17 January 2020 - 14:30
Enschede
Important information
Date: January 17, 2020
Time: 14:30 (Starting time, arrive earlier), Reception afterwards. Dinner at 18:30
Location defense: Prof. dr. Berkhoff-room, Waaier, University of Twente(Map, Google Maps)
Registration: Not necessary for defense. For dinner, please register via this link.
Contact candidate: Anouk Bomers(a.bomers@utwente.nl)
Contact paranymphs: Margreet Plat(margreet.plat@hetnet.nl), Nienke Bomers (Nienke.bomers@gmail.com)
Summary
The length of data sets of measured annual maximum discharges are commonly in the order of 100 years. Therefore, predicted design discharges with a return period of e.g. 1,000 years are highly uncertain because of extrapolation results. To decrease the uncertainty of flood frequency relations, historical flood information can be added to the data set of measured discharges. The aim of thesis is to study the effect of extending the data set of measured discharges with reconstructed flood events, using hydraulic modelling tools, on the reduction of the 95% uncertainty interval of flood frequency relations. The Rhine delta is used as a case study.
A disadvantage of reconstructing historic flood events with the use of hydraulic models is the computational cost. Since historical information is limited and uncertain, many model runs have to be performed to include these uncertainties in the analysis. Therefore, the hydraulic model must be efficient in terms of model accuracy and computational time. First, we developed a fully two dimensional model with which we studied the effects of grid sizes and grid shapes on model performance. Next, we simplified this model towards a 1D-2D coupled model and subsequently towards a surface response surrogate model which has no physical interpretation. With these model techniques, we have reconstructed various historic flood events which have been normalized for human and natural changes in the river system.
Finally, we extended the data set of measured discharges of approximately 120 years towards a data set with a length of ~700 years. With this extended dataset a flood frequency analysis was performed. It was found that extending the data set of annual maximum discharges with reconstructed historic flood events has the potential to significantly decrease the uncertainty of flood frequency relations.
Samenvatting
De dataset van jaarlijks gemeten afvoeren heeft over het algemeen een lengte van circa 100 jaar. Ontwerpafvoeren met een herhalingstijd van bijvoorbeeld 1.000 jaar zijn erg onzeker ten gevolge van extrapolatie. De onzekerheid in afvoerfrequentiekrommen kunnen verkleind worden door historische informatie toe te voegen aan de dataset van gemeten afvoeren. Het doel van dit proefschrift is daarom om te onderzoeken wat het effect is van het uitbreiden van de dataset van gemeten afvoeren met gereconstrueerde historische overstromingen, met behulp van hydraulische modellen, op de 95% betrouwbaarheidsinterval van afvoerfrequentiekrommen. De Rijndelta is gebruikt als casus.
Een nadeel van het reconstrueren van historische overstromingen met behulp van hydraulische modellen is de rekentijd. Aangezien historische informatie beperkt en onzeker is, moeten veel modelruns uitgevoerd worden om al deze onzekerheden mee te nemen in de analyse. Daarom moeten de gebruikte hydraulische modellen efficiënt zijn wat betreft nauwkeurigheid en rekentijd. Allereerst hebben we een volledig twee dimensionaal model opgezet waarmee we onderzocht hebben wat de effecten van gridgroottes en gridvormen op de modelresultaten zijn. Vervolgens is dit model versimpeld naar een 1D-2D gekoppeld model en uiteindelijk is een volledig data-gedreven surrogaat model opgezet die geen enkele fysische interpretatie heeft. Met behulp van deze modelleringstechnieken zijn verschillende historische overstromingen gereconstrueerd, waarna deze genormaliseerd zijn voor natuurlijke en menselijke ingrepen in het rivierensysteem.
Uiteindelijk hebben we de dataset van gemeten afvoeren met een lengte van circa 120 jaar uitgebreid tot een lengte van ~700 jaar. Met deze uitgebreide dataset is een afvoerfrequentie-analyse uitgevoerd. We vonden dat het uitbreiden van de dataset van jaarlijkse gemeten afvoeren met gereconstrueerde historische overstromingen tot een enorme afname van de onzekerheid in afvoerfrequentiekrommen kan leiden.