmaking van DDHOR binnen SIMONA is alleen mogelijk door de oriëntatie van ZUNOv4 (en DCSMv6) 180 graden te draaien.

Eis 2 : Koppeling met Scalwest , deze eis voldoet doordat de westelijke zeerand van “eis 1” gebruikt kan worden als koppelrand.

Eis 3: Koppeling met het RMM-zee rooster, welke nodig is voor een goede domein decompositie aansluiting. (rode roostercellen in Figuur B.1).

Eis 4: Oosterschelde kering

Bij de Oosterschelde kering is ervoor gezorgd dat elke individuele opening wordt gerepresenteerd door een cel van het rekenrooster. Lokaal is het rekenrooster weergegeven middels een rechthoekig rooster met maaswijdten van 45 x 45 m (hart op hart afstand van de pijlers). Er zijn roosterdelen betrokken uit het huidige Oosterschelde rooster [lit. 3] , daar Alkyon er destijds veel tijd heeft ingestoken, om lokaal het rooster zo correct mogelijk te generen (gele roostercellen in figuur B.1). Door deze aanpak is het mogelijk elk gewenst scenario met betrekking tot manipulaties van de kering te simuleren middels de ‘barrier’ formulering van ‘WAQUA IN SIMONA’.

Bovenstaande rooster-eisen (1 t/m 4) zijn hard en werken aan zeezijde beperkend bij de roostergeneratie. Het binnengebied heeft meer vrijheid bij de roostergeneratie.

Bij het ontwerpen van het rekenrooster is verder aandacht besteed aan een goede representatie van de geulen en de aansluiting op de hoogwater begrenzingen van de Oosterschelde.

Figuur B.2 en Figuur B.3 geven details van het rekenrooster bij de stormvloedkering in Roompot, Schaar en Hammen weer.

Eis 5: Grevelingen

Het rooster is bij de Grevelingen(dam) dusdanig ontworpen, dat er daar een domeindecompositie rand neergelegd kan worden. Het aantal roosterlijnen in M-richting is beperkt, waardoor roostercellen aan de “grove’ kant worden. Zie Figuur B.4 Detail rooster Oosterschelde, Grevelingen

(20)

Eis 6 : Veerse meer

Aansluiting met het Veerse meer aan de westzijde.

In het roosterdeel van de open westrand tot en met aansluiting met het Veerse meer is het aantal roosterlijnen in M-richting beperkt. Hierdoor is de celgrootte relatief grof. Het voldoet echter wel aan de eisen, die aan een rooster gesteld worden. Figuur B.5 toont een detail van het (deel)rooster Oosterschelde tussen de westelijke zeerand en het Veerse meer. Aansluiting met Veerse meer aan oostzijde.

In het rooster is een bocht aangebracht om de aansluiting richting het Veerse meer aan de oostzijde, qua rekenrichting correct te laten verlopen. Figuur B.6 toont deze aansluiting. Eis 7: Aansluiting met het Volkerak

In het Zijpe is het rooster dusdanig ontworpen, dat de gekozen domeinrand met weinig inspanning verschoven kan worden, zie Figuur B.7: Detail rooster Oosterschelde, Volkerak. In Figuur B.8 en Figuur B.9 is het rekenrooster in een aantal deelgebieden weergegeven, respectievelijk het zuidoostelijk deel en het noordoostelijk deel.

Het aantal roostercellen in de Oosterschelde bedraagt 480 x 737 = 353760 waarvan circa 164779, dus orde 47 % van de roostercellen actief.

3.2.2 Roostereigenschappen Orthogonaliteit

Orthogonaliteit is de afwijking van de hoek 90 graden. Bij een afwijking van meer dan 5 graden over grotere gebieden, begint het rekenproces minder nauwkeurig te worden.

Figuur B.10 toont de orthogonaliteit van het nieuwe Oosterschelde (deel)rooster.

De legenda geeft de afwijking van de 90 graden hoek in stappen van 1 graad weer. De orthogonaliteit is vrijwel overal kleiner dan 5 graden is. Incidenteel wordt een waarde van orde 4 a 5 graden bereikt. Dit geldt met name bij de open zeeranden van het (deel)rooster. Deze randen zijn overgenomen van het ZuNOv4 rooster, om de aansluiting met ZuNov4 niet te verliezen. Figuur B.11 toont de orthogonaliteit van het ZuNov4-rooster getekend over het Oosterschelde rooster.

Resolutie

De resolutie is gedefinieerd als de wortel uit de lengte maal de breedte van een rekencel. Figuur B.12 toont de resolutie van het rekenrooster (dichtheid van punten) van het gehele (deel)rooster.

Resolutie Oosterschelde : ca. 25 – 350 meter Resolutie in Zeegebied : ca. 50 – 325 meter Resolutie in binnengebied : ca. 25 – 175 meter Gladheid

De gladheid (of maaswijdte variatie) van het rekenrooster is gedefinieerd als het quotiënt van de lijnsegmenten aan weerszijden van een roosterpunt. Bij een goed ontworpen

rooster moet de gladheid kleiner zijn dan 1,2. Figuren B.13 en B.14 geven de gladheid van het rekenrooster weer voor respectievelijk de M-richting en de N-richting. Te zien is dat slechts incidenteel de maaswijdte variatie meer dan 10 % bedraagt. Bij de stormvloedkering

(21)

is de gladheid in N-richting (stroomrichting) gelijk aan of kleiner dan 1,15. Over het algemeen is de gladheid ruimschoots voldoende voor een nauwkeurige simulatie.

Aspect ratio

De aspect ratio van het rekenrooster is gedefinieerd als de verhouding tussen de lengte en breedte van een rekencel.

Figuur B.15 geeft de aspect ratio van het rekenrooster. Hieruit blijkt dat in grote gebieden de ratio kleiner is dan 2,0. Op een aantal plaatsen komen waarden voor van orde 4,0 tot 5,0. Dit is ruim voldoende voor een nauwkeurige simulatie.

Matrix

De opbouw van de matrix van het rooster wordt gepresenteerd in figuur B.16

3.3 Rooster van Grevelingen, Volkerak en Zoommeer 3.3.1 Roosterontwerp

De gebieden van het Grevelingen, het Volkerak, het Zoommeer, het Schelde-Rijn kanaal, de Kreekraksluizen en Markiezaatsmeer zijn onder gebracht in 1 (deel)rooster, genaamd grid-gn_vo_zo60m_5-v2.rgf . Dit rooster wordt voortaan benoemd, als Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster. Het rooster is dusdanig van aard dat de constructies, zoals de Krammersluizen verwijderd kunnen worden. Er zitten geen gaten in het rooster (zogenaamde roosterstops), die dat nog kunnen belemmeren.

De hoofd rekenrichting van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster verloopt langs de N-richting. De hoofd rekenrichting van Schelde Rijn-verbinding en Zoommeer verloopt in M-richting. Dit is geïmplementeerd om zodoende gelijke rekenrichting met de overige domeinen te bewerkstelligen, hetgeen een vereiste is binnen domein decompositie.

(22)

Figuur 3.3 (Deel)rooster van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer

3.3.1.1 Eisen van het (deel)rooster het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer: 1 • koppelbaar met Oosterschelde rooster

2 • koppelbaar met het Scalwest rooster 3 • koppelbaar met RMM-rivieren rooster 3.3.1.2 Methodiek

Eis 1: koppeling met Oosterschelde

Dit rooster kan op 3 locaties gekoppeld worden aan het Oosterschelde deelrooster, te weten bij de Brouwersdam , in het Zijpe en het Zoommeer. In Figuur A.2 wordt de detail- aansluiting tussen de Oosterschelde en Gevelingen getoond, waarbij het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster in M-richting een factor 3 verfijnd is. In Figuur A.3 wordt de aansluiting Oosterschelde en Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, nabij Zijpe getoond, waarbij geen factorverdichting heeft plaats gevonden. In Figuur A.4 wordt de aansluiting getoond van het Oosterschelde rooster en Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster, nabij het Zoommeer. Hierbij hebben de roosters een zelfde verdichtingsfactor.

Eis 2: koppeling met Scalwest

Figuur A.4 laat de aansluiting van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer en het Scalwest rooster zien. Hierbij sluit 1 roostercel van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer aan op 3 cellen in het Scalwest rooster. Hierbij is vlak voor de aansluiting een knik aangebracht om aan de reken technische eisen te kunnen voldoen.

(23)

Voor de Schelde Rijn verbinding vanaf de Kreekraksluizen richting de havens van Antwerpen is een eerste aanzet gemaakt. Dit dient nog nader met opdrachtgever RWS-WVL/RWS-Z&D en RWS-WLA te worden besproken en krijgt nog een vervolg in 2015.

Eis 3: koppeling met RMM-rivieren

Het RMM-rivieren rooster was bij de Volkeraksluizen niet (erg) geschikt om deze te koppelen met het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster. Het RMM-rivieren rooster volgt niet de richting van de Volkeraksluizen (dat was destijds niet de opdracht bij de opzet van het RMM-rooster).

Voor beide roosters is een overgangsrootser gemaakt, in het Hollands diep en Volkerak, Haringvliet (zie Figuur A.6). In het rmmriv gebied is de rekenrichting gebogen naar het rooster van Grevelingen-Volkerak-Zoommeer. De roosterlijnen volgen nu de Volkeraksluizen netjes. Het “overgangsrooster” is, in zowel het RMM-rivieren als in het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer-rooster geplaatst.

Het aangepaste rmmriv rooster gaat nu verder onder de naam : grid-rmmriv40m_5-v5.rgf

Het rooster is dusdanig van aard dat de constructies rond Krammersluizen verwijderd kunnen worden voor extreme berekeningen. Er zitten geen roosterstops of gaten in het rooster die dat belemmeren. De richting van de Krammersluizen is getracht zo goed mogelijk mee te nemen in het rooster (zie tevens Figuur C.2).

Zie Figuur C.1 t/m Figuur C.6 voor details van het rooster van Grevelingen-Volkerak-Zoommeer.

Het aantal roostercellen bedraagt 635 x 1055 = 669925 waarvan circa 137618, dus orde 21 % van de roostercellen zijn actief.

(24)

Figuur C.7 toont de orthogonaliteit van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rekenrooster. De afwijking van de orthogonaliteit is vrijwel overal kleiner dan 5 graden. Nabij de Kreekrak-sluizen (Schelde Rijn-verbinding) is een locatie, waar dit niet voor geldt.

Resolutie

Figuur C.8 toont de resolutie van het rekenrooster (dichtheid van punten) van het gehele rekenrooster. De resolutie varieert tussen ca. 20 m en 200 m.

Gladheid Figuur C.9 en

Figuur C.10 geven de gladheid van het rekenrooster aan voor respectievelijk

de M-richting en de N-richting. Te zien is dat slechts incidenteel de maaswijdte variatie in M-richting meer dan 10 % bedraagt. In de N-richting is te zien, dat de maaswijdte variatie bijna overal minder dan 15 % bedraagt. Op enkele locaties wordt de waarde van 20 % bereikt.

Aspect ratio

Figuur C.11 geeft de aspect ratio van het rekenrooster. Hieruit blijkt dat in grote gebieden de ratio kleiner is dan 2,0. Op een aantal plaatsen komen waarden voor van orde 4,0 tot 5,0. Dit is ruim voldoende voor een nauwkeurige simulatie.

(25)

Matrix

(26)

3.4 Rooster van het Veerse Meer 3.4.1 Roosterontwerp

Figuur 3.4 toont het rooster van het Veerse Meer genaamd : grid-vr50m_5-v1.rgf

Figuur 3.4 Rooster van het Veerse Meer

3.4.1.1 Eisen van het (deel)rooster Veerse Meer: 1 • koppelbaar met Oosterschelde rooster 3.4.1.2 Methodiek

Eis 1 : koppelbaar met Oosterschelde

Het rooster van het Veerse Meer sluit op 2 locaties aan op het Oosterschelde rooster , zowel in het westen als in het oosten. Zoals in paragraaf 3.2.1 is aangeven zijn het aantal gridlijnen in M-richting van het Oosterschelde (deel)rooster beperkt, vandaar dat het rooster van het Veerse Meer in twee richtingen een factor 2 verfijnd is ten opzicht van het Oosterschelde rooster. Deze verdichtingsfactor kan in de toekomst gemakkelijk worden veranderd indien dat wordt gewenst.

De hoofdlijn van het rooster loopt langs N-richting, om zodoende een correcte aansluiting te kunnen maken met het Oosterschelde rooster. Dit heeft als gevolg, dat de bocht halverwege het rooster behoorlijk sterk gekromd is.

In N-richting zijn aan de zuidzijde in de buitenbocht, extra lijnen toegevoegd om zodoende de bestaande lijnen niet nog sterker te laten krommen en de resolutie te laten toenemen.

(27)

Figuur A.5 toont details van de aansluitingen van de Oosterschelde en het Veerse Meer. Figuur D.1 en Figuur D.2 tonen enkele plots van het (detail)rooster.

Het aantal roostercellen bedraagt 95 x 506 = 47975 waarvan circa 21258, dus orde 44 % van de roostercellen is actief.

Figuur D.3 toont de orthogonaliteit van het Veerse Meer rekenrooster. De orthogonaliteit is vrijwel overal kleiner dan 2 graden waarmee ruimschoots aan de roostereis met betrekking tot orthogonaliteit wordt voldaan.

Resolutie

Figuur D.4 toont de resolutie van het rekenrooster. De Resolutie varieert tussen ongeveer 20 en 100 m. De grootste resolutie is te vinden in de buitenbocht halverwege het rooster.

Gladheid

Figuur D.5 en Figuur D.6 geven de gladheid van het rekenrooster aan voor respectievelijk de M-richting en de N-richting. Te zien is dat slechts incidenteel de maaswijdte variatie meer dan 10 % bedraagt. Deze gladheid is ruimschoots voldoende voor een nauwkeurige simulatie. Aspect ratio

Figuur D.7 geeft de aspect ratio van het rekenrooster. Hieruit blijkt dat in grote gebieden de ratio kleiner is dan 2,0. Op een aantal plaatsen komen waarden voor van orde 4,0 tot 5,0. Dit is ruim voldoende voor een nauwkeurige simulatie.

Matrix

De opbouw van de matrix van het rooster wordt gepresenteerd in figuur D.8.

3.5 Testsimulatie horizontale domeindecompositie

Er is een test uitgevoerd om te bezien of het hele concept van het toepassen van horizontale domein decompositie bij meerdere roosters in de Zuidwestelijke Delta wel werkt in dit, waar het mogelijke koppelingen betreft, complexe model. Voor elk afzonderlijk domein is een zogenaamde area-file aangemaakt. Een area-file geeft aan welke delen van het domein wel of niet actief meedoen tijdens de simulatie. Tevens zijn 6 simona-invoer files aan gemaakt, waarbij de bodem een uniforme diepte heeft van 10 meter en de ruwheid een constante waarde heeft. Er zijn geen schotjes, dampunten, overlaten, kunstwerken, etc. meegenomen in de invoer. Op de zeerand (parallel aan de kust) is in de RMM-zee-, Oosterschelde- en Westerscheldemodellen, een randvoorwaarde aangebracht in de vorm van een astronomische component randvoorwaarde (S2). Deze component heeft een amplitude van 1.5 meter en verschilt in fase tussen de 2 uiterste steunpunten.

De gekozen tijdstap bedraagt 0.25 minuten in alle domeinen (een zelfde tijdstap voor alle domeinen is een vereiste bij domein-decompositie).

(28)

Enkele gebruikte roosters in deze testsimulatie stammen af van eerdere model- en roosterontwikkelingstrajecten. Vooral de domein decompositie overgang tussen het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer en RMM rivierendeel is in deze fase behoorlijk aangepast. Dit verloopt nu een stuk netter.

Voor de testsimulatie maakt het ook niet veel uit. De mogelijke verfijningsfactor in (M of N-richting) tussen de verschillende deelroosters is hetzelfde gebleven. Het laat zien dat het concept werkt (proof of concept).

De testsimulatie bevat de volgende met DDHOR-gekoppelde domeinen: • Oosterschelde,

• Westerschelde,

• RMM-zee,

• RMM-rivieren,

• Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, en, • het Veerse meer.

Opgemerkt wordt, dat de rekeningrichting van het Scalwest rooster 180 graden is gedraaid, om zodoende gelijke rekenrichting met de overige domeinen (een vereiste binnen domein decompositie) te verkrijgen en het model koppelbaar te maken.

De domein-verdeling over het aantal processoren is vrij arbitrair gekozen. Elk domein heeft op 1 processor gedraaid, echter het grootste model (RMM-rivieren) heeft op 3 processoren gedraaid. Het laatste domein heeft namelijk ca. 530000 actieve roostercellen.

De berekening heeft plaats gevonden op het H4-cluster bij Deltares en is succesvol tot een einde gekomen. De CPU wall time bedraagt een kleine 4 uur voor 5 dagen simulatie.

(inmiddels is het H4-cluster vervangen door een sneller H5-cluster, wat de rekentijd behoorlijk verkort).

De som heeft 5 simulatiedagen doorgerekend, waarbij vectoren van 2 aanliggende domeinen worden getoond voor het laatste tijdstip van de berekening. Figuur E.1 t/m Figuur E.11 tonen vectorplots op de locaties van de domein-randen. De rode lijn zijn de domeinranden tussen afzonderlijke domeinen en de groene lijnen zijn de contourlijnen land-water.

Uit de figuren volgt dat, op de overgang tussen de domeinen, het snelheidsverloop “glad” is. Hetgeen het vertrouwen wekt dat een dergelijke aanpak met een complex model met meerdere domeinen succesvol kan rekenen.

(29)

4 Openstaande vragen:

Naar aanleiding van de bevindingen tijdens het opzetten van de roosters, zijn er een aantal vragen naar voren gekomen die nader met opdrachtgever en belanghebbende van RWS-Z&D en WL-Antwerpen moeten worden besproken. In deze bespreking moeten keuzes worden gemaakt, waardoor tot afronding van de roosterwerkzaamheden kan worden overgegaan. Deze vragen zullen in het kader van KPP2015 verder worden besproken.

Hoe nu verder met het Westerschelde domein ?

Er zal een nieuw rooster gegenereerd gaan worden voor de Westerschelde-Zeeschelde, waarbij de volgende aansluitingen gerealiseerd moeten worden:

• aansluiting rooster DCSMv6-ZUNOv4 • aansluiting rooster Oosterschelde

• aansluiting Volkerak-Zoommeer rooster Bathse Spuisluis • aansluiting verlengde Schelde Rijnkanaal Antwerpse Dokken • aansluiting Kanaal Zuid Beveland

• aansluiting Kanaal Gent-Terneuzen • aansluiting Antwerpse Dokken

Er zal een koppeling gemaakt moeten worden met de laatste versie van het NEVLA-rooster van het Waterloopkundig Laboratorium Antwerpen (WLA) (versie eind 2014).

Begin 2015 zal in een overleg plaatsvinden met RWS-WLV, RWS-Z&D en WLA waarbij de koppeling besproken wordt en waarbij ook nog nader wordt bekeken in hoeverre aandacht geschonken moet worden aan:

• dekking Kanaal Zuid Beveland • dekking Antwerpse Dokken • dekking Kanaal Gent-Terneuzen

(30)

5 Vervolg KPP 2015

In de requirements voor 2015 zijn voor de Zuidwestelijke Delta de volgende werkzaamheden ingepland:

P2.4 Zuid Westelijke Delta

Ontwikkeling

Afronden Rapportage Roosters Rapport

Management/overleg Actueel

Baseline

Oplossen bekende probleempunten Database

Kwaliteitsborging

Standaard randvoorwaarden Onderhoud

P2.5 Volkerak Zoommeer

Ontwikkeling

Sobek3 model model+memo 31-Aug

Opzetten schematisatie Kalibratie

Validatie

Opzetten Sobek vakken

Waq2Prof analyse Actueel

Kwaliteitsborging

Standaard Randvoorwaarden Excelsheet

Ontwikkeling modelschematisatie (kalibratie en validatie)

Kwaliteitsborging (extra validatie na ontwikkeling) Toetsen na actualisatie

Toepassing Beheer Onderhoud Aanleg

Toepassing WTI

Onderhoud

P2.6 Grevelingen

Ontwikkeling

Baseline, Waqua

Validatie en gevoeligheid Model, rapport

Verkenning conversie TRIWAQ/Delft3D memo

Actueel Kwaliteitsborging

(31)

Toetsen na actualisatie

Toepassing WTI

Onderhoud

P2.7 Veerse Meer

Ontwikkeling

Baseline, Waqua

Validatie en gevoeligheid Model, rapport

Actueel Kwaliteitsborging

Toepassing WTI

Onderhoud

P2.8 Oosterschelde

Ontwikkeling

Baseline, Waqua

Kalibratie en validatie Model, rapport

Implementatie Oosterscheldekering Actueel

Operationeel BenO model Kwaliteitsborging

Toepassing WTI

Onderhoud

P2.9 Westerschelde en Zeeschelde

Ontwikkeling

Baseline, Waqua

Ontwikkeling rooster rapport

Ontwikkeling Waqua Model, rapport

Kalibratiestrategie Kalibratie Validatie Actueel

(32)

BenO model Kwaliteitsborging

Toepassing WTI

Onderhoud

Voor de roostergeneratie van Westerschelde –Zeeschelde is een activiteit gepland om tot één rooster te komen voor dit gebied. De roostergeneratie en bevindingen hiervan zullen worden opgenomen in de rapportage “Roosterschematisatie Zuidwestelijke Delta, deel 2: Westerschelde en Zeeschelde”

(33)

6 Literatuur

Lit. 1: Bouw nieuw rooster voor Roostergeneratie en Rijn-Maasmond-model Testsimulatie Rapport A2437, Alkyon, april 2010

Lit. 2: Reproductie-nauwkeurigheid van modellen Pilot 1: het Westerscheldemodel SCALWEST Project: NAUTILUS Werkdocument: RIKZ/OS/98.166x december 1998

Lit. 3: Oosterschelde stromingsmodel Opzet en afregeling, Rapport A393, Alkyon, november 1998

Lit. 4: Development of the next generation Dutch Continental Shelf Flood Forecasting models Set-up, calibration and validation, Rapport 1205989-003, Zijl F., Deltares, 2013

Lit. 5: Memo 1207716-005-ZKS-0013-m-1 domein schematisatie Zeeuwse Delta-DEF, memo van der Kaaij T., Deltares, september 2013

(34)

(35)

A Detailfiguren aansluiting van verschillende domeinen

(36)

Figuur A.2 Detail aansluiting Oosterschelde en Gevelingen-Volkerak-Zooommeer, Brouwersdam

(37)

(38)

Figuur A.6 Detail aansluiting Grevelingen-Volkerak-Zoommeer en RMM-rivieren

(39)

(40)

(41)

B Oosterschelde

Figuur B.1 Rooster eisen in Oosterscheldedomein t.g.v. aansluiting met ZUNOv4, RMM, Scalwest en Oosterscheldekering

(42)

Figuur B.2 Detail rooster Oosterschelde, Schaar en Hammen

(43)

(44)

Figuur B.6 Detail rooster Oosterschelde overgang richting Veerse meer (oostzijde)

(45)

(46)

Figuur B.10 Orthogonaliteit rooster van de Oosterschelde

(47)

(48)

Figuur B.14 Gladheid in N-richting van het Oosterschelde rooster

(49)

(50)

(51)

C Grevelingen-Volkerak-Zoommeer

(52)

Figuur C.2 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, midden deel

(53)

(54)

Figuur C.6 Rooster Grevelingen-Volkerak-Zoommeer, : Markizaatsmeer en Zoommeer

(55)

(56)

Figuur C.10 Gladheid in N-richting van het Grevelingen-Volkerak-Zoommeer rooster

(57)

(58)

D Veerse meer

(59)

(60)

Figuur D.4 Resolutie van het Veerse meer rooster

(61)

(62)

(63)

E Resultaten testsimulatie horizontale domein decompositie

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

Figuur E.9 detail vectorplot horizontale domeindecompositie,RMM-zee gedeelte en RMM-rivieren, nieuwe Waterweg

(72)

(73)