Work Package 2: Verbetering van de ecologische kwaliteit van de waterlichamen door het beheer van sedimenten

Transcriptie

1 Work Package 2: Verbetering van de ecologische kwaliteit van de waterlichamen door het beheer van sedimenten Coördinator-DGARNE Ir. Didier de Thysebaert Onderzoekers Coördinator-DGARNE LHGF ULg: Prof. François : Ir. Didier Petit, de Thysebaert Jean Van Campenhout Onderzoekers LHGF ULg: Prof. François Petit, Jean Van Campenhout Onderzoekers VMM : Nik Dezillie, Sarah Seyen Antwerpen, 19 mei 2011 Antwerpen, 19 mei

2 WP2 : Verbetering van de ecologische kwaliteit van de waterlichamen door het beheer van sedimenten WP2A5: Transregionale monitoring van de sedimentvrachten en de kwaliteit van sediment in suspensie in onbevaarbare waterlopen WP2A6: Calibratie en optimalisering van een sedimenttransportmodel Installatie en calibratie meetnet voor sedimenten in suspensie; ad hoc analyse van het bodemtransport Analyse van de turbiditeitsgegevens, automatische bemonstering en laboratoriumanalyse Hergebruik van de gegevens ter calibratie van een sedimenttransportmodel (USLE, GISER) WP2A7: Bouw en beheer van een sedimentvang 2 2

3 Partnerschappen binnen WP2 Trekker SPW-DGARNE : Ir. Didier de Thysebaert Onderaannemer : Laboratoire d Hydrographie et de Géomorphologie fluviatile (Université de Liège) Partners die aan deze work package deelnemen : VMM : acties WP2A5, WP2A6 en WP2A7 SPW DGARNE : WP2A5 en WP2A6 Partnerschap ontwikkeld met VMM (Nik Dezillie) ; ULg Agro BioTech (Aurore Degré) en SPW Laboratoire de Recherches Hydrauliques (D213 Didier Bousmar) Leden van het comité van toezicht van dit project Bezoek aan het Waterbouwkundig Laboratorium en terreinbezoek in maart

4 WP2A5 : Meetnet sedimenten in suspensie In Vlaanderen : 18 permanente staalnametoestellen met turbiditeissonde: - Molenbeek (Leupegem) Marie Borrebeek (Etikhove) Vaanbuikbeek (Opbrakel) Molenbeek (Maarke-Kerkem) Molenbeek (Nukerke) Broekbeek (Maarke-Kerkem) Plankbeek op- en afwaarts (Huise) Waarbeek (Neerwinden) Molenbeek (Velm) Gracht (Borlo) Cicindria (Muizen) Melsterbeek (Mielen-boven-Aalst) Herk (Wellen) Herkebeek (Heks) Herkebeek (Vechmaal) Sint-Annabeek (Kerniel) Fonteinbeek (Piringen) In Wallonië : 4 permanente staalnametoestellen met turbiditeitssonde (2 reeds geïnstalleerd; 2 in uitvoering) en 2 mobiele staalnametoestellen zonder turbiditeitssonde 4 Functioneel : Grote Gete (Saint-Jean-Geest) Keine Gete (Opheylissem) In uitvoering : Dijle (Florival) Zenne (Tubeke/Rebecq) 4

5 Multiparametersonde en turbiditeitssensor Sonde voor turbiditeit en voorziening voor reiniging Sonde voor geleidbaarheid Dieptemeter 25 cm Sonde voor temperatuur Detail van de turbiditeitssensor en reinigingsvoorziening Detail meter geleidbaarheid doorheen de sonde Het type van de sensor is afhankelijk van : - De maximale concentratie (2 g/l 100 g/l) - De zeefkromme van de sedimenten - Het onderhoud van de sonde - De waterverontreiniging Gegevens om de 10 minuten geregistreerd in Wallonië, om de 15 minuten 5 in Vlaanderen (WISKI database) 5

6 Automatisch staalnametoestel en telecontrole - 24 flessen van 1 liter - Bemonstering slaat aan door een signaal van de multiparametersonde Modem DATA/GSM en antenne - Waterpeil (meest afdoende parameter) - Troebelheid (vele foutieve stalen te wijten aan troebelheidspieken) - Gevoed door 12 V-batterijen (ongeveer 6 weken autonomie) - Modem DATA/GSM modem bemonsteraar aangesloten op een multiparametersonde - Alarmsignalen via SMS aan de operator (waterpeil overschreden, berichten over vergissingen, volle flessen, ontladen batterij, ) - De operator kan het nemen van handmatige monsters op afstand via SMS bewerkstelligen 6 6

7 Bemonsteringspunt op de Grote Gete Op 20 mei 2010 geïnstalleerd Twee staalnametoestellen (één met sonde, de andere bemonstert met regelmatige intervallen) 330 monsters sinds mei 2010 Laboratoriumanalyses (concentratie zwevend stof, korrelgrootte, aandeel organisch stof) Continu-registratie van de gegevens (troebelheid, temperatuur, waterhoogte, specifieke geleidbaarheid) 7 7

8 Turbiditeit en waterdiepte Grote Gete 8 8

9 Detail turbiditeitsgegevens en waterpeil bij hoogwater Talrijke turbiditeitspieken ondanks automatische reiniging Vereist ontwikkeling van een correctiealgoritme Effect van de calibratie van de sonden op de turbiditeitswaarden Moeilijkheid een sedimentenbalans over een volledig jaar op te stellen met uitsluitend turbiditeitsgegevens Courbe de turbidité corrigée Gebruik relatie concentratie stof in suspensie / debiet om het percentage denudatie te schatten 9 9

10 Detail van de gecorrigeerde sedimentconcentratie, sedimentvracht en debiet tijdens een hoogwatergolf Data manueel gecorrigeerd Piek in sedimentconcentratie voor piek in debiet 10

11 Relatie concentratie zwevend stof en vloeibaar debiet Kleine Gete Bemonsterd max. debiet : 3,2 m³/s Concentratie max. : 4975 mg/l Aanvullend aan de turbiditeitsgegevens, zal deze relatie de door de rivier vervoerde jaarlijkse sedimentvrachten kunnen ramen

12 Bemonsteringspunt Dijle : concept van het mechanisme van de sonde -Meetstation Florival bij hoogwater (niveau : 2,40 m) - Ontwikkeling 3D-model van het mechanisme van de roestvrije sonde - Fabricage (snijden, lassen, ) aan de gang in het atelier voor mechanica van de Universiteit van Luik - Mogelijkheid de sonde op een specifieke hoogte te plaatsen 12 12

13 Bemonsteringspunt Dijle : technische specificiteiten en onderhoud - De sonde zal parallel aan de afvoerrichting geplaatst worden teneinde het afrukken door drijfvuil/hout bij hoogwater te vermijden. - Het beweegbare onderdeel kan naar boven gehaald worden voor de reiniging en het onderhoud van de sonde. - De filter van de bemonsteraar wordt op hetzelfde niveau als de turbiditeitssonde geplaatst. Crépine 13 13

14 100-jaarlijks hoogwaterstand Zenne op 14 november 2010 Locatie bemonsteringspunt Bereikt max. niveau : 4,65 m ~ 1 m boven de onderkant van de cabine met voorzieningen (leeg) 14 14

15 Nieuwe locatie : Zenne te Quenast De enige beschikbare brug die voldoende hoog is om overstroming te vermijden Vrije ruimte om de cabine van de staalnametoestel te plaatsen, beschermd door een metalen vangrail Vergunning aangevraagd (loopt bij de gemeente Rebecq) Het hechtingsmechanisme van de sonde wordt in 3D ontworpen (zoals dat van Florival) en in roestvrij staal gebouwd 15 15

16 Kwantificering bodemtransport : Helley- Smith Standaardopening (78 mm) verzamelt de deeltjes verplaatst door bodemtransport en turbulentie op de rivierbodem Helley-Smith op de Grote Gete (7 januari 2011) Q = 4 m³/s Typering bodemtransport : Bemonstering en meting van de deeltjes van de rivierbodem (D 50, D 90, D 99 ) Lithologie van de keien Bepaling van het debiet waarbij het bodemtransport aanvangt Om de Helley-Smith in de rivier te kunnen plaatsen is een metalen brug en vlakke rivierbedding vereist Experiment bij hoogwater (het toestel blijft enkele minuten op de rivierbodem op verschillende plaatsen langs de brug) 16 16

17 Toekomstige activiteiten Installatie van het station Dijle (medio-2011) Ontwerp en installatie station Zenne Optimalisatie van de configuratie van de reeds ter plaatse zijnde staalnametoestellen (gegevensoverdracht op afstand, gebruik van een correctiealgoritme voor de turbiditeit uit de literatuur) Onderhoudswerkzaamheden aan de Vlaamse sedimentstation Ontwikkeling en bouw van nieuwe sedimentstations op de grotere onbevaarbare waterlopen in Vlaanderen (Marke, Zenne, ) Terreinwerkzaamheden : Typering rivierbodemvracht bij laagwater Bemonstering met Helley-Smith bij extreem hoogwater Bepalen van de korrelgrootteverdeling met de LISST-StreamSide sensor Ontwikkeling partnerschappen (GISER : gebruik van een sedimenttransportmodel) 17 17

18 WP2A7: Ontwikkeling en optimalisatie van een sedimentvang Sedimentmonitoring: 1 e stap in sedimentbeheer Gebaseerd op: - sediment monitoring - specifieke sedimentproblemen (obstructies in ontoegankelijke of kwetsbare waterlopen, schade aan pompen/kleppen, ) ontwikkeling van het sedimentvangplan Financiële voordelen Ecologische voordelen Hydraulische redenen Minder hinder tijdens baggerwerken 18 18

19 Sedimentvangplan Sedimentvang = verdieping/verbreding waterloop Vb. sedimentvang op de Dijle nabij Leuven ( 2006) Afmetingen: 150 m x 50 m Capaciteit: m³ Leuven beschermen tegen sedimentatie Kosten baggerwerken Leuven: 60 euro/m³ Kosten baggerwerken sedimentvang: 20 euro/m³ Kosten aanleg vang: 1 miljoen Euro 19 19

20 Sedimentvangplan Basin nr Basin Existing sediment ponds Planned sediment ponds 1Ijzer Brugse Polders Gentse Kanalen Beneden-Schelde Leie Boven-Schelde Dender Dijle & Zenne Demer Nete 2 4 TOTAL

21 Realisatie van 2 sedimentvangen: - Molenbeek Erpe-Mere - Vondelbeek Lebbeke Erosiegevoeligheid Beiden in wachtbekken Aan de afwaartse zijde van het bekken Vermindert sedimentatie in de bebost bekkens Goedkoper onderhoud 21 21

22 Sedimentvang Molenbeek Erpe-Mere - Hoge sedimentvracht (bodemerosie in heuvelachtig Vlaanderen) - Specificaties: - capaciteit: m³ - breedte: 50m => dienstweg in vang - droge vang (vult ongeveer 5 keer/jaar) - geschatte depositie: 260 m³/jaar - instroom langs de zijkant 22 22

23 Sedimentvang Molenbeek Erpe-Mere - Einde werken: Juni Kost: Euro 23 23

24 Sedimentvang Vondelbeek Specificaties: - capaciteit: m³ - breedte: 40m => dienstweg langs de vang - natte vang - natte realisatie - geschatte depositie: 420 m³/jaar - frontale instroom in de vang - kost: Euro - voltooiing: Juni

25 Volgende activiteiten - Evaluatie van sedimentdepositie in de vangen - Onderhoudswerken van de sedimentvang en ontwateringssite op de Dijle nabij Leuven - Ontwerp van de meest prioritaire sedimentvangen volgens het sedimentvangplan (aanvragen van vergunningen, onteigenen indien nodig) 25 25

26 26 26