Zandtransportmeting op de Rijntakken in Nederland. februari Bibliotheek SV BOR39 ON

Transcriptie

1 Zandtransportmeting op de Rijntakken in Nederland februari 1947 Ministerie van Verkeer en Waterstaat Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Directie Oost-Nederland Bibliotheek SV BOR39 ON

2

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

4

5 RIJKSWATERSTAAT DIRECTIE BOVSHRIVIERBB Afd eel ing Studiedienst. RWS Dir. Oost-Nederland Bibiiotheeknr. SOQ^g On NOTA S R l B tttft«b IB Nederland. Bijlagen: $ In hat onderstaande wordt een kort overzicht gegeven van de werkzaamheden, verrlcht door den Studiedienst van de Directie Bovenrlvieren van denrijkswaterstaat teneinde een inzicht te krijgen in het zandtransport van de Rijntakken. Sinds 1935 hebben een groot aantal metingen plaats gevonden. Reeds voor dlen tijd heeft aen waarnemingen over het zandtransport gedaan, maar deze dragen een meer incidenteel karakter. Over deze metingen wordt in het volgende verder niet gesproken en blijft dit overzicht beperkt tot de meer systematische waarnemingen verrlcht na 1935* In de oorlogsjaren moest door allerlei oorzaken, het meetwerk sterk worden beperkt. Igschrljvlng, der nstrh! Bijlage It Voor September 19M- beschlkte de Studiedienst voor de metingen over een motorboot van 16 m lengte en 3 breedte. Aan boord bevonden zich een echolood en een stereoscopischen afstandsmeter, waarmee nauwkeurig de rivlerdoorsnede in de meetraaien kon worden bepaald. Voor net meten van het zvevend zandtransport waren aanwezig de meettoestellen "Canter Cramers* 1 en Zwevend Zandzulger(Z.Z.Z.) De "Center Cremers" dlende ter be paling van het zwevend transport op 11,22 en 33 cm vanaf den bodem; daarboven tot aan den waterspiegel gebruikte men de Z.Z.Z. Voor het bepalen van het zandtransport langs den bodem had men den bodemtransportmeter "Arnhem** (B.T.M.A.) Met de drie genoemde toestellen werd gelijktijdlg in vrijwel eenzelfde verticaal gemeten. Deze drie transportmeters bleven gespaard en sijn weer hersteld. De Zwevend Zandzuiger (Z.Z.Z.) Ben rubberslang met een diameter van 5 cm wordt aan boord van het meetvaartuig aangesloten aan een centrlfugaalpomp. Het andere uiteinde wordt voorzien van een zuigbek en verzwaard met een gewicht van 50 kg, voorzien van vinnen onder water gebracht op de plaats waar het zwevend transport moet worden gemeten. Dit gewicht zorgt er voor dat de zuigbek in de stroomrlchting komt te staan.

6 L

7 Bijlage 2. De watersnelheld in de buis wordt nu zoodanig geregeld, dat er voor de zuigopenlng geen opstuwlng of afzuiging plaats vindt* Het opgepoapte water wordt opgevangen In een gecalibreerde bak met een Inhoud van 250 1,terwijl de vultijd wordt opgemeten. Is de bak gevuld, dan blijft het water- en zandmengsel 5 mlnuten staan, in welken tijd het zand gelegenheid krljgt te bezlnken in een aan den bak bevestlgd aaatglas. Zoodoende kan worden berekend de hoeveelheid zand die per tijdseenheid is gestroomd door een doorsnede in de rivier ter grootte van den uitwem* dlgen diameter van den zuigbek. De afmetingen van de rubbers lang en den zuigbek zijn zoodanig, dat er geen zandneerslag plaats kan vinden. Door het toepassen van verschillende diameters der zuigbekopening is nagegaan in hoeverre randlnvloeden een rol spelen. De randinvloeden zijn evenredig met 1/r, de opgezogen hoeveelheid zand met r2 a Verschil werd niet gevonden, zoodat randinvloeden als niet aanwezig kunnen worden beschouwd. Het aanzulgen met te groote of te kleine snelheid gaf ook geen merkbaar verschil in gehalte van het zand. De zandkorrels volgen dus blijkbaar de stroomlljn en worden niet uitgecentrisugeerd. Het toestel wordt gebruikt samen met een Ottmolen, die de stroomsnelheld ter plaatse van den zuigbek bepaalt. Het meten dicht bij den bodem met dit toestel Is niet wel mogelijk gebleken. Pf Cancer Cremers, In afwijking van de prlnclpe-schets is het toestel op een slede geaonteerd, waardoor het in verticale richting versteld kan worden, zoodat de instroomopenlng zich achtereenvolgens op 11,22 en 33 cm boven den bodem bevindt. Door opening a treedt water binnen in de ruimte b. Hier treedt vertraging op waardoor het zand bezinkt, daarna stroomt het water door afzulgopeningen c weer naar buiten. Bij c is door het aanbrengen van een scherm er voor gezorgd dat ter plaatse een onderdruk ontstaat, die da strooalng door de Canter Cremera in stand houdt. Nadat het toestel gedurende een gemeten tijd op den bodem van de rivier heeft gestaan wordt het aan boord gehaald en wordt de In die periode near* geslagen zandhoeveelheid gemeten door het toestel te ledig door het openen van den afsluiter d. Hierna is het zandtransport op het meetpunt te berekenen. Het bij den Studiedienst gebruikte Instrument gaf opstuwlng voor de instroomopenlng. Slechts 0,7 van de hoeveelheid water, die normaal door de rivier op de plaats van a stroomt, gaat naar binnen. De gevonden zandhoeveelheid moet dus met den factor 10/7 worden vermenlgvuldigd. -Bovendien

8 4*

9 Bovendien slaat niet el het send in de ruimte b neert een deel verlaet door e weer het toestel. Deze uitstroomende hoeveelheid hangt af van de korrelgrootte en van de watersnelheid. Uit proeven sijn de verlles percentages bekend. De resultaten sijn weergegeven op bijlage 2. Zoowel door de werkingscoefficient van 0,7 als door de verliezen As de Canter Cramers geen ideaal meettoestel. Het wordt dan ook nog alleen gebruikt, zoolang nog geen betere apparaten beschikbaar sijn. Bijlage 3. De Bodeatransportmeter "Arnhem". Het eigenlijke vangtoestel is veerend opgehangen aan een raamwerk. Het geheel is zoodanig uit gevoerd, dat het vangtoestel goed aansluitend op den bodem wordt gedrukt, zonder zand op te wervelen. Door opening a(zie bovenaanzlcht) komt het water binnen en stroomt door de flexlbele verbinding b in de vangrulmte, die aan de bovenstroomsche zijde gesloten is (c),terwljl de rest (d) van gaas is gemaakt met openingen van 300/u, waar het zand grover dan 300/u achter blijft. Het extra dwlkverschll, noodig oa de masen te passeeren wordt geleverd door den bijzonderen vorm van c. De vormgeving is zoodanig, dat de hydraullschi coefficient van het toestel 1 is. Raakt de korf gevuld, dan neemt de weerstand toe en, dientengevolge daelt de werklngscosffielent. Deze coefficient r? als functie van de vuil ing is afgebeeld op bijlage k. Als normale vulllngsduur wordt genomen 2 mlnuten. In het waterloopkundlgl&boratorium van de Eidgenossischejar Technische Hochschule te Zurich is de B.T.H.A. nader onderzocht en geijkt. Er bleak, dat met het oog op de in de Nederlandsche rivieren optredende bodemribbels de ophangconstruetie en de totale afmetingen aan bepaalde elschen moesten voldoen. Het afgebeelde toestel Is dus speclaal geschikt voor metingen op de Rijntakken in Nederland. Op andere rivieren met andere rlbbels zal het een en ander moeten worden gewijzigd. Totaal zandtransnort. Bljlagen 5,6 en 7. Na 1935 sijn op de Waal, den Nederrijn en den IJssel vele metingen gedaan. Uit de resultaten dezer metingen is voor iederen riviertak een zandafvoerkromme bepaald. Dese krommen vertoonen groote mlddelbare fouten. Het Is niet precies bekend, waardoor die groote verschillen in de uitkomsten worden veroorzaakt. wel Is geconstateerd, dat in het bodemtransport een zekere periode aanwezig Is. Contrdle op het bodemtransport door het meten van de verplaatsingssnelheid der rlbbels en de snelheid van vuiling van gebaggerde sleuven heeft tot nu toe slechts weinig resultaat gehad. Het -

10

11 Zandverdcellng In de vertl- Het bodemtransport blijkt in het algemeen eaal en In de horizontaal. vele malen het zwevend transport te bedragen. Vooral bij den IJssel is het verschil zeer groot. Bijlage 8 en 9. Dit en de invloed van de hoogte boven den bodem op het zandtransport kan blijken uit bijlage 8, die de resultaten weergeeft van een meting verrlcht in 193&. Na de in gebrulkname van den Z.Z.Z is de aanwezigheid van zwevend zand tot in de bovenste waterlagen geconstateerd. Het is daarbij gebleken dat, wanneer men het zwevend transport ultdrukt als zandgehalte, dit transport kan worden weergegeven als een machtsfunctie van de hoogte boven den bodem (bijlage 9) Over de verdeellng van het zandtransport in horizontale richting is thans nog slechts weinig bekend. en indruk van deze verdeellng wordt gegeven in bijlage 3. aangezien dese bijlage een meting uit 1936 weergeeft, toen de Z.Z.Z. nog niet beschikbaar was, moet speclaal ten aanzien van de aitkomsten van het zwevend transport op 1,00 m boven den bodem vocrbehoud worden gemaakt. Het behoeft niet nader te worden vermeld, dat bij de metingen de noodige zandmonsters warden genomen en onderzocht. Kr zijn drie op den voorgrond tredende zand- transport-formulas onderzocht om te bepalen welke formule het best* overeen kwam met de uitkomsten der metingen. De resultaten zijn zoo, dat aan de formule ven Du Boys boven die van Meyer-Peter of Schocklitsch de voorkeur wordt gegeven, hoewel van de beide laatste vooral die van Meyer-Peter ook bevredlgende ultkomsten geeft. Voor alle drie formules geldt echter dat de hierin voorkoraende constenten opnleuw moeten worden bepaald, waarbij waarden worden gevonden die belangrijk afwijken van waarden gegeven door ander en. Zoo werd voor de formule van Meyer-Peter Formules voor het zandtranspoxt. 5 Vi = ^ P" A<^ kg/sec/m 1, waarbij een s.g.= 1,7 werd aangenomen, gevonden:dat a =17 en b «0,085. De waarde van a komt dus overeen met de door Meyer-Peter opgegevene. terwljl de waarde van b belangrijk kleiner is (,085 i.p.v.o, 1 *) In de formule van Du Boys t «a HlfHI-HJ^ (t u "-y^'/eim^l) bleken de constenten te zijn S. = 16. <0 6 etrriael H oi o = m. Nader hand ward derse formule nog omgewerkt toti t. -4 vvv* _ V* \ " Vm-VetmaaL waarin v, snelheid op 1 a boven awn bodem v * de waarde van deze snelheid waarbij geen beweging van het bodemmateriaal meer optreedt.

12

13 Bi ; deze omwerking moet in het oog worden gehouden, d&t voor de waterbeweging worden aangehouden de formulas (Sfcrickler) waarin v g v m gemiddelde snelheid» snelheid ter hoogte van h boven den bodem. Op grond van theoretische beschouwingen, vaarm;) gebruik werd gemaakt van het feit dat de tangens van den hoek van natuurlijk talud van zand oa 0,6 is ts atellen an ongeveer constant is voor verschillende korrelgroottcn, werd gevonden dat voor de onderzochte korrelgrootten( 400/u) v ev«nredig ia aan d'^ Ulteindelijk kan de formule dan geachreven worden alsi t*m ^ v 4 (v l -56 d V *- )m3/ttj-/ctiaaal. Arnhem, 11 Sebruari 1947.

14

15 O N T W E R P. Z W E V E N D ZANDZUtGER SCHAAL I: 2 0 GCCALIBRELEIRDE ZINKTN & A K imhoud 250L REGE.LBARE. AFSLUITEE. POMP 2' C A P A C I T E I T yl/slc 0\ R J K 5 WATERSTAAT dir Bovenrivieren afd. Studiedienst 0 ZANDTRAN5PORTMETiriGrEN MEDERLAMD ZWEVEND GeteaK G e.ca Icj; Gecohtr: in, /i Z-UIC5&HH OPENING B ZAMDZtilGER. Gezien Reg.lSeteeK Datum C1.0.'BERNARD" BEMZlNElMOTOR 1 /a P. irsw. 2 i LICHAAM VAN..OTT MOLCrt G E W I C H T 5 0 U.cj.

16 11

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26 I i i I ft i l l

27

28

29

30