Golvende zeebodem wordt voorspelbaar
NWO-onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een computermodel
ontwikkeld dat beschrijft hoe onderzeese zandgolven zich verplaatsen.
Het model voorspelt op welke manier zeestromingen een gebaggerde
vaargeul vervormen en maakt daarmee het havenbeheer eenvoudiger.
In rechte rivieren met een zanderige bodem ontstaan spontaan
zandbanken die bijzonder hinderlijk zijn voor de scheepvaart. Ze heten
alternerende banken omdat ze beurtelings bij de linker en de
rechteroever liggen. De zandbanken verplaatsen zich vele meters per
dag stroomafwaarts, zodat de beheerder de vaargeul steeds moet
aanpassen. Het computermodel van de Twentse onderzoekers geeft een
betrouwbare voorspelling hoe de rivierbodem verandert zodat het
aanpassen van de vaarroutes eenvoudiger wordt.
Het model van de NWO-onderzoekers blijkt ook geschikt voor
voorspellingen op zee. Zo vormen in de Rotterdamse zeehaven bewegende
zandgolven een probleem. Ze verminderen plaatselijk de diepte van de
vaargeul van 35 naar 28 meter. De zandgolven, één maat kleiner dan de
bekende zandbanken in de Noordzee, vertonen verwantschap met de
alternerende banken in rivieren. De onderzoekers gebruikten het model
al op een drukke scheepvaartroute in de Japanse Setozee, waar het de
groei van zandgolven na een baggeractie op een correcte manier
simuleerde. Zandgolven onder stromend water ontstaan op de zelfde
manier als watergolven in de wind. Beiden zijn moeilijk te voorspellen
omdat kleine fouten in de aannames leiden tot grote fouten in de
voorspellingen. De Twentse onderzoekers hebben deze moeilijkheid
omzeild door een bestaand theoretisch model, het zogeheten
Ginzburg-Landaumodel, te combineren met grote aantallen waarnemingen.
Het Ginzburg-Landaumodel is gebaseerd op een stabiliteitanalyse, en berekent hoe stabiel bepaalde golfpatronen in de zeebodem zijn, los van hoe een patroon ontstaat. Uit de analyse komen patronen naar voren die onder een bepaalde waterstroming vanzelf groeien. Met diverse theoretische aannames kan het model voorspellen of patronen werkelijk ontstaan en hoe ze in de loop van de tijd vervormen.
De onderzoekers hebben dit model gecombineerd met een genetisch
algoritme dat zoekt naar waarden die tot de beste voorspellingen
leiden. Daarvoor zijn grote hoeveelheden gegevens gebruikt van
zandverplaatsingen in de stroomgoot in het Waterloopkundig
Laboratorium. Om correcte voorspellingen te krijgen moet een rivier-
of havenbeheerder het model aan de lokale situatie aanpassen. Daarvoor
hoeft hij alleen maar dieptegegevens uit het verleden in het model te
stoppen.
Nadere informatie bij:
* ir. Michiel Knaapen, (UT, faculteit Civiele Techniek)
* tel.(053) 4892831 of tel. (053) 4894320, fax (053) 4894040
* e-mail m.a.f.knaapen@sms.utwente.nl
* Promotie 11 mei
Zandgolven op vijftien meter diepte in de Japanse Setozee, gemeten met een sonar.