Hatsi- kd. (B), daar waar b ook voorkomt als de convergentielengte. Erratum. Zoutindringing in estuaria

Vergelijkbare documenten
Hatsi- kd. De getijdebeweging in estuaria (deel twee: demping en opslingering van het getij)

Hatsi - kd. De getijdebeweging in estuaria

LONGITUDINALE DISPERSIE IN EEN GOED GEMENGD ESTUARIUM

Tussen Theis en Hantush

Validatie van simulatiemethode in Open FOAM

Werking Hollandsche IJssel

Het modelleren van een onvolkomen put met een meerlagenmodel

4.1 Negatieve getallen vermenigvuldigen [1]

a) Getijdenwerking en overstromingen op de Schelde

Kennisontwikkeling zoet-zoutgradiënt Volkerak-Zoommeer gericht op ecologische kwaliteit

Verrassende uitkomsten in stromingen

Hoofdstuk 9 - exponentiele verbanden. [KC] exponentiële verbanden

Factor = het getal waarmee je de oude hoeveelheid moet vermenigvuldigen om een nieuwe hoeveelheid te krijgen.

Hoe is verbetering van het systeem mogelijk?

Het drie-reservoirs probleem

Examen HAVO. Wiskunde A1,2

Exact periode 3 Rechte lijn kunde

Eindexamen wiskunde A havo 2000-I

exponentiële verbanden

Hoofdstuk1 Wat analisten willen..

Eindexamen wiskunde A1-2 havo 2006-II

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Noordhoff Uitgevers bv

Eindexamen havo wiskunde B pilot II

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen OGO Fysisch Experimenteren voor minor AP (3MN10) Tentamen Inleiding Experimentele Fysica (3AA10)

Noordhoff Uitgevers bv

Examen HAVO. wiskunde A1,2. Hoger Algemeen Voortgezet Onderwijs. Tijdvak 2 Woensdag 21 juni uur

1 Kwel en geohydrologie

Examen HAVO en VHBO. Wiskunde A

Eindexamen wiskunde A1 vwo 2003-II

Memo. Inleiding. Opzet berekeningen

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2003-II

Cover Page. The handle holds various files of this Leiden University dissertation.

Modellen, modellen, modellen. Henk Schuttelaars

Wiskunde Vraag 1. Vraag 2. Vraag 3. Vraag 4 21/12/2008

Examen VWO. Wiskunde A1 (nieuwe stijl)

Mengen van scheikundige stoffen en het oplossen van scheikundige reacties, een wiskundig model. Wiskens&co Yoeri Dijkstra en Loes Knoben

Toepassingen van logaritmen

Exponentiële Functie: Toepassingen

VAARDIGHEDEN EXCEL. MEETWAARDEN INVULLEN In de figuur hieronder zie je twee keer de ingevoerde meetwaarden, eerst ruw en daarna netjes opgemaakt.

Het blijkt dat dit eigenlijk alleen lukt met de exponentiële methode.

OVERGANGEN ZOET-ZOUT IN DE OOSTERSCHELDE IN HET VERLEDEN een historische analyse op basis van beschikbare literatuur

PROJECT 1: Kinematics of a four-bar mechanism

Exact periode 1.2 % 1

Phydrostatisch = gh (6)

We zullen in deze les kijken hoe we netwerken kunnen analyseren, om bijvoorbeeld de volgende vragen te kunnen beantwoorden:

Modelberekeningen. 1 Geohydrologische berekeningen

Herstel van de "trapjeslijn" in de Nieuwe Waterweg en de Nieuwe Maas Fase 1: Voorstudie naar de effecten op de zoutindringing

! Dit kernbetrekkingenblad heb ik voor eigen gebruik gemaakt en kan dus incompleet zijn en fouten bevatten! Efficiency

De grafiek van een lineair verband is altijd een rechte lijn.

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2002-II

Hydrology (CT2310) dr. M. Bakker. Lezing Geohydrologie: grondwaterproblemen

1. Orthogonale Hyperbolen

VORtech Computing. Experts in Technisch Rekenwerk MEMO. Verwerking van diagonale overlaten in WAQUA. BvtH/M Onderwerp. Documentinformatie

Balance Island. Numerieke modellering van effecten van Balance Island op zoutindringing. Definitief. Grontmij Nederland B.V. De Bilt, 3 december 2013

-21- GETIJDEN (2) De veelvormigheid van het getij: de Noordzee

vandaag is Annie twee jaar jonger dan Ben en Cees samen

3.1 Negatieve getallen vermenigvuldigen [1]

de weerstandscoëfficiënt van de bochten is nagenoeg onafhankelijk van het slangtype.

Ontwikkeling van een nieuwe generatie WAQUA-RMM model

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Examen HAVO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Tentamen OGO Fysisch Experimenteren voor minor AP (3MN10)

Het gewicht van een paard


1.1 Lineaire vergelijkingen [1]

Examen HAVO. tijdvak 2 dinsdagdinsdag uur

[Hanssen, 2001] R F Hanssen. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht 2001.

Gevorderde onderwerpen

Elektro-magnetisme Q B Q A

Eindexamen wiskunde b 1-2 havo II

Examen HAVO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

Bijzondere kettingbreuken

Correctievoorschrift VMBO-KB 2005

Combinatoriek groep 1 & 2: Recursie

Modelcalibratie aan metingen: appels en peren?

Tentamen Meten aan Water CT3412 (-MI) Donderdag 8 december :00-12:00 uur

Noordhoff Uitgevers bv

Netwerkdiagram voor een project. AOA: Activities On Arrows - activiteiten op de pijlen.

wiskunde B havo 2019-I

Tweede college complexiteit. 12 februari Wiskundige achtergrond

HOOFDSTUK VII REGRESSIE ANALYSE

Grofweg zijn er twee typen redeneervraagstukken. A. Gedrag van een formule verklaren. B. Het doorzien van de structuur van de formule.

Combinatoriek groep 1

wiskunde C vwo 2018-I

8.1 Rekenen met complexe getallen [1]

Aantal pagina's 5. Doorkiesnummer +31(0)

Weerstand tegen strorning in de Gorai rivier

Geldwisselprobleem van Frobenius

Hoofdstuk 10: Partiële differentiaalvergelijkingen en Fourierreeksen

leeftijd kwelder (in jaren)

Theory DutchBE (Belgium) De grote hadronen botsingsmachine (LHC) (10 punten)

Examen HAVO wiskunde B. tijdvak 1 vrijdag 17 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

voorbeeldexamenopgaven statistiek wiskunde A havo

6.1 Kwadraten [1] HERHALING: Volgorde bij berekeningen:

Eindexamen wiskunde B1-2 havo 2002-I

Eindexamen wiskunde B1 havo 2003-II

Kennemer College Beroepsgericht Programma van Toetsing en Afsluiting schooljaar Proefwerk 60 min 3 Ja Schriftelijk.

Toets Algemene natuurkunde 1

Examen VWO wiskunde C. tijdvak 2 woensdag 17 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Transcriptie:

Hatsi- kd Dit is de derde aflevering over de hydrologie van estuaria, weer van de hand van Huub Savenije. De vorige twee verschenen in Stromingen 711 en 712. Vooraf een Erratum In de vorige Hatsi-kD zijn helaas een paar kleine, maar hinderlijke typefoutjes geslopen, waarvoor onze excuses. In vuistregel 53, en de daaropvolgende bespreking ervan, is een aantal malen e geschreven voor epsilon (E). Dat zal de meesten wel al zijn opgevallen. Lastiger is het dat in vuistregel 55 een aantal malen b geschreven is voor beta (B), daar waar b ook voorkomt als de convergentielengte. Alleen de rechtgedrukte b moet dus een beta zijn; de schuingedrukte b is correct weergegeven. Zoutindringing in estuaria In de vorige twee Hatsi-kD's heb ik vuistregels gepresenteerd voor de voortplanting van getijdegolven in alluviale estuaria. In dit nummer wil ik graag mijn vuistregels presenteren voor de zoutindringing. Zoutindringing heeft een grote invloed op het ecosysteem, maar ook op het potentieel gebruik van zoetwater voor drinkwater of landbouw. De vraag hoe ver het zout binnendringt onder verschillende afvoerregimes of na een ingreep in het systeem is van groot belang, vooral in landen die geteisterd worden door periodes van droogte. In het onderzoek naar zoutindringing in estuaria zijn er twee problemen waar ik mee te maken heb gehad, en die ik maar meteen uit de weg wil ruimen. Ten eerste is er het wijdverbreide geloof in de zoute tong. Telkens als je iets wilt vertellen over zoutindringing zeggen mensen "o ja, de zoute tong". Mijn stelling is dat in alluviale estuaria de zoute tong niet voorkomt wanneer het er toe doet. Problemen met zoutindringing doen zich voor bij lage afvoeren. Echter, bij lage afvoeren komt de zoute tong niet voor. Om de schuifspanning te leveren die nodig is om een zoute tong (gelaagde stroming) in stand te houden, heb je een hoge afvoer nodig. De zoute tong die dan optreedt ligt dicht bij de monding. Als de afvoer afneemt verdwijnt de gelaagde stroming en dringt het zout via menging steeds verder naar binnen. In de kritieke situatie treedt gemengde of gedeeltelijk gemengde stroming op. Dus laten we die zoute tong maar gauw vergeten. Het tweede probleem was, dat vrijwel alle onderzoekers die voor mij aan zoutindringing hadden gestudeerd, in hun berekeningen en hun modelstudies uitgingen van een estuarium met een constante breedte. Wij weten inmiddels dat in alluviale estuaria de breedte exponentieel verloopt (vuistregel 46). Maar stroomgoten met een exponentieel verlopende breedte zijn natuurlijk niet zo makkelijk te maken, en bovendien hadden we in Nederland een kunstmatig estuarium van constante breedte waar zich zoutproblemen voordeden: de Nieuwe Waterweg. Dat heeft er toe geleid, dat zowel in Nederland als in de Verenigde Staten, die op dit terrein toonaangevend waren, vrijwel alle theoretische afleidingen gebaseerd waren op een constante breedte. Daardoor werd in de vergelijkingen een belangrijke parameter gemist: de convergentielengte b, die in mijn vuistregels zo'n prominente rol speelt. Dit werd helemaal een probleem toen men via dimensieanalyse probeerde om empirische betrekkingen te vinden. Immers de meest belangrijke lengteschaal ontbrak in deze analyse. De oude vergelijkingen voor de totale zoutindringingslengte voldoen dan ook alleen voor estuaria met een vrijwel constante breedte. STROMINGEN 7 (20011, NUMMER 3

Vuistregel 57 In alluviale estuaria is tijdens het droge seizoen de zoutindringing gedeeltelijk of uolledig gemengd. Een zoute tong treedt alleen op bij een hoge afuoer, wanneer er dus geen zoutprobleem is. In gemengde estuaria kan de zoutindringing beschreven worden door een diffusievergelijking van het volgende type: waar x is gekozen in bovenstroomse richting. A is de dwarsdoorsnede, S is het zoutgehalte, Q is de afvoer (positief in bovenstroomse richting) en D de dispersiecoëfficiënt. Aangetoond kan worden dat voor hoogwaterkentering (HWK), geldt: ging veroorzaken. Op de kleinste schaal zorgt turbulentie voor menging. De longitudinale dichtheidsgradiënt genereert menging over de verticaal. Het snelheidverschil over de breedte genereert menging over de breedte. Dan is er zoiets als 'trapping' waarbij er tijdens de getij-excursie uitwisseling is met aanliggende bergingsgebieden (bekkens, kwelders, kribvakken, grienden, etc.). Tenslotte is er het. scharen van de stroom in het brede deel van het estuarium (nabij de monding). Bij al deze deelprocessen zijn er verschillende betrekkingen tussen D, de geometrie, het getij en dsldx af te leiden. Voor de totale, resulterende dispersie is helaas niets af te leiden. De meeste onderzoekers gingen ervan uit dat ook de resulterende dispersie een functie zou zijn van de zoutgradiënt. Maar wat bleek? De dispersie bleek niet een functie van de zoutgradiënt, maar van het zoutgehalte. Vuistregel 58 waar AD betrekking heeft op HWK en Qf de rivierafvoer is (deze is negatief). Voor LWK en voor gemiddeld getij geldt dezelfde vergelijking, maar met andere randvoorwaarden. Om deze vergelijking op te lossen hebben we (naast de bovenafvoer en de randvoorwaarde) twee dingen nodig: een betrekking voor A en een betrekking voor D. De betrekking voor A hebben we natuurlijk al: het exponentiele verloop van vuistregel 46. Wat veel onderzoekers heeft beziggehouden is een betrekking voor D. Hier doet zich het fenomeen voor dat wij al eerder hebben besproken. Naarmate je de processen op een hoger aggregatieniveau bestudeert, treden er regelmatigheden op, die niet optreden op kleinere schaal. Als je op kleinere schaal kijkt zijn er allerlei deelprocessen die men- In alluviale estuaria is de dispersie (uoor HWK, LWK of gemiddeld tij) een functie van het zoutgehalte, volgens: waarin K bekend staat ;als Van den Burgh's constante. Het is een getal tussen nul en één dat voor elk estuarium constant is. Het suffix O geeft de randvoorwaarde aan de monding aan. D, is afhankelijk van de geometrie, het getij en de bovenafvoer. Voor meer details verwijs ik naar Savenije (1993a). De vergelijking van Van den Burgh is: Combinatie van vergelijkingen (l), (2), en (3) leidt tot de volgende analytische oplossing voor de zoutindringing op HWK:

[ " s=s, l+- (e.p(;) - l)]iik (4) ria succesvol getest. Het bleek dat voor alle bestudeerde estuaria, zo'n 16 verspreid over de wereld, waarden voor K en D, gevonden De betrekkingen voor LWK en gemiddeld tij konden worden zodanig dat de metingen worden gevonden door de functie over resgoed werden gesimuleerd (zie bijvoorbeeld pectievelijk E en El2 horizontaal te verfiguur 1 in de Maputo, figuur 2 in de Chao schuiven. Deze betrekking is op vele estua- Phya, en figuur 3 in de Schelde). Maputo LWS 29105184 A HWS 29/05/84 O 1 O 2 0 30 '40 5 O 6 0 Figuur 1: Gemeten en berekende variatie van het zoutgehalte (mgll) langs de estuarium-as voor HWK en LWK in de Maputo (Mozambique). Chao Phya LWS 04106162 A HWS 05/06/62 Figuur 2: Gemeten en berekende variatie van het zoutgehalte (mgll) langs de estuarium-as voor HWK en LWK in de Chao Phya (Thailand). 49

Westerschelde LWS A HWS O 2 O 4 O 6 O 80 100 120 Figuur 3: Gemeten en berekende variatie van het zoutgehalte (mgll) langs de estiiarium-as voor HWK en LWK in de Westerschelde De bijbehorende metingen zijn zowel eenvoudig als spectaculair (zoals mijn studenten regelmatig kunnen meemaken). Met een snelle boot vaar je op HWK vanaf de monding in bovenstroomse richting, met de snelheid van de getijdegolf. Een langzame boot houdt de getijdegolf niet bij. Op een flink aantal geïdentificeerde punten meet je het zoutgehalte bij kentering. Omdat er geen stroming is zijn dat eenvoudige metingen. Je bepaalt zo de maximale zoutindringing langs het estuarium. Als het einde van de zoutindringingscurve is bereikt vaar je snel terug naar de monding om de meting op LWK te herhalen. Op deze manier kan je binnen een dag met een klein team een zeer uitgebreide meting doen. Vervolgens wordt vergelijking (4) aan de meting gefit. Dat levert een K en een D, op. K is een vast getal voor een estuarium (tussen O en l), maar D, is afhankelijk van de bovenafvoer en het getij. Om de methode voorspellend te maken (waarna je dus niet meer een meting hoeft te fitten), is er een empirische betrekking nodig voor D,. De dispersie wordt dimensie- loos gemaakt door hem te delen door (Eu). De getijweg E is hierin de typische mengweglengte van het getij, u de maximale snelheid van het getij. Beide zijn constant langs de estuarium-as (vuistregels 48 en 49). Dit leidt tot de volgende vuistregel. Vuistregel 59 De dimensieloze dispersie aan de monding wordt bepaald door een geometrisch getal (de verhouding van de diepte tot de conuergentielengte) en een hydraulisch getal (het estuarium Richardson getal) volgens: Hierin is h de gemiddel.de diepte (constant langs het estuarium volgens vuistregel 47) en N, het estuarium Richardson-getal, volgens:

waar Ap het dichtheidsverschil is over de lengte van de zoutindringing. Nieuw in deze vergelijking (ten opzichte van eerder onderzoek) is de aanwezigheid van E en a; twee cruciale parameters om het proces te beschrijven. De vergelijking voor de totale indringingslengte wordt verkregen uit S(L) = O. Hij wordt dimensieloos gemaakt door hem te delen door a. Dit leidt tot de laatste vuistregel van dit stuk: Vuistregel 60 De dimensieloze indringingslengte op HWK is een logaritmische functie uan geometrische en hydraulische getallen volgens: Het minteken staat er omdat het rivierdebiet negatief is. Het argument is dus altijd groter dan 1 (en L dus altijd positief). De logaritmische functie is het gevolg van het exponentiële verloop van de dwarsdoorsnede (de breedte dus). Deze vergelijking is relatief simpel en bijzonder nauwkeurig. Wat deze betrekking vooral van eerdere empirische studies onderscheidt is de logaritmische functie en de term Ela. Als Llad (vrijwel constante breedte) wordt de betrekking lineair. Behalve de term Ela lijkt hij dan sprekend op eerdere formules die in Nederland en de USA in gebruik waren (Savenije, 199313). Hiermee sluit ik het onderwerp van getijden en zoutindringing af. Een volgende keer wil ik graag iets presenteren over vuistregels in de rivierwaterloopkunde. Referenties Savenije, H.H.G. (1993a) Composition and driving mechanisms of longitudinal tidal average salinity dispersion in estuaries; in: Journal of Hydrology, vol 144, pag 127-141. Savenije, H.H.G. (1993b) Predictive model for salt intrusion in estuaries, in: Journal of Hydrology, vol 148, pag 203-218. Huub Sauenije TU Delft, hsa@ihe.nl