Dit artikel beschouwt het construeren van databases fysica door uitvoering van productieberekeningen.

Doel van de productieberekeningen

De productieberekeningen fysica hebben tot doel databases te genereren waarin de fysische relatie wordt gelegd tussen de basisstochasten enerzijds en de lokale hydraulische belastingen anderzijds.

De essentie van de data in de hydraulische databases kan beschouwd worden als een tabel. Deze tabel heeft in generieke zin de kolommen zoals gegeven in  Figuur 1.

Elke regel in de tabel bevat de lokale hydraulische belastingen voor één belastinggebeurtenis, voor één uitvoerlocatie.

Welke combinatie van basisstochasten (de betekenis c.q. kop van kolom 1 t/m n) aan de orde is, verschilt per watersysteem. Voorbeeld: voor het watersysteem IJsselmeer is sprake van drie basisstochasten, namelijk IJsselmeerpeil, windrichting te Schiphol en windsnelheid te Schiphol.

Elk belastinggebeurtenis wordt gekarakteriseerd door een specifieke combinatie van waarden van de basisstochasten. Voorbeeld: één van de belastinggebeurtenissen voor het IJsselmeer zou gekenmerkt kunnen worden door: IJsselmeerpeil = NAP -0.40 m; windrichting te Schiphol = 270^o; windsnelheid te Schiphol = 24 m/s.

Ieder belastinggebeurtenis geeft de hydraulische condities voor alle uitvoerlocaties in het beschouwde watersysteem. De verzameling belastinggebeurtenissen is voor alle locaties binnen een watersysteem gelijk. Op de keuze van de verzameling stochasten wordt nader ingegaan in de paragraaf Verzameling belastinggebeurtenissen.

Er bestaan verschillende categorieën uitvoerlocaties. De uiteindelijk meest gebruikte uitvoerlocaties zijn de uitvoerlocaties nabij de teen van de waterkering, met een onderlinge afstand van ongeveer 100 m. Zie verder Uitgangspunten.

De hydraulische belastingparameters krijgen elk één waarde per locatie en per event. Deze waarden hebben betrekking op de lokale topwaarden binnen de betreffende belastinggebeurtenis (hoogwatergebeurtenis).

De waarden van de hydraulische belastingparameters worden voor het overgrote deel met modellen berekend. Daarbij is sprake van een windmodel, een waterstandmodel en een golfmodel. Alleen voor speciale belastinggebeurtenissen worden de waarden 'met de hand' ingevuld, zie verder Productieberekeningen waterstanden en Productieberekeningen golven.

De verzameling belastinggebeurtenissen: combinaties van basisstochastwaarden

Het aantal productieberekeningen wordt bepaald door het aantal combinaties van basisstochastwaarden. Omdat het uitvoeren van productieberekeningen tijdrovend en kostbaar is, wordt getracht het aantal combinaties van basisstochastwaarden beperkt te houden. Daarom wordt kritisch gekeken naar de volgende aspecten:

• het relevante bereik (onder- en bovengrens) per basisstochast
• de discretisatie (stappen) binnen het bereik
• de combinaties van basisstochastwaarden

Het relevante bereik per basisstochast bestaat uit de te beschouwen onder- en bovengrens van de basisstochastwaarden. Dit bereik hangt samen met de statistiek van de basisstochast en het relevante kansbereik voor het beschouwde watersysteem. Het relevante kansbereik voor het beschouwde watersysteem volgt uit de normen van de dijktrajecten en de eventueel benodigde vertaling van de normen naar doorsnede-eisen die weer zijn gekoppeld specifieke faalmechanismen.

De discretisatie binnen het bereik bestaat uit de keuze van de reeks waarden tussen de onder- en de bovengrens. Deze keuze wordt afgestemd op het acceptabel klein houden van de fout die in de hydraulische belasting parameters gemaakt wordt bij lineair interpoleren tussen de berekende waarden bij opeenvolgende basisstochastwaarden.

Wanneer elke basisstochast afzonderlijk is gediscretiseerd tot een reeks, wil dat nog niet zeggen dat alle combinaties van waarden uit deze reeksen doorgerekend hoeven te worden: in de praktijk kunnen vaak combinaties worden weggelaten, zoals aflandige windrichtingen.

In sommige watersystemen zijn de basisstochasten niet puur afzonderlijk gediscretiseerd, maar in onderlinge samenhang. Zo kan bijvoorbeeld voor oostelijke windrichtingen een kleiner bereik met daarbinnen een andere reeks stappen in de windsnelheid zijn gehanteerd dan voor westelijke windrichtingen. Deze vorm van optimalisatie heeft wel als nadeel dat de structuur in de resultaten minder inzichtelijk en daarmee minder goed controleerbaar is.

Productieberekeningen / Informatie-uitwisseling tussen de modellen

In de praktijk worden de productieberekeningen fysica in twee afzonderlijke productieprocessen uitgevoerd, namelijk voor

• Waterstanden, zie Productieberekeningen waterstanden
• Golven, zie Productieberekeningen golven