Stap II. Modelconcept selecteren

Het beste model definitie Model is het meest eenvoudige model dat in staat is de relevante processen goed genoeg te beschrijven. Een te eenvoudig model resulteert in een te onbetrouwbaar resultaat en een te gedetailleerd model legt een onnodige claim op benodigde gegevens en rekentijd. 

Onderscheid tussen modelconcepten

Voor de verschillende modelconcepten zijn in de spreektaal van het vakgebied verschillende, vaak niet eenduidige benamingen in omloop. In de Kennisbank is een nieuwe opzet gemaakt voor de aanduiding van de modelconcepten die u kunt gebruiken.

Het onderscheid in de typering zit in de manier waarop de volgende modelonderdelen zijn geschematiseerd:

1. het neerslag-afvoerproces;
2. de infrastructuur van het stedelijk watersysteem definitie Waterketen, watersysteem, waterkringloop (riolering, infiltratievoorziening definitie Infiltratievoorziening, et cetera);
3. stroming over het maaiveld;
4. verbinding met het oppervlaktewatersysteem.

Een kenmerkend verschil tussen de wijze van schematiseren is in hoeveel dimensies definitie Dimensie deze modelonderdelen zijn geschematiseerd. Per modelonderdeel zijn schematiseringen mogelijk die nul, een, twee of drie ruimtelijke dimensies kunnen hebben (0D, 1D, 2D of 3D), plus de dimensie tijd. Waarom u kiest voor een bepaalde schematisering, hangt af van de informatie die het model moet opleveren en van de eigenschappen van het gemodelleerde systeem. Als vuistregel geldt dat een schematisering met minder ruimtelijke dimensies eenvoudiger is en sneller rekent. Als deze eenvoudige benadering niet voldoet, moet u kiezen voor een complexer model met meer dimensies. Deze stap in de Kennisbank helpt u om gegeven uw informatievraag en het stedelijkwatersysteem het juiste modelconcept met de juiste schematisering per modelonderdeel te kiezen.

Schematisering van het neerslag-afvoerproces

Afgezien van berekeningen waarbij geen neerslag benodigd is als modelinput (zoals bij persleidingberekeningen), beschrijft een inloopmodel hoe gevallen neerslag tot afstroming komt en het riool of de infiltratievoorziening belast. Het veelgebruikte NWRW-inloopmodel is een 0D-model (het inloopmodel berekent de stroming niet als functie van de locatie of de geometrie; het effect van geometrie is verwerkt in standaard factoren). Wanneer dit inloopmodel niet voldoet, is het noodzakelijk om over te stappen naar een 2D-neerslag-afvoermodel op basis van van een digitaal terreinmodel voor het schematiseren van de afstroming over het maaiveld.

Situaties waarin het definitie NWNWRW-inloopmodel niet voldoet zijn bijvoorbeeld wanneer water over het maaiveld afstroomt maar niet in de riolering terechtkomt of de straatkolken 'voorbijschiet'. Hierdoor komt de hydraulische druklijn in de riolering niet overeen met de druklijn op het maaiveld. De kans hierop is het grootst in hellende gebieden, maar behalve de helling is vooral bepalend hoe het maaiveld is ingericht door de aanwezigheid van verkeersdrempels, stoepbanden, straatkolken et cetera.

Schematisering van het stedelijk watersysteem

Het stedelijk watersysteem zelf kunt u soms schematiseren als een berging met afvoer. Deze eenvoudige schematisering wordt ook wel een reservoirmodel definitie Reservoirmodel genoemd en is een 0D-benadering, want de schematisering bevat geen ruimtelijke dimensies. Een dergelijk vereenvoudigd rioolmodel kunt u alleen gebruiken als de stroming in het stelsel van weinig belang is. Anders gebruikt u een rioolmodel waarin putten en leidingen zijn geschematiseerd als knopen en verbindingen, en waarin de stroming in rioolbuizen als een 1-dimensionale stroming is geschematiseerd.

Schematisering van stroming over het maaiveld (water op straat)

Water op straat definitie Water op straat kunt u zeer vereenvoudigd schematiseren als een hoeveelheid water in een berging bovenop een rioolput. Dit is een 0D-benadering. Deze benadering geeft wel een indruk van het voorkomen van water op het maaiveld, maar geen betrouwbare bepaling van de locatie en de hoeveelheid. Daarvoor kunt u 1D-stroomprofielen over het maaiveld of een 2D-afstromingsmodel op basis van een digitaal terreinmodel gebruiken.

Schematisering van de verbinding met het oppervlaktewatersysteem

Als het rioolsysteem of infiltratiesysteem is verbonden met een oppervlaktewatersysteem, hebt u weer verschillende mogelijkheden om dit oppervlaktewatersysteem te schematiseren: 0D als alleen de berging in het oppervlaktewater wordt meegenomen, 1D als ook de stroming in lengterichting van het oppervlaktewater wordt geschematiseerd en 2D als de stroming in het horizontale vlak wordt geschematiseerd. Als er weinig wisselwerking is tussen de riolering of de infiltratievoorziening en het oppervlaktewatersysteem, kunt u er ook voor kiezen om het oppervlaktewatersysteem niet te modelleren.

Modelconcept

Met de wijze van schematiseren van de vier systeemonderdelen uit figuur A legt u het modelconcept vast. Gezien het grote aantal mogelijke combinaties is er in de kennisbank voor gekozen om de modelconcepten grafisch weer te geven, gecombineerd met een unieke naam. U kunt de grafische weergave gebruiken bij de beschrijving van het modelconcept in de modelrapportage. 

Figuur C geeft een voorbeeld van de grafische weergave. Dit voorbeeld beschrijft het rioleringsmodel zonder oppervlaktewater, zoals in de afgelopen decennia het meest is gebruikt voor emissieberekeningen en hydraulische berekeningen van het rioolstelsel. Linksboven in de figuur is de schematisatie van de neerslag opgenomen. Voor zowel neerslag die op daken valt als neerslag die niet op daken valt, is dit een 0D-inloopmodel (het standaard inloopmodel van de (NWRW)  . De afstromende neerslag wordt vervolgens verwerkt in een rioolstelsel linksonder in de figuur, dat is geschematiseerd als een netwerk van buizen en putten, waarbij de hydraulica is geschematiseerd door 1D-stromingsvergelijkingen. Zodra de druklijn boven maaiveld komt, komt water op straat, geschematiseerd als 0D-berging bovenop de rioolput. Dit is midden in de figuur getoond. Het oppervlaktewater is in dit model niet meegenomen, wat is aangegeven met een '-' in de rechterzijde van de figuur. 

 Van de volgende modellen vindt u hier een beschrijving en de toepassingsmogelijkheden:

• Rioleringsmodel
• Vereenvoudigd rioleringsmodel
• Rioleringsmodel met stroming over wegen
• Rioleringsmodel met stroming over maaiveld
• Maaiveldmodel met rioleringsmodel
• Maaiveldmodel
• Model voor mechanische riolering
• Model voor individuele constructies

De filterhulp van de kennisbank helpt u om het juiste modelconcept te kiezen. 

Twee webinars lichten de acht stappen van het modelleren toe. Op 22 april 2020 was er voor opdrachtgevers het webinar Opdracht geven voor een modelstudie en op 15 april 2020 het webinar Modelleren hydraulisch functioneren, dat modelleurs wegwijs maakt.