Waterbouwkundig Laboratorium: documentatiemap

Documentatiemap

www.watlab.be

Korte historiek 1933 Het Waterbouwkundig Laboratorium werd opgericht als onderdeel van de Antwerpse Zeediensten. Het doel was meer inzicht te verwerven over de invloed van baggerwerken op de vaargeulen in de Schelde en over getijstromingen. Later werd dit uitgebreid tot onderzoeken in verband met andere rivieren en Hydraulische kunstwerken.

1945 Het laboratorium werd een onafhankelijke studiedienst. Het kreeg de opdracht om met behulp van natuurgetrouwe schaalmodellen Hydraulisch onderzoek uit te voeren voor de overheid, parastatale instellingen en privé-bedrijven. Verder moest het alle documentatie over onderzoek in verband met waterbouw en waterlopen centraliseren.

1958 en 1971 Het laboratorium werd uitgebreid met nieuwe proefhallen om plaats te bieden aan grote schaalmodellen van de Westerschelde (1958) en voor de monding van de Congostroom (Mateba 1969) In 1971 werd een groot model van de Belgische kust gebouwd (ontwerp haven Zeebrugge).

1979 Het laboratorium werd opgesplitst in een Vlaamse en Waalse instelling, waarbij deze laatste vooral actief was bij de studie van afdammingen en sluizen.

1987 Een sectie nautische studies werd opgericht waarbij het onderzoek werd toegespitst op de manoeuvreerbaarheid van schepen, met simulator (1988) en sleeptank (1992).

1989 Na het opsplitsen van België in regio’s werd het laboratorium geïntegreerd in het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap. Samen met de Dienst voor Hydrologisch Onderzoek vormt het een afdeling van de Administratie Waterwegen en Zeewezen.

2003 Het gebouw is ondertussen aan renovatie en reorganisatie toe mede door de voortdurende expansie van de activiteiten.

2004 Een aanhoudende vraag naar onderzoek en simulatortraining noodzaakte het laboratorium een tweede moderne simulator te bouwen om de capaciteit en bedrijfszekerheid te verhogen.

De cel Hydrometrie-Schelde maakt deel uit van de afdeling Waterbouwkundig Laboratorium. Deze cel staat in voor metingen en interpretatie van getij, debiet, stromingen en fysische parameters in het Zeescheldebekken, en verzorgt ook de stormvloedwaarschuwing.

2005 De permanentie en voorspellingen van het Hydrologisch Informatiecentrum werden uitgebreid.

2008 Het sedimentologisch laboratorium opent officieel haar deuren Vandaag werken hier 130 personeelsleden, zij heten u dan ook hartelijk welkom.

2000-2001 Volledige integratie van Waterbouwkundig Laboratorium met Dienst voor Hydrologisch Onderzoek die naar de gebouwen van het laboratorium verhuist. Daardoor werden metingen en onderzoek rond waterstanden en debiet verenigd en kon het Hydrologisch Informatiecentrum opgericht worden.

2

05

06

04 Conferentiezaal

sche Grafi

st

dien

03

Het laboratorium beschikt eveneens over een aantal zeer gesofisticeerde hydraulische en hydrologische softwarepaketten en een uitgebreid databeheersysteem.

Sedimentologisch Laboratorium

01 Ingang

02

01 02 03 04 05 06

Het WL heeft vier proefhallen en een aantal vaste proefinstallaties voor fundamenteel of toegepast onderzoek.

Bestuursgebouw Hal 1: Sleeptank Hal 2: Proeftank Hal 4: Simulator + Nautica Lunchzaal Hal 3: Schaalmodellen

www.watlab.be

Het WL heeft een totale oppervlakte van 24150 m² waarvan 15000 m² bebouwd zijn (inbegrepen onderzoekshallen).

De proefhallen beslaan een oppervlakte van 10170m² en de opslagtanks hebben een watercapaciteit van 6900m³, of bijna 2 olympische zwembaden van 50 x 25 x 3m.

Hydraulisch onderzoek MULTIFUNCTIONELE PROEFTANK Numerieke modellen hebben nog steeds nood aan empirisch bepaalde invoerparameters. Bepaalde ingenieursvraagstukken kunnen daarenboven niet opgelost worden met wiskundige modellen.

Fysische schaalmodellen zijn nog steeds onmisbare onderzoeksinstrumenten voor de waterbouwkunde.

Het Waterbouwkundig Laboratorium heeft nood aan een proeftank voor het onderzoek van: • sluizen (o.a. ontwerp vul- en ledigingsystemen; troskrachten schepen), • gecontroleerde overstromingsgebieden met gereduceerd getij (o.a. ontwerp in- en uitwateringssluizen, overstroombare dijken) • interactie schepen en oever- of bodembescherming (o.a. schroefstraalwerking) Het ontwerp van in- en uitwateringssluizen voor een GOG/GGG Kruibeke-Bazel-Rupelmonde.

De werking van een gecontroleerd overstromingsgebied (GOG) berust op het tijdelijk bergen van een hoeveelheid water in geval van een stormvloed.

Indien ook bij gewone getijcondities rivierwater tijdelijk in het overstromingsgebied wordt gelaten, ontstaat een gereduceerd getijgebied (GGG) waarin de natuur bevorderd wordt via slik- en schorontwikkeling.

Met behulp van de numerieke modellen wordt een vertaling gemaakt van de waterstanden in de rivier naar deze in het overstromingsgebied, waaruit o.a. volgt welke oppervlakte beschikbaar is voor slik- en schorontwikkeling.

De 2D numerieke modellen geven ook de te verwachten snelheden op bepaalde plaatsen in het overstromingsgebied.

Deze informatie is van belang bij het inschatten van te verwachten lokale sedimentatie, erosie en natuurontwikkeling.

In de werking van een GOG/GGG spelen in- en uitwateringsduikers doorheen de overloopdijk een grote rol. De dimensies van de kokers, de aantallen, de hoogteligging ervan en de locatie langsheen de overloopdijk bepalen in belangrijke mate of de doelstellingen die beoogd worden met de creatie van een GOG/GGG gehaald worden.

Bij het ontwerp van de in- en uitwateringsduikers worden ééndimensionale (1D) en tweedimensionale (2D) numerieke modellen ingezet en wordt beroep gedaan op een schaalmodel om empirische coëfficiënten in de hydraulische formulering van de duikerwerking te bepalen.

4

KUST-, HAVEN-, EN RIVIERHYDRAULICA ONDERZOEK OP SCHAALMODELLEN Waar numerieke modellering almaar meer de overhand neemt, zullen er altijd problemen bestaan die alleen via fysisch schaalmodelonderzoek op te lossen zijn. Het Waterbouwkundig Laboratorium heeft hierin meer dan 75 jaar ervaring en heeft bovendien de kennis in huis om andere laboratoria en onderzoeksinstellingen hierin bij te staan.

Vroeger werden hydrodynamische en morfologische processen van grote gebieden nagenoeg uitsluitend op schaalmodellen onderzocht.

Hierbij was werken met verschillende horizontale en verticale schalen onvermijdelijk. Vandaag echter is het gebruik van deze modellen, wegens de hoge kostprijs enerzijds en de grotere mogelijkheden van de numerieke modellen anderzijds, herleid tot het onderzoek van lokale stromingsen erosieproblemen. Zo werd er in recente studies uitgevoerd op het Waterbouwkundig Laboratorium onder meer onderzoek gedaan naar de te verwachten erosiediepten rondom kofferdammen of brugpijlers, zodat tijdens de uitvoering de nodige beschermingsmaatregelen getroffen konden worden.

Toch beschikt het Waterbouwkundig Laboratorium nog steeds over een uitgestrekt getij-overzichtsmodel van de Westerschelde en de Zeeschelde.

Op dit model, dat ondanks zijn omvang slechts een stuk van het hele Scheldeestuarium omvat, werd in het verleden oriënterend onderzoek gedaan naar onderhoudsbaggerwerk, baggerstortlocaties, toegangsgeulen en normalisatiewerken. Eveneens morfologisch onderzoek, waarbij (een deel van) het model met beweegbaar bodemmateriaal wordt gereconstrueerd, staat op het palmares van het Waterbouwkundig Laboratorium. In 2008 wordt het overzichtsmodel van de Schelde (gebouwd in 1991-1992) vernieuwd. De bodem van de werkelijke rivier is immers de afgelopen 15 jaar gewijzigd, terwijl dit niet het geval is voor de betonnen bodem van het fysische schaalmodel.

Naast de waterstand (die met WAVO’s worden opgemeten) heeft het Waterbouwkundig Laboratorium eveneens de mogelijkheid om stroomsnelheden op te meten. Dit gebeurt door opname van vlotterpaden, hetzij fotografisch hetzij met een digitale videocamera. Hiervoor werd op het Waterbouwkundig Laboratorium zelf software ontwikkeld om een reeks opgeslagen beelden te verwerken tot snelheidsvectoren.

www.watlab.be

Ook inzake kust- en havenhydraulica heeft het Waterbouwkundig Laboratorium een ruime ervaring opgedaan bij het onderzoek op schaalmodellen.

Naast het vroegere hydrodynamische en morfologische onderzoek naar de uitbouw van de haven van Zeebrugge wordt momenteel vooral het golfonderzoek naar kustverdediging en stabiliteit van havendammen nog steeds op schaalmodel uitgevoerd. Het Waterbouwkundig Laboratorium beschikt hiervoor over 2 golfgoten en 1 golftank, waarin respectievelijk tweedimensionale en driedimensionale schaalmodellen onderzocht kunnen worden. De 3 installaties kunnen computergestuurd zowel regelmatige als onregelmatige golfpatronen genereren. De daarbij gebruikte golfspectra zijn zowel algemeen bekende, zoals de JONSWAP- en MOSKOWITZ spectra, als in de natuur opgemeten golfreeksen. In de golftank kunnen de golven uit verschillende richtingen opgewekt worden en kan er bovendien een langsstroming gesimuleerd worden.

Zo werd naast onderzoek naar de golfoploop en –overtopping van dijken tevens een vergelijkend onderzoek uitgevoerd naar verschillende vormen van zandsuppleties ter bescherming van stranden en naar de stabiliteit van verschillende deklaagelementen voor havendammen. Heel recent werd de haven van Oostende nagebouwd in de golfgoot, waarbij het effect van een verlegging van de vaargeul op het golfklimaat binnen de kustjachthaven werd onderzocht.

6

Het geactualiseerd sigmaplan NAAST DIJKEN OOK RUIMTE VOOR DE RIVIER Het ontstaan van het Sigmaplan dateert al van 3 januari 1976, toen grote delen van het Zeescheldebekken in Vlaanderen overstroomden. Die ramp deed België besluiten zijn grondgebied meer tegen wateroverlast te beschermen. Het Sigmaplan vond niet enkel voor de naam, maar ook voor de voorgestelde maatregelen inspiratie bij de Nederlandse Deltawerken.

De strategie bestond uit drie maatregelen die elkaar aanvullen: de verhoging en verzwaring van de dijken langs 280 km waterlopen, de aanleg van gecontroleerde overstromingsgebieden, afgekort GOG’s, en de bouw van een stormvloedkering.

Intussen zijn de dijkaanpassingen op tal van plaatsen uitgevoerd en liggen een aantal gebieden klaar om overstromingswater op te vangen. De bouw van een stormvloedkering werd evenwel telkens opnieuw uitgesteld omdat het een zeer dure en betwiste maatregel is.

De verhoging en verzwaring van de dijken biedt in vele gevallen een hogere garantie voor de veiligheid. In het laaggelegen en dicht bebouwde Zeescheldebekken is waterkering vaak levensnoodzakelijk. Maar in combinatie met onder meer veranderend bodemgebruik heeft een dijkverhoging ernstige gevolgen voor het watersysteem.

Dijken verbreken het contact tussen een rivier en haar vallei omdat ze de waterlopen verhinderen buiten hun oevers te treden. De planten- en dierenwereld in de wijde omgeving van de waterlopen is grotendeels afhankelijk van het water of van de overstromingen, maar blijft nu afgesneden van de rivier en gaat daarom vaak verloren. Daarnaast komt er door erosie heel wat sediment zoals klei, leem… in de rivieren terecht. Dat sediment wordt bij elke overstroming afgezet buiten de rivierbedding. Een dijk verhindert dat proces, zodat alle stoffen in de waterloop blijven en de sedimentatie daar plaatsvindt. Op die manier komt de rivier steeds hoger te liggen, zodat de dijken ook telkens opgehoogd moeten worden. Tot slot betekent de indijking dat het water een minder grote oppervlakte ter beschikking heeft om in te stromen. Bij hevige neerslag of bij stormvloeden kan het water niet in de breedte maar enkel in de hoogte uitdijen en stijgt het waterpeil dus tot gevaarlijke hoogten.

Dijkverhogingen hebben dus negatieve effecten op natuur, erosie en soms ook op veiligheid… kortom op het gehele watersysteem. Daarom riep de milieusector vanaf de jaren tachtig op tot een vernieuwd waterbeheer. De

www.watlab.be

integrale benadering van het waterbeheer beschouwt het water niet als een bedreiging die beheerst moet worden, maar als een bron van mogelijkheden die een goed beheer vraagt, aangepast aan de kenmerken van het watersysteem.

Het is niet langer de bedoeling de rivieren binnen de dijken terug te dringen, wel wil het vernieuwde waterbeheer ruimte (terug-) geven aan de waterlopen.

Ook de administratie Waterwegen en Zeewezen brengt haar beheer en beleid in overeenstemming met de principes van integraal waterbeheer. Een aanpassing van het Sigmaplan drong zich op.

Onderzoek in samenwerking met het Instituut voor Natuurbehoud en de Universiteit Antwerpen leidde tot een geactualiseerd Sigmaplan. Dat schuift het principe “ruimte voor de rivier” als een duurzame oplossing naar voren en krijgt de voorkeur op harde infrastructuurprojecten. Precies die aangepaste versie van het Sigmaplan past in deze brochure omdat het de ommekeer in het denken over waterbeheer aantoont.

Meer details Het geactualiseerde Sigmaplan wil ruimte creëren voor de Schelde, zodat de kans op catastrofale overstromingen daalt en zodat landbouw en natuur er ook van profiteren. In Vlaanderen zet de getijdenwerking zich tot ver in het binnenland door omdat de Schelde rechtstreeks uitmondt in de Noordzee via de Westerschelde. Zo is de getijdenwerking niet enkel waarneembaar op de Schelde tot in Gent maar ook in de Durme, de Rupel, de Kleine en Grote Nete, de Dijle en de Zenne.

Het Sigmaplan overkoepelt dus zo’n 280 km aan waterlopen.

De verhogings- en verzwaringswerken van het Sigmaplan zijn intussen voor 80% uitgevoerd. Van de 13 in 1977 geplande GOG’s zijn er al 12 in werking, met een totale oppervlakte van ongeveer 533 ha.

In Kruibeke-Bazel-Rupelmonde is momenteel

de inrichting van het grootste GOG (600 ha) – het laatste van het oude Sigmaplan – in volle voorbereiding. Een voortgangsrapport over de actualisering van het Sigmaplan, met enkele mogelijke antwoorden op een klimaatwijziging, werd aan de regering voorgelegd. “Ruimte voor de rivier” komt als meest duurzame oplossing uit de bus. In afwachting van een goedkeuring door het Parlement worden “no regret” maatregelen genomen in de vorm van de verdere realisatie van het GOG Kruibeke-Bazel-Rupelmonde en waterkeringswerken langs de Zeeschelde en de Rupel.

De actualisering zorgt ervoor dat de uitvoering van de resterende dijkverhogingen hand in hand gaat met ontwikkeling van natuur, zowel buitendijks (het gebied tussen de dijken) als binnendijks (het gebied achter de dijken). Het vernieuwde Sigmaplan stelt honderden hectaren extra ruimte voor de Schelde in het vooruitzicht. Dat heeft niet alleen voordelen voor ecologie, maar het levert ook economisch profijt op. De visserij vaart er wel bij omdat de vispopulatie aangroeit door de betere waterkwaliteit en de toename van paaiplaatsen. De scheepvaart heeft minder last van dichtgeslibde vaarwegen omdat de sedimentatie ten dele in de GOG’s gebeurt. Tot slot gaat de recreatie erop vooruit omdat er meer natuur en wateroppervlakte ter beschikking komt.

8

Nautisch onderzoek SCHEEPSMANOEUVREERSIMULATOR Een scheepsmanoeuvreersimulator is een instrument voor het ontwerp van vaarwegen en vaarprocedures en voor de manoeuvreeropleiding, waarbij de mens centraal staat.

Het belangrijkste aspect bij het ontwerp van havens en waterwegen is de toegankelijkheid voor de scheepvaart. De scheepsmanoeuvreersimulator is een instrument om de ontworpen vaarwegen in een virtuele omgeving te testen. Nautische ervaring speelt hierbij een uiterst belangrijke rol.

Het Waterbouwkundig Laboratorium heeft, voor haar onderzoek en trainingsmogelijkheden, twee vaarsimulatoren in gebruik: de SIM-225 met een buitenbeeld van 225° en de SIM-360+ die een buitenzicht van 360° plus een zijzicht van de scheepsromp biedt.

Werking in ‘t kort De navigator (loods, kapitein, student in opleiding) moet een opgelegd manoeuvre uitvoeren. Vanop de brug kan het scheepsgedrag gevolgd worden op de bruginstrumenten, de radar, ECDIS en doorheen de ramen van de scheepsbrug. Door het wijzigen van roer- en telegraafinstellingen, en door het geven van instructies aan de kapiteins van de sleepboten controleert en beheerst de navigator het waargenomen scheepsgedrag. Door het instellen van telegraaf en roer worden elektrische signalen doorgeseind naar de simulatiecomputer waar de balans van alle scheepskrachten wordt berekend. Dit resulteert in een voortdurende aanpassing van de acceleratie, de snelheid en de positie van het schip. Signalen worden naar de brug gestuurd waar deze informatie op de bruginstrumenten zichtbaar wordt. Ook de radar, ECDIS en het buitenbeeld worden aanhoudend in reële tijd bijgewerkt.

Dit alles is bedoeld om de navigator de indruk te geven dat hij het commando voert over een echt schip, om hem zo realistisch mogelijk te laten handelen bij het uitvoeren van het manoeuvre.

Het menselijk aspect van navigatie is zo belangrijk omdat de persoon zelf het enige element is dat niet geprogrammeerd is. Het is noodzakelijk om rekening te houden met de ervaring van de navigator, maar ook met zijn menselijke reacties op het schip en de vaaromgeving. Deze zijn niet altijd logisch of voorspelbaar.

www.watlab.be

Onderzoek Bij het onderzoek krijgen de proefpersonen een manoeuvreertaak opgelegd die ze zo goed mogelijk moeten uitvoeren, rekening houdend met de gegeven richtlijnen. Aan de commentaar van deze nautici en hun oordeel wordt grote waarde gehecht (briefing/ debriefing). De statistische analyse van een aantal manoeuvres in dezelfde (meestal extreme) conditie laat toe deze conditie te evalueren en bijvoorbeeld de benodigde vaarbandbreedte in te schatten. Tijdens het onderzoek worden de vaarten begeleid door de projectingenieur.

Opleiding Bij opleiding zal de instructeur de vaarcondities kiezen die voor zijn leerdoelstellingen geschikt zijn. Bij het uitvoeren van het manoeuvre kan de instructeur ingrijpen door defecten te veroorzaken, andere schepen in de vaart te brengen of via VHF instructies te geven.

Erkenning In 1998 werd de simulator gecertificeerd: hij voldoet aan Regel I/12 van de STCW 95 Conventie en voldoet aan de prestatienormen die opgelegd worden door de STCW Code, Sectie A-I/12.

Het mathematisch model De beweging van het schip wordt berekend aan de hand van de tweede wet van Newton: (kracht = massa x versnelling). De massa en alle krachten die op het schip werken, worden elke 0,2 seconde uitgerekend, samengeteld en omgerekend naar de versnelling.

Daaruit wordt de snelheid en de positie en koers van het schip berekend. Op die nieuwe positie worden alle krachten opnieuw berekend en samengeteld, voor een volgende tijdstap.

Bijgevolg is het belangrijkste onderdeel van de simulator het mathematisch model dat beschrijft hoe de externe krachten op het schip, de krachten

op de romp, de krachten op het roer, de krachten van de voortstuwing enz. berekend moeten worden.

Het wiskundig model van een schip bestaat uit een aantal hydrodynamische formules, waarin de krachten uitgedrukt worden als functies van de voorwaartse snelheid, de zijwaartse snelheid en de giersnelheid tezamen met de roerhoek en het toerental van de schroef, enz. In deze formules komen tal van coëfficiënten voor, die afhangen van de vorm en de afmetingen van het schip. Voor elke ladingsconditie van het schip en voor elke verhouding waterdiepte/diepgang is een ander stel hydrodynamische scheepscoëfficiënten nodig.

Deze formules worden bepaald aan de hand van proeven op de sleeptank.

Een vaarsimulator bestaat uit • een reconstructie van een scheepsbrug met telegraaf, roer, enz.; • bruginstrumenten, radar en ECDIS inbegrepen; • communicatiemiddelen; • een simulatie van sleepbootassistentie; • een visuele omgeving, zoals deze waargenomen wordt door de ramen van de scheepsbrug; • een mathematisch model van de krachtenwerkingen op het schip om de positie, de koers en de snelheid ervan te berekenen.

10

Gebruik De simulator wordt ingezet voor: • het ontwerp van waterbouwkundige werken: toegangsgeulen, havenmonden, sluistoegangen, zwaaikommen, insteekdokken; • het ontwerpen en testen van nautische procedures en hulpmiddelen: gebruik van sleepboten, naderingsmanoeuvres; • bepalen van de grenzen voor veilig verkeer afhankelijk van de omgevingscondities (risicoanalyse): maximummaten schip, maximaal toelaatbare wind of stroming, beperkte zichtbaarheid; • training: manoeuvreeropleiding voor loodsen en stuurlui; inoefenen van specifieke manoeuvres.

Kenmerken van de simulator SIM360+ Scheepsbrug: • digitale instrumenten, aanpasbaar voor elk scheepstype; • navigatie-uitrusting voor het besturen van verschillende scheepstypes, inbegrepen een Voith sleepboot; • quadrofonisch geluidssysteem; • communicatie via VHF; • ECDIS (electronische zeekaart).

Instructeursruimte: • operatorconsole voor kiezen, opmaken, starten, stoppen vaarten, bediening vreemde schepen, instellen atmosferische condities buitenbeeld en tijd van de dag, bewegen bruggen en sluisdeuren, bedienen verkeerslichten; • bruginterface met visualisatie scheepsinstrumenten en controles; • sleepbootconsole met elektronische kaart voor besturen sleepboten; • buitenbeeldschermen en radarscherm; • videoregistratie; • VHF communicatie.

Leslokaal: • afspeelstation voor vertoning vaarten (traject schip, sleepboten, krachten, snelheden, commando’s); • materiaal voor videovertoning.

Radar: • een standaard-ARPA-radar (Bridgemaster 250) wordt gevoed door een antennesignaalsimulator (SINDEL) met echo’s van omgeving, boeien, andere schepen, bruggen, sluisdeuren;

www.watlab.be

• •

alle ARPA-functionaliteit blijft bewaard; effecten van regenvlagen en golven kunnen nagebootst worden.

Buitenbeeld: • het computergegenereerde perspectiefbeeld van de omgeving wordt met 8 Barco projectoren op het transparante scherm rond de scheepsbrug geprojecteerd; • beeldhoek: 360 graden horizontaal en 35 graden verticaal; • aan beide zijden van de brug bevindt zich een horizontaal scherm, elk van hen verlicht door een Barco projector. Ze bieden een zicht op de scheepsromp tot aan het wateroppervlak; • het oogpunt kan verplaatst worden naar de zijkanten van de brug met zicht op het virtuele schip en tot juist buiten de ramen van de scheepsbrug.

Gelijktijdig worden de projectorinstellingen gewijzigd. Hierdoor krijgt de loods vanuit zijn oogpunt een juist dieptezicht langszij het schip, en op de scheepsromp. Hij kan een manoeuvre zoals het invaren van een sluis of het aanmeren van het schip nu visueel correct inschatten.

• beeldfrequentie: 20 keer per seconde; • realistisch wateroppervlak met golven afhankelijk van positie of kielzog van het schip; • beweging volgens 6 vrijheidsgraden van boeien, schepen, sleepboten; • mist, nevel, schemering, nachtzicht; • beweegbare bruggen en sluisdeuren, verkeerslichten; • rookpluimen en vlaggen volgens de windrichting; • Boeien en sectorlichten met de juiste kenmerken en kleuren.

Scheepsuitrusting: • aandrijving met dieselmotor of turbine; • beperking startbeurten; • roer of gekoppeld dubbel roer met mogelijke defecten aan de stuurmachine; • vaste of variabele spoed;

• • • •

boegschroef, hekschroef met mogelijke defecten door oververhitting; boegankers; winches; voor binnenschepen: flankingsroer, boegroeren.

Sleepboten: • bedieningsconsole voor 4 sleepboten, de lengte van de sleeplijn kan aangepast worden; • 16 kluizen voor de trossen zijn beschikbaar op het eigen schip; • klassiek, Voith-Schneider, Z-propeller; • zichtbaar op het buitenbeeld, met schroefwater.

Vreemde schepen: • visualisatie tot 50 vreemde schepen; • vreemde schepen varen volgens een opgelegde route (online aanpasbaar) of worden bestuurd door de instructeur.

Registratie: • opname van de krachten, commando’s, posities en snelheden voor latere analyse; • bij aanvaring registratie van het verloop ervan (plaats, indrukking, krachtenwerking); • mogelijkheid tot het afdrukken van een vaarbaanplot na de vaart.

12

Krachtenmodules: • hydrodynamische krachten: krachtenwerking op de romp, op het roer, …; • ondiepwatereffecten (bodempeil afhankelijk van de locatie, waterpeil afhankelijk van het getij); • voortstuwing (schroef, dynamica van de motor, boegschroef, hekschroef, defecten); • beperkt water effecten (oeverzuiging, afhankelijk van de relatieve positie van het schip ten opzichte van de oevers); • aerodynamische krachten (windvlagen, windrichting en windsnelheid afhankelijk van de plaats, afschermingseffecten door grote constructies of vreemde schepen); • golfdrift (golfhoogte en richting afhankelijk van de positie van het schip); • effecten van niet-uniforme stroming (stroomsnelheid en stroomrichting in functie van de positie van het schip); • contactkrachten (reactie- en wrijvingskrachten van fenders, palen en kaaien) met niet-stationaire hydrodynamische krachten (stromingseffecten), afhankelijk van de afstand tot de kaaimuur; • interactie met tegenliggers en voorbijstekende vreemde schepen.

Analyse: • uitplotten van de vaarbaan met de roerstand, sleepboten en sleepbootkrachten; • afdrukken van parameters in functie van de tijd; • uitplotten van parameters in functie van de afgelegde afstand; • berekenen van de vereiste vaarplanbreedte en extrapolaties bij overschrijdingsfrequenties van 10 %, 1 %, 0,1 % en 0,01 %; • Berekening van de kans dat een schip een hindernis langsheen de vaarbaan zou raken.

Kenmerken van de simulator SIM225: Dit is de oudste van de 2 vaarsimulators. Het buitenbeeld ervan is minder complex als dat van de SIM360+; hier is de beeldhoek 225 graden horizontaal en 35 graden verticaal.

Het oogpunt kan verplaatst worden naar de vleugels van het virtuele schip, maar blijft in het midden van de brugconsole.

De kijkrichting wijzigen met verschillende knoppen op de brugconsole van SIM225 is nuttig, maar dit wijzigt de relatieve positie tussen de

www.watlab.be

brugconsole en het virtuele schip, hetgeen de loodsen kan desoriĂŤnteren. Om op de waterlijn te kijken kan het beeld verticaal gekanteld worden.

Een paar eigenschappen zoals de winches, instelling van de lengte van de sleeplijnen en gebruiksvriendelijke digitale bruginstrumenten zijn overgenomen van de SIM360+ simulator. Hierdoor zal alleen het buitenbeeld nog verschillen.

14

SLEEPTANK VOOR MANOEUVRES IN ONDIEP WATER Inleiding Het Waterbouwkundig Laboratorium is betrokken bij scheepshydrodynamisch onderzoek voor het ontwerp, de aanpassing en de exploitatie van scheepvaartwegen en havens. Omdat onderzoek van het gedrag van schepen in beperkte wateren vaak modelproeven vereist, werd een ondiepwatersleeptank gebouwd in 1992 - 1993. De sleeptank is uitgerust met een “Planar Motion Mechanisme”, een golfgenerator en een hulpwagentje voor scheepsinteractieproeven. Het stuursysteem laat een onbemande werking toe, zodat proeven volledig automatisch uitgevoerd kunnen worden en dit 24 uur op 24, 7 dagen op 7.

De “Manoeuvreertank voor Ondiep Water (samenwerking Waterbouwkundig Laboratorium - Universiteit Gent)” is lid van de ITTC (International Towing Tank Conference) sinds 1993.

Hoofdafmetingen van de sleeptank Totale lengte: 88.0 m Nuttige lengte: 68.0 m Breedte: 7.0 m Maximale waterdiepte: 0.5 m Lengte scheepsmodellen: 3.5 à 4.5 m Enkele recente projecten Gedwongen manoeuvreerproeven: Gedwongen manoeuvreerproeven worden gebruikt voor het bepalen van hydrodynamische coëfficiënten voor simulatieproeven in ondiepe en beperkte vaarwateren (voornamelijk manoeuvres in havens).

Bij gedwongen manoeuvreerproeven dwingt het bewegingsmechanisme het scheepsmodel te bewegen in het horizontale vlak: het model voert een combinatie uit van een langse, een dwarse en een draaibeweging. Ook roerhoek en schroeftoerental kunnen ingesteld worden.

Daarbij worden de krachten gemeten die het bewegingsmechanisme op het scheepsmodel moet uitoefenen om het de opgelegde beweging te geven.

Deze krachten kunnen in verband worden gebracht met de krachten die het water op een schip uitoefent wanneer dit zich door het water beweegt.

De meetresultaten worden omgewerkt tot wiskundige formules, die de krachten op het schip uitdrukken in functie van snelheden, versnellingen,

www.watlab.be

roerhoek, schroeftoerental. Dit stel formules vormt het wiskundig manoeuvreermodel van het schip en wordt gebruikt om het manoeuvreergedrag van een schip na te bootsen op de manoeuvreersimulator.

Oevereffecten: Een schip dat evenwijdig met een oever vaart, ondergaat zijdelingse krachtwerking die meestal naar de meest nabijgelegen oever toe gericht is (oeverzuiging).

Een schip dat bij het aanmeren een kaaimuur zijdelings nadert, krijgt een grotere weerstand door zogenaamde kusseneffecten. Bij contact met de fenders wordt de zijdelingse beweging plots gestopt waardoor golven in het omringende water opgewekt worden (geheugeneffecten).

Dergelijke effecten kunnen bestudeerd worden door in de sleeptank een oever of een kaaimuur in te bouwen.

Zeegangsproeven: Gedwongen zeegangsproeven worden gebruikt voor het onderzoek naar de verticale scheepsbewegingen in ondiep water onder invloed van golven.

Een schip dat op zee vaart, zal onder invloed van de golven verticale bewegingen uitvoeren: dompen, stampen, slingeren. In toegangsgeulen met beperkte diepte kunnen deze bewegingen aanleiding geven tot contact tussen het schip en de bodem, waardoor het schip schade kan oplopen. Daarom moet er steeds een zekere kielspeling gerespecteerd worden. De golfgenerator waarmee de sleeptank uitgerust is, laat toe het gedrag van een schip te bestuderen wanneer het door de golven vaart.

De resultaten van deze proeven kunnen gebruikt worden om te voorspellen of een schip de bodem zal raken. Een dergelijke studie werd uitgevoerd door de Afdeling Maritieme Techniek UGent en het

Waterbouwkundig Laboratorium. Dank zij deze studie zal het mogelijk zijn in te schatten of een schip via de Scheurpas de havens van Zeebrugge en Antwerpen veilig zal kunnen bereiken, rekening houdend met de afmetingen van het schip, het getij en de heersende golven.

Opdrachtgever: Afdeling Waterwegen Kust.

Scheepsinteractie: Twee schepen die elkaar inhalen of kruisen, ondergaan zijdelingse krachtwerkingen en giermomenten, die hen van hun koers kunnen doen afwijken. Wanneer de snelheid te groot is, of wanneer hun onderlinge afstand te klein is, kan dit aanleiding geven tot aanvaringen.

Een hulpwagentje kan een tweede schip doen bewegen langsheen de sleeptank om de aldus ontstane interactiekrachten op het eerste schip te meten. De resultaten worden gebruikt in de wiskundige modellen van de manoeuvreersimulator.

WCT Vlissingen: Onderzoek naar de invloed van voorbijvarende zeeschepen op binnenschepen die afgemeerd liggen in het ontworpen lichterdok bij de geplande containerterminal op de Westerschelde nabij Vlissingen.

Om een nauwkeurig beeld te bekomen van de waterbeweging

16

in het betreffende dok veroorzaakt door een zeeschip, meer bepaald een tanker, dat de terminal op de Westerschelde voorbijvaart, werd een fysisch model van de omgeving op schaal 1:130 gebouwd in de sleeptank.

Aan de hand van de resultaten van dit modelonderzoek werd vervolgens een schatting gemaakt van de invloed van deze waterbeweging op de bewegingen van afgemeerde binnenschepen en op de krachten die optreden in hun meertrossen.

Opdrachtgever: HesseNoordNatie N.V. Kanaal Gent - Terneuzen: De haven van Gent is via het kanaal Gent - Terneuzen toegankelijk voor bulkcarriers met een maximale breedte van 12.25 m. Tot 1997 was de maximaal toelaatbare lengte vastgesteld op 256 m, maar de haven van Gent drong aan om schepen toe te laten met een lengte van 265 m.

Er werd gevreesd dat het toelaten van langere schepen op het kanaal de kans op een ongeval zou doen toenemen, vooral in de twee bochten nabij Sluiskil en Sas van Gent. Om die reden werd een onderzoek opgestart.

Het besluit was dat het risico op stranding of aanvaring door het toelaten van langere schepen praktisch niet zou toenemen. Sinds 1997 worden dan ook schepen met een lengte van 265 m toegelaten tot het kanaal Gent Terneuzen.

Nautische bodem: Nautische bodem is het onderzoek naar manoeuvreren boven slib in ondiep water.

In sommige havens of vaargeulen is de vaste bodem bedekt met een laag vloeibaar slib. Wanneer een schip over of door een dergelijke sliblaag vaart, ontstaan er golfpatronen in het scheidingsvlak water / slib. Hierdoor wordt de werking van schroef en roer be誰nvloed. Deze verschijnselen kunnen bestudeerd worden door de bodem van de tank te bedekken met een vloeistof die de sliblaag nabootst.

Opdrachtgevers: T.V. Noordzee & Kust en Afdeling Maritieme Toegang.

www.watlab.be

PANAMA-MODEL In opdracht van de Autoridad del Canal de PanamĂĄ (ACP) en in samenwerking met het Consorcio PostPanamax (CPP, een Belgisch-Frans studieconsortium) voert het WL een studie uit op schaalmodel naar het in- en uitvaren van de nieuw ontworpen sluizen op het Panamakanaal (de zogenaamde Third Lane Locks).

In dit onderzoek wordt het in- en uitvaren van drie verschillende schepen bestudeerd voor verschillende lay-outs van de toegang tot de sluizen. Hierbij wordt elk mogelijk scenario voor deze drietrapssluis bekeken: zowel het invaren en uitvaren aan de oceaanzijde als aan de kanaalzijde als het varen van sluiskolk naar sluiskolk.

De proeven houden ook rekening met de densiteitverschillen tussen oceaan en sluis. Uit de metingen worden de methode van invaren, de benodigde sleepbootassistentie, de keuze van de layout van de toegang (geleidingswand) enz. afgeleid.

De nieuwe sluizen zijn 18.30 m diep, 55 m breed en tot 488 m lang (ter vergelijking: de bestaande sluizen zijn 12 m diep, 33.50 m breed en 304.80 m lang). Het maatgevende ontwerpschip van de studie is een 12000 TEU containerschip met een diepgang van 15.20 m, een lengte over alles van 366 m en een breedte van 48.80 m. Het schaalmodel is gebouwd op schaal 1/80 en heeft een totale lengte van ongeveer 38 m (≈ 3000 m natuur). Het scheepsmodel is 4.50 m lang.

Het scheepsmodel is zelfaandrijvend door middel van een schroef en 2 gesimuleerde sleepboten. De trekkracht van de sleepboten wordt in het model computergestuurd nagebootst door 2 propellers van modelvliegtuigjes. Het scheepsmodel kan enkel rechtdoor varen mits geleiding aan een rail boven het schip. Dank zij een wrijvingsloze verbinding tussen rail en schip kan de dwarskracht op het schip nauwkeurig gemeten worden tijdens het vaarmanoeuvre. Dit is de belangrijkste parameter in de beoordeling of het schip de sluis al dan niet veilig kan binnenvaren. Een dwarskracht laat het schip in werkelijkheid afwijken

van zijn rechte lijn, en moet dus gecompenseerd worden door sleepbootassistentie, door bijsturing met het eigen roer en/of door gebruik van eventuele boeg- en hekschroeven.

De optredende dwarskracht is afhankelijk van de vaarsnelheid en van de lay-out van de toegang tot de sluis.

Een asymmetrie in de lay-out, bijvoorbeeld een verschillende plaatsing van kanaaloevers of constructies, zorgt voor een verschillende retourstroom langs beide kanten van het schip, die op haar beurt leidt tot een verschil in waterstanddaling rondom het schip met een resulterende dwarskracht tot gevolg. Deze dwarskracht kan zowel tot oeverzuiging als tot oeverafstoting leiden, een fenomeen dat o.a. ook nog afhankelijk is van de kielspeling onder het schip. Al bij al zijn dus vele parameters in het spel die er voor kunnen zorgen dat een schip wel of niet de sluis kan binnenvaren. Daarenboven worden schepen die de sluis langs de kant van de oceaan binnenvaren, geconfronteerd met een extra probleem. Het lozen van het sluiskolkwater en een densiteitsverschil tussen het zoute oceaanwater en het brakke water in de sluiskolk veroorzaken een bijkomende stroming rondom het schip. Ook deze densiteitstroming wordt in het schaalmodel in detail onderzocht om de invloed ervan op de schepen te begroten.

Bovendien wordt de lay-out van een geleidingsconstructie geoptimaliseerd zodat de invloed op de schepen kleiner is.

18

Hydrologisch onderzoek HYDROLOGISCH INFORMATIECENTRUM (HIC) De periode tussen kerstdag 2002 en de eerste dagen van 2003 werd gekenmerkt door aanhoudende neerslag en zeer hoge waterpeilen in de meeste Vlaamse waterlopen. Het peil van bijvoorbeeld de Dender en de Maas steeg tot een hoogte die statistisch minder dan 2 keer per eeuw verwacht wordt. Sommige laaggelegen gebieden hadden dan ook te kampen met wateroverlast. In deze periode draaide het Hydrologisch InformatieCentrum (HIC) op volle toeren. Het hydrologisch meetnet van het HIC meet elk kwartier de actuele waterstand en/of het debiet van de Vlaamse waterlopen, die vervolgens ogenblikkelijk doorgestuurd worden naar de hydrologische databank Hydra. Eveneens wordt de gevallen neerslaghoeveelheid opgemeten. De Hydra-databank verzamelt eveneens continu hydrologische gegevens van andere meetnetten, zoals bijvoorbeeld waterpeilen en debieten uit Nederland en WalloniĂŤ en neerslagvoorspellingen van het KMI. Al deze informatie is steeds voor iedereen beschikbaar op de HIC-internetsite: www.waterstanden. be. Deze site vermeldt de actuele waterstanden en debieten op meer dan 350 plaatsen. Op basis van al deze informatie stelt het HIC tijdens hoogwaterperiodes tot 5 keer per dag en de klok rond een hoogwaterbericht op, dat een overzicht biedt van de meest kritieke actuele waterstanden en de verwachte waterstanden voor de komende 24 uur. Het hoogwaterbericht wordt enerzijds gepubliceerd op de hierboven vermelde HIC-internetsite, en anderzijds verspreid via het RIS naar de lokale waterwegbeheerder, gemeentes en de pers. Op die manier ontstaat er enerzijds een duidelijke en eenvormige informatiestroming, en kunnen anderzijds gerichte noodmaatregelen genomen worden. Het nut wordt duidelijk bewezen doordat de kranten het HIC-hoogwaterbericht overnemen in hun dagelijkse verslaggeving. De HIC-woordvoerder was tijdens de hoogwaterperiode van december 2002 - januari 2003 eveneens verschillende keren per dag aanwezig in radio- en televisiejournaals met de meest recente informatie.

Het HIC is niet alleen actief tijdens hoogwaterperiodes, maar speelt eveneens een actieve rol in de beleidsvoorbereiding rond de wateroverlasten watertekortproblematiek. Het HIC heeft de risicomethodologie ontwikkeld, die de kosten en baten van waterbeheersinginfrastructuur, zoals de bouw van dijken, gecontroleerde overstromingsgebieden, e.d. analyseert. Op die manier worden duurzame waterbeheersingsplannen bekomen. De risicomethodologie berekent hiervoor de schade die door overstromingen ontstaat, en houdt daarbij rekening met de overstromingsdiepte, de snelheid waarmee het water stijgt en de plaats en de waarde van de aanwezige infrastructuur. Deze methode wordt

www.watlab.be

momenteel toegepast bij de maatschappelijke kostenbaten analyse voor het Sigmaplan, dat een signiďŹ cante vergroting van de veiligheid tegen overstromingen in het Zeescheldebekken zal realiseren. Hiervoor heeft het HIC een nauwkeurig hoogtemodel dat voor elke 25 m2 van Vlaanderen de lokale hoogte weergeeft en hydraulische modellen van alle bevaarbare Vlaamse waterlopen opgesteld. Deze Hydraulische modellen zijn gesoďŹ sticeerde computerprogramma’s die de waterafvoer in de rivieren en de overstromingen nauwkeurig simuleren. Het HIC maakt van deze instrumenten eveneens gebruik voor het afbakenen van de risicozones van de bevaarbare waterlopen, kaderend in de federale wet op de verzekering tegen overstromingsschade.

Het HIC gebruikt deze elementen eveneens om het effect van geplande ingrepen, die de lokale wateroverlast moeten verminderen, te bepalen. Zo heeft het HIC bv. de simulatie Seine-Schelde-West, het vernieuwen van de stuwen van de Dender, enz.

20

HYDRA DATABANK Gegevens over de Vlaamse waterlopen zitten verspreid over verschillende beleidsniveau en zelfs landen. Dat is onvermijdelijk: rivieren stoppen nu eenmaal niet aan grenzen. Maar voor een gestructureerd beleid is het noodzakelijk om alle gegevens in rekening te kunnen brengen.

Daarom heeft de Vlaamse overheid onder meer het Hydrologisch Informatiecentrum (HIC) binnen het laboratorium opgericht. Het HIC verzamelt alle gegevens die van belang zijn voor de Vlaamse bevaarbare waterlopen en ondersteunt daarmee het waterpeilbeheer van de Vlaamse overheid.

De databank Hydra, die alle tijdgebonden gegevens over de Vlaamse bevaarbare waterlopen bevat, is het belangrijkste instrument om die opdrachten efficiënt te kunnen vervullen.

Hydra in ‘t kort De databank Hydra bevat alle gegevens die van belang zijn om het gedrag van onze bevaarbare waterlopen te voorspellen.

Waterpeilen en debieten. De waterpeilen en debieten op de Vlaamse waterlopen worden continu gemeten en vormen de kern van de Hydradatabank. Veel meetposten zijn van het HIC zelf maar ook andere diensten in Vlaanderen seinen hun data door naar Hydra (o.a. de peilen van de Zeeschelde en de kust).

Ook van buiten Vlaanderen krijgt Hydra peil- en debietgegevens. Zo sturen o.m. Rijkswaterstaat, Nederland en Sethy, Wallonië de gegevens van hun meetposten door naar Hydra. Later volgen ook de gegevens van het Franse Diren.

Getijden. Sommige Vlaamse rivieren zijn aan getijden onderhevig. Dat kan een belangrijke oorzaak zijn van overstromingen: een springtij in combinatie met een storm op zee kan het water landinwaarts stuwen waardoor de rivieren het water niet meer aankunnen. Daarom zitten ook deze gegevens in Hydra opgeslagen. Ook worden gegevens over de golfhoogtes, windsnelheden en windrichting aan de kust verzameld.

Neerslag. Hydra heeft een link met de neerslaggegevens en de neerslagvoorspellingen van het Koninklijk Meteorologisch Instituut (KMI). Die gegevens zijn echter te grofmazig om het binnenstromende neerslagwater in een rivier precies te voorspellen. Daarom beheert het HIC ook een eigen net van neerslagmeters.

www.watlab.be

Stuwen, sluizen en gemalen. De stand van stuwen, sluizen en gemalen kan een grote invloed hebben op de waterstand: een geopende stuw zorgt ervoor dat het water stroomopwaarts flink daalt, maar geeft stroomafwaarts misschien problemen. Ook die gegevens zitten opgeslagen in Hydra.

Sedimenttransport. Het HIC beheert een aantal meetposten die de troebelheid meten van het water in de bevaarbare waterlopen. Deze gegevens zijn nodig zijn om een langetermijnbeeld te krijgen van de verzanding van de rivieren.

Van al die gegevens houdt Hydra niet alleen de huidige maar ook de vroegere metingen bij. Gemiddeld gaan de gegevens 30 jaar terug, maar sommige kunnen flink wat ouder zijn. Voor wetenschappers leveren die historische reeksen een schat aan informatie op.

Verschillende toepassingen De gegevens in Hydra vormen een schat van informatie over de bevaarbare waterlopen. Ze worden voor verschillende toepassingen gebruikt.

Riviermodellen ijken. Het HIC bouwt van alle bevaarbare waterlopen in Vlaanderen een computermodel op dat het gedrag van de waterloop kan voorspellen en ook de komberging van de omgeving simuleert: tot waar komt het water mocht de rivier overstromen? Zo’n riviermodel is altijd een benadering. Om het zo dicht mogelijk bij de realiteit te brengen, wordt het gekoppeld aan de gegevens in Hydra en op basis daarvan geijkt. Het model berekent dan de waterpeilen en debieten voor de hele rivier op basis van een gemeten waterpeil en debiet aan de randen van het model. Vervolgens worden de resultaten vergeleken met de gemeten waarden en eventueel bijgesteld tot de werkelijke situatie zo goed mogelijk benaderd wordt. Na die ijkingsfase kan het model effectief worden gebruikt.

Overstromingskans berekenen. De historische waterpeilen en debieten in Hydra worden gebruikt om de overstromingskans op een bepaalde plaats te berekenen. Via statistische technieken worden de

tijdreeksen geëxtrapoleerd naar langere perioden. Daarbij houdt het systeem niet alleen rekening met perioden van langdurige regenval: ook een korte periode met hevige neerslag kan voor overstromingen zorgen. Voor sommige rivieren speelt ook het getij aan de kust een rol.

Voorspellingen. Is een riviermodel eenmaal geijkt, dan kan het worden gebruikt om de peilen en debieten in een rivier vooraf te gaan voorspellen. Cruciaal daarbij zijn de neerslagvoorspellingen. Op basis daarvan kan het model de waterpeilen en debieten berekenen die de rivier in de nabije toekomst te verwerken krijgt.

Ook hier weer geldt dat perfectie niet van deze wereld is: neerslagvoorspellingen zijn zelden helemaal correct en ook in de andere parameters zitten heel wat foutmogelijkheden.

Maar de modellen worden voortdurend verfijnd. Door telkens de gemeten peilen en debieten te vergelijken met de voorspelde, kan het model steeds beter worden afgesteld.

Constante gegevensstroom Deze constante gegevensstroom wordt verzameld uit een honderdtal meetstations. De meeste meetstations staan in telemetrie: een centrale module belt de stations regelmatig op om de data te downloaden en gemiddeld om de vier weken gaat bij elk station een hydrograaf langs om te kijken of de meetpost nog naar behoren functioneert. De hydrograaf telefoneert de plaatselijke peilgegevens door naar het HIC. Daar worden ze vergeleken met de telemetriegegevens.

22

Wijken telemetrie en plaatselijke gegevens van elkaar af, dan wordt onderzocht waar die afwijking vandaan komt. Jaarlijks worden alle meetstations gevalideerd op basis van dergelijke controlemetingen van waterstanden, eventueel aangevuld met controlemetingen van debieten.

Alarm en crisis Als op een bepaalde meetpost het alarmpeil wordt overschreden, dan begint de HIC-centrale het station met kortere tussenperiodes op te bellen. Het HIC-crisiscentrum wordt vanaf dan de klok rond bemand. In crisissituaties levert het HIC bovendien voorspellingen af over het waterpeil, zodat de waterbeheerders gericht maatregelen kunnen nemen.

De Hydra-databank is een krachtig gebruiksinstrument voor de medewerkers van het HIC zelf, voor de waterwegbeheerders en voor elke ge誰nteresseerde burger. Iedereen kan de Hydra gegevens raadplegen via www.waterstanden.be

www.watlab.be

Netto Neerslag in een hydrologisch jaar 600 500

200 100

-200

okt '67-sept '68 okt '75-sept '76

-300

okt '02-sept '03 okt '77-sept '78

-400

okt '82-sept '83

-500

Maand

Nieuwe ontwikkelingen in het waterbeheer zorgen voor een andere, natuurlijkere kijk op wateroverlast.

Het uitgangspunt is dat overstromingen eigen zijn aan de natuur en altijd zullen blijven voorkomen.

Overstromingen worden daarom niet meer tot elke prijs bestreden. Het minimaliseren van de schade staat voorop. Overstromingen moeten in de toekomst dus zo gecontroleerd mogelijk gebeuren, op plaatsen waar de schade minimaal is.

Het HIC ontwikkelde voor heel Vlaanderen een methodologie die de overstromingskans en de bijgaande schade in kaart brengt.

Laagwater: probleem van nu en morgen De gemeenschappelijke Maas tussen Vlaanderen en Nederland, het Albertkanaal en de Kempische Kanalen zijn plaatsen waar zich tijdens droge periodes problemen met laagwater kunnen voordoen.

Het HIC ontwikkelde voor de bevaarbare waterlopen in Vlaanderen een methodologie die kan gebruikt worden om het water in droge periodes zo efficiënt mogelijk te gebruiken en waar mogelijk watertekorten te voorkomen. Ook worden er instrumenten ontwikkeld die helpen om periodes van laagwater te voorspellen.

Modellen: onmisbare tools voor het waterbeheer De laatste jaren zijn er krachtige computermodellen op de markt, die het afvoer- en overstromingsgedrag van de waterlopen in kaart brengen. Het HIC heeft dergelijke riviermodellen ontwikkeld voor alle bevaarbare waterlopen in Vlaanderen. De modellen geven niet alleen de rivier zelf weer, maar ook de hoogte van de omgeving, zodat duidelijk wordt

tot hoever het water reikt bij eventuele overstromingen.

Riviermodellen kunnen ingezet worden om te evalueren of voorgestelde oplossingen in het kader van hoog- en laagwaterbeheer haalbaar zijn en op welke manier ze het best worden uitgevoerd. Naast de modellen zelf is ook nog andere informatie noodzakelijk over de rivier.

Daarom meet en verzamelt het HIC onophoudelijk de waterpeilen en de afvoeren van de bevaarbare en onbevaarbare waterlopen. Deze observaties worden gebruikt om de modellen te kalibreren en modelberekeningen uit te voeren.

Van studiemodel naar voorspellingsmodel Voorspellingsmodellen laten toe om dagelijks meerdere keren, en in periodes van crisis continu, te informeren over gemeten en te verwachten waterpeilen en debieten in bevaarbare waterlopen. Voor het uitvoeren van deze taak worden de beschikbare studiemodellen van de waterlopen omgevormd tot voorspellingsmodellen: door de modellen te koppelen aan de hydrologische databank, kunnen ze steeds van de meest recente gegevens gebruik maken. Momenteel wordt er drie maal per dag een verwachting opgemaakt.

Bij ernstige situaties voorspelt het HIC tot vijfmaal per dag wat de verwachte situatie is, welke regio’s het het hardst te verduren zullen krijgen en hoe de toestand zal evolueren.

24

se p

g au

ju l

ju n

ei m

r ap

rt m

b fe

ja n

c de

-100

v

0 no

Wateroverlast in Vlaanderen De laatste jaren kreeg Vlaanderen geregeld te maken met wateroverlast. Vaker dan ooit tevoren, zo lijkt het wel. Toch zijn overstromingen een natuurlijk verschijnsel van alle tijden. Het heeft dan ook weinig zin overstromingen tot elke prijs te willen vermijden.

300

ok t

ONLINE VOORSPELLINGSMODELLEN IN HET HOOGEN LAAGWATERBEHEER

Neerslag - Evaporatie (mm)

400

Het voorspellingsmodel berekent de verwachte waterpeilen en debieten voor een periode van 48 uur. Die methode is preciezer dan een empirische bepaling, maar evenmin zonder mogelijke afwijkingen. Ze hangt immers ondermeer af van neerslagvoorspellingen die zelf ook een bepaalde onzekerheid hebben.

Met de nieuwe online modellen worden de voorspellingen volledig geautomatiseerd uitgevoerd. Het is wel van belang dat iemand met kennis van zaken de resultaten altijd interpreteert.

Het inzetten van numerieke modellen vraagt niet alleen het uitvoeren van ĂŠĂŠn of meerdere voorspellingen per dag. Voor een goede werking van een voorspellingssysteem is het zeer belangrijk dat de gebruikte modellen actueel zijn en steeds de huidige toestand op het terrein beschrijven.

Permanente actualisatie en optimalisatie van de modellen is dus nodig.

Voorspellingen in de praktijk De online voorspellingen van het HIC nemen stilaan een belangrijke plaats in in het permanentiesysteem dat het centrum heeft uitgebouwd.

Zij moeten immers toelaten om dreigende wateroverlast in een vroeger stadium te zien aankomen, zodat het waarschuwingssysteem dat de betrokken instanties en de lokale actoren op de hoogte brengt, maar ook burgers en hulpdiensten waarschuwt, eerder in gang wordt gezet.

Het online voorspellingsmodel van het getijdengebied van de Schelde (Schelde, Rupel, Durme, Dijle, Netes en Zenne) is gebruiksklaar en wordt ook al toegepast in de praktijk. Ook modellen voor de Dender, Leie, Bovenschelde, Maas, Demer en Ijzer worden al gebruikt. De modellen en hun resultaten zijn vooral bedoeld voor de professionele instanties die betrokken zijn bij het waterbeheer. In de eerste plaats zijn dit de waterloopbeheerders (Vlaamse overheid, provincies, gemeenten) en hulpdiensten. Eens de modellen goed ingelopen zijn, zullen de resultaten van de online voorspellingen ook via de webpagina beschikbaar worden gesteld voor een breder publiek. Momenteel worden ze verwerkt in hoogwaterberichten, die beschikbaar zijn op: http://www.waterstanden.be.

www.watlab.be

SEDIMENTOLOGISCH LABORATORIUM Het Waterbouwkundig Laboratorium heeft sinds 2008 een volledig vernieuwd sedimentologisch laboratorium. De focus ligt hier op het onderzoeken van fysische karakteristieken van sediment. Hierbij worden onder meer volgende parameters bepaald en bestudeerd: • • • • • • • •

gehalte aan gesuspendeerd sediment in een waterstaal deeltjesgrootte dichtheid van water/sediment mengsels of gedroogd sediment asgewicht ionensamenstelling van water reologie van slib microscopische samenstelling van sediment …

Hiervoor beschikt het sedimentologisch laboratorium over een arsenaal aan gespecialiseerde apparatuur zoals: • • • • • • • • • • • • • • •

Droogstoven Vriesdroger Moffeloven Dessicators Centrifuge Filtratiebank Laser diffractie toestel Pycnometers (Gas pycnometer en pycnometer gebaseerd op trillend U-buis principe) Ionenmeter Reometer Optische microscoop Analytische balansen Ultrasoon baden Koelkamer …

Het onderzoek in het sedimentologisch laboratorium wordt ofwel uitgevoerd in het kader van het sedimentmeetnet van het WL, ofwel in het kader van afzonderlijke projecten die afkomstig kunnen zijn van zowel interne als externe klanten.

Zo worden de sedimentconcentraties die bepaald worden in het sedimentologisch laboratorium gebruikt om de totale sedimentlast van rivieren te bepalen, of kan de oorsprong van sediment in een rivier achterhaald worden door gebruik te maken van een combinatie van karakteristieke sedimenteigenschappen, waarvan de fysische karakteristieken in het laboratorium bepaald worden. De staalvoorbereiding voor de chemische analyses, uitgevoerd door partners in dit onderzoek, wordt ook in het sedimentologisch laboratorium uitgevoerd.

De fysische karakteristieken van sediment worden ook bestudeerd om vervolgens gebruikt te kunnen worden in het modelinstrumentarium van het WL. Het sedimentologisch laboratorium is een plaats waar zowel onderzoek uitgevoerd wordt dat antwoord geeft op prangende beleidsvragen, als waar kan gekeken worden naar nieuwe, interessante ontwikkelingen die inzicht kunnen verschaffen op vragen waar de wetenschap nu nog het antwoord schuldig op moet blijven.

26

Waterbouwkundig Laboratorium Flanders Hydraulics Research Berchemlei 115 B-2140 Antwerpen Tel. +32 (0)3 224 60 35 Fax +32 (0)3 224 60 36 E-mail: waterbouwkundiglabo@vlaanderen.be http://www.watlab.be