Het nieuwe gereedschap van de waterbeheerder

Waterkennis, ICT en big data geven waterbeheerder meer grip op klimaatonzekerheden

Fotocredits
Josien van Geffen
2 november 2017  -  Leesduur: 14 minuten - Auteur: Arjan Veering - Foto: Josien van Geffen

Het waterbeheer is op nieuw terrein beland. Door klimaatverandering verschuiven de weerpatronen, nemen extremiteiten toe en gaan lessen uit het verleden vaak niet meer op. Nu al vallen hoosbuien die we pas tegen 2050 hadden verwacht. De waterbeheerders zijn volop bezig hun kwetsbaarheden in kaart te brengen. Tegelijkertijd hebben ze meer gegevens dan ooit ter beschikking en maken ICT- en big data toepassingen het waterbeheer veel slimmer. Hoe de digitale revolutie houvast geeft in tijden van onzekerheid.

Ga er maar aanstaan: extreme buien, extra waterafvoer van de rivieren, stijging van de zeespiegel, en aan de andere kant droogte, hitte in de steden, indringing van zout water vanuit de zee en het grondwater. Waterschappen, gemeenten, provincies, het Rijk; allemaal voelen ze de gevolgen van ‘het nieuwe klimaat’. Nu hebben ze al vaker te maken met extreme weersituaties, die ze eigenlijk pas over tien, twintig of dertig jaar verwachtten. In combinatie met andere ontwikkelingen, zoals bodemdaling, verstedelijking en intensivering van de landbouw, staat de waterbeheerder voor een enorme uitdaging. Zekerheden en routines uit het verleden zijn niet meer toereikend. En steeds vaker komt de waterbeheerder voor de vraag te staan of hij zich nog wel moet richten op het te allen tijde voorkomen van wateroverlast, of dat hij zich beter meer kan instellen op het beperken van de consequenties.

Waterbeheerder kan over meer gegevens dan ooit beschikken

De paradox is dat de waterbeheerder nu over meer gegevens dan ooit kan beschikken door de digitale informatierevolutie: het gebruik van big data, algoritmen, ICT en de doorbraak van het Internet of Things (IoT). Informatie uit metingen en simulatiemodellen zijn de laatste jaren sterk verbeterd en genereren een continue stroom van data. Satellieten bieden vanuit de ruimte tal van gedetailleerde beelden en geo-informatie. Meteorologische diensten komen met steeds nauwkeuriger waarnemingen en weersverwachtingen. Er zijn meer data dan ooit beschikbaar en krachtige computers kunnen met uitgekiende algoritmes die gegevens vertalen naar informatie en vaak al real time ten dienste stellen van gebruikers.

Fundamentele verandering

Het werk van de waterbeheerder is fundamenteel aan het veranderen: hij komt voor grotere opgaven en vooral meer onzekerheden te staan, maar hij heeft wel veel meer middelen om zijn watersysteem ‘slim’ in te richten en te beheren. Met nieuwe ICT-systemen kan een waterschap het waterpeil veel beter sturen: hij kan in het ene deel van het verzorgingsgebied het overtollige water wat langer vasthouden om overlast in een ander deel te voorkomen. En denk bijvoorbeeld ook aan steden die zich weerbaar maken voor die extreme bui of juist langdurige hitte.

“Waar we vroeger een weerbericht hadden en ons ‘molenaarsgevoel’, kunnen we nu modellen draaien met heel veel gegevens en parameters, zoals een pluim met 50 varianten van een weersvoorspelling. Zo kun je bijvoorbeeld anticiperen op een bui van 30 millimeter: kun je die aan of moet je maatregelen gaan nemen?”, zegt René van der Zwan van het Hoogheemraadschap van Rijnland. Slimme ICT-toepassingen zijn volgens hem nu vaste onderdelen van de ‘gereedschapskist’ van de waterbeheerder.

Het waterschap als digitale pionier

Het hoogheemraadschap van Rijnland zet de gegevens uit zijn meetnetten online voor het publiek. Waterpeil, neerslag, afvoer, verzilting, waterkwaliteit, weersverwachtingen: op de website van het waterschap is een veelheid aan data te vinden, overzichtelijk gepresenteerd op interactieve kaarten.

Lees meer...

“We zijn daar in 2005 mee begonnen”, vertelt René van der Zwan, als adviseur beleid en onderzoek bij Rijnland. “In het begin was er nog wel wat huiver: moeten we dat allemaal openstellen? Kunnen die gegevens niet tegen ons worden gebruikt? Maar we zijn nu twaalf jaar verder en hebben nooit een probleem gehad. Sterker nog, de transparantie wordt gewaardeerd. Het is veel makkelijker geworden, voor ons en voor onze doelgroep.”  Aannemers kijken nu zelf op de site naar het waterpeil, kwekers en telers zien hoe het staat met de verzilting aan de hand van de chloride- en EGV-waarden.

Al sinds de vroege jaren negentig is Rijnland meegegaan met de informatisering. In 1995 had het zijn eerste beslissingsondersteunende systeem (BOS) en om de tien jaar is die daarna volledig vernieuwd en uitgebreid met nieuwe ICT-toepassingen.

Rijnland is in 2005 de eerste HydroNET klant en sindsdien is er een hechte samenwerking. Rijnland werkt met HydroNET waarin de water- en weerdata samenkomen. De gegevens kunnen makkelijk gekoppeld of uitgewisseld worden met andere waterbeheerders, onder meer in het gebied rond het Noordzeekanaal/Amsterdam-Rijnkanaal en bij de Rijn-Maasmonding.

Voor Rijnland heeft de ‘digitale revolutie’ grote voordelen gehad, legt Van der Zwan uit. “Wij hebben een watersysteem met zeer kleine marges, gemiddeld zo’n 2 cm plus of min. We hebben dus heel nauwkeurige informatie nodig, en zeer actueel. Onze meetnetten zijn ‘semi-online’: ieder kwartier hebben we een update. Gekoppeld aan weerinformatie kunnen we met modellen verwachtingen opstellen van bijvoorbeeld de vullingsgraad en of er problemen kunnen ontstaan.”

Volgens hem is deze informatie des te belangrijker nu de weerpatronen veranderen met vaker extreme buien of langdurige droogte. “Als waterbeheerder kom je voor meer onzekerheden te staan. Dat betekent dat je je met de juiste informatie moet voorbereiden.” Van der Zwan geeft een voorbeeld. “In een periode van droogte moeten we de stabiliteit van onze dijken in de gaten houden. In ons HydroNET portal hebben we zeer gedetailleerde kaarten met neerslag- en verdampingscijfers, waar we per peilvak kunnen zien wat het neerslagtekort is. Bij een tekort van 150 mm gaan we aan de slag met dijkinspecties. Loopt het op tot 175 mm of meer, dan gaan we met 25 ploegen het veld in.”

Lees minder...

De digitale revolutie in het waterbeheer

Dat gereedschap maakt een snelle ontwikkeling door: het gebruik van ICT en big data wordt steeds verfijnder, steeds krachtiger en steeds effectiever. Eigenlijk staan we nog maar aan het begin van de digitale revolutie in het waterbeheer, constateert Arnold Lobbrecht, oprichter en eigenaar van HydroLogic, dat is gespecialiseerd in het oplossen van water- en klimaatvraagstukken met digitale technologie. “Waterbeheerders gaan steeds vaker over de grenzen van het eigen beheergebied kijken, kunnen bij droogte of de dreiging van extreem weer hun handelen veel beter afstemmen en samen beslissingen nemen.”

HydroLogic specialiseerde zich sinds 2000 in het aanbieden van weer- en waterdata die automatisch vertaald worden in specifieke informatiestromen voor waterbeheerders die daarmee hun beslissingen kunnen nemen. “De mogelijkheden van informatietechnologie voor de waterwereld zijn enorm”, zegt Lobbrecht. Inmiddels wordt er al slim gebruik van gemaakt, bijvoorbeeld bij het beperken van wateroverlast, maar we staan nog steeds aan het begin van de ICT-ontwikkelingen. Zeker om een antwoord te bieden op de opgaven waar de watersector, maar ook andere sectoren, door de klimaatverandering voor komen te staan.”

‘De missie is met ICT en big data bij te dragen aan het behoud van een leefbare wateromgeving’

- Arnold Lobbrecht - oprichter en eigenaar HydroLogic

Lobbrecht heeft vijftien jaar als associate professor aan UNESCO-IHE hydro-informatica gedoceerd. De contacten met internationale waterstudenten hebben hem ook persoonlijk gemotiveerd, zegt hij. “Je komt in aanraking met de problemen die de klimaatverandering met zich meebrengt, in alle hoeken van de wereld. Mijn missie is daarom ook geworden dat we met inzet van ICT en big data moeten bijdragen aan het behoud en de verdere ontwikkeling van een leefbare wateromgeving, of dat nu in Nederland is, in Afrika of in Azië.”

Onzekerheden en zekerheden voor de waterbeheerder

Meteoroloog Gerrit Hiemstra, bekend als weerman bij de NOS, werkt regelmatig met waterbeheerders. Hij heeft al vaak voor Nederlandse waterbeheerders de gevolgen van de klimaatverandering uit de doeken gedaan: het wordt geleidelijk warmer, het wordt gemiddeld natter en voor de waterbeheerder misschien nog wel belangrijker; de neerslagpatronen veranderen. Er komt meer neerslag in de vorm van buien en die buien zullen vaker extreem zijn.

‘Waterbeheerder komt mentaal in een gebied dat hij niet kent’

- Gerrit Hiemstra - meteoroloog en mede-eigenaar Weather Impact

“Dat weten de waterbeheerders maar al te goed, dat is echt geen nieuws meer”, zegt Hiemstra. “Die buien maken het lastig voor de waterbeheerder. En dan vooral de onvoorspelbaarheid en de hevigheid.” Het poldersysteem is ingericht op het dagelijks kunnen afvoeren van zo’n 14 mm neerslag. Dat is nog gebaseerd op het klimaat en de inrichting van Nederland uit de jaren 60 en 70. “Maar dat klopt eigenlijk niet meer”, zo constateert Hiemstra. “Gaan we nu naar hogere capaciteiten? Of gaan we het anders oplossen? Daar draait nu de discussie om. Waterbeheerders komen mentaal in een gebied dat ze niet kennen.”

Goede en gedetailleerde weer- en waterinformatie essentieel

Het waterbeheer maakt een transitie door. De vroegere normeringen voldoen niet meer: ze zijn niet zomaar ‘op te plussen’ door een klimaateffect erbij te rekenen. Het werk wordt complexer door de gevolgen van de klimaatverandering, de waterbeheerder moet onder verschillende omstandigheden anders gaan handelen. Daar is betrouwbare, gedetailleerde informatie voor nodig, die van dag tot dag moet worden geïnterpreteerd en benut.

Het omgaan met die verandering en het kwantificeren van de effecten ervan is één van de terreinen waar Hiemstra zich samen met HydroLogic-oprichter Lobbrecht op richt. Zij hebben in 2014 het bureau Weather Impact opgericht, dat voor verschillende sectoren en industrieën inzicht geeft in de gevolgen van extreem weer en klimaatverandering. Ze kunnen daarbij gebruikmaken van de explosief gegroeide hoeveelheid beschikbare meteorologische data, onder meer door de steeds hoger wordende resolutie van satelliet- en radarbeelden. De weermodellen worden steeds nauwkeuriger en gedetailleerder, vooral ook doordat de rekenkracht van computers exponentieel is gegroeid.

Toch, zo waarschuwt Hiemstra, is het voorspellen van buien geen sinecure. “De bewegingen van grote weersystemen en frontale neerslag kunnen we behoorlijk goed voorspellen, maar het vangen van een individuele bui op een bepaalde locatie blijft lastig. Daar is nu nog te veel rekenkracht voor nodig. En een bui heeft een korte levensduur, dus je kunt niet een halve dag rekenen.”

"Ervaringen uit het verleden bieden geen garantie meer voor de toekomst"

- Gerrit Hiemstra

Hiemstra plaatst een tweede belangrijke kanttekening. “De weerpatronen zijn nu al aan het verschuiven. Dat betekent dat gegevens uit het verleden steeds moeilijker te gebruiken zijn. Als het karakter van de neerslag verandert, en de intensiteit en frequentie, zijn de reeksen uit het verleden minder representatief voor de huidige situatie.”

Slim klimaatadaptief waterbeheer

Ervaringen uit het verleden zijn dus geen garantie meer voor de toekomst. Het vaker optreden van extreem weer en het veranderende karakter van neerslag hebben grote consequenties voor het werk van de waterbeheerders. Hoe ver moet en kan het waterpeil in een polder bijvoorbeeld worden verlaagd als zich op de Noordzee een diepe depressie met veel neerslag aandient?

De veranderingen hebben ook invloed op de keuzes voor het waterbeheer op langere termijn, en dit raakt naast waterschappen ook de gemeenten. Zo moet in de steden meer riolering worden afgekoppeld, moeten meer buitengebieden worden ingericht om overtollig water tijdelijk te kunnen bergen, moet de pompcapaciteit worden uitgebreid en moeten dijken worden verhoogd om klimaatbestendigheid te realiseren en overstromingen te voorkomen.

Aanpassen aan een nieuw klimaat?

Extreem weer domineerde het nieuws de afgelopen tijd. Orkanen, hevige moessonregens en overstromingen of juist verzengende hitte en droogte. De orkaan Irma die op 6 september Sint-Maarten vol raakte, liet ook Nederland weer eens beseffen hoe ontwrichtend het natuurgeweld kan zijn. Drie weken eerder was de Amerikaanse miljoenenstad Houston getroffen door orkaan Harvey die gepaard ging met ongekende regenval: 850 millimeter in enkele dagen. Ter vergelijking: in Nederland valt die hoeveelheid gemiddeld in een heel jaar.

Lees meer...

Aan de andere kant van de wereld, kreeg Zuid-Azië in de zomer van 2017 te maken met enorme overstromingen. In India, Nepal en Bangladesh zijn daarbij meer dan 1300 doden gevallen, ruim 40 miljoen (!) mensen zijn er in meer of mindere mate door geraakt. De regenval in het moesson-seizoen breekt telkens nieuwe records en de natte periodes in Zuid-Azië lijken intenser te worden.

We moeten niet alleen naar wateroverlast kijken, maar ook naar de vaak onderschatte tegenhanger: hitte en droogte. Bosbranden nemen in aantal en hevigheid toe. In de mediterrane landen is de neerslag zelfs minder dan de helft van het normale niveau en door hoge temperaturen was de verdamping bovendien extra groot. Zo kwam dit jaar de drinkwatervoorziening van grote steden, zoals Rome, onder druk te staan.

En dichterbij huis, in eigen land? De schaal is onvergelijkbaar, maar ook in Nederland zien we de extremen in het weer toenemen. Echte overstromingen zijn gelukkig lang uitgebleven, maar hoosbuien veroorzaken flinke wateroverlast. Na een extreme bui, in juni 2016, kwamen bij diverse verzekeraars in totaal 100.000 claims binnen met een geraamde schade van 500 miljoen euro. En met de toename van extreme buien zullen ook zulke schades, zo is de vrees van de verzekeraars, zich vaker voordoen. In een rapport berekenden zij dat alleen al de schade aan huizen en auto’s in Nederland op jaarbasis gemiddeld met ruim een kwart miljard euro zal kunnen stijgen.

Op Prinsjesdag 2017 presenteerde deltacommissaris Wim Kuijken het Deltaplan Ruimtelijke Adaptatie om in de toekomst het hoofd te kunnen bieden aan de gevolgen van een veranderend klimaat. Vanaf 2018 wordt daarvoor een nieuwe methodiek gehanteerd: ‘Meten, weten, handelen’. Er moet worden gekeken of er nieuwe ontwikkelingen zijn, bijvoorbeeld in klimaat en weerpatronen, die bijstelling van de plannen vereisen. Een van de opvallendste punten is de verplichte stresstest waaraan gemeenten vanaf 2019 moeten gaan voldoen. Zij moeten hun kwetsbaarheid voor hevige regenval, hitte en langdurige droogte in beeld brengen.

Juist bij dit soort opgaven bewijzen ICT- en bigdatatoepassingen hun nut. Met een systeem als HydroNET kunnen bijvoorbeeld waterverantwoordelijken van de gemeenten snel en overzichtelijk zien waar de sterke en zwakke punten in hun gebied liggen.

Lees minder...

Van terabytes aan data naar informatie op maat

In Nederland verzamelen waterschappen, gemeenten en Rijkswaterstaat al veel gegevens over hun watersystemen. De kunst is daaruit de juiste data te gebruiken en deze te koppelen aan de actuele weergegevens en weermodellen en dan die data zo te vertalen dat een waterbeheerder daarop zijn beslissingen kan baseren. Kennis over het functioneren van het veranderende watersysteem is daarbij essentieel. Om dit mogelijk te maken heeft HydroLogic HydroNET ontwikkeld. Het is een ‘beslissings- en beleidsondersteunend’ informatiesysteem dat de gegevens van radars, satellieten, grondmetingen, databases en nog tal van bronnen samenbrengt en daar algoritmen en simulatiemodellen op loslaat. Zo worden de terabytes aan gegevens omgezet naar op maat gesneden informatie voor bijvoorbeeld een peilbeheerder of een waterschapsbestuurder.

‘Kern van slim waterbeheer is te kijken hoe je de ruimte in je watersysteem het beste kunt benutten’

- Leanne Reichard - directeur markt HydroLogic

“In het delen, verbinden en verrijken van die informatie zit veel gecondenseerde waterkennis. Dat maakt de informatie zo waardevol”, zegt Leanne Reichard, directeur markt van HydroLogic. “Om te komen tot waardevolle, bruikbare en betrouwbare informatie heb je water- en ICT-ingenieurs nodig die de digitale technologie voluit weten te benutten voor de vraagstukken uit de praktijk.”

HydroNET maakt waterbeheer inzichtelijk

In Nederland zetten veel waterbeheerders HydroNET in, voor zeer uiteenlopende zaken: meer dan de helft van de waterschappen en ruim honderd gemeenten werken ermee. Volgens Reichard is dat de kracht van het systeem. “HydroNET kan de waterbeheerder zowel ondersteunen bij operationele beslissingen op korte termijn als bij beleidskeuzes op lange termijn. De waterbeheerder kijkt hoe hij de ruimte in het watersysteem het beste kan benutten. Als een bui van 50 millimeter wordt verwacht, kom je voor allerlei keuzes te staan: gaan we preventief pompen, ‘voormalen’, met het risico nog meer schade aan te richten als de bui toch minder heftig is of net langs trekt? Of is er nog voldoende rek in het watersysteem om de hoosbui toch op te vangen als die precies in het gebied valt? Op dashboards kunnen de peilbeheerders verschillende scenario’s bekijken en op basis daarvan een keuze maken. HydroNET is ook te gebruiken door bestuurders om te zien hoe effectief bepaalde maatregelen zijn of om aan te tonen in hoeverre het systeem al klimaatadaptief is.”

Hoe werkt HydroNET?

HydroNET is een online controlekamer die waterbeheerders helpt bij het weer- en klimaatbestendig maken en houden van watersystemen. HydroNET vertaalt terabytes aan data van radars, satellieten, grondmetingen, water-databases en andere bronnen, via slimme algoritmen, kennis en simulatiemodellen naar beslissingsinformatie die de waterbeheerder nodig heeft. Van de operationeel peilbeheerder tot de bestuurder. Deze informatie is altijd en overal via een portal met persoonlijke dashboards toegankelijk op mobiel, tablet of computer.

Lees meer...

Wat voor data gaan er dan in zo’n systeem? Dat hangt natuurlijk af van de problematiek, maar de basis bestaat uit informatie over waterstanden, waterkwaliteit, afvoer, verdamping en vanzelfsprekend neerslag. Een deel van die gegevens komt van de waterbeheerder zelf. Daarvoor wordt vaak een koppeling gemaakt tussen data-verwerkende systemen als FEWS en WISKI, Lizard en HydroNET. Van lokale meteorologische instituten worden radarbeelden, weerkaarten en meteorologische gegevens binnengehaald. Ook worden allerlei weer-, water- en geo-data van satellieten betrokken, onder meer van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. Er wordt nauw samengewerkt met lokale dataleveranciers en distributeurs en met Nederlandse instituten als Deltares en het KNMI.

HydroNET voorziet thans ruim 130 organisaties van actuele weer- en waterinformatie. De ruim 2700 actieve gebruikers in binnen en buitenland werken via de portal en de mobiele app met de vele applicaties die het systeem rijk is. HydroNET is personaliseerbaar, wat betekent dat alle gebruikers hun applicaties en dashboards conform hun eigen wensen kunnen instellen.

HydroNET kreeg in 2013 de Nationale ICT Innovatie Award, toegekend door Nederland ICT, waarin de hele Nederlandse ICT sector is vertegenwoordigd. De prijs werd toegekend voor het samenwerkingsmodel, de schaalbaarheid en de innovativiteit van de ICT aanpak.

Lees minder...

Satellietbeeld Amsterdam-Rijnkanaal Noordzeekanaal

In de praktijk: Stroomgebied Amsterdam-Rijnkanaal en Noordzeekanaal

Het beste uit het watersysteem halen vergt meer samenwerking tussen de waterbeheerders. Een goed voorbeeld is het gebied rond het Amsterdam-Rijnkanaal en het Noordzeekanaal. In het najaar van 2013 ontsnapte dit gebied – dichtbevolkt en economisch zeer belangrijk – maar net aan ernstige wateroverlast, toen enorme hoosbuien overtrokken. De gemalen van de waterschappen draaiden op volle toeren om het water af te voeren naar het Noordzee- en Amsterdam-Rijnkanaal. Maar toen het peil in het Noordzeekanaal razendsnel opliep en al dit water bij IJmuiden niet meer naar zee kon worden afgevoerd, deed Rijkswaterstaat het verzoek aan de waterschappen hun afvoer zoveel mogelijk te beperken, een zogenaamde ‘maalstop’. Met man en macht is een alternatief opgezet om het overtollige water weg te sluizen naar het IJsselmeer. “Dat was op het nippertje”, herinnert René van der Zwan van het Hoogheemraadschap van Rijnland zich. “Als de stand aan de zuidkant van Rijnland op de Hollandsche IJssel hoog was geweest hadden we echt een probleem gehad.”

Grensoverschrijdend waterbeheer

Achteraf bleek echter dat lang niet alle waterschappen evenveel problemen hadden: waar Rijnland en Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden meer dan 70 mm neerslag te verwerken kregen, viel er in het gebied van Hollands Noorderkwartier veel minder. Bovendien had een deel van het stroomgebied meer ruimte in de bodem beschikbaar voor opvang van regenwater. “Terugkijkend constateerden we dat we met een goede ruimtelijke analyse veel spanning hadden kunnen wegnemen: wie loopt er bijna onder, wie heeft er nog ruimte in zijn watersysteem? Het waterbeheer houdt niet op bij je eigen gemalen en gebiedsgrenzen.”

‘Je moet investeren in data-ontsluiting en het koppelen van ICT-systemen, en dat is goedkoper dan in nieuwe kunstwerken. En misschien wel veel effectiever’

- René van der Zwan - Hoogheemraadschap van Rijnland

Het was de aanzet tot een intensieve samenwerking tussen Rijkswaterstaat – verantwoordelijk voor het beheer van het hoofdwatersysteem – en de vier betrokken hoogheemraadschappen Rijnland, Hollands Noorderkwartier, De Stichtse Rijnlanden en Amstel, Gooi en Vecht (Waternet), die daarop hun overtollig water afvoeren. Door inzicht te geven in elkaars watersysteem, zouden ze veel beter de variaties daarin kunnen benutten. “Dat betekent dat je moet investeren in data-ontsluiting en het koppelen van ICT-systemen, en dat is heel wat goedkoper dan in nieuwe kunstwerken. En misschien wel veel effectiever”, aldus Van der Zwan.

Dashboard online informatiescherm Amsterdam-Rijnkanaal Noordzeekanaal

 

In juni 2017 is het gezamenlijke informatiescherm, een soort virtuele ‘controlekamer’, officieel live gegaan. De meetgegevens van de vijf waterbeheerders worden gebundeld en ontsloten met HydroNET, dat de data voortdurend koppelt aan onder meer weersverwachtingen en neerslagradarbeelden. Ieder kwartier worden meetgegevens opgehaald, geactualiseerd en doorgerekend. “Dat is nodig omdat het Amsterdam-Rijnkanaal en Noordzeekanaal een supersnel reagerend systeem is”, legt Maarten Spijker uit. Hij is directeur technologie van HydroLogic en nauw betrokken bij het project. “Er kan urenlang niets aan de hand zijn met goede spuimogelijkheden bij IJmuiden. Totdat de wind draait, de zee opzet en het veel lastiger wordt om het water weg te krijgen. Als het dan ook flink regent in het achterland en dat water weggepompt moet worden, kunnen snel problemen ontstaan en moet direct gehandeld worden.”

Op zo’n moment zijn de betrokken waterbeheerders extra alert en kunnen zij via het gezamenlijke informatiescherm bekijken wat de beste opties zijn. Er wordt gekeken naar de Noordzeeverwachting, de windsnelheid en -richting, de afvoer en de weerinput en er worden modelberekeningen gemaakt. De waterschappen kijken wat de actuele waterhoogtes zijn, of de waterstand stijgt, wat de vullingsgraad van het systeem is en vooral wat verschillen daarin zijn: kan iemand wat extra water vasthouden of moet een ander juist heel snel gaan afvoeren?

Waterexperts en whizzkids

“Ik heb me altijd op het snijvlak van waterbeheer en ICT begeven. Het was me duidelijk dat de ontwikkelingen in informatietechnologie en digitalisering grote impact zouden hebben op het werk van de waterbeheerder”, zegt Arnold Lobbrecht. Na aan de TU Delft te zijn gepromoveerd op sturing van watersystemen en bij verschillende adviesbureaus te hebben gewerkt, besloot de hydro-informaticus in 2000 een bedrijf op te richten dat zich helemaal op ‘slim waterbeheer’ zou richten: HydroLogic.

Lees meer...

Binnen een aantal jaar groeit het uit van een zolderkamerbedrijfje naar een volwassen bureau met twee vestigingen, in Delft en Amersfoort.

Doordat HydroLogic zijn roots in de waterwereld heeft, kan het zich onderscheiden van ‘reguliere’ ICT-leveranciers. De adviesgroep binnen het bedrijf op het gebied van water en klimaatproblematiek zorgt voor toegevoegde waarde in de watersector en de doorontwikkeling van kennis op het gebied van innovatief waterbeheer. Als geen ander weten Lobbrecht en zijn team aan wat voor soort informatie en kennis de waterbeheerder behoefte heeft: er is een massa aan data beschikbaar, maar die moet worden verzameld, gekoppeld en ontsloten, toegepast in simulatiemodellen en klimaatanalyses en worden toegesneden op de problematiek van de waterbeheerder. Na jaren ontwikkeling lanceert HydroLogic in 2005 het online beslissingsondersteunende systeem HydroNET.

Het bureau sleept met HydroNET verschillende innovatieprijzen binnen en wordt in 2014 door Het Financieele Dagblad/BNR Nieuwsradio uitgeroepen tot ‘Nieuwe Kampioen’.

In 2017 krijgt HydroLogic de Partners voor Water-prijs voor de demonstratie van HydroNET voor waterbeheerders in Zuid-Afrika.

De unieke combinatie van water en ICT is terug te zien in de opbouw van het bureau, dat grofweg voor een derde aan advisering aan waterbeheerders doet, een derde aan de ontwikkeling van nieuwe software en een derde aan ondersteuning van klanten bij het gebruik van de software via een helpdesk, maar ook op locatie bij de waterschappen, waar het feitelijke waterbeheer wordt uitgevoerd. Nauw werken de meteorologen, hydrologen, en ingenieurs samen met ICT ‘whizzkids’, de databasespecialisten en app-bouwers.

Na het succes in Zuid-Afrika waagt HydroLogic vaker de stap over de grens, onder meer naar Duitsland en Australië. Uitbreiden naar het buitenland doet HydroLogic alleen heel weloverwogen, zegt Reichard, directeur Markt van HydroLogic. Het heeft geen zin om het HydroNET-pakket zomaar ergens aan de man te brengen. “We willen altijd samenwerken met een lokale partij, juist omdat het zo belangrijk is dat je de problematiek ter plekke goed kent en je lokale data gebruikt. Daarom kiezen we heel gericht waar we verder willen groeien.”

Lees minder...

Slim waterbeheer

Aan zo’n informatiesysteem gaat veel inventarisatiewerk en afstemming vooraf. Alleen al om alle datastromen te koppelen en operationeel te krijgen, kostte zeker een jaar, vertelt Spijker. Maar veel voorbereiding zit ook in de niet-technische aspecten, merkt hij op. “Het is heel belangrijk om ‘redeneerlijnen’ op te stellen: als deze situatie zich voordoet, dan doen we dit, want dat levert het minste schade op. Die scenario’s moet je in de ‘koude fase’ – als er niets aan de hand is – vastleggen, zodat je op de ‘hete momenten’ – als zich een crisis aandient –  allen dezelfde conclusies trekt op basis van dezelfde data en kennis. Dat is vooral belangrijk omdat sommige noodzakelijke acties regelrecht tegen de natuur van de waterbeheerder indruisen.” Overigens is niet alles in scenario’s te vangen, benadrukt Spijker: iedere situatie is uniek en dat betekent dat waterbeheerders ook altijd per situatie maatwerk moeten leveren.

‘Het is belangrijk om scenario’s in de koude fase –als er niets aan de hand is – vast te leggen, zodat je op de hete momenten – als zich een crisis aandient – allemaal dezelfde conclusies trekt’

- Maarten Spijker - directeur technologie HydroLogic

Van der Zwan beaamt dat de menselijke kant veel afstemming en overleg vereist. Voordat het gezamenlijke informatiesysteem was opgetuigd, hadden de operationele waterbeheerders van de vijf partijen al een What’s app-groep opgericht waarin bijvoorbeeld waterstanden werden uitgewisseld of de planning van onderhoudswerkzaamheden. Zo konden ze bijvoorbeeld voorkomen dat enkele pompen in IJmuiden vanwege inspecties tijdelijk uit bedrijf genomen zouden worden, op het moment dat de waterschappen net verwachtten veel water te moeten afvoeren naar het Noordzee- en Amsterdam-Rijnkanaal. “We hebben de app-groep trouwens in stand gehouden, ook nu nog, want die is laagdrempelig en werkt goed. Iedereen kent elkaar en dat is belangrijk, want het is toch mensenwerk.”

Verdieping van de Nieuwe Waterweg: een gevoelige kwestie

Nog complexer is het watersysteem in de Rijn-Maasmonding met zes waterschappen, drie waterbedrijven, de belangrijke land- en tuinbouwgebieden van het Westland, Boskoop, Aalsmeer, de Bollenstreek, verschillende bijzondere natuurgebieden (Biesbosch, Zuid-Hollandse meren) én de Rotterdamse haven.

Om nieuwe megaschepen te kunnen ontvangen wordt de haven van Rotterdam verdiept. Over een lengte van 25 kilometer worden de Nieuwe Waterweg en de Botlekhavens bijna 1,5 meter verdiept, zodat straks schepen met een diepgang tot 15 meter kunnen binnenvaren en aanmeren. Maar de verdieping kan grote repercussies hebben voor het watersysteem, omdat het zeewater zo verder landinwaarts kan komen en tot verzilting kan leiden. Alle betrokken partijen kijken daarom met argusogen naar de verdiepingsplannen. In opdracht van het Havenbedrijf Rotterdam heeft HydroLogic de effecten op de verzilting van de Rijn-Maasmonding onderzocht. “Het is een zeer gevoelig thema. Het was daarom belangrijk dat wij als onafhankelijke partij de mogelijke verzilting in kaart brachten”, vertelt Maarten Spijker.

Nauwkeurig en actueel inzicht in het watersysteem

Verzilting is een moeilijk grijpbaar fenomeen: door getij, opzet op zee, rivierafvoer, wind en lokale stroming verandert het samenspel van zout en zoet water voortdurend. In HydroNET zijn daarom talloze data ingevoerd en gecombineerd met modellen van onder meer Deltares. Hiermee wordt gekeken in hoeverre het zoute water de rivier binnendringt en wat voor gevolgen dat heeft voor bijvoorbeeld de inname van water voor de drinkwatervoorziening of voor het chloridegehalte van het water in de kwetsbare kwekersgebieden van het Westland en rond Boskoop.

“Er zijn technische maatregelen zoals luchtbellenschermen of pompschepen, maar die slurpen energie en zijn duur”, zegt Spijker. “Daarom is gekeken of we slimmer de natuurlijke karakteristieken van het systeem kunnen benutten” Bijvoorbeeld de geschikte inlaatmomenten vanuit de Nieuwe en Oude Maas in detail monitoren en voorspellen om in korte tijd veel zoetwater in te laten. Bijvoorbeeld Delfland bleek meer zoet water te kunnen benutten door in te laten vanuit de Nieuwe Maas, via Parksluizen of via de sluis bij Schiedam. HydroNET zorgt ervoor dat het optimale moment wordt benut. Dat kan met ICT en online monitoring; je hebt een heel nauwkeurig en actueel inzicht in het watersysteem.”

Na het onderzoek  is besloten HydroNET als basis voor de dataverzameling en -interpretatie tijdens en na de verdieping te gebruiken. Continue monitoring is een van de harde vergunningseisen waar het Havenbedrijf Rotterdam van het Rijk aan moet voldoen. Via het gezamenlijke informatiesysteem kunnen alle betrokken partijen het effect van de verdieping voortdurend volgen.

 

‘Water Control Room’ in Zuid-Afrika

Het gebruik van ICT en big data bewijst in Nederland zijn waarde, maar ook voor de mondiale klimaat- en waterproblematiek zou het koppelen van de enorme datastromen en steeds betere weer- en watermodellen een grote sprong vooruit kunnen zijn. Denk dan aan ernstige overstromingen na tropische cyclonen of langdurige hevige moessons, of juist de andere kant van het spectrum: watertekort door droogte en hitte.

Dat blijkt uit een bijzonder project in Zuid-Afrika. Het land kampt met ernstige ‘waterstress’: de watervoorziening voor drinkwater, landbouw en industrie staan onder druk en de verwachting is dat al vanaf 2025 structureel niet aan de watervraag kan worden voldaan. Om de beschikbare hoeveelheid water zo efficiënt mogelijk te kunnen gebruiken, zijn gedeelde informatiesystemen een uitkomst.

De Komati-rivier – bijna 500 kilometer lang – stroomt door het zuidoosten van Zuid-Afrika (ten zuiden van Johannesburg), Swaziland en Mozambique en mondt daar bij de hoofdstad Maputo uit in de Indische Oceaan. De rivier wordt intensief gebruikt en is van groot belang voor landbouwirrigatie in de streek en voor de fauna in het Kruger National Park. De waterverdeling is een heikel punt, niet in de laatste plaats omdat ruim een miljoen inwoners van Maputo ervan afhankelijk zijn.

Australië: extreme droogte, excessieve regen

De initiatiefnemer van het HydroNET-demonstatieproject in Zuid-Afrika, oud-operationeel water manager Brian Jackson van waterautoriteit IUCMA, maakte begin 2017 de sprong naar Australië om zich daar te storten op de waterproblematiek. Australië kampt met zowel extreme droogte als excessieve regenval. Ook hier werkt Jackson weer met HydroLogic samen en is HydroNET weer de spil in het informatienetwerk.

Lees meer...

Zo hebben Australische waterbeheerders en stadsplanners sinds vorig jaar een ‘smart scanner voor water resilient cities’ tot hun beschikking, die door HydroLogic samen met kennisinstituut Deltares is ontwikkeld. De scanner – officieel gelanceerd door koning Willem-Alexander tijdens zijn staatsbezoek aan Australië in november 2016 – gebruikt meteorologische data en die worden in een 3D-simulatiemodel van Deltares gerund. Zo kan voor een stad de impact van een hoosbui worden nagebootst en kunnen de eventuele effecten van klimaatadaptieve maatregelen, zoals waterpleinen of groene daken worden doorgerekend. Dit systeem kan ook gebruikt worden voor de stresstest voor wateroverlast, die Nederlandse gemeenten vanaf 2019 moeten uitvoeren.

Daarnaast is er voor Australië een mobiele app ontwikkeld die burgers waarschuwt voor zogenaamde ‘flash floods’, razendsnel opkomende overstromingen na een zware regenbui. “In Australië is er een groot bewustzijn van de waterrisico’s omdat overstromingen veel vaker voorkomen”, vertelt Reichard. “Daar is ‘situational awareness’ heel actueel. Burgers weten wat er kan gebeuren en wat ze dan wel en niet moeten doen. De app geeft aan waar en wanneer het water naar verwachting zal komen. Je kunt dan zien naar welke gebieden je het beste kunt uitwijken, als het bij jou kritiek wordt.”

Lees minder...

De Zuid-Afrikaanse waterautoriteit voor dit gebied, de Inkomati-Usuthu Catchment Management Agency (IUCMA), moet voldoen aan de afspraken die met buurlanden gemaakt zijn over waterkwantiteit en -kwaliteit. Tijdens een workshop in 2012, georganiseerd door de Nederlandse waterschappen, raakte waterbeheerder Brian Jackson van het IUCMA onder de indruk van de mogelijkheden van een informatiesysteem als HydroNET, waarin waterdata eenvoudig beschikbaar gemaakt en gekoppeld konden worden aan meteorologische gegevens.

Het werd het begin van een intensieve samenwerking tussen Zuid-Afrika en Nederland, onder meer dankzij financiële ondersteuning van het programma Partners voor Water. HydroLogic heeft in die samenwerking voor onder meer het stroomgebied van de Komati een HydroNET ‘Water Control Room’ ingericht.

Ontsluiten weerinformatie Zuid-Afrikaanse weerdienst

Een belangrijk onderdeel was de ontsluiting van de weerinformatie. De Zuid-Afrikaanse weerdienst SAWS had heel veel data beschikbaar, maar die kwam voorheen mondjesmaat en moeizaam bij de waterbeheerders en in andere sectoren terecht. Omdat de data van SAWS nu ontsloten worden via HydroNET, beschikken waterbeheerders in het hele stroomgebied over de meest recente weerinformatie. Door de combinatie van weer- en waterinformatie kunnen de regionale waterbeheerders nu veel effectievere besluiten nemen. Als het bijvoorbeeld gaat om het (preventief) leeg laten lopen van stuwmeren, is de nauwkeurige weerinformatie cruciaal, omdat de watervoorraad in een stuwmeer niet alleen het operationele waterbeheer aangaat maar ook mijnbouw, landbouw en de drinkwatervoorziening.

“We kunnen op elk moment een ‘snapshot’ maken van de waterbeschikbaarheid, de neerslag en de weersverwachtingen. Zo kunnen we de juiste inschattingen maken voor onze beslissingen”, zei IUCMA-directeur Jennifer Molwantwa bij de presentatie van het Partners voor Water-project. “We kunnen die informatie ook delen met andere betrokken partijen en onze buurlanden. Met die openheid hopen we ook begrip voor onze besluiten te krijgen.” Het gebruik van water door de landbouw is een van de kritieke punten. IUCMA, verantwoordelijk voor de waterverdeling, kan nu in de online controlekamer via slimme combinatie van weer- en satellietgegevens precies zien hoeveel water een boer voor irrigatie gebruikt. Deze hoeveelheid wordt vergeleken met de vergunning en op het dashboard wordt met stoplichtkleuren aangegeven welke boer nog wel water mag innemen en wie moet stoppen met irrigeren.

Het project heeft in 2017 de prestigieuze Partners voor Water-prijs ontvangen onder andere voor de ‘meetbare bijdrage aan verbetering van de wereldwaterproblematiek’, aldus de jury. De demonstratie is zo geslaagd dat inmiddels ook alle andere Zuid-Afrikaanse waterautoriteiten HydroNET gaan gebruiken, vertelt Leanne Reichard, die dit internationale project leidde. “HydroNET is zo opgezet dat het schaalbaar is en over de hele wereld inzetbaar. Maar de lokale omstandigheden zijn bepalend. Daarom richten we samen met onze lokale partners dashboards op maat in, we presenteren alleen wat relevant is voor hun besluiten en rapportages.

ICT voor mondiale waterproblematiek

Het gebruik van ICT en big data kan volgens speciaal watergezant Henk Ovink een van de onderdelen zijn waarin Nederland zich internationaal onderscheidt. Schijnbaar onvermoeibaar reist Ovink namens Nederland de hele wereld over om onze kennis over water en klimaatadaptatie over te brengen. Hij denkt mee met regeringen over de waterproblematiek in hun land, draagt oplossingen aan en legt contacten met bedrijven en instituten. Razendsnel denkend en redenerend legt hij graag de grote verbanden.

“Het ontsluiten en analyseren van data is heel belangrijk”, zegt Ovink. “Data zijn cruciaal voor de keten en voor de beste samenwerking: data genereren kennis, kennis creëert een handelingsperspectief en vanuit een handelsperspectief ontstaat impact.” Toch ziet hij, tot zijn spijt, dat die lijn van data naar impact lang niet altijd doorgetrokken wordt. Daarom is het volgens hem nodig te laten zien dat het gebruik van data en ICT in de praktijk werkt en direct nut heeft. “Laat de ‘best practices’ zien, de kampioenen. Zo’n water control room in Zuid-Afrika is een prachtig voorbeeld. De betrokken partijen kunnen precies zien waar en wanneer de problemen in het watersysteem ontstaan, dus ook de boeren die het water uit de rivier gebruiken. Dat is ‘capacity building’. Waar ik dit voorbeeld ook vertel, iedereen is onder de indruk.”

"Data zijn cruciaal voor de keten en voor de beste samenwerking: data genereren kennis, kennis creëert een handelingsperspectief en vanuit een handelingsperspectief ontstaat impact.”

- Henk Ovink - watergezant voor Nederland

Tegelijk waarschuwt hij wel voor een verkeerd gebruik van data, zeker met het oog op de onzekerheden van klimaatverandering. “Real-time data lijken een geweldig handelingsperspectief te bieden: je ziet iets en je handelt. Maar je moet in de gaten houden dat je je daarmee niet klemzet voor de toekomst. Je moet je altijd afvragen: als ik dit nu doe, hoe houdbaar is dat in de toekomst.” Ovink pleit daarom voor ‘adaptive delta management’ wat betekent dat je verschillende ‘paden’ openhoudt om je te kunnen aanpassen aan de veranderende omstandigheden.

Water- en weerinformatiesystemen passen goed in de Nederlandse businesscase voor de waterproblematiek, vindt Ovink. Ze zijn eigenlijk overal ter wereld bruikbaar, mits op de lokale omstandigheden aangepast. “Afrika heeft een heel andere beleving van techniek dan bijvoorbeeld Azië. Het is fascinerend hoe Afrika met low-tech en vaak ook mobiele technologie enorm innovatief is.”

ICT geeft ademruimte

Over de hele wereld worstelen waterbeheerders met de toenemende extremiteiten van het weer en met het feit dat historische weerpatronen veranderen. Zijn ICT en het gebruik van big data dan de oplossing om met die groeiende onzekerheden om te gaan? Dat is wel de overtuiging van HydroLogic-directeur Arnold Lobbrecht. Hij plaatst ICT in de lijn van technologische ontwikkelingen die een sprong voor het waterbeheer hebben betekend en die een antwoord hebben geboden voor de problemen van hun tijd. “Terpen, dijken, windmolens, gemalen… ICT is een volgende stap in de geschiedenis van de strijd tegen het water. De kansen voor slimme toepassing van ICT waren er al langer en zoals het vaak gaat, was er eerst de ervaring van een nijpend probleem nodig voordat we die sprong maakten: de zichtbare klimaatverandering.”

Overigens is ICT alleen geen oplossing van het klimaatprobleem zelf. Slim waterbeheer geeft eigenlijk vooral ‘ademruimte’, zegt technologiedirecteur Maarten Spijker. “ICT-oplossingen maken het waterbeheer efficiënter, en zijn natuurlijk veel goedkoper dan half Nederland op de schop te nemen met hogere dijken en krachtiger gemalen. Maar er is een grens aan de capaciteit van het watersysteem en wat je nog kunt sturen. Het veranderende klimaat geeft daarbij de grenzen aan.”

"ICT-oplossingen maken het waterbeheer efficiënter. Maar er is een grens aan wat je kunt sturen. Het klimaat geeft het uiteindelijke kader aan."

- Maarten Spijker - directeur technologie HydroLogic

Er kunnen en moeten nog veel meer stappen gezet worden op het gebied van water en ICT, benadrukt Lobbrecht. Samenwerking in het vergaren en analyseren van data is daarbij de sleutel. Tot nu toe waren veel systemen gesloten: ze waren gericht op lokale informatievoorziening en lokale besturing. “Verbind de enorme hoeveelheid aan gegevens die er al zijn bij waterbeheerders en dataleveranciers. Dat betekent niet dat je je op het terrein van een ander wilt begeven, of hun business wilt overnemen. Het gaat erom de juiste gegevens samen te brengen, te delen en verschillende partijen met slimme applicaties daar iets aan toe te laten voegen, elk op zijn terrein.

Het huidige initiatief van de Digitale Delta waarin overheden, instituten en bedrijven participeren is daarvan een voorbeeld: een efficiënte water-informatieketen. Naast een veel betere ondersteuning van het waterbeheer, reduceert het ook de kosten voor nieuwe ontwikkeling, omdat je elk element in de keten maar één keer hoeft te ontwikkelen. Door de schaalbaarheid van dat concept kan ICT echt een dominante rol spelen in de grote uitdagingen die het waterbeheer te wachten staat, zowel hier in Nederland, als mondiaal.”