Activiteitsrapport 2 (1 januari juni 2009) Michael Fettweis, Dries Van den Eynde, Frederic Francken, Vera Van Lancker

Maat: px
Weergave met pagina beginnen:

Download "Activiteitsrapport 2 (1 januari juni 2009) Michael Fettweis, Dries Van den Eynde, Frederic Francken, Vera Van Lancker"

Transcriptie

1 BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van bagger- en stortoperatie (MOMO) Activiteitsrapport 2 (1 januari juni 2009) Michael Fettweis, Dries Van den Eynde, Frederic Francken, Vera Van Lancker MOMO/4/MF/200912/NL/AR/2 Voorbereid voor Afdeling Maritieme Toegang, Departement Mobiliteit en Openbare Werken, Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap, contract MOMO BMM 100 Gulledelle B 1200 Brussel België

2 Inhoudstafel 1. Inleiding Voorwerp van deze opdracht Algemene Doelstellingen ( ) Verminderen van de sedimentatie Efficiënter storten Taken (april 2008 december 2009) Publicaties (april 2008 december 2009) 7 2. Zand-slib mengsels Erosie en depositie van cohesieve en niet-cohesieve sedimenten Erosie en transport Zandtransport op een cohesief substraat Erosie van cohesieve sedimenten door golven Erosie van gemengde sedimenten Gefractioneerd sedimenttransport Afzetting en consolidatie Modellering van cohesieve en non-cohesieve sedimenten Eén-vergelijkings sedimenttransportmodel Twee-vergelijkings sedimenttransportmodel Sedimenten op het BCP Gemengde sedimenten op het BCP Cohesieve en niet-cohesieve sedimenten op het BCP Efficiëntie van stortlocaties: Alternatief voor B&W Zeebrugge Oost Overzicht stortactiviteiten te B&W Zeebrugge Oost Methode Modelbeschrijving Scenario s Resultaten Conclusies Bodemmodel BCP Efficiëntie van stortlocaties Referenties 31 Appendix 1: Verwaest, T., Janssens, J., Vanlede, J., De Schutter, J., Mostaert, F., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Van Lancker, V The impact of maritime access works on coastal turbidity in the Belgian coastal zone (southern North Sea). Liège Colloquium, 4-8 May, Liège. Appendix 2: Van den Eynde, D., Fettweis, M. Francken, F., Janssens, J., Toorman, E., Van Lancker, V., Verwaest, T. Modeling transport of mixed sediments on the Belgian Continental Shelf. INTERCOH conference 2009, 3-8 May, Rio de Janeiro/Paraty, (Brazilië). Appendix 3: Fettweis, M., Nechad, B., Van den Eynde, D. Comparison between SPM concentration from satellite images and in situ measurements from the Belgian continental shelf (southern North Sea). INTERCOH conference 2009, 3-8 May, Rio de Janeiro/Paraty, (Brazilië). 2

3 Appendix 4: Fettweis, M., Houziaux, J., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D. Francken, F., Wartel, S Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data from the Belgian nearshore area (southern North Sea), Geo-Marine Letters, 29(5), doi: /s Appendix 5: Fettweis, M., Houziaux, J.-S., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D., Francken, F Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data. Poster at 10 years VLIZ, 27 November 2009, Oostende. 3

4 1. Inleiding 1.1. Voorwerp van deze opdracht MOMO staat voor monitoring en modellering van het cohesieve sedimenttransport en de evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van bagger- en stortoperatie. Het MOMO-project maakt deel uit van de algemene en permanente verplichtingen van monitoring en evaluatie van de effecten van alle menselijke activiteiten op het mariene ecosysteem waaraan België gebonden is overeenkomstig het Verdrag inzake de bescherming van het mariene milieu van de noordoostelijke Atlantische Oceaan (1992, OSPAR- Verdrag). De OSPAR Commissie heeft de objectieven van haar huidig Joint Assessment and Monitoring Programme (JAMP) gedefinieerd tot 2010 met de publicatie van een holistisch quality status report Noordzee en waarvoor de federale overheid en de gewesten technische en wetenschappelijke bijdragen moeten afleveren ten laste van hun eigen middelen. De menselijke activiteit die hier in het bijzonder wordt beoogd, is het storten in zee van baggerspecie waarvoor OSPAR een uitzondering heeft gemaakt op de algemene regel alle stortingen in zee zijn verboden (zie OSPAR-Verdrag, Bijlage II over de voorkoming en uitschakeling van verontreiniging door storting of verbranding). Het algemene doel van de opdracht is het bestuderen van de cohesieve sedimenten op het Belgisch Continentaal Plat (BCP) en dit met behulp van zowel numerieke modellen als het uitvoeren van metingen. De combinatie van monitoring en modellering zal gegevens kunnen aanleveren over de transportprocessen van deze fijne fractie en is daarom fundamenteel bij het beantwoorden van vragen over de samenstelling, de oorsprong en het verblijf ervan op het BCP, de veranderingen in de karakteristieken van dit sediment ten gevolge van de bagger- en stortoperaties, de effecten van de natuurlijke variabiliteit, de impact op het mariene ecosysteem in het bijzonder door de wijziging van habitats, de schatting van de netto input van gevaarlijke stoffen op het mariene milieu en de mogelijkheden om deze laatste twee te beperken. Een samenvatting van de resultaten uit de voorbije perioden ( , en ) kan gevonden in het Syntheserapport over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (Lauwaert et al., 2004; 2006; 2008) dat uitgevoerd werd conform art. 10 van het K.B. van 12 maart 2000 ter definiëring van de procedure voor machtiging van het storten in de Noordzee van bepaalde stoffen en materialen. Voor een uitgebreide beschrijving wordt verwezen naar de halfjaarlijkse rapporten Algemene Doelstellingen ( ) Het onderzoek uitgevoerd in het MOMO project kadert in de algemene doelstelling om de baggerwerken op het BCP en in de kusthavens te verminderen, door enerzijds de sedimentatie te verminderen in de baggerplaatsen en anderzijds efficiënter te storten. Een nauwe samenwerking tussen de BMM en het WLH is één van de vereisten om de doelstelling te kunnen realiseren Verminderen van de sedimentatie Vermindering van de sedimentatie zal kunnen bereikt worden door: een optimalisering van de vorm van de buitenmuur of een Current Deflecting Wall, zodat de wateruitwisseling tussen haven en zee vermindert. 4

5 een aanpassing van de vorm van de toegangsgeul (bv verbreding, zachtere helling ) Efficiënter storten De efficiëntie van een stortplaats wordt bepaald door fysische (sedimenttransport i.f.v. getij, doodtij-springtij, wind, golven), economische en ecologische aspecten. Bij een efficiënte stortplaats is de recirculatie van het gestorte materiaal naar de baggerplaatsen zo klein mogelijk, is de afstand tussen bagger- en stortplaats minimaal en is de verstoring van het milieu verwaarloosbaar. Hieruit volgt dat er geen stortplaats kan bestaan die onder alle omstandigheden efficiënt is. Efficiënt storten zal kunnen betekenen dat in functie van de voorspelde fysische (wind, stroming, golven, sedimenttransport, recirculatie), economische (afstand, grootte baggerschip) en ecologische aspecten op korte termijn een stortlocatie zal worden gekozen. Om dit te bereiken is het volgende nodig: definiëren van een goede stortzones i.f.v. sedimenttransport, recirculatie baggerspecie, ecologie, economie, bathymetrie van de baggerplaatsen operationele voorspelling van de recirculatie van het gestorte materiaal door de operationele data uit hydrodynamische en sedimenttransportmodellen, real time meetstations, satellietbeelden, bathymetrie van de baggerplaatsen te integreren zodat een efficiënte stortlocatie kan bepaald worden Taken (april 2008 december 2009) Taak 1: Monitoring Taak 1.1: Slibconcentratie metingen: getijcyclus en langdurig Tijdens 4 meetcampagnes per jaar met de R/V Belgica zullen 13-uursmetingen uitgevoerd worden. De metingen zullen plaatsvinden in het kustgebied van het BCP. Tijdens de metingen zullen tijdsreeksen worden verzameld van de stromingen, de concentratie aan en de korrelgrootteverdeling van het suspensiemateriaal (LISST 100), de temperatuur en de saliniteit. De optische metingen (transmissometer, Optical Backscatter Sensor) zullen gecalibreerd worden met de opgemeten hoeveelheid materie in suspensie (gravimetrische bepalingen na filtratie) om te komen tot concentraties. Stalen van suspensiemateriaal zullen genomen worden met de centrifuge om de samenstelling ervan te bepalen. De tripode zal ingezet worden om stromingen, slibconcentratie, korrelgrootteverdeling van het suspensiemateriaal, saliniteit en temperatuur te meten gedurende een lange periode. Doel van deze metingen is het slibtransport in het gebied beter te begrijpen zodat een verband tussen de aanslibbing in de haven en de slibconcentratie erbuiten gelegd kan worden. Gelijkaardige metingen werden in de voorbije jaren reeds uitgevoerd ter hoogte van Blankenberge en de meetpaal MOW1; deze toonden aan dat zich regelmatig dicht tegen de bodem een laag met hoge slibconcentratie (>3g/l) heeft gevormd. Deze laag ontstaat door stormen en kan tot enkele dagen na de storm worden waargenomen. Sub-taak 1.2: Monitoring voor proefproject Verlagen topslib in haven van Zeebrugge Een verankerd meetstation (tripode) werd reeds op 28 januari 2008 geplaatst ter hoogte van het strand van Blankenberge in het kader van het proefproject verlagen van topslib in haven van Zeebrugge. De meting zal doorgaan tot minstens 14 dagen na het einde van het proefproject, dat voorzien is tegen 15 mei Doel van deze verankering is het monitoren van de slibconcentratie, het onderzoeken of een verpomping van vloeibaar slib over de havendam een verhoging van de natuurlijke slibconcentratie dicht tegen het strand veroor- 5

6 zaakt en het slibtransport in het gebied beter te begrijpen. De invloed van een verpomping over de havendam zal worden geschat door de natuurlijke variabiliteit van de slibconcentratie (voor en na het proefproject) statistisch te vergelijken met de variabiliteit tijdens het verpompen. De aanwezigheid van een hooggeconcentreerde sliblaag dicht tegen de bodem, zoals werd waargenomen tijdens vorige tripode verankeringen, kan een significant effect hebben op de aanslibbing in de haven van Zeebrugge. Het is daarom belangrijk om te weten of tijdens het proefproject een dergelijk bodemlaag aanwezig is of zich heeft gevormd ten gevolge van een storm of van de verpomping zodat een verband tussen de aanslibbing in de haven en de slibconcentratie erbuiten gelegd kan worden. Deze informatie is nodig om een uitspraak over de efficiëntie van het verpompen over de westelijke havendam te formuleren. Sub-taak 1.3: Quasi permanent meetstation Uit vorig onderzoek bleek dat een verdubbeling van de tripode de meest haalbare optie is voor een (quasi) continu registrerend meetstation. Het aankoopdossier voor een tweede tripode werd opgestart, er wordt voorzien dat de tripode gedurende 2008 operationeel zal zijn. Eerste testen zullen worden uitgevoerd en de meetdata zullen worden geëvalueerd. Sub-taak 1.4: Slibverdeling op de bodem Bodemstalen zullen worden geanalyseerd om de korrelgrootte, het kalkgehalte en de organische fractie te bepalen. Bij de box core bodemstalen zal ook de densiteit bepaald worden. Met deze data kan de slibverdeling in de kustzone verder verfijnd worden en zal onderscheid gemaakt kunnen worden tussen actief slib (i.e. slib dat in de cyclus van afzetting en resuspensie is betrokken) en inactieve slib (oude lagen die dagzomen en enkel eroderen tijdens extreme situaties). Een gedetailleerde kennis van de samenstelling van de zeebodem is belangrijk voor een nauwkeurige kwantificering van de erosiefluxen in sedimenttransportmodellen. Taak 2: Modellering Sub-taak 2.1: Verfijnen slibtransportmodel Het gebruik van een numeriek sedimenttransportmodel vereist een regelmatige validatie van de modelresultaten met meetgegevens en een aanpassing van parameterwaarden. Er zal verder gewerkt worden aan een integratie van de resultaten uit het flocculatie onderzoek uit 2007 in het 2D sedimenttransportmodel. Sub-taak 2.2: Alternatieve stortschema s i.f.v. omgevingsfactoren Onderzoek naar alternatieve stortschema s (getijgebonden, enkel bij bepaalde windrichting, ) zal uitgevoerd worden voor stortplaats B&W Zeebrugge Oost conform de aanbevelingen voor de minister geformuleerd in het syntheserapport Het doel is om het effect van het getij (meteo) op de retourstroom naar de baggerplaatsen te bepalen en om de effecten van een verplaatsing van de stortplaats te evalueren. Overleg zal gebeuren met amt over mogelijke locaties van de stortplaats. Afhankelijk van de uitkomst kan een proefproject worden opgestart waarin monitoren en evalueren van de effecten van het storten van baggerspecie op de nieuwe stortplaats centraal staan. Sub-taak 2.2.1: 2D langdurige simulaties Simulatie van de effecten van getijgebonden storten op langdurige schaal zullen uitgevoerd worden met het 2D hydrodynamisch en sedimenttransportmodel van het BCP. Resultaten 6

7 zullen per seizoen en doodtij/springtij worden geïnterpreteerd. Deze simulaties laten ook toe om eventuele effecten op de slibhuishouding ter hoogte van de Belgische kust tengevolge van een consequent getijgebonden storten of een verplaatsing van de stortplaats gedurende een langere periode (1 jaar) te analyseren. Sub-taak 2.2.2: 3D korte termijn simulaties 3D simulaties van getijgebonden storten zullen worden uitgevoerd met het detailmodel van het gebied rond Zeebrugge. Het hydrodynamische model zal hiervoor moeten worden uitgebreid met een slibtransportmodule, zodat de recirculatie van baggerspecie vanuit de stortplaats naar de buitenhaven van Zeebrugge kan worden berekend. Resultaten van deze simulaties zullen toelaten om een beter inzicht te bekomen in de recirculatie van het baggermateriaal en dus ook in de economische meerwaarde die een relocalisatie van de stortplaats zal opleveren Publicaties (april 2008 december 2009) Hieronder is een lijst met rapporten, publicaties en deelname aan workshops en conferenties waar resultaten en data verzameld in het kader van het MOMO project werden voorgesteld: Activiteits-, Meet- en Syntheserapporten Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F. Van Lancker, V MOMO activiteitsrapport 2 (januari 2009 juli 2009). BMM-rapport MOMO/4/MF/200909/NL/AR/2, 33pp + app. Lauwaert B., Bekaert K., Berteloot M., De Backer A., Derweduwen J., Dujardin A., Fettweis M., Hillewaert H., Hoffman S., Hostens K., Ides S., Janssens J., Martens C., Michielsen T., Parmentier K., Van Hoey G., Verwaest T Synthesis report on the effects of dredged material disposal on the marine environment (licensing period ). Report by BMM, ILVO, CD, amt and WL BL/2009/01. 73pp. Fettweis, M., Van den Eynde, D., Maggi, F MOMO activiteitsrapport 1 (april 2008 december 2008). BMM-rapport MOMO/4/MF/200904/NL/AR/1, 24pp + app. Conferenties/Workshops: Fettweis, M., Houziaux, J.-S., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D., Francken, F Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data. Poster at 10 years VLIZ, 27 November 2009, Oostende. (zie appendix 5) Fettweis, M., Francken, F., Van den Eynde, D Analysis of long-term SPM measurements. QUEST4D workshop 2009, 14 May, Antwerpen. Verwaest, T., Janssens, J., Vanlede, J., De Schutter, J., Mostaert, F., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Van Lancker, V The impact of maritime access works on coastal turbidity in the Belgian coastal zone (southern North Sea). Liège Colloquium, 4-8 May, Liège. (zie appendix 1) Van den Eynde, D., Fettweis, M. Francken, F., Janssens, J., Toorman, E., Van Lancker, V., Verwaest, T Modeling transport of mixed sediments on the Belgian Continental Shelf. INTERCOH conference 2009, 3-8 May, Rio de Janeiro/Paraty, (Brazil). (zie appendix 2) Fettweis, M., Nechad, B., Van den Eynde, D Comparison between SPM concentration from satellite images and in situ measurements from the Belgian continental shelf (southern North Sea). INTERCOH conference 2009, 3-8 May, Rio de Janeiro/Paraty, (Brazil). (zie appendix 3) 7

8 Fettweis, M., Francken, F. Van den Eynde, D Persistent high SPM concentration layers in a coastal turbidity maximum area. 7 th International Conference on Tidal Environments, Tidalites- 2008, September, Qingdao, China. Fettweis, M Uncertainty of excess density and settling velocity of mud flocs derived from in situ measurements. Particles in Europe, European workshop on the in situ measurements of particle size and concentration in the aquatic environment October, Bologna, Italië. Doxaran, D., Babin, M., Ruddick, K., Park, Y., Fettweis, M Tidal variations of particle size distribution and optical properties in turbid coastal waters. Perspectives for ocean colour remote sensing. Particles in Europe, European workshop on the in situ measurements of particle size and concentration in the aquatic environment October, Bologna, Italië. Publicaties (tijdschriften, boeken) Fettweis, M., Francken, F., Van den Eynde, D., Verwaest, T., Janssens, J., Van Lancker, V. Storm influence on SPM concentrations in a coastal turbidity maximum area with high anthropogenic impact (southern North Sea). Continental Shelf Research (in revision). Fettweis, M., Houziaux, J.-S., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Wartel, S Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data from the Belgian nearshore area (southern North Sea). Geo-Marine Letters, 29(5), doi: /s (zie appendix 4) 8

9 2. Zand-slib mengsels Cohesieve sedimenten bevatten meestal ook een zekere hoeveelheid zand en omgekeerd. Het slib en zandgehalte van sedimenten bepaald de transitie tussen cohesief en niet-cohesief gedrag van de bodem. Dit heeft op zijn beurt een belangrijke invloed op erosieprocessen en mogelijks de benthische gemeenschappen in de bodem. Voor zandige, niet-cohesieve sedimenten is het relatief gemakkelijk om de erosiehoeveelheid te berekenen gebaseerd op korrelgrootteverdeling. Bij cohesieve sedimenten wordt de erosie ook bepaald door cohesie, consolidatie, aggregatie en compactie, de biologische gemeenschappen, het zandgehalte en de gelaagdheid. Onderzoek over erosie, transport en afzetting van slib-zand mengsels kreeg een nieuwe impuls in het midden van de jaren 90 door vooral het werk van Torfs (1995), Williamson & Torfs (1996) and Torfs et al. (1996), die het effect van kleine hoeveelheden slib in zand op het erosiegedrag van het sediment onderzochten. Gemengde sedimenten kunnen zich cohesief of niet-cohesief gedragen, afhankelijk van het gehalte aan fijn materiaal. Zo verhoogt de toevoeging van slib de schuifweerstand en dus ook de kritische erosieweerstand van een zandig sediment (Williamson & Torfs. 1996). Gemengde sedimenten bestaan dikwijls uit een afwisseling van meer zandige en slibbige lagen, die het gevolg zijn van getij, doodtij-springtij en storminvloeden. Fan et al. (2004) benadrukken het belang van windgolven bij afzetting van zandige lagen. Deze segregatie tussen zand en slib treedt enkel op indien de concentratie aan suspensiemateriaal (SPM) laag is. Bij hoge SPM concentraties treedt de segregatie in zand/slib suspensies enkel op indien de initiële slibconcentratie kleiner is dan het zogenoemde gelling point (Torfs, 1995). Gewoonlijk wordt er een duidelijk verschil gemaakt tussen cohesieve en niet-cohesieve sedimenttransportmodellen. Tot op heden werden maar enkele studies gepubliceerd die rekening hielden met een interactie tussen beide types van sedimenten (van Ledden, 2002; van Ledden et al., 2004a; Waeles, 2005; Waeles et al, 2007). Om het sedimenttransport nauwkeuriger te kunnen voorspellen moet de interactie slib en zand in rekening gebracht worden in numerieke modellen. Het doel van dit hoofdstuk is om een overzicht te geven van de fysica achter zand-slib mengsels en hun erosie en depositie uit te leggen. Verder wordt de verdeling van gemengde sedimenten op het Belgisch Continentaal Plat getoond en wordt een korte beschrijving gegeven van de state of the art betreffende modellering 2.1. Erosie en depositie van cohesieve en niet-cohesieve sedimenten Erosie en transport Erosie van sedimenten wordt gecontroleerd door de heersende bodemschuifspanning tengevolge van vooral stroming en golven. De zeebodem is zelden glad, zodat van nature uit verschillende ruwheidschalen optreden. Het voorkomen van deze ruwheidelementen zijn het gevolg zijn van onregelmatigheden in de sedimenten en het voorkomen van biota, daardoor is het bijzonder moeilijk om de bodemschuifspanning te voorspellen. Le Hir et al. (2007) stellen daarom een stochastische benadering voor om de bodemschuifspanning te berekenen. Het erosiegedrag van zand werd veelvuldig beschreven in de literatuur (zie e.g. Soulsby, 1997) als een afwijking van een evenwichtssituatie. Wegens de relatieve hoge valsnelheid van zandkorrels, gaat het zandtransport zich heel snel aanpassen aan de hydrodynamische 9

10 condities. Grof zand wordt in de bodemlaag getransporteerd, terwijl fijn zand ook in suspensie getransporteerd kan worden. De bestaande zandtransportformules zijn gebaseerd op metingen; zij zijn over het algemeen empirisch en geven dikwijls onderling sterk afwijkende resultaten. Cohesieve sedimenten worden enkel in suspensie getransporteerd, dit kan met behulp van een advectie-diffusie vergelijking worden berekend waarbij de erosie- en sedimentatiefluxen als randvoorwaarde fungeren. Erosie van cohesieve sedimenten gebeurt op verschillende manieren, afhankelijk van de consolidatiegraad van het sediment (zie bv. Mehta et al., 1989): Voor vloeibaar slib gebeurt de erosie door meesleuren met de stroming. De erosie van geconsolideerd slib werd beschreven door Parchure en Mehta (1986) met een formule die de vermindering van erosie tengevolge van een toename van de kritische erosieschuifspanning, τ ce, met de diepte beschrijft; τ ce is gelegen tussen Pa. De erosie van een geconsolideerde slibbodem wordt beschreven door de wet van Ariathurai-Partheniades (Ariathurai, 1974). De kritische erosieschuifspanning, τ ce, is hierbij tussen 1-10 Pa. Merk op dat zacht slib eenzelfde kritische erosieschuifspanning heeft als medium zand, terwijl geconsolideerd slib moeilijker te eroderen (te bewegen) is dan keien. De zeebodem bestaat meestal uit heterogene partikels, van zowel zand, silt als kleigrootte. Een samenvatting van de erosiegevoeligheid van cohesieve and niet-cohesieve sedimenten kan gevonden worden in Le Hir et al. (2007). De interactie van cohesieve en nietcohesieve sedimenten bij erosieprocessen gebeurt op volgende manieren: Zandtransport op een cohesief substraat. Het breken van een cohesieve sedimentbodem langsheen de meer zandige lagen tengevolge van golfinvloed. Erosie van gemengde sedimenten Zandtransport op een cohesief substraat Geconsolideerde sedimentlagen kunnen dikwijls moeilijk geërodeerd worden door enkel een door stroming veroorzaakte schuifspanning. Allen (1977, in Thompson & Amos, 2004) heeft aangetoond dat het transport van korrels erosieputten kan veroorzaken in een cohesieve bodem. De aanwezigheid van beweegbaar materiaal heeft een dubbel effect (Kamphuis, 1990), enerzijds een verhoging van de erosiehoeveelheid en anderzijds een vermindering van de kritische erosieschuifspanning. Thompson & Amos (2004) hebben het effect van een mobiele zandlaag op de erosie van cohesieve sedimenten onderzocht in een stroomgoot. Bij het toevoegen van zand op de bodem een bodemschuifspanning die niet Met enkel de door de stroming veroorzaakte bodemschuifspanning werd de bodem niet geërodeerd, dit gebeurde wel bij in aanwezigheid van zand. Erosiehoeveelheid en SPM concentratie namen toe met toenemend zandtransport en verminderden bij een toename van de mediane korrelgrootte. Er werd aangetoond dat de erosie het grootst was tijdens bodemtransport en het kleinst bij het suspensietransport van het zand. Hieruit concludeerden zij dat de aanwezigheid van korrelig materiaal in rekening dient gebracht te worden bij het evalueren van de erosiedrempel en de constante Erosie van cohesieve sedimenten door golven Het effect van golven op een cohesieve vervormbare bodem kan beschreven worden als een drukgolf, die een normale en horizontale spanning uitoefent op de bodem. Deze spanningen veranderen de sterkte van de bodem en dus ook de erosiegevoeligheid van het sediment. Silva Jacinto & Le Hir (2001) hebben de effecten van golf-bodem interacties gemodelleerd 10

11 en een verklaring voorgesteld voor de waargenomen liquefactie en uiteenbreken van geconsolideerde sliblagen met intercalaties van zand. Twee situaties konden worden onderscheidden: 1) de sliblaag is dikker dan de golfinvloed in de bodem en 2) de sliblaag is dunner dan de golfinvloed. In de eerste situatie is vooral de normale spanning verantwoordelijk voor liquefactie. Maximale schuifspanning treedt dan op in de grenslaag van de golfinvloed in de bodem. In de tweede situatie treedt de maximale schuifspanning op in de grenslaag met de stijvere onderlaag. Hierdoor ontstaan een dunne vloeibare sliblaag en kunnen slibbrokken loskomen uit de bodem. De auteurs merken op dat ook andere mechanismen tot vorming van slibkeien kunnen leiden, zoals bv. de afwisseling van compressie en uitrekking tengevolge van veranderingen in normale spanning. De bodem verdraagt hoge druk goed, wat veel minder is bij het uitrekken van de bodem. Indien deze krachten niet kunnen worden gecompenseerd door de hydrostatische druk, breekt de bodem langsheen een oppervlakte en ontstaan slibbrokken Erosie van gemengde sedimenten De laboratoriummetingen van Williamson & Torfs (1996) hebben aangetoond dat een toevoeging van slib aan zand de schuifsterkte van de bodem doet toenemen. De overgang tussen niet cohesief en cohesief gedrag is afhankelijk van de kleimineralen en de korrelgrootte van het zand en gebeurt over het algemeen bij slibgehalte van 3-15%. Panagiotopoulos et al. (1997) heeft aangetoond dat er een kritisch slibgehalte is waarboven de zandkorrels geïsoleerd geraken in de cohesieve matrix, dit gebeurt bij ongeveer 30% slib. Lubrificatie en dus ook een verlaging van de bodemschuifsterkte treedt op bij een laag slibgehalte. van Ledden et al. (2004b) argumenteren dat de overgang in erosiegedrag verwacht kan worden bij de overgang tussen een cohesieve en niet-cohesieve bodem en indien de netwerkstructuur in de bodem gevormd wordt door de andere sedimentfractie. Zij benadrukken dat enkel de kleimineralen cohesieve eigenschappen hebben en dat daardoor een onderscheid tussen zand-silt-klei gemaakt moet worden. In het door hun voorgestelde zand-silt klei diagram voor (figuur 2.1) is ook de overgang tussen een cohesieve en een nietcohesieve netwerkstructuur opgenomen. De horizontale rode lijn geeft de overgang aan tussen niet-cohesief en cohesief gedrag; dit gebeurt bij een kleigehalte van 7.5%. De groene lijnen in de linkerhoek van het diagram geven de rand aan van een zandgedomineerde netwerkstructuur voor verschillende watergehaltes. De blauwe lijnen in de rechterhoek van het diagram tonen de grenswaarde van een siltgedomineerde netwerkstructuur bij verschillende watergehaltes. Uitgaande van deze figuur kunnen 6 verschillende bodemtypes worden onderscheiden (van Ledden et al., 2004b). I en II hebben een zandgedomineerde; V en VI een siltgedomineerde en IV een kleigedomineerde netwerkstructuur. Bij III nemen alle drie fracties deel aan de netwerkstructuur. Sedimentmengsels II, IV en VI zijn cohesief en I, III en V niet-cohesief. De klei/silt verhouding is dikwijls constant in natuurlijke systemen, waardoor siltgedomineerde bodemtypes (V) zeldzaam zijn. De meeste bodems zijn van type I (niet-cohesief, zand gedomineerd) en IV (cohesief, klei gedomineerd). Jacobs et al. (2008) hebben de cohesieve fractie verfijnd door de effecten van verschillende kleimineralen en watergehaltes in rekening te brengen Gefractioneerd sedimenttransport De actieve laag van een bodem omvat het deel dat onder invloed staat van stroming en golven. Dit kan gerekateerd worden aan de migratie van zandribbels in zandige sedimenten. Bij erosie, wordt de fijnere fractie gemakkelijker geërodeerd, waardoor een verarming van 11

12 fijn materiaal ptreedt in de actieve bodem. Dit process wordt omschreven als wapening van de bodem (bed armouring) en resulteert uiteindelijk in de erosie van grovere partikels (Wiberg et al., 1994). Figuur 2.1: Zand-silt-klei diagram met de classificatie van de sedimentmengsels, de overgangen tussen cohesief en niet cohesief en de netwerkstructuren (uit van Ledden et al., 2004b). De berekening van het transport van niet-uniforme mengsels van niet-cohesive sedimenten is moeilijk, omdat de transporthoeveelheid afhangt van de korrelgrootte van de fractie, eventuele afscherming of blootstelling, effectieve schuifspanning en selectief transport van een bepaalde fractie. Wu et al. (2003) geven een overzicht van bestaande methodes voor de berekening van het gefractioneerde sedimenttransport en stellen een nieuwe methode voor waarbij het gefractioneerd transport van de verschillende korrelgrootteklassen voorgesteld wordt als een fractie van de totale transportcapaciteit Afzetting en consolidatie Slib en zandpartikels gedragen zich verschillend, in het bijzonder is de valsnelheid van zandkorrels hoger dan deze van slibvlokken. Gehinderde bezinking en segregaties zijn processen die optreden bij hoge slibconcentraties. Het optreden van segregatie in zand/slib suspensies hangt af van het type slib en de initiële densiteit ervan; segregatie treedt immers enkel op bij slibconcentraties kleiner dan het gelling point (Toorman & Berlamont, 1993; Torfs et al., 1996) Modellering van cohesieve en non-cohesieve sedimenten Gewoonlijk wordt een verschil gemaakt tussen modellen die één of twee advectie-diffusievergelijkingen oplossen om het cohesieve en niet-cohesieve sedimenttransport te berekenen. De zogenoemde één-vergelijkingsmodellen beschrijven enkel deels de interactie tussen zand-slibmengsels, terwijl twee-vergelijkingsmodellen een meer fysische benadering ge- 12

13 bruiken om de interactie te modelleren Eén-vergelijkings sedimenttransportmodel De meeste één-vergelijkingsmodellen houden geen rekening met de variabele depositie en erosie karakteristieken van gemengde sedimenten (vb. Lou & Ridd, 1997, Fettweis & Van den Eynde, 2003, Brink-Spalink et al., 2004, Gayer et al., 2006). De modellen bevatten over het algemeen een kaart met een in de tijd constante bodemsamenstelling (bodemlaag), waarboven een actieve laag zich bevindt die uit verschillende korrelgroottefracties (meestal beperkt tot slib en fijn zand) bestaat. Het verschil tussen de sedimentklassen wordt gegeven door specifieke erosie en depositieparameters te gebruiken. Het transport wordt geformuleerd als een advectie-diffusie proces waarbij de klassieke Krone and Ariathurai- Partheniades modellen voor depositie/erosie worden toegepast. De erosie van slib uit de bodemlaag is evenredig aan het slibgehalte in de bodem. Dit wordt gewoonlijk berekend door de erosiehoeveelheid te vermenigvuldigen met het slibgehalte Twee-vergelijkings sedimenttransportmodel Een sedimenttransport voor gemengde sedimenten bij lage sedimentconcentraties, werd ontwikkeld door van Ledden (2001, 2002). Het model is geschikt voor toepassingen waarbij geen interactie tussen cohesieve en niet-cohesieve deeltjes optreedt tijdens bezinking (segregatie) en waar slib enkel in suspensie getransporteerd wordt (geen vloeibaar slib). Onder deze voorwaarden gedragen zand en slib zich onafhankelijk van elkaar en kan het sedimenttransport door twee onafhankelijke advectie-diffusie vergelijkingen beschreven worden. De valsnelheid van zand is een constante en gerelateerd aan de korrelgrootte. De valsnelheid van de cohesieve sedimenten is afhankelijk van de turbulentie en de slibconcentratie en wordt berekend volgens Winterwerp (1999). Een belangrijk onderdeel van het model bestaat uit de bodemrandvoorwaarde. De zandbodemrandvoorwaarde wordt op een hoogte z a boven de bodem geïmplementeerd, daaronder wordt verondersteld dat de zandconcentratie zich onmiddellijk aanpast aan de locale stroming en gelijk is aan de zandconcentratie in een evenwichtstoestand, zoals berekend met empirische zandtransportformules. De zandflux is afhankelijk van de bodemsamenstelling. Het kleigehalte wordt gebruikt als parameter om de overgang tussen cohesief and niet-cohesief regime te bepalen. Zand en slib gedragen zich onafhankelijk bij een niet-cohesief regime, terwijl in een cohesief regime zand en slib tegelijkertijd worden geërodeerd. Erosie van zand met een lager gehalte aan slib dan de kritische waarde wordt berekend met de klassieke zandtransportformules, terwijl voor de erosie van slib de Ariaturai-Partheniades formule toegepast wordt. De bodemsamenstelling kan variëren als functie van de erosie/depositie van zand en slibdeeltjes en wordt met behulp van een actieve laag en een bodemlaag gemodelleerd. In de actieve laag kan het slibgehalte variëren in functie van tijd en ruimte, terwijl in de bodemlaag de sedimentsamenstelling niet verandert. van Ledden (2001) beschrijven het slibgehalte in de actieve laag met behulp van een advectie-diffusie vergelijking met ter hoogte van de bodemwater grenslaag de implementatie van een zand/slib flux. Een gelijkaardig concept, waarbij de formulering voor de evenwichtszandflux afhankelijk is van de cohesieve fractie in zowel de actieve als de bodemlaag, werd voorgesteld door Waeles (2005) en Waeles et al. (2007). Zand en slib worden hier als suspensietransport gesimuleerd, waardoor de toepasbaarheid beperkt wordt tot fijn zand (200 µm). Het verschil tussen zand en slibtransport wordt ingevoerd door specifieke uitdrukkingen voor erosie en depositiefluxen. De depositiefluxen worden voor elke fractie afzonderlijk opgesteld. De afzetting van zandkorrels is een functie van de referentieconcentratie nabij de bodem, deze 13

14 wordt geëxtrapoleerd uit de concentratie in de bodemlaag, waarbij een verondersteld wordt dat het concentratieprofiel het Rouse profiel volgt (Le Hir et al., 2001). De depositieflux van de slibdeeltjes wordt geschat met de klassieke wet van Krone. De erosieflux van elke sedimentfractie hangt af van het slibgehalte in de oppervlaktelaag, waarbij het concept van van van Ledden et al. (2004b) wordt gevolgd. In het niet-cohesive regime wordt de erosie van beide types partikels berekend met een formulering voor niet-cohesieve sedimenten; elke klasse wordt proportioneel met zijn gehalte in de laag geërodeerd. Bij het cohesief regime wordt de wet van Partheniades voor cohesieve sedimenten gebruikt voor het mengsel. Het zand- en slibgehalte in een cel kan na elke tijdstap veranderen. Een verschil met de aanpak van van Ledden (2001) is gelegen in de formulering van de bodem. De sedimentkolom wordt gediscretiseerd in dunne lagen (van enkele mm), zodoende kan gelaagdheid beschreven worden. De dikte van elke laag wordt aangepast naargelang het slib- en zandgehalte. Voor een zandige (niet-cohesieve) laag, wordt de volumefractie van het zand vastgelegd, terwijl een variabele hoeveelheid slib de poriën opvult. Bij de bepaling van de dikte van een cohesieve laag werd nog geen rekening gehouden met consolidatieprocessen en een gemiddelde slibconcentratie wordt verondersteld samen met een eerder lage waarde voor de kritische erosieschuifspanning. Figuur 2.2: Cohesieve sedimentfacies en slibgehalte in de Belgisch-Nederlandse kustzone (uit Fettweis et al., 2009) Sedimenten op het BCP Gemengde sedimenten op het BCP De zuidelijke Noordzee wordt voornamelijk gekarakteriseerd door zandige sedimenten. Cohesieve sedimenten worden veel gevonden in de Belgische kustzone. De ouderdom van deze sedimenten is verschillend, gaande van Tertiaire kleien, Holocene sliblagen tot recente afzettingen. Een kaart met slibgehalte en de verschillende facies aan cohesieve sedimenten wordt in figuur 2.2 getoond (Fettweis et al., 2007; 2009). Het voorkomen van een dunne zandlaag boven geconsolideerde sliblagen werd geregeld ter hoogte van Zeebrugge waargenomen (figuur 2.3). Deze waarnemingen duiden aan de drie boven vermelde erosieprocessen van gemengde sedimenten van belang kunnen zijn in de kustzone. 14

15 A B Figuur 2.3: A: Holoceen gelaagd slib (MOW1). Bovenaan is een dunne laag van enkele cm fijn zand. B: Slibkeien op zandige sedimenten (Sierra Ventana). Twee voorbeelden van bulkdensiteit van box-core stalen worden getoond in figuur 2.4. Opvallend in de ZB6 core is het verschil tussen de zeer zachte oppervlaktelaag (<1300 kg/m³), het licht geconsolideerd slib (±1500 kg/m³) tussen 2 cm en 26 cm en het medium geconsolideerd slib onder 26 cm (±1600 kg/m 3 ). Het gehalte aan organisch materiaal bedraagt ongeveer 5% in het onderste deel en 10-20% in het bovenste deel van de core. Het bovenste deel van het densiteitprofiel is zeer onregelmatig, deze variaties weerspiegelen de alternatie van meer of minder slibrijke lagen. Twee radiografieën van Reineck core stalen tonen duidelijk deze gelaagdheid (figuur 2.5). De bulkdensiteit van de bovenste 30 cm in het OE14 staal (nabij dumping site van Oostende) zijn zeer laag ( kg/m³) ZB OE Depth in Core (cm) Bulk Density Bulk Density Figuur 2.4: Bulkdensiteit van twee box cores. Links: ZB06 bestaat uit 19 cm zeer zacht slib ( kg l -1 ) op 29 cm medium geconsolideerd slib (>1.6 kg l -1 ). Bovenop is er een dunne laag vers afgezet slib aanwezig (1.3 kg l -1 ). Rechts: OE14 bestaat uit 30 cm vers afgezet slib ( kg l -1 ), onderaan is een 5cm dikke laag van slibhoudend fijn zand bovenop medium geconsolideerd slib (uit Fettweis et al., 2007). 15

16 Figuur 2.5: Radiografie van Reineck cores (breedte is 5 cm). Beide omvatten zacht geconsolideerd slib met een typische afzettingstructuur die een afwisseling tussen storm en rustig weer en/of springtij-doodtij weerspiegelen (uit Fettweis et al., 2007) IV 30 Clay content [%<0.008mm] Silt content [0.008<%<0.063mm] II 40% 70 50% VI I 70 III V Sand content Figuur 2.6: Klei-silt-zand diagram van BCP sedimentstalen. De indeling in sedimenttypes en cohesief/ niet-cohesief regime is volgens Van Ledden et al. (2004b). Merk op dat de kleifractie gedefinieerd wordt als <8 µm. 16

17 Cohesieve en niet-cohesieve sedimenten op het BCP Klei werd door van Ledden et al. (2004b) vrij arbitrair gedefinieerd als de fractie met korrelgrootte kleiner dan 4 µm. Chang et al. (2007) merken op dat er een fundamenteel verschil bestaat in de transportwijze tussen sortable silts (>8µm) en aggregaten (primaire deeltjes <8µm). We hebben bij het bepalen van de kleimineraalfractie ons gebaseerd op dit onderscheid. De gemiddelde silt/klei verhouding (figuur 2.6) bedraagt ongeveer 1 op het BCP, dit betekent dat 50% van het slib uit klei bestaat. Lokale variaties in de silt/klei verhouding zijn vrij algemeen, zoals uit de figuur blijkt. De meeste sedimenten zijn van het type I (zand, niet cohesief), II (zand gedomineerd, cohesief) en IV (klei gedomineerd, cohesief). De verdeling van deze types in figuur 2.7 weergeven, uit de kaart blijkt duidelijk het belang van gemengde sedimenten op het BCP. De verdeling van de klei, silt en zandfractie kan gevonden worden in figuren

18 I - Sand dominated non-cohesive sediments II - Sand dominated cohesive sediments 51.1 IV - Clay dominated cohesive sediments Figuur 2.7: Verdeling van type I, II en IV sedimenten op het BCP. 18

19 % Clay Figuur 2.8: Verdeling van de kleifractie (<8 µm) op het BCP. 19

20 Column M: silt Direction: 0.0 Tolerance: %Silt Variogram Lag Distance %Silt Figuur 2.9: Verdeling van de siltfractie (8-63 µm) op het BCP. 20

21 % Sand Figuur 2.10: Verdeling van de zandfractie ( µm) op het BCP. 21

22 3. Efficiëntie van stortlocaties: Alternatief voor B&W Zeebrugge Oost De sedimenten die in de haven van Zeebrugge worden gebaggerd, worden deels op B&W Zeebrugge Oost in zee gestort. Deze stortplaats is ongeveer 4.5 km ten oosten van de havenmond van Zeebrugge gelegen. De baggerspecie bestaat vooral uit slib en wordt gemakkelijk gemobiliseerd na storting. De stroming is parallel aan de kust en daarom bestaat het vermoeden dat de recirculatie van het gestorte materiaal naar de baggerplaatsen significant is. Dit resulteert in bijkomende sedimentatie en dus een vermindering van de baggerefficientie. Voorafgaande studies met een 2D hydrodynamisch en sedimentttransportmodel (Fettweis et al., 2005; Lauwaert et al., 2006) hebben aangetoond dat een relocatie van de stortplaats ten westen van de haven en op eenzelfde afstand tot de haven als de stortplaats B&W Zeebrugge Oost de recirculatie reduceert van 39% tot 11%. De vaargeulen waren echter niet goed en de haven van Zeebrugge niet in het model inbegrepen. De bedoeling van de simulaties uit dit hoofdstuk is om de efficiëntie van bestaande stortlocaties (B&W S1, B&W S2) en de fictieve stortlocatie Zeebrugge West te onderzoeken als alternatief voor stortplaats B&W Zeebrugge Oost en dit met een model met een fijner rooster 3.1. Overzicht stortactiviteiten te B&W Zeebrugge Oost De op B&W Zeebrugge Oost gestorte hoeveelheden sediment uit onderhoudswerken zijn samengebracht in tabel 3.1. Tijdens de periode werd gemiddeld TDS (ton droge stof) per jaar gestort afkomstig van onderhoudsbaggerwerken uit de haven van Zeebrugge. Er wordt aangenomen dat de baggerhoeveelheden in evenwicht zijn met de sedimentatie. Hieruit volgt dat er in de vaargeul Pas van het Zand gemiddeld TDS per jaar worden afgezet (tabel 3.2) en in Zeebrugge (CDNB en haven van Zeebrugge) gemiddeld TDS. De gemiddelde jaarlijkse sedimentatiesnelheid bedraagt 1.7 t m -2 ( m) per jaar in het CDNB, 0.8 t m -2 ( m) per jaar in de haven en voorhaven van Zeebrugge en 1.5 t m -2 ( m) per jaar in het Pas van het Zand bij een bulkdensiteit van kg/m³ en een respectievelijke oppervlakte van 130 ha (CDNB), 270 ha (haven en voorhaven) en 150 ha (Pas van het Zand). Tabel 3.1: Gebaggerde hoeveelheid sediment uit Zeebrugge (Voorhaven + haven en CDNB) (10 3 TDS). De data zijn per baggerjaren (1 april tot 31 maart). CDNB+ Haven Totaal B&W S1 B&W S2 B&W Zeebrugge Oost CDNB Haven CDNB Haven CDNB Haven CDNB Haven Gemiddeld

23 Tabel 3.2: Gebaggerde hoeveelheid sediment uit het Pas van het Zand (10 3 TDS). De data zijn per baggerjaren (1 april tot 31 maart). Totaal B&W S1 B&W S Gemiddeld Methode Modelbeschrijving De stromingen en het waterpeil werden gemodelleerd met een implementatie van het COHERENS hydrodynamisch model op het Belgisch Continentaal Plat, genoemd OPTOS- BCS. Het 3D model lost de continuïteits- en de momentumvergelijkingen op met behulp van een expliciete mode-splitting benadering voor de barotrope en barocliene termen en dit op een Arakawa C rooster met sigma coördinaten, zie Luyten et al. (1999). In deze toepassing worden de 2D stroming- en waterstandresultaten samen met de bodemschuifspanning gebruikt. OPTOS-BCS omvat gebied tussen 51 N en N breedtegraad en 2.08 E en 4.2 E lengtegraad. De horizontale resolutie bedraagt 0.24 (lengtegraad) en 0.14 (breedtegraad), dit komt overeen met een roosterafstand van ongeveer 250 m, wat dus ongeveer 3 keer fijner is dan het model gebruikt in de voorafgaande studie. De stromings- en waterpeilrandvoorwaarden werden berekend met het operationele model OPTOS-NOS (omvat de Noordzee en een deel van het Kanaal) en OPTOS-CSM (omvat de Noord-West Europese Continentale Shelf). Pison & Ozer (2003) hebben een validatie van de stromingen van het OPTOS-BCS model uitgevoerd met behulp van ADCP metingen. Het slibtransport wordt bepaald door het bezinken van de slibvlokken onder invloed van de zwaartekracht en door erosie en sedimentatie tengevolge van de locale stroming. Het slibtransportmodel lost de 2D dieptegemiddelde advectie-diffusie vergelijking op. Hierbij wordt hetzelfde rooster gebruikt als bij het OPTOS-BCS model. Erosie en depositie orden berekend met behulp van de Ariathurai-Partheniades formule. Het model maakt gebruik van de semi-lagrangianse tweede momenten methode (Egan & Mahoney, 1972; de Kok, 1994) om de advectie van het suspensiemateriaal te berekenen. De parameterwaarden werden deels overgenomen uit Fettweis & Van den Eynde (2003) aangevuld met de resultaten van de erosiegevoeligheidsmetingen uitgevoerd in opdracht van het WLH door de Universiteit Stuttgart (Westrich & Jahncke, 2007, 2008a, 2008b). Verschillende simulaties werden uitgevoerd met verschillende parameterset; één simulatie werd uitgekozen om de efficiëntie van de stortlocaties te illustreren. De simulatie bevoordeelt erosie door een kritische erosieschuifspanning van 0.5 Pa te nemen voor vers afgezet slib en 0.8 Pa voor geconsolideerd slib. De erosieconstante is gelijk aan kg m -2 s -1 en een constante valsnelheid van m s -1 werd gebruikt. Sedimentatie van slib is onafhankelijk van de schuifspanning Scenario s Het doel van de simulaties is de recirculatie naar de baggerplaatsen en de omgeving van Zeebrugge te berekenen bij een storting op B&W Zeebrugge Oost, B&W S1, B&W S2 en 23

24 op een locatie ten westen van Zeebrugge (Zeebrugge West), verder worden de effecten van getijgebonden storten op B&W Zeebrugge Oost en West gesimuleerd. De stortlocatie Zeebrugge West is fictief. Zij werd zodanig gekozen dat de afstand tot de baggerplaatsen (i.c. CDNB en haven van Zeebrugge) gelijk is aan deze bij B&W Zeebrugge Oost. Met getijgebonden storten wordt bedoeld dat tijdens vloed gestort wordt op B&W Zeebrugge Oost en tijdens eb op Zeebrugge West. Voor analyse van de resultaten worden de baggerlocaties (figuur 3.1) gegroepeerd als volgt: haven van Zeebrugge (dit omvat het CDNB en de haven en voorhaven), Scheur West (1-4), Scheur Oost (5, 7-8) en Pas van het Zand (6). Er wordt verder een kustzone (10) gedefinieerd. Er wordt verondersteld dat al het gestorte materiaal in suspensie is tijdens de storting. Figuur 3.1: De baggerplaatsen Scheur West (1-4), Scheur Oost (5, 7-8), Pas van het Zand (6) en haven van Zeebrugge (9). Het gebied 10 omvat de kustzone ter hoogte van Zeebrugge. De achtergrond is de bathymetrie (m MSL). Tijdens de simulaties werd gerekend met rustig weer, de berekeningen liepen over een periode van 1 maand. Om het uur werd er 327 ton droog slib (ton droge stof, TDS) in zee gestort. Dit komt overeen met TDS na 1 maand. Er stroomt geen slib het model binnen langs de open randen en er is geen slib aanwezig in de bodem aan het begin van de berekeningen. De efficiëntie van de stortlocatie wordt geschat door de recirculatie naar de baggerplaatsen te berekenen bij storting op de boven vermelde locaties Resultaten Het gemiddelde slibgehalte op de bodem tijdens de simulatieperiode (uitgedrukt in kg m -2 ) wordt getoond in figuur 3.2 en de gemiddelde slibconcentratie in figuur 3.3. Elke figuur wordt opgedeeld in vijf deelfiguren voor elke stortlocatie/schema. Er dient opgemerkt te worden dat een slibafzetting in de figuren niet noodzakelijk permanent is. De goede correlatie tussen het gebied met de slibafzettingen en de hoge SPM concentraties duid op het dynamische evenwicht tussen afzetting en resuspensie. Indien we aannemen dat de densiteit van vers afgezet slib gelegen is tussen kg m -3 dan komt 1 kg m -2 overeen met een sliblaagdikte van ongeveer 0.8 mm. Het gebied met gemiddeld over de simulatieperiode de dikste slibafzetting is gelegen op de stortplaatsen (dikte is ongeveer 8 mm) en in enkele gebieden in het kustgebied. 24

25 Niettegenstaande de algemene overeenkomst tussen de scenario s, treden toch belangrijke verschillen op, die voornamelijk gecorreleerd zijn met de afstand van de stortplaats tot de kustlijn. Storten op B&W Zeebrugge Oost, Zeebrugge West en het getijgebonden storten heeft een verhoging van het slib in de omgeving van Zeebrugge (in suspensie en op de bodem) als gevolg. De relatief hoge afzettingen (1-10 kg m -2 ) in de haven van Zeebrugge, in de Pas van het Zand en ten oosten van Zeebrugge (Baai van Heist) kunnen duidelijk opgemerkt worden in figuur 3.2. Storten op B&W S1 en in mindere mate op B&W S2 resulteert in een significante vermindering van de slibconcentratie en de slibafzetting in de kustzone. Het meer offshore storten verlaagt ook de residentietijd van het materiaal in het modeldomein, hier benaderend voorgesteld als de hoeveelheid slib in het modelgebied na 31 dagen. (tabel 3.4). Ongeveer 80% van het gestorte materiaal blijft in het modegebied na 1 maand storten op B&W Zeebrugge Oost, terwijl bij storten op B&W S1 dit vermindert tot 60%. Tabel 3.4: Hoeveel slib in suspensie en op de bodem (in 10 3 ton en % van de totale hoeveelheid gestort materiaal) in heel het modelgebied en in de kustzone (gebied 10 in figuur 3.1) na 1 maand simulatie en in functie van de stortlocatie (Zeebruggetij: tijdens eb ten westen van Zeebrugge en tijdens vloed op B&W Zeebrugge Oost). B&W Zeebrugge Zeebrugge Zeebrugge- B&W S2 B&W S1 Oost West tij Heel het domein (83%) (79%) (81%) (79%) (59%) Kustzone 90.1 (37%) 63.9 (26%) 70.8 (29%) 0.2 (0%) 0.0 (0%) In tabel 3.5 kunnen de slibafzettingen in de verschillende baggerlocaties teruggevonden worden tengevolge van recirculatie. Vergeleken met de totale hoeveelheden gestort materiaal zijn deze hoeveelheden klein en men zou dus kunnen besluiten dat de recirculatie klein is. Echter, gegeven de beperkingen van zelfs het model met een fijner rooster om de relatief smalle vaargeulen goed voor te stellen (0.5-1 km breed) en gebaseerd op de metingen die in de voorbije jaren werden verzameld in het kader van het MOMO project en die aangetoond hebben dat de processen dicht tegen de bodem en de vorming van vloeibare sliblagen in het bijzonder belangrijk zijn ter hoogte van Zeebrugge en de beperking van het slibmodel om deze vloeibaar sliblagen te kunnen simuleren, is het zeer waarschijnlijk dat de afzetting en dus de recirculatie zijn onderschat. Er werd daarom beslist om de efficiëntie van de stortlocaties ook op een relatieve schaal te berekenen, aangevuld met de kwantitatieve data uit tabel 3.4. De stortplaats B&W Zeebrugge Oost werd hierbij als referentie genomen. De efficiëntie van de anderen stortlocaties wordt dan relatief relatief ten opzichte deze locatie beschreven (tabel 3.5), 100% betekent even efficiënt als B&W Zeebrugge Oost en hogere (lagere) waarden betekenen minder (meer) efficiënt. Tabel 3.5: Hoeveel slib op de bodem (in ton) in de verschillende baggergebieden na 1 maand simulatie en in functie van de stortlocatie. (Zeebrugge-tij: tijdens eb ten westen van Zeebrugge en tijdens vloed op B&W Zeebrugge Oost). B&W Zeebrugge Zeebrugge Zeebrugge- B&W S2 B&W S1 Oost West tij Scheur West Scheur Oost Pas vh Zand Haven Zeebrugge Totaal

26 B&W Zeebrugge Oost Zeebrugge West Zeebrugge tij B&W S2 B&W S1 Figuur 3.2: Slibafzetting gemiddeld over de simulatieperiode (31 dagen) voor de verschillende stortlocaties. (Zeebrugge-tij: tijdens eb ten westen van Zeebrugge en tij- 26

27 dens vloed op B&W Zeebrugge Oost). B&W Zeebrugge Oost Zeebrugge West Zeebrugge tij B&W S2 B&W S1 Figuur 3.3: Slibconcentratie gemiddeld over de simulatieperiode (31 dagen) voor de 27

28 verschillende stortlocaties. (Zeebrugge-tij: tijdens eb ten westen van Zeebrugge en tijdens vloed op B&W Zeebrugge Oost). 28

29 De resultaten tonen aan dat de meeste recirculatie zich situeert in de baggergebieden Scheur West, haven van Zeebrugge en Pas van het Zand. Sedimentatie in het Scheur Oost door recirculatie is gering. 37% van het op B&W Zeebrugge Oost gestorte materiaal is nog aanwezig in het kustgebied (10 in figuur 3.1) na 1 maand (tabel 3.4), dit vermindert tot 29% bij getijgebonden storten en tot 26% bij storten op Zeebrugge West. Er wordt aangenomen dat een afname van de slibhoeveelheid in het kustgebied op een verminderde recirculatie duidt. Indien we de slibhoeveelheid in het kustgebied gebruiken als proxy voor recirculatie, dan reduceert de recirculatie bij getijgebonden storten met ongeveer 20% en bij storten op Zeebrugge >est met ongeveer 30% vergeleken met storten op B&W Zeebrugge Oost. Gebaseerd op de realtieve data uit tabel 3.5 kan een gelijkaardige trend worden vastgesteld voor de andere locaties. De recirculatie naar de haven van Zeebrugge en de Pas van het Zand bedraagt 56% bij getijgebonden storten en nog maar 25% bij storten op Zeebrugge West vergeleken met de hoeveelheden bij storten op B&W Zeebrugge Ooste. Merk op dat het grootste voordeel van de stortlocatie Zeebrugge West t.o.v. getijgebonden storten de bijna volledige vermindering van recirculatie naar de haven van Zeebrugge is. Bij een meer offshore gelegen stortlocatie (B&W S1, B&W S2) is de recirculatie naar het kustgebied en dus ook naar de daar gelegen baggerplaatsen verwaarloosbaar (tabel 3.4 en 3.5). Storten in het kustgebied (B&W Zeebrugge Oost, Zeebrugge West en getijgebonden) en op B&W S1 resulteert altijd in een slibafzetting in het Scheur West, meer specifiek in gebied 3 en 4 (zie figuur 3.1). Het verschil tussen deze vier stortlocaties is niet groot. Het is daarom opmerkelijk dat de recirculatie naar het Scheur West significant vermindert bij storten op B&W S2, de slibafzetting op de Vlakte van de Raan neemt echter toe. 29

30 4. Conclusies 4.1. Bodemmodel BCP In Fettweis & Van den Eynde (2003) werd rekening gehouden met erosie karakteristieken van gemengde sedimenten door gebruik te maken van de relatie tussen densiteit en kritische erosieschuifspanning voor gemngde sedimenten van Williamson & Torfs (1996). Er werd echter geen rekening gehouden met zandtransport of met processen die het slib-zand gehalte kunnen veranderen. Opstelling van een twee-vergelijkings sedimenttransportmodel van het BCP omvat het uitvoeren van volgende tussenstappen: Opstellen van een gedetailleerde kaart met de verdeling van gemengde sedimenten op het BCP, waarbij gelaagdheid van de bodem in rekening gebracht wordt (vb. intercalaties van zand/slib; zand bovenop geconsolideerd slib). Dit impliceert een re-analyse van densiteitsprofielen, de erosiekarakteristieken en de sedimentbeschrijvingen. Opstellen van een kaart voor de actieve en de bodemlaag. De kaarten moeten zowel het kleigehalte en de percentages van de verschillende kleimineralen, als de densiteit en de kritische erosieschuifspanning omvatten. Hiervoor moeten zowel bestaande als nieuwe data worden verzameld. Erosie parameters van slib, zand en gemengde sedimenten werden geanalyseerd in het kader van het QUEST4D project, zie Van Lancker et al. (2009). Aanpassing van het bestaande model met een zandbodemrandvoorwaarde. De keuze van de zandtransportformule zal gebaseerd worden op de ervaringen met het bestaande zandtransportmodel van het BCP (Van den Eynde et al., in press). Bij van Ledden (2001) en Waeles (2005) wordt de erosie van geconsolideerde en gelaagde sliblagen niet in rekening gebracht. Dit type sediment wordt frequent op het BCP gevonden. Het voorkomen van slibkeien en de heel hoge SPM concentraties tijdens stormen werd geassocieerd aan de erosie van deze lagen. Verder onderzoek is nodig om dit soort processen te kwantificeren en uiteindelijk te modelleren Efficiëntie van stortlocaties De recirculatie van het gestorte materiaal op enkele stortlocaties naar de baggerzones werd gesimuleerd met behulp van een numeriek model. De simulaties werden uitgevoerd zonder densiteit- en meteorologische effecten. De belangrijkste conclusies zijn: Door B&W Zeebrugge Ooste te vervangen door Zeebrugge West en in mindere mate door getijgebonden storten toe te passen, vermindert de recirculatie naar de Pas van het Zand en de haven van Zeebrugge significant. 1 Recirculatie naar de baggerplaatsen Pas van het Zand en haven van Zeebrugge is verwaarlossbaar bij gebruik van stortlocaties B&W S1 and B&W S2. Indien ook rekening gehouden wordt met de recirculatie naar de andere baggerplaatsen (i.c. Scheur) dan is B&W S2 de meest efficiënte locatie. Bijkomende simulaties met meteorologische effecten, densiteitstromingen en hogere resolutie van het modelrooster dringen zich op. De resultaten van deze simulaties zullen toelaten om een optimale stortstrategie op te stellen bij verschillende omstandigheden. 30

31 5. Referenties Allen, J.R.L Physical Processes of Sedimentation. George Allen and Unwin Ltd., London, 248 pp. Ariathurai, C. R A finite element model for sediment transport in estuaries. University of California, Davis. Brink-Spalink, G., Wolff, J.-O., Stanev, E. V Modelling mud and sand transport in the east Frisian Wadden Sea. Int. Workshop: From Particle Size to Sediment Dynamics, Hanse Intitute for Advanced Study, Delmenhorst, Germany, Chang, T.S., Flemming, B., Bartholomä, A Distinction between sortable silts and aggregated particles in muddy intertidal sediments of the East Frisian Wadden Sea, southern North Sea. Sedimentary Geology, 202, de Kok J.M., Numerical modelling of transport processes in coastal waters. Ph.D. Thesis, Univ Utrecht, The Netherlands. Egan B.A., Mahoney J.R., Numerical modeling of advection and diffusion of urban area source pollutants. Journal of Applied Meteorology, 11: Fan, D., Li, C., Wang, P Influences of storm erosion and deposition on rhythmites of the upper Wenchang Formation (Upper Ordovician) around Tonglu, Zhejiang province, China. Journal of Sedimentary Research, 74 (4), Fettweis, M., Van den Eynde, D The mud deposits and the high turbidity in the Belgian-Dutch coastal zone, Southern bight of the North Sea. Continental Shelf Research, 23, Fettweis, M., Francken, F., Van den Eynde, D Monitoring en modellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van bagger- en stortoperatie (MOMO). Activiteitsrapport (april 2005 september 2005). BMM-rapport MOMO/2/MF/200512/NL/AR/3. 27pp. Fettweis, M., Du Four, I., Zeelmaekers, E., Baeteman, C., Francken, F., Houziaux, J.-S., Mathys, M., Nechad, B., Pison, V., Vandenberghe, N., Van den Eynde, D., Van Lancker, V., Wartel, S Mud Origin, Characterisation and Human Activities (MOCHA). Final Scientific Report, Belgian Science Policy, 59pp. Fettweis, M., Houziaux, J., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D. Francken, F., Wartel, S Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data from the Belgian nearshore area (southern North Sea). Geo-Marine Letters, 29, Gayer, G., Dick, S., Pleskachevsky, A. & Rosenthal, W Numerical modelling of suspended matter transport in the North Sea. Ocean Dynamics, 56, Jacobs, W., van Kesteren, W. G. M., Winterwerp, J Strength of sediment mixtures as a function of sand content and clay mineralogy. In: Sediment and Ecohydraulics (Kusuda, T., Yamanishi, H., Spearman, J., Gailani, J. Z., eds.), Proc. in Marine Science 9, Kamphuis, J.W Influence of sand or gravel on the erosion of cohesive sediments. Journal of Hydraulic Research, 28(1), Lauwaert, B., Fettweis, M., Cooreman, K., Hillewaert, H., Moulaert, I., Raemaekers, M., Mergaert, K. & De Brauwer, D Syntheserapport over de effecten op het mariene 31

32 milieu van baggerspeciestortingen. BMM, DVZ & amt rapport, BL/2004/01, 52pp. Lauwaert, B., De Brauwer, D., Fettweis, M., Hillewaert, H., Hostens, K., Mergaert, K., Moulaert, I., Parmentier, K. & Verstraeten, J Syntheserapport over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (vergunningsperiode ). BMM, ILVO & amt rapport, BL/2006/01, 87pp+ app. Lauwaert, B., Bekaert, K., Berteloot, M., De Brauwer, D., Fettweis, M., Hillewaert H., Hoffman, S., Hostens, K., Mergaert, K., Moulaert, I., Parmentier, K., Vanhoey, G., Verstraeten, J Syntheserapport over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (vergunningsperiode ). BMM, ILVO, ak & amt rapport, BL/2008/01, 128pp. Le Hir, P., Bassoulet, P., Jestin, H Application of the continuous modelling concept to simulate high-concentration suspended sediment in a macrotidal estuary. In: McAnally, W.H., Mehta, A.J. (eds.), Coastal and estuarine fine sediment processes, Le Hir, P., Monbet, Y., Orvain, F Sediment erodability in sediment transport modelling: Can we account for biota effects? Continental Shelf Research, 27, Luyten P.J., Jones J.E., Proctor R., Tabor A., Tett P., Wild-Allen K. (1999). COHERENS, a coupled hydrodynamical-ecological model for regional and shelf seas: User Documentation. MUMM report, Brussels, Belgium. 911pp. Mehta, A. J., Hayter, E. J., Parker, W. R., Krone, R. B. & Teeter, A. M Cohesive sediment transport. I Process description and II Application. Journal of Hydraulic Engineering, 115 (8), Panagiotopoulos, I., Voulgaris, G., Collins, M.B The influence of clay on the threshold of movement of fine sandy beds. Coastal Engineering, 32, Parchure, T. M., Mehta, A. J Erosion of soft cohesive sediments deposits. Journal of Hydraulic Engineering, 111 (10), Pison V., Ozer J. (2003). Operational products and services for the Belgian coastal waters. In: Building the European capacity in operational modeling, Proc. 3 rd Int. Conf. on EuroGOOS (Dahlin H., Flemming N.C., Nittis K., Petersson S.E., eds.). Elsevier Oceanography Series 69, Silva-Jacinto, R. Le Hir, P Response of stratified muddy beds to water waves. In: Coastal and Estuarine Fine Sediment Processes (McAnally, W.H., Mehta, A.J., eds.). Proceedings in Marine Science, 3, Soulsby, R. L Dynamics of Marine sands. London, Thomas Telford Publishing, 249pp. Thompson, C.E., Amos, C.L Effect of Sand Movement on a Cohesive Substrate. ASCE, Journal of Hydraulic Engineering, 130(11), Toorman, E.A., Berlamont, J.E Settling and consolidation of mixtures of cohesive and non-cohesive sediments. Advances in Hydro-Science and Engineering. Proc. ICHE'93 (Wang, ed.), University of Mississippi, Torfs, H., Mitchener, H., Huysentruyt, H., Toorman, E Settling and consolidation of mud/sand mixtures. Coastal Engineering, 29, Torfs, H Erosion of sand/mud mixtures. PhD thesis, Laboratory of Hydraulics, Katholieke Universiteit Leuven. Van den Eynde, D., Giardina, A., Portilla, J., Fettweis, M., Francken, F., Monbaliu, J. Modelling sand extraction on the sediment transport due to tides on the Kwinte Bank. Journal of Coastal Research. (accepted) 32

33 Van Lancker, V., Du Four, I., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Devolder, M., Francken, F., Luyten, P., Monbaliu, J., Toorman, E., Giardino, A., Portilla, J., Verwaest, T., Janssens, J., Vincx, M., Degraer, S., Rabaut, M., Houziaux, J.-S., Mallaerts, T., Vandenberghe, H., Zeelmaekers, E., and Goffin, A QUantification of Erosion/Sedimentation patterns to Trace the natural versus anthropogenic sediment dynamics (QUEST4D). Mid-term Report. Science for Sustainable Development. Brussels: Belgian Science Policy, 34 pp. + Annex. van Ledden, M Modelling of sand-mud mixtures. Part II: A process-based sand-mud model. WL Delft, The Netherlands, Z284.00, 75pp. van Ledden, M A process-based sand-mud model. In: Fine Sediment Dynamics in the Marine Environment (Winterwerp, J.C., Kranenburg, C., eds.), Proceedings in Marine Science, van Ledden, M., Wang, Z.-B., Winterwerp, J., de Vriend, H. J. 2004a. Sand-mud morphodynamics in a short tidal basin. Ocean Dynamics, 54, van Ledden, M., van Kesteren, W. G. M., Winterwerp, J. 2004b. A conceptual framework for the erosion behaviour of sand-mud mixtures. Continental Shelf Research, 24(1), Waeles, B Modélisation morphodynamique de l'embouchure de la Seine. Université de Caen Basse-Normandie, 225pp. Waeles, B., Le Hir, P., Lesueur, P., Delsinne, N Modelling sand/mud transport and morphodynamics in the Seine river mouth (France): an attempt using a process-based approach. Hydrobiologia, 588, Westrich B., Jancke T. (2007). Report on erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed. University of Stuttgart, Institute of Hydraulic Engineering. Westrich B., Jancke T. (2008a). Report on erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed Belgica campaign 25/2007. University of Stuttgart, Institute of Hydraulic Engineering. Westrich B., Jancke T. (2008b). Report on erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed Belgica campaign 02/2008. University of Stuttgart, Institute of Hydraulic Engineering. Wiberg, P. L., Drake, D. E. & Cacchione, D. A Sediment resuspension and bed armoring during high bottom stress events on the northern California inner continental shelf: measurements and predictions. Continental Shelf Research, 14 (10/11), Williamson, H., Torfs, H Erosion of mud/sand mixtures. Coastal Engineering, 29, Winterwerp, J On the dynamics of high-concentrated mud suspensions. TU Delft, Delft. 172pp. Wu, B., Molinas, A., Shu, A Fractional transport of sediment mixtures. Interntional Journal of Sediment Research, 18 (3),

34 COLOPHON Dit rapport werd voorbereid door de BMM in september 2009 Zijn referentiecode is MOMO/4/MF/20090?/NL/AR/2. Status draft finale versie herziene versie vertrouwelijk Beschikbaar in het Engels Nederlands Frans Indien u vragen hebt of bijkomende copies van dit document wenst te verkrijgen, gelieve een te zenden naar M.Fettweis@mumm.ac.be, met vermelding van de referentie, of te schrijven naar: BMM 100 Gulledelle B 1200 Brussel België Tel: Fax: BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP De lettertypes gebruikt in dit zijn Gudrun Zapf-von Hesse s Carmina Medium 10/14 voor de tekst en Frederic Goudy s Goudy Sans Medium voor titels en onderschriften. 34

35 APPENDIX 1 Verwaest, T., Janssens, J., Vanlede, J., De Schutter, J., Mostaert, F., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Van Lancker, V The impact of maritime access works on coastal turbidity in the Belgian coastal zone (southern North Sea). Liège Colloquium, 4-8 May, Liège

36 The impact of maritime access works on coastal turbidity in the Belgian coastal zone (southern North Sea) VERWAEST T 1, JANSSENS J 1, VANLEDE J 1, DE SCHUTTER J 1, MOSTAERT F 1, FETTWEIS M 2, VAN DEN EYNDE D 2, FRANCKEN F 2, VAN LANCKER V 2 1 Flanders Hydraulics Research, Belgium 2 Management Unit of the North Sea Mathematical Models, Belgium Large scale infrastructure, dredging and sediment disposal works are executed in the area around Zeebrugge (Belgian coastal zone) to improve maritime access. From in-situ and remote sensing measurements it is known that a turbidity maximum is formed between Oostende and the mouth of the Westerschelde (with Zeebrugge in the centre). This local increase in suspended particle matter (SPM) concentration has been explained by the complex residual currents, the influence of the Schelde estuary and erosion of muddy sediments (Nihoul, 1975; Van Alphen, 1990; Fettweis and Van den Eynde, 2003). In this paper we want to add another perspective to the discussion by exploring the different sources of mud in the coastal waters, showing that in the area around Zeebrugge sources due to maritime access works are important. In conclusion of this paper we want to formulate the hypothesis that the present coastal turbidity maximum is significantly influenced by / for a large part caused by the maritime access works carried out in that area. The most important source of SPM in Belgian coastal waters is the material that is supplied by the residual coastal current from the Straight of Dover, along the French coast of Nord- Pas-de-Calais to the Belgian coastal zone. This source is relatively well quantified and amounts to about 17 MTDS (Million Ton Dry Solids), see Fettweis et al. (2007). Sources of SPM in eastern part of the Belgian coastal waters that can be related to maritime access works are: (1) the extension of the breakwaters of the port of Zeebrugge in the period inducing a local scour hollow. As a consequence important amounts of mud were and still are released due to erosion of mediumconsolidated Holocene mud layers; (2) the deepening of the navigation channels results in erosion of the neighbouring sea bottom because the channel slopes are gradually flattening towards an equilibrium profile. An average slope of 1/200 is measured for the navigation channels to Zeebrugge and Oostende. Again, the mud content of the eroded material is high (~former coastal plain); (3) due to maintenance dredging of the navigation channels and the coastal harbours (especially Zeebrugge) mud is almost continuously taken from the bottom and disposed at dedicated sites in the coastal waters. Yearly average amounts of maintenance dredging are about 10 MTDS. Although this maintenance dredging does not provide new mud to the system, it results in an increase of the SPM versus the deposited mud; (4) the maritime access works together with the associated erosion creates new sinks for temporary deposition of mud. This mud accumulation on the bottom can be eroded again during higher energy conditions by currents and waves, resulting in an increase of the SPM concentration. Apart from the impact of maritime access works on coastal turbidity, research is also ongoing regarding the input of mud from inland waters. Monitoring at the landward side of the Schelde estuary, in several tributaries, has shown that the sediment flux towards the coast is in the order of 0.5 to 5 MTDS/year. These results show that the contribution of the Schelde estuary is probably much higher than previously assumed (Van Alphen, 1990).

37 This work is carried out in the framework of the Belgian Science Policy SSD project QUEST4D (Van Lancker et al., 2008). References: Fettweis, M., Van den Eynde, D The mud deposits and the high turbidity in the Belgian-Dutch coastal zone, Southern bight of the North Sea. Continental Shelf Research, 23, Fettweis, M., Nechad, B., Van den Eynde, D. 2007a. An estimate of the suspended particulate matter (SPM) transport in the southern North Sea using SeaWiFS images, in-situ measurements and numerical model results. Continental Shelf Research, 27, Nihoul, J.C.J., Effect of tidal stress on residual circulation and mud deposition in the Southern Bight of the North Sea. Review of Pure and Applied Geophysics, 113, Van Alphen, J.S.L.J., A mud balance for Belgian-Dutch coastal waters between 1969 and Netherlands Journal of Sea Research, 25, Van Lancker, V., Du Four, I., Fettweis, M., Van den Eynde, D., Devolder, M., Francken, F., Monbaliu, J., Verwaest, T., Janssens, J., Degraer, S., Houziaux, J.-S., Vandenberghe, N., Goffin, A. (2008). QUantification of Erosion/Sedimentation patterns to Trace the natural versus anthropogenic sediment dynamics (QUEST4D). Annual Scientific Report Year 1. Science for Sustainable Development. Belgian Science Policy: Brussels, Belgium. 27 pp.

38 APPENDIX 2 Van den Eynde, D., Fettweis, M. Francken, F., Janssens, J., Toorman, E., Van Lancker, V., Verwaest, T. Modeling transport of mixed sediments on the Belgian Continental Shelf. INTERCOH conference 2009, 3-8 May, Rio de Janeiro/Paraty, (Brazilië)

39 Modeling transport of mixed sediments on the Belgian Continental Shelf Dries Van den Eynde 1, Michael Fettweis 1, Frederic Francken 1, Job Janssens 2, Erik Toorman 3, Vera Van Lancker 4 and Toon Verwaest 2 1 Management Unit of the North Sea Mathematical Models (MUMM), Royal Belgian Institute of Natural Sciences, Gulledelle 100, 1200 Brussels, Belgium 2 Flanders Hydraulics Research, Berchemlei 115, 2140 Antwerpen, Belgium 3 Katholieke Universiteit Leuven, Hydraulics Laboratory, Department of Civil Engineering, Kasteelpark Arenberg 40, 3001 Heverlee, Belgium 4 Universiteit Gent, Renard Centre of Marine Geology, Krijgslaan 281, S8, 9000 Gent, Belgium The effects of anthropogenic impacts, such as harbour extension, dredging and dumping works, deepening of navigation channels and aggregate extraction, is becoming increasingly important. A good knowledge of the natural sediment balance to allow an appropriate evaluation of these anthropogenic impacts and to develop marine policies for the development of socio-economic activities in equilibrium with marine environmental protection. In parallel with the execution of high quality measurement, in situ and by remote sensing, also the application of numerical models can be a very powerful tool to get information on the sediment balance. Two sediment transport models are applied at the Belgian Continental Shelf (BCS). The mu-stm model is an advection-diffusion model, suited for the simulation of fine material in suspension. The model accounts for erosion and sedimentation and for consolidation of the sea bed. The model was already applied to model the turbidity maximum area in the Belgian coastal waters, between Oostende and the mouth of the Westerschelde (Fettweis & Van den Eynde, 2003) or for the simulation of the dispersion of tracers on the BCS (Van den Eynde, 2004). The mu-sedim model on the other hand simulates the transport of sand, by applying a local sand transport formulae. The model was already applied for the modeling of the kink in the Westhinder sand bank (Deleu et al., 2004), for the simulation of different scenarios of sand extraction on the Kwinte Bank (Van den Eynde, et al., 2008) or for the assessment of the wave influence on the sand transport on the Kwinte Bank (Giardino et al., 2008). However, it is becoming clear that the division between non-cohesive sand and cohesive mud is artificially and that in the bed, a mixture of sediments usually is found. The cohesive sediments can contain a varying amount of sand, while the sandy sediments usually contain a varying amount of mud. The mud and sand content of a sea bed influences the transition between cohesive and non-cohesive sediments, which has a major influence on the erosion behaviour and possibly on the benthic ecological properties (Flemming & Delafontaine, 2000). For sandy, non-cohesive sediments it is possible to calculate reasonably well the critical erosion stress and the erosion rate when only grain-size and sorting is known. For cohesive sediments the erodability depends mainly upon the degree of cohesion, consolidation, aggregation and compaction, the biological community structure, the sand content of the sediment and the layering. Mixed sediments may behave as cohesive or non-cohesive sediments, depending on the mud content, e.g. the addition of mud increases the sediment shear strength and thus the erosion threshold of a sandy bed (Williamson & Torfs, 1996). Furthermore, these mixed sediments do not necessarily occur as well mixed. Frequently alternation of sand and mud layers are observed. These alternations are interpreted as tidal or storm/calm weather influences. Fan et al. (2004) describe storm waves as random destructive factors of the sediment bed and highlight them as effective agents of sediment transport and deposition of the sand-dominated layers. This type of segregation can only occur if cohesive suspended sediment concentration is low. Recently, some studies have been published that take into account mutual interactions between cohesive and non-cohesive sediments (Van Ledden, 2002; van Ledden et al., 2004; Waeles, 2005; Waeles et al., 2007; Sanford, 2008). It is clear that more accurate

40 predictions of the sediment transport are possible if the mutual influence of sand-mud mixtures is incorporated in the model. For the BCS, a combined model is set up, to model both the transport of the material in suspension and the transport of the non-cohesive sand. A detailed bed model will be set up, which can represent the erosion, sedimentation, consolidation and bioturbation of the mixed sediments. The bed model will take into account the detailed distribution of the sediment on the BCS, the clay content and the critical erosion stress of the bed. Newly collected measurements of grain size distribution, bulk density, critical erosion stress and erosion rate (Westrich and Jancke, 2007, 2008a, 2008b) will be incorporated. Some first results of the model will be presented. References Fan, D., C. Li and P. Wang, Influences of storm erosion and deposition on rhythmites of the upper Wenchang Formation (Upper Ordovician) around Tonglu, Zhejiang province, China. Journal of Sedimentary Research, 74, Fettweis, M. and D. Van den Eynde, The mud deposits and the high turbidity in the Belgian-Dutch coastal zone, southern bight of the North Sea. Continental Shelf Research, 23, Van den Eynde, D., Interpretation of tracer experiments with fine-grained dredging material at the Belgian Continental Shelf by the use of numerical models. Journal of Marine Systems, 48, Deleu, S., V. Van Lancker, D. Van den Eynde and G. Moerkerke, Morphodynamic evolution of the kink of an offshore tidal sandbank: the Westhinder Bank (Southern North Sea). Continental Shelf Research, 24, Flemming, B.W. and M.T. Delafontaine, Mass physical properties of muddy intertidal sediments: some applications, misapplications and non-applications. Continental Shelf Research, 20, Giardino, A., D. Van den Eynde and J. Monbaliu, Wave effects on the morphodynamic evolution of an offshore sand bank. Accepted for publication in Journal of Coastal Research. Van den Eynde, D., A. Giardino, J. Portilla, M. Fettweis, F. Francken and J. Monbaliu, Modelling the effects of sand extraction, on sediment transport due to tides, on the Kwintebank, Accepted for publication in Journal of Coastal Research. Sanford, L.P., Modeling a dynamically varying mixed sediment bed with erosion, deposition, bioturbation, consolidation and armoring. Computers & Geosciences, 34, van Ledden, M., A process-based sand-mud model. In: Fine Sediment Dynamics in the Marine Environment, J.C. Winterwerp and C. Kranenburg, C. (eds.), Proceedings in Marine Science, van Ledden, M., Z.-B. Wang, J. Winterwerp and H.J. de Vriend, Sand-mud morphodynamics in a short tidal basin. Ocean Dynamics, 54, Waeles, B., Modélisation morphodynamique de l'embouchure de la Seine. Université de Caen Basse-Normandie, 225 pp. Waeles, B., P. Le Hir, P. Lesueur, and N. Delsinne, Modelling sand/mud transport and morphodynamics in the Seine river mouth (France): an attempt using a processbased approach. Hydrobiologia, 588, Westrich, B. and T. Jancke, Report on erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed. University of Stuttgart, Institute of Hydraulic Engineering, 13 pp. Westrich, B. and T. Jancke, 2008a. Report on erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed, Belgica campaign 2007/25. University of Stuttgart, Institute of Hydraulic Engineering, 15 pp. Westrich, B. and T. Jancke, 2008b. Report on erosion behaviour measurements of undisturbed sediment cores from the Belgian North Sea bed, Belgica campaign 2008/02. University of Stuttgart, Institute of Hydraulic Engineering, 17 pp. Williamson, H. and H. Torfs, Erosion of mud/sand mixtures. Coastal Engineering, 29, 1-25.

41 APPENDIX 3 Fettweis, M., Nechad, B., Van den Eynde, D. Comparison between SPM concentration from satellite images and in situ measurements from the Belgian continental shelf (southern North Sea). INTERCOH conference 2009, 3-8 May, Rio de Janeiro/Paraty, (Brazilië).

42 Comparison between SPM concentration from satellite images and in situ measurements from the Belgian continental shelf (southern North Sea) Michael Fettweis, Bouchra Nechad, Dries Van den Eynde Management Unit of the North Sea Mathematical Models (MUMM), Royal Belgian Institute of Natural Sciences, Gulledelle 100, 1200 Brussels, Belgium Improving our understanding of suspended particulate matter (SPM) variability in nearshore areas, where the SPM concentration is high, is essential to assess the human footprint on this environment and to develop marine policies, matching international agreements aiming at the development of sustainable socio-economic activities in parallel with marine environmental protection. Measurements are necessary to obtain these goals and can be obtained from in situ measurements or from remote sensing (RS). Whereas long time series (several years) and large synoptic scenes of SPM concentrations on sea surface may be retrieved from RS, they represent only the cloud free data and miss higher SPM concentrations, occurring during storms. On the contrary, in situ measurements, which cover smaller spatial and time scales, are excellent witnesses of high turbidity under bad weather conditions and may catch SPM concentrations variability with a much finer scale and all over the water column. This study uses a large set of SPM concentrations gathered from different sources, i.e: from various ocean colour satellites and in situ measurement instruments. It evaluates the heterogeneity of this collection and proposes a method to merge these complementary data. The study area is the Belgian coastal zone, which is of especial interest due to the occurrence of a high turbidity zone. It is characterised by depths between 5 and 35 m, a mean tidal range at Zeebrugge of 4.3 m (2.8 m) at spring (neap) tide and by maximum current velocities of more than 1 m/s. The winds are mainly from the southwest and the highest waves occur during northwesterly winds. The SPM concentration data, which are discussed here, have been collected either from the R/V Belgica, with a tripod, or using SeaWiFS (Sea Wide Field of View instrument), MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) and MERIS (Medium resolution Imaging Spectrometer) images. Since 1999 about 50 tidal cycle measurements have been carried out using a Sea-Bird SBE09 SCTD carousel sampling system, containing twelve 10 l Niskin bottles and an Optical Back Scatter (OBS) and a Seacat SBE19 SCTD system, with one OBS. Every 20 minutes a Niskin bottle was closed and every hour the carousel was taken on board of the vessel and the water samples were filtered, using pre-weighted GF/C filters, which were later dried and weighted to obtain SPM concentration. The SPM concentration from the filters has been used to calibrate the OBS. The tripod measuring system was developed to monitor SPM concentration and current velocity. It included a SonTek 3 MHz Acoustic Doppler Profiler, a SonTek 5 MHz Acoustic Doppler Velocimeter Ocean, a Sea-Bird SBE37 CT system and two OBS sensors (one at 0.2 and one at 2 m above the bottom). Since 2003 more than 200 days of tripod measurements have been collected. The RS data are time series of SPM concentrations obtained from SeaWiFS, MODIS and MERIS, respectively covering the periods , and SPM concentrations were derived from water-leaving reflectance after atmospheric correction of the signal measured at the

43 top of the atmosphere by each satellite. Although the SeaWiFS and MODIS atmospheric correction and SPM retrieval algorithm (one band algorithm) are different from the MERIS algorithm (Neural Network), they provide similar SPM concentrations. For the Belgian continental shelf about 60 (partially) cloud free images per year are available from each sensor. Satellites overpasses are between 9:30-11:30 UTC, 11:30-13:30 UTC and 12:40-13:40 UTC respectively for MERIS, SeaWiFS and MODIS. In situ measurements falling within 1 hour of satellite overpass (also called matchups) are averaged and compared with satellite data. Seaborne and tripod measurements collected during satellites overpasses between 9:30 and 13:40UTC are averaged for each measurement station and their variability in time is compared with variability of the long term RS data at each station. The rest of in situ data are averaged each 2 hours and superimposed to RS time series to gauge the possible agreement between different data. The comparison shows high correlation (0.83) between in situ matchups at surface (from 0 to 3 meters depth) and satellite data, with a difference about 30%. Remark that higher discrepancies are observed between the satellite data and the SPM, measured at the bottom and at 2 meters above the sea floor, following the tidal phase, especially in the turbidity maximum zone. The very high SPM concentrations identified by the tripod but never measured by the satellites, confirm the major importance of near bed processes. A slight agreement is found between the SPM measured at the bottom and RS data in locations outside the turbidity maximum area. Based on comparison between in situ and satellite measurements, the Belgian coastal zone is divided into two areas: clear (case 1) waters and turbid (case 2) waters. A lookup table is constructed for each area, setting 3 classes of sea floor SPM concentrations. In case 1 waters, 3 ranges are used: less than 30mg/l, from 30mg/l to 100mg/l and above 100mg/l and in case 2 waters, less than 500mg/l, from 500mg/l to 1000mg/l and above 1000mg/l. Using the lookup tables, maps of classified bottom SPM concentrations are generated from satellite images and refined by integration of wind and currents data.

44 APPENDIX 4 Fettweis, M., Houziaux, J., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D. Francken, F., Wartel, S Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data from the Belgian nearshore area (southern North Sea), Geo-Marine Letters, 29(5),

45 Geo-Mar Lett (2009) 29: DOI /s ORIGINAL Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data from the Belgian nearshore area (southern North Sea) Michael Fettweis & Jean-Sébastien Houziaux & Isabelle Du Four & Vera Van Lancker & Cecile Baeteman & Mieke Mathys & Dries Van den Eynde & Frederic Francken & Stanislas Wartel Received: 6 January 2009 / Accepted: 29 June 2009 / Published online: 4 September 2009 # Springer-Verlag 2009 Abstract Long-term changes in the cohesive sediment distribution of the Belgian Dutch nearshore zone (southern North Sea) are related to human activities (port construction, deepening of navigation channels, disposal of dredged sediments) and to natural variability, due to tides and meteorological effects. Results are based on the combined M. Fettweis (*) : D. Van den Eynde : F. Francken : S. Wartel Royal Belgian Institute for Natural Science (RBINS), Management Unit of the North Sea Mathematical Models (MUMM), Gulledelle 100, Brussels 1200, Belgium m.fettweis@mumm.ac.be J.-S. Houziaux Royal Belgian Institute for Natural Science (RBINS), Invertebrates Department, rue Vautier 29, Brussels 1000, Belgium I. Du Four : V. Van Lancker : M. Mathys Renard Centre of Marine Geology (RCMG), Ghent University, Krijgslaan 281, S8, Ghent 9000, Belgium C. Baeteman Royal Belgian Institute for Natural Science (RBINS), Geological Survey of Belgium, Jennerstraat 13, Brussels 1000, Belgium Present Address: V. Van Lancker Royal Belgian Institute for Natural Science (RBINS), Management Unit of the North Sea Mathematical Models (MUMM), Gulledelle 100, Brussels 1200, Belgium analyses of recent and historic (100 years ago) sediment sample information and bathymetric maps. Data processing was based mainly on field descriptions of the samples (consolidation, thickness) and on bathymetric maps of Results indicate that the distribution of fresh mud and suspended sediment has changed during the last 100 years, due mainly to maritime access works. Most of the present deposition of thick layers of fresh mud (>30 cm) has anthropogenic causes. The results further indicate that erosion of older Holocene mud has increased in recent times and, as a consequence, higher amounts of fine-grained sediments are being released into the southern North Sea today. Introduction Most of the coast of the southern North Sea has had a long history of human impact, due mainly to coastal defence and harbour infrastructure works. The latter are associated with the deepening of navigation channels and harbour entrances, and disposal of dredged material at designated sites. Resource and energy demands have led to the establishment of marine aggregate concession zones and offshore windmill farms, as well as the laying of numerous cables and pipelines. An increasing number of studies have dealt with this growing influence of human activities on southern North Sea dynamics, many focusing on physical impacts (e.g. Delafontaine and Flemming 2000; Mai and Bartholomä 2000; Flemming2002; Jaffe et al. 2007; Van Lancker et al. 2007; Du Four and Van Lancker 2008). However, reference situations are rarely available in the marine environment and, therefore, true impacts are difficult to be assessed unambig-

46 322 Geo-Mar Lett (2009) 29: uously (e.g. Zviely et al. 2009). In addition, the natural variability of, e.g. sediment fluctuations is high in these dynamic settings; as such, the human footprint is difficult to identify. When human activities occur in habitats characterised by cohesive seabed sediments, resuspension of material can result in high concentrations of suspended particulate matter (SPM), which can spread over large areas. Alterations of the cohesive sediment distribution are to be expected because infrastructure works, together with dredging and the disposal of sediments, often result in hydrodynamic conditions which are not in equilibrium with the present-day bathymetry. However, the manner in which the system reacts to large engineering works needs to be understood to ensure cost-effective operations at sea, to better gauge the human footprint, and to develop environmental policies aiming at a more sustainable management of the marine environment. This paper presents a case study where historic (100 years old) and recent sediment and bathymetric data have been combined to evaluate the impact of maritime access works on the distribution of cohesive sediments along the Belgian Dutch coast. The aim of the study is to determine to what extent the distribution of cohesive sediments and the transport of SPM may have changed due to increasing anthropogenic activities during the last century. The study area is crucial to the understanding of SPM transport in the southern North Sea, since SPM entering the North Sea through the Dover Strait is first concentrated in front of the Belgian Dutch coast, before being transported further towards the northeast (Fettweis et al. 2007a). In this paper, long-term human-induced effects are assessed, based on qualitative sediment descriptions of historic and recent samples, in combination with results of morphological evolution. The cohesive sediment distribution of 100 years ago has been reconstructed to reflect the situation before major human impacts took place. The study is one of very few (e.g. Hamilton 1999) where qualitative and quantitative sediment descriptions of historic and recent samples have been used to identify differences between the actual situation and a previous one. Regional setting Hydrography and suspended sediments The study area is situated in the southern North Sea. Water depths vary between 0 20 m below MLLWS (mean lowest low water spring tide; Fig. 1). The mean tidal range at Zeebrugge (Fig. 1) is 4.3 and 2.8 m at spring and neap tide respectively. The tidal current ellipses are elongated in the nearshore area and become gradually more semicircular towards the offshore. This means that maximum current velocities are higher and minima lower in the nearshore area than further offshore. The current velocities near Zeebrugge (nearshore) vary from m s -1 during spring tide and m s -1 during neap tide (see operational model results at Winds blow dominantly from the southwest but the highest waves occur during north-westerly winds. SPM forms a turbidity maximum between Oostende and the mouth of the Westerschelde estuary. English Channel water from the southwest, and the Schelde and Rhine rivers influence the salinity of Belgian waters (Lacroix et al. 2004). The strong tidal currents and the low freshwater discharge of the Schelde (yearly average of 100 m 3 s -1 ) result in a well-mixed water column. Measurements indicate variations in SPM concentration in the nearshore area of mg l -1 and reaching 100->1,000 mg l -1 ; lower values (<10 mg l -1 ) occur in the offshore (Fettweis et al. 2007a). The most important sources of SPM are the French rivers discharging into the English Channel, coastal erosion of the Cretaceous cliffs at Cap Griz-Nez and Cap Blanc- Nez (France), and erosion of nearshore Holocene mud deposits. The Westerschelde estuary is not considered to be a significant source of mud (Van Maldegem et al. 1993). Geology The cohesive sediments in the nearshore zone of the study area consist of Eocene clay (Maréchal 1993), Holocene consolidated mud, freshly deposited mud and SPM. The freshly deposited muds generally occur as thin (<2 cm) fluffy layers or, locally, as increasingly more consolidated, thicker packages (± m thick). The Holocene deposits consist of semi-consolidated mud, intercalated with more sandy layers; they are often covered with thin (a few cm thick) ephemeral sand layers or fluffy layers. In offshore swales, the thickness of the Quaternary cover is locally less than 2.5 m; in these areas, Eocene outcrops (clay) are to be expected (Le Bot et al. 2003; see Fig. 2). This complexity is strongly related to the development of the coastal plain during the Holocene (Fig. 3). The thickness of Holocene deposits (excluding aeolian deposits) along the present coastline varies between ±25 m in the west to not more than 10 m in the east, except for young Holocene sand-filled tidal channels. The thickness and width of these deposits are defined by the morphology of the pre-transgressive surface, i.e. the top of the Pleistocene deposits, and the occurrence of palaeovalleys (Baeteman 1999; Beets and van der Spek 2000). The Holocene sequence in the coastal plain consists mainly of alternations of intertidal mud and peat beds. The uppermost intercalated peat bed developed ca. 6,300 5,500 cal. years B.P. in the landward part of the plain, and ca. 4,700 cal. years B.P. in

47 Geo-Mar Lett (2009) 29: Fig. 1 Modern bathymetric map of the Belgian nearshore area between the French border (left) and the mouth of the Westerschelde, showing the three major disposal grounds of dredged material (shaded ovals B&W-S1, B&W-ZO, B&W-O) in Belgium. BCS Belgian Continental Shelf the more seaward areas. Holocene mud is often found in the eastern nearshore area (Fig. 3). This is not the case in the western coastal plain where the Holocene sequence consists of a ca. 25-m-thick sand body deposited in a coastal barrier and tidal inlet. Such a situation, with a transition from barrier to back-barrier deposits (peat and mud), is typical. The absence of barrier deposits in the central and eastern part of the plain indicates shoreface erosion and a significant landward shift of the coastline. The start of this erosion coincides with the period of Roman occupation between 1,950 1,750 cal. years B.P. (Baeteman 2008). Human impact The construction of the port of Zeebrugge (Fig. 1) in the 20th century, including the dredging or deepening of navigation channels and the associated disposal of sediments, represents the most conspicuous anthropogenic Fig. 2 Extension of Holocene mud on the Belgian Continental Shelf, based on vibrocores, and the areas where the Quaternary cover is less than 2.5 m thick. Tertiary clays outcrop in the navigation channel towards the Westerschelde (far right)

48 324 Geo-Mar Lett (2009) 29: Fig. 3 Map of Holocene deposits on the Belgian coastal plain (based on Baeteman 2008), complemented with data from the nearshore zone. Only the Holocene deposits of the western coastal plain are shown in detail; no information is available on the eastern plain impact in the study area. The construction of the port was carried out between 1899 and 1903; in those times, the breakwater had a length of 1.7 km and a maximum distance from the coast of 1.1 km. A navigation channel towards the port was dredged in 1903 through a sandbank (Van Mierlo 1908). Since then, many modifications have been carried out in order to deepen and widen the access channels and, finally, to extend the outer port. Significant expansion works were carried out between 1980 and 1985, with the construction of two 4-km-long, parallel breakwaters extending about 3 km out to sea. Today, the outer port has a depth of up to 16 m below MLLWS and a connection towards the open sea of 14 m below MLLWS; the port and the channels are thus substantially deeper than the nearshore area where water depths are generally less than 10 m below MLLWS. To conserve the maritime access to the coastal harbours and to the Schelde estuary, continuous dredging is needed (Lauwaert et al. 2008). Maintenance dredging today amounts to about 8.6 millions tons of dry matter yearly and capital (major) dredging to 2.8 million tons of dry matter (averages over ). More than 70% of the dredged sediment consists of silt and clay. The main disposal grounds of dredged material are sites B&W-S1 (54%), B&W-ZO (32%) and B&W-O (14%; cf. Fig. 1). Materials and methods Mapping of historic and recent cohesive sediments The distribution of cohesive sediments in the study area have been mapped extensively over the past 100 years or so (Stessels 1866; Van Mierlo 1899; Bastin 1974; Missiaen et al. 2002; Van Lancker et al. 2007), based on in situ sampling and, in recent times, increasingly by remote geophysical methods (natural radioactivity, seismics, multibeam echo-sounder, side scan sonar). To compare historic and recent sediment distributions, it was decided to base the mapping mainly on detailed field descriptions of sediment samples in combination with bathymetric maps. Based on field descriptions, four characteristic features of cohesive sediment distribution were identified which occur in both the historic and recent datasets: clay pebbles, stiff mud, soft mud and liquid mud. These sediment types are related to consolidation and/or erosion/deposition processes and can, therefore, provide an estimate of the relative age of the sediments. The recent sediment samples were collected from onboard the R/V Belgica between 2000 and 2004 using a van Veen grab and a Reineck box corer. The samples were analysed after removal of the organic and carbonate fractions. Grain-size analysis was carried out by means of wet sieving and a Sedigraph for the fraction <75 µm. The data were used to map the mud content (fraction <63 µm) of the Belgian nearshore area. Bulk density measurements based on gamma ray densitometry were carried out on selected box-core samples (see Fettweis et al. 2007b). Following the Coastal Engineering Manual (2002) terminology, these measurements enabled classifying the cohesive sediment samples as soft to semi-consolidated (wet bulk density ρ b =1,500 1,800 kg m -3 ), freshly deposited to very soft consolidated (ρ b =1,300 1,500 kg m -3 ) and fluid mud (ρ b =±1,100 1,200 kg m -3 ). The historical sediment distribution was mapped based on sediment samples collected by G. Gilson in the first decade of the 20th century. In order to understand the environmental parameters influencing the distribution of marine invertebrates, Gilson, a marine biologist, carried out extensive standardised sediment sampling campaigns (Gilson 1900; Houziaux et al. 2008). The archived inventory of Gilson s sediment samples contains a list of 2,979 sampling

49 Geo-Mar Lett (2009) 29: events between 1899 and 1939, of which 90% occurred before Gilson s cup-shaped instrument (ground collector) was able to sample the upper cm of soft bottoms, and enabled a good conservation of sediment layers in the samples (Gilson 1901; Van Loen et al. 2002). Unfortunately, most of the samples have been lost. However, detailed field descriptions of the sediment samples are still available. These include sediment parameters such as mud content, sand grain size, shell content and gravel content. For the nearshore area, 1,956 of these historic sediment samples are considered valid in terms of sedimentological information content and geo-referencing accuracy. The level of detail of the sample descriptions is high and enabled construction of a relative mud content scale in which pure mud is considered to correspond to 100% mud content. Gilson often indicated additional information on mud appearance, such as in pieces or in lumps, hard, liquid, grey, black or superficial, providing clues to relative age, consolidation and origin. Occasionally, additional indications on bottom hardness, as recorded with a depth sounding weight, are given. This information has been taken into account to identify areas with soft to semi-consolidated cohesive sediments and to perform comparisons with contemporary mud samples. Only positive indications are considered as valid data because it is not certain that such features were always appropriately recorded and, thus, their absence could also be due to misreporting. The bathymetric maps of Stessels (1866) and Urbain (1909) were used to link the occurrence of cohesive sediments to morphological changes. If the historic cohesive sediment sample was located in an area where depths decreased, then the mud was considered to have been deposited recently (maximum 35 years). If the sample was located in an eroded or stable area, then the mud was considered to be old (Eocene, Holocene or subrecent). However, fresh mud may occur in all areas as a thin surface layer related to tidally induced deposition (e.g. spring-neap variation), such as described in the metadata. Results Historical cohesive sediment distribution The approach described above enabled construction of a coherent historic map of relative mud distribution along the Belgian coast and the mouth of the Westerschelde estuary (Fig. 4a). The results show high relative mud contents between Oostende and Zeebrugge. This area became shallower between 1866 and 1911 (Stessels 1866; Urbain 1909), indicating sediment accumulation during that period. Accumulation is observed in a 5-km-wide, coast-parallel mud belt (Fig. 5). The highest accumulation (±3 m) occurred between Oostende and Zeebrugge, an area corresponding to high relative mud contents at that time (Fig. 4a). Areas where the seafloor has deepened (>1 m) are often artificial and situated in navigation channels. These areas are sinks for fine-grained sediments. Further offshore, deepening is probably natural and must be related to erosional processes. Thus, the offshore muds most probably coincide with outcrops of older mud (Holocene or Tertiary). Modern cohesive sediment distribution Figure 4b shows the mud content and the distribution of the four major cohesive sediment facies emerging from the sample descriptions, wet bulk density measurements and grain-size analyses. The classification is based on the bulk densities of pure cohesive sediments. This should be used as a first indicator only because small amounts of sand, which often occur in the mud, may increase the bulk density. The four main facies are: mud pebbles (Fig. 6) occurring in a sand matrix or on top of mud layers, indicating erosion (naturally or due to capital dredging works) and transport of clays and consolidated mud layers; soft to semi-consolidated cohesive sediments, considered to be largely of Holocene age and possibly including very recent sediments. Based solely on the degree of consolidation, it was not always possible to clearly identify the relative age of the sediment. Generally, the Holocene mud has an irregular density profile, reflecting an alternation of mud and thin sand layers. This layered structure is typical for alternations of storm and calm weather periods and/or spring-neap tidal cycles. Other types of consolidated mud are sticky, without any clear layering visible; these are here called modern mud. Radiometric measurements indicate an age of more than 50 years (Fettweis et al. 2007b). freshly deposited to very soft cohesive sediments, possibly indicating very recent deposits of thicker mud layers or rewetted older and more consolidated mud. Freshly deposited muds are considered as recent mud deposits related to human activities; they occur in ports, navigation channels and other humanimpact areas such as the old disposal ground of dredged material near Oostende (B&W-O; Fig. 1). The deposits have a layered structure, resulting from alternating storm and calm weather deposition and/or spring-neap tidal cycles. Erosion of these sediments is probably only possible during storm events with large wave heights. fluid mud, flowing through fingers and occurring as thin surface layers (fluffy layers a few cm thick) or

50 326 Geo-Mar Lett (2009) 29: Fig. 4 Cohesive sediment facies, mud content in the Belgian-Dutch nearshore zone: a historic (Gilson 1900) and b recent. Recent mud content is obtained from grain-size analyses, whereas historic mud content is derived from Gilson s detailed field descriptions and is reported in terms of a relative scale. The bathymetry in both figures is from 2003 thicker layers in ports and navigation channels. Fluffy layers are continuously being resuspended and newly formed during spring-neap tidal cycles. Discussion The construction and extension of the port of Zeebrugge and its connections to the open sea, the disposal of dredge spoil, and the morphological evolution induced by these operations have had, and still are having, a substantial influence on the distribution of fine-grained sediment in the study area. Generally, the historic relative mud content corresponds well to the modern quantitative mud content (Fig. 4a, b). However, some striking differences are noted, in particular higher present-day (relative) mud contents in the nearshore area between Oostende and Zeebrugge. The comparison between the historic and recent data also shows that the distributions of freshly deposited to very soft consolidated mud and of clay pebbles have changed. Possible explanations are discussed below in terms of natural or human-induced morphological changes, dredging and sediment disposal, increased erosion of clayey sediments, and changes in storminess and sea level. Deposition of fine-grained sediments From a combination of the relative mud contents derived from Gilson s meta-information (Fig. 4a) and morphological changes between 1866 and 1911 (Fig. 5), it can be seen that mud deposits formerly occupied a narrow belt aligned parallel to the coastline. Comparing the bathymetric maps of 1866/1911 with the observations of Van Mierlo (1908) suggests that these changes started before the construction of the port of Zeebrugge and, thus, are most probably the result of natural morphological evolution. The effect of the

51 Geo-Mar Lett (2009) 29: Fig. 5 Combined long-term trends in mud deposition and seafloor morphology, inferred from detailed visual inspection of bathymetric changes for the period , and from historical sediment sample descriptions (see Fig. 4). The depth isolines are digitised from the bathymetrical map of Stessels (1866) first infrastructure works ( ) has potentially reinforced the natural accretional trends, as predicted by Van Mierlo (1897). At those times, the mud deposits most probably corresponded to the category freshly deposited to very soft consolidated cohesive sediments defined in this paper. No information is available on the thickness of these layers, but the fact that Gilson sampled the area on several occasions and found mostly muddy sediments and very soft bottoms supports the conclusion that the deposits were prevalent during the considered time interval. If these sediments still exist today, then they should fit the category soft to semi-consolidated mud and, thus, correspond to modern mud. Deposits of modern mud exist in the vicinity of the port of Zeebrugge (Fettweis et al. 2007b). Today, freshly deposited to very soft consolidated thick mud layers (>30 cm) are less frequent and concentrated mainly near the old disposal ground of dredged material near Oostende (B&W-O), in navigation channels, in harbours, and north of Zeebrugge (Fig. 4b). In some samples, this mud is deposited on top of soft to semiconsolidated mud, the latter possibly corresponding to the freshly deposited mud layers at the beginning of the 20th century. The deposition of fresh to very soft consolidated mud near the old disposal ground for dredged material (B&W-O) started after the 1950s, as revealed by radiometric measurements (Fettweis et al. 2007b). It was probably induced by the morphological changes caused by the disposal of dredged material (Van Lancker et al. 2007). Increased erosion of Holocene mud and Tertiary clay Fig. 6 Box-core sample with mud pebbles on the surface (19 February 2003, N, ,E); the core was taken near the disposal ground of dredged material B&W-S1; the pebbles possibly result from major dredging works Clay and mud pebbles, a few cm up to 10 cm in size and of different rounded shapes, have regularly been found in sandy sediments during the last 100 years (Fig. 4a, b). The rounded shapes indicate that these pebbles have been transported by rolling. Flattened shapes may indicate that they have been eroded from layered Holocene mud. Such pebbles are recorded more frequently today, despite the lower sampling resolution. The higher frequency of clay and mud pebble occurrence in the vicinity of the disposal grounds is most probably linked to the disposal of sediments from capital dredging works (Du Four and Van

52 328 Geo-Mar Lett (2009) 29: Lancker 2008). Tertiary clays and Holocene muds outcrop in the navigation channels towards the Westerschelde and the port of Zeebrugge (Fig. 2). Elsewhere, mud pebbles have been observed regularly in sandy matrices; these could indicate erosion of Holocene mud. The freshly deposited to soft consolidated mud layers recorded in the nearshore area at the beginning of the 20th century have in many cases disappeared in recent times, except for specific locations related to human activities. Due to the deepening works, Holocene mud deposits more frequently outcrop today. Erosion of soft to semi-consolidated cohesive sediments can occur when sand moves over the top of the cohesive substrate, and through failure of cohesive sediment beds along sandy layers due to wave action (Silva-Jacinto and Le Hir 2001). Effects of dredging and disposal of sediments The port of Zeebrugge and its connection to the open sea, as well as the navigation channels towards the Westerschelde estuary, are efficient sinks for cohesive sediments. Comparison between the SPM transport entering and leaving the Belgian Continental Shelf and the quantities dredged and disposed at sea shows that an important part of the SPM is involved in the dredging/disposal cycle (Fettweis and Van den Eynde 2003). The disposal of finegrained sediment temporarily increases SPM concentrations in the water column (Van den Eynde and Fettweis 2006). As a consequence, the high turbidity area has shifted further offshore because SPM concentration near the dredging sites has decreased due to deposition, whereas it has increased in the vicinity of the disposal grounds. Storminess and sea-level rise Variations in the frequency of storms and in sea level are important controlling factors in the distribution of cohesive sediments and SPM. The WASA Group (1998) reported that the storm and wave climate in most of the North Sea has undergone changes on a decadal timescale, probably related to variations in the North Atlantic Oscillation Index with periods of 17, 7.7 and 2.4 years (Loewe and Koslowski 1994). Smits et al. (2005) and Weisse et al. (2005) report that variations in storminess have occurred during the last 50 years in the southern North Sea. The intensity of the storm and wave climate in the 1990s seems comparable to that observed at the beginning of the 20th century (WASA Group 1998; Dawson et al. 2002). However, regardless of the decadal change in storminess, no statistical long-term trends (>100 years) have been found for the German Bight (de Jong et al. 1999) or the Belgian part of the North Sea (Van den Eynde et al. 2008). The variation of meteorological conditions can therefore not explain the observed historical changes in cohesive sediment distribution. Until the 1990s, a mean sea-level rise of about 1.4 mm year -1 has been observed in Oostende (Van Cauwenberghe 1999). From tide-gauge data at Oostende, Ozer et al. (2008) surmised that an increase in the rate of sea-level rise can be observed since 1992, reaching a value of about 4.4 mm year -1. The latter value is close to the global average rate of 4.0 mm year -1 for the period January 1993 to December 2002, as extracted from the data of several tide gauges by Holgate and Woodworth (2004), and the value of 3 mm year -1 recorded since 1993 in satellite altimetry data (Bindoff et al. 2007). Based on these findings it is argued that, in 1900 in our study area, the sea level was about 18 cm lower than in 2003, a value which is too low to expect a significant influence on cohesive sediment or SPM distribution by sea-level rise. Conclusions This paper shows that historical data can provide reliable baseline information for the assessment of long-term human-induced changes in the marine environment. In the Belgian nearshore area (southern North Sea), layers of fresh to softly consolidated mud (>30 cm) reconstructed for the beginning of the 20th century were the result of natural morphological processes. Today, layers of fresh mud are concentrated in areas with high human impact and are not found in the remainder of the nearshore area. The data also indicate that more Holocene mud probably outcrops today than at the beginning of the 20th century and that, as a consequence, erosion of these layers is more prominent today. The Zeebrugge port extension and associated works have thus in all likelihood increased the amount of finegrained sediment released into the North Sea, a process ongoing today. Acknowledgements This study was funded partly by the Belgian Science Policy projects MOCHA (EV35), HINDERS (EV45) and QUEST4D (SD/NS/06A) and partly by the Maritime Access Division of the Ministry of the Flemish Community, within the framework of the MOMO project. We gratefully acknowledge the reviewers for helpful criticism and valuable suggestions. References Baeteman C (1999) The Holocene depositional history of the IJzer palaeovalley (Western Belgian coastal plain) with reference to the factors controlling the formation of intercalated peat beds. In: Baeteman C (ed) Quaternary of Belgium: new perspectives. Geol Belg 2:39 72 Baeteman C (2008) Radiocarbon-dated sediment sequences from the Belgian coastal plain: testing the hypothesis of fluctuating or

53 Geo-Mar Lett (2009) 29: smooth late-holocene relative sea-level rise. Holocene 18 (8): Bastin A (1974) Regionale sedimentologie en morfologie van de zuidelijke Noordzee en het Schelde estuarium. PhD Thesis, Geography-Geology Department, Catholic University of Leuven, Belgium Beets JD, van der Spek AJF (2000) The Holocene evolution of the barrier and the back-barrier basins of Belgium and The Netherlands as a function of late Weichselian morphology, relative sealevel rise and sediment supply. Neth J Geosci 79:3 16 Bindoff NL, Willebrand J, Artale V, Cazenave A, Gregory J, Gulev S, Hanawa K, Le Quéré C, Levitus S, Nojiri Y, Shum CK, Talley LD, Unnikrishnan A (2007) Observations: oceanic climate change and sea level. In: Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt KB, Tignor M, Miller HL (eds) Climate Change 2007: the physical science basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, pp Coastal Engineering Manual (2002) Erosion, transport and deposition of cohesive sediments. US Army Corps of Engineers, EM , part III, chap 5 Dawson AG, Hickey K, Holt T, Elliott L, Dawson S, Foster IDL, Wadhams P, Jonsdottir I, Wilkinson J, McKenna J, Davis NR, Smith DE (2002) Complex North Atlantic Oscillation (NAO) index signal of historic North Atlantic storm-track changes. Holocene 12: de Jong F, Bakker JF, van Berkel CJM, Dankers NMJA, Dahl K, Gätje C, Marencic H, Potel P (1999) Wadden Sea quality status report. Wadden Sea Ecosystem no 9. Trilateral monitoring and assessment group, quality status report group, Common Wadden Sea Secretariat, Wilhelmshaven, Germany Delafontaine MT, Flemming BW (2000) The Wadden Sea squeeze as a cause of decreasing organic loading. In: Flemming BW, Delafontaine MT, Liebezeit G (eds) Muddy coast dynamics and resource management. Proceedings in Marine Science, vol 2. Elsevier, Amsterdam, pp Du Four I, Van Lancker V (2008) Changes of sedimentological patters and morphological features due to the disposal of dredge spoil and the regeneration after cessation of the disposal activities. Mar Geol 255:15 29 Fettweis M, Van den Eynde D (2003) The mud deposits and the high turbidity in the Belgian-Dutch coastal zone, Southern Bight of the North Sea. Cont Shelf Res 23: Fettweis M, Nechad B, Van den Eynde D (2007a) An estimate of the suspended particulate matter (SPM) transport in the southern North Sea using SeaWiFS images, in-situ measurements and numerical model results. Cont Shelf Res 27: Fettweis M, Du Four I, Zeelmaekers E, Baeteman C, Francken F, Houziaux J-S, Mathys M, Nechad B, Pison V, Vandenberghe N, Van den Eynde D, Van Lancker V, Wartel S (2007b) Mud Origin, Characterisation and Human Activities (MOCHA). Belgian Science Policy EV/35. pub_ostc/ev/rappev35_en.pdf Flemming BW (2002) Effects of climate and human interventions on the evolution of the Wadden Sea depositional system (southern North Sea). In: Wefer G, Berger W, Behrke K-E, Jansen E (eds) Climate development and history of the North Atlantic realm. Springer, Berlin, pp Gilson G (1900) Exploration de la mer sur les côtes de la Belgique en Mem Musée R Hist Nat Belg I Gilson G (1901) A new sounding and ground collecting apparatus. BAAS 71: Hamilton LJ (1999) Classification, grainsize relations and sediment distributions inferred from visual sediment descriptions on RAN Hydrographic Office bathymetry charts of the northern Great Barrier Reef lagoon. Aust J Earth Sci 46: Holgate SJ, Woodworth PL (2004) Evidence for enhanced coastal sea level rise during the 1990s. Geophys Res Lett 31:L doi: /2004gl Houziaux J-S, Kerckhof F, Degrendele K, Roche M, Norro A (2008) The Hinder banks: yet an important region for the Belgian marine biodiversity? Belgian Science Policy EV/45. be/belspo/home/publ/pub_ostc/ev/rappev45_en.pdf Jaffe BE, Smith RE, Foxgrover AC (2007) Anthropogenic influence on sedimentation and intertidal mudflat change in San Pablo Bay, California: Estuar Coastal Shelf Sci 73: Lacroix G, Ruddick K, Ozer J, Lancelot C (2004) Modelling the impact of the Scheldt and Rhine/Meuse plumes on the salinity distribution in Belgian waters (southern North Sea). J Sea Res 52: Lauwaert B, Bekaert K, Berteloot M, De Brauwer D, Fettweis M, Hillewaert H, Hoffman S, Hostens K, Mergaert K, Moulaert I, Parmentier K, Vanhoey G, Verstraeten J (2008) Synthesis report on the effects of dredged material disposal on the marine environment. MUMM, ILVO, AK & AMT Rep, Brussels Le Bot S, Van Lancker V, Deleu S, De Batist M, Henriet J-P (2003) Tertiary and Quaternary geology of the Belgian Continental Shelf. Belgian Science Policy SP belspo/home/publ/pub_ostc/cpen/cp21valo_en.pdf Loewe P, Koslowski G (1994) The western Baltic sea ice season in terms of a mass-related severity index: Part II. Spectral characteristics and associations with the NAO, QBO and solar cycle. Tellus 50A: Mai S, Bartholomä A (2000) The missing mud flats of the Wadden Sea: a reconstruction of sediments and accommodation space lost in the wake of land reclamation. In: Flemming BW, Delafontaine MT, Liebezeit G (eds) Muddy coast dynamics and resource management. Proceedings in Marine Science, vol 2. Elsevier, Amsterdam, pp Maréchal R (1993) A new lithostratigraphic scale for the Palaeogene of Belgium. Bull Belg Ver Geol (Bull Soc Belg Géol) 102: Missiaen T, Murphy S, Loncke L, Henriet J-P (2002) Very highresolution seismic mapping of shallow gas in the Belgian coastal zone. Cont Shelf Res 22: Ozer J, Van den Eynde D, Ponsar S (2008) Trend analysis of the relative mean sea level at Oostende (Southern North Sea-Belgian coast). Brussels, MUMM Rep CLIMAR/X/JO/200807/EN/TR3 Silva-Jacinto R, Le Hir P (2001) Response of stratified muddy beds to water waves. In: McAnally WH, Mehta AJ (eds) Coastal and estuarine fine sediment processes. Proceedings in Marine Science, vol 3. Elsevier, Amsterdam, pp Smits A, Klein Tank SMG, Können GP (2005) Trends in storminess over The Netherlands Int J Climatol 25: Stessels A (1866) Carte générale des bancs de Flandre compris entre Gravelines et l'embouchure de l'escaut. Ministre des Affaires Etrangères, Anvers Urbain (1909) Carte Mer du Nord, Dunkerke Flessingue. Royaume de Belgique, Service des Ponts et Chaussées Rep 687 (including updates from 11 May 1911) Van Cauwenberghe C (1999) Relative sea level rise: analyses and conclusions with respect to the high water, the mean sea and the low water levels along the Belgian coast. Hydrographic Survey, Oostende, Belgium, Rep 46 Van den Eynde D, Fettweis M (2006) Modelling of fine-grained sediment transport and dredged material on the Belgian Continental Shelf. In: ICS 2004 Proc. J Coastal Res SI 39: Van den Eynde D, Francken F, Ponsar S, Ozer J (2008) Assessment of the primary impacts of climate change: statistical analysis of measurements of waves, of wind speed and direction and of sea water temperature. Brussels, MUMM Rep CLIMAR/X/DVDE/ /NL/TR4

54 330 Geo-Mar Lett (2009) 29: Van Lancker V, Du Four I, Verfaillie E, Deleu S, Schelfaut K, Fettweis M, Van den Eynde D, Francken F, Monbaliu J, Giardino A, Portilla J, Lanckneus J, Moerkerke G, Degraer S (2007) Management, research and budgeting of aggregates in shelf seas related to endusers (Marebasse). Belgian Science Policy EV/18. belspo.be/belspo/home/publ/pub_ostc/ev/rev18_en.pdf van Loen H, Houziaux J-S, Van Goethem J (2002) The collection Gilson as a reference framework for the Belgian marine fauna: a feasibility study. Belgian Science Policy MN/DD2/ Van Maldegem DC, Mulder HPJ, Langerak A (1993) A cohesive sediment balance for the Scheldt esuary. Neth J Aquat Ecol 27: Van Mierlo C-J (1897) Quelques mots sur le régime de la côte devant Heyst. Ann Assoc Ingénieurs Gand XX Van Mierlo C-J (1899) La carte lithologique de la partie méridionale de la mer du Nord. Bull Soc Belg Géol XII: Van Mierlo C-J (1908) Le port de Heyst. Ann Assoc Ingénieurs Gand 4è série I 3 WASA Group (1998) Changing waves and storms in the Northeast Atlantic? Bull Am Meteorol Soc 79: Weisse R, Von Storch H, Feser F (2005) Northeast Atlantic and North Sea storminess as simulated by a regional climate model during and comparison with observations. J Climate 18: Zviely D, Kit E, Rosen B, Galili E, Klein M (2009) Shoreline migration and beach-nearshore sand balance over the last 200 years in Haifa Bay (SE Mediterranean). Geo-Mar Lett 29: doi: /s

55 APPENDIX 5 Fettweis, M., Houziaux, J.-S., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D., Francken, F Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediments: analysis of historical and recent data. Poster at 10 years VLIZ, 27 November 2009, Oostende

56 LONG-TERM INFLUENCE OF MARITIME ACCESS WORKS ON THE DISTRIBUTION OF COHESIVE SEDIMENTS M. FETTWEIS, J.-S. HOUZIAUX1, I. DU FOUR2,4, V. VAN LANCKER1,2, C. BAETEMAN3, M. MATHYS2,5, D. VAN DEN EYNDE1, F. FRANCKEN1 Royal Belgian Institute of Natural Science (RBINS), Management Unit of the North Sea Mathematical Models (MUMM), Gulledelle 100, 1200 Brussels, Belgium, Ghent University, Renard Centre of Marine Geology (RCMG), Krijgslaan 281, S8, 9000 Gent, Belgium Royal Belgian Institute of Natural Science (RBINS), Geological Survey of Belgium, Jennerstraat 13, 1000 Brussels, Belgium 4 present address: International Polar Foundation 5 present address: International Marine and Dredging Consultants Most of the coast of the southern North Sea has had a long history of human impact, due mainly to coastal defence and harbour infrastructure works. The latter are associated with the deepening of navigation channels and harbour entrances, and disposal of dredged material at designated sites. The manner in which the system reacts to large engineering works needs to be understood to ensure cost-effective operations at sea, to better gauge the human footprint, and to develop environmental policies aiming at a more sustainable management of the marine environment. The aim of the study is to use historic (100 years old) and recent sediment and bathymetric data to evaluate the impact of maritime access works on the distribution of cohesive sediments along the Belgian Dutch coast. Mud samples from the Belgian coastal area (from left up to right down): mud pebbles layered Holocene mud fluid mud from the port of Zeebrugge thin fluffy layer recent mud above medium consolidated mud recent to very soft mud METHOD The comparison of historic and recent sediment distributions was based mainly on detailed field descriptions of sediment samples in combination with bathymetric maps. Four characteristic features of cohesive sediment distribution were identified which occur in both the historic and recent datasets: clay pebbles, stiff mud, soft mud and liquid mud. These sediment types are related to consolidation and/or erosion/deposition processes and can, therefore, provide an estimate of the relative age of the sediments. The recent sediment samples were collected from onboard the R/V Belgica between 2000 and 2004 using a van Veen grab and a box corer. The historical sediment distribution was mapped based on sediment samples collected by G. Gilson in the first decade of the 20th century. Detailed field descriptions of the sediment samples are available. The bathymetric maps of Stessels (1866) and Urbain (1909) were used to link the occurrence of cohesive sediments to Gilson ground collector overfilled with mud (Photo from around 1900) and extract from Gilson s field log book. morphological changes. Map of Holocene deposits. Combined long-term trends in mud deposition and morphology, inferred from bathymetric changes for the period , and from historical sediment sample descriptions. Cohesive sediment facies and mud content: historic (beginning of 20th century) and recent. The bathymetry in both figures is from CONCLUSION Historical data can provide reliable baseline information for the assessment of long-term human-induced changes. Layers of fresh to softly consolidated mud reconstructed for the beginning of the 20th century were the result of natural morphological processes. Today, layers of fresh mud are concentrated in areas with high human impact. More Holocene mud probably outcrops today than at the beginning of the 20th century and that, as a consequence, erosion of these layers is more prominent today. The Zeebrugge port extension and associated works have thus in all likelihood increased the amount of finegrained sediment released into the North Sea, a process ongoing today Fettweis, M., Houziaux, J.-S., Du Four, I., Van Lancker, V., Baeteman, C., Mathys, M., Van den Eynde, D., Francken, F., Wartel, S. Long-term influence of maritime access works on the distribution of cohesive sediment: Analysis of historical and recent data from the Belgian nearshore area (southern North Sea). Geo-Marine Letters, doi: /s This study was funded partly by the Belgian Science Policy projects MOCHA (EV35), HINDERS (EV45) and QUEST4D (SD/NS/06A) and partly by the Maritime Access Division of the Ministry of the Flemish Community, within the framework of the MOMO project.

Modellenstudie van de ontwikkeling van de zandbank te Heist

Modellenstudie van de ontwikkeling van de zandbank te Heist De Zandbank te Heist, een boeiend fenomeen Seminarie Vrijdag Modellenstudie van de ontwikkeling van de zandbank te Heist Dries Van den Eynde, Frederic Francken & Brigitte Lauwaert Beheerseenheid van het

Nadere informatie

Activiteitsrapport 3 (1 juli december 2009)

Activiteitsrapport 3 (1 juli december 2009) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

Milieu-effectenbeoordeling van het project ingediend door de AG Haven Oostende.

Milieu-effectenbeoordeling van het project ingediend door de AG Haven Oostende. KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN BEHEERSEENHEID MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE AFDELING BEHEER VAN HET MARIENE ECOSYSTEEM Milieu-effectenbeoordeling van het project ingediend

Nadere informatie

Activiteitsrapport 4 (1 october maart 2008)

Activiteitsrapport 4 (1 october maart 2008) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

Sediment en morfodynamiek Belgische kustzone

Sediment en morfodynamiek Belgische kustzone Sediment en morfodynamiek Belgische kustzone Strategic Research Network 2007-2011 Management Unit of the North Sea Mathematical Models MUMM BMM UGMM Vera Van Lancker Fijn materiaal in de waterkolom

Nadere informatie

Activiteitsrapport 1 (1 april december 2008) Michael Fettweis, Dries Van den Eynde en Federico Maggi

Activiteitsrapport 1 (1 april december 2008) Michael Fettweis, Dries Van den Eynde en Federico Maggi BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

Projectnummer: B02047.000031.0100. Opgesteld door: dr.ir. B.T. Grasmeijer. Ons kenmerk: 077391437:0.3. Kopieën aan:

Projectnummer: B02047.000031.0100. Opgesteld door: dr.ir. B.T. Grasmeijer. Ons kenmerk: 077391437:0.3. Kopieën aan: MEMO ARCADIS NEDERLAND BV Hanzelaan 286 Postbus 137 8000 AC Zwolle Tel +31 38 7777 700 Fax +31 38 7777 710 www.arcadis.nl Onderwerp: Gevoeligheidsanalyse effecten baggerspecieverspreiding (concept) Zwolle,

Nadere informatie

J Day

J Day BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

Slib van Afbraakprodukt tot Grondstof en van Voedingsstof tot Brandstof. Piet Hoekstra Geowetenschappen Waddenacademie

Slib van Afbraakprodukt tot Grondstof en van Voedingsstof tot Brandstof. Piet Hoekstra Geowetenschappen Waddenacademie MUDWELL Slib van Afbraakprodukt tot Grondstof en van Voedingsstof tot Brandstof Piet Hoekstra Geowetenschappen Waddenacademie Oerol College 19 juni 2019 - Aanvang 13.30 u. MUDWELL - Teresa van Dongen Leeuwarden,

Nadere informatie

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB)

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE GROEP MODELLEN Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) Activiteitsrapport 2: Berekeningen met sedimenttransportmodellen

Nadere informatie

Workshop aanslibbing DGD 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS lagen

Workshop aanslibbing DGD 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS lagen Workshop aanslibbing DGD 15 juni 2010 Voorkomen van HCBS lagen Marc Sas, Bas Van Maren, Mark Bollen Inhoud 1. Doel van de studie 2. Metingen inzake HCBS ADCP en SiltProfiler IMDC-frame : Argus, Altus,

Nadere informatie

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB)

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE GROEP MODELLEN Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) Eindrapport Michael Fettweis & Dries Van den Eynde SEBAB/1/MF/200103/NL/ER/1

Nadere informatie

Eilanden Oostkust. Deelrapport 1 : EFFECTEN VAN DE EILANDEN OP DE STROMING. departement Mobiliteit en Openbare Werken.

Eilanden Oostkust. Deelrapport 1 : EFFECTEN VAN DE EILANDEN OP DE STROMING. departement Mobiliteit en Openbare Werken. International Marine & Dredging Consultants departement Mobiliteit en Openbare Werken Eilanden Oostkust Deelrapport 1 : EFFECTEN VAN DE EILANDEN OP DE STROMING 14_006 WL Rapporten Vlaamse overheid Eilanden

Nadere informatie

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB)

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE GROEP MODELLEN Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) Activiteitsrapport 3: Berekeningen met sedimenttransportmodellen

Nadere informatie

Michael Fettweis, Bouchra Nechad, Dries Van den Eynde, Frederic Francken, Vera Van Lancker

Michael Fettweis, Bouchra Nechad, Dries Van den Eynde, Frederic Francken, Vera Van Lancker BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

HET BEZINKEN VAN SLIBVLOKKEN IN HET DOLLARD ESTUARIUM

HET BEZINKEN VAN SLIBVLOKKEN IN HET DOLLARD ESTUARIUM HET BEZINKEN VAN SLIBVLOKKEN IN HET DOLLARD ESTUARIUM SAMENVATTING Hoofdstuk 1 Inleiding en literatuuronderzoek. Morfologische veranderingen van getijgeulen en getijplaten hangen af van erosie, transport

Nadere informatie

Bepaling van de primaire impacten van globale klimaatsveranderingen

Bepaling van de primaire impacten van globale klimaatsveranderingen Bepaling van de primaire impacten van globale klimaatsveranderingen Dries Van den Eynde, Stéphanie Ponsar, José Ozer & Fritz Francken Beheerseenheid Mathematisch Model Noordzee Gulledelle 100, B-1200 Brussel

Nadere informatie

Status van habitatkartering in België Transnationale samenwerking

Status van habitatkartering in België Transnationale samenwerking Belgian Science Policy Status van habitatkartering in België Transnationale samenwerking Vera Van Lancker Els Verfaillie, Kristien Schelfaut, Isabelle Du Four Universiteit Gent, Renard Centre of Marine

Nadere informatie

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR - BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR - BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR - BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op

Nadere informatie

Aanslibbing Deurganckdok. Numerieke modelsimulaties met Slib3D

Aanslibbing Deurganckdok. Numerieke modelsimulaties met Slib3D Aanslibbing Deurganckdok Numerieke modelsimulaties met Slib3D Inhoud Beschrijving Slib3D Calibratie hydrodynamica en sediment transport Effect dokconfiguratie op aanslibbing Effect CDW op aanslibbing Belangrijkste

Nadere informatie

Ecologische Monitoring Kustverdedigingsproject Oostende. (t 0 -situatie, fase 3) AANVULLENDE STUDIE:

Ecologische Monitoring Kustverdedigingsproject Oostende. (t 0 -situatie, fase 3) AANVULLENDE STUDIE: Ecologische Monitoring Kustverdedigingsproject Oostende (t 0 -situatie, fase 3) AANVULLENDE STUDIE: KWANTIFICERING EN KWALIFICERING VAN ORGANISCH MATERIAAL IN MARIENE SEDIMENTEN: HUN ONDERLINGE RELATIES

Nadere informatie

Activiteitsrapport (1 januari 2011 30 juni 2011) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP

Activiteitsrapport (1 januari 2011 30 juni 2011) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

Speerpunt Ontwikkeling Havens

Speerpunt Ontwikkeling Havens Speerpunt Ontwikkeling Havens Dr. ir. Hadewych Verhaeghe Projectingenieur Afdeling Maritieme Toegang Departement Mobiliteit en Openbare Werken Ontwikkeling Havens haven van Zeebrugge en haven van Oostende

Nadere informatie

Memo. Inleiding. Opzet berekeningen

Memo. Inleiding. Opzet berekeningen Memo Aan Bart Grasmeijer Van Thijs van Kessel Aantal pagina's 7 Doorkiesnummer +31 (0)88 33 58 239 E-mail thijs.vankessel @deltares.nl Onderwerp notitie specieverspreiding Eemshaven Inleiding Deze beknopte

Nadere informatie

Activiteitsrapport (1 januari 2013 30 juni 2013)

Activiteitsrapport (1 januari 2013 30 juni 2013) KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUURLIJK MILIEU BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten

Nadere informatie

Bepaling primaire impacten van klimaatsveranderingen

Bepaling primaire impacten van klimaatsveranderingen Bepaling primaire impacten van klimaatsveranderingen Dries Van den Eynde, José Ozer, Stephanie Ponsar Beheerseenheid Mathematisch Model Noordzee Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen Gulledelle

Nadere informatie

Hoe is verbetering van het systeem mogelijk?

Hoe is verbetering van het systeem mogelijk? Hoe is verbetering van het systeem mogelijk? Z.B. Wang, J.C. Winterwerp, D.S. van Maren, A.P. Oost Deltares & Technische Universiteit Delft 18 Juni 2013 Inhoud Het probleem Sediment huishouding Voortplanting

Nadere informatie

Extrapolatie van de waterstand in het Waddengebied

Extrapolatie van de waterstand in het Waddengebied Extrapolatie van de waterstand in het Waddengebied Henk van den Brink KNMI 8 juli 2015 Probleemstelling De onzekerheid in de extrapolatie is ongewenst groot bij het gebruik van een 3-parameter (Extreme

Nadere informatie

De ophoging van de zeebodem in de baai van Knokke-Heist

De ophoging van de zeebodem in de baai van Knokke-Heist De ophoging van de zeebodem in de baai van Knokke-Heist Beschrijving van het fenomeen overzicht van de uitgevoerde studies Foto: BMM - KBIN 10 november 2009 Ir. Job Janssens Overzicht Even voorstellen...

Nadere informatie

Aanvullende analyse stabiliteit gestorte specie in het kader van Flexibel Storten

Aanvullende analyse stabiliteit gestorte specie in het kader van Flexibel Storten MEMO datum 18-3-211 van Ir Yves Plancke yves.plancke@mow.vlaanderen.be Ir. Marco Schrijver marco.schrijver@rws.nl titel Aanvullende analyse stabiliteit gestorte specie in het kader van Flexibel Storten

Nadere informatie

Sedimentatie in Harderwijker Bocht ten gevolge van de strekdam bij Strand Horst Noord

Sedimentatie in Harderwijker Bocht ten gevolge van de strekdam bij Strand Horst Noord Sedimentatie in Harderwijker Bocht ten gevolge van de strekdam bij Strand Horst Noord In het gebied tussen de strekdammen bij Strand Horst Noord en de bebouwing van Harderwijk ligt een klein natuurgebied

Nadere informatie

Activiteitsrapport (1 juli december 2013)

Activiteitsrapport (1 juli december 2013) KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUURLIJK MILIEU BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten

Nadere informatie

Ontwikkeling en Toepassing slibmodel

Ontwikkeling en Toepassing slibmodel Lange Termijn Visie: Onderzoek en Monitoring Onderzoeksluik: Toegankelijkheid Ontwikkeling en Toepassing slibmodel Joris Vanlede, Thijs van Kessel Waterbouwkundig Laboratorium en Deltares Studiedag Lange

Nadere informatie

Aanpassing referentieniveau zandwinning: haalbaar of niet?

Aanpassing referentieniveau zandwinning: haalbaar of niet? Aanpassing referentieniveau zandwinning: haalbaar of niet? Lies De Mol, Koen Degrendele & Marc Roche Dienst Continentaal Plat Wettelijk kader KB 1 september 2004 Artikel 31 De totale ontginningsdiepte

Nadere informatie

Modelleren van baggerpluimen

Modelleren van baggerpluimen Modelleren van baggerpluimen Lynyrd de Wit 27-01-10 Delft University of Technology Challenge the future Lynyrd de Wit PhD in programma Building with Nature Sectie baggertechniek TU Delft (Prof. C. van

Nadere informatie

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB-III)

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB-III) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE GROEP MODELLEN Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB-III) Activiteitsrapport 1: Dynamica van het gesuspendeerd particulair

Nadere informatie

C OMES HET LICHTKLIMAAT EN DE SCHELDEBODEM IN BEWEGING

C OMES HET LICHTKLIMAAT EN DE SCHELDEBODEM IN BEWEGING HET LICHTKLIMAAT EN DE SCHELDEBODEM IN BEWEGING Oorsprong van Estuarien Zwevend Materiaal Schelde Estuarium Westerschelde Beneden Zeeschelde Boven-Zeeschelde Noordzee Schelde Rivier terug naar de rivier

Nadere informatie

Morfo- en sedimentdynamiek van de kustnabije zone te Egmond-aan-Zee ( Nederland )

Morfo- en sedimentdynamiek van de kustnabije zone te Egmond-aan-Zee ( Nederland ) Faculteit Wetenschappen Vakgroep Geologie en Bodemkunde Morfo- en sedimentdynamiek van de kustnabije zone te Egmond-aan-Zee ( Nederland ).,.. Chantal Martens Scriptie voorgelegd voor het verkri~gen van

Nadere informatie

EROSIE VAN SLIB/ZAND MENGSELS

EROSIE VAN SLIB/ZAND MENGSELS EROSIE VAN SLIB/ZAND MENGSELS H. TORFS Wetenschappelijk medewerker Laboratorium voor Hydraulica Departement Burgerlijke Bouwkunde Katholieke Universiteit Leuven EROSION OF MUD/SAND MIXTURES Mud and sand

Nadere informatie

Syntheserapport over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (vergunningsperiode )

Syntheserapport over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (vergunningsperiode ) Syntheserapport over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (vergunningsperiode 2010-2011) Brigitte Lauwaert 1, Rosalia Delgado 5, Jozefien Derweduwen²; Lisa Devriese 2, Michael Fettweis

Nadere informatie

Vooruitgangsrapport (juni 2014) over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (Vergunningsperiode 01/01/ /12/2016)

Vooruitgangsrapport (juni 2014) over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (Vergunningsperiode 01/01/ /12/2016) Vooruitgangsrapport (juni 2014) over de effecten op het mariene milieu van baggerspeciestortingen (Vergunningsperiode 01/01/2012 31/12/2016) Brigitte Lauwaert 1, Michael Fettweis 1, Bavo De Witte 2, Lisa

Nadere informatie

Management, Research and Budgetting of Aggregates in Shelf Seas in relation to End-users

Management, Research and Budgetting of Aggregates in Shelf Seas in relation to End-users Management, Research and Budgetting of Aggregates in Shelf Seas in relation to End-users Beleid, onderzoek en budgettering van aggregaten in continentale zeeën in relatie tot eindgebruikers Federale Diensten

Nadere informatie

Samenvatting De kust Zand in vormen en variaties

Samenvatting De kust Zand in vormen en variaties De kust Zandige kusten hebben een grote aantrekkingskracht op de mens. Voor velen is het een plaats om vakantie te vieren, voor anderen is de kust een economisch belangrijke plaats of een mooie plaats

Nadere informatie

Bijlage 1.3 Bodemdaling in het Eems-Dollardgebied in relatie tot de morfologische ontwikkeling

Bijlage 1.3 Bodemdaling in het Eems-Dollardgebied in relatie tot de morfologische ontwikkeling Bijlage 1.3 Bodemdaling in het Eems-Dollardgebied in relatie tot de morfologische ontwikkeling........................................................................................ H. Mulder, RIKZ, juni

Nadere informatie

Samenvatting. Samenvatting

Samenvatting. Samenvatting Samenvatting Het tablet is om vele redenen een populaire toedieningsvorm van geneesmiddelen. Het gebruikersgemak en het gemak waarmee ze grootschalig kunnen worden geproduceerd zijn slechts twee van de

Nadere informatie

Lithologische kaart Beneden Zeeschelde. Resultaten korrelanalyse sedimentstalen

Lithologische kaart Beneden Zeeschelde. Resultaten korrelanalyse sedimentstalen Lithologische kaart Beneden Zeeschelde Resultaten korrelanalyse sedimentstalen 736_56 WL Rapporten Lithologische kaart Beneden Zeeschelde Resultaten korrelanalyse sedimentstalen Vos, G.; Bastiaensen, E.;

Nadere informatie

Voortgangsrapport Effecten baggerlossingen periode 1 januari - 30 juni 2016

Voortgangsrapport Effecten baggerlossingen periode 1 januari - 30 juni 2016 Hans Hillewaert ILVO ILVO Mededeling 220 september 2016 VOORTGANGSRAPPORT EFFECTEN BAGGERLOSSINGEN periode 1 januari - 30 juni 2016 ILVO Instituut voor landbouwen visserijonderzoek www.ilvo.vlaanderen.be

Nadere informatie

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het

Nadere informatie

Suspensietransport in de waterloop

Suspensietransport in de waterloop Suspensietransport in de waterloop Wat willen we weten? Elin Vanlierde Universiteit Gent Vakgroep Geologie en Bodemkunde Sedimentaire Geologie en Ingenieursgeologie Wat willen we weten? Doelstellingen

Nadere informatie

Assessment of dredginginduced

Assessment of dredginginduced Assessment of dredginginduced turbidity CEDA presentatie januari 2013 Walter Jacobs Hydronamic / Royal Boskalis Westminster Inleiding Inschatten van vertroebeling t.g.v. baggerwerken Assessment of dredging-induced

Nadere informatie

Activiteitsrapport 3 (1 april september 2007)

Activiteitsrapport 3 (1 april september 2007) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransort en evaluatie van de effecten o het mariene ecosysteem ten gevolge van bagger-

Nadere informatie

SEDIMENTATIE INVAAROPENING EN PLAS WAALWAARD IN BESTAANDE EN VERDIEPTE EN VERBREDE SITUATIE (VARIANT 0+)

SEDIMENTATIE INVAAROPENING EN PLAS WAALWAARD IN BESTAANDE EN VERDIEPTE EN VERBREDE SITUATIE (VARIANT 0+) SEDIMENTATIE INVAAROPENING EN PLAS WAALWAARD IN BESTAANDE EN VERDIEPTE EN VERBREDE SITUATIE (VARIANT 0+) RIJKSWATERSTAAT 13 juni 2014 077748870:0.2 - Concept, vertrouwelijk C03021.000232.0300 Inhoud 1

Nadere informatie

«QUEST4D» KWANTIFICEREN VAN EROSIE/SEDIMENTATIEPATRONEN OM DE NATUURLIJKE VAN DE ANTROPOGEEN GEÏNDUCEERDE SEDIMENTDYNAMIEK TE ONDERSCHEIDEN

«QUEST4D» KWANTIFICEREN VAN EROSIE/SEDIMENTATIEPATRONEN OM DE NATUURLIJKE VAN DE ANTROPOGEEN GEÏNDUCEERDE SEDIMENTDYNAMIEK TE ONDERSCHEIDEN KWANTIFICEREN VAN EROSIE/SEDIMENTATIEPATRONEN OM DE NATUURLIJKE VAN DE ANTROPOGEEN GEÏNDUCEERDE SEDIMENTDYNAMIEK TE ONDERSCHEIDEN «QUEST4D» Van Lancker V, Du Four I, Degraer S, Fettweis M, Francken F,

Nadere informatie

a) Getijdenwerking en overstromingen op de Schelde

a) Getijdenwerking en overstromingen op de Schelde EXCURSIEPUNT DE SCHELDEVALLEI Hoogte = Ter hoogte van het voormalige jachtpaviljoen, De Notelaar, gelegen aan de Schelde te Hingene (fig. 1 en 2), treffen we een vrij groot slikke- en schorregebied aan,

Nadere informatie

Begeleidingscommissie

Begeleidingscommissie Begeleidingscommissie 21 september 2016, Oostende Monitoring campagnes Inhoud Inleiding CREST-project Testzones Monitoringsprogramma Inhoud Inleiding CREST-project Testzones Monitoringsprogramma INLEIDING

Nadere informatie

Stuurgroepvergadering 20 mei 2008

Stuurgroepvergadering 20 mei 2008 Stuurgroepvergadering 20 mei 2008 Doel studie Aanpak studie Beschikbare meetdata Benadering van de slibbalansberekening Resultaten Conclusies Dynamiek aanslibbing Deurganckdok (DGD)!"#$" !& 2 Deelopdrachten

Nadere informatie

Voortgangsrapport. ILVO MEDEDELING nr 136. periode 1 januari juni juli 2013

Voortgangsrapport. ILVO MEDEDELING nr 136. periode 1 januari juni juli 2013 Voortgangsrapport Effecten Baggerlossingen periode 1 januari 2013 30 juni 2013 ILVO MEDEDELING nr 136 Hans Hillewaert - ILVO juli 2013 Bavo De Witte Gert Van Hoey Lisa Devriese Kris Hostens Johan Robbens

Nadere informatie

5 Fase III: Granulaire analyses

5 Fase III: Granulaire analyses 5 Fase III: Granulaire analyses Op een selectie van de boringen zijn granulaire analyses uitgevoerd, meestal meerdere monsters per boring. Bij het bepalen van de korrelgrootteverdelingen is gebruik gemaakt

Nadere informatie

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het

Nadere informatie

Modelberekeningen. 1 Geohydrologische berekeningen

Modelberekeningen. 1 Geohydrologische berekeningen Modelberekeningen 1 Geohydrologische berekeningen 1.1 Inleiding Ter onderbouwing van de beheersmaatregel zijn geohydrologische berekeningen uitgevoerd, waarmee de grondwaterstroming door het scherm kan

Nadere informatie

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) Activiteitsrapport 1: Literatuurstudie

Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) Activiteitsrapport 1: Literatuurstudie BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE GROEP MODELLEN Bepaling van de Sedimentbalans voor de Belgische Kustwateren (SEBAB) Activiteitsrapport 1: Literatuurstudie Michael Fettweis & Dries

Nadere informatie

Conclusies. Martijn de Ruyter de Wildt en Henk Eskes. KNMI, afdeling Chemie en Klimaat Telefoon +31-30-2206431 e-mail mruijterd@knmi.

Conclusies. Martijn de Ruyter de Wildt en Henk Eskes. KNMI, afdeling Chemie en Klimaat Telefoon +31-30-2206431 e-mail mruijterd@knmi. Lotos-Euros v1.7: validatierapport voor 10 en bias-correctie Martijn de Ruyter de Wildt en Henk Eskes KNMI, afdeling Chemie en Klimaat Telefoon +31-30-2206431 e-mail mruijterd@knmi.nl Conclusies Bias-correctie:

Nadere informatie

Activiteitsrapport 1 (1 april 2006-30 september 2006)

Activiteitsrapport 1 (1 april 2006-30 september 2006) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van

Nadere informatie

Inhoud van deze presentatie

Inhoud van deze presentatie 1 Inhoud van deze presentatie 1. Onderzoekskader en methoden 2. Invloed van de sedimentologie op strandprocessen 3. Sediment analyses van het inter-getijden gebied 4. Geologische opbouw van het strand

Nadere informatie

1. Algemene meteorologische situatie

1. Algemene meteorologische situatie Koninklijk Meteorologisch Instituut Wetenschappelijke Dienst meteorologische en klimatologische Inlichtingen Ringlaan, 3 B-1180 Brussel Tél.: +32 (0)2 373 0520 Fax : +32 (0)2 373 0528 Vlaamse Overheid

Nadere informatie

Figuur 1 Reductie van de massa te storten specie als functie van het uitgangszandgehalte en resterend zandgehalte.

Figuur 1 Reductie van de massa te storten specie als functie van het uitgangszandgehalte en resterend zandgehalte. Rubriek: Onderzoek Zandscheiding als middel voor depotvolumebesparing Het is duidelijk moeilijker om nieuwe depotruimte te realiseren voor de opslag van baggerspecie. Dit door gebrek aan publieke steun.

Nadere informatie

Activiteitsrapport (1 juli december 2012) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP

Activiteitsrapport (1 juli december 2012) BEHEERSEENHEID VAN HET MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE SUMO GROEP BEHEERSEEHEID VA HET MATHEMATISCH MODEL VA DE OORDZEE SUMO GROE MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het mariene ecosysteem ten gevolge van bagger

Nadere informatie

TU Delft. lodellering morfodynamisch adrag van de Drempel van answeert. C-13809 712 (bijlage) Aanvuliende berekeningen. M.D. Groenewoud.

TU Delft. lodellering morfodynamisch adrag van de Drempel van answeert. C-13809 712 (bijlage) Aanvuliende berekeningen. M.D. Groenewoud. Bibliotheek C-13809 712 (bijlage) lodellering morfodynamisch adrag van de Drempel van answeert Aanvuliende berekeningen Januari 1998 M.D. Groenewoud 1 Uitgevoerd in opdracht van het Rijksinstituut voor

Nadere informatie

Bodemerosie modellering in een klein stroomgebied op het Chinese Löss Plateau: toepassing van LISEM onder extreme omstandigheden

Bodemerosie modellering in een klein stroomgebied op het Chinese Löss Plateau: toepassing van LISEM onder extreme omstandigheden Bodemerosie modellering in een klein stroomgebied op het Chinese Löss Plateau: toepassing van LISEM onder extreme omstandigheden Samenvatting Het Chinese Löss Plateau is één van de gebieden op aarde met

Nadere informatie

Toetsen van de frequentie van voorkomen van windsnelheid en golfhoogte tijdens stormperiodes.

Toetsen van de frequentie van voorkomen van windsnelheid en golfhoogte tijdens stormperiodes. Vlaamse Overheid Oceanografisch Meteorologisch Station Toetsen van de frequentie van voorkomen van windsnelheid en golfhoogte tijdens stormperiodes. Maart 2010 Bestek 16EH/08/12 Opgemaakt door Bart Geysen

Nadere informatie

Notitie beheersvragen LTV-Slibmodel

Notitie beheersvragen LTV-Slibmodel Opdrachtgever: RWS-RIKZ Notitie beheersvragen LTV-Slibmodel December 2006 WL delft hydraulics Opdrachtgever: RWS-RIKZ Notitie beheersvragen LTV-Slibmodel Ankie Bruens, Joris Vanlede, Thijs van Kessel Inhoud

Nadere informatie

Dienst Continentaal Plat

Dienst Continentaal Plat Dienst Continentaal Plat Zand-en grindwinningin het Belgische deel van de Noordzee http://economie.fgov.be Belangrijkste taken Beheer van het Fonds voor Zandwinning Afleveren van vergunningen Beheer van

Nadere informatie

VERGELIJKENDE STUDIE VAN ALTERNATIEVE ONTWERPWAARDE SCHATTINGEN VAN SIGNIFICANTE GOLFHOOGTE

VERGELIJKENDE STUDIE VAN ALTERNATIEVE ONTWERPWAARDE SCHATTINGEN VAN SIGNIFICANTE GOLFHOOGTE Rapport aan isterie van de Vlaamse Gemeenschap Departement Leefmilieu en Infrastructuur Administratie Waterwegen en Zeewezen AFDELING WATERWEGEN KUST VERGELIJKENDE STUDIE VAN ALTERNATIEVE ONTWERPWAARDE

Nadere informatie

nieuw sturmvioeclvoorspellings systeem

nieuw sturmvioeclvoorspellings systeem P oy).c?.qo nieuw sturmvioeclvoorspellings systeem nadere afregeling van Vlissingen in CSM8 Ministerie van verkeer en Waterstaat Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat MS Rijksinstituut voor Kust en Zee/R/KZ

Nadere informatie

1. Beschrijving van de numerieke modellen

1. Beschrijving van de numerieke modellen Bijlage 1: Hydrodynamische informatie, verkregen met behulp van numerieke modellen Dries Van den Eynde Beheerseenheid Mathematisch Model Noordzee (BMM) Gulledelle 100 B-1200, Brussel In deze Bijlage worden

Nadere informatie

XIII. Samenvatting. Samenvatting

XIII. Samenvatting. Samenvatting XIII In dit werk wordt de invloed van dimethyldisulfide (DMDS) en van zeven potentiële additieven op het stoomkraken van n-hexaan onderzocht aan de hand van experimenten in een continu volkomen gemengde

Nadere informatie

Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier

Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier Samenvatting In deze studie wordt de weerstand tegen strorning in de Gorai rivier onderzocht. Als basis voor deze studie zijn veldmetingen gebruikt die gedaan

Nadere informatie

HAVENECONOMIE EN ECOLOGIE:

HAVENECONOMIE EN ECOLOGIE: HAVENECONOMIE EN ECOLOGIE: (ON)VERZOENBAAR? Is een verdere scheldeverdieping mogelijk, gewenst, noodzakelijk? Jean Jacques Peters Raadgevend Ingenieur Leader Port of Antwerp International Expert Team Jean

Nadere informatie

Primaire Productie in de Waddenzee

Primaire Productie in de Waddenzee Workshop Onderzoek Mosselkweek Natuurbeheer 19 februari 2009 Primaire Productie in de Waddenzee ZKO-Draagkracht IN PLACE onderzoeksproject Katja Philippart Koninklijk Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek

Nadere informatie

SAMENVATTING. F = k w (C zeewater - C lucht ) (1)

SAMENVATTING. F = k w (C zeewater - C lucht ) (1) SAMENVATTING Menselijke activiteiten brengen een grote hoeveelheid kooldioxide (CO 2 ) in de atmosfeer. Het wordt nu algemeen erkend dat dit kan leiden tot opwarming van de aarde. Dit inzicht heeft geleid

Nadere informatie

ir. Luc Van Damme VLAAMSE BAAIEN Challenges and Reflections Projectleider Vlaamse Baaien Dept.Openbare Werken & Mobiliteit vcbcvbcvbvcb

ir. Luc Van Damme VLAAMSE BAAIEN Challenges and Reflections Projectleider Vlaamse Baaien Dept.Openbare Werken & Mobiliteit vcbcvbcvbvcb VLAAMSE BAAIEN Challenges and Reflections ir. Luc Van Damme Projectleider Vlaamse Baaien Dept.Openbare Werken & Mobiliteit Luc Van Damme projectleider - MOW VLAAMSE BAAIEN: INITIATIVE Mariene ingenieurs

Nadere informatie

met andere modellen voor gas- en substraatdiffusie zijn zeer waardevol voor het bestuderen van de aërobe microbiële activiteit in bodems.

met andere modellen voor gas- en substraatdiffusie zijn zeer waardevol voor het bestuderen van de aërobe microbiële activiteit in bodems. Samenvatting Door een toename van het milieubewust zijn, is bodemverontreiniging een groot probleem voor besturen wereldwijd. Minerale olie is één van de meest voorkomende bronnen van bodemverontreiniging.

Nadere informatie

Beknopt Stormrapport 17 juli 2004

Beknopt Stormrapport 17 juli 2004 Beknopt Stormrapport 17 juli 24 1. ANALYSE Situatie op 17.7.24 12u GMT : langs de voorzijde van een koufront, dat zich uitstrekt over de nabije Atlantische Oceaan, wordt er warme, potentieel onstabiele

Nadere informatie

SALV Strategische Adviesraad voor Landbouw en Visserij ADVIES

SALV Strategische Adviesraad voor Landbouw en Visserij ADVIES SALV Strategische Adviesraad voor Landbouw en Visserij ADVIES advies naar aanleiding van de studie betreffende het opstellen van een lijst van potentiële Habitatrichtlijngebieden in het 26 maart 2010 2

Nadere informatie

Wetenschappelijk onderzoek Ecobeach

Wetenschappelijk onderzoek Ecobeach % µm Distribution of the D50 grain size analysis Z2.1 --- 0.00 [53000] Z2.2 --- 0.50 [52500] Z2.3 --- 1.00 [52000] Z2.4 --- 1.50 [51500] Z2.5 --- 2.00 [51000] Z2.6 --- 2.50 [50500] Z2.7 --- 3.00 [50000]

Nadere informatie

Gegevensverwerving en verwerking

Gegevensverwerving en verwerking Gegevensverwerving en verwerking Staalname - aantal stalen/replicaten - grootte staal - apparatuur Experimentele setup Bibliotheek Statistiek - beschrijvend - variantie-analyse - correlatie - regressie

Nadere informatie

Hoe komen de annual air quality kaarten tot stand?

Hoe komen de annual air quality kaarten tot stand? Hoe komen de annual air quality kaarten tot stand? De annual air quality kaarten tonen het resultaat van een koppeling van twee gegevensbronnen: de interpolatie van luchtkwaliteitsmetingen (RIO-interpolatiemodel)

Nadere informatie

Nederlandse Samenvatting. Mechanica van de Humane Accommodatie en Presbyopie

Nederlandse Samenvatting. Mechanica van de Humane Accommodatie en Presbyopie Nederlandse Samenvatting Mechanica van de Humane Accommodatie en Presbyopie Doel van het Onderzoek Tegen het vijftigste levensjaar hebben veel mensen een leesbril nodig om dichtbij nog goed te kunnen zien.

Nadere informatie

Opvolging van wintersmogepisodes - OVL voorspellingsmodel

Opvolging van wintersmogepisodes - OVL voorspellingsmodel Opvolging van wintersmogepisodes - OVL voorspellingsmodel Frans Fierens Medewerker van de Vlaamse Milieumaatschappij gedetacheerd naar de Intergewestelijke Cel voor het Leefmilieu (IRCEL) 1 SMOG-episode

Nadere informatie

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het

Nadere informatie

CFD als tool voor de Fire Safety Engineer: case-study

CFD als tool voor de Fire Safety Engineer: case-study CFD als tool voor de Fire Safety Engineer: case-study ir. Xavier Deckers FESG Presentatie CFD in de bouw Actiflow seminar Presentatie FESG Wie zijn wij? Onafhankelijk studiebureau brandveiligheid, Gespecialiseerd

Nadere informatie

Milieu-effectenbeoordeling van het project ingediend door de AG Haven Oostende.

Milieu-effectenbeoordeling van het project ingediend door de AG Haven Oostende. KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN BEHEERSEENHEID MATHEMATISCH MODEL VAN DE NOORDZEE AFDELING BEHEER VAN HET MARIENE ECOSYSTEEM Milieu-effectenbeoordeling van het project ingediend

Nadere informatie

ph-dynamiek Noordzee

ph-dynamiek Noordzee Royal Netherlands Institute for Sea Research ph-dynamiek Noordzee historische metingen, inzichten en perspectief dr. Steven van Heuven (NIOZ) prof.dr. Gert-Jan Reichart (NIOZ) met bijdragen van: prof.dr.

Nadere informatie

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL

KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL KONINKLIJK BELGISCH INSTITUUT VOOR NATUURWETENSCHAPPEN OD NATUUR BEHEERSEENHEID VAN HET MATEMATISCH MODEL MOnitoring en MOdellering van het cohesieve sedimenttransport en evaluatie van de effecten op het

Nadere informatie

Notitie Slibverspreiding loswallen 11 december 2015

Notitie Slibverspreiding loswallen 11 december 2015 Notitie Slibverspreiding loswallen 11 december 2015 11 december 2015 RDCHM_BE1044_N0003_902199_f02 1/15 Notitie Aan: Robbert Wolf, Port of Rotterdam Van: Petra Dankers Datum: 11 december 2015 Kopie: Archief

Nadere informatie

Invloed van menselijke ingrepen en klimaatsverandering op de evolutie van zoet-zoutwaterverdeling in het Vlaamse kustgebied

Invloed van menselijke ingrepen en klimaatsverandering op de evolutie van zoet-zoutwaterverdeling in het Vlaamse kustgebied Invloed van menselijke ingrepen en klimaatsverandering op de evolutie van zoet-zoutwaterverdeling in het Vlaamse kustgebied Luc Lebbe Onderzoeksgroep Grondwatermodellering Vakgebied Geologie en Bodemkunde

Nadere informatie

THB^A 1 : BELHIE EN DE ZEE

THB^A 1 : BELHIE EN DE ZEE «/ THB^A 1 : BELHIE EN DE ZEE C %!. 1. De mariene hulpbronnen België benut ten volle de rijkdommen, in de breedste zin van het woord, die de zee biedt : visvangst, zand- en grindwinningen, toerisme, maar

Nadere informatie

Kenmerk ZKS Doorkiesnummer +31 (0)

Kenmerk ZKS Doorkiesnummer +31 (0) Memo Aan LS Van Bas van Maren Kenmerk Doorkiesnummer +31 (0)88 33 58 365 Aantal pagina's 5 E-mail bas.vanmaren @deltares.nl Onderwerp DELWAQ-Slib_Eems-Dollard_j12_v01 metadata Waterkwaliteitsmodelschematisatie

Nadere informatie

De aangroeiende zandbank te Heist: juridisch drijfzand? An Cliquet

De aangroeiende zandbank te Heist: juridisch drijfzand? An Cliquet De Zandbank te Heist, een boeiend fenomeen Seminarie Vrijdag 19 oktober 2007 De aangroeiende zandbank te Heist: juridisch drijfzand? An Cliquet De juridische aspecten van de aangroeiende zandbank voor

Nadere informatie

Kunnen we variaties in het klimaatsysteem begrijpen en voorzien?

Kunnen we variaties in het klimaatsysteem begrijpen en voorzien? Kunnen we variaties in het klimaatsysteem begrijpen en voorzien? Gerbrand Komen ex-knmi, IMAU 20 juni 2011 KNAW themabijeenkomst Wetenschappelijke modellen, wat kun je ermee? Met dank aan Wilco Hazeleger

Nadere informatie