Betrouwbaarheid van modelleren opwarming drinkwater in beeld

Betrouwbare toepassing van rekenmodellen

Met het oog op de microbiologische waterkwaliteit zijn Nederlandse drinkwaterbedrijven wettelijk verplicht om drinkwater te leveren met een maximale temperatuur van 25 °C op het leveringspunt. Vanwege klimaatverandering, verstedelijking en een toenemend drukte in de ondergrond, neemt de kans toe dat de temperatuur boven deze grenswaarde uitkomt.

Eerder onderzoek toont aan in welke mate de bodemtemperatuur onder invloed staat van bovengrondse factoren, de ondergrond en de drinkwaterleiding. Het toepassen van bijbehorende beheersmaatregelen op het hele leidingnet (gras, schaduw, warmtenet op voldoende afstand, diepe aanleg) is echter niet overal haalbaar vanwege praktische beperkingen en hoge kosten. Daarom is behoefte aan een dieper inzicht.

Waterbedrijven willen weten op welke specifieke locaties in het leidingnet en in welke periodes risico’s optreden en welke gerichte maatregelen zij kunnen nemen om deze risico’s te beperken. Een dieper inzicht is complex, vanwege de vele variabelen die op elkaar inwerken. Denk bijvoorbeeld aan het weer, bovengrondse omgeving, bodem, leidingnet en hydraulische omstandigheden. Met expertkennis zijn risico’s en beheersmaatregelen niet makkelijk te bepalen en daarom is het gebruik van gevalideerde rekenmodellen essentieel. KWR heeft eerder – onder andere in het TKI project Engine – een getrapt model ontwikkeld voor het berekenen van de invloed van de omgeving op de drinkwatertemperatuur in leidingnetten. Hoewel er vertrouwen is in de werking van het Engine-model, zijn er ook aandachtspunten die toepassing in de weg staan. Daarom is het essentieel om dit te evalueren en een strategisch plan op te stellen voor toepassing.

Evalueren en toepassen

Het project bestaat uit de volgende activiteiten:

• Gevoeligheidsstudie Engine-model
  Een gevoeligheidsstudie brengt in kaart welke modelparameters het meest van invloed zijn op de uitkomsten en de betrouwbaarheid daarvan. Op basis van de uitkomsten worden aanbevelingen geformuleerd voor de waterbedrijven, zodat zij weten welke invoerdata moeten worden verzameld en welke ruimte bestaat om vuistregels te ontwikkelen voor bepaalde invoerparameters.
• Valideren koppeling tussen deelmodellen in Engine model (BTM+ en WTM+) met behulp van 3D-model
  Met behulp van eindige-elementenmethoden wordt een 3D-variant van het BTM+/WTM+ modelsysteem opgezet. Dit systeem is niet meer opgedeeld in afzonderlijke deelmodellen, waardoor het ook niet meer onderhevig is aan vereenvoudigingen, nodig om die deelmodellen te koppelen. Dit maakt het 3D-model bruikbaar voor het beoordelen van de impact en geldigheid van de vereenvoudigde koppeling.
• Opstellen projectplan voor toepassing
  In samenspraak met de drinkwaterbedrijven wordt een projectplan opgesteld voor vervolgonderzoek. Het plan richt zich op het opsporen van risicolocaties voor opwarming in het leidingnet en op het identificeren van beheersmaatregelen. Afhankelijk van de uitkomsten van de gevoeligheidsstudie en de analyse van de modelkoppeling, kan het ook wenselijk zijn om aanscherping en/of een gedegen experimentele validatie van het model hierin mee te nemen.

Onderbouwde aanbevelingen

Met de kritische evaluatie in dit project is een nauwkeurige kwantitatieve onderbouwing mogelijk die van het getrapte Engine-model mag worden verwacht. Uit de evaluatie komen zo nodig aanbevelingen voort om het model aan te passen. Ook ontwikkelen we een dieper inzicht over de relatie tussen opwarming van drinkwater tijdens distributie en relevante parameters, zoals volumestroom en leidingdiameter. Het opstellen van een projectplan biedt ruimte om concrete, breed gedragen doelen en een aanpak te formuleren en om vooruit te lopen op praktische en organisatorische aspecten, zoals het verzamelen van gegevens, het inrichten van sensormetingen en het gebruik van software.