13_119_1 WL rapporten. Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei. Eindrapport DEPARTEMENT MOBILITEIT & OPENBARE WERKEN. waterbouwkundiglaboratorium.

Transcriptie

1 13_119_1 WL rapporten Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei Eindrapport DEPARTEMENT MOBILITEIT & OPENBARE WERKEN waterbouwkundiglaboratorium.be

2 Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei Eindrapport Nossent, J.; Pereira, F.; Verwaest, T.; Mostaert, F. April 2016 WL2016R13_119_1

3 Deze publicatie dient als volgt geciteerd te worden: Nossent, J.; Pereira, F.; Verwaest, T.; Mostaert, F. (2016). Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei: Eindrapport. Versie 4.0. WL Rapporten, 13_119. Waterbouwkundig Laboratorium: Antwerpen, België. DEPARTEMENT MOBILITEIT EN OPENBARE WERKEN Waterbouwkundig Laboratorium Berchemlei 115, 2140 Antwerpen Tel. +32 (0) Fax +32 (0) mow.vlaanderen.be waterbouwkundiglaboratorium.be Niets uit deze uitgave mag worden verveelvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welk andere wijze ook zonder voorafgaande toestemming van de uitgever.

4 Documentidentificatie Titel: Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei: Eindrapport Opdrachtgever: Waterbouwkundig Laboratorium Ref.: WL2016R13_119_1 Keywords (3-5): Maas, Albertkanaal, Kempense kanalen, 1D-model, waterbalans Tekst (p.): 31 Bijlagen (p.): / Vertrouwelijk: Ja Uitzondering: Opdrachtgever Intern Vlaamse overheid Vrijgegeven vanaf: / Nee Online beschikbaar Goedkeuring Auteur Revisor Projectleider Coördinator Studie & Advies Afdelingshoofd Nossent, J. Pereira, F. Nossent, J. Verwaest, T. Mostaert, F. Revisies Nr. Datum Omschrijving Auteur(s) /03/2016 Conceptversie Nossent, J /04/2016 Inhoudelijke revisie Pereira, F /04/2016 Revisie opdrachtgever Pereira, F /04/2016 Definitieve versie Nossent, J. Abstract De Maas, het Albertkanaal en de Kempense Kanalen vormen samen met het Julianakanaal en nog enkele kleinere Nederlandse kanalen een complex systeem. De waterverdeling afwaarts Luik is hierbij een cruciaal gegeven voor de waterbalans in de regio en het in alle omstandigheden verzekeren van de streefpeilen op de panden tussen de vele sluizen op deze kanalen. In de zomer van 2011 werd, zonder direct aanwijsbare reden, een abnormaal lage waterstand vastgesteld op de Maas, het Albertkanaal en de Kempense Kanalen. Dit rapport beschrijft de opbouw van een vereenvoudigd 1D-model van het interessegebied dat deels gebruikt werd in het kader van project 14_074 (Pereira, 2016) voor de analyse van de lage waterstanden in de zomer van Het huidige vereenvoudigde (onvolledige) model kan bovendien als basis dienen voor de opbouw van een meer gedetailleerd model.

5 INHOUDSTAFEL Inhoudstafel... I lijst van de figuren... III 1 Inleiding Achtergrond Probleemstelling Doelstelling Werkwijze Studiegebied Het bekken van de Maas en de afvoerende kanalen Afbakening van het studiegebied Waterverdeling in het studiegebied Gegevens Topografie Bathymetrie As-built plannen (structuren) Tijdreeksen Debietmetingen aan de opwaartse rand Waterstandsmetingen aan de afwaartse rand Schuttingen Modelopbouw Beschrijving Netwerk Deelmodel Deelmodel Dwarsprofielen Structuren Stuw en sluis van Monsin Sluis van Visé Stuw van Lixhe Sluis van Lanaye Sluis van Genk Sluis van Diepenbeek Sluis van Lanaken Sluis van Neerharen Definitieve versie WL2016R13_119_1 I

6 4.4.9 Sluis van Bocholt Sluis van Lommel Sluis van Bosscherveld, Sluis 19, Sluis 20 en Duiker Voedingskanaal Stuw van Borgharen Sluis van Limmel Overige sluizen en stuwen Conclusies en Perspectieven Referenties Definitieve versie WL2016R13_119_1 II

7 LIJST VAN DE FIGUREN Figuur 1 Het bekken van de Maas strekt zich uit over een deel van Frankrijk, Luxemburg, België en Nederland (bron figuur: Wikipedia) Figuur 2 Afwaarts Luik vormt de Maas een complex systeem met een groot aantal kanalen (Baetens, 2005).. 3 Figuur 3 Het studiegebied uit project 14_074 (Verlaging van de waterstanden in het Albertakanaal juli 2011) komt in grote lijnen overeen met het gebied dat in dit rapport behandeld wordt Figuur 4 De verschillende orthofoto s (in dit geval Orthofotomozaïek, Vlaanderen en Orthophotos , Wallonië nabij Visé) vertonen bij de overlap (hier ten noorden van de rode lijn) een kleine verschuiving. Dit werd pragmatisch opgelost door het netwerk (blauwe lijn) geleidelijk aan te passen aan de ligging van de panden op de verschillende foto s Figuur 5 De oude plannen van de stuw van Monsin tonen onder meer de dwarsdoorsnede van de structuur. 8 Figuur 6 Het netwerk van deelmodel 1 omvat bijna het volledige studiegebied, alsook omloopriolen voor de sluizen Figuur 7 De orthofoto s werden gebruikt om het netwerk te digitaliseren en de omloopriolen te definiëren (beeld van het Albertkanaal en het kanaal Bocholt-Herentals nabij de samenvloeiing in Herentals) Figuur 8 In het netwerk van deelmodel 2 ontbreken een aantal van de meest westelijke panden Figuur 9 Afwaarts Luik werd in het netwerk van deelmodel 2 nog een stuk van de Maas toegevoegd (afwaarts St-Pieter), net als (een stukje van) het Julianakanaal en de twee kanalen tussen de Zuid-Willemsvaart en de Maas Figuur 10 Voor het definiëren van de dwarsprofielen werden langsheen de gedigitaliseerde waterlopen dwarssecties gedefinieerd. Bij een variërende breedte werden er op kortere afstand secties gedefinieerd (beeld van het kanaal Dessel- Kwaadmechelen nabij Balen) Figuur 11 De dwarsprofielen werden opgemaakt met een standaardvorm en vooraf vastgelegd bodempeil en diepte. De breedte werd bepaald aan de hand van de secties die gedefinieerd werden op basis van de orthofoto s Figuur 12 De werking van de sluizen in het studiegebied werd benaderd met een niet-expliciete modellering (bron beeld: Google Earth) Figuur 13 De stuw met waterkrachtcentrale (c) en de sluis (b) van Monsin zijn cruciaal voor de verdeling van het water afwaarts Luik (bron beelden: Google Earth) Figuur 14 Het verloop van de afgeleide debieten langs de stuw en waterkrachtcentrale van Monsin was realistischer op basis van de 2 de methode Figuur 15 De sluis van Visé vormt een tweede verbinding tussen het eerste pand van het Albertkanaal en de Maas tussen de stuwen van Monsin en Lixhe (bron beeld: Google Earth) Figuur 16 Het opgelegd debiet voor de sluis van Visé houdt rekening met grondwaterverliezen en het debiet van Cockerill-Chertal Figuur 17 De stuw en waterkrachtcentrale van Lixhe bevinden zich net stroomopwaarts van de monding van de Berwine (bron beeld: Google Earth) Figuur 18 De sluis van Lanaye vormt een derde verbinding tussen het Albertkanaal en de Maas (bron beeld: Google Earth) Figuur 19 Het schutdebiet langs de huidige sluis van Lanaye bedraagt gemiddeld 7m³/s, maar loopt soms op tot zo n 12 m³/s Definitieve versie WL2016R13_119_1 III

8 Figuur 20 Op basis van de afgeleide debietreeks kan er vastgesteld worden dat er aanzienlijke extra debieten stromen langs de sluis van Lanaye Figuur 21 De sluis van Genk is de meest opwaartse sluis op het Albertkanaal (bron beeld: Google Earth) Figuur 22 Het schutdebiet langs de sluis van Genk bedraagt gemiddeld 16m³/s, maar loopt op tot 28 m³/s.. 21 Figuur 23 - Op basis van de afgeleide debietreeks kan er vastgesteld worden dat er aanzienlijke extra debieten stromen langs de sluis van Genk Figuur 24 - De sluis van Diepenbeek vormt de afwaartse rand op het Albertkanaal van het model van (Pereira, 2016) (bron beeld: Google Earth) Figuur 25 De sluis van Lanaken vormt de verbinding tussen het kanaal Briegden-Neerharen en het Albertkanaal (bron beeld: Google Earth) Figuur 26 De sluis van Neerharen vormt de verbinding tussen het kanaal Briegden-Neerharen en de Zuid- Willemsvaart (bron beeld: Google Earth) Figuur 27 De sluis van Bocholt bevindt zich op de Zuid-Willemsvaart, net na de aftakking van het kanaal Bocholt-Herentals (bron beeld: Google Earth) Figuur 28 Eind mei 2011 trad er een plotse, maar aanhoudende stijging van het debiet op langs de sluis van Bocholt Figuur 29 De eerste Blauwe kei sluis bevindt zich afwaarts de aftakking van het kanaal van Beverlo (bron beeld: Google Earth) Figuur 30 - Het schutdebiet langs de sluis van Lommel bedraagt gemiddeld 4,4 m³/s, maar loopt op tot ongeveer 12 m³/s Figuur 31 Afwaarts Maastricht takt de Zuid-Willemsvaart via 3 wegen af van de Maas (bron beeld: Google Earth) Figuur 32 - Het schutdebiet langs de sluis van Bosscherveld varieert sterk, maar ligt meestal tussen 8 en 12 m³/s Figuur 33 De stuw van Borgharen verzekert het streefpeil op de Maas afwaarts de stuw van Lixhe (bron beeld: Google Earth) Figuur 34 De sluis van Limmel op het Julianakanaal staat het grootste gedeelte van het jaar open (bron beeld: Google earth) Definitieve versie WL2016R13_119_1 IV

9 1 INLEIDING 1.1 Achtergrond De Maas, het Albertkanaal en de Kempense Kanalen vormen samen met het Julianakanaal en nog enkele kleinere Nederlandse kanalen een complex systeem. De waterverdeling afwaarts Luik is hierbij een cruciaal gegeven voor de waterbalans in de regio en het in alle omstandigheden verzekeren van de streefpeilen op de panden tussen de vele sluizen op deze kanalen. Naast het ecologische belang, is ook de economische factor (bv. voor het garanderen van de scheepvaart) bij het nastreven van de correcte peilen uitermate belangrijk. 1.2 Probleemstelling In juli 2011 werd, zonder direct aanwijsbare reden, een abnormaal lage waterstand vastgesteld op de Maas, het Albertkanaal en de Kempense Kanalen. Waar een maximale variatie van het waterpeil van 30 cm toegelaten is op het Albertkanaal, was het peil in juli m lager dan het streefpeil. Een studie naar de oorzaak van deze peildaling was dus gewenst. 1.3 Doelstelling Om een oplossing te kunnen bieden aan dit probleem werd in het kader van deze studie het bestaande modelinstrumentarium uitgebreid met een vereenvoudigd 1D-model van het interessegebied. Dit maakt het mogelijk om verscheidene scenario s en invloeden (bv. menselijke sturingen en klimaatsveranderingen) te analyseren. De mogelijke oorzaken van de waterstandsdaling in juli 2011 konden op deze manier onderzocht worden (uitgevoerd in het kader van project 14_074 (Pereira, 2016)). Het huidige vereenvoudigde (en onvolledige) model kan bovendien als basis dienen voor de opbouw van een meer gedetailleerd model. 1.4 Werkwijze Het vereenvoudigde 1D-model van het interessegebied werd opgebouwd aan de hand van de Mike11 software (DHI, 2011). Dit rapport beperkt zich tot de beschrijving van (de opbouw van) het model. Hierbij is er specifieke aandacht geschonken aan het studiegebied en de implementatie van het netwerk, de dwarsprofielen en de structuren. De analyses van de waterstandsdaling werden uitgevoerd en beschreven in het kader van project 14_074 (Pereira, 2016). Dit rapport bevat dan ook geen beschrijving van de kalibratie, de resultaten of bijhorende grafieken. Alle modellen werden opgeslagen in het versiebeheersysteem onder /repospnummod/mike11/luik/luik _13_119. Definitieve versie WL2016R13_119_1 1

10 2 STUDIEGEBIED 2.1 Het bekken van de Maas en de afvoerende kanalen Het bekken van de Maas heeft een totale stroomoppervlakte van ongeveer km² (Figuur 1) (De Wit et al., 2007), waarvan ongeveer 1600 km² in Vlaanderen ligt (Coördinatiecommissie Integraal Waterbeleid, 2010). De Maas ontspringt in Frankrijk en stroomt over een lengte van ongeveer 900 km (De Wit et al., 2007) door België naar Nederland, om daar nabij Rotterdam uit te monden in de Noordzee. Het Albertkanaal en de andere afvoerende kanalen stromen deels door het Maasbekken, maar ook door het bekken van de Demer, de Nete en de Beneden-Schelde. Figuur 1 Het bekken van de Maas strekt zich uit over een deel van Frankrijk, Luxemburg, België en Nederland (bron figuur: Wikipedia). Definitieve versie WL2016R13_119_1 2

11 De Maas komt België binnen ter hoogte van Chooz. Stroomafwaarts vloeien de Lesse (nabij Dinant), de Samber (nabij Namen) en de Ourthe (nabij Luik) in de Maas. Op deze manier wordt de Maas hoofdzakelijk gevoed met regenwater, waardoor er een grote variatie is tussen het minimale (< 50 m³/s) en het maximale debiet (> 1500 m³/s ter hoogte van Amay). Tot Luik zijn er geen belangrijke aftakkingen, extracties of debietsverdelingen. Dit wil echter niet zeggen dat de menselijke invloed in het regime niet belangrijk is. In tegendeel, de werking van de verschillende structuren, sluizen, stuwen, reservoirs en waterkrachtcentrales heeft een sterke invloed op het regime van de Maas, in het bijzonder tijdens periodes van lage afvoeren. Vanaf Luik wordt het natuurlijke karakter van de Maas compleet veranderd door een complex netwerk van aftakkingen, sluizen en duikers, wat resulteert in een omvangrijk netwerk van kanalen (Figuur 2). Het water van de Maas voedt deze kanalen, met name het Albertkanaal, de Zuid-Willemsvaart, het Kanaal Bocholt- Herentals, het Kanaal Dessel-Kwaadmechelen, het Kanaal Dessel-Turnhout-Schoten, het kanaal Briegden- Neerharen en het Julianakanaal. De Maas verlaat uiteindelijk ons land nabij Eijsden om enkele kilometers verder opnieuw ons land binnen te komen nabij Borgharen en vanaf daar, over een lengte van ongeveer 44 km, de Grensmaas te vormen. Op dit gedeelte van de Maas zijn de menselijke invloeden op de debieten echter zeer beperkt. Figuur 2 Afwaarts Luik vormt de Maas een complex systeem met een groot aantal kanalen (Baetens, 2005). Definitieve versie WL2016R13_119_1 3

12 2.2 Afbakening van het studiegebied Het studiegebied omvat naast een gedeelte van de Maas en een stuk van het Albertkanaal ook het meest opwaartse deel van het Julianakanaal, een gedeelte van de Zuid-Willemsvaart, het kanaal Bocholt-Herentals, het kanaal van Beverlo, het kanaal Dessel-Kwaadmechelen, een klein stuk van het kanaal Dessel-Turnhout- Schoten, het kanaal Briegden-Neerharen, de twee kanalen tussen de Zuid-Willemsvaart en de Maas (het Voedingskanaal en het Bassin), het Monsinkanaal, het kanaal Haccourt-Visé, het kanaal van Lanaye (Figuur 2) en het meest afwaartse deel van de Ourthe en de Amblève. Figuur 3 toont een schematisatie van het gebied dat in (Pereira, 2016) behandeld werd. Dit komt in grote lijnen overeen met het studiegebied van dit rapport. In het studiegebied van dit rapport zijn echter ook nog een stuk van het Albertkanaal en het kanaal Bocholt-Herentals (tot aan de onderlinge samenvloeiing) toegevoegd om een verdere, gedetailleerde uitwerking van het huidige model in de toekomst te vereenvoudigen. In het schema van Figuur 3 worden de meeste structuren, waterlopen, kanalen en verbindingen weergegeven. Niet alle structuren zijn echter aangeduid. Zo ontbreken onder andere de pompen en vistrappen. Het schema geeft echter wel een weergave van de complexiteit van het systeem. Voor wat betreft de Maas, loopt het interessegebied vanaf de meetpost te Amay (opwaarts) tot de stuw van Borgharen (afwaarts). In dit deel van de Maas monden vier zijrivieren uit: de Ourthe, de Jeker, de Voer en de Berwijn. De Ourthe en de Amblève, die net opwaarts de monding in de Maas in de Ourthe stroomt, worden hierbij bestudeerd vanaf de meetpost te Sauheid op de Ourthe en de meetpost te Chaudfontaine op de Amblève. Het gedeelte van het Albertkanaal waarop deze studie van toepassing is, loopt vanaf de Maas (nabij Monsin), tot net voorbij het samenvloeien van het Albertkanaal en het kanaal Bocholt-Herentals (afwaarts van het sluiscomplex van Olen). Het kleine stuk van het kanaal Dessel-Turnhout-Schoten dat in rekening gebracht wordt, loopt vanaf de samenvloeiing met het kanaal Bocholt-Herentals tot nabij de keersluis van Dessel. Tot slot wordt voor het Julianakanaal en de Zuid-Willemsvaart het gedeelte vanaf de Maas tot respectievelijk de meetpost te Bunde en de meetpost te Lozen bekeken. Het kanaal Bocholt-Herentals, het kanaal van Beverlo, het kanaal Dessel-Kwaadmechelen, het kanaal Briegden-Neerharen, het Voedingskanaal, het Bassin, het Monsinkanaal, het kanaal Haccourt-Visé, het kanaal van Lanaye maken integraal deel uit van het studiegebied. 2.3 Waterverdeling in het studiegebied De toestand van het hele systeem wordt bepaald door de waterverdeling nabij Luik (Monsin). Water van de Maas kan afgeleid worden naar het Albertkanaal, maar die verdeling zal bepaald worden door de interactie van de werking van de volgende structuren: Stuw van Monsin Waterkrachtcentrale in Monsin Sluizen van Monsin, Visé, Lanaye, Lanaken en Genk. Water kan vanaf het Albertkanaal op drie manieren terug stromen naar de Maas opwaarts het meetpunt van St-Pieter (Figuur 3). Afwaarts St-Pieter wordt het water van de Maas afgeleid richting Zuid-Willemsvaart langs drie mogelijke wegen, maar dit gebeurt voornamelijk langs het Voedingskanaal. Bovendien wordt het debiet verder verdeeld richting het Julianakanaal. Het resterende debiet stroomt langs Borgharen, wat de natuurlijke loop van de Maas is. Zelfs in deze laatste locatie is de menselijke invloed bepalend door de interactie met vistrappen, pompen en de bediening van de stuw van Borgharen. Het Albertkanaal en de Zuid-Willemsvaart voeden verder het volledige systeem van de Kempische kanalen. Definitieve versie WL2016R13_119_1 4

13 Algemene schematisatie waterverdeling Maas (Luik-Borgharen) S.3 Mol Keersluis Dessel S. 4 Dessel S.2 Mol S.1 Lommel Bocholt- Herentaals Lozen Lozen Bocholt Born Bunde Dessel- Turnhout- Schoten Beverlo Lommel Borgharen Dorp Neerharen Neerharen Smeermaas Bosscherveld Zuid-Willemsvaart Borgharen Juliana kanaal Dessel-Kwaadmechelen Diepenbeek Briegden-Neerharen Sluis-19 Voedinkskanaal Bassin Jeker Lanaye Sluis-20 Juliana kanaal Maas St. Pieter Limmel Voer Albertkanaal Kwaadmechelen Lanaken Kanne Lanaye Visé Haccourt-Visé Lixhe-aval /Eijseden-grens Lixhe Lixhe amont Berwine Hasselt Genk Haccourt Visé Gellik Monsinkanaal Marexhe Monsin Monsin Albertkanaal Ourthe Maas Angleur Rivage en Pot Grosses-Bates Angleur Ivoz -Ramet Tête de Garde Amay Chaudofontain Sauheid Waterbouwkundig Laboratorium -13_119 Figuur 3 Het studiegebied uit project 14_074 (Verlaging van de waterstanden in het Albertakanaal juli 2011) komt in grote lijnen overeen met het gebied dat in dit rapport behandeld wordt. Definitieve versie WL2016R13_119_1 5

14 3 GEGEVENS 3.1 Topografie Voor de opbouw van het model (netwerk, dwarsprofielen, locatie stuwen en sluizen) werd gebruik gemaakt van een aantal orthofoto s. Gezien het studiegebied zich uitstrekt over het Vlaamse Gewest, het Waalse Gewest en Nederland, zijn deze afkomstig van drie verschillende administraties Orthofotomozaïek, middenschalig, winteropnamen, kleur, Vlaanderen o Eigenaar: Agentschap voor Geografische Informatie Vlaanderen (AGIV) o Metadata via: o Grondresolutie: 0.25 m o Projectie: Belgian Lambert 72 (EPSG:31370) o Laatst geraadpleegd: november 2014 Orthophotos Service de visualisation o Eigenaar: Service public de Wallonie (SPW) o Metadata via : e19a745dd984 o Grondresolutie: 0.25 m o Projectie: Belgian Lambert 72 (EPSG:31370) o Laatst geraadpleegd: november 2014 TOP10NL WMS o Eigenaar: Publieke Dienstverlening op de Kaart (PDOK) o Metadata via: 94f241c2-43a2-42c3-8e9e aa0e o Laatst geraadpleegd: november 2014 Het gebruik van de informatie van drie verschillende administraties zorgde voor kleine verschuivingen nabij de grenzen van de foto s. Door de 1D benadering van het model, kon dit echter op een pragmatische wijze opgelost worden (Figuur 4). Definitieve versie WL2016R13_119_1 6

15 Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei: Eindrapport Figuur 4 De verschillende orthofoto s (in dit geval Orthofotomozaïek, Vlaanderen en Orthophotos , Wallonië nabij Visé) vertonen bij de overlap (hier ten noorden van de rode lijn) een kleine verschuiving. Dit werd pragmatisch opgelost door het netwerk (blauwe lijn) geleidelijk aan te passen aan de ligging van de panden op de verschillende foto s. 3.2 Bathymetrie Voor het overgrote deel van de kanalen in het studiegebied zijn geen bathymetrische gegevens beschikbaar. Alleen voor de Maas (gedeeltelijk), het kanaal van Lanaye en een klein stukje van het Albertkanaal zijn bathymetriën voor handen. 3.3 As-built plannen (structuren) Een van de grote problemen bij de opbouw van het 1D model van het interessegebied, was het ontbreken van gegevens en/of plannen van de verschillende structuren. Alleen van de stuw van Monsin waren oude plannen beschikbaar (een extract hieruit is terug te vinden in Figuur 5). Bij een toekomstige ontwikkeling en detaillering van een hydraulisch model van dit gebied is het verzamelen van deze gegevens een belangrijk aandachtspunt. Definitieve versie WL2016R13_119_1 7

16 Figuur 5 De oude plannen van de stuw van Monsin tonen onder meer de dwarsdoorsnede van de structuur. 3.4 Tijdreeksen Debietmetingen aan de opwaartse rand Aan de opwaartse rand van het model, dienden een aantal debietreeksen opgelegd te worden. Het ging hierbij meer bepaald over meetreeksen van: debieten ter hoogte van Amay op de Maas debieten ter hoogte van Angleur op de Ourthe (dit is ongeveer de som van de debieten in Sauheid op de Ourthe en Chaudfontaine op de Amblève) zijdelings ingevoerde debieten van de Berwine zijdelings ingevoerde debieten van de Voer zijdelings ingevoerde debieten van de Jeker Het betrof hierbij dagelijkse debieten, maar in het kader van project 14_074 (Pereira, 2016) werden ter bevestiging van de resultaten ook uurlijkse debieten als opwaartse randvoorwaarde opgelegd. Voor lozingen van de RWZI van Oupey (in het Albertkanaal opwaarts de sluis van Visé) werd een arbitrair, constant debiet van 1 m³/s aangenomen als randvoorwaarde. Voor het kanaal van Beverlo was ook een opwaartse randvoorwaarde nodig, maar zijn er geen metingen beschikbaar. Daarom werd een arbitrair, constant debiet van 0.5 m³/s opgelegd als randvoorwaarde. Definitieve versie WL2016R13_119_1 8

17 3.4.2 Waterstandsmetingen aan de afwaartse rand Aan de afwaartse rand van het model, dienden een aantal waterstanden opgelegd te worden. Het ging hierbij meer bepaald over meetreeksen van: waterstanden ter hoogte van Borgharen Dorp op de Maas waterstanden ter hoogte van Bunde op het Julianakanaal waterstanden ter hoogte van Lozen afwaarts de sluis van Bocholt op de Zuid-Willemsvaart De overige afwaartse randvoorwaarden waren natuurlijk afhankelijk van de uitgestrektheid van het model. Voor het volledige model ging dit over meetreeksen van: waterstanden opwaarts van sluis 4 in Dessel als randvoorwaarde voor het kanaal Dessel-Schoten waterstanden opwaarts de sluis van Wijnegem op het Albertkanaal 1 In de studie van de mogelijke oorzaken van de waterstandsdaling in juli 2011 (Pereira, 2016) beperkte zich dit tot: waterstanden afwaarts de sluis van Diepenbeek op het Albertkanaal waterstanden afwaarts van sluis 1 in Lommel op het kanaal Bocholt-Herentals Schuttingen De waterwegbeheerders hebben voor de verschillende sluizen algemene gegevens over de schuttingen, de sluispassages en de bijhorende debieten ter beschikking. In combinatie met de gemeten debieten en waterstanden opwaarts en afwaarts van de structuren was het mogelijk om geschatte tijdreeksen met schutdebieten (en extra debieten) op te stellen. 1 Deze gegevens kunnen in de toekomst mogelijk ook vervangen worden door metingen van de waterstanden ter hoogte van Grobbendonk op het Albertkanaal. Deze meetpost is echter momenteel nog in testfase. Definitieve versie WL2016R13_119_1 9

18 4 MODELOPBOUW 4.1 Beschrijving De modelopbouw bestaat uit twee, grotendeels overlappende, delen die als basis kunnen dienen voor een verdere uitbreiding van het modelinstrumentarium. 1. Het eerste deel omvat het gehele studiegebied, op het Julianakanaal, de Maas afwaarts Sint-Pieter en de twee kanalen tussen de Zuid-Willemsvaart en de Maas na. Ook bevat dit basismodel reeds de branches voor de omloopriolen van de sluizen. 2. Voor het tweede deel werd het model aangevuld met het Julianakanaal, de Maas afwaarts Sint-Pieter en de twee kanalen tussen de Zuid-Willemsvaart en de Maas. Daarentegen werd het Albertkanaal afwaarts Diepenbeek en het kanaal Bocholt-Herentals afwaarts het kanaal van Beverlo uit het model verwijderd. Hierdoor verdwenen ook het kanaal Dessel-Kwaadmechelen en het kanaal Dessel- Turnhout-Schoten. Tot slot werden voor dit deel ook de reeds voorziene omloopriolen verwijderd. 4.2 Netwerk Deelmodel 1 Kanaal Bocholt-Herentals Albertkanaal Kanaal Dessel-Kwaadmechelen Figuur 6 Het netwerk van deelmodel 1 omvat bijna het volledige studiegebied, alsook omloopriolen voor de sluizen. Definitieve versie WL2016R13_119_1 10

19 Om het netwerk van deelmodel 1 (Figuur 6) op te bouwen, werd gebruik gemaakt van de beschikbare orthofoto s voor Vlaanderen, Wallonië en Nederland ( 3.1). De contouren van de Maas en de kanalen werden manueel ingevoerd. Ter hoogte van een sluis werd ook een omloopriool voorzien (Figuur 7). Figuur 7 De orthofoto s werden gebruikt om het netwerk te digitaliseren en de omloopriolen te definiëren (beeld van het Albertkanaal en het kanaal Bocholt-Herentals nabij de samenvloeiing in Herentals) Deelmodel 2 Voor de opbouw van het netwerk van deelmodel 2 werd het meest westelijke stuk van het netwerk van deelmodel 1 afgeknipt (het Albertkanaal afwaarts Diepenbeek en het kanaal Bocholt-Herentals afwaarts het kanaal van Beverlo) (Figuur 8). Ook werden de omloopriolen verwijderd. Figuur 9 toont een detail van het netwerk van deelmodel 1 en deelmodel 2 nabij Luik, waarop duidelijk de toevoeging van een stuk van het Julianakanaal, de Maas afwaarts Sint-Pieter en de twee kanalen tussen de Zuid-Willemsvaart en de Maas te zien is. Definitieve versie WL2016R13_119_1 11

20 Julianakanaal Maas Figuur 8 In het netwerk van deelmodel 2 ontbreken een aantal van de meest westelijke panden. Figuur 9 Afwaarts Luik werd in het netwerk van deelmodel 2 nog een stuk van de Maas toegevoegd (afwaarts St-Pieter), net als (een stukje van) het Julianakanaal en de twee kanalen tussen de Zuid-Willemsvaart en de Maas. Definitieve versie WL2016R13_119_1 12

21 Vereenvoudigd 1D-model Blauwe Kei: Eindrapport 4.3 Dwarsprofielen Zoals aangegeven in 3.2 waren er slechts een beperkte hoeveelheid bathymetrische gegevens voor het studiegebied beschikbaar. Deze werden waar mogelijk gebruikt voor het bepalen van de dwarsprofielen. Waar deze niet beschikbaar waren (de meeste van de kanalen), werd uitgegaan van een standaard dwarsprofiel (wat een goede benadering kan zijn voor de dwarsprofielen van kanalen). Langsheen de gedigitaliseerde waterlopen werd om de 100m of op kortere afstand indien er een wijziging van de breedte van het kanaal optreedt een dwarsprofiel gedefinieerd (Figuur 10). De breedte hiervan werd bepaald op basis van de orthofoto s die reeds eerder ook gebruikt werden voor het digitaliseren van het netwerk. Het bodempeil werd bepaald op basis van de streefpeilen in de verschillende panden en een vooraf vastgelegde diepte. De uiteindelijke vorm was verder uniform (Figuur 11). Figuur 10 Voor het definiëren van de dwarsprofielen werden langsheen de gedigitaliseerde waterlopen dwarssecties gedefinieerd. Bij een variërende breedte werden er op kortere afstand secties gedefinieerd (beeld van het kanaal Dessel- Kwaadmechelen nabij Balen). Definitieve versie WL2016R13_119_1 13

22 Figuur 11 De dwarsprofielen werden opgemaakt met een standaardvorm en vooraf vastgelegd bodempeil en diepte. De breedte werd bepaald aan de hand van de secties die gedefinieerd werden op basis van de orthofoto s. 4.4 Structuren Zoals aangegeven in 3.3 was de hoeveelheid beschikbare informatie over de verschillende structuren in het studiegebied beperkt. Plannen en logboeken van de bediening van de structuren ontbraken grotendeels en voor het uitvoeren van de studie beschreven in (Pereira, 2016) was het dan ook noodzakelijk om de werking van een aantal structuren te benaderen met een niet-expliciete modellering. Alleen op deze manier kon een analyse van het gestelde probleem gemaakt worden, aangezien de werking van de structuren bepalend is voor de correcte modellering van de verdelingsknoop nabij Luik. Een aantal van de stuwen in het studiegebied werd ingebouwd in het model als een vaste of beweegbare structuur die als doel heeft een bepaald streefpeil te handhaven. Daarnaast werden voor de modelbenadering met een niet-expliciete modellering de sluizen gemodelleerd als een parallelle opstelling van een vaste stuw ( weir ) die alleen kan overstromen als het waterpeil veel hoger is dan het streefpeil (dus in principe overstromen ze niet) en een structuur ( Control structure ) gekoppeld aan een tijdreeks van het door de waterwegbeheerder geregistreerde schutdebiet (Figuur 12). De combinatie van deze twee structuren ( Weir en Control structure ) liet ons toe om de sluizen en versassingen (schutdebieten) correct weer te geven. Definitieve versie WL2016R13_119_1 14

23 Bij een aantal sluizen was dit echter nog onvoldoende om de werking te beschrijven en was er nog een rest debiet. Dit resterende debiet werd afgevoerd via stuwen, schuiven, waterkrachtcentrales, lekverliezen, andere verliezen (bijvoorbeeld valse schuttingen) en andere nog niet bepaalde gebruikers. Deze debieten werden niet expliciet gemeten, maar indien het debiet opwaarts en afwaarts van de structuur gekend was, dan was het mogelijk om de totale afvoer van deze bronnen gezamenlijk te berekenen en later op te leggen aan een derde structuur in de vorm van een tijdreeks. Op deze manier werd de werking van de sluizen (geometrisch en naar bediening toe) niet expliciet gemodelleerd, maar kon het effect van de verschillende structuren gereproduceerd worden in termen van afgevoerd debiet. Figuur 12 De werking van de sluizen in het studiegebied werd benaderd met een niet-expliciete modellering (bron beeld: Google Earth). Om de correctheid van de debieten te controleren, werden 2 variabelen bekeken: 1) de gemodelleerde waterstanden. Deze moesten in elk pand overeenkomen met de gemeten waterstanden; 2) de waterbalans. Deze moest globaal en in elke pand gesloten kunnen worden (geëvalueerd op basis van grafieken met de cumulatieve volumes). Een groot nadeel verbonden aan deze benaderende methode is dat het model alleen bruikbaar is voor de bestudeerde periode. Indien randvoorwaarden voor een andere periode gebruikt zouden worden, dienen gelijkaardige analyses uitgevoerd te worden om opnieuw de tijdreeksen voor elke structuur af te leiden Stuw en sluis van Monsin Het complex van Monsin bestaat uit een stuw met waterkrachtcentrale (Figuur 13c) op de Maas en een sluis parallel met het eerste stuk van het Albertkanaal (Figuur 13b). Het opwaartse pand heeft een streefpeil van 60,00 mtaw, terwijl dit voor het afwaartse pand 54,30 mtaw is (Baetens et al., 2005). De stuw van Monsin was tijdens de droge periode van 2011 volledig dicht. Er werd dus normaal gezien geen debiet afgevoerd langs de stuw. De schutdebieten langs de sluis werden begroot op gemiddeld 0,2 m³/s. Daarnaast speelt ook de werking van de waterkrachtcentrale (die tot 400 m³/s kan afvoeren) een belangrijk rol in de waterverdeling. Er zijn echter onvoldoende gegevens beschikbaar over de werking van deze infrastructuur en deze werd dan ook niet-expliciet gemodelleerd. Definitieve versie WL2016R13_119_1 15

24 a Albertkanaal Maas b c Figuur 13 De stuw met waterkrachtcentrale (c) en de sluis (b) van Monsin zijn cruciaal voor de verdeling van het water afwaarts Luik (bron beelden: Google Earth). De sluis van Monsin werd in het model ingebouwd op een niet-expliciete manier met een vaste stuw (kruinpeil op 61,0 mtaw) in parallel met een structuur gekoppeld aan de tijdreeks die de schutdebieten voorstelt. Het berekenen van de globale afvoeren (waterkrachtcentrale + extra debieten) aan de hand van de gemeten tijdreeksen (in dit geval Angleur+Amay en Haccourt+Vise) leidde tot negatieve afvoeren (Figuur 14 Methode 1). Daarom werd er voor gekozen om de stuw van Monsin in het model in te bouwen als een vaste stuw (30m breed met een kruinpeil op 59,25 mtaw) (Figuur 14 Methode 2). Op deze manier konden de minimale geregistreerde waterstanden tijdens lage afvoeren bereikt worden en werden de globale afvoeren grotendeels correct weergegeven. Definitieve versie WL2016R13_119_1 16

25 350 Afgeleide Q Monsin Methode Afgeleide Q Monsin Methode Q (m³/s) Figuur 14 Het verloop van de afgeleide debieten langs de stuw en waterkrachtcentrale van Monsin was realistischer op basis van de 2 de methode Sluis van Visé De sluis van Visé (Figuur 15) vormt net als de sluis van Monsin een verbinding tussen het eerste pand van het Albertkanaal en het pand van de Maas tussen de stuwen van Monsin en Lixhe. De streefpeilen van het opwaartse (Albertkanaal) en afwaartse (Maas) pand zijn dan ook dezelfde als bij Monsin (resp. 60,00 mtaw en 54,30 mtaw (Baetens et al., 2005)). Om de sluis voor te stellen werd gebruik gemaakt van de niet-expliciete modellering met een vaste stuw ( weir, kruinpeil op 61,0 mtaw) in combinatie met een opgelegd debiet, afgeleid van het schutdebiet zoals geregistreerd door de waterbeheerder (tot 0.2 m³/s). Bovendien werd er rekening gehouden met het grondwater verlies van het Albertkanaal (naar de Maas) en het debiet van Cockerill-Chertal (samen 3 m³/s) (Figuur 16). Definitieve versie WL2016R13_119_1 17

26 Maas Albertkanaal Figuur 15 De sluis van Visé vormt een tweede verbinding tussen het eerste pand van het Albertkanaal en de Maas tussen de stuwen van Monsin en Lixhe (bron beeld: Google Earth). Figuur 16 Het opgelegd debiet voor de sluis van Visé houdt rekening met grondwaterverliezen en het debiet van Cockerill-Chertal Stuw van Lixhe Verder stroomafwaarts op de Maas ligt de stuw en waterkrachtcentrale van Lixhe (Figuur 17). Het opwaartse streefpeil is 54,30 mtaw en het afwaartse 46,40 mtaw (Baetens et al., 2005). Net als bij de stuw van Monsin, werd de stuw van Lixhe niet gemodelleerd als een beweegbare structuur, maar als een vaste stuw (met kruinhoogte 54,00 mtaw). Er werd ook net als bij de stuw van Monsin geen poging ondernomen om de werking van de waterkrachtcentrale expliciet te modelleren. Definitieve versie WL2016R13_119_1 18

27 Monding Berwine Weir van Lixhe Maas Figuur 17 De stuw en waterkrachtcentrale van Lixhe bevinden zich net stroomopwaarts van de monding van de Berwine (bron beeld: Google Earth) Sluis van Lanaye Een derde verbinding tussen het meest opwaarts gelegen pand van het Albertkanaal en de Maas wordt gevormd door de sluis van Lanaye (Ternaaien) (Figuur 18). Het opwaartse streefpeil is dus 60,00 mtaw. Voor de Maas gaat het hierbij echter om het pand afwaarts de stuw van Lixhe, waardoor het streefpeil afwaarts de sluis 46,40 mtaw bedraagt (Baetens et al., 2005). Voor de opbouw van het model werd rekening gehouden met de huidige toestand en niet met de nieuwe sluis. Maas Albertkanaal Figuur 18 De sluis van Lanaye vormt een derde verbinding tussen het Albertkanaal en de Maas (bron beeld: Google Earth). Definitieve versie WL2016R13_119_1 19

28 De sluis van Lanaye werd niet-expliciet gemodelleerd aan de hand van een stuw (kruinpeil op 61,0 mtaw) en opgelegde debieten. Het huidige schutdebiet werd begroot op gemiddeld 7 m³/s (Figuur 19), terwijl het debiet door schutverlies werd begroot op 4,2 m³/s met pieken tot 22m³/s (Figuur 20). Deze afvoeren werden afgeleid van de metingen (opwaarts en afwaarts) en tonen aan dat er belangrijke extra debieten kunnen stromen langs de sluis van Lanaye (toestand voor het in dienst treden van de nieuwe sluis). Figuur 19 Het schutdebiet langs de huidige sluis van Lanaye bedraagt gemiddeld 7m³/s, maar loopt soms op tot zo n 12 m³/s. Figuur 20 Op basis van de afgeleide debietreeks kan er vastgesteld worden dat er aanzienlijke extra debieten stromen langs de sluis van Lanaye. Definitieve versie WL2016R13_119_1 20

29 4.4.5 Sluis van Genk Stroomafwaarts langs het Albertkanaal vormt het sluiscomplex van Genk (Figuur 21) de verbinding tussen het eerste en tweede pand. Opwaarts is het streefpeil opnieuw 60,00 mtaw, terwijl dit afwaarts 49,90 mtaw bedraagt (Baetens et al., 2005). In de analyse van de waterstandsdaling in 2011, beschreven in (Pereira, 2016), was dit sluiscomplex samen met de hierboven besproken structuren een zeer belangrijke schakel. Albertkanaal Figuur 21 De sluis van Genk is de meest opwaartse sluis op het Albertkanaal (bron beeld: Google Earth). Net als de sluis van Lanaye, werd de sluis van Genk niet-expliciet gemodelleerd. Een stuw (kruinpeil op 159,6 mtaw) en opgelegde debieten stellen de werking voor. Het huidige schutdebiet werd begroot op gemiddeld 16 m³/s (Figuur 22), terwijl het debiet door schutverlies werd begroot op 3,6 m³/s, met pieken tot 21 m³/s (Figuur 23). Deze afvoeren werden afgeleid van de metingen (opwaarts en afwaarts) en tonen aan dat er ook belangrijke extra debieten kunnen stromen langs de sluis van Genk. Figuur 22 Het schutdebiet langs de sluis van Genk bedraagt gemiddeld 16m³/s, maar loopt op tot 28 m³/s. Definitieve versie WL2016R13_119_1 21

30 Figuur 23 - Op basis van de afgeleide debietreeks kan er vastgesteld worden dat er aanzienlijke extra debieten stromen langs de sluis van Genk Sluis van Diepenbeek Slechts een 4-tal kilometer verder stroomafwaarts op het Albertkanaal, bevindt zich de sluis van Diepenbeek (Figuur 24). Opwaarts is het streefpeil 49,90 mtaw, terwijl dit afwaarts 39,80 mtaw bedraagt (Baetens et al., 2005). De sluis van Diepenbeek vormt in de studie van Pereira (2016) de afwaartse rand op het Albertkanaal. Figuur 24 - De sluis van Diepenbeek vormt de afwaartse rand op het Albertkanaal van het model van (Pereira, 2016) (bron beeld: Google Earth). De sluis van Diepenbeek werd niet-expliciet gemodelleerd met een stuw (kruinpeil op 49,9 mtaw) en een opgelegd schutdebiet. Dit schutdebiet werd begroot op gemiddeld 16 m³/s. Definitieve versie WL2016R13_119_1 22

31 4.4.7 Sluis van Lanaken Tussen de sluis van Lanaye en de sluis van Genk takt het kanaal Briegden-Neerharen af van het Albertkanaal. De verbinding wordt verzekerd door de sluis van Lanaken (Figuur 25). Het opwaartse streefpeil is dit van het meest opwaartse pand van het Albertkanaal, namelijk 60,00 mtaw. Het afwaartse streefpeil bedraagt 51,50 mtaw (Baetens et al., 2005). Kanaal Briegden-Neerharen Albertkanaal Figuur 25 De sluis van Lanaken vormt de verbinding tussen het kanaal Briegden-Neerharen en het Albertkanaal (bron beeld: Google Earth). De sluis van Lanaken werd niet-expliciet gemodelleerd als een combinatie van een stuw (kruinhoogte 61,00 mtaw) en een opgelegd schutdebiet. Dit schutdebiet werd afgeleid op basis van de schuttingen in de periode (bron: NV De Scheepvaart) en werd begroot op 0,44 m³/s Sluis van Neerharen De sluis van Neerharen vormt stroomafwaarts van de sluis van Lanaken de verbinding tussen het kanaal Briegden-Neerharen en de Zuid-Willemsvaart (Figuur 26). De streefpeilen opwaarts en afwaarts bedragen respectievelijk 51,50 mtaw en 42,73 mtaw (Baetens et al., 2005). De sluis werd op exact dezelfde wijze voorgesteld als de sluis van Lanaken, met ook hetzelfde opgelegde schutdebiet. Definitieve versie WL2016R13_119_1 23

32 Zuid-Willemsvaart Kanaal Briegden-Neerharen Figuur 26 De sluis van Neerharen vormt de verbinding tussen het kanaal Briegden-Neerharen en de Zuid-Willemsvaart (bron beeld: Google Earth) Sluis van Bocholt Stroomafwaarts op de Zuid-Willemsvaart, net na de aftakking van het kanaal Bocholt-Herentals bevindt zich de sluis van Bocholt (Figuur 27). Opwaarts bedraagt het streefpeil 42,60 mtaw, terwijl dit afwaarts 40,80 mtaw is (Baetens et al., 2005). De afwaartse rand van het model ligt iets verder stroomafwaarts van deze sluis (Lozen). Zuid-Willemsvaart Kanaal Bocholt-Herentals Figuur 27 De sluis van Bocholt bevindt zich op de Zuid-Willemsvaart, net na de aftakking van het kanaal Bocholt-Herentals (bron beeld: Google Earth). Definitieve versie WL2016R13_119_1 24

33 Ook de sluis van Bocholt werd niet-expliciet gemodelleerd met een stuw (kruinpeil op 144,0 mtaw) en een opgelegd schutdebiet (extra debieten inbegrepen). Dit debiet werd bepaald op basis van de gemeten debieten in Lozen (verder afwaarts) en werd begroot op gemiddeld 6,6 m³/s met pieken tot 10 m³/s. Opmerkelijk in de debietreeks was de duidelijk zichtbare sprong die optrad, waardoor het debiet steeg van gemiddeld 5 m³/s in mei 2011 naar gemiddeld 7 m³/s vanaf juni 2011 (Figuur 28). Figuur 28 Eind mei 2011 trad er een plotse, maar aanhoudende stijging van het debiet op langs de sluis van Bocholt Sluis van Lommel Kanaal Bocholt-Herentals Kanaal van Beverlo Figuur 29 De eerste Blauwe kei sluis bevindt zich afwaarts de aftakking van het kanaal van Beverlo (bron beeld: Google Earth). Definitieve versie WL2016R13_119_1 25

34 Net afwaarts de aftakking van het kanaal van Beverlo, bevindt zich op het kanaal Bocholt-Herentals de sluis van Lommel (Figuur 29). Dit is de meest opwaartse sluis van de Blauwe Kei. Het streefpeil bedraagt opwaarts 42,60 mtaw en afwaarts 38,30 mtaw (Baetens et al. 2005). De afwaartse rand van het model dat gebruikt werd voor de studie van (Pereira, 2016) lag iets verder stroomafwaarts van deze sluis. De niet-expliciete modellering met een stuw (kruinpeil op 142,20 mtaw) en een opgelegd schutdebiet (extra debieten inbegrepen) werd ook toegepast voor de sluis van Lommel. Het schutdebiet werd bepaald op basis van gemeten debieten en werd begroot op gemiddeld 4,4 m³/s met pieken tot 12 m³/s (Figuur 30). Figuur 30 - Het schutdebiet langs de sluis van Lommel bedraagt gemiddeld 4,4 m³/s, maar loopt op tot ongeveer 12 m³/s Sluis van Bosscherveld, Sluis 19, Sluis 20 en Duiker Voedingskanaal. Op Nederlands grondgebied, stroomafwaarts van de sluis van Lanaye, het meetstation van St-Pieter en Maastricht, en stroomopwaarts van de stuw van Borgharen, takt de Zuid-Willemsvaart via 3 wegen af van de Maas: de Zuid-Willemsvaart, het Voedingskanaal en het Bassin (Figuur 31). Sluis 19 en 20 vormen de verbinding tussen het Bassin en, enerzijds de Maas en anderzijds de Zuid-Willemsvaart. Een duiker (met schuif?) regelt de toevoer naar de Zuid-Willemsvaart via het Voedingskanaal en de sluis van Bosscherveld zorgt voor een verbinding tussen de Maas en het afwaartse pand van de Zuid-Willemsvaart. Het streefpeil in de Maas opwaarts dit knooppunt bedraagt 46,40 mtaw, terwijl het streefpeil afwaarts op de Zuid-Willemsvaart 42,70 mtaw bedraagt (Baetens et al., 2005). De sluis van Bosscherveld, sluis 19 en sluis 20 werden niet-expliciet gemodelleerd met een stuw (kruinhoogte voor de 3 stuwen: 147,0 mtaw) en een opgelegd debiet. Het schutdebiet van de verschillende sluizen werd begroot op basis van informatie van de waterbeheerders, maar algemeen gebeurt de afvoer naar de Zuid-Willemsvaart voornamelijk via het Voedingskanaal. Het schutdebiet van Bosscherveld werd uiteindelijk samen met verliezen en extra afvoer berekend op basis van aangepaste metingen in Smeermaas. De aldaar gemeten debieten moesten verminderd worden met 30% om de waterbalans en waterstanden afwaarts in overeenstemming te brengen met de metingen. Het uiteindelijke debiet varieert sterk, maar ligt meestal tussen 8 en 12 m³/s (Figuur 32). Definitieve versie WL2016R13_119_1 26

35 Sluis Bosscherveld Zuid-Willemsvaart Sluis 20 Voedingskanaal Duiker Bassin Maas Sluis 19 Figuur 31 Afwaarts Maastricht takt de Zuid-Willemsvaart via 3 wegen af van de Maas (bron beeld: Google Earth). Definitieve versie WL2016R13_119_1 27

36 Stuw van Borgharen Figuur 32 - Het schutdebiet langs de sluis van Bosscherveld varieert sterk, maar ligt meestal tussen 8 en 12 m³/s. Net afwaarts van de aftakking van het Julianakanaal, bevindt zich op de Maas de stuw van Borgharen (Figuur 33). Het opwaartse streefpeil bedraagt 46,40 mtaw (Baetens et al., 2005). Het afwaartse peil vormt de afwaartse randvoorwaarde voor ons model op de Maas. Julianakanaal Maas Figuur 33 De stuw van Borgharen verzekert het streefpeil op de Maas afwaarts de stuw van Lixhe (bron beeld: Google Earth). Definitieve versie WL2016R13_119_1 28

37 De stuw te Borgharen werd gemodelleerd als een beweegbare structuur van 60 m breed (3 stuwen van 20 m) met een bodempeil op 40,0 m TAW. Er werd een vereenvoudigde regeling toegepast die tracht het waterpeil opwaarts constant te houden op het streefpeil van 46,40 mtaw. In werkelijkheid is er ook een vistrap, die echter niet ingevoerd werd in het model Sluis van Limmel De sluis van Limmel ligt in het meest opwaartse deel van het Julianakanaal, vlakbij de aftakking vanaf de Maas. Ze zorgt voor een (afsluitbare) verbinding tussen de Maas en het Julianakanaal (Figuur 34). In het algemeen blijft de sluis van Limmel open. Alleen wanneer de Maas een grote afvoer kent waardoor het waterpeil hoger komt te staan dan het stuwpeil van het Julianakanaal of, omgekeerd, wanneer het waterpeil te laag staat door omstandigheden, wordt de sluis effectief gesloten (Helsen, 2016). Mogelijk was dit het geval in de zomer van De sluis van Limmel werd niet-expliciet gemodelleerd met een stuw (kruinhoogte 146,0 mtaw) en een opgelegd debiet. Het schutdebiet werd begroot op basis van metingen verder afwaarts in Bunde. Bunde vormt bovendien ook de afwaartse rand van het model op het Julianakanaal. Figuur 34 De sluis van Limmel op het Julianakanaal staat het grootste gedeelte van het jaar open (bron beeld: Google earth) Overige sluizen en stuwen Door de beperkte info die beschikbaar is en de beperkingen van de niet-expliciete modellering, werden de overige sluizen en stuwen in het systeem (bv op het Albertkanaal en het kanaal Bocholt-Herentals) (nog) niet gemodelleerd. Voor een bijkomende modellering is daarom extra informatie uiterst noodzakelijk en indien gebruik gemaakt zou worden van de niet-expliciete modellering dienen de gegevens aangepast te worden aan de specifieke periode. Definitieve versie WL2016R13_119_1 29

38 5 CONCLUSIES EN PERSPECTIEVEN Het systeem van de Maas, het Albertkanaal, de Kempense Kanalen en het Julianakanaal is, net als de waterverdelingsknoop nabij Luik, zeer complex. Het systeem is bovendien grensoverschrijdend, waardoor de bevoegdheid voor de verschillende waterlopen bij verschillende regio s en administraties ligt. Hierdoor is de beschikbare informatie sterk versnipperd en vaak onvolledig, wat het opbouwen van een model bemoeilijkt. Toch kan gesteld worden dat de doelstelling om een vereenvoudigd 1D-model van dit systeem op te bouwen in functie van de uit te voeren analyses in het kader van project 14_074 (Pereira, 2016) gehaald is. Geobserveerde waterstanden konden worden gesimuleerd en de waterbalans van het systeem kon worden gesloten. Niet tegenstaande heeft dit model beperkingen door de opbouw, de beperkte hoeveelheid beschikbare informatie en de aannames die gedaan werden om het model op te bouwen. Het huidige vereenvoudigde (en onvolledige) model kan echter wel als basis dienen voor de opbouw van een meer volledig en gedetailleerd model. Het opgebouwde netwerk van waterlopen omvat (in twee delen) het grootste gedeelte van het studiegebied en is met voldoende detail opgebouwd om bij een toekomstige modellering van dit gebied als basis integraal gebruikt te kunnen worden. Uitbreidingen van het bestaande netwerk naar Wallonië (Maas, Ourthe, Amblève, ), Nederland (Maas, Julianakanaal, Zuid-Willemsvaart, ) en Vlaanderen (Albertkanaal, kanaal Schoten-Dessel) zijn perfect mogelijk zonder ingrijpende veranderingen. In dergelijke gevallen dienen uiteraard de opwaartse en afwaartse randvoorwaarden (die momenteel ook met een grote betrouwbaarheid in het model ingebouwd zijn) aangepast te worden. De in het model gebruikte dwarsprofielen zijn deels gebaseerd op bathymetrische gegevens, maar zijn voor het grootste deel van het studiegebied opgebouwd volgens standaard dwarssecties. Voor een studie waarbij vooral de waterbalans van belang is (zoals de analyses in het kader van project 14_074 (Pereira, 2016)), bleek dit voldoende te zijn, maar bij een verdere verfijning van het model zijn mogelijk extra bathymetrische gegevens noodzakelijk. Bij gebrek aan gedetailleerde plannen en logboeken over de werking, werd voor het modelleren van de structuren in het systeem vaak gebruik gemaakt van een niet-expliciete modellering (met een stuw en een opgelegd debiet). Hierbij werd optimaal gebruik gemaakt van de beschikbare informatie over schuttingen bij bepaalde sluizen en debietsmetingen op- en afwaarts van de structuur om dit opgelegde debiet te bepalen. Aangezien deze methode een sterke benadering is en alleen geldig is voor de specifieke periode waarvoor de debietreeks is opgesteld, vormt het met meer detail modelleren van de structuren de grootste uitdaging van een verdere uitbouw van dit 1D-model. Met name het verzamelen van de nodige informatie vormt hierbij al een cruciale stap die veel tijd en moeite zal kosten. Definitieve versie WL2016R13_119_1 30

39 6 REFERENTIES Baetens, J.; Van Eerdenbrugh, K.; Mostaert, F. (2005). Watersysteem van het Albertkanaal en de Kempense kanalen: inventarisatie voor de opmaak van zoetwaterstrategieën. WL Rapporten, 720/4. Waterbouwkundig Laboratorium en Hydrologisch Onderzoek: Borgerhout. Coördinatiecommissie Integraal Waterbeleid (2010). Stroomgebiedbeheerplan voor de Maas : Vlaams deel van het internationaal stroomgebiedsdistrict van de Maas. [S.n.]: Erembodegem. 236 pp. De Wit, M. J. M.; van den Hurk, B.; Warmerdam, P. M. M., Torfs, P. J. J. F., Roulin, E.; van Deursen, W. P. A. (2007) Impact of climate change on low flows in the river Meuse. Climatic Change. 82, S DHI (2011). Mike11 reference manual. Helsen, M. (2016) Binnenvaart in Beeld [ONLINE] Beschikbaar op: [datum van opzoeking: ]. Pereira F (2016). Verlaging van de waterstanden in het Albertakanaal juli 2011: Advies. Versie 1.0. WL Adviezen, 14_074. Waterbouwkundig Laboratorium : Antwerpen, België. Definitieve versie WL2016R13_119_1 31

40 DEPARTEMENT MOBILITEIT EN OPENBARE WERKEN Waterbouwkundig Laboratorium Berchemlei 115, 2140 Antwerpen Tel. +32 (0) Fax +32 (0) mow.vlaanderen.be waterbouwkundiglaboratorium.be //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////