Veiliger scheepvaart en infra door voorspellen gedrag zandgolven
vrijdag 15 juni 2007
Door een wisselwerking tussen stroming en zand worden in de zee
patronen gevormd, zoals zandribbels, die vaak aan het strand te zien
zijn. Zandgolven zijn een slag groter, maar kleiner dan de bekende
zandbanken. Zandgolven zijn veranderlijk en bepalen voor een groot
deel de vorm van de zeebodem van de zuidelijke Noordzee. De
scheepvaart en ontwerpers van offshore infrastructuur hebben er belang
bij te weten hoe zandgolven zich gedragen. Onderzoeker Joris van den
Berg (UTwente) maakte in een door STW gefinancierd project een
computermodel waarmee de beweging van zandgolven voorspeld kan worden.
Zandgolven ontstaan in los zand op de bodem van ondiepe zeeën. Door
de getijstroming wordt dit losse zand verplaatst en hierdoor ontstaan
soms golfpatronen. Deze patronen verstoren de getijstroming, waardoor
nog meer zand de helling op wordt gestuwd. Uiteindelijk kunnen
zandgolven zo'n 5 tot 8 meter hoog worden. Daarnaast verplaatsen de
golven zich. Voor de veiligheid van de scheepvaart en het ontwerp van
offshore infrastructuur (pijpleidingen, kabels en platforms) is het
daarom van groot belang om de groei en beweging van deze golven te
kunnen voorspellen.
De wiskundige vergelijkingen die het gedrag van zandgolven beschrijven
zijn al langer bekend. Het hebben van geschikte vergelijkingen is
echter niet genoeg om het gedrag te kunnen voorspellen, ze moeten ook
betrouwbaar zijn op te lossen. Tot dusver waren er nog geen goed
bruikbare manieren om deze vergelijkingen op te lossen, met name voor
grotere zandgolven.
Als eerste stap heeft Joris van den Berg een sterke vereenvoudiging
van de vergelijkingen gemaakt. Het vinden van oplossingen en daarmee
het voorspellen van het zandgolfgedrag wordt hiermee veel eenvoudiger.
Dit resulteerde in een gereedschap waarmee snel het effect van
ingrepen als baggeren voorspeld kan worden. Zo is het model
bijvoorbeeld met succes toegepast door Romke Bijker van ACRB voor het
bepalen van het herstel van zandgolven nadat er een gleuf doorheen was
gebaggerd voor de nieuwe hoogspanningskabel van Nederland naar
Engeland. Daarnaast heeft van den Berg efficiënte rekentechnieken
ontwikkeld om de oorspronkelijke vergelijkingen op te kunnen lossen.
Uiteindelijk resulteerde dit in een rekenmodel waarmee in de toekomst
wellicht zelfs de wisselwerking tussen zandgolven en zandbanken
onderzocht kan worden.
Op dit moment wordt het rekenmodel verder gebruikt door Andries
Paarlberg om rivierduinen te voorspellen en door Fenneke van der Meer
om de vergelijkingen die het gedrag van zandgolven beschrijven verder
te verbeteren. Beide zijn werkzaam bij de afdeling Waterbeheer van de
Universiteit Twente.
Promotie: 29 juni 2007, Twente Universiteit, EWI, Vakgr. Numerical
Analysis and Computational Mechanics, Enschede
Meer informatie bij:
* ir. J. v.d. Berg
joris.v.d.berg@gmail.com
* of bij de begeleider
r.m.j.vandamme@math.utwente.nl
Technologie Stichting STW