Overstromingsonderzoek van Onno Bokhove en collega’s

  • O. Bokhove (2016) “Managing Risk in an Age of Extremes”. Hebden Bridge “Science of Floods” event 2016; https://www.pennineprospects.co.uk/news/the-science-of-floods. See: Hebdenbridge
  • O. Bokhove (2016) “Wetropolis flood demonstrator: on extreme rainfall & river flooding”. Seminar in Oxford December 2016. See: Oxford.
  • O. Bokhove (2018) “Wetropolis’ Flood Demonstrator: mathematical design & drowning by numbers”. See: EGU WetropolisGeophysical Research Abstracts 20, EGU 2018-1974, 2018. EGU General Assembly Vienna.

Wetropolis R&D plan

Wetropolis rationale

Mensen moeten om met elkaar in dialoog te zijn begrijpen dat ze over hetzelfde spreken. Wanneer vakexpertise noodzakelijk is voor een zuivere dialoog, zal die alleen nog plaatsvinden tussen peers onderling. Hieraan kleven verschillende gevaren. De experts kunnen “schaakblind” raken en belangrijke zaken die niet tot hun expertise behoren over het hoofd zien. En daarnaast en daardoor kan het vertrouwen in vakexperts afkalven.

Goed beleid is dus altijd breed gedragen beleid. Het is transparant en vatbaar voor kritiek. Voor vakexperts houdt deze beleidsuitdaging toenemend in dat zij moeten investeren in “outreach”, in het begrijpelijk maken van hun expertise voor het brede publiek. Niet alleen omdat het publiek daardoor beter geïnformeerd wordt, maar ook opdat de experts opnieuw in dialoog raken met het publiek.

voor ruimtelijke maatregelen bestaat er geen beter gereedschap om de dialoog democratisch te maken dan aanschouwelijke modellen en maquettes die alle stakeholders in vorm en functie begrijpen. foto bron: ITC Universiteit Twente

Wetropolis is precies vanuit die outreach gedachte op gang gekomen. In 2015 gestart als een initiatief om met fysieke modellen de kloof te overbruggen tussen klimaatwetenschappers en burgers in het begrip van extreme neerslagomstandigheden, zijn kennis en technieken nu op het niveau om na de denken over outreach voorbij de “proof of concept”.

Burgers in uit Yorkshire die eerder werden getroffen door wateroverlast zijn zeer geinteresseerd in het Wetropolis model dat verklaart wat er gebeurd is en hoe dat mogelijk was.

 

 

 

 

 

 

 

 

Klimaatadaptatie maatregelen bespreken

Wetropolis heeft als doelstelling om in Nederlandse gemeenten de stakeholders te ondersteunen in de beleidsdialoog over klimaatadaptatie. Die dialoog wordt toenemend belangrijk doordat weersomstandigheden sneller onvoorspelbaarder worden en combinatieeffecten vaker optreden met grotere gevolgen.

Nederland is dichtbevolkt. Een klimaatcalamiteit treft al snel een grote groep. Maar ook in de agrarische gebieden die dunner bevolkt zijn, is de maatschappelijke en economische impact groot als weer zich extremer gaat gedragen dan waarin is geinvesteerd.

Op tijd investeren in de juiste preventiemaatregelen en op tijd de bakens bijzetten om waar dat kan met de veranderingen te werken in plaats van er tegenin vraagt van alle burgers een goed begrip van klimaatfenomenen.

Klimaatfenomenen kwantitatief doorgronden

Waterloop, wateroverlast en wanneer regen te lang uitblijft droogte overlast en hittestress zijn de fenomenen die mensen in principe wel kennen en ook herkennen. Maar een adequaat kwantitatief inzicht in deze fenomenen is er vaak niet. Wetropolis wil bijdragen aan een beter kwantitatief begrip. Zodat mensen kunnen begrijpen waarom wel in het ene en niet in het andere te investeren, waarom wel voor het  ene maar niet voor het andere risico te verzekeren.

Outreach via musea

Wetropolis begint bij de basis, de outreach aan het brede publiek van techniekmusea. Kunnen we een handson begrip kweken van fenomenen als grondwater, afwatering, de effecten van hevige regenval in de bebouwde omgeving en de maatregelen die individuen en gemeenschap daarin kunnen nemen.

Een bezoek aan Museumfabriek is een hands on ervaring. Doordat bezoekers zelf aan de knoppen mogen zitten neemt hun begrip van en enthousiasme voor techniekfenomenen toe. foto: Museumfabriek

Naast letterlijk fysieke modellen zijn er ook mengvormen waarmee begrip goed kan worden gestimuleerd. Consortiumpartners Museumfabriek en 100%FAT hebben inmiddels een ruime ervaring in de inzet van augmented reality om tentoonstellingen te verlevendigen in toenemend interactief te maken.

De virtuele huiskamer, permanente tentoonstelling Museumfabriek. Foto: 100%FAT

Lesprogramma’s

Vanuit deze initiele outreach naar een breed publiek bouwt Wetropolis aan versterking van de kennis bij scholieren en hun docenten van nieuwe klimaat en waterloopinzichten. De maatregelen in het programma Ruimte voor de Rivier kunnen als voorloper van het huidige Deltaplan Klimaatadaptatie worden beschouwd. Een hierop gebaseerd lespakket voor middelbaar onderwijs werd in 2016 voor scholen binnen de Vereniging NLT opgeleverd.
Er is binnen het onderwijs veel belangstelling voor een uitbreiding van deze lespakketten met meer aanschouwelijke lesonderdelen over waterloop, waterkering, en duurzaam waterbeheer in een veranderend kimaat. Wetropolis wil deze curriculumontwikkeling mogelijk maken met fysieke modellen die geschikt zijn voor projectonderwijs op middelbaar en mogelijk primair onderwijs.

Illustratie van de stroomgebieden van de grote rivieren, de Nederlandse situatie, onderdeel van het lespakket Ruimte voor de rivier. Bron: Rijkswaterstaat

Participatie van Burgerwetenschappers

De volgende stap op weg naar een goed geinformeerd en geequipeerde maatschappij is het bevorderen van de onderzoekende houding bij een breed publiek. Onder de noemer burgerwetenschappers en citizen sensing worden kleinschalig al ervaringen opgedaan met de kracht van groepssamenwerking. De kwaliteit van (zwem)water kon in Amsterdam worden gemeten door een actief panel van burgeronderzoekers. Ze hadden zelf een belang om te weten of het water veilig is om in te zwemmen. Zo verwacht het Wetropolis consortium ook toenemende belangstelling voor grondwater en “gronduitdroging” fenomenen. De overstromingen door slechte afwatering en verzakkingen door uitdroging zijn al snel zeer kostbaar voor elke huiseigenaar. Als we beter weten welke risico’s de huizen in onze omgeving lopen, dan is er ook meer draagvlak voor preventieve maatregelen. De crux van de samenwerking ligt in de “wisdom of the crowds” veel aanvullende metingen kunnen een beeldscherpte leveren die verder gaat dan mogelijk is met centraal bekostigde meetsystemen. Dit wil het Wetropolis consortium onderzoeken met de expertise van partners Saxion, UT Design Lab en ITC.

De partners voeren met steun van Stichting Twenty47 inmiddels de eerste pilot uit.

Museumfabriek en Universiteit Twente stimuleren het onderzoekend vermogen van jongeren. In de proef met burgerwetenschappers willen consortiumpartners alle leeftijden betrekken. foto: Museumfabriek

Besluitvorming versnellen

Tenslotte wil Wetropolis eerder vroeger dan later de stap maken van het praten over naar het praten met beleidsmakers. De veranderingen in Ruimtelijke wetgeving enerzijds en het appel op gemeenten om te komen tot betrouwbare stress tests en klimaatadaptatiemaatregelen zijn twee kanten van dezelfde medaille: beleid kan niet meer enkel vanuit de centrale overheid worden georganiseerd en bekostigd. Er is plaatselijk meer maatwerk en meer samenwerking nodig. In de media verschijnen de eerste prognoses hoe kwetsbaar woningen kunnen zijn voor extreme neerslag. Om een nauwkeuriger beeld te krijgen van de risico’s, beleidskeuzes en preventiemaatregelen, zal het noodzakelijk zijn dat verbanden goed begrepen worden en informatie goed toegankelijk is. Vanuit de ruimtelijke wetenschappen bestaat veel kennis over het vormgeven van beleidsdialogen. Soms is innovatieve technologie noodzakelijk om de dialoog te ondersteunen, soms ligt de nadruk vooral op de human factor. Te vaak blijven besluitvormingstrajecten stroperig.

De tijd om tot een ruimtelijk ontwerpbesluit te komen is thans gemiddeld 867 dagen. (bron: Ruimtelijke Plannen.nl, Analyse Nobis)

In de inzet van fysieke modellen als conversation piece c.q. “boundary object” is sprake van allebei. Zij moeten de kwaliteiten in zich verenigen dat ze “sound” zijn in hun functioneren en in het modelleren van de beoogde fenomenen, maar tegelijk moeten zij tastbaar zijn in de meest letterlijke zin van het woord. Alleen wanneer mensen zelf voeling kunnen hebben met het verband tussen oorzaak en gevolg wordt het gemakkelijker om complexe fenomenen te begrijpen en met scenario’s en beleidsalternatieven te spelen.

Wijze van probleembenadering en de rol die geo-informatie daarbij kan spelen (Georgiadou en Reckien 2018)

Alle activiteiten die aan de daadwerkelijke beleidsondersteuning vooraf gaan, bereiden wel hierop voor. De bruikbaarheid en aanschouwelijkheid komt nadrukkelijk aan bod in de vormgeving van tentoonstellingsobjecten. De soundness en geschiktheid van modellen staat centraal in de onderwijscurriculum ontwikkeling. De uitbreidbaarheid en malleability staat centraal in de burgerwetenschappelijke experimenten die we plannen. En deze elementen gecombineerd moeten leiden tot een goed bruikbare dialoogondersteuning.

Deze illustratie van ENR uit 1993 laat de diversiteit zien in belangen die stakeholders aan tafel kunnen hebben. Om die belangen te verzoenen is inzicht in de werkelijke fenomenen het meest belangrijk.

DARE: Data Assimilation for the REsilient City

Jessica Gardner interviewed Wetropolis pioneer Onno Bokhove on July 25, 2017. The interview provides a good primer for anyone interested in the background and theory behind the first Wetropolis models.

Fig. 1. Overview of the Wetropolis flood demonstrator with its winding river channel of circa 5.2m and the slanted flood plains on one side, a reservoir, the porous moor, the (constant) upstream inflow of water, the canal with weirs, the higher city plain, and the outflow in the water tank/bucket with its three pumps. Two of these pumps switch on randomly for (1,2,4,9)s of the 10s `Wetropolis Day’ (SI-unit: wd). Photo compilation: Luke Barber.

Presentatie van het eerste fysieke Wetropolis model

Tijdens het tweede Math Foresees seminar in Edinburgh op 5-7 september 2016 lanceerde Onno Bokhove het watertafel model voor een beter begrip van overstromingsrisico’s ten gevolge van hevige regen.

De paper On the science of floods: rainfall, flooding, and flood control revisited in the design of a table-top model behandelt de modelleerkeuzes en legt een verband tussen de wereld van numerieke modellering en fysieke modellen.

De eerste van het Wetropolis model legde de nadruk op het verband tussen toevalstreffers in hevige neerslag, riviergeulbreedte, waterretentie, en overstromingsgevaar.

Dit eerste tafelmodel omvatten ook reeds een aanschouwelijke vorm voor het aanschouwelijk maken van probabilistische (weer)fenomenen: het Galton bord. Hier werd het Galton bord gebruikt om de hoeveelheid regenval per tijdsinterval te modelleren. Een extreme omstandigheid ontstaat wanneer regen bij voortduring hevig is maar ook wanneer droogte bij voortduring aanhoudt.

Robert Galton ontwikkelde het eerste naar hem genoemde “Galton board” om de Centrale limietstelling te adstrueren. De uitzonderlijke maar daarmee niet onmogelijke fenomenen zitten aan het uiteinde van het bereik.

first drop

The waves of Wetropolis flow through the river. Aug 2016.

wetropolis foam model demonstration of the reservoir
reservoir modelled: outlet valve, intake and variable level overflow are functional