EXPERIMENTEREN MET DE NATUUR

Transcriptie

1 L q 1 ) Î/ ~'' '.!J 1 '""!" -,!/ I..,~ t1 IJX./ 1\f, I' I ' VI 1 I J VERKLARING,_ Registrerende peilschaal DIEPTEL'JNEN om_ Onder het vergel1jkingsviak van EXPERIMENTEREN MET DE NATUUR Het Wa1 Een emmerbaggermachine en de toren van het Belgisch Joodswezen te Antwerpen.

2 _SCHAAL_ ticlordzee 5. o 5 Km ----c=~--.c~----========~ Afwaartse grens mode-l Drempel Zuldergat NL Drempel Valkenisse Drempel Bath _ Prof1el KL_ 0 ~ 6 ' 12 ](.. ~--==- --\-',-C~~~~- grens model _Profiel GH_ Vertikalto schdal,.bouwkundig Laboratorium te Borgerhout Toen de Scheur, een vaarwater in de Wielingen langs de Belgisch kust, werd doorgebaggerd, was de toegang voor practisch alle schepen tot Vlissingen en de Sloebaven verzekerd. Om Antwerpen van de mogelijkheden van dit uitstekende vaarwater te laten genieten, moet de Westersehelde bevaarbaar worden gemaakt voor superschepen. Tot Hansweert (dit is halfweg Vlissingen en Antwerpen) zijn de moeilijkheden waarmee de hydrografen geconfronteerd worden niet onoverkomelijk. Boven Hansweert moet de natuurlijke staat van het vaarwater, wat ondiep en bochtig is, worden aangepast aan de behoeften van de moderne scheepvaart. Het bevaarbaar maken en het uitdiepen van een gewone rivier, waar de stroom steeds dezelfde richting volgt, is vrij eenvoudig. Door het werpen van strekdammen en kribben kan men de stroom richten, de sterkte ervan opdrijven en de bedding uitdiepen. Om de onderhoudswerken tot een minimum te herleiden, volstaat het de wetten van Fargue toe te passen, waarbij, door een oordeelkundige bochtenbouw, een vast, voldoende breed en diep vaarwater wordt verkregen. Maar de Schelde is een tij-rivier", onderhevig aan eb en vloed, wat variaties in de waterstand, de stroomrichting en de stroomsterkte met zich hrengt, waardoor in de rivier twee beddingen ontstaan, daar de vloed niet hetzelfde trajekt volgt als de eb. Daardoor wordt het zand, dat door de vloed werd aangevoerd, niet volledig door de eb weggespoeld. Daar de vloed ook nog korter en krachtiger is dan de eb, zal dit verschil in hydraulische kracht een weerslag hebben op de platenvorming. Een bochtige rivier heeft bolle en holle oevers. Onder de holle oever is het vaarwater diep, de bolle oever verzandt. De twee zandplaten, die zich respectievelijk op twee opeenvolgende bolle oevers hebben gevormd, werken naar elkaar toe en hebben een neiging om de bedding te blokkeren die door de eb wordt gevolgd. Die ondiepte wordt,drempel' genoemd, en de drempel is bepalend voor de toegelaten diepgang van de schepen. Is de diepte op de drempel onvoldoende, dan zullen baggerwerken dienen te worden uitgevoerd. Enig inzicht in de manoeuvreereigenschappen van de grootste schepen is voldoende om te concluderen, dat de drempel niet alleen voldoende diep maar ook breed genoeg moet zijn. 261

3 De nieuwe hal waarin de proeven worden genomen. Dit kan slechts door intens baggeren verwezenlijkt worden. Hiervoor werd gesteld het Hoofdbestuur der Waterwegen, en wel voor het probleem van de stortplaa:tsen. Op Nederlands gebied mag de baggerspecie nml. niet buiten de oevers worden opgespoten, en de drempels die het meeste onderhoud vergen zijn aldaar gesitueerd. Het bepalen van de meest geschikte stortplaatsen was dan ook zeer belangrijk met het oog op het rendement van de baggerwerken. Toen om economische redenen het aantal superschepen steeg, werden de baggerwerken zo omvangrijk, dat men verplicht was naar andere middelen uit te zien om aan de behoeften van de scheepvaart te voldoen. Normalisatiewerken werden gepland die overal een voldoende breedte en diepte voor de zeescheepvaart zouden waarborgen. Op sommige plaatsen moest de hydraulische kracht van de stroom worden opgedreven, elders verminderd, terwijl de bochten geschikt moesten zijn en aangepast aan de manoeuvreereigenschappen van superschepen. Een grondige studie van deze twee typische Scheldeproblemen kon slechts met succes in een laboratorium worden gemaakt. Een overdekte ruimte, een hectare groot, werd De topografie van het lngagebied. voor modelproeven uitgerust te Borgerhout, en tachtig ambtenaren en beambten, waaronder acht ingenieurs, werden belast met het onderzoek op model van de hydraulische aspecten van de waterbouwkundige werken, waarvan het Bestuur der Waterwegen de uitvoering voorzag. Tevens werd de mogelijkheid geboden om andere, gelijkwaardige opdrachten voor rekening van derden uit te voeren. Daarvan is de Inga-afdamming van de Kongo wel de belangrijkste naast opgaven tot het verbeteren van zekere bovenrivieren en het bepalen van de gunstigste voorwaarden m.b.t. de exploitatie en de bouw van waterkrachtcentrales. Hoewel de modellen hoofdzakelijk werden gebouwd ten dienste van de waterloopkunde, hebben de beoefenaars van andere wetenschappen er ook hun voordeel kunnen mee doen. Zo kon de gemodelleerde topografie van het Ingagebied dienen tot het uitstippelen van helicoptervluchten om tropische, blindheid veroorzakende insecten 1e bestrijden die zich het sterkst in een vochtig, zuurstofrijk klimaat voortplanten. De hoofdactiviteit van het laboratoriumpersoneel blijft de bestudering van de Scheldevraagstukken langs wiskundige en proefondervindelijke weg. Berekeningen en model moeten elkaar aanvullen. Voor de theoretische studie beschikt het laboratorium over een electronisch brein, dat in korte tijd een enorme hoeveelheid rekenwerk verzet en in staat is de getijbewegingen te voorspellen die zich na de uitvoering van een waterbouwkundig werk kunnen voordoen. Voor de studie van de Schelde werd een model gebouwd van Hansweert tot Antwerpen. De kosten van de modelproeven zijn ruim verantwoord, als men overweegt dat voor de sluis van IJmuiden meer dan een miljoen gulden op de bouwkosten bespaard kon worden dank zij laboratoriumproeven en nauwkeurige berekeningen. Het kiezen van de schalen voor het model van een waterloop is zeer belangrijk. De ruimte waarover men beschikt is niet onbeperkt, zodat de verhouding van de lengte tot de diepte practisch nooit,verkleind' is weer te geven. De horizontale afmetingen moeten dan ook veel sterker verminderd worden dan de vertikale. Te Borgerhout is de horizontale schaal I/333 en de vertikale I/100. (voor het model Walsoorden 1/80 vertikaal). Deze scheve verhouding tussen oppervlakte en diepte is met het oog op eventuele nautisch-technische proeven wel nadelig, daar de onderwatervorm van een modelschip totaal wordt gewijzigd; maar wat de waterbouwkunde betreft is het verschil in schaal geen bezwaar. 262

4 Het model van de Schelde van Hansweert tot Antwerpen. Model van de nieuwe sluis te Zandvllet. In een model waar water en bodem bewegen, moeten tijd en snelheid in een geregelde verhouding staan tot de horizontale en vertikale schalen. Een Engels scheepsbouwkundig ingenieur, William Froude ( ), stelde de regels tot het verkleinen en het vergroten op, waarbij tijd en snelheid evenredig met de wortel uit de modelschaal worden verkleind. De lijdschaal in het honderd meter lange model is I/33, zodat een getij dat werkelijk 12u25m. duurt geobserveerd kan worden in tweeëntwintig minuten. Om het uitschuren van de bodem te onderzoeken, werd de tijdschaal I/ 1500 gekozen, zodat de bewegingen van de platen vijftienhonderd maal sneller verlopen dan in de natuur. Dit laat toe in korte tijd te voorzien wat er in de verre toekomst zal gebeuren. Mits men zekere voorwaarden respecteert. Het sneller ritme eist dat het bodemmateriaal zo wordt gekozen, dat het zich natuurgetrouw gedraagt. Om het uitschuren te beleten werden de wallen van het model met cement bekleed; als bodemmateriaal gebmikte men in plaats van zand een plastiekkorrel (bakeliet en polystyreen) die zich, ook qua slibvorming, als zand gedraagt. Na observaties van de natuur kon het model juist worden ingesteld. Daardoor kon in 1961 met zekerheid de meest geschikte stortplaats voor de baggerspecie op Nederlands gebied bepaald worden. De actuele Scheldeproblemen De bocht van Bat is voor hydrografen en loodsen steeds een bron van moeilijkheden geweest. De baggerwerken om de drempels op peil te houden zijn omvangrijk, en de stroomvariaties bij springtijen met de zeer scherpe bocht meer dan hinderend voor de scheepvaart. Om de verzanding te weren en de Schelde bevaarbaar te maken voor de grootste schepen dienen bij Bat zekere normalisatiewerken uitgevoerd te worden. Dit ingrijpen vergt een groots laboratoriumonderzoek in een 'geijkt' model. Het geulen- en platenstelsel rond Bat is niet vast. De zandbanken verplaatsen zich als gevolg van de getijen. Met de dokumentatie van de hydrografische dienst kon de periode van de verplaatsing en de evolutie van de banken nauwkeurig worden bepaald. Het was zaak het model zo te constmeren, dat de verschijnselen als waargenomen in de natuur zich identiek in het model voordoen. Het modelgetij bepalen was het grote probleem. Het is zó, dat de getijbeweging in een tijrivier niet alleen beïnvloed

5 Het Oude Hoofd van Walsoorden. wordt door de standen van maan en zon, wind en luchtdruk, maar ook door de regenval die een weerslag heeft op het bovendebiel Men mag vooropstellen dat een getij nooit tweemaal hetzelfde is door het verschil van de astronomische en meteorologische factoren. In een model is het technisch onmogelijk die verscheidenheid na te bootsen en moet men, door een degelijke combinatie van een aantal type-getijen, de gelijkvormigheid met de natuur trachten te bereiken. Dag en nacht stroomden de vloed en de eb in het model, en begin 1963 kon men de evolutie van hei platenstelsel rond Bat natuurgetrouw nabootsen. Op dat ogenblik kon men de uit te voeren normalisatiewerken onderzoeken, daar men met een volstrekte zekerheid de weerslag ervan mocht voorspellen. Een grote bijkomende moeilijkheid is het feit, dat de scheepvaart niet kan worden omgeleid of gehinderd mag worden. Even belangrijk als het nçjrmaliseren van de toestand bij Bat, is het verbeteren van de vaarwaters ter hoogte van Walsoorden. In 1951 promoveerde de Schaar van Walsoorden (een door de eb gevormd nevenvaarwater) door hydrografisch ingrijpen tot een ruim hoofdvaarwater. Maar ook daar bewegen de zandbanken en werken de platen naar het zuiden toe, zodat het brede vaarwater steeds vernauwt. Men voorziet dat de vaargeul over enkele jaren aldaar te smal en te bochtig zal zijn voor de zeescheepvaart. Eén van de factoren, die de evolutie van de vaarwaters bij Walsoorden be Ïnvloedt, is het Oude Hoofd van Walsoorden, een vooruitspringende strek!dam die de schepen verplicht een vrij hoekige koers te sturen en stroomvariaties veroorzaakt. Met het oog op de verbetering van het Zuidergat, het vaarwater tussen Hansweert en Walsoorden, had men reeds wijzigingen aan het Oude Hoofd overwogen, maar op de Schelde is het zó, dat een verandering aan een plaatselijke toestand een weerslag heeft op het verder verloop van de stroom. Bijv. door het uitbochten van de Schaar van Walsoorden, en het doorsteken van de Overloop van Hansweert, veranderde de strekking van het Zuidergat van 168 o tot 160 o. Liever dan de berm van Walsoorden te wijzigen, besloot men toen het Zuidergat door te baggeren op peil te houden. Met de superschepen ligt de situatie anders. Een nieuw model werd gebouwd, waarop men de mogelijkheden m.b.t. de berm kon beproeven. De strekdam kon weggenomen worden, men kon het vaarwater verleggen en de dam mtact laten, of de berm inkorten. Het model wees uit dat de derde oplossing diende weerhouden te worden. In februari 1961 werden de werken voor de nieuwe zeesluis te Zandvliet aanbesteed. Ook dit ontwerp was tevoren in het laboratorium gemodeleerd geworden. De vijfhonderd meter lange sluis zal het schutten van de grootste schepen toelaten, het bestaande sluizenkompleks ontlasten, en de voorziene stijging van de scheepvaart na de uitvoering van het tienjarenplan ondervangen. Door het sas bij de Nederlandse grens te bouwen, waar een verbindingskanaal zal aansluiten op de Antwerpse dokken, heeft men twee verraderlijke drempels op de Schelde geëlimineerd. Zo groeit een haven langs een stroom, die slechts door het menselijk vernuft zijn hydraulische krachten behouden en versterken kan. De grootste tanker ter wereld, de Japanse "Nissho Maru" van ton, diepgang 54 voet, kan geen binnenhavens bereiken. 264