Ieder jaar varen de maaiboten van Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier uit om onderhoud aan de watergangen te plegen. Het maaien van de watergangen is van belang om ervoor te zorgen dat de doorstroomcapaciteit geborgd wordt en om wateroverlast te voorkomen.

 

Er is veel winst te behalen wanneer watergangen specifiek gemaaid kunnen worden wanneer het nodig is. Waar alle watergangen nu tegelijkertijd gemaaid worden, moeten sommige watergangen misschien wel twee keer per jaar gemaaid worden en anderen maar om het jaar. Door te bepalen welke watergangen opstuwen kan veel efficienter gemaaid worden.

Om te bepalen binnen welke peilgebieden de watergangen slecht doorstromen zijn twee analyses ontwikkeld, één gebaseerd op het pendelgedrag van eindgemalen en één gebaseerd op satelietbeelden. Met behulp van deze analyses kan er in de toekomst gerichter gemaaid worden.

“Dit project hebben we in 2015 al bedacht, maar het is fantastisch dat het nu eindelijk gerealiseerd kan worden.” Arjen Immink, HHNK.

Doorstroomcapaciteit hhnk

De uitdaging
Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier beheert honderdduizenden watergangen waardoor handmatige inspectie van alle watergangen niet mogelijk is. Het altijd collectief maaien van alle watergangen kost echter veel extra geld en is niet de meest efficiente manier om het watersysteem goed te onderhouden. Er is dus behoefte aan een manier om voor het hele areaal aan watergangen onderscheid te maken tussen gebieden waar maaiwerkzaamheden wel en niet nodig zijn.

De noodzaak om te maaien wordt bepaald op een relatief hoge temporele en ruimtelijke resolutie. Het groen ontwikkelt zich vaak binnen enkele weken waarna het noodzakelijk is om te maaien. Daarnaast zijn veel watergangen slechts enkele meters breed terwijl ze wel een belangrijke rol in het watersysteem spelen. De uitdaging zit er dus in om op een hoge temporele frequentie op hoge ruimtelijke resolutie honderdduizenden watergangen geautomatiseerd te monitoren.

Onze oplossing
Om peilgebieden met verminderde doorstroomcapaciteit in kaart te brengen gebruiken we het pendelgedrag van de eindegemalen als indicator. Wanneer de wateraanvoer naar een gemaal stokt of verminderd is slaat het gemaal snel na het aanslaan weer af omdat de waterstand is afgenomen. Het gemaal slaat bij een verminderde doorstroomcapaciteit dus snel aan en af, hetgeen we pendelen noemen. Door het aantal keren dat een gemaal aan- en afslaat per dag te vergelijken met het langjarige gemiddelde kan worden bepaald of de doorstroomcapaciteit is toe- of afgenomen. Om te voorkomen dat de metingen worden beinvloedt door een weersignaal wordt hierbij gecompenseerd voor dagen met substantiele neerslaghoeveelheden of wind.

Binnen peilgebieden maken we gebruik van satellietdata om voor individuele watergangen een indicatie van de begroeiing te geven. Hiervoor maken we gebruik van de NDVI (Normalized Difference Vegetation Index). De NDVI wordt berekend door het verschil in intensiteit tussen de Nabij-Infrarood band van een satellietbeeld en de rode band van een satellietbeeld te delen door de som van beiden. Vegetatie wordt gekenmerkt doordat het een zeer hoge reflectie van nabij-infrarood heeft, oftewel vegetatie is op satellietbeelden herkenbaar aan eigenschappen die we met het blote oog niet zien. Een hoge NDVI waarde geeft aan dat er veel vegetatie aanwezig is. Elke maand halen we satellietdata op van de Sentinel 2 satelliet en berekenen we de NDVI waarde voor heel HHNK. Vervolgens wordt per watergang gesampled wat de NDVI waarde is om zo een gebiedsdekkend beeld van de begroeiing in watergangen te verkrijgen.

Beide analyses draaien live mee op ons data-integratie-platform Lizard. De analyses worden uitgevoerd op Lizard en vervolgens als tijdseries opgeslagen. Deze tijdseries worden ontsloten in een PowerBI dashboard binnen HHNK. Binnen dit dashboard is direct zichtbaar welke peilgebieden en watergangen een verminderde doorstroom hebben. Op termijn wordt het dashboard opgenomen in het online 24/7 waterbeeld van HHNK zodat het aan iedereen real-time informatie biedt.

Het resultaat
Het resultaat is een realtime informatieservice die op termijn voor iedereen binnen HHNK beschikbaar is. In het dashboard kan middels een tweetal KPI’s direct worden bepaald welke peilgebieden of watergangen een verminderde doorstroom hebben. Daarnaast biedt het PowerBI platform de mogelijkheid om de analyse reeksen te combineren en aggregeren met andere data en deze bijvoorbeeld te gebruiken bij jaarlijkse management rapportages.