IMDC. Voorkomen van HCBS lagen. Deltares. Mare Sas, Bas Van Maren, Mark Bollen. Workshop aanslibbing DGD 15 juni 2010

Transcriptie

1 Workshop aanslibbing DGD 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS lagen Mare Sas, Bas Van Maren, Mark Bollen IMDC lwemarional M íihth: tv Dredging C.cvrt*iuLtftnt$ Deltares

2 1. Doei van de studie 2. Metingen inzake HCBS * ADCP en SiltProfiler * IMDC-frame : Argus, Altus, EMC * Flocculatie 3. Near bed sediment concentratie 4. Conclusies 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 2 lîvidc Delta res *

3 1. Doei van de studie * Identificeren van het mogelijk voorkomen van HCBS-lagen nabij Deurganckdok. * Ontbrekende slibeigenschappen opmeten zowel in winterals in zomercondities : erosiekarakteristieken valsnelheid van de slibpartikels * Intensief meten van stroomsnelheden, slibconcentraties en -fluxen en saliniteit in de omgeving van Deurganckdok. 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 3 I M n r Deltares EXPERTISE IN WATER

4 1. Doei van de studie Definitie HCBS-lagen * High Concentrated Benthic Suspension» Suspensie (dicht bij de bodem) met hoge concentratie en met een significante interactie tussen het sediment en de turbulente stroming» er ontstaat een lutocline (een scherpe, sediment geinduceerde verticale densiteitsgradient) * HCBS beweegt door gravitatie of aangedreven door de stroming erboven * HCBS wordt dikwijls gevormd tijdens de kentering (lage turbulente energie) * Sedimentconcentratie : g/l (vb Loire 40g/l bij V=1m/s) 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 4 ï M n r Deltares EXPERTISE 5

5 2. Metingen inzake HCBS 1. Sedimentconcentratie in de waterkolom (volledig dwarsprofiel en tot vlak bij de harde bodem) : ADCP en SiltProfiler 2. Tijdsvariaties van sedimentconcentratie in het onderste deel van de waterkolom : HCBS-frame met Argus, Altus, EMC 3. Flocculatie 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 5 I M n r Deltares EXPERTISE 1 Pi WATER

6 2. Metingen inzake HCBS Sedimentconcentratie in de waterkolom (volledig dwarsprofiel en tot vlak bij de harde bodem) : ADCP en SiltProfiler Winter (februari 2005) zonder DGD Winter (maart 2006) met DGD Zomer (september 2006) met DGD Ö0Q Metáis 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ C B S /slide 6 e ip e iiiie in w m v. r Ï M n r Deltares i o-m 5

7 Sedimentconcentratie in de waterkolom (volledig dwarsprofiel tot vlak bij de harde bodem) : ADCP en SiltProfiler 3 Slibsensoren: 1 Turbiditeitssensor (0-700 mg/l) +CTD 2 Transmittance Extinction Sensoren ( mg/l) ( mg/l) Hoogfrequent Draadloos Freefall Profileren Deurganckdok K-a Temp Sal Bottom 33kHz G Suspended Sediment Concentration (mg/l) 10G0 1 5 ju n ii Ü Temperature C) Salinity [ppt] 25

8 2. Metingen inzake HCBS Z (m -TAW) Z (m -TAW) Sedimentconcentratie in de waterkolom (volledig dwarsprofiel en tot vlak bij de harde bodem) : ADCP en SiltProfiler Time (hours) Time (hours) Winter (febr 2005) Ka-Kd SSC max = +/ mg/l Time (hours) Time (hours) 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 8 Ä T M T i r Delta res

9 2. Metingen inzake HCBS Sedimentconcentratie in de waterkolom (volledig dwarsprofiel en tot vlak bij de harde bodem) : ADCP en SiltProfiler m Winter (maart 2006) EB K raai (Deurganckdok) Buoy 84 Left bank Right bank n N.Bum juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 9 Geen SSC uit ADCP, daarom SiltProfiler I raai (Liefkenshoek) I I / "V. Delta res 5

10 2. Metingen inzake HCBS Sedimentconcentratie in de waterkolom (volledig dwarsprofiel en tot vlak bij de harde bodem) : ADCP en SiltProfiler Winter (maart 2006) VLOED K raai (Deurganckdok) Left bank I raai (Liefkenshoek) juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 10 Delta res *

11 2. Metingen inzake HCBS Tijdsvariaties van sedimentconcentratie in het onderste deel van de waterkolom : HCBS-frame met Argus, Altus, EMC Winter (febr -m aart 2005) zonder DGD AME CDW Winter (maart -m ei 2006) met DGD : CDW en op drempel Zomer (juli -okt 2006) met DGD : CDW en op drempel Winter (feb - maart 2007) met DGD : CDW en op drempel 200 Meten 15 juni 2010 Voorkomen van H C B S /slide 11 e i f i i i k i in watïa Delta res *

12 2. Metingen inzake HCBS à \ PRESSURE GAUGE TOP SEN Suf PRESSURE GAUGE ECHO SOUNDER- Altus 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 12 T M n r Delta res *

13 2. Metingen inzake HCBS Tijdsvariaties van sedimentconcentratie in het onderste deel van de waterkolom : HCBS-frame met Argus, Altus, EMC profile [m] : : : : : :00 time 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 13 fiïm D C EXPERTISE I Pf VAT I i Delta res *

14 2. Metingen inzake HCBS Tijdsvariaties van sedimentconcentratie in het onderste deel van de waterkolom : HCBS-frame met Argus, Altus, EMC SS Concentraten (mgd) SS Concentration (mgji] ARGUS SSC OBS SSC 0.9 m boven de bodem ARGUS SSC OBS SSC 0.1 m boven de bodem íe /09/20(jfe 07*Sep juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 14 I Sep-2006 i ' j n r w 1 * v. Delta res 5

15 n Drempel Deurganckdok E 0-5 N i / ARGUS SSC ALTUS : erosie E \!\ \ WIi\j air 0.9m +bed dir 0.1m +bed 360 EMC 0.9m boven de bodem U U U 0.9m +bed U 0.1m +bed Flux van SSC uit EMC en ARGUS /20 04/21 04/22 date [month /day] Getij Ä T V n r Delta res

16 Winter (febr 2005) zonder DGD: CDW Zomer (september 2006) met DGD : CDW, op drempel en in DGD Deltares Ü T lj ^ i 4 _ E X P ÉRT1 S t IN WATER

17 2. Metingen inzake HCBS Flocculatie :INSSEV - LABSFLOC Video camera Camera control unit \ Settling column Auxilary monitor S-VHS records I M n r Delta res 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 17 e ip e i i i i e eee ee-ie ie r

18 2. Metingen inzake HCBS Flocculatie :INSSEV - LABSFLOC 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 18 e ip e i i i i e eee ee-ie ie r I M n r Delta res

19 :00 9:00 11:00 Tim e (hours) 13:00 S hear stress SPM :00 SSC : mg/l D e p t h (i i i ) U fm ot Snelheid : 0-0.5m/s 0.3 o 0.2 a> 0.1 = 0 4) I MEAN Ws + MEAN floe size _zlz_ - = F '7> Valsnelheid : m m/s Vlokgrootte : mu 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 19 EXPERTISE IN WATER Deltares 5

20 2. Metingen inzake HCBS d = * o a a o pp Iv lo c io flo c E ffe c tiv e D e n s ity omiciofloc Effective Density o o - A P <> o <> o o o Vlokdensiteit Macro : kg/m3 Micro : kg/m3 o - e. loo s C l_ v i Q - T T JZL - H - - Q - - B - M o e i o f loo S P M M ie I o f loc S PM o - B - - Q - Verhouding Macro Micro o È A A i W s M a c io a W s m icro A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A Valsnelheid Macro : mm/s Micro : mm/s 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 20 EXPERTISE IN WATER Deltares 5

21 3. Near bed concentraties De gemeten SSC met de SiltProfiler zijn nooit hoger geweest dan 1.5 g/l Nabij DGD wordt de maximale piekconcentratie bereikt kort na het moment van maximale stroomsnelheid De piek sedimentconcentraties komen voor in de onderste Deurganckdok K-a meters De verticale concentratie gradient is enkele 100mg/l/m waardoor de verticale dichtheidsgradient tot 200 g/m3/m is te m p 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 21 Susp en d ed S e d im e n t C oncentration [m g /l] 10Ü0 Tem perature [ C ] Salinity [ppt 25

22 3. Near bed concentraties Schelde : De diepte-gemiddelde concentratie die nodig is om turbulent menging te dempen bij pieksnelheden zoals in de Schelde (1-1.5 m/s) is enkele g/l dit is hoger dan gemeten SSC bij de bodem Schelde ( = 1 g/l) en zeker hoger dan de dieptegemiddelde SSC ( g/l) HCBS kan gevormd worden tijdens de kentering, maar wordt opgemengt na kentering Deurganckdok : De stroomsnelheden zijn zo laag dat het sediment verticaal uitzakt De energie is zo laag dat de hoge concentratie onmiddellijk afgezet wordt en begint te consolideren (cfr densiteitsmetingen) 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 22 í M n r Deltares EXPERTISE 5

23 4. Conclusies De ontwikkeling van de SiltProfiler heeft het mogelijk gemaakt om metingen van de slibconcentratie uit te voeren tot vlak bij de bodem, zowel in de Schelde ais in DGD De verzamelde set meetgegevens is consistent en heeft geleid tot inzicht in zake flocculatie en het voorkomen van HCBSlagen in de Schelde Enkele vastgestelde eigenschappen wijzen op HCBS In de Schelde zijn de stroomsnelheden te hoog om een permanente HCBS mogelijk te maken In DGD verdwijnt een eventuele HCBS door uitzakken (te lage snelheden) 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS/ slide 23 I M n r Deltares EXPERTISE IN WATER

24 HCBS lagen kunnen dus voorkomen, maar zullen steeds zeer lokaal en zeer tijdelijk zijn Een grote toestroom van een HCBS-laag naar DGD is dus niet te vrezen Dit impliceert dat de slibaanvoer naar DGD dominant gebeurt in suspensie Bijgevolg zijn de numerieke inschattingen van de sedimentatie (gebaseerd op suspensietransport) goede schattingen Bijgevolg kan ook de CDW die ingrijpt in het suspensietransport ais een veelbelovende mitigerende maatregel beschouwd worden I \ / * H C Delta res l i V l X y 4 - * 15 juni 2010 Voorkomen van H C B S /slide 24 E i r t i t t i t in «' n u