Deelrapport 1 : Syntheserapport van het Current Deflecting Wall Onderzoek

Transcriptie

1 Vlaamse Overheid Departement Mobiliteit en Openbare Werken Afdeling Maritieme Toegang Deelrapport 1 : Syntheserapport van het Current Deflecting Wall Onderzoek

2 Colofon Foto titelblad: Artist impression CDW ter hoogte van Deurganckdok International Marine & Dredging Consultants Adres: Coveliersstraat 15, 2600 Antwerp, Belgium : : info@imdc.be Website:

3 Document Identificatie Titel Project Opdrachtgever Documentnaam Documentref Deelrapport 1 : Syntheserapport van het Current Deflecting Wall Onderzoek Vlaamse Overheid Departement Mobiliteit en Openbare Werken - Afdeling Maritieme Toegang K:\PROJECTS\11\ Evaluatie externe effecten aanslibbing DGD\10- Rap\CDWsynthesenota\RA10063SynthesenotaCDWv30.docx I/RA/11354/10.063/MBO Revisies / Goedkeuring Versie Datum Omschrijving Auteur Nazicht Goedgekeurd /12/2008 Concept MSA MBO MSA /05/2011 Final Draft MSA MBO MSA /05/2011 Final Version MSA MBO MSA Verdeellijst 6 Analoog Frederic Roose AMT (3) & Joris Vanlede WL (3) 1 Digitaal Abstract I/RA/11354/10.063/MBO page I

4

5 Inhoudstafel 1. INLEIDING DE OPDRACHT DOEL VAN DE STUDIE OVERZICHT VAN DE STUDIE OPBOUW VAN HET RAPPORT OVERZICHT VAN HET CDW ONDERZOEK CDW ONDERZOEK IN VLAANDEREN ALGEMEEN CDW ONDERZOEK FASE 1: VOORONDERZOEK CDW ( ) AANLEIDING EN SPECIFIEKE DOELSTELLING ONDERZOEKSRAPPORTEN ESSENTIËLE RESULTATEN EN ANALYSE/DUIDING VAN DE RESULTATEN Detailonderzoek Containerkaai West Internationaal CDW onderzoek BESTAANDE ONZEKERHEDEN, ARGUMENTEN VOOR VERDER ONDERZOEK FASE 2: HAALBAARHEIDSONDERZOEK CDW ( ) AANLEIDING EN SPECIFIEKE DOELSTELLING ONDERZOEKSRAPPORTEN ESSENTIËLE RESULTATEN EN ANALYSE/DUIDING VAN DE RESULTATEN Studie densiteitsstromingen Nautisch onderzoek BESTAANDE ONZEKERHEDEN, ARGUMENTEN VOOR VERDER ONDERZOEK FASE 3: ONDERZOEK VORMGEVING CDW ( ) AANLEIDING EN SPECIFIEKE DOELSTELLING ONDERZOEKSRAPPORTEN ESSENTIËLE RESULTATEN EN ANALYSE/DUIDING VAN DE RESULTATEN Ontwikkeling van en simulaties met nieuw slibtransportmodel Meetcampagnes HCBS en opvolging aanslibbing Deurganckdok BESTAANDE ONZEKERHEDEN, ARGUMENTEN VOOR VERDER ONDERZOEK SAMENVATTING EN CONCLUSIES REFERENCES I/RA/11354/10.063/MBO page II

6 Bijlagen BIJLAGE A SEDIMENTATIE (TON/DAG) IN DEURGANCKDOK A.1 SEDIMENTATIE (TON/DAG) IN DEURGANCKDOK A.1.1 Sedimentatie op basis van slibtransportberekeningen A.1.2 Sedimentatie op basis van meetgegevens BIJLAGE B SUMMARY OF CDW EXPERT MEETING (1998) Lijst van Tabellen TABEL 7-1: OVERZICHT VAN DE BEREKENDE SEDIMENTATIE VAN DEURGANCKOK UIT ALLE STUDIES TABEL 7-2: OVERZICHT VAN DE BEREKENDE SEDIMENTATIE UIT DE MEETGEGEVENS Lijst van Figuren FIGUUR 3-1: INTERNATIONAAL CDW ONDERZOEK... 7 FIGUUR 4-1: FYSISCH MODEL CDW I/RA/11354/10.063/MBO page III

7 1. INLEIDING 1.1. De opdracht Dit rapport is onderdeel van de reeks rapporten betreffende de studie Evaluatie van de externe effecten op de aanslibbing in Deurganckdok, die werd uitgeschreven door de Afdeling Maritieme Toegang in het bestek 16EF/2009/14 en gegund werd aan International Marine and Dredging Consultants NV () in samenwerking met Deltares en Gems International op 08/12/ Doel van de studie De doelstelling van deze opdracht is het evalueren van de externe effecten op de aanslibbing van het Deurganckdok. Onder externe effecten worden deze effecten verstaan die volgen uit recente of geplande menselijke ingrepen in de nabijheid van het Deurganckdok: de bouw van de Current Deflecting Wall stroomafwaarts van de ingang van het Deurganckdok de uitvoering van de geplande verdieping en verbreding van de vaargeul in de Beneden- Zeeschelde tussen de ingang van Deurganckdok en de toegangsgeulen naar de Zandvliet- en de Berendrechtsluis het verdiepen van de toegang tot het Deurganckdok door het wegbaggeren van de drempel aan de ingang van Deurganckdok 1.3. Overzicht van de studie Deze opdracht bestaat uit 3 percelen: Rapportering en analyse van bestaande documenten en meetgegevens Uitvoering van specifieke metingen om de aanslibbing en de omgevingsfactoren te kennen Ondersteuning van numerieke modellering In het kader van deze studie werden tot nog toe volgende rapporten uitgewerkt : Deelrapport 1 : Syntheserapport van het Current Deflecting Wall Onderzoek, I/RA/11354/10.063/MBO (voorliggend rapport) 1.4. Opbouw van het rapport Dit rapport omvat een synthese van het onderzoek aangaande de Current Deflecting Wall (CDW). Het syntheserapport is een chronologisch verhaal waarin een duidelijk beeld van het uitgevoerde onderzoek sinds de jaren negentig wordt uitgewerkt en waarin de resultaten worden toegelicht. Het Current Deflecting Wall onderzoek wordt gekarakteriseerd door 3 fases : De eerste fase van het CDW-onderzoek maakte deel uit van het vooronderzoek naar de Containerkaai West, wat uiteindelijk in het Deurganckdok geresulteerd heeft. De tweede fase omvatte het haalbaarheidsonderzoek naar het CDW-concept met behulp van veldmetingen, een fysisch schaalmodel en numerieke modellering en was hoofdzakelijk gericht op de hydrodynamische aspecten. Veldmetingen zijn uitgevoerd in het kader van het bestek 16EB/2001/01 'Studie densiteitsstromingen ihkv LTV' (2 ADCP-meetcampagnes en enkele maanden continue metingen langs de Beneden-Zeeschelde en in de Kallosluis) en gebruikt ter calibratie van het numerieke model. De derde fase omvat het onderzoek met een gedetailleerd, gecalibreerd numeriek model naar een vereiste vormgeving van een Current Deflecting Wall om de aanslibbing te reduceren. Deze fase spitste zich to op het aspect slibtransport. I/RA/11354/10.063/MBO page 1

8 Na een overzicht van het uitgevoerd onderzoek (hoofdstuk 2) worden voor elk van de 3 fasen de onderstaande punten besproken (in respectievelijk de hoofdstukken 3 tot en met 5): aanleiding en specifieke doelstelling onderzoeksrapporten essentiële resultaten en analyse/duiding van de resultaten Bestaande onzekerheden, argumenten voor verder onderzoek Tot slot worden de besluiten met betrekking tot het uitgevoerde onderzoek geformuleerd, gekoppeld aan een conclusie inzake de verwachtingen omtrent de CDW. I/RA/11354/10.063/MBO page 2

9 2. OVERZICHT VAN HET CDW ONDERZOEK 2.1. CDW onderzoek in Vlaanderen In de periode is door de Vlaamse overheid uitvoerig onderzoek verricht naar de mogelijkheden en beperkingen van een Current Deflecting Wall als structurele maatregel om de aanslibbing in het Deurganckdok te reduceren. Onderstaand wordt een overzicht gegeven van de studies die hebben geleid van een haalbaarheidsstudie van een getijdendok naar een gedetailleerde analyse van de vereiste vormgeving van een Current Deflecting Wall om de aanslibbing te reduceren. Een belangrijk aandachtspunt daarbij is uiteraard dat bij aanvang van de studies de invloed van een CDW in homogene omstandigheden (geen densiteitsstromingen als gevolg van verschillen in zoutgehalte tussen rivier en dok) reeds gekend was vanuit de toepassing in de haven van Hamburg (Alexander, M. P.,1995), (Christiansen and Kirby, 1991). 1. Containerkaai-dok West, Oriënterend hydraulisch-sedimentologisch onderzoek, uitgevoerd in opdracht van het Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen door het studieconsortium IMDC- Waterbouwkundig Laboratorium, in in voorbereiding van de startnota van Containerkaai/dok-West. Deze studie resulteerde in een eindrapport in november 1995 (IMDC- WLB, 1995) en een aanvullend rapport betreffende de onderhoudsbaggerwerken in 1996 (IMDC- WLB, 1996). 2. Containerdok West, Hydraulisch-sedimentologisch onderzoek, uitgevoerd in opdracht van het Waterbouwkundig Laboratorium door IMDC, in samenwerking met de betrokken afdelingen van de Administratie Waterwegen en Zeewezen, de Technische dienst van het Havenbedrijf van Antwerpen, het Laboratorium voor Hydraulica (KU Leuven), het Instituut voor Natuurbehoud en HR Wallingford. Deze studie resulteerde in een eindrapport in 1998 (IMDC, 1998b). 3. Parallel aan het numeriek onderzoek, zoals hierboven beschreven werd door het Waterbouwkundig Laboratorium onderzoek uitgevoerd op fysisch model met het doel de overgang tussen de rivierbedding en het containerdok te bestuderen (Waterbouwkundig Laboratorium, 1997). 4. Op 1 maart 2002 gaf het Waterbouwkundig Laboratorium opdracht aan WL Delft Hydraulics 1, in samenwerking met IMDC, om de studie uit te voeren betreffende Densiteitsstromingen Schelde in het kader van LTV, gericht op het uivoeren van de nodige metingen en het bouwen van een fysisch model. 5. In 2004 is WL Delft Hydraulics, in samenwerking met IMDC, in het kader van het Zeeschelde Slib3D project gevraagd een advies uit te brengen over de verwachte effecten van een Current Deflecting Wall (CDW) op sedimentatie patronen in het Deurganckdok. Hiervoor zijn nieuwe functionaliteiten in het softwarepakket Delft3D ingebouwd, en zijn verschillende model applicaties voor de Beneden-Zeeschelde en het Deurganckdok ontwikkeld. 6. In 2004 verleende het Waterbouwkundig Laboratorium opdracht aan IMDC, in samenwerking met WL Delft Hydraulics, dr. R. Kirby en Gems International om een studie uit te voeren betreffende het voorkomen van hooggeconcentreerde bentische slibsuspensies in de Beneden-Zeeschelde, teneinde inzicht te verwerven in het potentieel risico op aanvoer van sediment naar het Deurganckdok dat niet afkomstig is uit suspensietransport. Deze studie werd herhaald in teneinde seizoenale verschillen te kunnen vaststellen. 7. In 2006 verleende het Waterbouwkundig Laboratorium opdracht aan IMDC, in samenwerking met WL Delft Hydraulics en Gems International om een studie uit te voeren betreffende de opvolging van de aanslibbing in het Deurganckdok. Deze studie werd herhaald in 2007 en in 2008 teneinde de evolutie van de aanslibbing te kunnen vaststellen onder veranderende situaties inzake afwerking van het Deurganckdok. 1 Thans Deltares I/RA/11354/10.063/MBO page 3

10 Uit deze studies resulteerden een aantal rapporten inzake de 3 opeenvolgende fazen van het onderzoek, waarvan de resultaten in de volgende hoofdstukken verder besproken worden Algemeen CDW onderzoek Naast het specifiek onderzoek in Vlaanderen dient in dit overzicht vooral gewezen te worden op het belang van het LIP 2 en LIP III onderzoek dat betrekking heeft op de experiment en in fysisch model, hoofdzakelijk In het Waterloopkundig Laboratorium te Delft (verder beschreven in hoofdstuk 3). I/RA/11354/10.063/MBO page 4

11 3. FASE 1: VOORONDERZOEK CDW ( ) 3.1. Aanleiding en specifieke doelstelling De eerste fase van het CDW-onderzoek maakte deel uit van het vooronderzoek naar de Containerkaai West (opdrachten 1 en 2 uit de lijst van hoofdstuk 2), wat uiteindelijk in het Deurganckdok geresulteerd heeft. De aanleiding van het vooronderzoek CDW waren de volgende vaststellingen uit het oriënterend onderzoek voor het tijdok: 1. Uit het eerste onderzoek betreffende de mogelijke bouw van een getijdedok (IMDC-WLB, 1995) volgde een verwachte aanslibbing van circa 1500 ton/getij ongeacht de lengte en de inplanting van het dok, resulterend in een jaarlijkse aanslibbing van 4 tot 4.5 miljoen m De hieraan gekoppelde jaarlijkse kost voor de onderhoudsbaggerwerken werd destijds geraamd op minimaal 5 tot 6 miljoen Euro (IMDC-WLB, 1996). 3. De grootste drijvende kracht achter de aanslibbing is de densiteitsstroming die er voor zorgt dat de totale wateruitwisseling (circa 40 miljoen m 3 ) tussen dok en rivier 4 tot 10 keer het kombergingsvolume is dat te wijten is aan de getijwerking (IMDC-WLB, 1995). Verder werden uit een algemeen literatuuronderzoek en uit contacten met internationale experten de volgende vaststellingen gedaan: 1. In de haven van Hamburg werd na onderzoek (Christiansen and Kirby, 1991).een prototype CDW gebouwd in de Kohlfleet haven in Deze CDW fungeerde in een homogene vloeistof en er werden geen referenties gevonden naar de werking van een CDW in geval van densiteitsstromingen. 3. Door de bouw van de CDW werd de reductie van de jaarlijkse aanslibbing in de Kohlfleet haven geraamd (op basis van metingen) op circa 40% (PIANC, 2008 en Kuijper et al., 2005). Op basis van deze vaststellingen werd een gedetailleerd hydraulisch-sedimentologisch onderzoek geformuleerd door het Waterbouwkundig Laboratorium. De specifieke doelstellingen van het onderzoek waren : 1. Hoe kan het onderhoudsbaggerwerk in het tijdok beperkt worden? 2. Wat zijn de gevolgen van de verdieping van de Drempel van Frederik op het hydraulischsedimentologisch regime? 2 Deze studie resulteerde in een eindrapport (IMDC, 1998b) waarin de bevindingen werden gerapporteerd inzake de uitgevoerde metingen, de 3D modelsimulaties betreffende het tijdok en de impact van het tijdok op de Drempel van Frederik, aangevuld met een rapport betreffende de fysische modelproeven voor het tijdok (Waterbouwkundig Laboratorium, 1997). Daarnaast werd op internationaal vlak verder onderzoek verricht met het oog op het verwerven van meer inzicht in de werking van de CDW en de mogelijkheden tot numerieke modellering van een dergelijke structuur in hydrodynamisch onderzoek Onderzoeksrapporten Door de opdrachtgever werden volgende rapporten vermeld voor het specifiek onderzoek van het Containerdok West : 1. IMDC (1998a), waarin het volledig numeriek hydraulisch-sedimentologisch detailonderzoek van Containerdok West wordt gerapporteerd. 2. Waterbouwkundig Laboratorium (1997) waarin de fysische modelproeven voor het tijdok en de bevindingen m.b.t de impact van een CDW op de wateruitwisseling rivier/dok worden beschreven. 2 Wat in het kader van dit syntheserapport minder relevant is I/RA/11354/10.063/MBO page 5

12 Verder zijn volgende documenten van belang: 3. Fettweis M., Sas M., (1998), waarin de bevindingen worden weergegeven van de tweedaagse workshop (Expert meeting) die werd gehouden op initiatief van de Vlaamse Overheid en het Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen. (de volledige tekst hiervan is opgenomen in bijlage B) 4. IMDC (1998b). waarin het volledig onderzoek van Containerdok West is beschreven. Daarnaast wordt voor het internationaal onderzoek verwezen naar : 5. Crowder (1996) waarin het fysisch modelonderzoek in het Waterloopkundig Laboratorium te Delft worden beschreven dat als doel had om de invloed na te gaan van de vormgeving van een CDW op de wateruitwisseling, uitgevoerd in het kader van LIP van Leeuwen en Hofland (1999) waarin het eerste onderzoek betreffende het gedrag van een CDW in geval van densiteitsstromingen wordt beschreven. 7. Crowder, Hofland and van Leeuwen (1999). Current Deflecting Wall Study. Interim Experimental report. LIP III 8. PIANC (2008) waarin alle mogelijke technieken beschreven worden om aanslibbing in havenbekkens te minimaliseren Essentiële resultaten en analyse/duiding van de resultaten Detailonderzoek Containerkaai West In relatie tot de aanslibbing werden de resultaten van het vooronderzoek verfijnd en bevestigd : 1. De wateruitwisseling tussen het dok en de Schelde wordt voornamelijk veroorzaakt door de densiteitsstromingen. De longitudinale saliniteitsgradiënt op de Schelde zorgt (in combinatie met het eb-vloed signaal in de saliniteit) voor een faseverschuiving tussen de saliniteit in de Schelde en het tijdok. Hierdoor ontstaat er een saliniteitsgradient tussen de Schelde en het tijdok, wat een tweelagenstroming aandrijft. De wateruitwisseling is ongeveer 3 keer groter met densiteitsstromingen (45 miljoen m 3 /getij) dan zonder densiteitsstromingen (15 miljoen m 3 /getij). 2. De wateruitwisseling tussen het dok en de Schelde wordt voor circa 65% bepaald door densiteitseffecten, voor 15% door getijwerking en voor 20% door neerwerking.. 3. Het effect van de bouw van het tijdok én de verdieping van de vaargeul op de getijvoortplanting is gering, het gemiddeld vloedvolume zal toenemen met ongeveer 5% ter hoogte van de Drempel van Frederik. 4. Het slib is niet gelijkmatig verdeeld over het dok. De maximale aanslibbingssnelheid in het dok is gelegen tussen 2 (uiteinde van het dok) en 9 mm/getij (ingang dok). Het slib wordt voor 45% in het eerste deel van het dok afgezet. 5. De jaarlijkse hoeveelheid aanslibbing in het tijdok wordt geschat op 4.2 miljoen m 3 of 1 miljoen TDS (ρ = 1.15 kg/l, 1 m 3 = TDS). 6. De voorgestelde nautisch aanvaardbare of praktisch haalbare structurele maatregelen (langssleuf in dok, doorstroomgeul in Schelde, verbreding vaargeul, verandering van de vormgeving van het dok) veranderen (verminderen) de aanslibbing in het dok niet significant. 7. Een langssleuf in het midden van het tijdok zal de sedimenten concentreren op een kleinere oppervlakte, wat gunstig is voor het onderhoud. De aanslibbing zal dus verminderen langsheen de kaaimuren. 8. Van alle onderzochte technieken (12) om de aanslibbing in het dok te reduceren, werden er in de Expertmeeting slechts 3 als realistisch geëvalueerd, met name de CDW, een stroomgeleidingskribbe en een drempel. Uit het fysisch modelonderzoek, dat zich toespitste op het reduceren van de wateruitwisseling door neerwerking werden volgende besluiten getrokken. I/RA/11354/10.063/MBO page 6

13 1. Door aanpassingen aan de aansluiting van het dok met de Schelde, en rekening houdend met een aantal randvoorwaarden inzake kosten, morfologie en scheepvaart, kan de neersnelheid (en dus het uitgewisseld volume) gereduceerd worden met 50%. 2. Een CDW, weliswaar getest in homogene condities, verhoogt de snelheidsafname tot ongeveer 70%. 3. Het is belangrijk dat er voldoende stroming wordt verkregen tussen de CDW en de oever. 4. De goede werking van een CDW hangt af van zijn vorm en afmetingen in relatie tot de vorm van het tijdok en de aansluiting aan de Schelde Internationaal CDW onderzoek Het internationaal onderzoek spitste zich vooral toe op de vormgeving en de mogelijke efficiëntie van een CDW, dit alles via fysische modelproeven : 1. Een C-vormige CDW reduceert in homogene condities sterk de mixing zone en dus het uitgewisseld volume (Crowder, 1996), een S-vorm is minder efficiënt in dit opzicht. 2. In geval van zoet-zout effecten volstaat een C-vormige CDW niet, maar dient een drempel te worden aangelegd die het zoutere water afleidt naar het midden van de rivier en voor de getijvulling van het dok water aantrekt uit het bovenste deel van de waterkolom. Een principeschets is onderstaand weergegeven, resulterend uit het LIP III onderzoek (Crowder, 1999), (Hofland et al, 2001). Figuur 3-1: Internationaal CDW onderzoek 3.4. Bestaande onzekerheden, argumenten voor verder onderzoek Een van de belangrijkste onzekerheden van het fysisch onderzoek geeft meteen ook aanleiding tot verder onderzoek, met name : 1. Er kon een optimale vorm van de kop van het tijdok worden vastgelegd voor een toestand zonder CDW. Dit laat toe om later een CDW optimaal te dimensioneren indien later wiskundig onderzoek zou aantonen dat een CDW ook in zoet-zout omgeving gelijkaardige resultaten genereert. Daarnaast werden in de Expertmeeting belangrijke conclusies getrokken met betrekking tot verder noodzakelijk onderzoek om de aanslibbing te reduceren en wel op drie vlakken : 1. Noodzakelijke metingen : a. De valsnelheid van de slibpartikels moet in situ opgemeten worden (dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van het HCBS-onderzoek, zoals verder beschreven in 5.3.2). b. Het uitwisselingsproces dat zal plaatsgrijpen in het tijdok, en dat sterke gelijkenis vertoont met het proces in de toegangsgeul naar de Kallosluis (ondermeer omwille van een vergelijkbare bochtligging) dient onderzocht te worden door het stromingspatroon (met ADCP), de sedimentconcentratie en het zoutgehalte en de variaties ervan gedurende de I/RA/11354/10.063/MBO page 7

14 getijcyclus op te meten. (Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van de studie densiteitsstromingen ihkv LTV, zoals verder beschreven in ) 2. Fysische experimenten : a. Modelproeven zijn noodzakelijk om de processen en hun interacties te kunnen onderzoeken, waarbij stroming, zoutgehalte en sedimentfluxen dienen gesimuleerd te worden. (Dit onderzoek is, net als onderdeel b. uitgevoerd in het kader van de studie densiteitsstromingen ihkv LTV, zoals verder beschreven in ) b. Daarnaast dienen aspecten die moeilijk in een numeriek model kunnen weergegeven worden onderzocht te worden, met name turbulente mixing en neervorming stroomafwaarts van een CDW. 3. Numerieke modellering dient zich toe te leggen op: a. Het opzetten en valideren van een numeriek model (met voldoende weergave van de processen) en moet gebruik maken van de in situ metingen en van de resultaten van het fysisch modelonderzoek. (Dit onderzoek is uitgevoerd in het kader van de studie densiteitsstromingen ihkv LTV, zoals verder beschreven in ) b. Het simuleren van de sedimentatie in het tijdok zonder verdere sedimentatiereducerende constructies (als benchmark). Dit onderzoek is, net als onderdeel c, uitgevoerd in het kader van de studie met behulp van een 3D slibtransportmodel, zoals verder beschreven in ) c. Het simuleren van het effect van een sedimentatiereducerende constructie en desgevallend het vorm geven van een dergelijke constructie. I/RA/11354/10.063/MBO page 8

15 4. FASE 2: HAALBAARHEIDSONDERZOEK CDW ( ) 4.1. Aanleiding en specifieke doelstelling Op basis van de vaststellingen uit het vooronderzoek en vooral de resterende onzekerheden over het functioneren van een CDW in zoet-zout omstandigheden, werd door de Vlaamse overheid verder onderzoek opgestart op basis van de aanbevelingen van de Expert meeting, met als specifieke doelstelling de haalbaarheid van een CDW voor de specifieke omstandigheden ter hoogte van het Deurganckdok na te gaan. In deze fase was het onderzoek gericht op de waterbeweging en niet op het slibtransport Onderzoeksrapporten De tweede fase omvatte het haalbaarheidsonderzoek naar het CDW-concept, opgedeeld in twee onderzoeksopdrachten. 1. Uitvoeren van veldmetingen, een fysisch schaalmodel en numerieke modellering zijn uitgevoerd in het kader van het bestek 16EB/2001/01 'Studie densiteitsstromingen ihkv LTV', waarvan de globale resultaten worden samengevat in (Winterwerp & Kuijper, 2003) : 1. De veldmetingen hadden betrekking op enerzijds het verzamelen van randvoorwaarden voor het Scheldemodel (IMDC, 2002b t.e.m. 2002e), anderzijds om stromingscondities (bestaande toestand) te kennen ter hoogte van het toekomstige Deurganckdok (IMDC, 2002f en 2002g), de variabiliteit van de omgevingscondities in de Schelde (IMDC, 2002a, 2002j en 2002k) en tenslotte de uitwisselingsmechanismes in beeld te brengen in de toegangsgeul naar de Kallosluis (IMDC, 2002h en 2002i). De analyse van het geheel van de metingen is gebundeld in (IMDC, 2002l). 2. Een fysisch schaalmodel met mogelijkheid tot simulatie van zout-zoet wateruitwisseling in de Getijgoot (WL Delft Hydraulics, 2003a en 2003b) waarin de wateruitwisseling van het dok met de Schelde werd onderzocht alsook een eerste vormgeving van de CDW. 3. Numerieke modellering met behulp van een 3D hydrodynamisch model van de Beneden- Zeeschelde gericht op het simuleren van de globale stromingspatronen in de Beneden- Zeeschelde alsook de wateruitwisseling Schelde/Deurganckdok en de effecten van een CDW (WL Delft Hydraulics, 2004a, 2004b en 2004c). 2. Nautisch onderzoek uitgevoerd door het Waterbouwkundig Laboratorium met als doelstelling na te gaan wat de invloed van een CDW op de scheepvaart is, welke beperkingen er ontstaan voor de scheepvaart en oplossingen te formuleren om met deze beperkingen om te gaan (Waterbouwkundig Laboratorium, 2005). Dit onderzoek bouwde verder op het nautisch onderzoek met betrekking tot het in- en uitvaren van het dok (Waterbouwkundig Laboratorium, 1996) Essentiële resultaten en analyse/duiding van de resultaten Studie densiteitsstromingen De intensieve meetcampagne heeft een bruikbare set gegevens opgeleverd voor de afregeling van het fysisch model en het numeriek model en heeft bovendien bevestigd dat er geen verticale stratificatie is, wel een goede mixing in de waterkolom. Daarnaast werd ter hoogte van het Deurganckdok de specificiteit van de stroming in beeld gebracht met secundaire stromingen (Winterwerp et al, 2006) veroorzaakt door de saliniteitsverschillen. Ten aanzien van de uitwisselingsmechanismes hebben de metingen in de toegangsgeul van de Kallosluis consistente data opgeleverd om het stroombeeld als gevolg van saliniteitsverschillen gedurende de opeenvolgende fases van het getij te kunnen vaststellen en reproduceren. Het fysisch schaalmodel van de Beneden-Zeeschelde met een detailzone tussen de Europaterminal en Ketenis resulteerde in de onderstaande conclusies. 1. Er kon een geschikte vorm van de CDW worden vastgelegd om een minimale instroom langs de bodem en een maximale vulling langs het oppervlak te kunnen realiseren, bestaande uit een drempel in combinatie met een geperforeerde wand nabij de bodem en een volle C-vormige wand over de verdere waterkolom. I/RA/11354/10.063/MBO page 9

16 Figuur 4-1: Fysisch model CDW 2. Uit een grondige analyse van de modelresultaten, met vooral de focus op de wateruitwisseling dicht bij de bodem, kon inzicht worden verkregen in het totaal uitgewisseld watervolume tussen Schelde en dok (Christiansen, H, Heyer, H., 2005, Appendix B). Uit deze analyse concludeerden Christiansen and Heyer Concerning siltation in the harbour basin these changed flow conditions are expected to result in significantly reduced siltation rates. Dit is in lijn met het resultaat dat a priori verwacht werd op basis van de eerdere fysische proeven (Waterbouwkundig Laboratorium, 1997). De CDW werkt hoofdzakelijk in op de neervorming en heeft zoals verwacht geen invloed op de densiteitsstroming of de getijwerking, die verantwoordelijk zijn voor 80% van de wateruitwisseling. Het numeriek modelonderzoek leverde volgende resultaten : 1. Het lokaal numeriek model van het fysisch schaalmodel werd in 2D opgezet voor de calibratie van het schaalmodel en een 3D toepassing werd ontwikkeld om het effect van de CDW te kunnen bepalen en de distorsie in het schaalmodel te kunnen inschatten. 2. Het 3D model van de Schelde tussen Waarde en Schelle werd gebruikt om de randvoorwaarden aan te leveren voor de lokale modellen, waaronder een gedetailleerd model ter hoogte van Deurganckdok om de uitwisselingsstroming en de stroming ter hoogte van de CDW te kunnen weergeven. In het model werd een specifieke weergave gemodelleerd van de CDW als hydraulische structuur. 3. Het model bevestigde de relatieve grootte van de uitwisselingsmechanismes in de situatie zonder CDW: 18% getijwerking, 27% neervorming en 55% densiteitsstroming. 4. In tegenstelling met het fysisch modelonderzoek werd wel een geringe impact waargenomen van de CDW op het uitgewisseld watervolume (reductie met 6%) als gevolg van een reductie van de neervorming (15%) en de densiteitsstroming (4%), waardoor volgende verhoudingen bekomen werden. 19% getijwerking, 25% neervorming en 56% densiteitsstroming. 5. Daarnaast werden aanbevelingen geformuleerd om het cohesief sedimenttransport aan te passen om in een latere fase het effect van de CDW op het slibtransport en de sedimentatie te kunnen modelleren (deze worden in de volgende paragraaf beschreven). I/RA/11354/10.063/MBO page 10

17 Nautisch onderzoek Op basis van 26 simulatievaarten met een lang containerschip konden volgende besluiten getrokken worden : 1. Een CDW heeft invloed op het vaargedrag : psychologisch gezien blijft men verder van een zichtbare muur dan van een ongemarkeerde ondiepte. 2. Een CDW dient duidelijk gemarkeerd te zijn middels verf, nachtverlichting, radarreflectoren en een signalisatieverlichting. 3. Een CDW dient hoog genoeg te zijn om zichtbaar te blijven bij hoogwater tijdens springtij. 4. De vaarbaan dient ter hoogte van de CDW verbreed te worden (naar circa 390m) 5. Door de aanwezigheid van stroming (zowel tijdens eb als vloed) is een ellipsvormige zwaaizone aangewezen aan de ingang van het Deurganckdok. Hiertoe is inmiddels de nodige ruimte gecreëerd door de rand van de Plaat van Lillo verder uit te baggeren naar de rechteroever toe, wat overeenstemt met een aanpassing van de vaargeul Bestaande onzekerheden, argumenten voor verder onderzoek Vanuit nautisch oogpunt werden geen verdere onderzoeksvoorstellen geformuleerd. Inzake hydraulisch-sedimentologisch onderzoek bleven volgende vragen onbeantwoord en vormden de aanleiding tot verder onderzoek : 1. De simulaties met het beschikbare numeriek modelinstrumentarium waarin een specfieke CDWstructuur werd ontwikkeld geven onvoldoende zekerheid over de impact van de CDW op het stroombeeld. Dit impliceert dat verder ontwikkelwerk nodig is om over een voldoende gedetailleerd en gevalideerd stromingsmodel van Deurganckdok en de CDW te beschikken. 2. Om het effect van een CDW te kunnen begroten, dient het beschikbare instrumentarium uitgebreid te worden met een specifiek innovatief slibdynamicamodel, waarin rekening wordt gehouden met volgende aanbevelingen 3 : a. Het 3D model moet in staat zijn het transport en de afzetting van slib-zandmengsels te modelleren, bij voorkeur op basis van het doctoraatsonderzoek van Van Ledden (2003) met terugkoppeling naar bodemveranderingen (morfologische processen). b. Het 3D model moet een verbeterde slibtransportmodule omvatten, waarin de volgende processen kunnen gemodelleerd worden ; het gedrag van hooggeconcentreerde slibsuspensies (HCBS lagen) inclusief de niet-newtoniaanse eigenschappen. c. Het model dient bij voorkeur ook de consolidatie van niet-newtoniaanse hooggeconcentreerde slibsuspensies en de interactie met de waterbeweging te modelleren. 3 Op basis van de eerste bevindingen van HCBS-onderzoek (zie verder) waaruit bleek dat de HCBS-lagen niet bijdragen aan de sedimentatie van het Deurganckdok, is beslist dit onderzoek niet uit te voeren. I/RA/11354/10.063/MBO page 11

18 5. FASE 3: ONDERZOEK VORMGEVING CDW ( ) 5.1. Aanleiding en specifieke doelstelling Op basis van de vaststellingen met betrekking tot de beperkingen van het bestaande modelinstrumentarium en om ontbrekende gegevens te verzamelen, werd door de Vlaamse overheid verder onderzoek opgestart, met als specifieke doelstelling het modelinstrumentarium te verbeteren om de vorm van de CDW te kunnen bepalen en het effect van de CDW op de sedimentatie in het Deurganckdok te kunnen begroten. In deze fase van het onderzoek werd duidelijk het accent verschoven van de loutere hydrodynamica naar het slibtransport Onderzoeksrapporten De derde fase omvat onderzoek om de vorm en de effecten van een CDW te bepalen en is opgedeeld in drie onderzoeksopdrachten. 1. Ontwikkelen van en gebruik van een 3D slibtransportmodel voor de Beneden-Zeeschelde, uitgevoerd door WL Delft Hydraulics (16EB/04/17), waarvan het geheel is samengevat in (Van Maren et al, in press): 1. De ontwikkeling van het modelinstrumentarium is gerapporteerd in (WL Delft Hydraulics, 2005, 2006a, 2006d, 2006e en 2007a). 2. De simulaties zijn gerapporteerd in de volgende documenten : de geometrie van de CDW en het Deurganckdok (WL Delft Hydraulics, 2007b), het effect van de CDW (WL Delft Hydraulics, 2006b en 2006c) en seizoenale effecten (Deltares, 2008). 2. In 2004 verleende het Waterbouwkundig Laboratorium, conform bestek 16EB/04/13 opdracht om een studie uit te voeren betreffende het voorkomen van hooggeconcentreerde bentische slibsuspensies (HBCS) in de Beneden-Zeeschelde, teneinde inzicht te verwerven in het potentieel risico op aanvoer van sediment naar het Deurganckdok dat niet afkomstig is uit suspensietransport. Deze studie werd herhaald in teneinde seizoenale verschillen te kunnen vaststellen. 1. De meetcampagne was enerzijds gericht op het identificeren van het mogelijk voorkomen van HCBS-lagen nabij Deurganckdok. De belangrijkste bevindingen zijn gebundeld in (IMDC, 2007b) samen met het overzicht van alle deelrapporten. 2. Anderzijds werden een aantal nog ontbrekende slibeigenschappen opgemeten, met name de erosiekarakteristieken en de valsnelheid van de slibpartikels (IMDC, 2005a, 2005b en 2006) zowel in winter- als in zomercondities. 3. Tenslotte werd intensief gemeten naar het stroomsnelheden, slibconcentraties en fluxen en saliniteit in de omgeving van Deurganckdok. Het globaal overzicht van alle metingen is opgenomen in (IMDC,2007b). 3. Om de aanslibbing van het Deurganckdok te kunnen monitoren in de periode die volgde op het doorbaggeren van de dijk van het Deurganckdok werd door het Waterbouwkundig Laboratorium in 2006 de opdracht gegund om metingen uit te voeren gedurende 3 jaar (bestek 16EB/05/04). 1. De meetcampagne was enerzijds gericht op het identificeren van het saliniteitspatroon en de slibconcentratie verdeling in het Deurganckdok, in relatie tot de variaties van de omgevingscondities in de Schelde. De belangrijkste bevindingen zijn gebundeld in (IMDC, 2007a, 2008c, 2008e en 2009a). 2. Daarnaast werd een jaarlijkse slibbalans opgemaakt van het Deurganckdok (IMDC, 2007c, 2008b en 2009b) en werd de vastgestelde aanslibbing gekoppeld aan de omgevingsfactoren in de analyserapporten (IMDC, 2008a, 2008d en 2009c). I/RA/11354/10.063/MBO page 12

19 5.3. Essentiële resultaten en analyse/duiding van de resultaten Ontwikkeling van en simulaties met nieuw slibtransportmodel Een krachtig, gedetailleerd model (met 40 lagen) werd opgesteld voor de hydrodynamica, waarin de verticale viscositeit met een k-є model wordt berekend en de horizontale viscositeit met HLES (Horizontal large eddy simulation). Voor het sedimentmodel is een aanzienlijke wijziging doorgevoerd, omvattende nieuwe formuleringen voor bodemwrijving volgens Soulsby, zodat onderscheid kan gemaakt worden tussen een zandige en een slibrijke bodem, flocculatie op basis van het evenwichtsmodel, erosiemodellering op basis van een lagere kritische schuifspanning en een hogere erosiesnelheid (M e ), een verticale laagschematisatie die aangepast wordt aan de sedimentconcentratie, een permanente depositieflux en een beperktere slibhoeveelheid in het model. Het model geeft (zonder CDW) een sedimentatiesnelheid van 3-4 cm/dag (bij een concentratie van 244 kg droge stof/m 3 of een in situ densiteit van 1150 kg/m 3 ). De sedimentatie aan de noordelijke kop is vooral het gevolg van de dichtheidsstroming enkele uren na HW en de sedimentatie op de overgang tussen de noordelijke sedimentatiezone en de geul eerder het gevolg is van de advectie van troebel Scheldewater via een grootschalige wervel. Het effect van een CDW is een afbuiging van de grootschalige wervel. Dit leidt tot een reductie van de sedimentatie van circa 20% (van 2580 naar 2120 ton/dag 4 ). Voor een meer volledig overzicht van de sedimentatiehoeveelheden wordt verwezen naar bijlage A. Alternatieve vormgevingen van de CDW, met name een verlaging van de CDW-drempel of een verbreding van het doorstroomkanaal tussen oever en CDW, leiden tot een beperktere vermindering van de sedimentatie, zodat mag worden aangenomen dat het basisontwerp uit het fysisch model, als beste ontwerp kan beschouwd worden. De sedimentatie in het Deurganckdok is vergelijkbaar in een situatie met een drempel tussen dok en Schelde als in een situatie zonder drempel aan de ingang van het dok. Er kan niettemin globaal een lichte toename (8%) verwacht worden in de aanslibbing als de drempel verwijderd wordt. Dit is een combinatie van enerzijds een toename in het dok zelf van de sedimentatie (stijging met circa 17%), terwijl anderzijds de slibafzetting op de drempel daalt met 20% Meetcampagnes HCBS en opvolging aanslibbing Deurganckdok Uit de meetcampagne(s) naar het voorkomen van HCBS kunnen volgende conclusies worden getrokken : 1. Door de meetcampagne (en de numerieke modellering) is de kennis van de slibdynamica in de Beneden-Zeeschelde toegenomen : een slibwolk met beperkte concentratie wordt meegevoerd door de getijstroming (op- en afwaarts) doorheen het meer zandig navigatiekanaal. Tijdens de kentering wordt sediment afgezet op de bodem waar het snel consolideert door de beperkte laagdikte van de afzetting. 2. In het kader van de meetcampagne is nieuwe meetapparatuur ontwikkeld en getest die toelaat de slibdynamiek in de waterkolom en dicht bij de bodem beter in kaart te brengen. 3. De metingen m.b.t. HCBS en de aanslibbing in Deurganckdok hebben zelden concentraties boven 1 g/l getoond. Daardoor kan worden geconcludeerd dat de sedimentconcentratie de stroomsnelheid niet kan beïnvloeden en dat er geen dikke consoliderende sliblaag kan gevormd worden tijdens kentering. Als gevolg hiervan zijn deze sedimentlagen niet stabiel en worden zij meegevoerd met de versnellende getijstroom en verplaatsen zich niet naar het dok als sediment gedreven densiteitsstromen (nabij de bodem). 4. Bijgevolg komt het meeste sediment het dok binnen als suspensie met concentraties in de grootte van 10 tot 100 mg/l door zowel getijwerking, neervorming als densiteitsstroming. Uit de opvolging van de aanslibbing in Deurganckdok kunnen de volgende besluiten getrokken worden : 1. De netto influx aan sedimenten naar het Deurganckdok kan worden geraamd op 1100 TDS/getij (2130 TDS/dag) met een standaarddeviatie van 420 TDS/getij (813 TDS/dag). Dit is in goede 4 In het dok zelf, exclusief de drempel tussen Schelde en Deurganckdok I/RA/11354/10.063/MBO page 13

20 overeenstemming met de influxmetingen via ADCP die een netto influx tonen van 200 tot 1500 TDS/getij. 2. Gedurende de periode van 1 april 2006 t.e.m. 31 maart 2009 werd in totaal TDS (1300 TDS/getij) verwijderd uit het Deurganckdok met sleephoppers, terwijl de netto berekende influx TDS bedroeg, wat eenzelfde grootte-orde is. 3. De slibafzetting, volgend uit de beperkte hoeveelheid densiteitsmetingen van het afgezette slib, schommelt tussen 600 en 1550 TDS/getij. 4. De watervolumes die worden uitgewisseld worden voor 15% veroorzaakt door getijwerking, voor 20% door neerwerking en voor 65% door densiteitsstroming. Deze percentages zijn in overeenstemming met de bevindingen van het numeriek detailonderzoek Containerkaai West (zie 3.3.1) 5. De aanvoer van sediment naar het Deurganckdok gebeurt eveneens voor 65% door densiteitsstroming, doch 25% door getijwerking en 10% door neerwerking Bestaande onzekerheden, argumenten voor verder onderzoek De belangrijkste onzekerheden die blijven bestaan met betrekking tot de CDW en de aanslibbing in het Deurganckdok zijn onderstaand weergegeven. Bij het schrijven van deze nota kan gesteld worden dat een deel van de bovenvermelde suggesties voor verder onderzoek reeds zijn opgenomen in het vervolgonderzoek naar de evaluatie van de externe effecten op de aanslibbing in Deurgankcdok, waarin de voorliggende nota kadert. De betreffende metingen of onderzoeken worden daarom aanvullend (cursief) weergegeven. 1. Wat zal de effectieve invloed zijn van de CDW op de stroomverdeling ter hoogte van het Deurganckdok Om hierin inzicht te verwerven is een verder zetting nodig van de metingen van de stroomsnelheden (met behulp van ADCP) aan de ingang van het dok (bij verschillende omstandigheden inzake getijwerking en saliniteit). i. Eddy current metingen zijn voorzien bij springtij tijdens de winter en aanvullend is een tweede meetcampagne voorzien in zomer of winter en bij springtij of doodtij (later te bepalen) 2. Wat zal de effectieve invloed zijn van de CDW op de netto influx aan sedimenten. Om hierin inzicht te verwerven is een verdere opvolging nodig van de sedimentconcentratie (met behulp van ADCP en Backscatter intensiteit) aan de ingang van het dok (bij verschillende omstandigheden inzake getijwerking en saliniteit). Tevens dient de continue monitoring van de zout- en slibconcentratie aan de ingang van het dok verder gezet te worden om de seizoenale variaties in beeld te kunnen brengen. i. 4 ADCP en Sediview metingen zijn voorzien aan de ingang van Deurganckdok, met name zowel in de zomer als de winter en bij springtij en doodti, aangevuld met slibconcentratiemetingen met behulp van de SiltProfiler. ii. de continue monitoring van de zout- en slibconcentratie aan de ingang van het dok wordt verder gezet gedurende circa 15 maanden ( ), 3. Wat zal de effectieve invloed zijn van de CDW op de sedimentatie in het dok. Om hierin inzicht te verwerven is een verdere opvolging nodig van de bodemveranderingen in het Deurganckdok (peilingen) gekoppeld aan densiteitsmetingen van de slibbodem. a. Om dit inzicht verder uit te bouwen blijft er nood aan de opvolging van de bodemveranderingen in het Deurganckdok (peilingen) gekoppeld aan densiteitsmetingen van de slibbodem, aangevuld met een verderzetting van de continue monitoring van de zout- en slibconcentratie aan de ingang van het dok om de aanslibbingshoeveelheden en de variabiliteit ervan doorheen het jaar en in relatie tot de baggeractiviteiten beter te doorgronden. i. Hydrografische peilingen worden uitgevoerd door de Vlaamse Hydrografie middels frequente singlebeam dual frequency (210/33 khz) peilingen in het Deurganckdok,. Deze worden uitgevoerd telkens vóór en na elk onderhoudsbaggerwerk in Deurganckdok.. Deze component is noodzakelijk om de wijziging in de bodemligging te kunnen kennen als basis voor de volumetrische balans. ii. Densiteitsprikken worden eveneens door de Vlaamse Hydrografie uitgevoerd vóór en na elk onderhoudsbaggerwerk in Deurganckdok. Het is mogelijk dat er ook tussentijds tussen twee opeenvolgende periodes onderhoudsbaggerwerk nog densiteitsprikken worden uitgevoerd. Deze component is noodzakelijk om de I/RA/11354/10.063/MBO page 14

21 wijzigingen in de densiteit van de slibpakketten op de bodem te kunnen kennen als basis voor de densimetrische balans. b. Aanvullend zijn ook inspanningen wenselijk om de evolutie van de densiteit van het afgezet slib (tijdens het consolidatieproces) beter te kennen. 4. Om de effectieve stroming en sedimentconcentratie ter hoogte van de CDW te kennen is monitoring nodig van de stroming en de sedimentconcentratie op- en afwaarts van de CDW met stationaire meetframes. i. Er is een meetcampagne voorzien met betrekking tot de stroming en de sedimentconcentratie op- en afwaarts de CDW gedurende een volledige cyclus doodtij-springtij-doodtij. I/RA/11354/10.063/MBO page 15

22

23 6. SAMENVATTING EN CONCLUSIES In de voorliggende nota is een overzicht gegeven van het onderzoek dat door de Vlaamse Overheid is uitgevoerd met het oog op het minimaliseren van de sedimentaanvoer naar het Deurganckdok. Meer bepaald is een overzicht gemaakt van het onderzoek naar de mogelijkheden en beperkingen van een Current Deflecting Wall (CDW) als structurele maatregel om de aanslibbing in het dok te reduceren. Het is duidelijk dat een CDW een mitigerende maatregel die ingrijpt in het geheel van de fysisch processen die de aanvoer van slib naar het dok bepalen. Het onderzoek is uitgevoerd in 3 fases : De eerste fase van het CDW-onderzoek ( ) maakte deel uit van het vooronderzoek naar de Containerkaai West, wat uiteindelijk in het Deurganckdok geresulteerd heeft. De tweede fase omvatte het haalbaarheidsonderzoek naar het CDW-concept met behulp van veldmetingen, een fysisch schaalmodel en numerieke modellering en was hoofdzakelijk gericht op de hydrodynamische aspecten. De derde fase omvatte het onderzoek met een gedetailleerd, gecalibreerd numeriek model naar een vereiste vormgeving van een Current Deflecting Wall om de aanslibbing te reduceren. Deze fase spitste zich to op het aspect slibtransport. Uit het onderzoek kunnen volgende conclusies worden weerhouden : Het concept van een Current Deflecting Wall, zoals dat origineel voor de haven van Hamburg uitgetest werd in situaties met een homogene waterkolom (geen veranderingen in het zoutgehalte zoals op de Schelde), kon worden getest, verbeterd en aangepast zodat het ook kan werken in de typische getijcondities in de Schelde met een in het getij variërend zoutgehalte dat aanleiding geeft tot densiteitsstromingen en grote wateruitwisseling tussen het dok en de Schelde. De uitgewerkte CDW werd getest vanuit nautisch oogpunt en werd door de loodsen niet als onveilig ervaren, op voorwaarde dat de constructie duidelijk gemarkeerd is, voldoende hoog en zichtbaar is bij hoogwater en er een voldoende grote (ellipsvormige) zwaaizone voorzien wordt op de Schelde. Het onderzoek heeft geleid tot een verbeterd, performant modelinstrumentarium voor de simulatie van stromingen en slibtransport in complexe situaties. Het onderzoek heeft aanleiding gegeven tot de ontwikkeling van nieuwe meetapparatuur die toelaat de slibdynamiek in de waterkolom en dicht bij de bodem beter in kaart te brengen. Uit de metingen met betrekking tot het voorkomen van hooggeconcentreerde bentische suspensies (HCBS) is gebleken dat het sediment het dok binnen komt als suspensie met concentraties in de grootte van 10 tot 100 mg/l door zowel getijwerking, neervorming als densiteitsstroming (en dus niet als fluid mud layers over de bodem). De wateruitwisseling tussen de Schelde en het Deuragnckdok (in een situatie zonder CDW) wordt voor 15% veroorzaakt door getijwerking, voor 20% door neerwerking en voor 65% door densiteitsstroming. Gelet op de niet homogene verdeling van het slib in de waterkolom kan worden gesteld dat de aanvoer van slib voor 25% veroorzaakt wordt door getijwerking, voor 10% door neerwerking en voor 65% door densiteitsstroming. Uit de opvolging van de aanslibbing in het Deurganckdok is gebleken dat de aanslibbing circa TDS (ton droge stof) bedraagt op jaarbasis (of 1200 TDS/getij). De verwachte reductie van de aanslibbing na de bouw van de CDW ligt tussen 10 en 20% (op basis van de numerieke modelsimulaties). De aanwezigheid van de drempel aan de ingang van het Deurganckdok heeft een positief effect op de aanslibbing. Er kan globaal een lichte toename (8%) verwacht worden in de aanslibbing als de drempel verwijderd wordt. I/RA/11354/10.063/MBO page 16

24 Deze positieve onderzoeksresultaten laten niettemin nog een aantal onderzoeksvragen open, die aanleiding geven tot noodzakelijk verder onderzoek en verdere meetcampagnes. 1. met betrekking tot de CDW als mitigerende maatregel : 1. Wat zal de effectieve invloed zijn van de CDW op de stroomverdeling ter hoogte van het Deurganckdok? 2. Wat zal de effectieve invloed zijn van de CDW op de netto influx aan sedimenten? 3. Wat zal de effectieve invloed zijn van de CDW op de sedimentatie in het dok? 4. In welke mate voldoen de drempel en de CDW als middel om de stroming en sedimentconcentratie lokaal te beïnvloeden? 2. Onderzoeksvragen met betrekking tot de algemene slibhuishouding in de Schelde en de invloed van het Deurganckdok op de slibhuishouding in de Beneden-Zeeschelde. Deze onderzoeksvragen worden vooral ingegeven door het feit dat de aanslbbing in het Deurganckdok hoofdzakelijk bepaald wordt door densiteitsstroming, die op haar beurt haar oorsprong vindt in de variaties in zoutgehalte op de Schelde. Gelet op het feit dat de amplitude van de saliniteitsvariaties binnen een getijcyclus nagenoeg constant is doorheen het jaar, is de meest directe variabele die kenmerkend is voor de aanslibbing in het Deurganckdok de heersende slibconcentratie aan de ingang van het dok. Volgende vragen volgen hieruit : 1. Hoe ligt het turbiditeitsmaximum in de Beneden-Zeeschelde en hoe variabel is dit gedurende het jaar, met speciale aandacht voor de relatie met de bovendebieten in het Scheldebekken? 2. Hoe is de slibbalans van de Beneden-Zeeschelde, met bijzondere aandacht voor de importexport van slib aan de Belgisch-Nederlandse grens, de interactie met het havenareaal achter de sluizen, de accumulatie en het loslaten van slib in de intergetijdegebieden en de schorren? 3. Hoe beïnvloeden de slibstortingen ter hoogte van de Plaat van Boomke de slibconcentratie ter hoogte van het Deurganckdok en in welke mate is de thans gehanteerde bagger- en stortstrategie de meest efficiënte, de meest wenselijke? 4. Wat is de invloed van de bagger- en stortcyclus voor het onderhoud van het Deurganckdok op de slibbalans in de Beneden-Zeeschelde? 5. Fungeert het Deurganckdok op termijn als slibaccumulator, zodat de onderhoudsinspanning in de tijd zal toenemen? Daarnaast is er een noodzaak om na te gaan wat de eventuele gevolgen zijn van de aanleg van de tweede Waaslandsluis : 1. Wat zal het effect zijn van de versassingen op het zoutgehalte in het Deurganckdok en bijgevolg op de aanslibbing en de onderhoudsbaggerwerken? 2. Wat zal de verandering zijn in het zoutregime in de Waaslandhaven en wat is de mogelijk te verwachten aanslibbing achter de sluis? I/RA/11354/10.063/MBO page 17

25 7. REFERENCES Alexander, M. P. (1995), Engineering evaluation of the current deflector wall for navigation channel maintenance, USACE, Misc paper HL Christiansen, H and Heyer, H. (2005), Numerical simulation CDW, Assessment Report. Christiansen, H and Kirby, R. (1991), Fluid Mud intrusion and evaluation of a passive device to reduce mud deposition, Proc. CEDA-PIANC Conference, Accessible Harbours, November 1991, Amsterdam, paper E1. Crowder, R., A. (1995a), LIP II- study on the reduction of siltation in harbours by means of a Current Deflecting Wall, Report on weeks 1-4, Delft Hydraulics, report Z Crowder, R., A. (1995b), LIP II- study on the reduction of siltation in harbours by means of a Current Deflecting Wall, Report on weeks 5-10, Delft Hydraulics, report Z798. Crowder, R., A. (1996), LIP II- study on the reduction of siltation in harbours by means of a Current Deflecting Wall, Final Report, Bradford University, Dep. Of Civil and Environmental Engineering. Crowder, R., A., Hofland B., van Leeuwen, S. (1999), Current Deflecting Wall Study. Interim Experimental report. LIP III Deltares (2008). 3D slibtransport Zeeschelde. Seasonal effects. Rapport Z pp. incl. fig. Deltares (2010). 3D slibtransport Zeeschelde. Scenario 8: effect CDW op sedimentatie Deurganckdok, volledig Deurganckdok Fettweis M., Sas M., (1998), Antwerp tidal Dock, summary of Expert Meeting, 4-5 June Hofland, B., Christiansen, H, Crowder, R., Kirby, R., van Leeuwen, C.W., Winterwerp, J. C. (2001), The Current Deflecting Wall in an estuarine harbour. Proceedings of the XXIV IAHR Congress, Beijing, pp S IMDC (1998a). Containerdok West. Hydraulisch-sedimentologisch onderzoek. Deelrapport 5: Detailonderzoek tijdok. Rapport I/R/11128/97.040/MFE. IMDC (1998b). Containerdok West. Hydraulisch-sedimentologisch onderzoek. Eindrapport. Rapport I/R/11128/98.027/MFE. IMDC (2002a) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.029/CMA Verslag van de ADCP metingen te Merelbeke IMDC (2002b) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.037/CMA Verslag van de stroom-en saliniteitsmeting te Waarde op 05/06/2002 IMDC (2002c) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.038/CMA Verslag van de stroom-en saliniteitsmeting te Waarde op 12/06/2002 IMDC (2002d) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.039/CMA Verslag van de stroom- en saliniteitsmeting te Oosterweel op 05/06/2002 IMDC (2002e) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.040/CMA Verslag van de stroom- en saliniteitsmeting te Oosterweel op 12/06/2002 IMDC (2002f) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.041/CMA Verslag van de stroom- en saliniteitsmetingen in de omgeving van het toekomstige Deurganckdok op 05/06/2002 IMDC (2002g) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.042/CMA Verslag van de stroom- en saliniteitsmetingen in de omgeving van het toekomstige Deurganckdok op 12/06/2002 IMDC (2002h) Studie Densiteitsstroming in het kader van LTV Schelde, Factual data report I/RA/11216/02.043/CMA Verslag van de stroom- en saliniteitsmetingen in de omgeving van de Kallosluis op 05/06/2002 I/RA/11354/10.063/MBO page 18