Testen van het verbeterde barrierdiagram in WAQUA. Praktijktest voor de stuw Borgharen

Transcriptie

1 Praktijktest voor de stuw Borgharen i

2 Datum 27 februari 29 Status Definitief, versie 2. Project P.1 Naam Paraaf Datum Auteur drs. R.C. Agtersloot Reviewers dr. E.D. de Goede ir. J.A.Th.M. van Kester ir. M. Elorche Vrijgave dr. E.D. de Goede Februari 29 Rapport ii

3 Inhoud 1 Achtergrond Inleiding Doel Aanpak Leeswijzer Uitgangspunten project Startoverleg Toeleveringen van de opdrachtgever SIMONA versies WAQUA siminp files van Svašek Herhaling simulaties van Svašek Keus praktijkmodel Basisprincipes verbeterd barrierdiagram Barrier overgangen Verbeterd toestanddiagram Herhaling van de simulaties van Svašek Aanpassingen van de siminp files Resultaten Simulaties Barrier1 (= SIMONA712 versie) en Barrier3 (= Barrierdiagram versie) Simulaties Barrier4 (=SIMONA712 versie) en Barrier6 (= Barrierdiagram versie) Simulaties Sluis1 en Duik Conclusies Praktijktest barrierdiagram: stuw Borgharen Uitgangspunten praktijktest Stuw Borgharen (de praktijk) Het HR26_4 WAQUA model Modellering stuw Borgharen in het HR26_4 WAQUA model Modellering stuw Borgharen ten behoeve van de praktijktest Simulaties praktijktest Algemeen Uitgevoerde simulaties Presentatie resultaten Simulaties over Simulaties onder Simulaties over_ Simulaties onder_ Simulaties combi (resultaten sill deel) Simulaties combi (resultaten gate deel) Simulaties over_ Simulaties over_ Februari 29 Rapport iii

4 5.11 Simulaties praktijk (resultaten westelijke deel) Simulaties praktijk (resultaten centrale deel) Simulaties praktijk (resultaten oostelijke deel) Rekentijden van de simulaties van de praktijktest Conclusies en aanbevelingen Conclusies Aanbevelingen Referenties Figuren Figuur 3 1 Verbeterd toestanddiagram: 4 regimes (A D) die gedeeltelijk overlappen... 3 Figuur 4 1 Verloop stromingscondities, Barrier1 en Barrier Figuur 4 2 Toestanddiagrammen van de barrier, Barrier1 en Barrier Figuur 4 3 Verloop stromingscondities, Barrier4 en Barrier Figuur 4 4 Toestanddiagrammen van de barrier, Barrier4 en Barrier Figuur 4 5 Verloop stromingscondities, Duiker Figuur 4 6 Toestanddiagrammen van de duiker, Duiker Figuur 4 7 Verloop stromingscondities, Sluis Figuur 4 8 Toestanddiagrammen van de sluis, Sluis Figuur 5 1 Stuw Borgharen, stroombeeld bij een afvoer van circa 8 m 3 /s... 9 Figuur 5 2 Stuw Borgharen, modellering in het WAQUA model... 1 Figuur 5 3 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over Figuur 5 4 Praktijktest stuw Borgharen, situatie onder Figuur 5 5 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over_ Figuur 5 6 Praktijktest stuw Borgharen, situatie onder_ Figuur 5 7 Praktijktest stuw Borgharen, situatie combi (resultaten sill deel) Figuur 5 8 Praktijktest stuw Borgharen, situatie combi (resultaten gate deel) Figuur 5 9 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over_ Figuur 5 1 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over_ Figuur 5 11 Praktijktest stuw Borgharen, situatie praktijk (westelijke deel) Figuur 5 12 Praktijktest stuw Borgharen, situatie praktijk (centrale deel) Figuur 5 13 Praktijktest stuw Borgharen, situatie praktijk (oostelijke deel) Tabellen Tabel 5 1 Beschrijving uitgevoerde simulaties Tabel 5 2 Beschrijving randvoorwaarden Tabel 5 3 Rekentijden (sec) uitgevoerde simulaties Bijlagen Bijlage 1: Verslag van de kickoff meeting op 17 november 28 Bijlage 2: Overzicht van bestanden geleverd door de opdrachtgever Bijlage 3: Bouwtekening van stuw Borgharen Bijlage 4: Korte model beschrijving Maas hr26_4 Februari 29 Rapport iv

5 1 Achtergrond 1.1 Inleiding De formulering voor de stroming door/over barriers zoals deze in de huidige versies van SIMONA is opgenomen kent acht verschillende barrierdiagrammen. Afhankelijk van de boven en benedenstroomse waterstand wordt de toestand gekozen die bij het stroombeeld hoort. In 25 is door Svašek een onderzoek uitgevoerd naar een mogelijke verbetering van het barrierdiagram door het aantal mogelijke toestanden te beperken tot vier (Prooijen, 25). Deze verbetering is in 27 geïmplementeerd en door VORtech uitgezet bij verschillende gebruikers van WAQUA. Van een formele praktijktest van de verbeterde formulering is het nog niet gekomen. Omdat de SIMONA versie met het verbeterde barrierdiagram waarschijnlijk opgenomen gaat worden in de SIMONA versie voor de HR211 is er wel behoefte aan een gedegen test in de praktijk. Daarom heeft Deltares opdracht gegeven aan Agtersloot Hydraulisch Advies voor een praktijktest. Voorliggende rapportage geeft een beschrijving van de uitgevoerde testen en de resultaten. 1.2 Doel Het onderzoek moet in een praktijksituatie de werking testen van het verbeterde barrierdiagram en mogelijk afwijkend gedrag signaleren ten opzichte van de oorspronkelijke SIMONA versie Als er instabiliteiten of andere vorm van numerieke problemen optreden die samenhangen met de parameterinstelling van het gekozen model, dan is de analyse hiervan geen onderdeel van deze opdracht. Het op te leveren product is een rapportage met de bevindingen van de uitgevoerde testen. 1.3 Aanpak 1) Herhaling van de simulaties die door Svašek zijn uitgevoerd 2) Bouw van WAQUA deelmodel ten behoeve van test met stuw Borgharen 3) Uitvoeren van test met moederversie SIMONA712 4) Simulaties met verbeterd barrierdiagram 5) Vastlegging in rapportage 1.4 Leeswijzer Hoofdstuk 2 geeft een overzicht van de toeleveringen van de opdrachtgever en een toelichting op de keus van het praktijkmodel. Hoofdstuk 3 bevat een beknopte toelichting op het barrierdiagram, waarna in Hoofdstuk 4 de resultaten worden beschreven van het herhalen van de testen van (Prooijen, 25). Hoofdstuk 5 bevat een beschrijving van de praktijktest met de stuw Borgharen, waarna in Hoofdstuk 5.14 de conclusies en aanbevelingen staan. In de tekst worden de termen drempel, schuif, sill en gate door elkaar gebruikt. Drempel en sill zijn synoniemen voor het beweegbare deel van de stuw wat vanuit de bodem omhoog en omlaag beweegt. Schuif en gate zijn synoniemen voor het beweegbare deel van de stuw wat in/boven het water hangt. Het water stroomt over een drempel/sill heen, terwijl het bij een schuif/gate er onderdoor stroomt. Februari 29 Rapport 1

6 2 Uitgangspunten project 2.1 Startoverleg Het project is begonnen met een startoverleg op 17 november. Bijlage 1 bevat het verslag van dit overleg zoals dat is gemaakt door de opdrachtgever. Een uitwerking van de in het overleg gemaakte afspraken is opgenomen in de volgende paragrafen. 2.2 Toeleveringen van de opdrachtgever SIMONA versies Van VORtech is op 21 april 28 een CD ontvangen met daarop twee specials van SIMONA, namelijk een versie met de empirische overlaatformulering van A. Sieben, en een versie waarin een nieuw barrierdiagram is geïmplementeerd. In overleg met de opdrachtgever is afgesproken dat met deze SIMONA special met het barrierdiagram zal worden gerekend. De simulaties met deze zullen worden vergeleken met simulaties met SIMONA712, de moederversie waarin de special is opgenomen. Deze SIMONA versie is ook door de opdrachtgever beschikbaar gesteld WAQUA siminp files van Svašek en VORtech Door Svašek zijn in 25 testen uitgevoerd om het gedrag van het verbeterde barrierdiagram te kunnen beoordelen. De bij de testen behorende WAQUA siminp files zijn beschikbaar gesteld. Bijlage 2 bevat een overzicht van deze siminp files. Voor de modellering van de duikers en sluizen is gebruik gemaakt van siminp files die in februari 29 door VORtech beschikbaar zijn gesteld. 2.3 Herhaling simulaties van Svašek In aanvulling op de gevraagde testen van het verbeterde barrierdiagram heeft de opdrachtgever ook gevraagd om de simulaties uit (Prooijen, 25) te herhalen. Hiervoor heeft de opdrachtgever de noodzakelijk invoerfiles aangeleverd, zie paragraaf De resultaten van de simulaties staan beschreven in Hoofdstuk Keus praktijkmodel Tijdens het startoverleg op 17 is het te kiezen praktijkmodel uitgebreid bediscussieerd. Door Denés Beijer is stuw Driel als mogelijkheid aangedragen, terwijl ook de Maeslant kering geopperd is. Uiteindelijk is gekozen voor de stuw Borgharen. Dit is een moeilijke stuw, die representatief is voor veel van de barriers die in de modellen van de Nederlandse rivieren worden toegepast. Een deel van de tijd (tot een afvoer van circa 25 m 3 /s) stroomt het water via kleppen over de stuw, daarna wordt de stuw geheven en ontstaat een combinatie van stroming over en onder de schuiven. Als gevolg van het hijsen van de stuw stroomt steeds minder water over de schuiven totdat bij een afvoer van circa 1 m 3 /s al het water onder de schuiven door stroomt. Februari 29 Rapport 2

7 3 Basisprincipes verbeterd barrierdiagram 3.1 Barrier overgangen De huidige WAQUA versies kennen formeel acht toestanden (genummerd 1 t/m 8) waarin de barrier zich kan bevinden. Het betreft hier vijf stromingscondities (1, 3, 4, 7 en 8) en drie overgangscondities (2, 5 en 6). Conditie is een bijzondere conditie waarin de barrier gesloten is en er geen stroming over/onder/door de barrier gaat. Bij een barrier in werking kunnen verschillende discontinue overgangen in het stroombeeld optreden: van superkritisch zonder schuif naar superkritisch met schuif van superkritisch zonder schuif naar subkritisch met schuif van superkritisch met schuif naar superkritisch zonder schuif van subkritisch met schuif naar superkritisch zonder schuif van subkritisch met schuif naar subkritisch zonder schuif Om deze discontinue overgangen goed te kunnen weergeven kent WAQUA de overgangscondities 2, 5 en 6 (en verborgen in de sourcecode ook de condities 9, 1 en 11) om stabiel door deze overgangen heen te komen. Zonder deze overgangscondities is de kans aanwezig dat WAQUA continue blijft switchen tussen twee condities. Vanwege de complexiteit van het barrierregime diagram heeft Svašek in opdracht van RWS een verbeterde formulering opgesteld met slechts vier toestanden (genummerd A t/m D) A (WAQUA code 4) subkritisch zonder schuif B (WAQUA code 3) (super)kritisch zonder schuif C (WAQUA code 8) (super)kritisch met schuif D (WAQUA code 7) subkritisch met schuif Om het probleem van de discontinue overgangen (en het bijbehorende risico op continue switchen) op te lossen zijn drie overgangsgebieden gedefinieerd die de vijf discontinue overgangen bevatten. De overlap zit bij de toestanden A/D, B/D en B/C. Deze overgangsgebieden voorkomen het switchen. 3.2 Verbeterd toestanddiagram A A/D B/D D Continue overgang Discontinue overgang B B/C C Figuur 3 1 Verbeterd toestanddiagram: 4 regimes (A D) die gedeeltelijk overlappen Februari 29 Rapport 3

8 4 Herhaling van de simulaties van Svašek 4.1 Aanpassingen van de siminp files Er zijn tien simulaties uitgevoerd door Svašek voor het testen van het verbeterde barrierdiagram met drie verschillende modellen. Voor de drie modellen zijn simulaties herhaald met SIMONA712 en de Barrierdiagram versie. Beide SIMONA versies bleken de siminp files niet te accepteren. Dit wordt veroorzaakt doordat de barrierdiagram versie door Svašek is getest op een SIMONA versie 26 1 of eerder. De officiële barrierdiagram release is gebaseerd op SIMONA712 en kent andere invoerparameters voor de accuracy en drying. Het belangrijkste verschil met de siminp files van Svašek betreft het verhogen van ITERMOM van 2 (Svašek instelling) naar 8 (eis van SIMONA712). Dit betekent dat een exacte reproductie van de Svašek simulaties niet mogelijk is met de beschikbaar gestelde SIMONA versies. Verder is door VORtech het keyword STRUCTURES opgenomen voor de modellering van duikers en sluizen. Dit keyword wordt niet herkend in SIMONA Resultaten De herhaalde testen zijn beschreven in hoofdstuk 4 van (Prooijen, 25). Alle simulaties zijn herhaald en een visuele beoordeling is uitgevoerd op de waterstanden boven en benedenstrooms van het kunstwerk. Deze informatie is afkomstig uit de results file van de WAQUA simulatie, in dit geval waqpro r.xxxx. De resultaten worden op het oog vergeleken met de figuren uit Hoofdstuk 4 van (Prooijen, 25). In het rapport (Prooijen, 25) zijn vier verschillende implementaties van het barrierdiagram met elkaar vergeleken. Omdat in het voorliggende onderzoek slechts één implementatie van het barrierdiagram getest wordt kunnen een aantal testen niet worden herhaald Simulaties Barrier1 (= SIMONA712 versie) en Barrier3 (= Barrierdiagram versie) 2,25 2 1,75 BARRIER SIMONA712 1,5 5 D 1,25 6 D 11 D H2 (m+nap) 1,75,5,25 13 B 7 D 9 A 1 D 8 D 12 C 4 D 3 C -,25 -,5 1 B 2 B -,75 -,25,25,5,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 H 1 (m+nap) Figuur 4 1 Verloop stromingscondities, Barrier1 en Barrier3 Februari 29 Rapport 4

9 9 8 Flow BARRIER Flow SIMONA712 7 Barrier toestand () Figuur 4 2 Toestanddiagrammen van de barrier, Barrier1 en Barrier3 Figuur 4 1 moet worden vergeleken met de figuren van Bijlage 4.4 en 4.6 uit (Prooijen, 25). Er is een grote overeenkomst zichtbaar in de resultaten. Verder is goed zichtbaar in Figuur 4 1 dat in het verbeterde Barrierdiagram de discontinue toestandsovergangen aanleiding geven tot oscilaties, zie bijvoorbeeld de paden van 2B naar 3C en van 12C naar 13B. In de versie SIMONA712 is een continue lijn aanwezig. De toestanddiagrammen van de barriers wordt getoond in Figuur 4 2. Het verbeterde barrierdiagram komt in vier toestanden (conform paragraaf 3.2) waar de oorspronkelijke SIMONA versie alle acht de toestanden bereikt Simulaties Barrier4 (=SIMONA712 versie) en Barrier6 (= Barrierdiagram versie) Ten opzichte van de simulaties Barrier1 en Barrier3 is de tijdstap vergroot van,1 minuut naar 1, minuut. Het verbeterde barrierdiagram blijkt veel gevoeliger voor deze vergroting dan de oorspronkelijke versie SIMONA712. Waar de blauwe lijn uit Figuur 4 1 nog goed overeenkomt met de blauwe lijn uit Figuur 4 3 is dit voor de groene lijnen niet meer het geval. In het verbeterde Barrierdiagram zijn de discontinue toestandsovergangen de oorzaak van de oscilaties, zie bijvoorbeeld de paden van 2B naar 3C en van 12C naar 13B. In de versie SIMONA712 is een continue lijn aanwezig. Dit is ook zichtbaar in de figuren van Bijlage 4.1 en 4.12 uit (Prooijen, 25). Er is weer een grote overeenkomst zichtbaar in de resultaten, vooral in het piekerige gedrag van de waterstanden van het verbeterde barrierdiagram. De toestanddiagrammen van de barriers wordt getoond in Figuur 4 4. Het verbeterde barrierdiagram komt weer in vier toestanden waar de oorspronkelijke SIMONA versie alle acht de toestanden bereikt. Februari 29 Rapport 5

10 2,25 2 1,75 1,5 BARRIER SIMONA712 5 D 1,25 6 D 11 D H2 (m+nap) 1,75,5,25 13 B 9 A 7 D 8 D 1 D 12 C 4 D 3 C -,25 -,5 1 B 2 B -,75 -,25,25,5,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 H 1 (m+nap) Figuur 4 3 Verloop stromingscondities, Barrier4 en Barrier6 9 8 Flow BARRIER Flow SIMONA712 7 Barrier toestand () Figuur 4 4 Toestanddiagrammen van de barrier, Barrier4 en Barrier Simulaties Sluis1 en Duik1 Naast de stuw zijn door Svašek ook testen uitgevoerd met twee nieuwe typen kunstwerken, een duiker en een sluis. Hiervoor zijn aparte Fortran routines gemaakt waarmee de kunstwerken kunnen worden doorgerekend (zie ook Bijlage 2). Deze routines zijn door VORtech opgenomen in de versie met het verbeterde barrierdiagram (VORtech, 27) en middels het keyword STRUCTURES wordt het type kunstwerk (CULVERT_AND_WEIR of INTAKE) aangegeven. Het keyword RELAX_BARRIERS is Februari 29 Rapport 6

11 toegevoegd als relaxatie parameter voor de kunstwerken. Omdat in de versie SIMONA712 deze keywords niet worden herkend zijn in de betreffende simulaties deze siminp files hiervoor gecorrigeerd door de keywords uit te zetten. Hierdoor worden in de simulaties met versie SIMONA712 de kunstwerken als normale barriers behandeld. 2,25 2 1,75 1,5 SIMONA712 BARRIER 6 D 1,25 5 D H2 (m+nap) 1,75,5 8 D 7 D 9 D,25 4 C 1 B 2 B 3 C -,25 -,5 1 C 12 B 11 C -,75 -,25,25,5,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 H 1 (m+nap) Figuur 4 5 Verloop stromingscondities, Duiker1 Figuur 4 5 toont het resultaat van de simulatie Duiker1; het vergelijkende figuur in (Prooijen, 25) staat in Bijlage 5.3. De overeenkomst tussen Figuur 4 5 en Bijlage 5.3 is groot. 9 8 Flow BARRIER Flow SIMONA712 7 Barrier toestand () Figuur 4 6 Toestanddiagrammen van de duiker, Duiker1 Februari 29 Rapport 7

12 In Figuur 4 7 is vrijwel geen verschil zichtbaar tussen SIMONA712 en de verbeterde diagram versie. Omdat de toestanddiagrammen van beide simulaties hetzelfde zijn verklaart dit ook de overeenkomst in de berekende waterstanden. 1,75 1,5 BARRIER SIMONA712 4 A 1, A 3 A H2 (m+nap),75,5,25 7 A 8 B 6 B -,25 -,5 1 B 2 B -,75 -,25,25,5,75 1 1,25 1,5 1,75 H 1 (m+nap) Figuur 4 7 Verloop stromingscondities, Sluis1 9 8 Flow BARRIER Flow SIMONA712 7 Barrier toestand () Figuur 4 8 Toestanddiagrammen van de sluis, Sluis1 4.3 Conclusies De resultaten van de Svašek simulaties kunnen met een grote mate van overeenkomst worden gereproduceerd, zelfs tot op het niveau van oscilaties (zie Figuur 4 3). Dit geeft aan dat de implementatie van de Svašek formulering door VORtech goed lijkt te zijn uitgevoerd. Februari 29 Rapport 8

13 Testen van het verbeterde 5 Praktijktest barrierdiagram: stuw Borgharen Uitgangspunten praktijktest Stuw Borgharen (de praktijk) De stuw Borgharen is een bijzondere stuw. De stuw bestaat uit vier elementen (de drie westelijke elementen zijn zichtbaar in Figuur 5 1). De twee meest westelijke elementen en het oostelijke element hebben aan de bovenzijde kleppen. Tot een afvoer van circa 25 m3/s stroomt het water over drie van de vier kleppen, zichtbaar binnen de paarse cirkels. De kleppen staan dan vrijwel horizontaal en dan staat er circa 1,8 meter water boven de kleppen. Boven een afvoer van 25 m3/s worden alle vier de schuiven langzaam omhoog getrokken. Hierdoor veranderd het type van de stuw van overstroomd naar onderstroomd (zichtbaar in de groene cirkel). De kleppen blijven openstaan waardoor de kleppen 1,8 meter moeten worden geheven voordat de stuw volledig onderstroomd wordt. Dit is geval bij een afvoer van circa 1.5 m3/s. Bij een afvoer van circa 1.25 m3/s is de stuw volledig geheven. Figuur 5 1 Stuw Borgharen, stroombeeld bij een afvoer van circa 8 m3/s Bijlage 3 bevat een bouwtekening van de stuw bij Borgharen uit Hierop zijn de verschillende elementen van de stuw goed zichtbaar. De sturing van de stuw gebeurt op de waterstand bij de ingang van het Julianakanaal; hier moet een waterstand van,5 m+nap gehandhaafd blijven. Februari 29 Rapport 9

14 5.1.2 Het HR26_4 WAQUA model Het model is gebaseerd op het HR26_4 WAQUA model van de Maas. Dit model is gebruikt voor het vaststellen van de Hydraulische Randvoorwaarden 26 en is gebaseerd op basisgegevens uit 23. Een korte beschrijving van het WAQUA model staat in Bijlage Modellering stuw Borgharen in het HR26_4 WAQUA model In het HR26_4 WAQUA model van de Maas is stuw Borgharen opgenomen als één beweegbare drempel. In feite zou modellering als schuif dichter bij de werkelijkheid komen maar bij lage afvoeren blijkt dit te leiden tot oscillaties in de stuwstand en hiermee ook in de waterstanden. Daarom heeft RWS RIZA besloten om de stuw Borgharen toch als drempel weer te geven. Ook de sturing van de stuw in het model wijkt af ten opzichte van de sturing in de praktijk. In de praktijk worden de vier afzonderlijke elementen die in twee groepen gestuurd terwijl in het WAQUA model de stuw als één element wordt gestuurd Modellering stuw Borgharen ten behoeve van de praktijktest Om in de praktijktest enige flexibiliteit te hebben is de stuw Borgharen verdeeld in vier segmenten, waarbij het brede middensegment drie WAQUA cellen beslaat en de drie kleinere segmenten ieder twee WAQUA cellen. De vier delen kunnen onafhankelijk van elkaar gestuurd worden. Afhankelijk van de gewenste test (zie Tabel 5 1) worden de verschillende delen van de stuw betrokken in de simulatie. Uitsnede van het WAQUA model t.b.v. praktijktest stuw Borgharen Detail afbeelding stuw Borgharen Uitstroomrand: H1, H3 of H4 Instroomrand: Q1, H2 of Q2 Figuur 5 2 Stuw Borgharen, modellering in het WAQUA model Februari 29 Rapport 1

15 5.2 Simulaties praktijktest Algemeen Bij het uitvoeren van een praktijktest blijkt de stuw zelf ervoor te zorgen dat niet alle fasen van het stuwdiagram bereikt kunnen worden. De sturing van de stuw is erop gericht om zo lang mogelijk een waterstand van,5 m+nap in het stuwpand Borgharen te handhaven. Bovenstrooms van de stuw zal de waterstand dan ook altijd deze,5 m+nap zijn, zelfs in een situatie zonder afvoer. Als nu geprobeerd wordt om de waterstand aan de bovenstroomse zijde via een waterstandrand lager te krijgen dan,5 m+nap zal de stuw besluiten om dicht te blijven... Omdat het juist de bedoeling is om een praktijktest te doen is verder niet geprobeerd om alle mogelijke fases te vinden Uitgevoerde simulaties De instellingen van de simulaties zijn vrijwel volledig conform de HR26_4 standaardmodellen. Met twee parameters is nog gevarieerd. In de simulatie over_3 is de parameter TIBAR aangepast. Normaal wordt de stuwstand iedere tijdstap aangepast, in de simulatie over_3 gebeurt dit slechts iedere 5 e tijdstap. Hierdoor loopt de stuwstand achter bij de stromingscondities. De tweede aanpassing betreft de snelheid waarmee de stuwstand kan worden aangepast (keyword VELOCITY in het bestand met initiële stuwstanden). Normaal gesproken staat deze waarde op,3 m/s, in de simulatie over_4 is dit verhoogd tot,3 m/s waardoor de stuw veel sneller reageert. Met de beide WAQUA versies SIMONA712 en Barrierdiagram zijn de volgende simulaties uitgevoerd. Tabel 5 1 Beschrijving uitgevoerde simulaties Simulatie Stuwdelen (conform Figuur 5 2) Type stuw Boven Rand Benedenrand Opmerking over Borgharen_1 en _2 Drempel Q1(t) H1 (t) over _2 Borgharen_1 en _2 Drempel H2(t) H3(t) Niet realistische bovenrand, gate op,2 m+nap onder Borgharen_3 en _4 Schuif Q1(t) H1(t) onder _2 Borgharen_3 en _4 Schuif H2(t) H3(t) Niet realistische bovenrand, gate op,2 m+nap combi Borgharen_1 t/m _4 Drempel / Q1(t) H1(t) Combinatie van over en onder schuif over _3 Borgharen_1 en _2 Drempel Q1(t) H1(t) TIBAR op 5, i.p.v.,1 minuut over_4 Borgharen_1 en _2 Drempel Q1(t) H1(t) VELOCITY op,3 i.p.v.,3 m/s praktijk Borgharen_1 t/m _4 Drempel / schuif Q2(t) H4(t) Stuw als drempel/schuif afhankelijk van debiet bij Borgharen In Tabel 5 2 zijn de randvoorwaarden opgenomen die in de verschillende simulaties zijn gebruikt. Q1, Q2 en H2 zijn de randvoorwaarden aan de bovenstroomse zijde (de instroomrand). H1, H3 en H4 zijn de randvoorwaarden aan de benedenstroomse zijde (de uitstroomrand). Om te zien welke combinaties van randvoorwaarden samengaan in een simulatie moet in Tabel 5 1 de juiste simulatie gezocht worden. Februari 29 Rapport 11

16 Tabel 5 2 Beschrijving randvoorwaarden Q1 (m 3 /s) Q2 (m 3 /s) H1 (m+nap) H2 (m+nap) H3 (m+nap) H4 (m+nap) 1 1,,1,, ,,, 38, ,,, 38, *, *, *, *, * 49, *,3 6 * *, *, * 2 8 * 49, *, * 49, *,6 5 * * * * * * , *,, , *,, , 49,,, ,,,8 86 2,,, ,7 Om sommige locaties komt een * in de tabel voor. Op deze locaties is geen waarde voorgeschreven en zal WAQUA een lineaire interpolatie toepassen op basis van de tijd tussen de voorgaande en navolgende waarde. De simulaties praktijk zijn een poging om de modellering van de stuw zo dicht mogelijk te laten aansluiten bij de praktijk. Dit betekent dat de stuw in eerste instantie over drie delen overstroomt, waarna bij een afvoer van 25 m 3 /s van alle vier de delen de schuif in werking wordt gezet. Vanaf dat moment gaan de WAQUA modellering en de praktijk uiteen lopen omdat het in WAQUA niet mogelijk is om in één kunstwerk tegelijkertijd over en onderstroming te hebben. In het WAQUA model zakt de schuif totdat hij enkele decimeters boven de drempel staat. Vervolgens blijven de schuif en de drempel naar beneden bewegen totdat de drempel op de bodem staat. Op dat moment is er sprake van een volledige onderspuier en vindt sturing volledig plaats via de schuif tot het moment dat de afvoer weer onder de 25 m 3 /s komt. Vanaf dat moment komt de drempel weer in werking en zal de schuif weer geheven worden. Februari 29 Rapport 12

17 5.2.3 Presentatie resultaten Van de acht uitgevoerde testen worden de resultaten gepresenteerd in vijf grafieken. De tabel hieronder bevat een overzicht van de volgorde van de figuren en de betekenis van de grafieken. Figuur 5?.a Figuur 5?.c Figuur 5?.e Figuur 5?.b Figuur 5?.d Gebruikte randvoorwaarden In Figuur 5?.a zijn de tijdreeksen van de waterstanden bovenstrooms en benedenstrooms van de stuw tegen elkaar uitgezet. De horizontale as zijn de bovenstroomse waterstanden, de vertikale as de benedenstroomse waterstanden. De groene lijn bevat de resultaten van het verbeterde barrierdiagram, de blauwe lijn de resultaten met de referentieversie SIMONA712. Figuur 5?.b bevat de tijdreeksen van de stromingstoestand van de stuw. De groene lijn toont de resultaten van het verbeterde barrierdiagram, de blauwe lijn de resultaten met de referentieversie SIMONA712. De horizontale as is de tijd (minuten), de vertikale as de stromingstoestand. Figuur 5?.c bevat de tijdreeksen van de simulatie met de Barrierdiagram versie. Het betreft hier de waterstanden boven en benedenstrooms van de stuw en de stuwstanden van de drempel en de schuif. De donkerblauwe lijn zijn de bovenstroomse waterstanden, de lichtblauwe lijn staat voor de benedenstroomse waterstanden, de donkergrijze lijn toont de sill hoogte en de oranje lijn toont de gate hoogte. De horizontale as is de tijd (minuten), de vertikale as de hoogte (m+nap). Figuur 5?.d bevat dezelfde tijdreeksen (met dezelfde betekenis van de gekleurde lijnen en de assen) als Figuur 5?.c. De getoonde resultaten zijn nu van de simulatie met de SIMONA712 versie. Tenslotte laat Figuur 5?.e het verschil zien van de tijdreeksen van Figuur 5?.c en Figuur 5?.d. De horizontale as is weer de tijd (minuten), de vertikale as het verschil (meter). Onder Figuur 5?.e staat tenslotte de tabel met de randvoorwaarden zoals deze zijn gebruik in de simulatie waarvan de resultaten worden getoond. De resultaten van de simulaties worden gepresenteerd in de paragrafen 5.3 tot en met In paragraaf 5.14 wordt nog een overzicht gegeven van de rekentijden van de simulaties met de beide SIMONA versies. Februari 29 Rapport 13

18 5.3 Simulaties over,5,5,5,5,5,5,5,5,5 Barrier 712,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5 H_upstream (m+nap) ,1,8,6,4,2,2,4,6,8, H_downstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Flow Barrier Flow 712 Barrier toestand S ill Q1 (m 3 /s) H1 (m+nap) 1, 36 1, 14 1, 18 1 * * 32 * 6 *, 2 * 8 12 * , , 72 12, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie over Figuur 5 3 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over In de situatie met een overstromende stuw (sturing op basis van de sill) is er een grote overeenkomst in de resultaten. Met uitzondering van een klein verschil in de bendenstroomse situatie tijdens het begin van de simulatie (een combinatie van lage afvoer en lage waterstand) zijn de verschillen zeer klein, zie Figuur 5 3.e. Opvallend is wel het (kleine maar consistente) verschil in Hupstream tussen T = en 57 minuten. Dit wordt waarschijnlijk veroorzaakt door het verschil in stromingstoestand van de stuw (zie Figuur 5 3.b). Het water staat in deze situatie bovenstrooms net tegen de schuif, terwijl het benedenstrooms net onder de schuif staat. In de BARRIER versie is de stromingstoestand 4, terwijl dit in de SIMONA712 versie toestand 5 is. Februari 29 Rapport 14

19 5.4 Simulaties onder,5,5,5,5,5,5,5,5,5 Barrier 712,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5 H_upstream (m+nap) ,1,8,6,4,2,2,4,6,8, H_downstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand Flow Barrier Flow Q1 (m 3 /s) H1 (m+nap) 1, 36 1, 14 1, 18 1 * * 32 * 6 *, 2 * 8 12 * , , 72 12, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Beschrijving situatie onder Figuur 5 4 Praktijktest stuw Borgharen, situatie onder In de situatie met een onderstromende stuw (sturing op basis van de gate) is er sprake van een onregelmatig stroombeeld. Dit komt naar voren in de tijdreeks van stromingstoestanden van de stuw (Figuur 5 4.b) en de tijdreeksen van waterstanden en stuwstanden (Figuur 5 4.c en Figuur 5 4.d) tot circa T = 1 minuten. Daarna neemt de afvoer toe en wordt het stroombeeld rustiger. De gevoeligheid van het stroombeeld voor de positie van de gate is goed te zien in Figuur 5 4.e; een klein verschil in gate positie leidt tot een groot verschil in waterstanden. In Figuur 5 4.b is goed te zien dat de stuw regelmatig dicht staat (toestand ) om dan weer open te gaan. De combinatie van tijdstap (,1 minuut) en snelheid van de schuif (,3 m/s) betekent dat de positie van de stuw in stapjes van 1,8 mm aangepast kan worden. Voor lage afvoeren is dit interval te groot en dit veroorzaakt uiteindelijk het onregelmatige stroombeeld. Februari 29 Rapport 15

20 5.5 Simulaties over_2 Barrier 712,5,5,5,5,5,5,5,5,5 H_upstream (m+nap) 49 H_downstream (m+nap) ,6,5,4,3,2,1,1,2,3,4,5, Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand Flow Barrier Flow H2 (m+nap) H3 (m+nap),1, 36,, 14,, 18, * 288, * 32 49, * 6 *, 576 *, 612 *, 72 49,, 756,, 86,, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie over_2 Figuur 5 5 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over_2 In deze niet realistische simulatie is het verschil tussen beide SIMONA versies zeer groot, vooral tussen T = 16 en 29 minuten. Dit is de periode dat dat de bovenstroomse waterstand hoger is dan de schuif, terwijl de benedenstroomse waterstand lager is dan de schuif (zie Figuur 5 5.c en d). De BARRIER versie berekent waterstanden die,2 tot,5 meter hoger zijn dan die van de SIMONA712 versie (zie Figuur 5 5.e). Ook tijdens de overgangen rond T = 3 en T = 73 minuten zijn grote verschillen aanwezig. Wat verder opvalt zijn twee discontinuïteiten in de bovenstroomse waterstand van de SIMONA712 versie op T = 3 en T = 7. Tijdens de toestandsveranderingen op T = 36 (van 2 naar 6) en op T = 73 (van 5 naar 3) is het waterstandsverloop niet continu. Februari 29 Rapport 16

21 5.6 Simulaties onder_2 Barrier 712,5,5,5,5,5,5,5,5,5 H_upstream (m+nap) 49 H_downstream (m+nap) ,6,5,4,3,2,1,1,2,3,4,5, Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand 2 1 Flow Barrier Flow H2 (m+nap) H3 (m+nap),1, 36,, 14,, 18, * 288, * 32 49, * 6 *, 576 *, 612 *, 72 49,, 756,, 86,, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie onder_2 Figuur 5 6 Praktijktest stuw Borgharen, situatie onder_2 Waar de verschillen in de simulaties onder groter waren dan de verschillen in de simulaties boven, is het nu andersom. De verschillen in de simulaties onder_2 zijn kleiner dan de verschillen in simulaties boven_2. Wat opvalt is dat de berekende waterstanden in de periode tussen T = 17 en T = 28 3 tot 7 cm hoger zijn dan de waterstanden uit de simulatie boven_2. Hierbij zijn de verschillen met de versie SIMONA712 beduidend groter dan de verschillen met de Barrierdiagram versie. In beide gevallen is het verschil niet direct verklaarbaar; de stuw heeft voor de Barrierdiagram versie dezelfde stromingscondities en ook de randvoorwaarden zijn hetzelfde. Omdat dit geen praktijksituatie is zal dit verschil niet optreden in de omstandigheden waarin de rekenmodellen worden gebruikt. Februari 29 Rapport 17

22 5.7 Simulaties combi (resultaten sill deel),5,5,5,5,5,5,5,5,5 Barrier 712,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5 H_upstream (m+nap) ,1,8,6,4,2,2,4,6,8, H_downstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Flow Barrier Flow 712 Barrier toestand S ill Q1 (m 3 /s) H1 (m+nap) 1, 36 1, 14 1, 18 1 * * 32 * 6 *, 2 * 8 12 * , , 72 12, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie combi Figuur 5 7 Praktijktest stuw Borgharen, situatie combi (resultaten sill deel) Ook hier is sprake van een onregelmatig stroombeeld en wederom komt dit vooral voor in de situatie met een lage afvoer en een lage benedenstroomse waterstand. De fluctuaties in de sill standen worden waarschijnlijk veroorzaakt door de fluctuaties in gate standen (zie paragraaf 5.8). Opvallend is verder het verschil in sill standen (zie Figuur 5 7.e) tussen T = 32 en T = 35 minuten. Dit hangt niet samen met een verschil in stromingstoestanden want die zijn voor beide simulaties hetzelfde, zie Figuur 5 7.b. Omdat een vergelijkbaar effect zichtbaar is in Figuur 5 8.e heeft dit zeer waarschijnlijk te maken met de stromingstoestanden van de gate; die wijken van elkaar af (zie Figuur 5 8.b). In de praktijk zal deze combinatie van sill en gate sturing niet snel worden gebruikt. Februari 29 Rapport 18

23 5.8 Simulaties combi (resultaten gate deel),5,5,5,5,5,5,5,5,5 Barrier 712,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5 H_upstream (m+nap) ,1,8,6,4,2,2,4,6,8, H_downstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand Flow Barrier Flow Q1 (m 3 /s) H1 (m+nap) 1, 36 1, 14 1, 18 1 * * 32 * 6 *, 2 * 8 12 * , , 72 12, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie combi Figuur 5 8 Praktijktest stuw Borgharen, situatie combi (resultaten gate deel) Ook hier is sprake van een onregelmatig stroombeeld en wederom komt dit vooral voor in de situatie met een lage afvoer en een lage benedenstroomse waterstand. De bevindingen uit paragraaf 5.7 zijn ook bij de beschrijving van de gate van toepassing. Februari 29 Rapport 19

24 5.9 Simulaties over_3,5,5,5,5,5,5,5,5,5 Barrier 712,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5 H_upstream (m+nap) ,4,32,24,16,8,8,16,24,32,4 S ill H_downstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Flow Barrier Flow 712 Barrier toestand Q1 (m 3 /s) H1 (m+nap) 1, 36 1, 14 1, 18 1 * * 32 * 6 *, 2 * 8 12 * , , 72 12, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie over_3 Figuur 5 9 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over_3 De situatie over_3 is qua situering en randvoorwaarden identiek aan de situatie over. Het enige verschil is de parameter TIBAR, de waarde hiervan is verhoogd van,1 (situatie over) naar 5, (situatie over_3). Het gevolg hiervan is dat de positie van de sill niet meer iedere tijdstap wordt aangepast maar slechts om de 5 tijdstappen; feitelijk kan de stuw nu enkel met stappen van 5 (min) * 6 (sec) *,3 m/s (snelheid stuw) =,9 meter worden ingesteld. Het effect op de resultaten is vooral zichtbaar in de situatie met lage afvoeren en lage waterstanden; hier zijn de oscilaties veel groter geworden (vergelijk Figuur 5 3.e met Figuur 5 9.e). Het effect is hierbij iets groter met de nieuwe Barrierdiagram versie dan met de SIMONA712 versie. Bij hogere afvoeren en/of waterstanden is geen verschil meer zichtbaar. Februari 29 Rapport 2

25 5.1 Simulaties over_4,5,5,5,5,5,5,5,5,5 Barrier 712,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5 H_upstream (m+nap) ,2,16,12,8,4,4,8,12,16,2 S ill H_downstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Flow Barrier Flow 712 Barrier toestand S ill Q1 (m 3 /s) H1 (m+nap) 1, 36 1, 14 1, 18 1 * * 32 * 6 *, 2 * 8 12 * , , 72 12, Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie over_4 Figuur 5 1 Praktijktest stuw Borgharen, situatie over_4 De situatie over_4 is qua situering en randvoorwaarden identiek aan de situatie over. Het enige verschil is de parameter VELOCITY, de waarde hiervan is verhoogd van,3 (situatie over) naar,3 (situatie over_4). Het gevolg hiervan is dat de sill sneller kan bewegen en hierdoor eerder in de juiste positie staat. Op de resultaten heeft het een vergelijkbaar effect als de aanpassing van TIBAR, de oscilaties zijn groter geworden (vergelijk Figuur 5 3.e met Figuur 5 1.e). Bij hogere afvoeren en/of waterstanden is geen verschil meer zichtbaar. Februari 29 Rapport 21

26 5.11 Simulaties praktijk (resultaten westelijke deel),5,5,5,5,5,5 H_downstream (m+nap) Barrier 712,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25 H_upstream (m+nap) ,4,32,24,16,8,8,16,24,32, Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand Flow Barrier Flow Q2 (m 3 /s) H4 (m+nap) 1, , ,7 18 3, ,8 32 8,3 2 8,3 8 1, , , 72 3, ,8 86 2, ,7 Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie praktijk Figuur 5 11 Praktijktest stuw Borgharen, situatie praktijk (westelijke deel) Met de simulatie praktijk is een test uitgevoerd waarin het gedrag van de stuw Borgharen zo realistisch mogelijk wordt gesimuleerd (zie paragraaf 5.2.2). Opvallend is de grote overeenkomst in stromingstoestanden van de stuw, zie Figuur 5 11.b. Gegeven de complexe modellering vallen de verschillen nog mee, zie Figuur 5 11.e. Goed zichtbaar in Figuur 5 11.c en Figuur 5 11.d is dat tijdens het heffen van de gate (T = 6, 85 en 98 minuten) de sill niet voldoende snel mee omhoog gaat waardoor de bovenstroomse waterstanden dalen tot onder de, m+nap. Verhogen van de snelheid van bewegen van de sill (of verlagen van de snelheid van de gate) zou een oplossing kunnen zijn. Februari 29 Rapport 22

27 5.12 Simulaties praktijk (resultaten centrale deel),5,5,5,5,5,5 H_downstream (m+nap) Barrier 712,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25 H_upstream (m+nap) S ill ,4,32,24,16,8,8,16,24,32, Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand 2 1 Flow Barrier Flow Q2 (m 3 /s) H4 (m+nap) 1, , ,7 18 3, ,8 32 8,3 2 8,3 8 1, , , 72 3, ,8 86 2, ,7 Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie praktijk Figuur 5 12 Praktijktest stuw Borgharen, situatie praktijk (centrale deel) In Figuur 5 12.b is goed zichtbaar dat de momenten waarop de gate juist in werking aanleiding geven tot oscilaties. Er zijn grote verschillen in de positie van de gate maar dat leidt niet direct tot hele grote verschillen in waterstanden, zie Figuur 5 12.e. Beide versies hebben het op sommige momenten moeilijk bij het bepalen van de positie van de gate (Barrierdiagram versie, T = 59 en 9 minuten; SIMONA712 versie, T = 33 en 96 minuten), desalniettemin er is niet duidelijk sprake van grote onverklaarbare verschillen. Februari 29 Rapport 23

28 Teste n van het verbeterde 5.13 Simulaties praktijk (resultaten oostelijke deel),4,32,24,16,8,8,16,24,32,4,5,5,5,5,5,5 H_downstream (m+nap) Barrier 712,5,75,25,5,75,25,5,75,25,5,75,25 H_upstream (m+nap) Waterstanden boven en benedenstrooms stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, BARRIER versie Verschil in tijdreeksen, BARRIER SIMONAO Barrier toestand Flow Barrier Flow Q2 (m 3 /s) H4 (m+nap) 1, , ,7 18 3, ,8 32 8,3 2 8,3 8 1, , , 72 3, ,8 86 2, ,7 Tijdreeksen stromingstoestand stuw Tijdreeksen waterstanden en stuwstanden, SIMONA712 versie Randvoorwaarden situatie praktijk Figuur 5 13 Praktijktest stuw Borgharen, situatie praktijk (oostelijke deel) De resultaten voor het oostelijke deel van de stuw zijn goed vergelijkbaar met die van het westelijk deel. Tussen T = en T = 58 minuten liggen de bovenstroomse waterstanden bij het oostelijke deel circa drie centimeter hoger dan bij het westelijke deel wat verklaarbaar is uit het dwarsverhang in de rivier. Aan de benedenstroomse zijde zijn de verschillen iets groter; hier liggen de waterstanden aan het oostelijke deel gemiddeld vijf centimeter lager dan aan het westelijke deel. Februari 29 Rapport 24

29 5.14 Rekentijden van de simulaties van de praktijktest Tenslotte worden de rekentijden van beide versies met elkaar vergeleken. Hoewel het hier slechts relatief korte simulaties betreft ontstaat wel een consistent beeld, zie Tabel 5 3. Wanneer de uitschieter bij over_2 buiten beschouwing wordt gelaten is de Barrierdiagramversie circa 4% sneller dan de SIMONA712 versie. Tabel 5 3 Rekentijden (sec) uitgevoerde simulaties Simulatie SIMONA712 Barrierdiagram Verschil over % onder % over _ % onder _ % combi % over _ % over_ % praktijk % Februari 29 Rapport 25

30 6 Conclusies en aanbevelingen 6.1 Conclusies De resultaten van de Svašek simulaties kunnen met een grote mate van overeenkomst worden gereproduceerd, zelfs tot op het niveau van oscilaties (zie Figuur 4 3). Dit geeft aan dat de implementatie van de Svašek formulering door VORtech goed lijkt te zijn uitgevoerd. Dit geldt zowel voor de vernieuwde barrier formulering als voor de implementatie van de kunstwerken duiker en sluis. De praktijktesten met de SIMONA versies Barrierdiagram en Simona712 waarin de stuw Borgharen is gebruikt als testcase laten geen grote verschillen zien in normale omstandigheden. In extreme condities (die niet realistisch zijn) zijn wel verschillen zichtbaar. Tijdens de maatgevende situaties voor de Nederlandse rivieren zijn de stuwen niet meer in gebruik en treden er geen verschillen op. De rekentijden met de SIMONA versie Barrierdiagram zijn circa 4% korter dan met de moederversie SIMONA712. Op basis van bovenstaande overwegingen kan geconcludeerd worden dat de SIMONA versie Barrierdiagram opgenomen kan worden in een volgende SIMONA release. De keus van RWS RIZA om stuw Borgharen middels een sill te modelleren is terecht. Modellering als gate is misschien wel een betere weergave van de praktijk maar heeft als groot nadeel dat er veel meer oscilaties zullen optreden. De poging om een meer realistische modellering van de stuw Borgharen in het WAQUAmodel op te nemen is gedeeltelijk gelukt. De modellering an sich ging goed maar de resultaten (met name de bovenstroomse waterstanden) zijn niet beter. Er is geen meerwaarde van zo n gecompliceerde aanpak ten opzichte van de eenvoudig sill modellering. 6.2 Aanbevelingen Uit de simulaties is gebleken dat in het geval van een volledig geopende stuw (sill op de bodem, gate geheven) een verschil in waterstanden zichtbaar is tussen de situaties waarin de stuw als een gate of als een sill is gemodelleerd. Dit treedt vooral op in de niet realistische situatie met een boven en benedenstrooms opgelegde waterstand (simulaties over_2 en onder_2) maar is toch ook in mindere mate zichtbaar in de meer realistische simulaties over en onder. Omdat dit een niet wenselijk verschil is zou nagegaan moeten waardoor dit verschil wordt veroorzaakt. Februari 29 Rapport 26

31 7 Referenties Prooijen, B.C. van en Busnelli, M., 25: Herformulering Barriers en Overlaten, Svašekrapport 13 VORtech, 27: Notitie Introductie van een nieuw barrierdiagram, inlaatsluizen en duikeroverlaat combinaties, BvtH/M7.73, auteur Bas van t Hof, 24 december 27 Februari 29 Rapport 27

32 Bijlage 1 Verslag van de kickoff meeting op 17 november 28

33

34 Bijlage 2 Overzicht van bestanden geleverd door de opdrachtgever

35

36 Levering Svašek bestanden, November 28 README.txt duik1.siminp duik2.siminp run1.siminp run2.siminp run3.siminp run4.siminp run5.siminp run6.siminp run7.siminp sluis1.siminp sluis2.siminp runoverzicht.xls wassbc_a_rel.f wassbc_b_rel.f wassbc_b_rel_duik.f wassbc_b_rel_sluis.f wassbc_c.f Levering VORtech bestanden, Februari 29 siminp.sluis_new siminp.duik_new siminp.sluis_25_2 siminp.duik_25_2

37

38 Bijlage 3 Bouwtekening van stuw Borgharen

39 Bijlage 4 Korte model beschrijving Maas hr26_4

40

41 Korte model beschrijving Maas hr26_4 Doel Het hr26_4 model is het model waarmee de Thermometer getallen van de Hydraulische Randvoorwaarden 26 zijn berekend. De HR26 getallen zoals deze als Hydraulische Randvoorwaarden zijn gepresenteerd zijn afkomstig van het model mhw98_3 hr26_4. Hr26_4 hoort thuis in de reeks j95_4 en j93_4. De Baseline boom j95_4 dient als basis voor de Baseline bomen j93_4 en hr26_4. Het model is gekalibreerd met j95_4 en geverifieerd met j93_4. Geografische ligging: Het hr26_4 model is een kopie van j95_5 en daarna zijn er maatregelen, locaties met een gebiedsverandering, in opgenomen. Deze gegevens beschrijven, zo goed mogelijk, het gebied zoals het er in 24 bij lag. Het gebied loopt van Eijsden Maas km 2.56, grens met België, tot Keizersveer, Maas km 2, inclusief de Afgedamde Maas. Het gebied wordt weergegeven in het Rijks Driehoeks coördinatenstelsel. In het bedijkte deel van de Maas vormt de bandijk de grens van het gebied. In het onbedijkte deel van de Maas is de basis van de grens gebaseerd op juridische begrenzing, aangevuld met een aantal bergende gebieden zoals de Lob van Gennep. De begrenzing aan de Belgische kant wordt gevormd door hoge Vlaamse kades. Roosterafmetingen: Het kromlijnige rooster, maasm_1.rgf, meet 186 bij 62 roosterpunten. Resolutie: De resolutie varieert sterk. Over het algemeen is een lengte stap van meter aanwezig. Vanwege de vele bochten kan dit lang niet overal gehaald worden. In de scherpe bochten op de Grensmaas komen cellen kleiner dan 1m voor. In het zomerbed van de rivier liggen over het algemeen 6 à 7 cellen. De breedte van de cellen varieert van ongeveer 1 meter, in het zomerbed, tot 5 à 6 meter in de buitenbochten van de uiterwaarden. Courantgetallen: In de uiterwaarden blijven de Courantgetallen onder de 1 en over het grootste deel onder de 5. Bij plassen is het meestal iets hoger. In het zomerbed loopt het Courant getal in de Grensmaas op tot maximaal 24. In het zomerbed op de Zandmaas schommelt het zo tussen de 1 en 15. Schematisatie: In de schematisatie zijn de volgende elementen meegenomen: De 7 stuwen op de Maas (Borgharen, Linne, Roermond, Belfeld, Sambeek, Grave, Lith) zijn met 7 lijnbarriers beschreven. In het model zijn vele tienduizenden overlaten aanwezig. Op 27 locaties wordt, buiten de open randen, water onttrokken of toegevoegd aan het systeem. De zijriviertjes van de Maas zoals de Geul, Roer en Niers zijn dus niet fysiek geschematiseerd, maar zijn met behulp van lozingen in het model opgenomen. Er zijn 4 data bronnen gebruikt. De belangrijkste bron voor de boven water liggende gegevens is het DTB rivieren van de Meetkundige Dienst. Voor de onderwater gegevens wordt gebruikt gemaakt van lodingen van de Meetdienst van Directie Limburg en Zuid

42 Holland. De aanwezige vegetatie in het gebied wordt met de ecotopenkaart van de Meetkundige Dienst beschreven. De laatste bron is de verzameling van allerlei handmatige gegevens. Voor een gedetailleerde beschrijving van de gebruikte gegevens wordt verwezen naar baseline/maas/hr26_4/metainfo/metadata Maas hr26_4.doc Modelkarakteristieken: Het model wordt aangestuurd met een automatische verdeelde debietrandvoorwaarde op de bovenrand, km2.56 bij Eijsden, en een waterstands randvoorwaarde op de benedenrand van het model bij Keizersveer. Dit model wordt alleen in 2D mode (WAQUA) gedraaid. Voor het draaien van het model worden de volgende instellingen aangehouden: tijdstap =.25 minuut ruwheid: via de Roughcombination methode, er wordt dus gebruik gemaakt van het handboek Stromingsweerstanden vegetatie in uiterwaarden : Het zomerbed van de rivier wordt met de formulering van alluviale ruwheden berekend. Het zomerbed is in trajecten ingedeeld, waarbij de trajectgrenzen gevormd worden door de locatie van MSW stations. De alpha waarde in de hierboven genoemde formulering is uiteindelijk gekalibreerd op het hoogwater van 1995 en geverifieerd op het hoogwater van Een aantal typen ecotopen (akkers, plassen, kribvakstrand, bebouwd/verhard) worden weergegeven met een vaste k Nikuradse waarde Het grootste deel van de vegetatie (grassen, bossen, ruigtes) worden met de formulering van door en overstroomde vegetatie weergegeven De aanwezige gebouwen en de brugpijlers worden in de ruwheid opgenomen met behulp van de formulering voor gebouwen In het gebied zijn vele heggen aanwezig, welke een ruwheid krijgen door de formulering voor heggen. viscositeit = 1. m2/s De Baseline data is gebaseerd op Protocol4.. Verwerking heeft plaatsgevonden met Baseline 4.2, Baswaq versie 1.3 en Waqua Simona Nauwkeurigheid: De nauwkeurigheid op de Zandmaas is groter dan op de Grensmaas. Heesbeen is een probleemlocatie. Op de Grensmaas zijn een aantal locaties waarbij een heel kleine verandering in de schematisatie kan leiden tot grote waterstandsverschillen. Dit wordt mede veroorzaakt door de hoge stroomsnelheden en het grote waterstandsverhang; er worden snelheden tot 4,3 m/s berekend. Het model is op de top van het hoogwater van 1995 gekalibreerd op de MSW stations. Documenten: Voor een gedetailleerde beschrijving van de gebruikte gegevens wordt verwezen naar baseline/maas/hr26_4/metainfo/metadata Maas hr26_4.doc Voor een gedetailleerde beschrijving van de kalibratie en verificatie wordt verwezen naar baseline/maas/hr26_4/metainfo/rapport Onderbouwing HR21 Maas.pdf