Innovatieve technieken voor onverzadigde zone modellering in relatie tot grondwater (KB-35-008-003)

Kennis over en modellering van de onverzadigde zone is een van de kernexpertises van WUR. Deze kennis, gecombineerd met aanpalende deelprocessen, is samengebracht in het model SWAP (en voorgangers; swap.wur.nl). Het wordt door zeer veel onderzoekers en consultants gebruikt, binnen en buiten Europa. Ook is er een lange traditie van “integraal” rekenen, waarbij de onverzadigde zone, het oppervlaktewatersysteem, het (diepere) grondwater en het gewas gekoppeld worden doorgerekend. Ten tijde van nog niet zo snelle computers en de wens om vele berekeningen gelijktijdig te kunnen uitvoeren is een afgeleide versie van SWAP ontwikkeld (MetaSWAP). Deze wordt onder andere in het Landelijk Hydrologisch Model (LHM) gebruikt. 

Een van de externe ontwikkelingen die voor ons richtinggevend is, is de komst van MODFLOW6. Dit is een object-georiënteerde versie van de MODFLOW-code, de nieuwe standaard als het om grondwatermodelcodes gaat. Wij willen samen met Deltares inzetten op de overstap naar MODFLOW6 met (Meta)SWAP daaraan gekoppeld. Inmiddels zijn we ook in gesprek met de USGS (makers van MODFLOW6) om onze modellen voor onverzadigde zone en gewasgroei aan MODFLOW6 te koppelen. De exacte eisen die dit zal stellen aan de koppelingen en de modellen zal nader moeten worden onderzocht.

Een andere ontwikkeling die van belang kan zijn voor de toekomst van het hydrologisch modelleren is het rekenen op grafische kaarten (GPU). SWAP is door de jaren en decennia heen continue geëvolueerd, waarbij nauwelijks aandacht is besteed aan efficiëntie van de rekensnelheid. Echter, wanneer er sprake is van duizenden tot miljoenen SWAP berekeningen met een beperkt aantal cores (CPUs) dan wordt de doorlooptijd enorm. Er bestaat behoefte om na te gaan of en zo ja in welke mate de SWAP code geoptimaliseerd kan worden voor rekensnelheid en overige performance (bijv. file I/O). Het ligt voor de hand om hierbij ook te denken aan gebruik van GPUs