PROTOCOL 28. Besluit

Transcriptie

1 - 5 - PROTOCOL 2 Eindverslag inzake de brugdoorvaarthoogte voor containervaart et drie lagen containers in het riviergedeelte Straatsburg - Basel (1999-II-22) De Centrale Coissie, Besluit neet kennis van het bijgevoegde verslag van haar Peranent Technisch Coité over de algeene vereisten voor de doorvaarthoogten voor containervaart et drie lagen containers op het traject Straatsburg - Basel, beveelt de delegaties aan dit verslag ter beschikking te stellen aan de bevoegde autoriteiten als basis voor het vaststellen van het ontwerp en de doorvaarthoogte van nieuwe bruggen in het genoede riviergedeelte. Bijlage bij protocol 2 Peranent Technisch Coité 1. Achtergrond Eindverslag inzake de hoogte van bruggen voor de containervaart et drie containerlagen op de Boven-Rijn Ter gelegenheid van de goedkeuring van de "Miniu eisen en aanbevelingen voor de technische vorgeving van bouwwerken in en aan de Rijn" kwa tijdens de plenaire vergadering van de Centrale Coissie in het voorjaar van 1995 de doorvaarthoogte van bruggen boven Straatsburg ter sprake. Soige delegaties waren van ening dat de voorgestelde hoogte van 7,00 voor containervervoer et drie lagen niet toereikend is. De Centrale Coissie heeft de "Miniale eisen en aanbevelingen" et haar Besluit 1995-I-29 ter kennis genoen en zodoende de toepassing goedgekeurd, onder voorwaarde dat het Peranent Technisch Coité de iniale hoogte voor bruggen boven Straatsburg nogaals zou onderzoeken. Het Coité heeft de peranente technische werkgroep de opdracht gegeven deze kwestie te onderzoeken. Het resultaat van dit onderzoek is weergegeven in onderhavig verslag. 2. Werkwijze en basisdocuenten De werkgroep TP/G heeft voor haar werkzaaheden gebruik geaakt van de volgende docuenten en onderzoeken : Europees Verdrag inzake grote waterwegen van internationaal belang (AGN) van 19 januari 199, Doc. TP (00) 3; Onderzoek: De hoogte van containerschepen op de Rijn - Nederland, Doc. TP/G (9) 4; Metingen van de laadhoogte van containerschepen bij de sluis Iffezhei - Duitse delegatie, Doc. TP/G (99) 3, Voorstel voor een algeene beoordeling van doorvaarthoogten - Secretariaat, Doc. TP/G (99) ; Containervervoer en geiddelde containergewichten op de Boven-Rijn - Secretariaat 199 Doc. TP/G (9) ; De ogelijkheden van waterwegen voor het containervervoer - "Verein für Binnenschifffahrt und Wasserstraßen", Afgezien hiervan werd bij de werkzaaheden rekening gehouden et talrijke ededelingen van delegaties en internationale beroepsverenigingen voor de binnenvaart.

2 Oschrijving van het problee Voor de bruggen boven Straatsburg (k 295) wordt in het docuent van de Centrale Coissie " Miniale eisen en aanbevelingen voor de technische vorgeving van bouwwerken in en aan de Rijn een doorvaarthoogte van 7,00 boven de hoogste waterstand (HWS) voorgesteld, waarbij de doorvaarthoogte evenwel niet inder dan 7,00 ag bedragen bij de hoogste waterstand die scheepvaart nog toelaat. De iniale hoogte van nieuwe bruggen ag in ieder geval niet inder zijn dan de doorvaarthoogte van bruggen die in de nabijheid reeds bestaan of voorzien zijn, zodat er geen nieuwe beleeringen ontstaan. Ook het AGN heeft voor containervervoer et drie lagen en een aandeel lege containers van 50% een doorvaarthoogte van 7,00 aanbevolen. Op grond van ededelingen van Zwitserse deskundigen en docuenten die verstrekt werden door de Nederlandse delegatie kan verondersteld worden dat een doorvaarthoogte van 7,00 voor containervervoer et drie lagen in soige gevallen ontoereikend zou kunnen zijn en derhalve voor nieuwe projecten beter een doorvaarthoogte van 7,30 tot 7,0 zou kunnen worden aangeraden. De deskundigen van de Franse en Duitse delegatie waren daarentegen van ening dat de doorvaarthoogte van geval tot geval zou oeten worden bepaald, rekening houdend et acro-econoische criteria. Gezien het feit dat het containervervoer voor de binnenvaart in de toekost steeds eer belang zal krijgen en het potentieel in zich draagt o één van de belangrijkste sectoren van de Rijnvaart te worden, oet dit vraagstuk zorgvuldig onderzocht worden. Bij nieuwe bouwwerken leidt een grotere doorvaarthoogte iers tot een relatief geringe stijging van de kosten, terwijl de containervaart op alle waterwegen op lange terijn aanzienlijk hierdoor bevorderd kan worden, ook al kunnen de positieve effecten van deze afzonderlijke aatregelen nog niet eteen worden vastgesteld. 4. Uitgangssituatie 4.1 Containerafetingen De belangrijkste criteria voor de vaststelling van de doorvaarthoogte zijn op de eerste plaats de hoogte van de containers, de lengte en het aiale laadgewicht (voor het bepalen van de laaddiepte). De hoogte van de containers ligt tussen (2,45 ) en 9 ½ (2,90 ), zoals aangegeven in onderstaande tabel : ISO-vor L () H a. gewicht 20/,035 20/ ½, /9 ½ 12,190 2,43 2,591 2,9 20,32 t ½ 24,00 t 9 ½ 30,4 t De eeste containers hebben een afeting van ½ (2,59 ). Containers die hoger zijn, worden high-cube (HC-) containers genoed. De aiale hoogte die op dit oent vervoerd kan worden door andere, concurrerende vervoersiddelen (bijv. in de eeste tunnels) ligt bij ongeveer 2, Onderzoeken van de ECE/VN Onderzoeken van de ECE/VN (Doc. TRANS/WP.24/R37 ad.1), die gebaseerd zijn op studies van de PIANC-werkgroep en verricht werden in 192, geven aan dat de totale hoogte van een containerschip van ,40 et vier containers in de breedte en drie lagen containers boven elkaar,47 bedraagt. De hoogte ten opzichte van het water van een schip dat geladen is et drie lagen containers (h) hangt af van de beladingsgraad (b) van (40 ) containers uitgedrukt in % volgens de volgende forule: h = 7,550 0,01 b (b in %)

3 - 0 - waaruit de volgende tabel kan worden afgeleid: b (%) hoogte boven het water h bij 40 containers bij 20 containers 0 7,55 7, ,1,90 40,1,30 50,2,01 0,39 5,70 Het wordt aangeraden et het oog op de veiligheid een arge van 0,30 te neen. De PIANCwerkgroep heeft er destijds op gewezen dat zij slechts over weinig gegevens uit de praktijk beschikte. 4.3 Metingen in Nederland In Nederland werd in 199 op de Rijn bij Millingen (k 7) gedurende een periode van 1 dagen de hoogte geeten van 135 varende schepen, waarvan 9 et drie lagen containers. Op dit riviergedeelte ondervindt de containervaart geen beperkingen ten gevolge van de hoogte van bruggen. Aan de hand van deze etingen kon een geiddelde waarde worden berekend voor alle containerschepen die et drie lagen varen (de standaardafwijking staat tussen haakjes): opvaart en afvaart,72 (0,5 ) Het is eveneens interessant o een onderscheid te aken tussen schepen die aiaal 3 lagen containers kunnen vervoeren en zulke die in staat zijn vier lagen containers te vervoeren. Bij een aiaal laadverogen van drie lagen containers, bedraagt de hoogte,90 (0,55) Bij een aiale laadhoogte van vier containers bedraagt de hoogte,1 (0,57) Voor de varende schepen werd een inzinking (squat) van ongeveer 0,20 aangegeven. De waarden voor stilliggende schepen oeten dienovereenkostig verhoogd worden. 4.4 Metingen bij de sluis Iffezhei In de periode van februari tot ei 199 en van augustus tot noveber 199 werd de effectieve laadhoogte van containerschepen et drie lagen geeten in de sluis van Iffezhei. Op- en afvaart werden gescheiden geeten. Er werden etingen verricht in de sluis bij 570 stilliggende schepen. Tevens werd de schippers gevraagd wat volgens hen de laadhoogte van hun boot was. De resultaten van de etingen kunnen als volgt worden saengevat (de standaardafwijking staat tussen haakjes): laadhoogte (eting): opvaart,7 (0,37 ) afvaart,3 (0,32 ) laadhoogte (ededeling): opvaart,95 (0,47 ) afvaart 7,0 (0,33 ) 4.5 Geiddeld containergewicht Bij de etingen in Nederland werd een geiddeld containergewicht berekend voor alle containers, dus et inbegrip van de lege containers. Dit bedroeg 9, t per TEU. Voor de geladen containers was het gewicht voor de opvaart 10,7 t per TEU en voor de afvaart 13,4 t per TEU.

4 - 1 - Voor de Boven-Rijn werd het geiddeld gewicht van alle containers verkregen door gebruik te aken van vervoersstatistieken van de WSD Südwest ter plaatse van de sluis Iffezhei. De resultaten staan in de hieronder afgebeelde tabel (de standaardafwijking staat tussen haakjes): opvaart 12,4 (0,70) 10, (0,) 10,9 (0,75) afvaart 13,5 (0,9) 15,2 (0,54) 14,9 (0,3) Volgens de bovengenoede statistieken bedraagt de geiddelde containerlading uitgedrukt in ton-vervoerde goederen per schip bij de sluis Iffezhei : 4. Hoogte van de containerlading opvaart afvaart Een standaardcontainer volgens ISO heeft een hoogte van ½ (2,591 ). Er worden echter steeds eer HC-containers et een hoogte van 9 ½ (2,9 ) vervoerd. Hierdoor stijgt de laadhoogte nog verder (bij drie lagen a. et 3 0,305 = 0,915 ). In 199 bedroeg het aantal HC-containers op de Beneden-Rijn ongeveer 7%. Het varen et een niet volledige derde laag containers heeft een grotere laadhoogte tot gevolg. In etree gevallen kan een containerschip et twee lagen et een beladingsgraad van 50% en één etra container in de derde laag een hoogte bereiken van 7,03. Econoisch gezien kan voor het bepalen van de doorvaarthoogte van bruggen echter geen rekening worden gehouden et dergelijke uitzonderlijke situaties. 4.7 De doorvaarthoogte van bestaande bruggen De Franse en Duitse delegatie hebben de doorvaarthoogte verstrekt van de bestaande bruggen over de Boven-Rijn boven Straatsburg. Daarbij gaat het o bruggen bij sluizen en zes spoorweg- en verkeersbruggen. Uit de onderstaande tabel blijkt dat de hoogte afhangt van de hoeveelheid afgevoerd water en derhalve ergens tussen de aangegeven waarden zal liggen. Brugdoorvaarthoogten in bij Rijn-k stuwpeil /s /s HWS Brug Grotere doorvaarthoogte beschikbaar in (geiddeld) *) 50 % van het jaar 97 % van het jaar 99 % van het jaar Palrainbrug Weil 171,33 7,25 *) 7,30 *) 7,35 *) 7,40 *) Sluis Kebs 179,2,54 7, ,4 Sluis Ottarshei 193,3,47 7, -- 7,4 Brug A 3 Ottarshei 194, ,3 Brug Chalapé 199,2 7,1 7,4 -- 7,0 Sluis Fessenhei 210,9,55, ,5 Sluis Vogelgrün 224,73,5,50 --,00 Sluis Marckolshei 240,0 9,30 9,13,24 7,70 Sluis Rheinau 25,33,0,54,20 7,7 Sluis Gersthei 272,42 9,23 9,0,21 7,50 Brug Altenhei- Eschau 22,0 7,30 **) 7,2 **) **) 7,25 **) Sluis Straatsburg 27,55 10,2 9,72,57 7,70 Europabrug 293,4 9,07,47 7,7,79 Spoorwegbrug 293,9,95,55 7,5,75 *) De gegevens et betrekking tot de jaarlijkse frequentie zijn niet van toepassing op de doorvaarthoogte van bruggen, aangezien deze afhangt van de hoeveelheid water die via de stuw van Märkt wordt doorgelaten. De brug heeft een boogvorige onderkant, die over een breedte van 0 een doorvaarthoogte van 7,0 biedt. **) De brug heeft een boogvorige onderkant et een doorvaarthoogte van circa 7,0 over een breedte van ongeveer 100.

5 Beoordeling van de uitgangsgegevens voor de bepaling van een aanvaardbare doorvaarthoogte Het beoordelen van de eetresultaten voor het vastleggen van een aanvaardbare doorvaarthoogte van bruggen kan geschieden door gebruik te aken van stochastische principes. Uitgaande van een bepaalde frequentieverdeling van scheepshoogten, waterstanden en snelheid kan een uitspraak worden gedaan over de waarschijnlijkheid dat een containerschip bij het passeren van een brug onder bepaalde ostandigheden et oeilijkheden te kapen krijgt en hoe groot de veiligheidsarge zou oeten zijn. De hier gevolgde ethode wordt in bijlage B eer in detail uiteengezet.. Consequenties en conclusies.1 Algeeen Het onderzoek en de bespreking van de resultaten hebben aangetoond dat een brugdoorvaarthoogte van 7,00 voor de containervaart et drie lagen door de band genoen niet toereikend is. Dit geldt et nae wanneer eveneens rekening wordt gehouden et de toekostige ontwikkeling van het containervervoer, dat naar alle verwachting sterk zal gaan toeneen. De in de praktijk vereiste doorvaarthoogte van 7,00 + hangt echter eveneens af van de gegeven situatie en oet in ieder specifiek geval afzonderlijk bekeken worden. De waarde "" kan uitsluitend worden bepaald als een specifieke situatie hiertoe aanleiding geeft. Bij de berekening spelen de volgende paraeters een rol: squat beladingsgraad veiligheidsarge (= eventueel uitgaand van de waarschijnlijkheid) constructie en type brug. Er oet echter hoe dan ook voor gezorgd worden dat er onder alle ostandigheden geen nieuwe beleeringen ontstaan..2 Het riviergedeelte Straatsburg-Bazel In het geval van het riviergedeelte tussen Straatsburg en Basel hangt de waterstand af van het debiet van de Rijn. De iniale hoogten die bij HWS geeten worden, doen zich slechts ongeveer drie dagen per jaar voor en voren derhalve bij een norale waterafvoer geen beleering. Ook bij de brug Chalapé is bijna de helft van het jaar een doorvaarthoogte van 7,4 beschikbaar. Bij de planning van nieuwe bruggen of een verbouwing van bestaande bruggen oet echter in elk afzonderlijk geval de vereiste doorvaarthoogte worden bepaald door uit te gaan van een containervaart et drie lagen en alle ogelijke afvoersituaties tot het hoogwatererkteken II

6 - 3 - Bijlagen bij het verslag A Verdelingscurve scheepshoogten De hoogten die geeten werden bij containerschepen et drie lagen tonen de volgende standaardverdeling: Metingen in Millingen: a) Schepen waarop aiaal drie lagen containers ogelijk zijn:.5.5 scheepshoogte 3/3LeichterSchiffshöhen duwbakken (NL) hoogte : Höhen : dnor(,.91, 0.55 ) 1.0 b) Schepen waarop aiaal vier lagen containers ogelijk zijn:.5.5 scheepshoogte 3/4Leichter Schiffshöhen duwbakken (NL) hoogte : Höhen : dnor(,.05, 0.57 ) 1.0 Metingen in Iffezhei: 7. norale verdeling scheepshoogten Noralverteilung Schiffshöhen (Iffezh.) 7.25 hoogte: Höhen dnor(,.7, 0.3 ) 1.5

7 - 4 - B. Beoordeling van de uitgangsgegevens voor de bepaling van een aanvaardbare brugdoorvaarthoogte 1. Methode De doorvaarthoogte van bruggen kan et behulp van de volgende paraeters bepaald worden: H L - laadhoogte geeten bij een stilliggend containerschip q - inzinking van het schip tijdens de vaart (squat) S - de gewenste veiligheidsarge H P - de beschikbare brugdoorvaarthoogte. Hiervoor geldt de volgende vergelijking: H P = H L q + S De verhouding tussen de waarden kan door optellen resp. aftrekken van de afzonderlijke paraeters worden verkregen. De waarden van de paraeters zijn in veel gevallen echter niet vast, aar variabel. Zij schoelen, afhankelijk van hun aard of door toeval, en kunnen vaak niet eact bepaald worden. Men kan rekening houden et deze effecten door de berekende afetingen et een vaste arge te verhogen. Het is pas ogelijk o et een grotere nauwkeurigheid een uitspraak hierover te doen als naast de geiddelde waarden ook de dienovereenkostige standaardafwijkingen bekend zijn. Als deze gegevens eveneens beschikbaar zijn, kan de statistische waarschijnlijkheid van een bepaalde gebeurtenis berekend worden. De paraeters zijn onderhevig aan een foutenarge die door een norale verdeling kan worden benaderd. De paraeters liggen rond een geiddelde waarde, waarbij de strooiing gekenerkt wordt door de zogenaade norale kroe, een klokvorige grafiek, ook wel "gaussverdeling" genaad, en de strooiingsovang wordt gekenerkt door de standaardafwijking. Voor een scheepshoogte van bijvoorbeeld,50 en een eetnauwkeurigheid et een standaardafwijking van 0,30, levert dat een effectief voorhandene hoogte op van:,20 tot,0 : et een waarschijnlijkheid van,2 %; 5,90 tot 7,10 : et een waarschijnlijkheid van 95,44 %. Het doorslaggevende criteriu is de waarschijnlijkheid/frequentie van een bepaalde gebeurtenis. Hierdoor hoeft en geen rekening te houden et etree waarden et een zeer geringe waarschijnlijkheid,.a.w., et gebeurtenissen die zich slechts zeer zelden voordoen en die tot eisen zouden kunnen leiden die econoisch gezien niet te rechtvaardigen zijn. Als de standaardafwijkingen van de verschillende waarden die de paraeters kunnen aanneen bekend zijn, en en er vanuit gaat dat de strooiing van deze waarden overeenkot et die van een norale verdeling, dan kan volgens de zogenaade statistische natuurwet van de "voortplanting van fouten" de totale standaardafwijking worden bepaald. Het is bekend wat de effectieve hoogte is van de bruggen in het riviergedeelte tussen Straatsburg en Bazel, zoals beschreven in punt 4.. Hieruit kan als criteriu voor de hoogte van de brug de veiligheidsarge S worden afgeleid: S = H P H L + q Gebruik akend van de standaardafwijking wordt de waarschijnlijkheid berekend dat bij een bepaalde brughoogte een zekere veiligheidsarge voorhanden is, oftewel, dat S groter is dan 0: Φ ( S > 0)

8 Beoordeling van de uitgangsgegevens Voor de beoordeling is uitgegaan van de laagst ogelijke hoogte van de brug Chalapé. Metingen Nederland: a) bij HWS (ongeveer drie dagen) H L + q =,72 waarbij s = 0,5 en S = 0.44 Φ (0,44/0,5) = 77,3 % d.w.z. dat de waarschijnlijkheid 77,3 % bedraagt, dat voor een containerschip op de Boven- Rijn bij de brug Chalapé op het oent van HWS voldoende doorvaarthoogte voorhanden is. Overzichtstabel van a- de resultaten van alle etingen in totaal b- de resultaten van de etingen voor schepen et aiaal drie lagen containers (3/3) c- de resultaten van de etingen voor schepen et aiaal vier lagen containers (3/4) brughoogte waarschijnlijkheid toereikende hoogte a-alle waarden b-3/3 c-3/4, 55,% 42,1% 3,4% 7,0 70,0% 5,5% 7,% 7,2 79,% 70,1% 5,2% 7,4,1% 1,4% 91,% 7, 93,% 9,5% 9,0% doorvaarthoogte : Durchfahrtshöhe : vereiste brugdoorvaarthoogten Notwendige Brückendurchfahrtshöhen(NL) pnor( (,.715,0.5,, ) 1 Häufigkeit :p 100 frequentie : p 100 % Metingen in de sluis Iffezhei De inzinking (squat) van het schip hangt af van de snelheid en de diepte van het water, zodat ook voor de Boven-Rijn wordt uitgegaan van: q = 0,20 et een standaardafwijking van s q = 0,05 a) bij HWS (ongeveer drie dagen per jaar) Opvaart H L =,7 ; s HL = 0,37 ; Σs = 0,3 ; S = 0,49 Φ (0,49/0,3) = 90,15 %

9 - - d.w.z. dat de waarschijnlijkheid 90,2 % is dat een containerschip et drie lagen op de Boven-Rijn ter hoogte van de brug Chalapé op het oent van een HWS over voldoende doorvaarthoogte beschikt. Overzichtstabel: brughoogte waarschijnlijkheid toereikende hoogte 7,0 3,4 % 7,2 0,7 % 7,4 91,9 % 7, 97,3 % doorvaarthoogte : Durchfahrtshöhen : vereiste brugdoorvaarthoogten Notwendige Brückendurchfahrtshöhen (Iff) pnor( pnor,.7,0.3) (, 0.3 ) 1 frequentie Häufigkeiten : p 100 : p % 100 % b) bij /sec afvoer (circa 15 dagen) Opvaart H L =,7 ; s HL = 0,37 ; Σs = 0,3 ; S = 0,79 Φ (0,79/0,3) = 9,5 % d.w.z. dat de waarschijnlijkheid 9,5 % is dat een containerschip et drie lagen containers bij de brug Chalapé ongeveer 15 dagen per jaar over voldoende doorvaarthoogte beschikt. De berekening van de hoogte van een schip Het Nederlandse onderzoek levert een ethode waaree de hoogte van een schip kan worden berekend. Aan de hand van deze ethode kan voor elk afzonderlijk schip de hoogte worden berekend onder voorwaarde dat alle gegevens bekend zijn. Verder kan et deze ethode een algeene uitspraak worden gedaan, die gebaseerd is op geiddelde waarden. Als afgezien van de geiddelde waarden ook de dienovereenkostige standaardafwijkingen bekend zijn, zodat de statistische frequentie kan worden berekend, kunnen er eer gedetailleerde uitspraken worden gedaan. Wordt de ethode toegepast op een doorsneeschip dat et drie lagen containers richting Bazel vaart (lengte 94,7, breedte 11,4, diepgang 2, ) et een geiddelde lading strooopwaarts in 1997 van 751 ton-vervoerde goederen (het eest ongunstige geiddelde over een jaar) en een standaardafwijking van 102,0 t, dan bedraagt de inzinking als gevolg van de lading 0,2 (0,11 ) bij een totale laaddiepte van 1,2, zodat de hoogte van het schip kot te liggen op,2 (0,11 ). Er is dan nog geen rekening gehouden et de squat