Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier"

Dirk de Wilde
6 jaren geleden
Aantal bezoeken:

5 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 zijn door een joint venture van Baggermaatschappijen onder leiding van Koninklijke Boskalis Westrninister. Deze studie is gedaan in opdracht van Koninklijke Boskalis Westrninister. De ruwheid is een bepalende factor in de wisselwerking tussen waterafvoer en sedimenttransport. Ook vereisen simulaties van waterbeweging en sedimenttransport rniddels computermodellen een nauwkeurig beeld van de ruwheid. Twee hoofdvraagstellingen worden in deze studie beantwoord: 1. In welke mate verandert de weerstand tegen strorning in de Gorai rivier gedurende dalende waterstanden. 2. In hoeverre voorspellen bestaande ruwheidvoorspellers de strorningsweerstand in de Gorai. Alvorens een samenvatting te geven van het gedane onderzoek naar weerstand tegen strorning worden eerst een aantal kenmerken en eigenschappen van de Gorairivier beschreven. De gerniddelde afvoeren van de Gorai varieren van ongeveer 50 m 3 /s tijdens laagwater in de maanden maart en april tot 5000 m 3 /s in de maanden augustus en september. Het waterstandsverschil tussen hoog en laagwater kan oplopen tot ca. 10 meter. De bedding van de Gorairivier bestaat overwegend uit zeer fijn cohesieloos alluviaal materiaal. De korreldiameter waarbij 50% en 90% gewichtspercentage van het zand een kleinere diameter heeft (Dso, D 90 ), bedraagt respectievelijk 134 en 211 /lm. In de bodemmonsters wordt soms een zeer groot gewichtspercentage silt gevonden (D < 63 /lm). De rivier is overwegend meanderend, maar heeft ook vlechtende kenmerken, met name in de eerste 15 km vanaf het splitsingspunt. De ruwheidsparameter zoals gebruikt in deze studie is gedefinieerd als een hoeveelheid die de over de diepte gerniddelde snelheid (u) relateert aan de schuifspanningssnelheid (u.), wat een maat is voor de schuifspanning aan de bodem. In symbolen: u - u - -=--=c u. ~ghi De schuifspanningssnelheid wordt bepaald door de waterdiepte en het waterspiegelverhang. Daarmee kan de ruwheidsparameter worden bepaald uit de over de dieptegerniddelde stroomsnelheid, waterdiepte en waterspiegelverhang. In deze studie wordt de ruwheidsparameter per riviervak bepaald uit gerniddelde dwarsprofielgeometrie en een constant waterspiegelverhang. De rivier is voor deze studie ingedeeld in riviervakken aan de hd an vand'dg' em e oral aanwezlge. meetstatlons:. Vaknr. Kilometra2e Vaklen2te (km) VakI KmO VakIl Km Yak III Km VakIV Km VakV Km VakVI Km Om een beeld te krijgen van de ontwikkeling van de weerstand tegen strorning gedurende veranderend strorningsregime is gekozen voor een analyse van de ruwheid per riviervak in de maanden september tot en met december, waarin de overgang tussen hoogwater en laagwater plaatsvindt. Uit de resultaten blijkt een over het algemeen toenemende weerstand bij afnemende waterdiepten. Chezywaarden liggen tijdens hoogwater tussen 70 en 90 m l /2/s en dalen naar 30 a 40 m l /2/s bij laagwater. Steeds is getracht een logaritrnische relatie te geven v

6 Weerstand tegen stroming in de Gorai rivier tussen waterdiepte en ruwheidsparameter. De reden hiervoor is de theoretische relatie tussen Chezywaarde en waterdiepte: C =181og 12h K s Toch is er geen eenduidige relatie te geven tussen waterdiepte en ruwheidsparameter. Oit blijkt uit het feit dat in Vak V in december een zeer lage weerstand tegen stroming wordt gevonden bij geringe waterdiepte. Uit een analyse van de equivalente ruwheidshoogte (K s) blijkt dat de relatieve variatie daarvan in bovenstaande vergelijking dominant is ten opzichte van de waterdiepte. Het blijkt dat de equivalente ruwheidshoogte exponentieel afneemt bij toenemende Froudegetallen. De twee ruwheidsvoorspellers die zijn toegepast zijn gebaseerd op afmetingen van beddingvormen. In deze studie zijn de afmetingen van beddingvormen dan ook in kaart gebracht. De afmeting van beddingvormen vertonen een grote variatie, maar de meest voorkomende beddingvormen hebben een golflengte die ligt tussen de 5 en 15 meter. Beddingvormen met een lengte groter dan 20 m verdwijnen uit het riviersysteem naarmate de waterstanden dalen. Er is geen onderverdeling gemaakt in afmeting van beddingvormen per riviervak. Beide ruwheidsvoorspellers voorspellen de ruwheid niet afdoende, en onduidelijk is welke karakteristieke afmeting van beddingvormen moet worden toegepast. Ook is onduidelijk of de ruwheidsvoorspellers alleen lokaal, of ook globaal mogen worden toegepast. Meer onderzoek moet worden gedaan naar de toepassing van ruwheidsvoorspellers enkel gebaseerd op stromingsparameters. Met het I-dimensionaal computermodel Sobek is de ruwheidsparameter onderzocht op de tijdstippen waarop de ruwheidswaarden berekend zijn. Op deze manier kan een vergelijking worden gemaakt tussen de in het model gekalibreerde ruwheidsparameter en de ruwheidsparameter berekent uit over het riviervak gemiddelde dwarsprofielconfiguraties en een aangenomen constant waterspiegelverhang. De gekalibreerde ruwheidswaarden wijken nogal eens af van berekende ruwheidswaarden. Dit is te wijten aan het feit dat in de berekening geen rekening wordt gehouden met afwijking van individuele dwarsprofielgeometrie t.o.v. het gemiddelde, wat in de Gorai vaak het geval is. Ook de aanname van constant waterspiegelverhang over een riviervak introduceert fouten in de berekening. Uit de simulaties blijkt dat het waterspiegelverhang zich concentreert over gedeelten waar het doorstroomoppervlak vemauwt. De plaats hiervan komt overeen met in het veld geobserveerde probleemlocaties. Er is ook getracht de waterbeweging te voorspellen over een korte periode van ongeveer twee weken, waarbij een vaste bodem wordt aangenomen en de gekalibreerde ruwheidswaarden constant worden gehouden. Door deze aannames blijkt het model al snel de gemeten waterstanden niet meer accuraat te voorspellen, en daarmee wordt de voorspellingswaarde gering. Tijdens het veldonderzoek in Bangladesh is getracht gegevens te verzamelen over het sedimenttransport in de Gorai en Ganges. De beschikbare gegevens van december, januari en februari zijn op een rijtje gezet. Er is geprobeerd een relatie te geven tussen stroomsnelheid en sedimenttransport per meter breedte en tussen water- en sedimentafvoer. Alleen het zwevend transport is gemeten omdat het onmogelijk bleek met de beschikbare instrumenten het bodemtransport te meten. Uit een analyse blijkt echter dat de valsnelheid van het sediment klein is t.o.v. de schuifspanningssnelheid. Daarom mag worden aangenomen dat in de morfologisch actieve periode het zwevend transportmechanisme overheerst. Het verdient aanbeveling dit te verifieren met het meten van bodemtransport. Er zijn te weinig metingen gedaan om hierop kwantitatieve conclusies te baseren. Er zijn meer gegevens over het sedimenttransport nodig om een sedimenttransportformule accuraat te kalibreren. vi

Vergelijkbare documenten

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,