Voorbeelden kalibratie

Loenen

In 2001 is een uitgebreid meetprogramma uitgevoerd aan het gemengde rioolstelsel van Loenen. Figuur A geeft het meetnet weer. U kunt over dit onderzoek meer lezen in "Interactions within wastewater systems" (Langeveld, 2004)¹.

Na een eerste kalibratiepoging traden twee onverwachte zaken op:

• een foutief peil van een overstortdempel;
• terugstuwing vanuit het ontvangende oppervlaktewater.

Figuur B geeft het kalibratieresultaat weer waarin beide problemen aanwezig zijn. De kalibratie resulteerde in een gemiddelde afwijking van 0 m tussen metingen en model, maar er is duidelijk te zien dat vanaf een waterpeil van 17,75 m + NAP systematische fouten optreden.

Figuur C laat de samenloop van de waterstanden in de overstort definitie Overstort en het ontvangende oppervlaktewater zien. Er is duidelijk sprake van een onvolkomen overlaatsituatie.

Residuen

Na correctie van het drempelpeil en het gebruik van de Q-H-relatie voor een onvolkomen overlaat in plaats van een volkomen overlaat, werd het resultaat aanzienlijk beter (zie figuur D). Figuur D laat de verdeling van de resterende afwijkingen tussen metingen en gekalibreerd model definitie Modelkalibratie zien: 95% van de afwijkingen beslaat een interval van [-0,03 m - 0,03 m], ofwel een afwijking van circa 3 cm. Erg veel nauwkeuriger lijkt een stedelijk watersysteem definitie Waterketen, watersysteem, waterkringloop niet te kalibreren.

Toch is enige voorzichtigheid met het gebruik van de resultaten op zijn plaats. Figuur E laat het cumulatief verpompte volume zien zoals dit is gemeten en volgt uit het gekalibreerde model. Na ongeveer 15:00 uur is er een systematische afwijking die oploopt tot circa 10%. Naar alle waarschijnlijkheid is deze afwijking terug te voeren op de niet helemaal juist gemodelleerde dynamiek van de combinatie gemaal/persleiding definitie Persleiding of de aanwezigheid van sedimenten in het rioolstelsel. Hierdoor wijkt de bergings-hoogterelatie van het systeem in de praktijk af van die in het rekenmodel.

Overdraagbaarheid modelparameters

Een ander aspect is de overdraagbaarheid van modelparameters (verificatie). Figuur F laat de kansverdeling van de residuen zien voor een aantal buien waarop het model van Loenen is gekalibreerd. Zoals u ziet, heeft niet elke bui eenzelfde resultaat qua afwijkingen tussen model en metingen. Dit is voor een belangrijk deel terug te voeren op de initiële condities voor het inloopmodel en processen die wel invloed hebben op de inloop, maar niet in de modellering zijn opgenomen (denk aan temperatuur van het oppervlak en wind effecten).

Utrecht

Figuur G laat een voorbeeld zien van het aan het licht komen van een obstakel in de riolering door de kalibratie van het rioolstelsel in de Utrechtse wijk Tuindorp. Meer informatie over deze kalibratie vindt u in "The impact of sewer condition on the performance of sewer systems" (Van Bijnen, 2018)².

Winstpunten

Het belangrijkste winstpunt van de kalibratie is dat een fout in de geometrie (drempelpeil) en een foutieve aanname in het model (volkomen versus onvolkomen overlaat) zijn gevonden, die uit de validatie van de invoergegevens niet of slechts toevallig naar voren zouden komen. Verder blijkt dat de structuur en geometrie (bergings-hoogterelatie en afvoerend oppervlak) en de werking van het gemaal zo goed als haalbaar correct zijn opgenomen in de modellering. Hiermee zijn systematische fouten goeddeels voorkomen. Maar ook obstakels zoals wortelingroei kunnen tijdens een kalibratie naar voren komen.

¹ Langeveld, J.G. (2004). Interactions within wastewater systems. (Proefschrift). Technische Universiteit Delft, Delft.
² Van Bijnen, J.A.C. (2018). The impact of sewer condition on the performance of sewer systems. (Proefschrift) Technische Universiteit Delft, Delft.