De Glazen Waterstad
een onderzoekskader bij de ontwikkeling van een rtc-systeem voor rainlevelr
Naar integrale watersysteemsturing in glastuinbouwgebieden
Door toename van kasoppervlak en de technologische innovaties op de glastuinbouwbedrijven nemen de piekafvoeren richting het watersysteem toe terwijl de buien zelf ook extremer worden. Resultaat is een toename van het risico op wateroverlast. De standaardoplossing: 'meer oppervlaktewater' is echter in een gebied waar iedere vierkante meter teeltareaal telt lastig te realiseren... Tegen die achtergrond ontstond het concept Rainlevelr, een idee van telers dat door Delfland in samenwerking met de telers werd uitgewerkt.
Bij Rainlevelr wordt het voormalen gecombineerd met het maken van extra ruimte in de bassins van telers. Hierdoor ontstaat extra opvangruimte in de bassins voorafgaand aan extreme buien. Inmiddels is het concept bij veel bedrijven succesvol geïmplementeerd. Via een sms wordt voorafgaand aan extreme neerslag telers gevraagd vai lozing een zekere ruimte in de bassins te creëren. Delfland zorgt dan dat het geloosde water tijdig wordt weggemalen uit het gebied.
De volgende stap is nu het ontwikkelen van een RTC-systeem waarmee de ruimte voor neerslagopvang nog effectiever kan worden ingezet. Het gaat dan om het optimaal synchroniseren van lozen en voormalen, maar ook om het managen van bassinruimte als onderdeel van de gewone bedrijfsvoering. En dan die sturing integreren in de bestaande gebiedsregeling. Zo wordt Rainlevelr geïntegreerd in het operationeel beheer.
Het Hoogheemraadschap van Delfland heeft de TU Delft gevraagd de ontwikkeling van zo'n systeem te ondersteunen met praktijkgericht onderzoek en de ontwikkeling van sturingsalgoritmen. Deze website beschrijft het kader en de organisatie van dit onderzoek.
Onderzoekskader in vraag en antwoord
Het kader beschrijft de ontwikkelingen die worden voorgesteld om via een RTC-systeem de werking van Rainlevelr te optimaliseren Het gaat om informatievoorziening en beslissingsondersteuning voor het dagelijkse waterbeheer.
Werkwijze
We werken vanuit systeembegrip. Dat wil zeggen vanuit de hydrologie van een kassengebied, de mogelijkheden en beperkingen van watersystemen en de mores van het waterbeheer. Omdat het gaat om een nieuwe ontwikkeling waarin waterhuishoudkundige inzet van ondernemers een rol speelt, onderscheiden we de ontwikkeling van algoritmen van het introduceren en communiceren van nieuwe elementen. Verder werken we in de trits: ontwikkelen, testen in de analyseomgeving, testen in pilots en impelenteren.
Wanneer bassins van glastuinbouwbedrijven 25 mm van een zware bui kunnen opvangen voordat ze overstorten wordt de impact van extreme buien sterk teruggebracht. Zo wordt een deel van de klimaateffecten gecompenseerd terwijl uitbreiding van het open water oppervlak beperkt kan blijven.
Rainlevelr kan de bassinruimte die nodig is realiseren in afstemming met de sturing van stuwen en gemalen. Deze nieuwe integrale sturing is de technologische vervolgstap op de huidige nauwe samenwerking tussen waterbeheerders en telers. De maximale risicoreductie die zo kan worden bereikt hangt dan vooral af van de beschikbare doorvoercapaciteit en de kwaliteit van informatie over bassinvullingen, waterstanden en neerslagverwachting.
Het systeem als geheel fungeert dan als een dynamische spons die knelpunten tijdens extreme neerslag ontlast en zo wateroverlastrisico's vermindert.
De studie is uitgevoerd door Bureau Water|DelftComposer
Studie Potentie van Rainlevelr
Minimaal 25mm regen kunnen opvangen zonder overstorting
"De effectiviteit van Rainlevelr hangt vooral af van de doorvoercapaciteit van watergangen, duikers, gemalen en stuwen. Wanneer die op orde is gaat het in glastuinbouwgebieden vooral om het effectief sturen van piekafvoeren."
Rapport kort door de bocht
Bij zware buien veroorzaken de overstortingen van waterbassins grote piekbelastingen. Hierdoor kunnen waterstanden sterk stijgen en kassen of percelen onderlopen. Door klimaatverandering neemt dit risico verder toe. Het onderzoek laat zien dat Rainlevelr veel potentie heeft om deze risico’s te verminderen. Met ongeveer 25 mm vrije ruimte in bassins kan de impact van extreme neerslag al aanzienlijk worden verminderd en kunnen klimaateffecten al deels worden gecompenseerd.
Rainlevelr komt in 2 smaken: capacitair en operationeel. Rainlevelr-capacitair gaat over structureel vrije ruimte aanhouden in bassins als onderdeel van de dagelijkse bedrijfsvoering. Super effectief. Rainlevelr-operationeel kan dan daarbovenop anticiperen op specifieke buien. Samen kunnen ze bovendien de ‘spontane vrije ruimte’ die altijd wel op locaties beschikbaar is maximaal uitnutten. Het is belangrijk om nu al na te denken over hoe we de spontane ruimte, die ‘achter de schermen’ waarschijnlijk al een zeer positieve invloed heeft, in de toekomst kunnen behouden of vergroten.
De effectiviteit van Rainlevelr hangt vooral af van de doorvoercapaciteit van watergangen, duikers, gemalen en stuwen. Wanneer die op orde is gaat het in glastuinbouwgebieden vooral om slim sturen van piekafvoeren. Wanneer die niet op orde is kan Rainlevelr worden ingezet om de kwetsbare locaties te ontzien. Niet extra openwateroppervlak, maar betere doorstroming, regelbare stuwen, realtime informatie en samenwerking tussen waterbeheerder en telers zijn daarbij cruciaal.
Wat te doen?
-
Eerst informatie uitbreiden en verbeteren op het gebied van actuele bassinvullingen, waterstanden, lozingen en neerslagverwachtingen.
-
Daarna met die informatie sturingsregels ontwikkelen om te bepalen wanneer, waar en hoeveel bassinwater veilig kan worden geloosd, hoe voormalen moet worden ingezet en hoe beschikbare ruimte in bassins optimaal over een gebied kan worden verdeeld.
Zo kan Rainlevelr verder worden geïntegreerd in het dagelijkse beheer en de inrichting van glastuinbouwgebieden. De kaart in het rapport geeft aan welke gebieden de grootste potentie hebben.
Lunchlezing (Delfland, 24 juli 2025)
Sturing van watersystemen is in essentie eenvoudig, maar in haar uitwerking een subtiel samenspel van beleid, logica en techniek. Toch krijgt het ontwerp van sturingsregels zelden de expliciete aandacht die nodig is om watersystemen écht optimaal te benutten.
In deze video (circa 44 min) komen diverse aspecten van het ontwerp van sturingsregels aan bod, waaronder de Doelenanalyse (hoofdstuk 9). De indeling is al volgt:
-
Welkom
-
Inleiding
-
Wat zijn sturingsregels?
-
Stuurbaarheid
-
Wanneer is sturing kritisch?
-
Het geheime wapen
-
Waarom geheim?
-
Gebiedsregeling
-
Doelenanalyse
-
Rainlevelr
-
Boezemsturing
-
Sturingsregels testen
-
Conclusies
-
Zaalreacties
Podcast
Hoe komt het dat sturingsregels zelden expliciet worden ontworpen, maar vaak 'ontstaan' als gevolg van een complex van impliciete keuzen, wat zijn daarvan de risico's en hoe kan het anders?
Deze podcast is gebaseerd op een denkbeeldige dialoog tussen een watersysteemspecialist en een beleidsexpert waarin deze vragen worden beantwoord.
Ontwikkelsporen
De ontwikkeling van een RTC-systeem verloopt niet lineair. Daarom onderscheiden we 4 sporen die deels parallel lopen en elkaar voeden met nieuwe inzichten, producten en praktijkervaring. Samen vormen ze het ontwikkelpad voor het Rainlevelr RTC-systeem.
Spoor 1: Onderzoek en kennisontwikkeling ("Wiskunde meets waterbeheer")
De kennisbasis wordt gevormd in het spoor Onderzoek en kennisontwikkeling. In dit spoor ontwikkelen we algoritmen (sturingsregels) en de softwareomgeving om deze te testen. We bouwen een wetenschappelijk fundament onder de toepassing van Rainlevelr. Daarbij ontwikkelen we methoden, technieken en sturingsalgoritmen die zijn gericht op praktische toepasbaarheid, en qua functionaliteit al aansluiten op een toekomstig autonoom werkend systeem.
Spoor 1 is een wiskundig/ICT-spoor waarin de probleemformulering en analyse plaatsvinden vanuit brede, praktijkgerichte waterbeheerkennis.
Belangrijk bij het ontwikkelen van de sturingsregels zijn de afhankelijkheden van sturingsacties die worden genomen op de diverse schaalniveaus: peilvak, polder en boezem. In welke situatie wordt wat je doet op polderniveau om daar overlastrisico's te beperken afhankelijk van wat er kan op boezemniveau?
Belangrijke producten uit deze fase zijn:
-
Sturingsregels en algoritmen (hier gaat het om toegepaste wiskunde: het praktijkprobleem wiskundig beschrijven en via goede algoritmen zorgen dat op robuuste wijze kan worden gestuurd);
-
Analyseomgevingen voor het testen van deze algoritmen via koppeling simulatiemodellen aan sturingsalgoritmen en berekening performance indicatoren (het gaat om zowel balansmodellen zoals de Rainlevelr app als om simulaties met complexere modellen die het mogelijk maken parameters in te stellen voor concrete gebieden);
-
Methoden voor informatievoorziening en beslissingsondersteuning (zoals het stapsgewijs expliciet maken van sturingsdoelen vanuit de abstracte beleidsdoelen, we hebben hiervoor een speciale methodiek ontwikkeld);
-
Wetenschappelijke inzichten en publicaties.
De ontwikkelde producten zijn in deze fase primair onderzoeksprototypen: bedoeld om nieuwe concepten te ontwikkelen, te begrijpen en te toetsen.
Indicatieve uitvoeringsperiode: Q3 2026 – Q2 2027.
Spoor 2: Ontwikkeling van gebruikersinstrumenten ("Kennismaken met nieuwe tools")
Parallel daaraan loopt het spoor Gebruikersinstrumenten. In dit spoor ontwikkelen we prototypes van beslissingsondersteunende applicaties, zoals bijvoorbeeld de Retentieradar en de Bassinschatter (zie verderop voor een toelichting). Het gaat om applicaties die uiteindelijk ook autonoom kunnen functioneren als module binnen een realtime RTC-systeem, maar die tijdens het ontwikkel- en verbetertraject tevens dienen als hulpmiddel om stapsgewijs vertrouwd te raken met toekomstige functionaliteiten en de overgang van handmatige naar steeds verder geautomatiseerde sturing.
Voorbeelden zijn:
-
Dashboards voor procesmonitoring (overzicht actuele en gewenste situatie op peilvak- en bassin-niveau, visualisatie van sturingsacties);
-
Visualisatie van de benodigde invoer voor de sturingsregels zoals neerslag- en impactverwachting, waterstanden en bassinniveaus.
-
Berekenen en visualiseren van performance-indicatoren, denk aan peiloverschrijding, schade, energiegebruik, en het actuele risico op gietwatertekort;
-
Dashboard voor het kunnen evalueren van geadviseerde sturingsacties (tools waarmee peilbeheer kan nagaan of een aangepaste sturingsregel tot betere sturing zou hebben geleid);
-
Workshops en gebruikerssessies (bijvoorbeeld vertrouwd raken met geautomatiseerde verzoeken aan telers).
In spoor 2 begeleiden we het stap voor stap overgaan van de huidige situatie naar een toekomst waarin steeds meer onderdelen van de sturing geautomatiseerd plaatsvinden. Zo raken we vertrouwd met het gebruik van nieuwe informatie voor de operationele beslissingen, met het monitoren van geautomatiseerde processen en verbeteren we de kwaliteit van de systemen door feedback vanuit de gebruikers.
Indicatieve uitvoeringsperiode: Q4 2026 – Q4 2027.
Spoor 3: Pilots ("Inregelen en droogtesten")
In het derde spoor staan verschillende typen pilots centraal:
-
Pilots om generieke sturingsregels te ontwikkelen. Dit gebeurt met 0D-modellen, waarmee we vooral de structuur van sturingsregels kunnen onderzoeken.
-
Pilots om algoritmen in te regelen voor specifieke gebiedstypen. Daarbij onderscheiden we bemalen polders, opmalingspolders en boezemland. Hiervoor zijn hydrologisch en hydraulisch meer realistische 1D-modellen het meest geschikt. In deze pilots onderzoeken we tevens de meerwaarde van situatiespecifieke differentiatie in de sturing.
-
Pilots om de werking van algoritmen in realtime te testen. Hierbij koppelen we algoritmen die geschikt zijn voor realtime toepassing aan de realtime database van het RTC-systeem, zodat niet langer met berekende invoer maar met actuele meetgegevens kan worden gewerkt.
Ook in het pilot-spoor kijken we naar de onderlinge samenhang tussen sturing op de verschillende schaalniveaus. Meer specifiek naar het effect van meer bassinruimte door Rainlevelr op de veranderde boezembelasting vanuit de polders en het boezemland. Bij de keuze van de pilotgebieden kunnen we al naar gelang de behoefte aansluiten bij de actualiteit van lopende gebiedsprocessen binnen het glastuinbouwgebied.
Belangrijkste resultaat van deze fase is een verzameling gevalideerde concepten en prototypes die hun waarde hebben bewezen in representatieve glastuinbouwgebieden.
Indicatieve uitvoeringsperiode: 2027.
Spoor 4: Implementatie ("Van prototype naar praktijkbestendig")
Spoor 4 is een informatica-spoor waarin het gaat om het ontwikkelen van praktijkbestendige, robuuste en onderhoudbare algoritmen op basis van de in spoor 1 ontwikkelde prototypes. Dit is, anders dan de eerste drie sporen, geen onderzoeksspoor en vraagt daarom om een andere, meer productgerichte aanpak. Waar de eerste drie fasen zich richten op kennisontwikkeling, innovatie en validatie, ligt de nadruk hier op betrouwbaarheid, beheerbaarheid, schaalbaarheid en langdurige ondersteuning.
Speciaal voor deze fase is de spin-off DelftComposer opgericht. In de implementatiefase worden de ontwikkelde prototypes doorontwikkeld tot robuuste praktijktoepassingen die kunnen worden opgenomen in de operationele systemen van Delfland.
Belangrijke producten uit deze fase zijn:
-
Praktijkrijpe algoritmen;
-
Onderhoudbare softwarecomponenten;
-
Integraties en uitwisseling met operationele systemen;
-
Ondersteuning van beheer en doorontwikkeling.
Indicatieve uitvoeringsperiode: vanaf de start van het programma (steeds zsm mogelijk praktijkbestendige algoritmen opleveren).
Samenhang tussen de sporen
De vier sporen vormen een samenhangend ontwikkelproces. Nieuwe inzichten uit pilots kunnen leiden tot aanpassingen in algoritmen, terwijl ervaringen uit spoor 2 kunnen nieuwe dashboards of indicatoren kunnen opleveren. De eindproducten ontwikkelen zich daardoor geleidelijk van eerste concept, via prototype en pilot, naar een operationeel onderdeel van het uiteindelijke RTC-systeem.
Programma
In het programma is per spoor een aantal projecten aangegeven die het onderzoek opknippen in beheersbare elementen.
De projecten met het gele label in het Programma zijn als voorbeeld toegelicht op de pagina Enkele projectvoorstellen.