Verhangbepalingen in de bocht van de Waal bij Nijmegen. met 1 bijlage - februari Bibliotheek SV BOR290 O N

Transcriptie

1 Verhangbepalingen in de bocht van de Waal bij Nijmegen met 1 bijlage - februari 1964 ' Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat-Ceneraal Rijkswaterstaat Directie Oost-Nederland Bibliotheek SV BOR290 O N

2 4 Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Directie Oost-Nederland Postbus ED Arnhem Tel Bibliotheek naam afd. retour paraaf S.V.P. TIJDIC VERLENGEN

3 RIJKSWATSTAAT Nota 64.6 DIRECTIE BOVENRIVIEREN. met 1 bijlage AFDELING STUDIEDIENST. RWS Dir. Oost-Nederland I Bibliotheeknr. 'Gjonac^o ON VERHANGBEPALINGEN IN DE BOCHT VAN DE WAAL BIJ NIJMEGEN. Arnhem, februari 1964

4 INHOUD. Paragraaf biz. 1. Inleiding. < 2. Basis gegeven a. 2. 3* Waarnemingen en resultaten. 3 3*1* Waterstanden. 3*2. Langsverhangen. 4 3»3«Dwarsvervallen Samenvatting en aanbevelingen. 7 3 BIJLAGE 1: Situatie met peilschalen.

5 Par. 1. INLEIDING. De bocht in de aal bij Nijmegen vormt een belemmering voor de vlotte afwikkeling van het steeds toenemend scheepvaartverkeer. De plaatselijk geringe kromteetraal van de vaarweg, met de bankvorming in ae binnenbocht, speelt hierbij een rol. In verband met het bovenstaande zijn plannen in voorbereiding om in de toekomst verbeteringen in de bestaande situatie aan te brengen. Ket het oog hierop zijn modelproeven in voorbereiding, waarvoor in het prototype metingen zijn uitgevoerd. De onderhavige nota geeft de resultaten weer van een aantal verhangmetingen die in dit verband zijn verricht. Deze verhangwaarnemingen vormen tevens de aanloop tot het op uitgebreider schaal meten van verhangen in detail over verschillende trajecten van de bovenrivieren, in verband met diverse lopende onderzoekingen. Nadat in paragraaf 2 een aantal basisgegevens zijn vermeld, wordt in paragraaf 3 een overzicht gegeven van de verkregen resultaten. Paragraaf h omvat een aantal conclusies, terwijl tevens een aantal richtlijnen is vermeld voor soortgelijke metingen in de toekomst.

6 t Par. 2. BASISOEGEVENS. I In de eituatie op bijlage 1 zijn 8 peilschalen weergegeven die bij de waterstandsmetingen gebruikt zijn. De-hoogteligging van het nulpunt van de verschil lende peilschalen is verkregen door waterpassing naar peilmerken van het N.A.P. ter plaatse. Een uitzondering hierbij is peilschaal nr. 6; dit is een bestaande rijkepeilschaal, met een bekende hoogteligging t.o.v. N.A.P. De overige hulppeilschalen zijn door de afdeling Studiedienst tijdelijk opgesteld. In tabel 1 zijn voor de hulppeilschalen een aantal gegevens samengevat. TABEL 1. hulppeilschaal.., peilmerk van het N.A.P. nr. kmr oever hoogte nulp. nr.bout hoogte laatste t.o.v. N.A.P. t.o.v. N.A.P. waterpassing in m. in m R.O 8, , L.O + 7, , OOO R.O 7, , OOO L.O + 7, , R.O. + 7, , R.O + 7, , L.O + 7,J>60 5& + 15, De hulppeilschalen bestonden uit schroefpalen waarop houten peilschaalbladen bevestigd waren. De peilscxialen nr. 1 en 7 waren voorzien van een inrichting voor nauwkeuriger aflezing, bestaande uit een vlotter in een doorzichtige buis waarin de waterstandsvariaties t.g.v. windgolven e.d, gedempt werden. Op bijlage 1 is tevens een overzicht gegeven van de afstanden en kromtestralen die bij de berekeningen gebruikt zijn.

7 Par. 3. WAARNEMINGEN EN RESULTATEN. 3 3*1 Waterstanden. De aan de peilschalen waargenomen waters tar-den, uitgedrukt in m + N.A.P. zijn in tabel 2 samengevat. In deze tabel zijn verder de aan de peilschaal te Lobith om 8 uur waargenomen standen, alsmede de bij behorende Waal afvoeren weergegeven (hierbij is gebruik gemaakt van de afvoerkromme 1959-'62). TABEL 2. WAARGENOMEN WATERSTANDEN IN M + N.A.P. datum ps.lobith 8.h 11, 09 10, 81 10,61 10,40 10, 20 afvoer Waal 1763 n I'Vsec a "Vsec m Vsec m-vsec a "Vsec. p.a. ar tijd W.8. tijd w.s. tijd w.s. tijd w.s. tijd w.s niet a fleesbasr niet aflsesbaar Aangezien geuurende de meetperioae een niet te verwaarlozen val is opgetreden is op de waargenomen standen een correctie toegepast in verband met het verschil in tijd tussen de verschillende waarnemingen op e n dag. Hierbij is gebruik gemaakt van met de tijd verlopende lijnen voor de waterstanden bij de verschillende peilschalen. De gecorrigeerae waterstanden zijn in tabel 3 weergegeven. TABEL 3 GECORRIGEERDE WATERSTANDBM IN M ] H.A.P. p. e. nr ' ' OO h h h h h _8^J525_

8 3.2 Langsverhangen. 4 Met behulp van ue op bijlage 1 weergegeven afstanden, gemeten lange rechter resp. linker normaallijn van de rivier, zijn uit de gecorrigeerde waterstanden verhar.gen berekend. De resultaten hiervan, alsmeue de gemiocelde waarden van het verhang, langs linker en rechter oever, resp. per traject, zijn in tabel 4 opgenomen. cm/ TABEL 4. VEKIIANGEN IN km. Berekend m.b.v. langs de oevers gemeten afstanden tussen de 2-l2-' i2-'63 5-l2-'63 6-i2-'63 gemiddelde waarde peilschalen h h h h h R.0.resp.L.0. traject ^ * ^ * L»e berekende verhangen vertonen geen significante relatie met de tijdens de uetingen verlopende afvoer. het geraidcelde verhang langs het onoerh^vige riviergedeelte bedraagt ca 1^ cm/km bij afvoeren varierend tussen 1400 en 1770 m^/sec. 3.3 Dwarsvervallen. Met behulp van ae in tabel 3 gegeven stanoen zijn eveneens een aantal dwarsvervallen te bepalen' in een viertal raaien langs de rivier, Een en anaer is weergegeven in tabel 5* In verband met het feit dat de raaien 3-4; 5-6 en 7-8 niet loodrecht op de lengteas van de rivier ter plaatse zijn gelegen, zijn de in de tabel gegeven veivallen voor ceze raaien gecorrigeerd. Deze correctie vond plaats door het over de projectie van de raai op de rivieras geldende verval in langsrichting, in rekening te brengen.

9 5 TABEL 5. WAARGENOMEN EN GECORRIGJ^K.^ DwARSVERVALLEN in cm. raai ' ' '63 opmerkingen h h h h h waargenomen II - 5 ("gecorrigeerde waarde geldig II II (voor raai J, lengte ae. l_ waargenomen. it it + -P (gecorrigeerde waarde geldig (voor raai 1 lengte as waargenomen. it II /gecorrigeerde waarde geldig Ivoor raai 1 lengte as. Uitgaande van de formule A = x b, welke een g R theoretische benadering geeft van het dwarsverval in een bocht, kan worden opgemerkt dat de waargenomen dwarsvervallen belangrijke afwijkingen vertonen met ujt de formule te berekenen vervallen. De bij deze berekening gebruikte gemidoelde snelheid V, it verkregen uit metingen ter plaatse. De gemiddelde kromtestraal R is opgemeten op de peilkanrten en weergegeven in bijlage 1. Voor de breedte b is de normaalbreedte aangenomen. ue berekende vervallen zijn in tabel 6 weergegeven. TABEL 6. Berekening van he t dwarsverval raai R V b A -2 = V b m m/sec. m gr , ^ cm 1, , , , , , ,5 De vervallen, waargenomen in de raaien 5-6 en 7-8 geven in een aantal gevallen een omgekeerd beeld te zien ten opzichte van het op grond van theoretische overwegingen in deze raaien te verwachten verschijnsel; de waterstanden in de binnenbocht zijn hoger. De dwirevervallen in de raaien 1-2 en 3 _i * zijn ten opzichte van de uit ae formule vol^enae vervallen te groot.

10 In verband met de geconstateerde verschillen zijn een aantal factoren aan te wijzen die etn rol kunnen hebben gespeeld. In dit verband kan worden gewezen op het globale karakter van de gebruikte formule. In de formule is een gemiddelde snelheid V en een gemiddelde kromtestraal K aangenomen, terwijl in werkelijkheid de genoemde waarden in dwars- en langsrichting zullen veranderen. De bodemligging kan een rol spelen, aangezien door bankvorming plaatselijk 6 extra weerstanden aanwezig kunnen zijn. Voorts geeft het trace van het diepste gedeelte van de rivier, in vergeiijking met het trace van het zomerbed tussen de zomemormaalli jnen een enigszins afwijkend verloop van de kromming te zien. Verder is het niet uitgesloten te achten dat enkele gebruikte hoogtemerken van het N.A.P. verzakt zijn, waardoor in de waargenomen standen zijn geintroduceerd, tengevolge waarvan, afwijkingen althans ten aanzien van het dwarsverhang, geen voldoende nauwkeurig resultaat is te verkrijgen. Ook zijn de aflezingen aan de peilschalen door windgolven en scheepvaart bemoeilijkt. Het elimineren van korte golven dooi^niddel van vlotters in doorzichtige buizen die door enige kleine openingen in verbinding staan met het buitenwater, is slechts toegepast bij de peilschalen nr's 1 en?. Tenslotte kan de plaatsing van peilschalen in kribvakken een rol hebben gespeeld bij de verschillen tussen berekende- en waargenomen vervallen. Het gemid- V delde dwarsverhang =r is vermenigvuldigd met de norg«maalbreedte b, terwijl de afstand tussen de peilschalen groter was. heliewaar zijn de kribvakken onder de gegeven omstandigheden niet stroomvoerend, maar het waterhoogtepatroon van de kribvakken, wa^r onder invloed van ce hoofdstroming neren ontstaan, is niet bekend en kan aanleiding hebben gegeven tot fouten in de Waarnemingen van het dwarsverval.

11

12 Par. k. SAMENVATTING EN AANBEVELINGEN. 7 Aan de hand van de waterstandswaarnemingen die begin december 19&3 gedurende een vijftal dagen op de Waal in de omgeving van Nijmegen zijn verricht, kunnen de volgende conclusies worden getrokken: 1. ) Le op de Waal tussen kmr 881 en kmr 886 waargenomen verhangen hebben gemiddelde waarden van circa 12 cm/km. 2. ) Le waarnemingen zijn gedaan bij Waalafvoeren va- 3 3 rierend van 1^00 m/sec tot 1770 m/sec. 3. ) Een significante relatie van het verhang met het afvoerverloop is niet geconetateerd. 4. ) Le waargenomen dwarsvetvallen geven enig inzicht in het ter plaatse werkzame bochtefiect. > ) i->r blijkt weinig overeenstemmin 0 te zijn tussen de waargenomen dwarsvervallen en die welke kun- V 2 ken worden berekend uitgaande van de formule A= x b. gr 6-m) Le meetnauwkeurigheid dient, vooral met betrekking tot het in detail bepalen van dwarsverhangen, te worden opgevoerd. Voor het verrichten van waterstandswaarnemingen zijn bij de afdeling Studiedienst momenteel een groter aantal buizen met vlotter, geachikt voor het dempen van snelle waterstandsschommelingen beschikbaar. In verband met de nauwkeurigheid verdient het aanbeveling in de toekomst bij verhangwaarnemingen steeds van deze dempingsmogelijkheio bij waterstandswaarnemingen gebruik te maken. Voor waarnemingen over zeer kleine afstanden, waarbij de nauwkeurigheid ondanks de geschetste maatregelen te klein dreigt te worden, kan gebruik worden gemaakt van een verhangmeter. Op grond van ae gedane ervaringei. kunnen in verband met het in detail bestuderen van verhangen, oe volgende richtlijnen worden gegeven:

13 8 1. ) Het voorbereiden van wateretande-en verhangwaarnemingen op een bepaald traject van de bovenrivieren dient te geschieaen aan de hand van kaarten, welke ook voor peilingen worden benut. Op deze kaarten zijn kribben, raaipalen, veelhoeks- en driehoekspunten, alsmede de zomemormaalli jnen duidelijk aangegeven en kunnen nauwkeurig afstanden worden afgelezen. 2. ) De peilscnalen dienen zodanig te worden opgesteld dat de omstandigheden voor het bepalen van de waterstanden zoveel mogelijk gelijk zijn. (Dus bijvoorbeeld alle peilschalen midden in een kribvak opstellen). Het plaatsen in hoeken waar opstuwingsverschijnselen of extra grote echommelingen zijn te verwachten dient te worden vermeden. 3. ) De plaats van elke peilschaal dient nauwkeurig te worden ingemeten met behulp van markante punten (raaipalen, kribwortelpalen e.d.) zodat elke peilschaal eenduidig op de kaart kan worden aangegeven. 4. ) Bij het bepalen van waterstanden langi. beide oevers, waaruit onder meer dwarsverhangen moeten worden verkregen, dienen de peilschalen recht tegenover elkaar te worden opgesteld. De aanwezigheid op beide oevers van raaipalen en het interpreteren van andere gegevens aan de hand van de kaart biedt hierbij extra waarborgen voor een opstelling waarbij de lijn getrokken tussen twee peilschalen op linker c.q. rechter oeve het zomerbed loodrecht kruist. 3.) De hoogteligging t.o.v. N.A.P. van de nulpunten van de peilechalen kan worden verkregen door heen en weer waterpasringen naar bekende peilmerken (bouten). Het is evenwel dringend gewenst tussen de peilschalen onuerling of tussen de gebruikte peilmerken een waterpasting uit te voeren, in verband met het niet denkbeeldige geval dat een verkenmerk van het li gestoord is. 6.) De ligging t.o.v. N.A.P.van de nulpunten van de peilschalen op beide oevers dient bij voorkeur aan elkaar te worden getoetst.

14 9 Dit zou kunnen geschieden door het direct op ten of andere wijze overbrengen van het peil over de rivier (flesjeswaterpas, waterpassing via brug zonaer verkeer). Ken indirecte methode is het vastleggen aan primaire peilmerken van het N.A.P., indien deze in de omgevin^, ter weerszijde van de rivier, zijn aangebracht. Hierbij kan worden overwogen om de hulp in te roepen van de landmeetkundige dienst. Het niet uitvoeren van de bovenvermelde en onder punt 5 beschreven maatregelen heeft als consequentie dat het bepalen van kleine (dwars) verhangen net behulp van peilschalen, weinig nauwkeurig geschiedt.?.) De aflezing van de waterstanden over een langere meetperiode dient nauwkeurig en met zo weinig mogelijk onderling tijdsverschil te geschieden. De in het riviertraject naast de hulppeilschalen voorkomende rijkspeilschalen of andere peilschalen dienen in de waarnemingsserie te worden opgenomen. Gezien het Hoofd van de afdeling Studiedienst.

15

16