Digitale dijken doorbreken

Waterschappen en Rijkswaterstaat beheren de dijken op basis van de kennis en ervaring van hun experts. Dit gaat al decennia goed, maar hier ligt ook een risico. Hun kennis moet koste wat het kost in de waterbouwpraktijk blijven. Digital twins helpen om deze kennis en informatie te borgen.

Maarten Podt, onderzoeker bij het Lectoraat Sustainable River Management, start binnenkort een onderzoek naar digital twins voor waterkeringen. Een digital twin is een digitale kopie van de werkelijkheid, waarin alle informatiestromen van verschillende inwinningsbronnen samenkomen. Door toepassing van sensoren in en op dijken wordt een continue informatiestroom tussen de digitale kopie en de werkelijkheid gecreëerd. Dit zorgt voor meer inzicht in de verschijnselen die zich op, onder, in en rond dijken afspelen “Een veelbelovende ontwikkeling waar we studenten graag op voorbereiden, dus reken maar dat we ze betrekken bij dit onderzoek,” aldus Maarten.

Digitale modellen zijn niet nieuw. “Wat een digital twin onderscheidt van een 3D-model, is dat deze de real-time status weergeeft van het werkelijke object. Dit gebeurt onder andere door sensoren op het object, maar ook door de twin te blijven voeden met statische data zoals schademeldingen of nieuwe metingen van de ondergrond. Naarmate de twin ‘veroudert’ geeft deze steeds meer informatie over de huidige en toekomstige staat. Zo voorziet de digital twin de dijkbeheerder van stuurinformatie. Het functioneert dus als een heus commandocentrum.”

Digital twinning in de waterbouwsector is relatief nieuw, waardoor de meerwaarde nog niet altijd even bekend is. Een tot de verbeelding sprekend voorbeeld is de toepassing van digital twinning in de Formule I: Het winnen van een Formule 1-race gaat niet langer alleen over het bouwen van de snelste auto en de beste coureur. Tegenwoordig zenden honderden sensoren data over de bolide van Max Verstappen naar de UK. Daar bestuderen analisten de data en gebruiken ze complexe computermodellen om optimale racestrategieën terug te sturen naar de pitbox en coureur. 

Alhoewel een dijk en een Red Bull weinig overeenkomsten hebben, is hetzelfde digital twin concept toepasbaar. “Door gericht meetgegevens te verzamelen kunnen we een nauwkeurige kopie van de dijk modelleren. Met virtuele stresstests, bijvoorbeeld extreme waterstanden en droogte, kunnen we inschatten wanneer de dijk het begeeft en wat de gevolgen zijn. Wanneer dergelijke omstandigheden in de werkelijke wereld dreigen, kan het achterland gericht worden geëvacueerd omdat al berekend is hoe groot de gevolgen van een doorbraak zijn.”

Kortom: Een digital twin maakt het mogelijk om de fysieke twin beter te begrijpen, de uitkomst van experimenten te voorspellen, hydraulische en dijkschademodellen te testen en te verbeteren, en scenario’s te simuleren zonder risico van schade aan de fysieke twin. Zo kunnen we voorspellend optreden en gerichter de hoogwaterveiligheidstaak uitvoeren.

Ben je benieuwd wanneer het onderzoek start, hoe het verloopt en hoe we studenten en het werkveld betrekken om Nederland nog veiliger te maken? Neem dan contact op met onderzoeker Maarten Podt.