Het gedrag van zakkingsfilters onder invloed van golfbelasting

Het gedrag van zakkingsfilters onder invloed van golfbelasting

Halter, W.

Schiereck, G.J. (mentor)
Fontijn, H.L. (mentor)
Steijn, B. (mentor)
D' Angremond, K. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

1999-02-01

Filterconstructies hebben als doel erosie te voorkomen in bepaalde delen van waterbouwkundige kunstwerken. Ze zijn opgebouwd uit een basislaag en een of meer filterlagen. Er zijn verschillende soorten filterconstructies. Ze worden over het algemeen zo gemaakt dat er geen erosie zal optreden van basismateriaal. Het is echter efficienter om een filter te ontwerpen op de erosie, die tijdens de levensduur ervan toelaatbaar wordt geacht; deze is uiteraard altijd groter dan nul. Een filter dat een begrensde hoeveelheid erosie toelaat, heet een zakkingsfilter. Ondanks dat er veel winst te behalen vah met de toepassing van zakkingsfilters, worden ze nog maar zelden toegepast. Dit komt omdat er nog maar weinig bekend is over het complexe gedrag ervan. Vooral over de situatie bij goltbelasting bestaat veel tekort aan kennis. Dit onderzoek heeft als doel de kennis over zakkingsfilters onder invloed van golfbelasting te vergroten. Om vast te stellen bij welke golfbelasting er voor het eerst erosie ontstaat, is experimenteel onderzoek verricht in een stroomgoot. In de goot is een zakkingsfilter aangelegd. Hierover zijn gedurende een bepaalde tijd golven gestuurd om vervolgens de mate van erosie van het basismateriaal te bepalen. Elke golfhoogte veroorzaakt een bepaald erosievolume. Iteratief is gezocht naar de golfhoogte met een erosievolume van nul. De kritieke golfhoogte kan uiteindelijk worden bepaald door extrapolatie van een aantal erosievolumes naar nul. De kritieke golfbelasting Iijkt voonamelijk afbankelijk te zjjn van de mate waarin de orbitaalsnelheden gedempt worden door de filterlaag. De golfbelasting bij het begin van bewegen is hoger bij een kleinere nominale diameter van het filtermateriaal. Een dikke filterlaag betekent een hogere kritieke golfbelasting dan een dunne filterlaag. Verder is er een duidelijke periode-afhankelijkheid waar te nemen: hoe groter de golfperiode, hoe kleiner de kritieke golfuoogte. Uit vergelijkbare experimenten zander filter blijkt dat het basismateriaal zander filter minder snel gaat bewegen dan onder een uit te grote stenen opgebouwd filter. In het laatste geval is het nadeel van de extra opgewekte turbulenties rond de stenen grater dan het voordeel van de snelheidsdemping. Als er transport van basismateriaal plaatsvindt bij golven hoger dan de kritieke golven, is het altijd gunstig om een zakkingsfilter te gebruiken. Tijdens het transport zijn er botsingen van het basismateriaal met de filterstenen. Dit veroorzaakt energieverlies waardoor het transport wordt afgeremd. Hoe dikker de filterlaag is, hoe groter het remmende effect zal zijn. Fijne filterstenen zorgen voar een betere remming dan grove filterstenen. Uit theoretische berekeningen van de snelheden in filterlagen komt naar voren, dat er geen duidelijk verband is tussen deze snelheden en het begin van beweging. Dit roll kunnen duiden op een belangrijke rol van turbulente snelheidsfluctuaties. In mortgelijke proeven bij een stationaire stroming werd de rol van deze turbulente snelheidsfluctuaties aangetoond. In andere proeven zonder een vrij wateroppervlak werd een hogere kritieke golfhoogte gevonden. Ook dit zou verklaard kunnen worden door het verschil in turbulentie. Nauwkeurige snelheidsmetingen in de porien van filterlagen kunnen in een volgend onderzoek enige duidelijkheid scheppen over de lnvloed van turbulentie.

filter
waves
settlement
sand intrusion

http://resolver.tudelft.nl/uuid:8de96b88-eb59-47c3-8120-785ec2cea60d

Student theses

master thesis

(c) 1999 Halter, W.