Hydraulische belasting op een geometrisch open filterconstructie

Hydraulische belasting op een geometrisch open filterconstructie

Van Os, P.

Schiereck, G.J. (mentor)
Fontijn, H.L. (mentor)
Booij, R. (mentor)
D' Angremond, K. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

1998-01-01

In de kust- en waterbouw worden regelmatig geometrisch open filterconstructies toegepast. Er bestaat onduidelijkheid over het doordringen van de hydraulische be lasting in de filterlaag en de invloed daarvan op de erosie van de basislaag. Eerder onderzoek geeft het verband aan tussen de schuifspanning op de filterlaag en schuifspanning op de basislaag, maar het is niet duidelijk hoe de stroming over de filterlaag doordringt in de filterlaag. Om de invloed van de stroming over de filterlaag op de erosie van de basislaag te onderzoeken, is er een filterconstructie gebouwd in een stroomgoot. lets boven de filterconstructie is een in hoogte verstelbare caisson aangebracht, zodat er een spleet ontstaat tussen filterconstructie en caisson. De hoeveelheid erosie van de basislaag en de poriensnelheid in de filterlaag kunnen worden gemeten. Bij verschillende spleethoogtes wordt het verhang over de filterconstructie geleidelijk opgevoerd totdat het begin van erosie van de basislaag optreedt. Het verhang waarbij dit optreedt wordt het kritiek verhang genoemd. Naarmate de spleethoogte toeneemt, neemt het kritieke verhang af. Na een diepte van 1.5 maal de korreldiameter van het filtermateriaal in de filterlaag neemt het gemiddelde en de standaard deviatie van de poriensnelheid niet verder af. Toch is de hoeveelheid erosie onder een dikke filterlaag kleiner dan onder een dunne filterlaag. Dit kan worden verklaard door de grotere afstand tussen de basislaag en de stroming die een zandkorrel moet afleggen. Als het kritieke verhang wordt ingesteld bij verschillende spleethoogtes en dus verschillende stroomsnelheden boven de filterconstructie dan zijn de poriensnelheid en de standaard deviatie van de poriensnelheid onder de filterlaag niet constant. Het erosiegedrag van de basislaag is dus niet alleen afhankelijk van de poriensnelheid en de standaard deviatie van de poriensnelheid. Het erosiegedrag van de basislaag blijkt ook afhankelijk te zijn van de frequentie van snelheidsfluctuaties in de filterlaag. De hoogfrequente snelheidsfluctuaties worden veroorzaakt door hoogfrequente drukfluctuaties die worden opgewekt in de stroming door de filterlaag. Deze hoogfrequente drukfluctuaties zijn in staat om de zandkorrels aan het oppervlak van de basislaag los te woelen, maar de periode van deze fluctuaties is te kort om de zandkorrels verticaal naar de stroming te transporteren. De laagfrequente snelheidsfluctuaties worden opgewekt door turbulente wervels in de stroming over de filterconstructie. In deze turbulente wervels ontstaan tijdelijke drukverschillen die doordringen in de filterlaag, zodat snelheidsfluctuaties in de filterlaag ontstaan. Hoe groter de spleethoogte, des te groter de turbulente wervels en des te lager de frequentie van deze snelheidsfluctuaties. De snelheidsfluctuaties komen ook in verticale richting voor en blijken in staat te zijn om zandkorrels vanuit de basislaag verticaal te transporteren naar de stroming over de filterconstructie.

filter
geometrically open
sediment transport
hydraulic load

http://resolver.tudelft.nl/uuid:97bf0827-8574-45d1-b768-e3d92f6dc9cd

Student theses

master thesis

(c) 1998 Van Os, P.