DSD-NL 2014 - Simona Gebruikersdag - Simona gebruikersdag Andries Paarlberg, HKV

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 valt buiten rekenrooster

• Horizontale domeindecompositie (ddhor)

www.hkv.nl


www.hkv.nl


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

www.hkv.nl


• 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

http://www.lusvanlinne.nl/

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


• 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


• Er ontstaat een neer en aanstroming is niet loodrecht

www.hkv.nl


• 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


• 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


• 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


• Simulatie HW158zdor, nabij Düsseldorf

www.hkv.nl

WAQUA Niederrhein

• Simulatie HW158zdor, nabij Düsseldorf

www.hkv.nl


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

www.hkv.nl


• 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


• 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


• Schematisatie van de bres in WAQUA

www.hkv.nl


• Stroming door bres bij rkm 718.

www.hkv.nl


www.hkv.nl


• 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

• [email protected]

DSD-NL 2014 - Simona Gebruikersdag - Simona gebruikersdag Andries Paarlberg, HKV

Engineering

Transcript of DSD-NL 2014 - Simona Gebruikersdag - Simona gebruikersdag Andries Paarlberg, HKV