Slimme Stuwen

Het waterbeheer in Nederland ondergaat grote veranderingen. De wateroverlast die veroorzaakt werd door een aantal extreme buien in de jaren negentig, heeft de discussie over de veiligheid aangescherpt.

De commissie waterbeheer 21e eeuw heeft zich bezig gehouden met het ontwikkelen van een strategie die deze problemen moet beperken. Een manier om het watersysteem duurzaam te verbeteren is, volgens deze commissie, het water meer ruimte te bieden. Inmiddels wordt in Nederland op verschillende plaatsen de hoeveelheid oppervlaktewater uitgebreid, om zo water meer ruimte te geven. Waar vroeger Nederland koploper was in het winnen van land is Nederland nu koploper in het teruggeven van land aan het water.

Enkel en alleen het uitbreiden van oppervlakte- water is niet altijd de meest gewenste maatregel. Hoge kosten en ontevreden agrariƫrs zijn soms het gevolg. Een andere oplossing om water meer ruimte te bieden is door de beschikbare berging beter te benutten. Uit watersysteemanalyses is gebleken dat door betere sturing een significant betere benutting van de berging in het watersysteem kan worden bereikt.

Uit de analyses bleek dat het gebruik van slimme stuwen een goed hulpmiddel kan zijn om wateroverlast te bestrijden. Slimme stuwen zijn automatische stuwen die worden aangestuurd door lokale computers, zodanig dat water optimaal wordt verdeeld over verschillende peilgebieden. Op deze wijze wordt de berging beter benut. Uit de analyses bleek dat een combinatie van maatregelen, zoals uitbreiding van afvoercapaciteit, vergroten van de berging en beter vasthouden het meest efficiƫnt is. Deze oplossing brengt namelijk minder kosten met zich mee, omdat er gebruik gemaakt wordt van de reeds aanwezige infrastructuur. Er hoeft dus minder nieuwe infrastructuur aangelegd te worden.

Aan de hand van een opgesteld programma van eisen is een plan van aanpak gemaakt om het principe van slimme stuwen in de praktijk toe te gaan passen. Een regelaar wordt geprogrammeerd. Deze regelaar stuurt de automatische stuwen zodanig aan, dat het water optimaal wordt verdeeld over de gehele berging binnen een bemalingsgebied. De regelaar is getest op een model van een proefgebied. Dit model is gemaakt in het simulatiepakket voor watersystemen: Sobek. Daarna wordt er getest op het proefgebied zelf.

Om de invloed van sturingsacties op andere locaties in het beheergebied te onderzoeken is er gekozen voor een gebied met vier stuwen, waarvan er 2 in serie staan. Nadat de regelaar getest is op het model, is de regelaar aangepast, zodat het in het veld getest kan worden. Dit gaat op korte termijn plaatsvinden bij het waterschap Goeree-Overflakkee, waar het proefgebied ligt.

De regelaar werkt als volgt: Een benedenstrooms waterpeil wordt gemeten. Aan de hand van dit waterpeil wordt, door middel van een vullingscurve, de vulling van het benedenstrooms peilgebied bepaald. Daaruit wordt de gewenste vulling van het bovenstrooms peilgebied bepaald. Aan de hand van de vullingscurve van het bovenstrooms gebied wordt een gewenst peil afgeleid: het flexibel peil. Dit wordt vergeleken met een bovenstrooms gemeten peil. Aan de hand van het verschil wordt door middel van een proportioneel integrerende regelaar een debiet bepaald. Door middel van het debiet-peil relatie van de stuw wordt een gewenste stuwhoogte bepaald en ingesteld. Deze actie wordt herhaald totdat de afwijking klein genoeg is. Onderstaande figuur geeft geschematiseerd deze methode weer.

/* */