Technische Universiteit Delft

Ontwikkeling rivieren en delta's beter in beeld

Door informatie over de ondergrond toe te voegen aan een bestaand sedimentatie-erosie model hebben onderzoekers van de TU Delft een beter beeld gekregen van hoe rivieren en delta's zich ontwikkelen in de loop van de tijd. Een beter begrip van de wisselwerking tussen ondergrond en stromingsprocessen in een rivier-deltasysteem is van belang in de civiele techniek (deltabeheer), maar ook in de geologie (met name voor reservoirgeologen). Nathanaël Geleynse et al hebben hierover onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geophysical Research Letters. Binnenkort verschijnt een ander gerelateerd artikel in Earth and Planetary Science Letters (in press).

Model

Vele factoren spelen een rol in het gedrag van een rivier en bij de totstandkoming van een rivierdelta. In de eerste plaats natuurlijk de rivier zelf. Wat voor materiaal neemt deze mee naar de delta; zijn dat kleine deeltjes (klei) of juist grote (zand)? Maar ook: hoe groot zijn de getijdeverschillen aan de kust en hoe hoog zijn de door de wind opgewekte golven?

De onderzoekers van de TU Delft werken in dit onderzoek samen met Deltares en maken gebruik van computermodellen van dit instituut (Delft3D software). In deze modellen wordt met een groot aantal variabelen al rekening gehouden. Geleynse et al hebben daar nu informatie over de aanwezige ondergrond aan toegevoegd. Het blijkt dat deze variabele ook een significante rol speelt bij het bepalen van het gedrag van de rivier zelf en de daaraan zeer nauw gerelateerde deltavorming.

Figuur 1. Model-schematisatie van een rivier-kust systeem.

Ruimte voor de Rivier
De extra dimensie die Geleynse et al toevoegen aan het model is onder andere van belang voor deltabeheer. Als we -zoals de Deltacommissie aanbeveelt- 'Ruimte voor de Rivier' willen creëren, is het goed om te weten wat zo'n rivier met die ruimte gaat doen. Geleynse: "De huidige bevindingen stellen ons niet in staat om pasklare antwoorden te geven op specifieke beheersvraagstukken, de natuur is altijd weerbarstiger, maar bieden wel plausibele verklaringen voor waargenomen vormen en patronen aan het oppervlak. Het stelsel van waterlopen draagt de signatuur van de ondergrond - iets waar we ons voorheen niet zo bewust van waren. Ons model biedt volop ruimte voor verdere ontwikkeling en voor het onderzoeken van diverse scenario's in de huidige opzet."

Figuur 2. Plattegrond-uitkomsten van het model voor verschillende typen sediment in de ondergrond en voor verschillende typen waterbeweging, voor een bepaald punt in de tijd. De beginsituatie (hoogteligging) is in alle gevallen zoals voorgesteld in figuur 1. De sedimentaire samenstelling van de ondergrond langs de horizontale witte lijnen in de onderste drie figuren is weergegeven in Figuur 3.

Geologische informatie
Rivierbeheer gaat over korte termijn en mogelijke toekomstscenario's. Maar het model van Geleynse et al biedt ook meer inzicht in hoe een rivier/delta zich mogelijk heeft kunnen ontwikkelen in de afgelopen duizenden jaren. Hoe zou de ondergrond er uit hebben kunnen zien, en -voor de olie-industrie belangrijk- waar zou je bijvoorbeeld eventuele oliereservoirs kunnen verwachten en wat zijn hun geometrische karakteristieken? In combinatie met gegevens van een beperkt aantal boorkernen en andere plaatselijke metingen kan het model een gedetailleerder beeld geven van het betreffende gebied dan tot nog toe mogelijk was.

De link tussen het ontstaan van de delta en de opbouw van de delta-ondergrond is daarnaast ook interessant voor de ingenieurs die willen gaan bouwen op die ondergrond. Wereldwijd wonen nu al honderden miljoenen mensen in delta's en de verwachting is dat die stedelijke delta's alleen maar in omvang zullen toenemen.

Figuur 3. Uitkomsten van het model voor de sedimentaire samenstelling van de ondergrond ter plaatse van de horizontale witte lijnen in Figuur 2. De beginsituatie (hoogteligging van de bodem) is weergegeven met de gestippelde zwarte lijnen. De figuur meest links geeft een situatie weer waar enkel zand in de ondergrond aanwezig is aan het begin van de modelsimulatie. De klei die hier zichtbaar is in de delta is derhalve door de bovenstroomse rivier aangevoerd. De figuur meest rechts geeft een situatie weer waar naast zand ook veel klei in de initiële ondergrond aanwezig is. De figuur in het midden geeft een situatie weer waarbij zand en klei meer (volumetrisch) gebalanceerd in de initiële ondergrond voorkomen. De doorgetrokken blauwe lijn geeft het berekende wateroppervlak. De lezer kijkt in benedenstroomse richting.

Meer informatie