Tijmen Schults – FutureWater

Om ons hydrologische model SPHY verder te ontwikkelen, kondigen we met trots vier belangrijke mijlpalen aan voor de SPHY modelgemeenschap. Omdat SPHY veel gebruikt wordt door FutureWater in capaciteitsopbouw programma’s, is het altijd ons doel geweest om het model en de data zo toegankelijk en gebruiksvriendelijk mogelijk te maken.

Tot nu toe waren grafische gebruikersinterfaces (GUI’s) voor SPHY alleen beschikbaar in QGIS voor versie 2.0. Dit project heeft die plugins geüpgraded om volledige compatibiliteit met de nieuwste versies van SPHY, QGIS en Python te garanderen. De bijgewerkte plugins integreren ook nieuwe functionaliteiten om geavanceerde gegevensbronnen als modelinvoer te kunnen gebruiken. Met deze nieuwe QGIS plugins vereist het uitvoeren van SPHY niet langer programmeervaardigheden, wat de deur opent voor een veel breder publiek om eenvoudig hydrologische simulaties op te zetten, uit te voeren en te analyseren.

1. Introductie van de SPHY QGIS plugin

SPHY is nu direct geïntegreerd in QGIS, waardoor gebruikers SPHY simulaties kunnen opzetten, uitvoeren en visualiseren via een intuïtieve grafische interface. Deze plugin stroomlijnt workflows, verbetert de toegankelijkheid voor nieuwe gebruikers en verbetert de integratie met geospatiale datasets. De functies omvatten

Complete SPHY workflow geïntegreerd in QGIS
Gestroomlijnde voorbewerking van modelinputs
Intuïtieve interface zonder code
Resultaten direct gevisualiseerd in QGIS
Modulaire opzet voor diverse toepassingen
Open-source en volledig reproduceerbaar

2. Nieuwe SPHY website

De nieuwe SPHY website biedt eenvoudigere navigatie, bijgewerkte documentatie en een centraal punt voor bronnen, downloads en trainingsmateriaal. Ga naar www.sphymodel.com en ontdek een fris, modern platform voor alle SPHY-aangelegenheden.

3. SPHY model versie 3.1 uitgebracht

De nieuwste SPHY release op Github introduceert nieuwe functies, prestatieverbeteringen en verbeterde mogelijkheden voor hydrologische en cryosferische modellering. Deze versie bouwt voort op de robuuste fundamenten van eerdere versies, integreert feedback van de gemeenschap en verbetert de flexibiliteit en nauwkeurigheid van het model. Het kan volledig gratis worden gedownload en is open source. Nieuw in deze versie zijn:

Biascorrectieprocedure toegevoegd voor meteorologische forcering
Verhoogde flexibiliteit en opties voor het definiëren van simulatieperioden
Verbeterde berekening van sneeuwsmelt

4. Bijgewerkte handleidingen, tutorials en datasets

Handleidingen van de nieuwe SPHY versie en QGIS plugin zijn nu beschikbaar, evenals nieuwe datasets om je model te laten werken. Voor de nieuwe QGIS plugin is een video tutorial gemaakt om alle ins en outs van de tool uit te leggen.

Binnenkort meer!

Deze ontwikkelingen betekenen een belangrijke stap voorwaarts in het toegankelijker, krachtiger en gebruiksvriendelijker maken van SPHY voor onderzoekers, praktijkmensen en besluitvormers wereldwijd. Binnenkort organiseren we een webinar om alle nieuwe functies uit te leggen en later dit jaar zijn we van plan om een gebruikersdag te organiseren om toekomstige modelontwikkelingen te bespreken met de SPHY gemeenschap.

Video

FutureWater heeft, in samenwerking met de Universiteit Utrecht, richtlijnen gepubliceerd genaamd Guidelines for Glacio-hydrological Modelling in High Mountain Asia. Het rapport biedt een gestructureerde aanpak voor het ontwikkelen van gletsjerhydrologische modellen in bergomgevingen met weinig gegevens, gebaseerd op zowel praktische ervaring als wetenschappelijke vooruitgang.

Hooggebergte-Azië herbergt ’s werelds grootste ijs- en sneeuwreserves buiten de poolgebieden en speelt een belangrijke rol als waterbron voor de belangrijkste riviersystemen in Azië, waar meer dan een miljard mensen van leven. Door de veranderende gletsjers en sneeuwbedekking als gevolg van de opwarming van de aarde verschuift de beschikbaarheid van water tussen de seizoenen en neemt het risico op overstromingen en droogte toe. Het begrijpen en modelleren van deze dynamiek is essentieel voor het beheer van toekomstige waterbronnen. De richtlijnen zijn gericht op het SPHY-model (Spatial Processes in HYdrology) en presenteren best practices voor het opzetten, kalibreren en valideren van modellen. Ze bieden stapsgewijze procedures om klimaateffectbeoordelingen te ondersteunen en het beheer van watervoorraden in door gletsjers en sneeuw gedomineerde stroomgebieden te versterken.

De richtlijnen zijn opgesteld als onderdeel van het project Development of a Glacio-Hydrological Model and Integrated Water Resources Management Plan for the Uttarakhand Subbasin, in opdracht van het Zwitserse Agentschap voor Ontwikkeling en Samenwerking (SDC) in het kader van het programma Strengthening Climate Change Adaptation in Himalayas (SCA-Himalayas). Uitgevoerd tussen 2021 en 2023 door een consortium van FutureWater, de Universiteit Utrecht, de Universiteit van Genève en het Energy and Resources Institute (TERI) in India. Het project gebruikte het Bhagirathi-bekken in het noorden van India als casestudy om de modelbenadering te illustreren.

Op 25 juni vierden we de succesvolle afsluiting van het RoSPro-project met een nationale workshop in Nepal. Het evenement bracht de belangrijkste belanghebbenden samen om na te denken over de positieve resultaten van het project, zoals verbeterde toegang tot bronwater, veerkracht van wegen en participatie van gemeenschappen in waterbeheer.

Een van de hoogtepunten van het project was het beslissingsondersteunende systeem dat door FutureWater is ontwikkeld. Dit systeem integreert hydrologische (als gevolg van het SPHY hydrologisch model), geospatiale en socio-economische gegevens in een gebruiksvriendelijk platform, waardoor gegevensgestuurde beslissingen voor duurzaam waterbeheer mogelijk worden. Daarnaast biedt het systeem een eenvoudige kosten-batencalculator om belanghebbenden te helpen het potentieel van voorgestelde beheersmaatregelen voor bergbronnen te beoordelen.

De workshop benadrukte de mogelijkheid om de aanpak uit te breiden naar andere regio’s en het DSS te gebruiken als leidraad voor toekomstige inspanningen op het gebied van bronbescherming en waterbeheer. We hopen dit werk in de toekomst voort te zetten

Een vrij toegankelijke versie van de DSS is hier beschikbaar

FutureWater heeft WE-HARP gelanceerd, een nieuwe tool om beslissingen over watervergunningen in Mozambique te ondersteunen. De tool is ontwikkeld in het kader van het Blue Deal programma, is geïntroduceerd tijdens een training met ARA-Sul en is ontworpen om de vergunningsprocedure meer datagestuurd te maken.

In juni 2025 bezocht Tijmen Schults ARA-Sul om de ontwikkeling en uitrol van de tool te ondersteunen. Het initiatief is onderdeel van het Blue Deal Mozambique programma, dat zich richt op het verbeteren van integraal waterbeheer in de hele regio. De WE-HARP (WEAP-based Hydrological Assessment of water Resource Permitting) tool is gebaseerd op Excel en biedt een praktische oplossing voor het evalueren van vergunningsaanvragen. Het werd voor het eerst opgezet en getest in het Umbeluzi-rivierbekken, waar het werd gekoppeld aan een bestaand watertoewijzingsmodel en de database voor watergebruikers, SIRHAS. Het Umbeluzi-rivierbekken is een grensoverschrijdend bekken dat een cruciale rol speelt in de landbouw en in de watervoorziening van het grootstedelijk gebied van Maputo.

Er werd een 2,5-daagse training gegeven aan waterdeskundigen en technici van ARA-Sul, de regionale waterautoriteit van Zuid-Mozambique. De deelnemers maakten kennis met de tool en leerden hoe ze vergunningsaanvragen konden beoordelen aan de hand van hydrologische indicatoren. De tool is bedoeld om beslissingen over vergunningen te ondersteunen en de druk op belangrijke waterbronnen, zoals het Pequenos Libombos Reservoir, te verminderen.

De Algemene Vergadering van de European Geoscience Union (EGU), die van 28 april tot 4 mei 2025 werd gehouden in het Austria Centre in Wenen, bracht wetenschappers en onderzoekers van over de hele wereld samen. FutureWater was er trots op deel uit te maken van dit evenement en presenteerde haar nieuwste werk in het kader van het SOS-water EU Horizon project, dat tot doel heeft de Safe Operating Space van water voor Europese stroomgebieden te definiëren.

Op woensdag 30 april presenteerde Tijmen Schults een doorbraak op het gebied van downscaling van sneeuwwaterequivalenten (SWE). SWE, een kritische parameter voor hydrologische modellering, meet de hoeveelheid smeltbaar water in een sneeuwpakket. Tijmen introduceerde een nieuw model dat gebruik maakt van het machine learning-algoritme XGBoost om ERA5-Land SWE-gegevens te downscalen naar een hogere resolutie, waardoor de nauwkeurigheid aanzienlijk wordt verbeterd.

De presentatie van Schults, die deel uitmaakte van de sessie HS2.1.1 – Snow and Glacier Hydrology, schetste de opzet van het model en toonde de indrukwekkende prestaties. De presentatie trok de aandacht van veel onderzoekers en wekte interesse en discussies op tijdens de conferentie.

Begin maart 2025 vond de tweede fase plaats van de training Water Accounting in het kader van het FAO-programma Waterschaarste. De training richtte zich op het verzamelen en analyseren van ruimtelijke gegevens om een waterboekhouding op te bouwen en te simuleren. Deelnemers van verschillende overheidsinstellingen werkten met open-source datasets om seizoensgebonden waterbalansen te berekenen en beoordeelden de beschikbaarheid van water en interventies in het Xe Champhone pilot stroomgebied.

Een belangrijk onderdeel van de training was het gebruik van Google Earth Engine (GEE), waar deelnemers leerden hoe ze op afstand gedetecteerde gegevens over neerslag, evapotranspiratie en landgebruik konden extraheren en verwerken. Deze datasets werden gebruikt om de waterberekeningscomponenten te berekenen, waaronder instroom, uitstroom, vraag en onvervulde vraag. In de tweede helft van het programma maakten de deelnemers kennis met het Water Evaluation and Planning (WEAP) model, dat de waterbalans en de dynamiek tussen vraag en aanbod in stroomgebieden en irrigatiesystemen simuleert. Met behulp van een zelfstudiemodel voor het Xe Champhone stroomgebied in de provincie Savannakhet onderzochten de deelnemers hoe ze scenario’s kunnen opstellen en aanpassen om de mogelijke effecten van toekomstige projecties en beleids- of beheersinterventies op de beschikbaarheid, vraag en aanbod van water te beoordelen. Deze oefeningen ondersteunen deelnemers bij het nemen van geïnformeerde, gegevensgestuurde beslissingen.

De deelnemers waren sterk gemotiveerd om water accounting toe te passen in hun dagelijkse werk, en velen toonden interesse in een institutionele follow-up. Hoewel de trainingsoefeningen gericht waren op het stroomgebied van Xe Champhone, zagen de deelnemers het potentieel om water accounting benaderingen breder toe te passen. Dit momentum kan als basis dienen voor het opschalen van de waterinspanningen in de hele Democratische Volksrepubliek Laos.

To ensure effective implementation, FutureWater will maintain continuous engagement with ARA-Sul, providing technical support and collecting feedback through online sessions. This collaboration will help address challenges in system integration, troubleshoot issues, and refine functionalities. A significant component of this phase is the development of a comprehensive user manual and training materials, including PowerPoint slide decks, to guide ARA-Sul staff in effectively utilizing the tool for water licensing assessments. By embedding the tool within ARA-Sul’s operations, FutureWater aims to enhance decision-making capabilities and streamline the management of water resources in the region.

A consortium of international development finance institutions led by World bank and including Asian Development Bank (ADB) have signaled their intention to support the financing of the project. The climate risk management approach of the ADB aims to reduce risks resulting from climate change to investment projects by identifying climate change risks to project performance in the early stages of project development and incorporating adaptation measures in the design.

For this project FutureWater undertakes work to analyze climate change risk faced by Rogun HPP and the interaction between climate change, climate-responsive HPP operation, and downstream water resource demand as a 2nd phase following initial due diligence of ADB on available project documentation. The detailed tasks entail:

Analyze downscaled CMIP6 General Circulation Model (GCM) to understand projected changes in precipitation and heat trends across climate change scenarios in the Rogun dam catchment area. This includes assessment of indicators for likelihood of heatwave and extreme precipitation events.
Undertake an estimate of the Probable Maximum Flood level in the Rogun dam catchment through event-based simulation modelling factoring in changes to projections for extreme precipitation events and changing hydrological processes due to climate change.
Estimate the likelihood of annual discharge change based on climate change projections to understand the likelihood of Rogun HPP project economics being negatively affected by declining capacity factor driven by climate change impacts on hydrology.
Conduct a first order analysis of present and future glacial lake outburst flood risk based on review of studies from reputable sources.

With the results of this analysis, ADB can update earlier climate risk studies and guide investment decisions.

Last two weeks, the GLOW project held a roadshow through Mozambique, Eswatini, and South Africa presenting the innovative water management solution GLOW to local stakeholders. By combining weather forecasts, hydrological, and water resource modelling, together with visualisation tools, the GLOW service addresses transboundary water challenges, enhances water security, and provides actionable water management advice in the transboundary Maputo and Umbuluzi River Basins.

The GLOW team, composed of FutureWater, Hydrologic, and Emanti Management, recently completed a roadshow to present the progress and advancements of the ‘GLObal Water Availability Forecasting Service to Support Water Security’ (GLOW) project. The roadshow demonstrated how GLOW integrates weather forecasts, hydrological, and water resource modelling, together with visualisation tools to address the challenges of water availability and demand in the transboundary Maputo and Umbuluzi River Basins. Piloted with the support of the Partners for Water programme of RVO and Blue Deal Mozambique, the project focuses on scalable solutions that strengthen regional water security and governance.

GLOW addresses challenges in transboundary water resources management, which are increasingly complicated by climate change-driven droughts, flooding, and rising water demands. By integrating hydrological models such as PCR-GLOBWB and the water allocation model WEAP with meteorological forecasts, GLOW delivers accurate forecasts of water availability and demand. These forecasts, ranging from short-term (10 days) to seasonal (6 months), provide stakeholders, including water managers, dam operators, and decision-makers, with early warnings for droughts, floods, and actionable water allocation advisories. Delivered through the HydroNET platform, GLOW’s forecasts are easily accessible via user-friendly dashboards and reporting tools, helping support both operational and strategic water management across the region. The pilot demonstrates GLOW’s potential to improve water management by simulating a variety of user-defined management scenarios, highlighting the system’s role in supporting transboundary water governance and achieving SDGs 2, 6, and 13.

From the inception of the project, GLOW has been developed with involvement from the stakeholders in the Maputo and Umbuluzi River Basins, including the Joint River Basin Authorities (JRBA) of Eswatini, Mozambique’s Regional Administration of Waters in the South (ARA-Sul), National Directorate of Water Resources Management (DNGRH) and South Africa’s Inkomati-Usuthu (IUCMA) and Pongola-Umzimkhulu (PUCMA) Catchment Management Agencies. Through user requirements sessions, the varying needs of these authorities were mapped to ensure that GLOW is tailored to their specific challenges. The recent roadshow served as a platform to present the project’s progress, share key findings, and engage in open discussions about further enhancements. This ongoing dialogue is crucial for ensuring its alignment with the needs of water authorities and maximizing its impact in addressing real-world water security challenges.

Graphical User Interfaces are available for QGIS but only for SPHY v2.0 at the moment. This project will upgrade these plugins in order to make them compatible with the latest versions of SPHY (v3.0 and v3.1), QGIS and Python available. The updated plugins will also incorporate the additional functionalities to process state of the art new data sources as inputs.

As SPHY is used by FutureWater in several capacity building programs, our aim is to make the access to the data and the model as easy and intuitive as possible. With updated QGIS Plugins, no programming skills will be required to run the model, so a broader audience can use SPHY for their own purposes.

More information can be found at the SPHY website.