DEFINITIEVE RAPPORTAGE AGT INTERNATIONAL BETREFFENDE DE IJDIJK ALL-IN-ONE SENSOR VALIDATION TEST (AIO-SVT)

Transcriptie

1 Project: IJkdijk AIO-SVT DEFINITIEVE RAPPORTAGE AGT INTERNATIONAL BETREFFENDE DE IJDIJK ALL-IN-ONE SENSOR VALIDATION TEST (AIO-SVT) Publicatiedatum Januari 2013 Versienummer 2.1 Versiedatum 2 Januari 2013

2

3 INHOUDSOPGAVE DEEL A: FACTUAL REPORT 6 1. INLEIDING 6 2. AGT INTERNATIONAL S DSS IN DE AIO SVT DSS opbouw Visualisatie van de informatie Combinatie van monitoringstechnieken Systeemprestaties 24 DEEL B: ANALYSE DATA ANALYSE VAN DE WESTELIJKE DIJK Visualisatie van de belangrijkste sensordata Detailinformatie over afwijkingen DATA ANALYSE VAN DE OOSTELIJKE DIJK Visualisatie en analyse van belangrijke sensorgegevens Details van onregelmatigheden DATA-ANALYSE VAN ZUIDELIJKE DIJK Visualisatie en analyse van belangrijkste sensordata Details van onregelmatigheden 46 DEEL C: MEERWAARDE VOORSPELLINGEN VOORSPELLING VOOR DE WESTELIJKE DIJK VOORSPELLING VOOR DE OOSTELIJKE DIJK 50 *1 De originele tekst is in het Engels verstuurd en ook zo opgenomen in de tabel Pagina iii

4 8. VOORSPELLING VOOR DE ZUIDELIJKE DIJK ALGEMENE CONCLUSIE ANNEX : OVERZICHT INGEDIENDE VOORSPELLINGEN ANNEX : OVERZICHT INGEDIENDE RAPPORTEN 61 *1 De originele tekst is in het Engels verstuurd en ook zo opgenomen in de tabel Pagina iv

5 LIJST VAN AFBEELDINGEN Fig. 1: Verbinding van de DSS van AGT International met AnySense... 8 Fig. 2: Bovenaanzicht van sensoren in de oost- en westelijke dijk in AGT International s DSS 10 Fig. 3: Bovenaanzicht van sensoren in de zuidelijke dijk in AGT International s DSS Fig. 4: Waarschuwingen in de zuidelijke dijk bij een kritische gebeurtenis Fig. 4.2 Visualisatie van de GeoBead sensoren en de referentie monitoring van Deltares.. 13 Fig. 4.3 GeoBeads pore pressure sensor vergeleken met DMC pore pressure sensor Fig. 4.4 Gecombineerde visualisatie van verschillende water level sensoren Fig. 5: Een voorbeeld van waterniveausensoren Fig. 6: Een voorbeeld van GeoBeads poriëndruk Fig. 7: Een voorbeeld heat map met GeoBeads poriëndruk Fig. 8: Een voorbeeld van Koenders spanningsensoren Fig. 9: Een voorbeeld van Koenders temperatuursensoren Fig. 10: Een voorbeeld van Koenders spanningsensoren heat map Fig. 11: Een voorbeeld van de StabiAlert verplaatsingssensoren Fig. 12: Een voorbeeld van een Tencate GeoDect spanningssensor heat map Fig. 13: Een voorbeeld van het Landustrie DMC systeem Fig. 14: Een voorbeeld van de ITC weerstandssensor warmtekaart Fig. 15: Een voorbeeld van een dijk stabiliteitsmodel versus waterniveau Fig. 16: Een voorbeeld van de weerstationsensoren Fig. 17: Voorbeeld van een Intech infrarood foto Fig. 18: Een voorbeeld foto van de webcamera Fig. 19: Een voorbeeld van de Metasensing FastGBSAR sensor *1 De originele tekst is in het Engels verstuurd en ook zo opgenomen in de tabel Pagina v

6 Fig. 20: AGT International s DSS architectuur Fig. 21: AGT International s DSS App Server Fig. 22: Waterniveaus in de westelijke dijkreservoirs Fig. 23: DMC waterstroom sensoren in de westelijke dijk Fig. 24: DMC poriëndruk in de westelijke dijk Fig. 25: GeoBeads poriëndruk in de westelijke dijk Fig. 26: Koenders spanningssensoren groep 5.3 in de westelijke dijk Fig. 27: Koenders spanningssensoren groep 5.4 in de westelijke dijk Fig. 28: GeoBeads poriëndruk heatmap in de westelijke dijk Fig. 29: Het waterniveau van de westelijke dijk van 22 t/m 23 augustus Fig. 30: Drukmetingen van belasting aan de oostzijde van de westelijke dijk Fig. 31: Uitbarstingen van verandering in de belasting aan de oostzijde op de westelijke dijk 33 Fig. 32: Poriëndruk en het waterniveau aan de westelijke dijk Fig. 33: Een genomen foto op de westelijke dijk op 25 augustus Fig. 34: Waterniveau s in de reservoirs van de oostelijke dijk Fig. 35: GeoBeads poriëndruk in de oostelijke dijk Fig. 36: Koenders spanningssensoren groep 5.1 in de oostelijke dijk Fig. 37: Koenders spanningssensoren groep 5.2 in de oostelijke dijk Fig. 38: Poriëndruk-heat map van GeoBeads in de oostelijke dijk Fig. 39: Waterpeil aan de oostelijke dijk tussen 22 en 23 augustus Fig. 40: Vervormingsmetingen aan de oostelijke kant van de oostelijke dijk Fig. 41: Poriëndruk en waterpeil van de oostelijke dijk Fig. 42: Foto van de oostelijke dijk om uur op 26 augustus Fig. 43: Waterpeilen in de geul en in het reservoir *1 De originele tekst is in het Engels verstuurd en ook zo opgenomen in de tabel Pagina vi

7 Fig. 44: Waterpeilen in watertanks Fig. 45: Landustrie DMC-sensoren Fig. 46: Vervormingsmetingen van Koenders Probe Fig. 47: Vervormingsmetingen van Koenders Probe Fig. 48: Vervormingsmetingen van Koenders Probe Fig. 49: Verplaatsing gemeten door StabiAlert-sensoren Fig. 50: GeoBeads inclinatie Fig. 51: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 2 in het oostelijke deel Fig. 52: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 2 in het westelijke deel Fig. 53: Heat map van Tencate GeoDect-vervormingsensor Fig. 54: GeoBeads-poriëndruk net vóór de dijkverzwakking Fig. 55: Micro- en macrostabiliteitsmodellen van Fugro *1 De originele tekst is in het Engels verstuurd en ook zo opgenomen in de tabel Pagina vii

8 Managementsamenvatting Inleiding Het effect van dijkfalen en dijkverzwakking kan dramatische gevolgen hebben voor de maatschappij en de economie van een land, onder andere: mensenlevens, middelen van bestaan en de infrastructuur. Recente technische ontwikkelingen openen innovatieve wegen om verzwakkingen in een dijk te voorspellen zodat voorbereidingen getroffen kunnen worden. Vooraf gewaarschuwd worden voor een dijkverzwakking levert de mogelijkheid om versterkingswerkzaamheden aan de dijk uit te voeren, ondersteuning van crisismanagement te leveren, of informatie te verschaffen dat aan de basis ligt van de evacuatie uit mogelijke overstromingsgebieden. AGT International is bezig met het verder ontwikkelen van een oplossing die waterschappen een uitvoerig overzicht van hun totale watermanagement biedt. Deze oplossing heeft een belangrijk onderdeel dat het voorspellen zal vergemakkelijken, het effect van overstromingen zal beperken en hulpverleners kan helpen. De Flood Management Oplossing van AGT International geeft tevens de mogelijkheid om voorbereidingen te treffen voor een potentiële dijkdoorbraak, alsmede om prioriteiten te stellen voorafgaand en tijdens een crisis. De oplossing ondersteunt daarnaast het dagelijks beheer en geeft de mogelijkheid om prioriteiten te stellen. Door de dijkstabiliteit te controleren kan een mogelijke dijkbreuk worden voorspeld en het effect van een overstroming over een bepaalde periode in kaart worden gebracht. All-in-One Sensor Validation Test (AIO-SVT) In augustus en september 2012 heeft AGT International aan een serie tests deelgenomen die uitgevoerd werden aan dijken in Booneschans (Groningen), Nederland, welke voor dat doel waren aangelegd. Deze tests vormden een experimenteel onderdeel van een onderzoek- en ontwikkelingsprogramma van de Stichting IJkdijk: de All-in-one Sensor Validation test. Opzet van het experiment Drie testdijken zijn voor de AIO-SVT aangelegd. Deze zijn tijdens het experiment gebruikt om de verschillende soorten van faalmechanismen te simuleren. Een veelvoud van sensortypes zijn in de dijken op strategische plaatsen ingebouwd om werking en stabiliteit van de dijk te controleren. De verwachtingen over de faalmechanismen waren: i) Piping, microstabiliteit en overloop/erosie (de oostelijke en de westelijke dijk) ii) Macrostabiliteit en microstabiliteit (de zuidelijke dijk) Voorafgaande aan het experiment was voor de deelnemers onduidelijk wanneer en op exact welke wijze de dijken zouden bezwijken (wel was er een ontwerp rapport beschikbaar). Toen de dijken eenmaal aangelegd waren, werden deze belast totdat ze allemaal bezweken. Pagina 2

9 Waarschuwing voorafgaand aan dijk falen Het hoofddoel van het experiment was het bestuderen van de voorspellingscapaciteiten van een volledig functionerend sensorsysteem, zoals een sensorsysteem gecombineerd met een dataverwerking- en informatiesystemen. Het AGT systeem dat gebruikt is in het experiment, is ontworpen om vooraf een waarschuwing te geven als er bezwijkingsgevaar van een dijk dreigde. Een kernvraag binnen het experiment betrof het moment waarop een waarschuwing uiterlijk van tevoren gegeven kon worden. In echte toepassingen levert een tijdige waarschuwing voor een mogelijke dijkverzwakking veel voordelen op, waaronder: - Het exact voorspellen waar dijkfalen op gaat treden. - De mogelijkheid om tijdig onderhoudswerkzaamheden uit te voeren op gerichte zwakke plekken - De mogelijkheid om tijdig evacuaties uit te kunnen voeren. - Het uitvoeren van simulaties op basis van de historische en actuele sensor gegevens. AGT s Flood Management oplossing Voor testdoeleinden bevatte de oplossing twee hoofdelementen: 1. Een sensornetwerk om metingen te verkrijgen over waterkeringen en informatie over weersystemen en rivierstromingen. Het netwerk kan enerzijds enkele bestaande systemen integreren of anderzijds als geheel nieuw netwerk worden ontworpen, samen met de mogelijkheid om deze twee scenario s te integreren. 2. AGT International s Beslissingsondersteunend Systeem (Engels: Decision Support System DSS) rangschikt, correleert en integreert data uit het sensornetwerk met diverse wetenschappelijke voorspellingsmodellen (voor de AIOSVT heeft AGT gebruik gemaakt van de Fugro model sensoren). Het maakt real-time controle mogelijk en draait simulaties voor training (de simulatie en training functionaliteit is niet gebruikt tijdens de AIOSVT). Informatie wordt weergegeven in een Unified Situation Awareness Picture USAP. De oplossing legt gegevens vast van in de dijk geplaatste en nabij de dijk gelegen sensoren. (o.a. poriedruk, temperatuur en bewegingen van de dijk.). Deze data worden door de DSS geanalyseerd teneinde informatie te filteren over dijkstabiliteit, ondersteuning voor accurate besluitvorming te bieden en noodhulpdiensten te assisteren gedurende crisistijden. De DSS van AGT International maakt een USAP aan op Geografische Informatie Systeem (GIS) kaarten om een uitgebreid grafisch en data-aangestuurd beeld te geven van overstromingen. Het maakt gebruik van verschillende kaartlagen, zodat een eenvoudig weergave van de verzamelde informatie gegeven kan worden. De DSS van AGT International maakt gebruik van een reeks geavanceerde wetenschappelijke en Pagina 3

10 industriële modellen en draait veelvoudige scenario s om dijkstabiliteit te bepalen (voor de AIOSVT heeft AGT gebruik gemaakt van de Fugro model sensoren). Het wordt geleverd inclusief een analysemodule die onregelmatigheden in de sensordata controleert en mogelijk daarop gebaseerde storingsmechanismen, alsmede de locatie vaststelt. Het levert uitgebreide informatie via een USAP om het vertrouwen te verhogen in de besluitvorming met betrekking tot de planning van hulpmiddelen of evacuatie. Bovendien kan de data op bijna elk apparaattype (zoals een laptop, tablet of smartphone) opgevraagd worden (voor de AIOSVT heeft AGT de data beschikbaar gemaakt op diverse laptops en tablets). Dit zorgt ervoor dat ingenieurs of managers te allen tijde, ongeacht hun locatie, toegang kunnen verschaffen. De Flood management oplossing van AGT International is een bewezen systeem voor het controleren en managen van dijkstabiliteit. De oplossing kan bijna elk sensornetwerk gebruiken en gebruikt het systeem voor beslissingsondersteuning de DSS van AGT International om in nagenoeg real-time data te analyseren uit diverse bronnen. Early warning Voorafgaande aan de test werd het team niet op de hoogte gesteld over de mogelijke faalmechanismen. Dijkfalen werd door de DSS oplossing van AGT International voorspeld op basis van de output van verschillende sensoren. Een samenvatting van de AGT International resultaten is hieronder weergegeven. Datum van dijk falen Faalmechanismen Plaats Datum van AGT International s voorspelling Westelijke Dijk Internal over topping Oostelijke Dijk Internal over topping Oostelijk deel :02 (3 dagen voor dijkfalen) Oostelijk deel :02 (4 dagen voor dijkfalen) Zuidelijke dijk Macro stability Westelijk deel :54 (3 dagen voor dijkfalen) Conclusie De oplossing van AGT International heeft onregelmatigheden (anomalieën) die kunnen leiden tot dijkfalen, inclusief een indicatie van de betreffende locaties, voorafgaand aan het dijkfalen gedetecteerd. Voor de oostelijke dijk werden anomalieën tot 4 dagen van tevoren gedetecteerd. Voor de Westelijke en Zuidelijke dijk heeft de oplossing van AGT de anomalieën 3 dagen voor Pagina 4

11 dijkfalen gedetecteerd. De oplossing van AGT heeft aangetoond dat het tijdig anomalieën, die tot dijkfalen kunnen lijden en de betreffende locatie, kan detecteren. Dit vertaalt zich in de werkelijkheid in aanmerkelijke besparingen, zowel in de zin van mogelijk verlies aan mensenlevens als financieel. Er komt duidelijk naar voren uit de resultaten die werden waargenomen dat de DSS oplossing van AGT International de capaciteit heeft om data te ontvangen en te interpreteren uit een groot aantal sensoren en tevens de vertaalslag weet te maken naar duidelijke en bondige informatie over de dijkstabiliteit. De in de USAP weergegeven informatie levert een ongeëvenaard beeld van informatie en data waartussen eenvoudigweg geswitcht kan worden en die eenvoudig bewerkt kan worden om een specifiek door de gebruiker gekozen beeld te geven. Pagina 5

12 Deel A: Factual report 1. INLEIDING In augustus en september 2012 heeft AGT International aan een serie tests deelgenomen die uitgevoerd werden aan testdijken in Booneschans, Nederland, welke voor dat doel waren aangelegd. Deze tests vormden een experimenteel onderdeel van een onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma van de Stichting IJkdijk: de All-in-one Sensor Validation Test (AIO-SVT). Drie testdijken zijn voor de AIO-SVT aangelegd. Deze zijn tijdens het experiment gebruikt om de verschillende soorten van faalmechanismen te simuleren. Een veelvoud van sensortypes zijn in de dijken op strategische plaatsen ingebouwd om werking en stabiliteit van de dijk te controleren. De verwachtingen over de faalmechanismen waren: Piping en microstabiliteit Macrostabiliteit en microstabiliteit Voorafgaand aan de verzwakkingsvoorspellling was niet voor alle dijken tot in detail duidelijk op welke wijze de dijken zouden falen. Toen de dijken eenmaal aangelegd waren, werden deze belast, totdat ze allemaal bezweken. Voor testdoeleinden bevatte de oplossing voor dijkcontrole twee hoofdelementen: 1. Een sensornetwerk om metingen te verkrijgen over waterkeringen en informatie over weersystemen en rivierstromingen. Het netwerk kan enerzijds enkele bestaande systemen integreren of anderzijds als geheel nieuw netwerk worden ontworpen, samen met de mogelijkheid om deze twee scenario s te integreren. 2. AGT International s Beslissingsondersteunend Systeem (Engels: Decision Support System DSS) rangschikt, correleert en integreert data uit het sensornetwerk met diverse wetenschappelijke voorspellingsmodellen. Voor AIOSVT heeft AGT gebruik gemaakt van de Fugro model sensoren. Het maakt real-time controle mogelijk en draait simulaties voor training (de simulatie en training functionaliteit is niet gebruikt tijdens de AIOSVT). Informatie wordt weergegeven in een Unified Situation Awareness Picture USAP. In de Managementoplossing voor Overstromingen leggen in de dijk geplaatste en nabij de dijk gelegen sensoren data vast over de waterdruk, temperatuur en bewegingen van de dijk. Deze data wordt door de DSS geanalyseerd om informatie te geven over dijkstabiliteit, ondersteuning voor accurate besluitvorming te bieden en noodhulpdiensten te assisteren gedurende crisistijden. De DSS van AGT International maakt gebruik van een reeks geavanceerde wetenschappelijke en industriële standaardmodellen en draait veelvoudige scenario s om dijkstabiliteit en mogelijke uitkomsten te bepalen (voor de AIOSVT heeft AGT gebruik gemaakt van de Fugro model sensoren). Het wordt geleverd inclusief een analysemodule die onregelmatigheden in de sensordata Pagina 6

13 controleert en mogelijke daarop gebaseerde storingsmechanismen en locatie vaststelt. Het levert uitgebreide informatie via een USAP om het vertrouwen te verhogen in de besluitvorming over de planning van hulpmiddelen of evacuatie. Pagina 7

14 2. AGT INTERNATIONAL S DSS IN DE AIO SVT 2.1. DSS opbouw Het beslissingsondersteunend Systeem (Engelse afkorting: DSS) van AGT International werd ingezet voor de All In One Sensor Validation Test (AIO-SVT). De fysieke opbouw bestond uit een server en een client. De belangrijkste software die de server bevatte was: SQL Server, GIS Engine, AGT DSS Server App en de Admin website. Op de client draaide de AGT International DSS Client App, de belangrijkste interface voor de gebruikers, die visualisatie van de sensorgegevens geeft. Daarnaast had de DSS van AGT International een AnySense adapter die via de REST interface elke minuut nieuwe gegevens uit de gateway ophaalt (afgebeeld in Fig. 1). De van AnySense ontvangen gegevens worden verwerkt door de DSS Sensor Manager van AGT International, die de database en de status van de sensoren bijwerkt. Historische gegevens kunnen geëxporteerd worden met de DSS Client App of met de SQL Query Manager. Fig. 1: Verbinding van de DSS van AGT International met AnySense Pagina 8

15 2.2. Visualisatie van de informatie De DSS van AGT International levert gebruikers een duidelijke Unified Situational Awareness Picture (USAP) door de toestand van het systeem op een kaart te visualiseren. Het systeem heeft de mogelijkheid om verschillende dijkstabiliteitmodellen te integreren, waaronder mstab van Deltares. Voor AIOSVT heeft AGT gebruik gemaakt van de fugro model sensoren. In real-time wordt de dijkstatus op een kaart gevisualiseerd met verschillende kleuren: groen betekent stabiel, geel oranje en rood als de stabiliteit achteruitgaat (voor een voorbeeld: zie figuur 4). Een pop-up venster en een alarm zullen automatisch verschijnen/te horen zijn bij achteruitgang van de stabiliteit. AGT heeft tijdens de test gebruik gemaakt van het dijk stabiliteitsmodel van Fugro (voor de piping test). De dijkstabiliteit drempelwaarden die werden gebruikt waren geconfigureerd als: 2 (normaal, groen), 1 (laag, geel), 0,8 (hoog, oranje) en 0,5 (kritiek, rood). Het alarm werd geconfigureerd om te worden geactiveerd wanneer de dijkstabiliteit onder 0,5 valt. Een pop-up venster en een alarm verschijnen automatisch bij achteruitgang van de stabiliteit. Het DSS van AGT International biedt tevens de mogelijkheid om verschillende afbeeldingen als onderlaag te selecteren. (bv. de asbuilt tekening of de Google maps-satellietfoto) Bovendien kan de data op bijna elk apparaattype (zoals een laptop, tablet of smartphone) opgevraagd worden (voor de AIOSVT heeft AGT de data beschikbaar gemaakt op diverse laptops en tablets). Dit garandeert dat ingenieurs of managers 24x7 zich, ongeacht hun locatie, toegang kunnen verschaffen. Voor handelingen in het Flood management en om een duidelijk begrip en zichtbaarheid van de gegevens zeker te stellen, kunnen lagen in het systeem aan- of uitgezet worden om de gekozen combinatie van informatie en gegevens te tonen. Fig. 2 toont het bovenaanzicht van sensoren die geïnstalleerd zijn in de oostelijke en westelijke dijk, waar het linkeraanzicht de westelijke dijk is en het rechteraanzicht de oostelijke dijk. Dit is de wijze waarop de dijken gevisualiseerd worden in de DSS, zodat gebruikers de dijken met alle geïnstalleerde sensoren kunnen bekijken. Fig. 3 toont het bovenaanzicht van sensoren die geïnstalleerd zijn in de zuidelijke dijk. De in de westelijke en zuidelijke dijk geïnstalleerde sensoren worden aangeduid met een blauwe cirkel. Visualisering van de sensorgegevens kan geactiveerd worden door op de bijbehorende symbolen in de USAP van de DSS te klikken. In de oostelijke dijk zijn soortgelijke sensoren geïnstalleerd, behalve dat hier ITC resistivity sensoren zijn toegevoegd en dat het geen DMC sensoren heeft. DSS kan zich toegang verschaffen tot alle data van sensoren op afstand, inclusief Empec bodemradar (GPR), infrarode camera s, camera en Metasensing FastGBSAR radar. Pagina 9

16 Weerstation Waterniveau in het hoofdreservoir Koenders sensoren Dijkstabiliteitsmodellen, sensorenop afstand GeoBeads sensoren Waterniveau in het kleine reservoir DMC sensoren Fig. 2: Bovenaanzicht van sensoren in de oost- en westelijke dijk in AGT International s DSS Weerstation Waterniveau in de greppel Koenders sensoren Koenders sensoren GeoBeads sensoren GeoBeads sensoren Tencate sensoren Macro/micro stabiliteitsmodellen, sensoren op afstand ITC weerstandssensors Waterniveausensoren in tanks Waterniveau in het hoofdreservoir StabiAlert sensoren Fig. 3: Bovenaanzicht van sensoren in de zuidelijke dijk in AGT International s DSS Fig. 2 en Fig. 3 geven aan hoe toegang kan worden verkregen tot sensordata. Deze data is speciaal bedoeld voor dijkbeheerders en experts. Voor dagelijkse dijkcontrole levert de DSS van AGT International ook mechanismen die waarschuwingsvensters oproepen bij kritische gebeurtenissen, zoals getoond wordt in Fig. 4. Deze figuur werd gemaakt tijdens het testen van de zuidelijke dijk Pagina 10

17 toen de stabiliteitswaarden van het oostelijke en westelijke deel van de dijk onder de -vooraf gedefinieerde- drempelwaarde uitkwamen. Behalve dat pop-up vensters zoals getoond in Fig. 4 verschenen, veranderde in de afbeelding ook de kleuren van de dijk in rood, waarmee de kritische toestand van de dijk werd aangegeven. Dergelijke events leveren informatie op hoog niveau op over wat er gebeurd is. Zodra gebruikers op het events venster klikken wordt additionele informatie verstrekt. Fig. 4: Waarschuwingen in de zuidelijke dijk bij een kritische gebeurtenis 2.3. Combinatie van monitoringstechnieken Inleiding AGT International s DSS kan diverse monitoringstechnieken combineren voor het verkrijgen van een totaaloverzicht van een situatie. Vanuit het oogpunt van gegevensinvoer kan het DSS: Ieder type sensor monitoren in AIO AVT: ieder gegevensformaat kan in een figuur worden gecontroleerd en gevisualiseerd (een uitleg van de verschillende sensoren die geintegreerd zijn, is weergegeven in dit hoofdstuk). Meerdere soorten sensoren monitoren: meerdere sensor gegevenswaarden worden weergegeven en vergeleken in dezelfde grafiek, een efficiënte manier voor het vergelijken en correleren van diverse sensorgegevens. Dit wordt vereenvoudigd door een drag-and-drop" mechanisme. Pagina 11

18 Monitoren van verschillende stabiliteitsmodellen: de uitvoer van stabiliteitsmodellen, de stabiliteitsindex (dit getal geeft de mate van stabiliteit weer) wordt bijvoorbeeld gecontroleerd en wordt gevisualiseerd zodra deze kritieke waarden bereikt. Voor AIOSVT heeft AGT gebruik gemaakt van de Fugro model sensoren. Vanuit visualisatie oogpunt worden de volgende methoden toegepast: Weergave van meetwaarden van diverse soorten sensoren in tijdreeksen Visualisatie van onverwerkte (gegevens output direct uit de sensoren) en verwerkte gegevens, bijvoorbeeld gegevens over een tijdsgemiddelde Heat map weergave van een aantal sensoren De monitoringstechnieken worden het beste beschreven door concrete voorbeelden met gegevensvisualisatie van de verschillende sensoren, verkregen door AGT International s DSS van de AnySense server, te zien in de volgende onderdelen. Een meer gedetailleerde uitleg over de betekenis van de sensoren uitvoer en de analyse daarvan is opgenomen in delen 3, 4 en 5. In de volgende figuren (figuur 4.1 figuur 4.2, figuur 4.3 en figuur 4.4) wordt de functionaliteit van het AGT systeem gepresenteerd om verschillende sensoren met elkaar te vergelijken en te combineren om te komen tot een compleet beeld. De grafieken kunnen worden weergegeven als absolute waarden, of er kunnen trends en relaties tussen de grafieken gevisualiseerd worden. Fig. 4.1 Combinatie van water Level sensor (Koenders Instrument Strain sensors) en Deltares Pagina 12

19 Fig. 4.2 Visualisatie van de GeoBead sensoren en de referentie monitoring van Deltares Fig. 4.3 GeoBeads pore pressure sensor vergeleken met DMC pore pressure sensor Pagina 13

20 Fig. 4.4 Gecombineerde visualisatie van verschillende water level sensoren Zowel een meer beknopte uitleg als concrete voorbeelden zijn opgenomen in P2.3. (voor wat betreft de diverse sensoren en stabiliteitsmodellen) Waterniveausensoren Er zijn veel waterniveausensoren geïnstalleerd in de dijk reservoirs die belangrijke informatie hebben vergaard over de stabiliteit van dijken. Fig. 6 geeft een voorbeeld van de geïnstalleerde waterniveausensoren in de reservoirs van de oostelijke dijk en de westelijke dijk. Nb. Sommige grafieken zijn genormaliseerd weergegeven (zonder eenheden). Genormaliseerde waarden (of relatieve waarden) maken het soms eenvoudig om verschillende sensoren, die verschillende waarden meten, met elkaar te vergelijken. (dit is een gebruikersinstelling en afhankelijk van de voorkeur van de gebruiker) Pagina 14

21 Fig. 5: Een voorbeeld van waterniveausensoren Alert Solutions GeoBeads Ieder GeoBeads sensoren netpunt is samengesteld uit meerdere geschikte sensoren voor poriëndruk, inclinatie en temperatuurmetingen. Fig. 6 laat een grafiek zien met poriëndruk aflezingen. Fig. 6: Een voorbeeld van GeoBeads poriëndruk Pagina 15

22 Naast het visualiseren op basis van tijdreeksen, kan AGT International s DSS ook een heat map creëren. Fig. 7 toont een heat map van een groep GeoBeads poriëndruk sensoren, die zijn ingebracht in de oostelijke dijk. De heat map is een zeer effectief middel om een grote hoeveelheid sensorgegevens van dezelfde soort te clusteren, doordat meervoudige sensoraflezingen zijn geïnterpoleerd en voorgesteld worden door een doorlopend kleurenspectrum. In Fig. 7 toont de heat map twee lijnen met druksensoren (boven en onder), met van links naar rechts vijf sensoren op iedere lijn. Hoge waarden worden weergegeven met in felle kleuren, zoals geel en oranje en lage waarden in donkere kleuren, zoals blauw. De locatie met de hoogste waterdruk is duidelijk waarneembaar in de figuur. De heatmap kan gemaakt worden voor verschillende perioden, dit is onderaan de grafiek weergegeven. (voorbeeld: Figuur 12 laat een heat map zien tussen 3 en 4 uur op 7 September) Fig. 7: Een voorbeeld heat map met GeoBeads poriëndruk Koenders Instruments Microstrain Sensoren De Koenders Instrument sensoren worden verticaal in de dijk geplaatst. De sensoren meten de spanning en de temperatuur in de grond. Voorbeelden van spanning en temperatuurmetingen worden respectievelijk getoond in Fig. 8 en Fig. 9. Pagina 16

23 Fig. 8: Een voorbeeld van Koenders spanningsensoren Fig. 9: Een voorbeeld van Koenders temperatuursensoren Fig. 10 toont een gegenereerde heat map van een meting door de Koenders spanningsensoren. De heat map toont de plaatsing van de verticaal ingebrachte sensoren in de dijk. De bovenste sensor wordt weergegeven aan de linkerkant. Er kunnen duidelijk hotspots van belasting activiteiten worden waargenomen op de warmtekaart (gemarkeerd door middel van pijlen). De gebruiker kan Pagina 17

24 een hotspot selecteren door erop te klikken. Het systeem zal in dat geval de locatie van de hotspot op de kaart weergeven. Fig. 10: Een voorbeeld van Koenders spanningsensoren heat map StabiAlert Sensoren StabiAlert sensoren werden geïnstalleerd in de zuidelijke dijk voor het meten van vervorming in twee horizontale richtingen (zuid / noord en oost / west). Fig. 11 illustreert een voorbeeld van de verplaatsingssensor meting. Fig. 11: Een voorbeeld van de StabiAlert verplaatsingssensoren Pagina 18

25 TenCate GeoDetect TenCate GeoDetect sensorsysteem bestaat uit een geotextiel met geïntegreerde optische glasfibers voor het meten van belasting en temperatuur. Het geotextiel werd geïnstalleerd aan de voet van de zuidelijke dijk, onder de kleilaag op de bodem, in het midden en aan de bovenzijde langs het noordelijk talud. Vanwege het grote aantal sensoren werden metingresultaten gevisualiseerd met behulp van een heat map. Fig. 12 toont een voorbeeld van de TenCate GeoDetect heat map. Figuur 12 laat een heatmap zien van de TenCate GeoDetect tussen 3 en 4 uur op 7 september. De linkerkant geeft de westelijke kant van de dijk weer, en de rechterkant de oostelijke kant. De heatmap geeft de vier sensorniveaus weer die zich op de noordelijke helling bevinden. Het toont aan dat bij de teen van de dijk het westelijke deel naar buiten bewoog, terwijl in de dijk het midden en het westelijke deel bij de bodem naar binnen bewoog. Dat wijst erop dat de scheuring van de dijk in het midden en het westelijke deel al aan het plaatsvinden is. Fig. 12: Een voorbeeld van een Tencate GeoDect spanningssensor heat map Landustrie DMC Landustrie leverde het DMC (Dijk Monitoring en Conditionering) systeem dat werd ingebouwd in de westelijke dijk. Het systeem maakt het mogelijk water uit de dijk te onttrekken ter voorkoming van piping. De sensoren van het DMC systeem leveren waterstroomsnelheid, poriëndruk en temperatuur. Sensoraflezingen van het DMC systeem worden getoond in Fig. 13. Pagina 19

26 Fig. 13: Een voorbeeld van het Landustrie DMC systeem ITC weerstandssensoren ITC ITC resistivity sensoren werden geïnstalleerd aan de oostzijde van de dijk en maten de weerstand van de dijk. Verkregen gegevensuitvoer van de AnySense server werd weergegeven in de vorm van een heat map van de omgekeerde weerstand. Een voorbeeld wordt getoond in Fig. 17. Het gebruik van inversie is een bekende en beproefde methode in geofysica. Door de omkering kan de diepte van een specifieke structuur worden gemeten uit de weerstand zonder te boren in de structuur [Omgekeerde weerstand sectie] Fig. 14: Een voorbeeld van de ITC weerstandssensor warmtekaart Pagina 20

27 Stabiliteitsmodellen van de dijk AGT International s DSS heeft voor de AIOSVT gebruik gemaakt van de Fugro model sensoren voor het berekenen van dijk stabiliteit en validatie van een indexwaarde van het stabiliteitsniveau. Fig. 15 toont correlatie tussen de stijging van het waterniveau en afname van stabiliteit op de door Fugro samengestelde stabiliteitsindex. Fig. 15: Een voorbeeld van een dijk stabiliteitsmodel versus waterniveau Weerstation Fig. 16 toont de ontvangen gegevens van het weerstation met de luchtvochtigheid, neerslag, straling, temperatuur, windrichting en windsnelheid. Pagina 21

28 Fig. 16: Een voorbeeld van de weerstationsensoren Intech infrarood camera Fig. 17 is een voorbeeld van een op 6 september gemaakte infrarood foto door Intech op het noordelijk talud van de oostelijke dijk. Deze afbeelding dient alleen ter illustratie hoe een infrarood foto eruit ziet. Fig. 17: Voorbeeld van een Intech infrarood foto Pagina 22

29 Webcamera Door de op de AnySense server aangesloten camera s werden iedere minuut foto s genomen, zodat de database voorzien kon worden van series foto s voor latere referentie. Fig. 18 toont een foto van de oostelijke dijk. Fig. 18: Een voorbeeld foto van de webcamera MetaSensing FastGBSAR De radar van MetaSensing heeft periodiek de proefdijken gescand om vervormingen te monitoren. Een beeld van een dergelijke scan op de westelijke dijk is afgebeeld in Fig. 19. Het beeld verwijst naar een zijde van de dijk waar de bovenkant wijder is dan de onderkant en waarbij blauwe stippen de vervormingspunten aanduiden. Fig. 19: Een voorbeeld van de Metasensing FastGBSAR sensor Pagina 23

30 2.4. Systeemprestaties AGT International's DSS is ontworpen om met meerdere instanties te werken om robuustheid en redundantie te garanderen. Het systeem is zo ontworpen dat een storing bij één instantie geen invloed kan uitoefenen op een van de overige instanties. Fig. 20 toont AGT International's DSS architectuur. Systeem robuustheid en redundantie worden voornamelijk bereikt door het ontwerp van de App Server, de container voor een groot aantal toepassingen. Ter vergroting van robuustheid, laat de App-server verschillende Business Logic Unit (BLU) toepassingen draaien in gescheiden Business Logic Containers. Dit waarborgt de hoogste systeem-uptime, zoals is te zien in Fig. 21. Ter verhoging van redundantie maakt de App Server het ook mogelijk dezelfde BLU te laten draaien in andere Business Logic Containers. Het systeem van AGT is On site opgebouwd en was twee dagen voor aanvang van het experiment volledig operationeel, met de volledige functionaliteit. Alle beschikbare sensorengegevens vanuit de TNO AnySense server werden geïntegreerd zodra zij beschikbaar en toegankelijk waren. Tijdens de drie experimenten was het systeem volledig beschikbaar en ondervond het geen downtime Het systeem was op elk moment toegankelijk. Alle sensorengegevens werden lokaal opgeslagen in een high-performance database. Om de paar seconden werden videomomentopnamen genomen om de beelden off-line toegankelijk te maken. De beelden waren makkelijk vindbaar vanwege het gebruik van time stamps. Pagina 24

31 Clients Web Mobile Desktop 3 rd Party Web Server Layer Web Container Client API 3 rd Party API App Server Analytics Orchestrator Collaboration Mgr Analytics Service Analytics Service Resource Mgr Admin Mgr Modeling Mgr Alert Mgr Scenario Mgr Event Mgr Debriefing Mgr Analytics Service Analytics Service Server Mgr Config Mgr User Mgr Geo Service Analytics Service Analytics Service Data App DB Geo DB Fig. 20: AGT International s DSS architectuur Pagina 25

32 App Server Business Logic Container Business Logic Container BLU1 Bus Bus BLU2 Bus BLU3 Infrastructure Services Infrastructure Services Interface Management Client Interface Management Client Caching Client DA Client Caching Client DA Client Config Client Logger Client Config Client Logger Client Fig. 21: AGT International s DSS App Server Daarnaast maakt AGT International's DSS gebruik van een geclusterde database voor redundantie en schaalbaarheid. Tijdens de test werd de redundantie bereikt door gebruik te maken van een geclusterde database. In operationele omgevingen bereikt AGT redundantie door, naast een geclusterde database gebruik te maken van geclusterde servers (dubbel uitgevoerd). De door AGT gekozen mate van redundantie bleek voldoende voor het AIOSVT experiment. Het systeem, en alle componenten waren volledig beschikbaar vanaf de initiële installatie tot en met het einde van de experimenten. Toekomstige versies van AGT's DSS omvatten Cloud Computing technologieën en Big Data ondersteuning met behulp van Apache Hadoop en overige technologieën. AGT International's DSS is ontworpen om grote hoeveelheden gegevens te verwerken en om dataverlies te voorkomen. Wanneer de verbinding tussen de sensoren en het systeem uitvalt, zal AGT International s DSS automatisch gegevens importeren nadat de verbinding is hersteld. De gegevens zullen periodiek worden opgeslagen in de database van de DSS. Op deze manier kunnen de gegevens nooit verloren gaan. Real time data: De informatie verwerkingsduur is het moment waarop de data worden afgelezen tot het moment dat deze is verwerkt tot informatie. AGT International's DSS visualiseert sensorische gegevens continu, met een doorlooptijd van ongeveer één seconde, voordat de sensordata vrijkomt uit de sensor en het in AGT International s DSS beschikbaar is. Pagina 26

33 Deel B: Analyse In dit onderdeel van het document is elk deel op dezelfde wijze, als volgt georganiseerd: Visualisatie van belangrijke sensorgegevens vanaf het begin tot het einde van een test om een totaalbeeld te geven. Door visualisaties van de directe gevolgen van activiteiten op de dijk worden bepaalde afwijkingen toegelicht. De periode die elke visualisatie representeert kan verschillend zijn (sommige grafieken zijn gebaseerd op een kort tijdsinterval) Vanwege de grote hoeveelheid geïnstalleerde sensoren worden alleen sensoren gepresenteerd die een duidelijke indicatie aangeven van dijkafwijkingen. 3. DATA ANALYSE VAN DE WESTELIJKE DIJK 3.1. Visualisatie van de belangrijkste sensordata Middels de visualisaties waren op een eenvoudige manier directe effecten van de activiteiten op de dijk waar te nemen, zoals stijging van het waterniveau. De consequentie hiervan was dat bepaalde afwijkingen, zoals onder andere de verandering in spanning, zichtbaar werden. De voornaamste activiteiten op de dijk tijdens de test bevatten: Toevoeging van water in het hoofdreservoir achter de dijk Toevoeging van water in het reservoir aan de voorkant van de dijk Controle van de regelkleppen op de DMC pijpen Fig. 22 toont het waterniveau in het hoofdreservoir achter de dijk (de gele lijn) en in het kleine reservoir aan de voorkant van de dijk (de groene lijn) vanaf het begin van de test tot aan de dijk falen. De activiteit van watertoevoeging in het hoofdreservoir blijkt duidelijk uit de toename van het waterniveau. Het waterniveau daalde geleidelijk na toevoeging van water als gevolg van lekkage in de dijk. Toen de dijk tenslotte faalde, daalde het waterniveau onmiddellijk (zie de rode cirkel). Ten opzichte van het hoofdreservoir bleef het waterniveau in het kleine reservoir vrijwel constant. Pagina 27

34 Nb. De weergegeven eenheden (liters per uur e.d.) zijn samen met de sensorbeschrijving direct van de TNO AnySense server opgehaald. Fig. 22: Waterniveaus in de westelijke dijkreservoirs Fig. 23 illustreert de waterstroomsensoren van DMC. De waterstroom toename kwam overeen met activiteiten waarbij de regelkleppen van de DMC buizen werden geopend om de inwendige druk van de dijk te regelen. Fig. 23: DMC waterstroom sensoren in de westelijke dijk Pagina 28

35 Fig. 24 geeft de poriëndruk aan in de DMC buis binnen in de dijk (PT01) en onderin de dijk (PT02). Bij aanvang stond de PT02 onder hogere druk dan PT01 vanwege de waterlekkage in de zandlaag onder de dijk. Uiteindelijk stond PT01 onder hogere druk dan PT02 (gemarkeerd met de rode cirkel) als gevolg van het binnendringen van water in de zandlaag van het dijklichaam, vanwege interne overslag. Fig. 24: DMC poriëndruk in de westelijke dijk Fig. 25 toont de GeoBeads poriëndruk in de westelijke dijk. De drukverhoging was het resultaat van de stijging van het waterniveau in het reservoir en de daaruit voortvloeiende lekkage in de zandlaag onder de dijk. De daling van de druk was het resultaat van piping en de DMC klepregulering die leidden tot waterlekkage buiten de dijk. De waarden in de figuur zijn de absolute waarden zoals die gemeten worden door de GeoBead sensoren. Ze zijn niet gecorrigeerd voor externe factoren zoals luchtdruk. Om echter een indicatie te zien waren de relatieve waarden tussen de sensoren voldoende voor de korte periode van de AIOSVT test. In operationele implementaties van het AGT systeem worden corrigerende factoren toegepast (gebruik maken van virtuele sensoren). Pagina 29

36 Fig. 25: GeoBeads poriëndruk in de westelijke dijk Fig. 26 en Fig. 27 tonen respectievelijk de Koenders spanningssensoren groep 5.3 (aan de oostkant) en 5.4 (westelijk deel) in de westelijke dijk. Zoals kan worden waargenomen waren er vanaf de aanvang onregelmatige veranderingen in belasting door zowel piping als interne overslag gesignaleerd, met de meest dynamische veranderingen aan het slot van de test. Fig. 26: Koenders spanningssensoren groep 5.3 in de westelijke dijk Pagina 30

37 Fig. 27: Koenders spanningssensoren groep 5.4 in de westelijke dijk 3.2. Detailinformatie over afwijkingen Dit deel beslaat een aantal geconstateerde onregelmatigheden op de dijk en presenteert de visualisatie van sensorgegevens in verhouding tot de tijd. Zo worden belangrijke sensor gedragingen in geval van afwijkingen gemarkeerd. Fig. 28 illustreert de heat map van de druk direct na het starten van de test, om 15:00 uur op 21 augustus (bovenop) en de heat map 24 uur later (onderaan). Iedere heat map representeert twee lijnen met poriëndruk sensoren, met drie sensoren in elke lijn. De bovenste lijn representeert de sensoren dicht bij het grote waterreservoir en de onderste lijn de sensoren dicht bij het kleine reservoir. Uit de eerste figuur blijkt dat alle sensoren nagenoeg dezelfde druk aangeven, terwijl de tweede figuur indicatie geeft dat de druk van de sensoren nabij de waterkering meer toenam dan van dichtbij het kleine reservoir - een indicatie van het opgebouwde drukverschil. Definitie kwel In het algemeen ontstaat kwel door een ondergrondse waterstroom van een hoger gelegen gebied naar een lager gelegen gebied. Definitie piping Piping houdt in dat er water door een kade, dijk of ander kunstwerk stroomt als gevolg van een waterstandsverschil, waarbij het water ook gronddeeltjes meeneemt. Pagina 31

38 Fig. 28: GeoBeads poriëndruk heatmap in de westelijke dijk Fig. 29 en Fig. 30 tonen de correlatie tussen de stijging van het waterniveau (Fig. 29) en meetgegevens van de spanningssensoren (Fig. 30). Het waterpeil is met een grote hoeveelheid tweemaal gestegen (zie de blauwe cirkels in Fig. 29) en de effecten daarvan werden weerspiegeld in de plotselinge toename in belasting (de rode cirkels in Fig. 30). De reden hiervan zou de op de dijk uitgeoefende waterdruk kunnen zijn. Fig. 29: Het waterniveau van de westelijke dijk van 22 t/m 23 augustus Pagina 32

39 Fig. 30: Drukmetingen van belasting aan de oostzijde van de westelijke dijk Fig. 31 toont dat veel van de spanningssensoren een uitbarsting van zeer hoge waarden registreerden. Dit geeft de horizontale verplaatsing aan op deze positie. De reden hiervan zou piping kunnen zijn of interne overslag. Fig. 31: Uitbarstingen van verandering in de belasting aan de oostzijde op de westelijke dijk Pagina 33

40 Fig. 32 beschrijft het piping proces van 23 t/m 24 augustus in detail. De stijging van het waterniveau en de gemeten poriëndruk door de sensor GB_West_05 (de middelste dichter bij de waterkant) wordt aangegeven met een groene lijn, sensor GB_West_02 (de middelste dichter bij de voet van de dijk) wordt getoond in een paarse lijn en het waterniveau in rood. Het kritieke deel is aangegeven met de rode en blauwe cirkels. Vanaf ongeveer 24:00 uur, toen het waterniveau steeg, daalde de druk op beide sensoren aanzienlijk met als indicatie dat een piping werd gevormd, waarbij de poriëndruk vrijkwam. Dit proces ging door tot 08:00 uur op 24 augustus en beide drukken liepen weer op. Dit gaf een indicatie van een eventuele sluiting van het piping kanaal. Het drukverschil tussen sensor GB_West_SV05 en sensor GB_West_SV02 nam vervolgens verder toe tot ongeveer 09:00 uur en begon toen te dalen. De reden hiervan was waarschijnlijk de opening van de regelklep op de DMC pijp. Het vrijkomen van de waterdruk beperkte, naar aanzien, het drukverschil tussen de sensoren. Interventie kan het piping proces vertragen. Fig. 32: Poriëndruk en het waterniveau aan de westelijke dijk Fig. 33 is een foto genomen in de nacht van 25 augustus. Het blijkt dat het oppervlak van de westelijke dijk reeds was gescheurd aan de oostzijde als gevolg van interne overslag. Pagina 34

41 Fig. 33: Een genomen foto op de westelijke dijk op 25 augustus De foto werd genomen in de nacht van 25 augustus. Het blijkt dat een deel van de westelijke dijk reeds was gescheurd aan de oostzijde als gevolg van internal overtopping. Dit beeld ondersteunt de voorspelling over de locatie van de storing aan de oostzijde van de westelijke dijk. 4. DATA ANALYSE VAN DE OOSTELIJKE DIJK 4.1. Visualisatie en analyse van belangrijke sensorgegevens Dit deel beslaat de visualisatie van belangrijke sensorgegevens vanaf de aanvang tot aan het einde van de simulaties. Uit de visualisaties zijn duidelijk een aantal directe effecten van activiteiten op de dijk waar te nemen. Te denken valt hierbij aan een stijging in het waterniveau met als bijgevolg bepaalde afwijkingen, zoals de verandering in belasting. De activiteiten op de dijk tijdens de test bestonden voornamelijk uit: Toevoeging van water in het hoofdreservoir achter de dijk Toevoeging van water in het reservoir aan de voorkant van de dijk Fig. 34 toont het waterniveau in het hoofdreservoir achter de dijk (de gele lijn) en in het kleine reservoir aan de voorkant van de dijk (de groene lijn) vanaf de aanvang van de test tot de dijkverzwakking. De activiteit van watertoevoeging in het hoofdreservoir blijkt duidelijk uit de stijging van het waterniveau. Het waterniveau daalde geleidelijk na het toevoegen van water Pagina 35

42 vanwege lekkage in de dijk. Toen de dijk tenslotte verzwakte daalde het waterniveau onmiddellijk. Ten opzichte van het hoofdreservoir bleef het waterniveau in het kleine reservoir relatief gelijkmatig. Fig. 34: Waterniveau s in de reservoirs van de oostelijke dijk Fig. 35 toont de meetgegevens van de poriëndruk van de GeoBeads in de oostelijke dijk. De druktoename was een gevolg van de stijging van het waterniveau in het reservoir en leidde tot de lekkage in de zandlaag onder de dijk. De drukverlaging was een gevolg van piping en de gavel box (een buis met stenen binnenin de dijk) Pagina 36

43 Fig. 35: GeoBeads poriëndruk in de oostelijke dijk Fig. 36 en Fig. 37 tonen respectievelijk de Koenders spanningssensoren groep 5.1 (oostzijde) en 5.2 (westzijde) in de oostelijke dijk. Vanaf de aanvang zijn onregelmatige veranderingen in de belasting zichtbaar door zowel piping, als interne overslag, met de meest dynamische veranderingen aan het slot van de test. Fig. 36: Koenders spanningssensoren groep 5.1 in de oostelijke dijk Pagina 37

44 Fig. 37: Koenders spanningssensoren groep 5.2 in de oostelijke dijk 4.2. Details van onregelmatigheden Dit deel beschrijft enkele onregelmatigheden, welke werden waargenomen aan de dijk tijdens het monitoren en beschrijft tevens de visualisatie van sensordata in relatie tot de tijd om belangrijk sensorgedrag in geval van onregelmatigheden te benadrukken. Fig. 38 illustreert de heat map van de druk direct na het starten van de test om uur op 21 augustus (boven) en de heat map 24 uur later (onder). Elke heat map geeft twee lijnen van poriëndruksensoren weer met drie sensoren in elke lijn; de bovenste lijn geeft de sensoren weer die dicht bij het hoofdwaterreservoir zijn, en de onderste lijn de sensoren dicht bij het kleine reservoir. Beide figuren tonen dat het rechterdeel (oostelijk deel van de dijk) een helderder kleur heeft, en dus een hoger hydraulische hoogte. Dat impliceert dat meer water is binnengedrongen in dit deel, dat meer onderhevig was aan piping. Pagina 38

45 Fig. 38: Poriëndruk-heat map van GeoBeads in de oostelijke dijk Fig. 39 en Fig. 40 tonen de correlatie tussen de stijging van het waterpeil (Fig. 39) en metingen van de vervormingssensoren (Fig. 40). Het waterpeil is twee keer sterk gestegen (weergegeven in blauwe cirkels in Fig. 39), en het effect ervan is merkbaar in de plotselinge toename van de vervorming (rode cirkels in Fig. 40). De oorzaak kan de waterdruk zijn die werd uitgeoefend op de dijk. Fig. 39: Waterpeil aan de oostelijke dijk tussen 22 en 23 augustus Pagina 39

46 Fig. 40: Vervormingsmetingen aan de oostelijke kant van de oostelijke dijk Fig. 41 geeft het typische gedrag van een sensor weer in geval van piping. De hydraulische hoogte wordt gemeten door sensor AS221 (dicht bij het hoofdwaterreservoir), en sensor AS216 (dichtbij het kleine waterreservoir) nam geleidelijk toe. De daling van de hydraulische hoogte van AS 216 wees erop dat de piping op de locatie daarvan werd gevormd. Fig. 41: Poriëndruk en waterpeil van de oostelijke dijk Pagina 40

47 De foto in Fig. 42 is genomen om uur op 26 augustus. Merk op dat er al verschillende breuken op het dijkoppervlak waren door piping en interne overloop. Fig. 42: Foto van de oostelijke dijk om uur op 26 augustus 5. DATA-ANALYSE VAN ZUIDELIJKE DIJK 5.1. Visualisatie en analyse van belangrijkste sensordata Dit deel beschrijft de visualisatie van de belangrijkste sensordata vanaf het begin tot het einde van de tests. Uit de visualisaties kunnen we gemakkelijk sommige directe effecten van de activiteiten op de dijk opmaken, zoals een stijging van het waterpeil en dientengevolge, bepaalde onregelmatigheden zoals veranderingen van de vervormingen. De activiteiten op de dijk tijdens de test zijn vooral: Water aan tanks toevoegen Water in dijklichaam toevoegen De geul graven Diverse sensordata bevestigen de activiteiten op de dijk. Fig. 43 toont het waterpeil in het reservoir (groene lijn) en in de geul (gele lijn). Het waterpeil in de dijk steeg snel ten gevolge van de handmatige infusie van water, en zakte langzaam door weglekken in de bodem. Het waterpeil in de geul steeg door inlekken van grondwater in de geul. Pagina 41

48 Fig. 43: Waterpeilen in de geul en in het reservoir Fig. 44 illustreert de waterpeilen in de tanks op de dijkkruin. Er was een fout in de databron van container 3 van 05 tot en met 07 september. Vanaf 07 september steeg het waterpeil in alle zes de tanks geleidelijk tot 08 september, toen de dijk het begaf. Fig. 44: Waterpeilen in watertanks Fig. 45 illustreert de sensordata van Landustrie DMC. De gele lijn is de debietmeter, de rode lijn geeft de temperatuursensor weer, en de groene lijn geeft de poriëndruksensor weer. De belangrijkste data Pagina 42

49 was die van de poriëndrukmeter, die de waterdruk in de dijk direct weergeeft. Die nam meerdere keren tijdens de test toe ten gevolge van handmatige infusie van water in de dijk. Het meest kritieke gebeuren was in de namiddag van 08 september de snelle infusie van water in de dijk leidde tot dijkverzwakking. Fig. 45: Landustrie DMC-sensoren De activiteiten op de dijk leiden tot bepaalde onregelmatigheden in de dijk, die kunnen worden opgemerkt door een aantal sensoren. Koenders-vervormingssensoren geven de vervormingen op verschillende plaatsen in de dijk duidelijk aan. De veranderingen in de vervormingen waren continu, wat de gecombineerde effecten van alle activiteiten op de dijk aangaf. Fig. 46 toont de vervormingsmetingen van sensoren op Probe 2, die verticaal in het midden voor de dijk werden geïnstalleerd. Er was een milde variatie in de vervorming tijdens de test en een plotselinge toename op het tijdstip van de dijkverzwakking. Pagina 43

50 Fig. 46: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 2 De vervormingssensoren op de Probe 1.1 (Fig. 47) en 1.2 (Fig. 48), verticaal geïnstalleerd aan het oostelijke en westelijke deel van de dijk, tonen continu toenemende vervorming tijdens de test en een uiteindelijke plotselinge toename op het moment van dijkverzwakking. Voor Probe 1.1 en 1.2 was de trend dezelfde en het verschil in amplitude was nogal klein. Fig. 47: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 1.1 Pagina 44

51 Fig. 48: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 1.2 Fig. 49 toont de hoekverdraaiing gemeten door StabiAlert-sensoren in de noord-zuid-richting, een heel duidelijke trend van toegenomen verplaatsing vanaf het begin van de test. De grootste verplaatsing en dus het meest kritieke deel was bij sensor 6 (blauwe lijn) en sensor 4 (lichtgroene lijn), beiden op het westelijke deel van de dijk. Fig. 49: Verplaatsing gemeten door StabiAlert-sensoren Pagina 45

52 Fig. 50 vat de inclinatie samen gemeten door GeoBeads-sensoren geïnstalleerd op verschillende plaatsen in de dijk. Er is een zeer duidelijke trend merkbaar in de toename van de inclinatie met de sterkste inclinatie bij sensor 3 aan het oostelijke deel van de dijk. Opmerking: de gebruikte figuur was de figuur geleverd door Alert Solutions, omdat er een fout was in de data geleverd door AnySense. Fig. 50: GeoBeads inclinatie 5.2. Details van onregelmatigheden Dit deel stelt enkele onregelmatigheden voor die op de dijk werden waargenomen, en stelt de visualisatie voor van sensordata in relatie tot de tijd om belangrijk sensorgedrag in geval van onregelmatigheden te benadrukken. Een groot aantal van de Koenders Probe 2 werden horizontaal voor de dijk geïnstalleerd. AGT heeft ervoor gekozen om ze in twee heat maps weer te gegeven, nl. het oostelijke en westelijke deel. Fig. 51 en Fig. 52 tonen de vervormingswaarden op respectievelijk het oostelijke en westelijke deel, tussen 04 en 05 september. De heldere (geel en rood) kleuren geven positieve vervormingen weer, en de donkere kleuren (blauw en donkerblauw) negatieve vervormingen. Er was hoge positieve vervorming van het oostelijke deel, en hoge negatieve vervorming van het westelijke deel. Pagina 46

53 Fig. 51: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 2 in het oostelijke deel Fig. 52: Vervormingsmetingen van Koenders Probe 2 in het westelijke deel Fig. 53 geeft de heat map weer van de TenCate GeoDetect op 07 september. De linkerkant geeft de westelijke kant van de dijk weer, en de rechterkant de oostelijke kant. De heat map geeft de vier sensorniveaus weer die zich op de noordelijke helling bevinden, nl. bij de teen, onder de klei op de bodem, midden en boven. Het toont dat bij de teen van de dijk het westelijke deel naar buiten bewoog (positieve spanning), terwijl in de dijk het midden en het westelijke deel bij de bodem naar binnen bewoog (negatieve spanning). Dat wijst erop dat de beweging van de dijk in het midden en het westelijke deel al had plaatsgevonden. Pagina 47