Wendbaarder waterbeheer met AI

Innovatie

Water laat zich steeds minder goed op de lange termijn voorspellen. Droogte, plotselinge pieken in waterafvoer en clusterbuien zorgen voor nieuwe uitdagingen. Hoe speel je daar als waterbeheerder op in? Het antwoord ligt in samenwerking én technologie. In het AI Impulsprogramma voor waterbewegingsmodellen bundelen Rijkswaterstaat, Innovatieplatform DigiShape, Deltares en KNMI hun krachten. Samen verkennen ze hoe kunstmatige intelligentie kan helpen om watermodellen sneller, slimmer en wendbaarder te maken.

Iris Reuselaars, directeur Scheepvaartverkeer- en Watermanagement Rijkswaterstaat

Rijkswaterstaat gebruikt dagelijks watermodellen om meerdaagse voorspellingen te maken over bijvoorbeeld waterstanden, afvoeren en golfhoogtes. Dit vormt input voor onder meer waarschuwingen voor hoogwater en stormvloed, informatie bij calamiteiten, vlotte en veilige scheepvaart, dagelijkse waterberichtgeving en besluitvorming bij droogte. ‘Deze modellen zijn van oudsher ingericht op hoogwater’, vertelt Iris Reuselaars, directeur Scheepvaartverkeer- en Watermanagement bij Rijkswaterstaat. ‘Bovendien gaan ze uit van een redelijk vaststaand patroon. Denk aan rivieren die op een bepaalde manier worden gevoed en een zee die zich op voorspelbare wijze gedraagt. Dat komt niet altijd meer overeen met de werkelijkheid. We zien bijvoorbeeld dat de Rijn steeds meer wordt beïnvloed door regen, waardoor we plotselinge pieken in de afvoer krijgen. Ook zijn er meer weersextremen. Daardoor is er steeds vaker sprake van bijvoorbeeld droogte en laagwater of juist van clusterbuien. Dit zijn maar een paar van de redenen waardoor we nu heel andere vragen hebben dan twintig jaar geleden. Ons instrumentarium kan daar nu niet altijd antwoord op geven.’

"De modellen zijn van oudsher ingericht op hoogwater"

David van den Burg, programmamanager DigiShape

Sneller rekenen is cruciaal

Er is dus behoefte aan wendbaardere watermodellen. In de huidige vorm is dat eigenlijk niet mogelijk, legt Reuselaars uit. ‘De klassieke hydrodynamische watermodellen waar we mee werken in het Watermanagementcentrum Nederland (WMCN) zijn krachtig, maar traag. Een hydrodynamisch 2D-model voor de Noordzee heeft nu bijvoorbeeld minimaal één uur rekentijd nodig voor een doorrekening. Met het oog op de klimaatverandering, waardoor water zich minder voorspelbaar gedraagt, en de grote vernieuwingsopgave waar Rijkswaterstaat voor staat, zijn echter nieuwe modellen nodig die sneller berekeningen kunnen maken.’ David van den Burg, als programmamanager van innovatieplatform DigiShape betrokken bij het AI Impulsprogramma, vult aan: ‘Een machine learning-model (ML-model) kan een doorrekening van de Noordzee in minder dan een minuut doen. Daardoor kun je veel meer scenario’s doorrekenen. En komt real-time scenarioanalyse in beeld. Maar hoe zet je dergelijke technieken goed en veilig in? Dat is een van de vragen die we in het AI Impulsprogramma willen beantwoorden.’

Verschillende werelden samenbrengen

‘Machine learning is een bewezen techniek in bijvoorbeeld de medische wereld, meteorologie en procesautomatisering’, gaat Van den Burg verder. ‘De uitdaging zit in de toepassing ervan binnen het hoofdwatersysteem. Je hebt kennis nodig van verschillende werelden: ict, data én watermanagement. Daardoor moet je wel samenwerken. Binnen Rijkswaterstaat, Deltares en KNMI is veel kennis. Maar hoe groot een organisatie ook is, het is onmogelijk om al die specialistische kennis zelf in huis te hebben. Bovendien heeft het samenvoegen van zienswijzen uit publieke en private organisaties meerwaarde. Als je die bij elkaar zet, heb je kans dat je samen meer krijgt dan de som der delen.’

Dat is de inhoudelijke opbrengst van de samenwerking. Bijvangst is volgens Reuselaars dat publieke partijen, private partijen en kennisinstellingen in dit soort impulsprogramma’s leren hoe ze nog beter samen kunnen werken. ‘Ieder heeft zijn eigen manier van werken, denken en communiceren. Dat werkt soms goed samen, maar botst ook wel eens. Dat kan op heel basaal niveau zijn. In de ict- en datawereld wordt veel in het Engels gecommuniceerd. In watermanagement is dat veel minder. Hoe kun je dan toch samen meters maken? En hoe zorg je samen dat Nederland wereldwijd leidend blijft in watermanagement? Die lessen nemen we ook zeker mee uit dit programma.’

"Ieder heeft zijn eigen manier van werken, denken en communiceren"

DigiShape Dag in mei

Dat de visie van Reuselaars en Van den Burg breed gedeeld wordt, blijkt wel uit de DigiShape Dag rond het AI Impulsprogramma voor waterbewegingsmodellen op 27 mei 2025. Nog voordat het programma officieel van start ging, kwamen zo’n tachtig collega’s vanuit de samenwerkende partijen en de DigiShape-community samen. Zij discussieerden onder meer over bias in trainingsdata, de betrouwbaarheid van golfspectra, het vertalen van extremen naar dagelijkse omstandigheden en het eigenaarschap van de modellen.

De kennis die de komende jaren in het impulsprogramma wordt opgedaan, blijft niet binnen het programma. Via DigiShape wordt kennis verspreid onder deelnemende organisaties. Reuselaars: ‘Kennisdeling is geen direct programmadoel, maar dat betekent natuurlijk niet dat het niet gebeurt. We hebben dagelijks operationele contacten met onze buurlanden en breder in Europa. Natuurlijk gaan inzichten vanuit het impulsprogramma daarin doorsijpelen. Dat geldt ook voor de bredere Rijkswaterstaatorganisatie, bijvoorbeeld het AI Competence Centre.’ 

Blik op de toekomst

Wat hopen Reuselaars en Van den Burg over vier jaar bereikt te hebben met het impulsprogramma? Reuselaars: ‘De ontwikkelingen gaan zo ontzettend snel. Ik hoop dat we over vier jaar over mogelijkheden beschikken die we ons nu nog niet kunnen voorstellen. En dat we met nieuwe watermodellen meer werk kunnen doen in kortere tijd.’ Van den Burg vult aan: ‘In mijn ideale wereld werkt het AI Impulsprogramma als een magneet. We starten nu met Rijkswaterstaat, KNMI en Deltares, maar ik hoop dat veel meer organisaties – bijvoorbeeld waterschappen – gaan aanhaken.’ Reuselaars besluit: ‘Zodat we iets kunnen neerzetten waar niet alleen wij als deelnemende organisaties iets aan hebben, maar de hele BV Nederland én de landen om ons heen.’