De potentie van de meet- en regeltechniek op de rivier de Linge
door Jan-Willem Bronkhorst
Watersystemen hebben een veelheid aan functies, waarvoor verschillende eisen worden gesteld aan stromingscondities en hoeveelheden in plaats en tijd. Om dit te bewerkstelligen worden watersystemen gestuurd.
Waterschap Rivierenland is geïnteresseerd in nieuwe vormen van sturing op de rivier de Linge, zodat nu en in de toekomst aan alle eisen die aan het systeem worden gesteld kan worden voldaan.
De meet- en regeltechniek is het aangewezen instrument om tot deze verbeteringen te komen. De hoofdvraag is dan ook op welke wijze de meet- en regeltechniek ingezet moet worden om tot beter waterbeheer te komen. Beter waterbeheer wordt hier gedefinieerd als minder peilfluctuaties en sneller herstel van het watersysteem na extremen. Tevens moet de meet- en regeltechniek de aansturing transparanter maken en eenvoudiger aan te passen.
In een digitale omgeving wordt het watersysteem van de Linge getest met verschillende door middel van de meet- en regeltechniek tot stand gekomen regelingen. Deze regelingen maken in toenemende mate gebruik van informatie. Tevens worden de verschillen tussen lokale en centrale sturing bekeken.
Het ontwerp van de regelingen gebeurt op basis van de meet- en regeltechniek. Hiervoor zijn de basisprincipes van meet- en regeltechniek, de sturingslus en de daarin voorkomende parameters, geïntroduceerd. Deze principes gelden voor iedere lokale regelaar. Tevens is er ingegaan op systemen met meerdere regelaars en de interactie tussen regelaars.
Als afsluiting van de theorie van de meet- en regeltechniek zijn waterbeheerspecifieke toepassingen en modellen gepresenteerd. Dit is de vertaling van de algemeen geldende principes naar voor het waterbeheer bruikbare methodes voor het ontwerpen van regelaars.
Het studiegebied waarin de regelaars worden getest is het stroomgebied van de Linge. De Linge is een middelgrote rivier centraal in Nederland. De waterstanden in de rivier worden actief beheerd middels onder andere 13 regelbare stuwen en 3 regelbare gemalen. Voor deze kunstwerken zijn de regelaars ontworpen.
Van het Lingesysteem is een hydrologisch - hydraulisch model voor handen dat de belangrijkste karakteristieken van het stroomgebied goed beschrijft. Tevens zijn in het model alle functionaliteiten aanwezig om de verschillende type regelingen voor de kunstwerken te testen. Het model doet daarom dienst als testomgeving voor de verschillende regelingen.
In een gekoppelde module aan het model zijn een zevental regelingen geprogrammeerd. Ter vergelijking is eerst de huidige regeling zo goed mogelijk nagebouwd in de modelomgeving en getest. Na deze test zijn de overige zes regelingen geprogrammeerd en in het modelinstrumentarium doorgerekend.
Vervolgens is er een variant op deze regeling gemaakt, de pandgemiddelde regeling. De derde regeling is net als de huidige regeling gebaseerd op lokale bovenstroomse sturing, maar dan geprogrammeerd volgens de meet- en regeltechniek. Alle hiervoor benodigde geometrische parameters zijn uit het model onttrokken of door veldonderzoek achterhaald. Daarna is de stap naar een centrale regeling gemaakt, eveneens door toepassing van uit de meet- en regeltechniek bekende regels. Omdat de centrale regeling werkt volgens een ander principe, moeten de gemaalregelingen hierop worden aangepast. De centrale regeling is uitgebreid met een anticiperende gemaalmodule, die is getest in de laatste drie scenario’s.
De resultaten van de simulaties zijn op basis van de voor dit onderzoek belangrijke punten kwalitatief geïnterpreteerd. Uit de resultaten blijkt eveneens dat het systeem een aantal knelpunten bevat die de regelbaarheid van het systeem belemmeren, waardoor de resultaten minder verschillen dan gehoopt.
De huidige regeling blijkt in vergelijking met de nieuw ontworpen regelingen goed te presteren, maar is niet aan te passen bij wijzigende sturingsdoelen of omstandigheden. De pandgemiddelde regeling geeft geen significante verbetering, terwijl daar wel een investering voor nodig is. Dit in tegenstelling tot de gedecentraliseerde regeling, die zonder excessieve kosten wel verbeteringen geeft en ook nog eens bruikbaar blijft bij systeemwijzigingen. De beste resultaten worden gehaald met de centrale regeling, zeker wanneer deze wordt uitgebreid met een vernieuwde gemaalregeling met anticiperende module. Er wordt dan ook geadviseerd om deze regeling toe te passen.