Waterbouwkundig Laboratorium Jaarverslag 2012

Transcriptie

1 Waterbouwkundig Laboratorium Jaarverslag

2

3 Waterbouwkundig Laboratorium Jaarverslag Antwerpen, september 2013

4

5 Inhoudsopgave Voorwoord 3 Voorstelling 5 Organogram Mobiliteit en Openbare Werken 6 Organogram Waterbouwkundig Laboratorium 7 Waterbouwkundige Infrastructuur 8 Water en Sediment 20 Hydrologisch Informatiecentrum 32 Kwaliteit 40 Wist u dat? 45 Outputindicatoren 46

6

7 Voorwoord 2012 was voor het Waterbouwkundig Laboratorium het jaar van de grote interne reorganisatie en tegelijk een recordjaar: nooit werden er in een jaar meer WL-rapporten gepubliceerd. Met slechts twee onderzoeksgroepen en met hulp van drie steunpunten, een management ondersteunende dienst en de staf moeten we het nu doen. Begin 2013 werd door een interne evaluatie, volgens de beste praktijken van democratie, geoordeeld dat de reorganisatie goed was, maar dat hier en daar nog wat moest worden bijgestuurd. Mijlpalen zijn gehaald en anderzijds uitgezet voor de toekomst waarbij de aanzet is gegeven voor de realisatie van een grote tweede sleeptank op een externe locatie, en voor de renovatie van de gebouwen en hallen in Antwerpen. Het asbest dat in onze gebouwen verwerkt was is ondertussen verhuisd naar hopelijk veilige stortplaatsen. Door de overstap van WL-medewerkers naar andere oorden dreigde even ademnood, maar zonder doping en met echte WL-spirit zijn we die tegenslag aan het verwerken en konden we toch al een aantal spectaculaire inkomende transfers realiseren. Het jaar 2012 zal ook herinnerd worden als het jaar waar het WL tot in het Vlaams parlement toe het belangrijke project rond de waterbalans kon presenteren en wat meer is, het ook met hand en tand diende te verdedigen, naar aanleiding van geplande verbredingen en aanpassingen van kanalen. Mokerslagen kregen we ook te verwerken door het plotse overlijden van collega Werner Marschang en door langdurige en ernstige ziektes van medewerkers of van hun partner. Daartegenover zijn de moeilijke hydraulica, nautica, hydrologie of sedimentologie maar klein bier. 3

8

9 Voorstelling Het Waterbouwkundig Laboratorium is een expertisecentrum dat wetenschappelijk onderzoek doet naar de effecten van water in beweging. Wij onderzoeken de invloed van menselijke activiteit en van de natuur op watersystemen en de gevolgen ervan voor de scheepvaart en voor de watergebonden infrastructuur. Ons onderzoek ondersteunt de Vlaamse overheid. Maar ook privé instellingen en internationale organisaties doen beroep op onze gespecialiseerde kennis. kwaliteistvolle dienstverlening bieden. 5

10 Organogram Mobiliteit en Openbare Werken Vlaams minister van Mobiliteit en Openbare Werken Beleidsdomein Mobiliteit en Openbare Werken Beleidsraad Strategische adviesraad Mobiliteit (MORA) Intern Verzelfstandigde Agentschappen (IVA s) Departement Mobiliteit en Openbare Werken Extern Verzelfstandigde Agentschappen (EVA s) Agentschap voor Maritieme Dienstverlening en Kust Agentschap voor Wegen en Verkeer nv De Scheepvaart Waterwegen en Zeekanaal NV Vlaamse Vervoermaatschappij De Lijn

11 Organogram Waterbouwkundig Laboratorium Organisatorisch wordt het onderzoek opgedeeld in twee onderzoeksgroepen. Hierbij focust één onderzoeksgroep zich op het nautisch onderzoek en het onderzoek naar waterbouwkundige constructies. De andere onderzoeksgroep focust zich op de beweging van water en sediment. De leiding van een onderzoeksgroep wordt waargenomen door een Coördinator Studie & Advies. Een onderzoeksgroep wordt gevormd door projectleiders, onderzoekers, beheerders van de toegewezen onderzoeksplatformen (numeriek of fysisch) en beheerders van de operationele diensten, die binnen één van bovenvermelde thema s werken. De steunpunten hebben eigen opdrachten die zullen worden behandeld in volgende hoofdstukken. Ze vallen onder de bevoegdheid van een coördinator Studie & Advies en hebben een faciliterende verantwoordelijke waarvan de verantwoordelijkheden verder in het document worden toegelicht. Afdelingshoofd STAF Coördinator MOD-WL Management Ondersteunende Dienst Communicatie & Informatie IT Kwaliteit & Veiligheid Gebouwenbeheer Financiële ondersteuning Personeelsondersteuning Projectsecretariaat Coördinator S&A WatInfra Coördinator S&A WatSed Studie & Advies (S&A) Beheer & Onderhoud (B&O) Verantwoordelijke Steunpunt Steunpunt Numerieke modellering Beheerders Verantwoordelijke Steunpunt Steunpunt Fysische modellering Beheerders Verantwoordelijke Steunpunt Steunpunt HIC Beheerders Onderzoek & Ontwikkeling (O&O) Coördinator O&O 7

12 sleeptank ijken rails watinfra 225 energie dissipatie dijktoetsing sluizen turbulentie bulkcarrier toegankelijkheidsbeleid loodsen troskrachten duikers zeeman wigleys sleepwagen navigatie binnenvaartschepen maritiem onderzoek vispassage druk automatisch scheepsinteractie monitoring schroeven LNG tanker vlinderkleppen nivelleren LARA opmeten van scheepsbewegingen erosiebescherming openwater modelproeven dag en nacht geel scheepshydrodynamica in een sluis containerschip duwkonvooi schanskorven kracht lokstroom watersnelheid schroefstraalstroming vrijvarend dijkbeheer ruwheid stroomgoot nevengeul slibvang attractiviteit hefschuiven overtopping roro stuwen kielspeling studie weerstand golfschot opleiding oevereffecten faalmechanismen schommelen onderzoek cruiseschip knijpconstructie varen in ondiep en beperkt water vismigratie uoproeven binnenvaart hulpwagen roeren 360 snelheid openingswet nautische bodem watersprong buitenbeeld krachtenmeters overslagdebiet colloïdaal beton QH-relatie woelkom volgsysteem retourstroming stabiliteit scheepsmodellen haven Z-drives oevers

13 Waterbouwkundige Infrastructuur

14

15 Waterbouwkundige Infrastructtuur De onderzoeksgroep Waterbouwkundige Infrastructuur focust zich op het nautisch en hydraulisch onderzoek in en rond waterbouwkundige constructies. Waterbouwkundige Infrastructuur heeft in 2012 allerlei projecten uitgevoerd ten dienste van Vlaanderen. Onze grootste klanten zijn: Afdeling Maritieme Toegang Maritieme dienstverlening en Kust - Scheepvaartbegleiding Maritieme dienstverlening en Kust - DABL Waterwegen en Zeekanaal Nv De Scheepvaart, Hoge Zeevaartschool Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen Maatschappij der Brugse Zeevaartinrichtingen... Simulator Masterplan Voor de simulatoren loopt een grote renovatieoefening. De simulator gaat al enige tijd mee en de technologie staat niet stil, daarom is het noodzakelijk om continu bij te sturen. In de toekomst worden op de simulatoren enkele gadgets voorzien, zoals een rewind & playback knop. Vrijheidsgraden We gaan van 4 naar 6 vrijheidsgraden (DOF). Tot vandaag werd het onderzoek beperkt tot 4 bewegingen. Dit zal uitgebreid worden naar 6 (surge, sway & aft en Roll, yaw & pitch). Update omgevingen De omgevingen die in de simultoren zitten werden geupdate naar de situatie vandaag de dag. Twee voorbeelden zijn Antwerpen (Boudewijnsluis) en Zeebrugge ( Brittaniadok). 11

16 Sleeptank Manoeuvreerproeven (ism. UGent) In 2012 werden er manoeuvreerproeven uitgevoerd (in samenwerking met UGent). Twee type schepen werden beproefd in de sleeptank. Estuaire vaart Duwvaart CFD toepassingen (ism. UGent & Numeca) schip-schip- en schip-oever-interacties worden via state-of-the-art computermodellen gesimuleerd Tweede Sleeptank Sinds 1992 bezit het WL een sleeptank voor het uitvoeren van modelproeven. Wegens de alsmaar grotere schepen dient de schaal van de scheepsmodellen steeds groter gekozen te worden wat de kwaliteit van de metingen niet ten goede komt. Bijkomend is de sleeptank praktisch continu bezet, ondanks het feit dat hij quasi volautomatisch werkt. Daarom is het Waterbouwkundig Laboraorium van plan om een tweede sleeptank te bouwen. Omdat de locatie in Antwerpen te klein is wordt er gezocht naar een andere locatie ).

17 Enkele projecten In Vlaanderen Sluis Zemst Maas, Albertkanaal, Kempische kanalen - Toetsing winterdijken (ism GEO en IMDC) - Bovenhoofd noordersas Genk - Blauwe kei (renovatie van een sluizencomplex) Haven van Antwerpen - Slibvang Deurganck(dok)sluis -Venieuwing Royerssluis - Toegankelijkheid Triple E. - Op-en afvaartregeling cruiseschepen Haven Zeebrugge -Renovatie Vandammesluis - Strategisch HavenInfrastructuurProject (SHIP) IJzer, Bovenschelde, Leie, Ringvaart, Dender, -Stormvloedkering Nieuwpoort - Design & Build Harelbeke: beoordeling met betrekking tot nautica, hydraulica en vismigratie - het kader van bochtverbredingen - Geraardsbergen: ontwerp bekleding - Oudernaarde: evaluatie werking vispassage - Denderleeuw: Vernieuwing stuwsluis Sigmaplan - Dijkbekleiding Vlassenbroek en Heindonk - Gecombineerde in - en uitwaringssluizen -Golfslagproeven -Dijkmonitoring -Insitu bresproeven Buiten Vlaanderen Groningen Seaports (NL) Zeeland Seaports (NL) Nederlands loodswezen RWS/Deltares (NL) TIL: Lomé (Togo), Asyaport (Turkije) Panamakanaal Port de Dunkerque (FR) Dakarloodsen (Senegal) Delfzijl: Simulatiestudies Lomé (Togo): uitbreiding van de haven van Lomé IJmuiden: sluismodelproeven Meetvaart Duinkerke: Effecten tijdens sluisuitvaart We doen heel veel projecten maar om bij te blijven op internationaal vlak is het ook belangrijk deel te nemen aan internationale overlegfora en werkgroepen ( ITTC, NAVO, PIANC, ASCE,...). 13

18

19 Projecten in de kijker Toegankelijkheid van cruiseschepen tot de Rede Onderzoek ter ondersteuning van het toegankelijkheidsbeleid voor cruiseschepen tot 265 m Door de Gemeenschappelijke Nautische Autoriteit (GNA) werd er een concept voor gezamenlijke bekendmaking opgesteld. Voor de wetenschappelijke onderbouwing van deze Gezamenlijke Bekendmaking werd het Waterbouwkundig Laboratorium (WL) door het Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen (GHA) gevraagd een projectplan op te stellen. Het Waterbouwkundig Laboratorium heeft hiervoor een methodiek uitgewerkt in drie stappen: 1. Simuleren van de passage van cruiseschip en afgemeerde schepen aan Scheldesteigers en kades gedurende drie simulatiedagen; 2. Berekeningen voor het optimaliseren van de 3. Vervolg simulatiestudie op basis van de resultaten van stap 1 en 2. Simulatiestudie: voorbereiding Simulatieomgeving Het is steeds de bedoeling om alles zo realistisch mogelijk weer te geven. Niet enkel de bewegingen van het schip maar ook alle omgevingsomstandigheden. Stroming en getij (validatie van de numerieke stroomvelden geleverd door de collega s van Water en Sediment op basis van ADCP metingen) Wind Afgemeerde schepen Oevereffecten 265m cruiseschip In onze databank moest ook een cruiseschip ontwikkeld worden van 265 m. Dit werd gedaan door een bestaand cruiseschip van m uit de database op te schalen naar deze grotere maat en het nieuwe model te laten valideren door de rivierloodsen van DAB Loodswezen. Om gegevens met betrekking tot schip, propulsie en roereffectiviteit te verzamelen zijn we aan boord geweest van twee cruiseschepen die naar Zeebrugge komen (MSC Lirica en Grand Princess). Simulatiestudie: resultaten Simulatieprogramma We hebben drie dagen gesimuleerd met zes Vlaamse en één Nederlandse loods. Er werden 23 simulatieruns uitgevoerd (op- en afvaart, variërende winstrichting, getij en stroming, met en zonder afgemeerde schepen,...). SBA/SRP 1071 SIW/SIZ/SIM/SIO SPO Staatssteiger Rijnkaai en palen Royerssluis RO / Sint- Annasteiger LO De simulaties werden geanalyseerd op basis van: vaarbaanplots van de simulaties: padbreedte ingenomen door het cruiseschip op de rivier feedback van de loodsen: beoordeling van de manoeuvres naar uitvoering en moeilijkheidsgraad controleparameters van de simulaties relatie tussen de afstand van het cruiseschip tot de afgemeerde schepen en de scheepssnelheid 15

20 Simulatiestudie: Interactie tussen schepen Hierbij zijn we uitgegaan van twee gezichtspunten. Het eerste gezichtspunt heeft betrekking op het cruiseschip en de appreciatie van de loodsen bij het passeren van afgemeerde schepen aan de verschillende steigers en kades. Het tweede gezichtspunt heeft betrekking op de verschillende afgemeerde schepen en de mogelijkheid interactiekrachten die leiden tot horizontale en verticale verplaatsingen van het afgemeerde schip te kunnen opvangen. De numerieke berekeningen voor de krachten in meerlijnen en op de fenders en de verplaatsingen van het afgemeerde schip werden uitgevoerd door een student van de Universiteit Gent, Afdeling Maritieme Techniek, in het kader van zijn masterthesis. Ship model database We zouden in 2013 een cruiseschip willen beproeven in de sleeptank. Wat in 2013? Onderzoek van toegankelijkheid van cruiseschepen van 265 m tot 295 m tot de Rede van Antwerpen. Het gaat hier bijvoorbeeld over cruiseschepen zoals de Arcadia en MSC Musica. In eerste instantie is het noodzakelijk een zwaaizone te vinden voor deze schepen waarbij de zwaaizone opwaarts de Kennedytunnel als enige realistische zone kan gezien worden.

21 Schaalmodelonderzoek in-en uitwateringsconstructie Gereduceerde Getij Gebieden In kader van het geactualiseerde Sigmaplan worden langsheen de Schelde en haar getijderivieren Gecontroleerde OverstromingsGebieden (GOG s) aangelegd. Een GOG bestaat rondom uit dijken op sigmahoogte en een overloopdijk aan rivierzijde. Als het rivierpeil boven de overloopdijk komt wordt een deel van het water geborgen in het GOG. Wanneer het rivierpeil (bij eb) vervolgens onder het peil in het GOG zakt loopt het gebied leeg via een uitwateringskoker. Een aantal van de GOG gebieden wordt ingericht als Gereduceerde GetijdeGebied (GGG). Bij een GGG wordt een inwateringskoker toegevoegd aan een GOG zodat het gebied elke getij gedeeltelijk gevuld wordt. De eerste aangelegde GGG s te Lippenbroek en Kruibeke (in aanbouw) zijn uitgerust met een afzonderlijke inen uitwateringskoker. Voor de nieuwe GGG s zal de in- en uitwatering gecombineerd worden in één enkele constructie wat zowel een ecologisch als een economisch voordeel oplevert. Dimensionering in- en uitwateringskokers In een GGG wordt gestreefd naar een maximale doodtij- springtij variatie waarmee getracht wordt om zo dicht mogelijk een natuurlijke slikken en schorren werking te benaderen. De dimensionering van de hiervoor benodigde in- en uitwateringskokers wordt uitgevoerd aan de hand van numerieke modellen. Voor de recente gebieden werd dit op het WL uitgevoerd aan de hand van MIKE11 simulaties. Uit deze dimensionering volgt per GGG gebied een vloerpeil en een doorstroomsectie voor de in en uitwateringskokers. Het drempelpeil van de inwateringskoker kan achteraf in situ bijgesteld worden door middel van schotbalken te plaatsen. GOG/GGG Lippenbroek In 2006 werd als pilootproject het GOG/GGG Lippenbroek met een oppervlakte van 10 ha in gebruik genomen. Het hydraulisch ontwerp van de inwateringsconstructie gebeurde door middel van een op het WL uitgevoerde desktop studie. De inwateringsconstructie bestaat uit een koker doorheen de dijk met aan polderzijde een verwijdende inwateringskoker en de woelkom bedraagt 2.25 m. Op de helling dient een watersprong te ontstaan waarin de energie van het instromende water gedissipeerd wordt. De inwateringsconstructie doet zonder gekende problemen dienst sinds De uitwateringsconstructie was reeds aanwezig. 17

22 GOG/GGG Kruibeke Bazel Rupelmonde Het GOG/GGG gebied van KBR heeft met een oppervlakte van 200 ha een aanzienlijke grotere in- en uitwateringsconstructie nodig ten opzichte van lippenbroek. Enerzijds door het grotere verval (4.2 m ten opzichte van 2.25 m) en anderzijds door de bredere benodigde inwateringsconstructie (52 m ten opzichte van 3 m) was het niet mogelijk om het concept van de inwateringsconstructie van Lippenbroek over te nemen. Door middel van een op het WL uitgevoerde desktop studie werd een ontwerp opgemaakt van de inwateringsconstructie bestaande uit drie trappen, zodat de energie van het instromende water in drie fases (telkens gedeeltelijk) gedissipeerd wordt. Op het einde van elke trap wordt een opstaande rand voorzien om een minimale waterdekking te garanderen voor de inkomende vissen. Het ontwerp werd op schaal 1:12 beproefd in de grote stroomgoot van het WL. Hierbij werd de werking van de trappen geëvalueerd en de bodemnabije snelheid boven de bodembescherming aan polderzijde van de constructie opgemeten. Het GOG/GGG KBR wordt in 2013 in gebruik genomen. Toekomstige GOG/GGG gebieden Voor het ontwerp van de toekomstige GOG/GGG gebieden wordt een gecombineerde in- en uitwateringsconstructie voorzien. Een gecombineerde in- en uitwateringsconstructie bestaat aan rivierzijde uit een inwateringskoker bovenop een uitwateringskoker, aan polderzijde wordt een woelkom voorzien. Het hydraulisch ontwerp van de constructie wordt door middel van een desktop studie uitgevoerd door het studiebureau waaraan het ontwerp van het GOG/GGG gebied werd toegekend. Het WL voert een hydraulische revisie uit van deze ontwerpen. Door de grote verschillen in peilen, randvoorwaarden en ontwerpkeuzes van de studiebureaus zijn er grote onderlinge variaties tussen de verschillende

23 schaalmodel (schaal 1:8) te ontwerpen. Tijdens inwatering is het peilverschil over de constructie groter dan bij uitwatering waardoor in verhouding meer energie gedissipeerd moet worden. Om deze reden beperkt de schaalmodelstudie zich tot inwatering. GOG/GGG Bergenmeersen Het eerste gereviseerde ontwerp van een gecombineerde in- en uitwateringsconstructie is voor het GOG/GGG Bergenmeersen. Dit gebied heeft een oppervlakte van 38 ha en een verval tussen vloerpeil inwateringskoker en woelkom van 2.0 m. Bij een dergelijke constructie is het belangrijk dat aan polderzijde steeds een voldoende waterdekking beschikbaar is om een watersprong te laten ontstaan waarin de energie van het instromende water gedissipeerd wordt. Voor elke mogelijke combinatie van peilen in de rivier en het gebied (bepaald aan de hand van een MIKE11 studie van de GGG en GOG werking van het gebied) werd nagegaan of er al dan niet voldoende waterdekking aanwezig was. Hiernaast werd op het schaalmodel het algemene stromingspatroon, de invloed van schotbalken, de noodzaak tot beluchten van de vallende straal en de bodemnabije snelheid boven de bodembescherming aan polderzijde van de constructie onderzocht. 19

24 watsed kustveiligheid stormvloedkering zeebrugge vlottermetingen literatuurstudies golftank wenduine dijkdoorbraak terreinmetingen suppletie wiskundige modelleringen schaalmodel meetcampagne onderzoek walsoorden golfhoogte sedimentbewegingen klimaatsverandering golfgoot slibtesttank zandtransport baggerwerken schelde estuarium overtopping oostende superstormen getijberekeningen morfologie zeespiegelstijging diffusieverschijnsel golfmodellering baggeren stortstrategie

25 WatSed Water en Sediment

26

27 Water en Sediment De topics waar de onderzoeksgroep WatSed (Water en Sediment) zich vooral mee bezighoudt zijn: klimaatsverandering baggerwerken havenwerken bescherming tegen stormvloeden en wassen maatregelen tegen watertekort stromingsmodellering golfmodellering stormmodellering sedimentbeweging en morfologie. De belangrijkste klanten zijn: afdeling Maritieme Toegang afdeling Kust van MDK NV W&Z NV De Scheepvaart De onderzoeksgroep voert geïntegreerd onderzoek uit waarbij terreinmetingen, schaalmodelonderzoek, wiskundige modellering en litteratuurstudies met elkaar worden gecombineerd. Terreinmetingen Bij terreinmetingen maken we een onderscheid tussen: Analyses van terreinmetingen uitgevoerd door derden Zelf terreinmetingen uitvoeren en analyseren Voorbeelden van projecten met focus op terreinmetingen in 2012: TIDE Interestuariene vergelijking tussen Schelde, Elbe, Weser en Humber. In het kader van een INTERREG IVb project project TIDE (TIdal river DEvelopment) werd in samenwerking met Europese partners een vergelijking uitgevoerd tussen deze vier estuaria. Daarbij kwamen verschillende aspecten van de estuaria aan bod: hydrodynamica, geomorfologie, ecologie, vogels, historische evolutie en monitoring. Het Waterbouwkundig Laboratorium onderzocht de gelijkenissen en verschillen wat betreft de hydrodynamische kenmerken en de geomorfologische kenmerken van de vier estuaria. Flexibel storten Bij de uitvoering van de verruiming van de vaargeul in de Westerschelde wordt de aanleg- en een deel van de onderhoudsbaggerspecie teruggestort langs plaatranden. Hierbij is het doel laagdynamische habitats te creëren. Waar de uiteindelijke evaluatie zal gebeuren op basis van de ecotopenkaarten, geven de tussentijdse ontwikkelingen van de monitoring van de stroomsnelheden reeds een indicatie of laagdynamisch areaal gecreëerd wordt. Deze opvolging gebeurt via 2 manieren: enerzijds via stroommetingen op 10 raaien ter hoogte van de plaatrandstortingen (uitgevoerd door de Meetadviesdienst van RWS Zeeland), anderzijds via 2D-hydrodynamische modelberekeningen. Terreinmetingen in de strandzone In juni 2012 is de eerste meetcampagne in de strandzone (stromingen, golven, sediment) door het Waterbouwkundig Laboratorium gepland en uitgevoerd op de vooroever en het strand te Blankenberge. Men investeert in de uitvoering van dergelijke intensieve en moeilijk uitvoerbare meetcampagnes om de hydrodynamische en sedimentdynamische processen de weersomstandigheden en de randvoorwaarden qua getij, wind en sedimentaanvoer op de Noordzee. Voor de calibratie en de validatie van modellen is dergelijke meetinformatie worden toekomstige meetcampagnes gepland in andere badplaatsen aan onze kust. Schaalmodelonderzoeken Golfonderzoek Golfgoot In de golfgoot werd dit jaar vooral onderzoek gedaan voor de zeedijk van Wenduine. De zeedijk werd nagebouwd in de golfgoot en hierop werden superstormen gesimuleerd. Verschillende varianten van beschermingen (stormmuren, een breed strand) werden gebruikt om te onderzoeken hoe de overtopping voldoende gereduceerd wordt. Golftank In de golftank werd in 2012 het onderzoek voor de haveningang van Oostende afgerond. In het kader van de kustverdediging en een verbeterde haventoegang in Oostende was er nood aan gedetailleerde informatie over het golfklimaat in de haven van Oostende. De stad Oostende moet bij een superstorm niet alleen beschermd worden tegen overstromingen via de 23

28 zeedijk maar er dienen ook veiligheidsmaatregelen uitgewerkt te worden om overstromingen via de haven te voorkomen. Om deze veiligheidsmaatregelen te ontwerpen zijn gedetailleerde golfcondities in de haven noodzakelijk. Deze werden met wiskundige modellen. Schaalmodel getij Zeebrugge In 2012 werd er gewerkt aan de afregeling van dit schaalmodel zodat begin 2013 de calibratiefase van het model afgerond is kunnen worden. De investering in dit indrukwekkende, grote schaalmodel is bedoeld om het onderzoek over de mogelijkheden van verbetering van de bestaande haveningang van Zeebrugge te faciliteren. Te Zeebrugge is er enerzijds de problematiek van de sperperiode rond hoogwater gedurende de welke grote containerschepen de haven niet kunnen in- en uitvaren omwille van de grote dwarsstromingen. Anderzijds is er het probleem van de aanslibbing in de haven en de bijhorende dure onderhoudsbaggerwerken. Met behulp van het schaalmodel, in combinatie met numerieke modellen, Sedimenttesttank In de Sediment Test Tank werden, onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden, experimenten uitgevoerd op slib afkomstig van de haven van Zeebrugge. Het gedrag van dit materiaal, dat een zeer complexe samenstelling heeft van minerale en organische componenten, werd onderzocht qua reologie, consolidatie, evolutie in de tijd. Ook werd in dit fysische model uitvoerig in-situ slibmeetsystemen (densiteit en weerstand) getest alvorens over te gaan tot een nieuwe studie fase. Na een uitgebreide literatuurstudie en brainstorming met reologie- en sediment specialisten werd (wordt) gezocht naar een meetprotocol die eenduidig en snel het reologisch gedrag van slib kan vastleggen. De resultaten van het experimentele werk in het laboratorium zullen verder gevaloriseerd kunnen worden in het kader van toepassingen zoals het in-situ testen van alternatieve baggersystemen; de CFD-simulatie voor het simuleren van het gedrag van bewegende voorwerpen (schepen) in het slib; het opvolgen van het consolidatiegedrag van slib en mogelijk conditionering van Wiskundige modellen Bij wiskundige modellen maken we een onderscheid tussen: Proces-gebaseerde numerieke modellen Bij dit soort modellen worden de geldende differentiaalvergelijkingen ter beschrijving van de hydrodynamische/ sedimentdynamische processen gediscretiseerd in tijd en ruimte volgens de werkelijke geometrie van het studiegebied. Proces-gebaseerde geïdealiseerde modellen Bij dit soort modellen worden de differentiaalvergelijkingen vereenvoudigd door het weglaten van termen, door vereenvoudigde probleemstelling wordt analytisch of numeriek opgelost. Conceptuele / empirische modellen Bij dit soort modellen wordt vertrokken van datareeksen en worden correlaties tussen waarnemingen samengebald in wiskundige verbanden.

29 Voorbeelden van proces-gebaseerde numerieke modelleringen uitgevoerd in 2012: Validatie modellentrein CSM-ZUNO (Continental Shelf Model-Zuidelijk Noordzee model) Wiskundig model voor waterstanden, snelheden en saliniteiten die ons de randvoorwaarden levert voor detailmodellen. De ganse Noordzee is hierin geschematiseerd. Dit model wordt zowel voor online operationele doeleinden ingezet als voor Bevaarbaarheid Boven-Zeeschelde numerieke 2D berekeningen Hier zijn heel wat scenarioberekeningen gedaan voor het stuk van de Zeeschelde om dit beter bevaarbaar te maken. Nautisch onderzoek wordt steeds gevoed door goede stromingsvelden. Het doel is dus om een gedetailleerd mogelijk stromingsvelden maken. Deze kunnen dan dienen als input voor de simulator. In dit geval is er ook een ecologisch luik: ecologen hadden graag informatie over sediment concentraties etc. om zo na te gaan welke habitats er kunnen worden ontwikkeld. Detailmodel Terneuzen Hiervoor werden studies gedaan in functie van nautische toepassingen. We werken hiervoor ook met Telemac2D software. geschematiseerd. Superstormgolven in kusthavens Alle kusthavens zijn zwakke schakels. Voor al deze havens worden er plannen gemaakt om stormmuren/stormvloedkeringen te bouwen, ter bescherming van superstormen. Ten behoeve van het ontwerp van de hoogte en de sterkte van deze harde zeeweringen werden numerieke simulaties uitgevoerd van superstormgolven. In de haven van Blankenberge werd ondermeer de SWASH software gebruikt. In de haven van Zeebrugge werden ondermeer de softwarepakketen MIKE21 en MILDwave gebruikt. Optimalisatie afwatering IJzer via Dierendonck en het Veurne-Ambachtgemaal De bedoeling is om na te gaan of een bepaald gemaal (dat er nu staat maar niet ingezet wordt) benut kan worden om een betere afwatering te krijgen in geval van WAS. Hiervoor wordt het MIKE-11 model gebruikt. Simulaties overstromingsgebieden Schelde-stroomgebiedsdistrict Voor de overstromingsrichtlijnen is Vlaanderen wettelijk verplicht om alle overstromingsgebieden in kaart te brengen. In 2012 werden deze gemodelleerd voor alle Vlaamse bevaarbare waterwegen in het Scheldebekken. Er werd gebruik gemaakt van MIKE modelleringssoftware (1D, soms 2D). Om de overstromingsgebieden hier zo goed mogelijk in kaart te brengen is er interferentie gemaakt met de onbevaarbare waterlopen in Vlaanderen, en met de relevante waterlopen in Wallonië, Noord Frankrijk en Brussel. Voorbeeld van proces-gebaseerde geïdealiseerde modelleringen uitgevoerd in 2012: Geïdealiseerde modellering van estuaria Voor geometrisch geïdealiseerde estuaria hebben we wiskundige modelleringen uitgevoerd om het te verwachten effect van een verdieping van het estuarium te onderzoeken, op het vlak van getij-indringing, zout-zoet overgang en reststromingen die van groot belang zijn voor de slibdynamiek. Dergelijke modelleringsaanpak hanteren we ter onderzoek van de regimeshift hypothese in de Zeeschelde die de mogelijkheid aangeeft van een evolutie naar een gemiddeld grotere slibhoeveelheid in de Zeeschelde. 25

30 Voorbeelden van conceptuele/empirische modelleringen uitgevoerd in 2012: MARS In delen van het Netebekken is autigeen sediment de belangrijkste bron van het sediment in de waterkolom van de rivier. Meer bepaald wordt dit type sediment er gevormd in de waterkolom door oxidatieprocessen van ijzer-ionen die vanuit het grondwater worden aangevoerd. Op basis van langjarige metingen van sedimenthoeveelheden en sedimentanalyses in het laboratorium ontwikkelen we een conceptueel model, MARS genaamd, dat aangeeft hoeveel autigeen sediment in het Habitatmapping Schelde-estuarium Door middel van GIS-analyses worden relaties gelegd tussen fysische en ecologische parameters nabij de bodem van het estuarium. Parameters zoals waterdiepte, korrelgrootte, bodemvormen, stroomsnelheid worden gerelateerd aan biologische parameters die habitats karakteriseren. Empirische relaties die zo gelegd kunnen worden zijn van nut bij het voorspellen van effecten van ingrepen op het ecosysteem.

31 27

32 Projecten in de kijker Achtergrond In de 10 gemeenten langs de Vlaamse kust wonen samen mensen, een getal dat in de vakantiemaanden echter sterk toeneemt. Hoewel de Vlaamse kust slechts 67km lang is, zijn er zowel woongebieden als toeristische en andere economische activiteiten en belangrijke natuurwaarden vertegenwoordigd. Al deze functies van de Vlaamse kust worden gehypothekeerd door de natuurlijke bedreiging van stormen, die kunnen leiden tot een onaanvaardbaar hoog risico op overstromingen. Als gevolg van de klimaatwijziging (met stijgende zeespiegel en zwaardere stormen) zal in de toekomst de stormbelasting toenemen. Nu al zijn er delen van de kust onvoldoende beschermd tegen zware stormen. Bij zeer zware stormen, waarbij een waterpeil van 8 m TAW wordt bereikt, kunnen bovendien in twee badzones (Oostende en De Haan-Wenduine) en in de havens van Nieuwpoort, Blankenberge en Zeebrugge bressen in de zeewering ontstaan, met een uitgebreide overstroming van het achterland als gevolg. Het verzekeren van een voldoende hoge mate van kustveiligheid is dan ook een belangrijk aandachtspunt van het Vlaams kustbeleid. Stormmuren rondom de haven van Blankenberge Één van de zwakke schakels in de zeewering is de haven van Blankenberge. Rondom de haven wordt voorzien om stormmuren te bouwen. Ten behoeve van het ontwerp van de hoogte en de sterkte van deze stormmuren zijn golfrandvoorwaarden onder superstormcondities (zoals de 1000-jarige storm) nodig langs de randen van de haven.