www.hkv.nl

Simona Gebruikersmiddag

Simona in de praktijk

Andries Paarlberg

19 juni 2014

www.hkv.nl

Projecten

• Bypass Varik-Heesselt

• Insteekhaven Lus van Linne

• Modellering instroming nevengeul

• Dijkdoorbraken Niederrhein

Tijd over?

• Herinrichting Hemelrijkse Waarden

• Bepaling overlaatcoëfficiënten hoogwatergeul Veessen-Wapenveld

www.hkv.nl

Bypass Varik-Heesselt

• Studie Waalweelde voor RWS-WD

• Analyse met WAQUA of met een set maatregelen een afvoer over de Waal, equivalent aan de instroom bij Lobith van 18.000 m3/s, mogelijk is zonder overschrijding van de in 1996 vastgelegde maatgevende waterstanden.

• Eén van de maatregelen: Bypass Varik-Heesselt (70006)

www.hkv.nl

Bypass Varik-Heesselt

• Bypass valt buiten rekenrooster

• Horizontale domeindecompositie (ddhor)

www.hkv.nl

Bypass Varik-Heesselt

www.hkv.nl

Bypass Varik-Heesselt

• Stroombeeld bij een Boven-Rijnafvoer van 18.000 m3/s

www.hkv.nl

Bypass Varik-Heesselt

• Huidige oplossing Deltamodel: opgenomen in rooster

www.hkv.nl

Lus van Linne

• Nieuw leven in de Lus van Linne

• Initiatief voor combinatie grondstoffenwinning en natuur, zie www.lusvanlinne.nl

• HKV heeft bijdrage geleverd aan het optimaliseren van ontwerpen en toetsen aan Rivierkundig Beoordelingskader van RWS (RBK 2.01)

• Periode 2009-2012, opdrachtgever Ballast Nedam Grondstoffen BV

• Dit heeft geresulteerd in de Defintief Ontwerp

www.hkv.nl

Lus van Linne

www.hkv.nl

Lus van Linne

• Linnerplas-Zuid: (tijdelijke) insteekhaven voor uitvoering werkzaamheden

www.hkv.nl

Lus van Linne

• Linnerplas-Zuid in Baseline

www.hkv.nl

Lus van Linne

• In overleg met RWS besloten rooster te verfijnen om Rivierkundige effectbeoordeling uit te voeren

www.hkv.nl

Lus van Linne

• Belangrijkste aspect: dwarsstroming

• Criterium Maas (RBK 2.01) Udwars < 0,3 m/s

• Analyse bij drie afvoeren:

Omschrijving Afvoer [m3/s]

Zomerbed vullende afvoer 1250

Stremming scheepvaart 1700

Oeverzone rond insteekhaven loopt ruim over bij km 71

2000

www.hkv.nl

Lus van Linne

Verschil in grootte stroomsnelheid

www.hkv.nl

Lus van Linne

• Meer stroming via plas, door “uitgang”

• Dwarsstroming 0,8 m/s >> 0,3 m/s

www.hkv.nl

Lus van Linne

• Mitigatie: kade om de insteekhaven (20,7 m+NAP)

• MHW-effect nog acceptabel

• Dwarsstroming 0,18 m/s < 0,3 m/s

www.hkv.nl

Modellering instroming nevengeul

• Duikers t.p.v. instroming nevengeul

Dam met fietspad Op 12 m+NAP

Drempel 7,5m+NAP

6,5m+NAP

6,5m+NAP

www.hkv.nl

Modellering instroming nevengeul

• 8 “muilprofiel”-duikers, doorstroomoppervlak 8,45 m2, hoogte 2,78 m

• Rooster “gedraaid” t.o.v. duikers. Bij niet-overstroomde kade modelleren met overlaten niet goed mogelijk

• Barriers met gate/sill en aanpassingen van de “barrierwidth coefficient” om juiste doorstroomprofiel te verkrijgen

• Bij relatief lage afvoer gaat dit goed

• Bij een afvoer waarbij de duikers vrijwel geheel zijn gevuld, ontstaan problemen bij de modelleren met barriers.

www.hkv.nl

Modellering instroming nevengeul

• Er ontstaat een neer en aanstroming is niet loodrecht

www.hkv.nl

Modellering instroming nevengeul

• Afvoer door geul in WAQUA < afvoer geschat met een analytische beschouwing waarbij het waterstandsverval evenwicht maakt met de barrierverliesterm

• WAQUA: barrier is ‘subkritisch’: het barrier-effect wordt verdisconteerd in een wrijvings-achtige term die toegevoegd wordt aan de impulsvergelijking

• Er is in WAQUA bovenstrooms een neer aanwezig: twijfelachtig of dat in werkelijkheid ook zo is (3D-stroming, beperkte resolutie)

• Voor een goede weergave van de stroming door barriers is min of meer loodrechte aanstroming nodig, met een duidelijke impuls in de richting van de stroming door de barrier.

www.hkv.nl

Modellering instroming nevengeul

• De keuze voor de wijze waarop barriers weergegeven moeten worden is afhankelijk van het lokale stroombeeld

• Bekijk dus altijd goed het in WAQUA resulterende stroompatroon

• Voor deze situatie zou (lokale) roosterverfijning helpen, liefst in combinatie met ongestructureerde roosters

• Hier keuze voor “onttrekking/lozing” op basis van uitkomsten van een analytische beschouwing (conservatieve benadering geredeneerd vanuit morfologische effecten).

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Grensoverschrijdend project

• Baselinedatabase + WAQUA-schematisatie Niederrhein

• Effecten van – NL + DUI maatregelen

– Dijkverbeteringen vs. dijkdoorbraken

• “Innen” + “Aussen” model

• Hier: modellering dijkdoorbraak

Düsseldorf

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Verschillende golven

• Mdor = met doorbraak Oberrhein

• Zdor = zonder doorbraak Oberrhein

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

tijd [dagen]

afv

oe

r [m

3/s

]

AndernachHW158zdor

AndernachHW158mdor

AndernachHW036mdor

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

tijd [dagen]

afv

oe

r [m

3/s

]

L1

L2

L3

L4

L5

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Simulatie HW158zdor, nabij Düsseldorf

www.hkv.nl

WAQUA Niederrhein

• Simulatie HW158zdor, nabij Düsseldorf

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Situatie met dijkverhogingen, maar overstroombaar (overlaten), km728 linkeroever

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Hier zal een bres ontstaan

• Dit heeft gevolgen voor hoeveelheid water dat binnendijks komt, daarom bresvorming opnemen in WAQUA

• Voorwaarde: overeenkomst met Delft-FLS

• In Delft-FLS bres als volgt gemodelleerd: initieel 35 m breed en in 2 uur tijd erosie van dijkhoogte tot maaiveld. Daarna groeit bres in 28 uur in de breedte tot 200 m

• Mogelijk in WAQUA: beweegbare drempel, beweegbare schuif of combinatie daarvan.

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Initiële hoogte van de beweegbare drempel en schuif op 0,42 * (dijkhoogte t.o.v. maaiveld)

• Voldoende goede overeenkomst over periode 30 uur

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0 5 10 15 20 25 30

tijd [h]

Afv

oer

[m3/s

]

afvoer Delft-FLS afvoer drempel afvoer schuif afvoer schuif en drempel

Delft-FLS

WAQUA-schuif

WAQUA-drempel

WAQUA-combi

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Schematisatie van de bres in WAQUA

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Stroming door bres bij rkm 718.

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

www.hkv.nl

Dijkdoorbraken Niederrhein

• Effect bresgroei: afname waterstand door meer volume door bres

• Bij doorbraken met bresgroei kan in het geval van doorbraken het ingestroomde water na de top van het hoogwater via de bres weer terugstromen: toename afvoer en daarmee waterstand

dijkdoorbraken 2015 HW158zdor

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

600 650 700 750 800 850

rkm Rijn

max w

ate

rsta

nd [

m+

NN

]

-0.16

-0.12

-0.08

-0.04

0.00

0.04

wate

rsta

ndsvers

chil

D12-D

11 (

m)

J05dh15 HW158zdor

J05dh15_db HW158zdor

verschil D12-D11

Geen effect

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• MER 2008: VKA

• Hele plangebied verlagen, aanleg nevengeul met zandige eilanden & vergroten ontwikkelingsmogelijkheden voor hardhoutooibos

• Periode 2008 – 2013 hebben nieuwe inzichten geleid tot enkele aanpassingen, bijv. behoud veerstoep en ondiepere nevengeul: Globaal Hoofd Ontwerp (GHO/irp4)

• 2014: uitgewerkt tot een Definitief Ontwerp, rivierkundige toetsing aan het Rivierkundig Beoordelingskader (v2.01) – Taakstelling

– MHW-verhoging

– Dwarsstroming: blijft binnen normen

– Morfologie, m.b.v. WAQmorf vuistregel (RWS)

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Van de Wetering Cultuurtechniek

• Rademakers Ecologie en Ontwikkeling

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Ontwerpbodem met gladder vegetatiebeeld

-0.12

-0.1

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

180185190195200205

Ve

rsch

il in

wat

ers

tan

d [

m]

Rivierkilometer

IRP4 minus ref

Do1 = basisontwerp

Do3 = do1 ruwheden irp4

Do4 = do1 ruwheden referentie

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Verdere reductie ruwheid

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

180185190195200205

Ver

sch

il in

wat

erst

and

[m

]

Rivierkilometer

IRP4 minus REF

Do1 = basisontwerp

Do7 = aanpassing ruwheid oeverzone

Do10 = do7+ reductie bos in uiterwaard

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• MHW-verhoging t.o.v. GHO/irp4

-0.05

-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

194195196197198199200201202203

Ver

sch

il in

wat

erst

and

[m

]

Rivierkilometer

IRP4, taakstelling

Do10 = do7+ reductie bos in uiterwaard

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• MHW-verhoging

Do10 Irp4

Verschil in waterstand [m]

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Verschil dieptegemiddelde stroomsnelheid met referentie

N=878

Verschil in stroomsnelheid [m/s]

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Verschil dieptegemiddelde stroomsnelheid met referentie

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• WAQMORF toepassing: vaardiepte bij stuwpeil

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Natuurontwikkeling en nevengeul

www.hkv.nl

Hemelrijkse Waarden

• Q1250,q1500,q2000 Resultaat WAQMORF

www.hkv.nl

Overlaatcoëfficiënten barriers

• Inlaatwerk hoogwatergeul Veessen-Wapenveld

inlaat

www.hkv.nl

Overlaatcoëfficiënten

• Geopende inlaat heeft vorm van een overlaat

• In verkennende berekeningen geschematiseerd als overlaat

• Afvoercoëfficiënten voor de overlaten zijn gebaseerd op vele gootproeven met even zovele overlaatvormen (RWS, 1968)

• Wens: precieze drempelhoogte alsmede de sturing van de kleppen op te nemen in WAQUA barriers

• Opgeven: percentage (v.d. breedte) van de barrier dat ‘dicht’ staat, gate/sill, afvoercoëfficiënt

• Afregeling middels som met overlaten en som met barriers

• Afvoercoefficient barriers: 1,23

www.hkv.nl

Overlaatcoëfficiënten

• Testen met een rechte bak drempel

• Schaalproeven om dit te testen (bij Deltares)

Vergelijking barrier - overlaat

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

H1/h

Afv

oerc

oeffic

ient

barr

ier

y = -9.988x2 + 10.806x - 1.4561

y = -39.714x4 + 126.45x3 - 146.51x2 + 72.034x - 11.264

h = waterstand bovenstrooms van

drempel

H1= energieniveau aan

bovenstroomse zijde t.o.v.

kruinhoogte van de drempel

www.hkv.nl

• Bedankt

• a.paarlberg@hkv.nl