Waterloopkundige aspekten verband houdende met de aanleg van de nieuwe havenmond te Delfzijl

� IJK

S WAT

ERS

T A A T

DIRECTIE GRONINGEN afdeling Studiedienst Nota nr.:

71.047

met 24 bijlagen laterloopkundigp aspekt en

verband hG0dende met

de aanleg van de nieuwe havenmond

te Delfzijl

lfielfzijl. ju] i 1971.

Inhoud

Lijst van bijlagen •••••• :

Lijst van gebruikte symbolen •

.

.

.

1. Inleiding •••

.

.

.

.

2. Samenvatting en konkillsies. • • • • •••

2.1.3tromingstoestand bij volledig afgesloten oude

2.2. " " geheel open bl.ijvende "

2.3. " " gedeeltelijk afgesloten "

.

.

.

havenmond

"

tI

·

.

3. Analyse van de berekeningsresult&ten. • • • ••••••

3.1.Verloop stroomsnelheden in het sluitgat bij versChillende

profielop:)ervlakten en drempelhoogten • • ••••••••

3.2.Verloop stroomsnelheden in de oude havenmond bij

verschil-lende profieloppervlakten sluitgat • • • • • • • • • • •

3.3.Verloop debieten en strocmsnelheden in de nieuwe havenmond

bij verschillende profieloppervlakten sluitgat • • • •• ••

3.4.Verloop stroomsnelheden in het havenkanaal ter plantse

van de doorgraving bij verichillende profielop8ervlakten

sluitgat •..••••.•••.•••

3.5.De voor een gunstige stromingsto~stand in de haven

gewen-~te aluitgatbreedten • • • • • • • • • • • • • • • . ••

3.b.V~rloop stroomsnelheden ter plaatse van de o9stelijke

af-sluiting Vi.n het bestaande havenkanaal gedurende de

door-graving. 4 ••••••••••••••••••••••••••

·

.

4. rlerekeninf;van de stroomsnelheden. • • •.• • • • • • ••

4.1.Algemene theorLe van oe ~etijberekening •••••••

4.2.Extra energieverliezen in de hhven. • • • • • • • •••

4.3.Afleiding van de bij de berekeningen gebruikte

getijver-gelijking • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ••••••

4.4.Bepaling ~rootheden van de afgeleide getijvergelijking ••••

4.5.Berekening QH bij verschillende profieloppervlakten

sluitgat ••••••••••••••••••••••••••

4.[.3erekening gemiddelde stroomsnelheden in het aluitgat,de

oude en de nieuwe havenmLnd en het havenkanaal bij

ver-schillende profieloppervlakten sluitgat •••.•

4.6.1.Sluitgat ••••••••••• • • • • • • • ••

4.G.2.üude havenmond •••••••••••••••••••••

4.6.3.Nieuwe havenmond en havenkanaal ter plaatse van de

doorgraving • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

4.6.4.Tijdsduur vloed- en ebsnelheuen in sluitgat en in

oude havenmond •••••••••••••••••••••

4.?derekening stroomsnelheden ter plaatse van de doorgraving

bij verschillende profieloppervlakten doorgraving ••••••

blz.

·

.

2

5

5

6

7

9

9

· .

11 13 14

15

19

20 20 22

23

2')

31

40

1.

2.

,

.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10. 11. 12. 13.

14.

15.

16.

17.

--

18.

19.

20. 21. 22. 23.

24.

Sit\latie.

'erloop vloedsnelheden in het sluitgat t.o.v. het profieloppeJf.:i;;

vlak .luitgat bijprot1.lvernatlwll1l in de breedte.

Verloop ebsneUl..den in het sluitgat t.o. v. het protieloppervlak

• luitgat bij protl.lftrnawril1l in de breedte. .

Verloop vloedsnelheden in.t sluitgat t.o.v. de dre.peldtept.

bijprof1.1veraatl.1n, in de hoogte.

Verloop eban.lheden in het sluitgat t.o.v. de drempelcliepte bij

prottel.ernauw1ng in de hoogte. .

Verloop vlo ... n.lheden in de oude havenllond t.o.v. het

pr.n.el-oppervlak sluitgat bij profielyemaunna in de breedte.

Verloop ebanelheden in dl! oud. havenllond t.o.v. het

profielo'"er-vlak sluitgat bijproti.lyernauwias in de bre_ate.

Verloop vloedstrollen in 4. eieave havenmond t.o.v. het profiel.

oppervlak slUitgat bij".ofiel .. rnauwing ift dè breedte.

Verloop eb.tro •• n in de nieuwe havenmoDcit.o.v. het

profielop-pervlak sluitgat bij 1*'otl.lveraau.tas in de breedte.

Verlo.op etroOlllslileIheden in de nieuwe hitvenlDondt.o.v. het pro ...

fielopp.,vlakellli.tgat

Verloop 8.trooltlttlelheden· ter plaatse "an de doorgraving t.o. v.

het profieloppervlak sluf,tgat.

~ijd&duurvloe4sn.lheden >1.5, > 1.0 en >0.5 m/s voor sluitgat

tUl oude haveD.llculdt.o.v. het profieloppervl.k sluitg.t.

Tijdsduur ebanelhsden >2 ..0, >1.5, >1.0 en>0.5 ••

/&

voo-r.lult-~a.t en oude havenmond t.o.v. het profielopper"le.k sluitgat.

StroOItsnelheden ter plaatse van de doorgraving voor

verschil-lende alultga,tbreedten.

SiJlo•• nelheden ind,. o\lle. en de nieUwe havenmond en in het

a.lllitgat bij e.n sluitgatbre.dte "an

50

JI.

Verloop vloedsDelheden iB

eh

doorgraving t.O.T •• et

profie.l-opp.rvlakvan de doorgraving bij pni.t!.el_n-ui.1Q. ia t.te breedte.

Verloop eb.nelheden ia de door ... v!ll'. t.o.v. het

profiUopper-vlak van de doorgr.vinebijpl"Oflel ••

rJ'dltia'

in de bre."e.

Verloop vlOed.nelneden 1. d. doorgraving t.o .•v. de drellPe14i~te

van de doorgravit.gbi.1 pl"Otl.1 ....rl'1l1a1alih de diept ••

Verloop ebsnelheden in de doorgraving t.o.v. de dr •• peldiepte

vaft de doorgraving "ij profl.lYe~i.1q in de d1.,te.

Gemiddelde getijkromm. Delfzijl en 4.bietkro .. en ~r

cs.ijdeld

getij in de Bocht van· ... tu. ter plaat ... n de oude e. de nteuwe

havenmond.

Grafiek traagheid.termen Boeht van Watwmen havenkaaaal.

Grafiek we.ratandetermen Bocht van

Wátu.,

bavenkanaal en oude

havenmond.

Grafiek Ber.ouilt-termen Bocht van INatuIIen haveak.n ..al.

Grafiek weeratilt148ter.en sluitgat va. vel'a,éh.ill.,nde

prC>fiel-oppervlakten. ',;,.,

..p,.r.lakvan bet .1:1"Oollyo'l"end

pr~ti.l

4Jl

."el''''l.''

.,a.. bet

protiel

ter plaat.e

van een

t",o4trfn. ot

yernauwtng

,;...~

Al ~.ppe..

"lák

van het atroo.voer.at;1 protiel

oe

ne-,

'... t •••

van d. inan .. rinc of •• rl1auwinc.

·....~8._.·'r...

_,+

t.

... tJ"O••

o.r.nd.

~r.e<lt.

8".",."•.,

op,er.lak

C

coitficiil'1t

van

DeCh'zy

g

.eJ'•••

lling

.,.anel.$vaartekracht

•

v.t,er.ta.

boy.n nulvlak

. lt ... rCiehoogte boven nulvlak

I

,e,-hal"an

de

.lIerei.lijn

:).

... t ••

"11

een

.,.-.«

traaghet4p.r

.enheid

van

lengt.

ï,j~~ ...

he~d •• n

.en

v..

k

• ,/.•1.'-'1"

<eb>

~.1tt'f; ...

lo,d

a.gat

i.ef)

1.

h,.ell".u11.01\ ••

tr.&.1.

,.ld'e14e

.troo ••

nelheid

._eralaM

per

eenh.td vall l •• gte

"•• rat"M.

van .en vak

Cl...

1...

lang. d. r1.1er

(po.itief naar •• e

t~)

b :: B/l D :: bA/è)h a

.

..

M •·•• 1 •

V.::

a

w ::

Q/A

1/C2•2R

W :: w.I.

diTiJfe

[12

J

(12]

WaterlooEkund.i,. a."ecte. "'erba" ACI>ud.enci.

_,t

'1

"W"

van 4e nieuw,havfe!ond.

te Delf~

1•.Inleidin,.

Op mondeling

verzoek van de Directie Groningen

van de

Rijkswaterstaat

heeft de Atdeling Studiedienst

va. die Directi.

een onderzoek

ingesteld naar de waterloopkundige

aspekten.

welke

verbaftd houden met de voorgenomen

havenuitbreiding

te Delfzijl.

Deze havenuitbreiding

omvat een reeds in uitvoering

zijnde

verbreding van het huidige havenkanaal

tot een bodembreedte

.,a!'.

100 m op een diepte van N.A.P. -10 m. benevens een te maken

ver-lenging van het bestaande havenkanaal

in oostelijke

richti~g

en

het maken van een nieuwe havenaond.

welke wordt gesitueerd

tegen-over de dwar6verbinding

van het Oostf't'iescheGaatje.et

de Bocht

van WatulD. de z.g. Oversteek

"Paapsand-süd".

Na gereedkomen

van de uitbreiding

zal de oude havenmond

voor het

scheepvaartverkeer

worden gesloten.

doordat deze ingangen

de

zuid-westelijk

daarvan gelegen

jachthaven van het bestaande

havenbek-ken worden afgescheiden

door een dam.

De nieuwe situatie

is aangegeven

op bijlage

1.

Over het algemeen zullen havenmondeJl. welke loodrecht ot

nagenoeg loodrecht op de hoofdstroom

in de aansluitende

geul ailn

gesitueerd.

gaan fungeren als plotselinge,

aijwaartse

verbreding.tl

van het àtroomprofiel.

Door het stroomeffect

van de aansluitende

geul kan neervoraing

in de mond optreden.

Een dergelijk verschijn.el

kan in,de huidige

situatie dui4eli~

worden waargeaomen

in de oude havenmond;

de intrekke~e

vl0.«.

stroom versterkt

nog de neervorIlling,waardoor hetstroo ••

o'r.Dcl

profiel wordt verkleind

tot ongeveer

6~

van het totale prot iel

tussen de havenda~.n.

Ook de 200

lil

brede nieuwe havenmond

zal gaan funget,nala

een plot.elinge

zijwaartse

verbreding

van het prefiel .,an de

Bocht van Vatu.. Door het stroomeffect

van deze geul

ka.

Hl

de IIOnd optreden.

Bij een v.ollHig atgesloten

oude haveningang

zulle.

'i.r

de nieu~e havenmond,

als gevolg van de vulling van het ruim

5-.

lange havenkanaal.

krachtige

getijstromea

optred .... !e

de neervor.ing

versterken,rnogelijk

in die mate, dat ge4ur.û.

een groot gedeelte van

dt

vloed een sterk ontwikkelde

atabiel.

neer optreedt.

Een dergelijke

neer ia niet alleen ,bijzonder hinderlijk

voor 4.

scheepvaart.

maar kan ook het aanzandingsproces

in de aieuw ..

haveningang

en het aansluitende

ged.eelte van het havenk_naalin

sterke mate bevQrderen.

Bij het Ilodelonderzoek • uitgevoerd

door de Bunde$anatàlt

rür waaserbau,

Auszenatelle

Küate, Abtlg. Kod.llverauch •••••

b·

te Hamburg- Rissen, dat ten doel had de strolflingstoe.tandbij

de nieuwe havenmond

te onderzoeken

e~ de invloed

V~lD

de te tlou

...

wen havendammen

op de stromingstoeatand

in de Eems vast te

atel-len, bleek inderdaad dat zich in de nieuwe havenmond

een neer

instelde. Pogingen door andere vormgeving

van de havenmond

de

neer te verplaatsen

of in kleinere

neren te verdelen hadden

een

gering succes.

Zoals kon worden verwacht blee~ echter wel dat indien de vulUna.""

stroom in de nieuwe havenmond

kan worden ver.inè8Jr4,de aeerror ...

en dit sluitgat. Het is zelfs zeer waarschljnlijk,

dat voor niet

te kl.ine sluitgatbreedten.

het havenkan8sl

als zijgeul-van

d.

Bocht van WatuIl fungeert, waardoor

een niet; onaanzie'alijke

d.'O~,i

strolling gaat optreden via de ollde e1'1

de nieuwe baven.nd;

h,1er"'il";

•• e wordt bereikt dat de ingaande vloedstroom

in de nieuwe Aa..

~r,

lIing zal worden

beperkt, of, indien de ingaande

een groot gedeelte van de vloed kaa worden ollgE!zet

gaande stroom, zelfs geheel zal worden voorkomen.

e •

Als het .~uitgat achter de oude haveningang

geheel of

.e-deeltelijk

open blijft, zal, in verband met de voortplant~nl

•••

de getijgolf

van west naar oost, de vulling van het havenk."l

heel of .oor·een groot deel plaats.in4en

via de oude ha".nIlOJlC

atroom

~i3d.*./·,'

ineen

uit....",

ne doorstroming

a...echter niet ie groot worden,

ten

hiader voor de acheepvaart

te voorkomen.

I

Het bl.ek mogelijk

in het aodel vast t. stellen welke

aluitgatbreedte

n~il

is om een zo gunstig mogelijke

8troai

..~-toeatand te bereiken. Het aldus verkregen

resultaat aoetg.ate.

de aard van het Ilodel voornUlelijk

ala kvalitatiet

belangrijk.,.

wordenbeBehouwd,

In een model als het onderhavige

liet een

kleine - tevens vertrokken

- echaal

(lengteschaal

1:500,

hooS-teschaal 1:100) kunnenuiteraarc1

,••n zodanige nauwkeurige

...

1..

heidslletingen in het havenkanaal

en de outie havenmond

wordea

".1'.

richt, dat zeer betrouwbare

snelheid.verdelingen.

anelbeieisver-houdingen

en bijbehorende

vaetstelling

"'

..

n de plaata van •••

want ij, .le••de een daaruit vo'lgende betrouwbare

konklusie

te.

aanzien wan de benodigde sluitgatbreedte

kunne. worden ver-·

kregen.

Het doel van het onderzoek waa derhalve,

ter veritiëring

en ter nadere detaillering

van het verrichte aodelonderaoek,

uitgaánde

van de nieuwe situatie, na te gaan bij veUt. ~lu:it.

gatbreedten

een gunstige

strollillgstoestaadkan vorden

ge.r_.ali-aeerd.

'revene kon daarbij worden bepaald, welke grootte de

stroomsnelheden

in de oude havenmond

kunnen krijgen

in~.

p••

riode 'dat de nieuwe haven.ond

juist in gebruik

i. geateld

(aa

doorgravillgvan

de dwarsdam

die het huidige havenkanaál

aleluit}

en de oude havenmond

nog niet - geheel ot gedeeltelijk

- is

af-gesloten.

De onderhavige

nota geeft de resultaten

van de .trooa.

snelheden voor gemiddeld

getij in~.t

sluitsat,

in de oude e.

nieuwe havenmond

en in het tl.venkenaal ter plaatse

Vf.n

de

deot"-graving

(sie bijlag.

1), en wel van verschillende

bree4tea ...

'"

het eluitgat.

'revene is het verloop gegeven van de atroomanèlhecten

iel'

plaaise van de oostelijke

afsluiting

van het bestaand.

N•• en samenvatting van de voornaamste kolÛtluj. •• 'r •• h.t

oBder~oek, volgt de analyse van de bereke.ingsre6ultaten, ~~

bij

de voor- en nadelen uit waterloopkundig oogpunt wOMen

b ..

sproken; tot slot volgt de uiteenzetting van de gevolgde

bere-keningsmethodiek met vermelding van de g~bruikte gege~~~ ••

In het onderzoek is niet betrokken de" invloed van de

ha-venuitbreiding op de stromingstoestanden in de Bocht van .atu.

en op eventuele aanzandingen in de nieuwe en de oude have~ODd

en het havenkanaal.

Ook de invloed van dichtheids- en spuistromingen op d.

sedimentatie en de stromingen in de ha~en zijn niet in het

on-derzoek betrokken.

2. Samenvatting en konklusie ••.

2.1.Stroeine;stoestand bij vollediG afgesloten oude haven",Ond.

_,

Indien de oude havenmond na gereedkomen van de nieuwe

havenmond volledig wordt afgesloten van het achterliggende

ha-venbekken, ontstaan, in verband met de vulling en lediging van

het ruim

5

km lange hsvenkanaal, vrij krachtige stromingen in

de nieuwe havenmond (bijlagen

8

en

9).

Hierdoor zal, met name tijdens de vloed, een sterke, stabiele

neer optreden in de haveningeng, zoals is aangetoond in de

no-ta "Modellversuche rlir die neue Hafeneillfahrt Delfzijl"

(Bundes-anstalt rÜl' Waseerbau, Auszenstelle Küste, Hamburg ill Mai

1969).

De ingaande vloedstroom ia in sterke mate geconcentreerd

langs de ooatelijke hav_dam, waardoor ter plaatse vrij grote

snelheden kunnen optreden. Op bijlage 10 zijn o.a. voor de

situ-atie liet een geheel gesloten dam de snelheden aangegeven,

waar-bij rekening is ,;ehouden liet neervorming. Langs de da. kunnen

plaatselijk grotere snelheden. optreden in verband lIletde sterke

stroollconcentratie.

Boy.adien zal.! een dergelijke omvangrijke neer hinder opl(neren

voor de scheepvaart en het aanzandingsprooes in

het

nieuwe

havengedeelte in sterke aate bevorderen.

-Ia-In verband liet deze ongun8tige

stromingatoestand

i••• &:I,

volledige afsluit ing van de oude havenmond..minder gew.e.nat.

Een ander bezwaar van een volledig afgealoten

oude

hav

••-lIond is bovendien het optreden van slingeringen

in

dewater-stand, welke in een havenkanaal

van een dergelijke

lengte vrij

aanzienlijk

kunnen zijn en een onrustige

ligging van de eche,.tl

(o.a. grote troakracht.~tot

gevolg hebben.

!

I

2.2.8tromingstoestand

bij leheel openbliJrend~

oqde havePI!Aa.

Indien de oude havenmond

een geheel open verb1nd~ng

be-houdt liet het achterliggende

havenbekken,

zal, zoal. de

'o.e".-keningen hébben aangetoond,

het havenkana",l gaan fuDI*'.

_,.-een zijgeul van de Bocht van Watum: er tTe.d. ,..

.. 1 ti'JI••

'4S.

vloed als de eb een krachtige dooretro.iaa

OP.

Doordat

in d.e nieuwe havenmond

geen neervo~

optreedt,

heer-sen over de gehele breedte tusheer-sen de havendammen

een uitgaande

vloedstroom

en een ingaande ebstroom

(bijlagen 8 en 9).

" .

In verband met de aanstroomrichting

en de vormgeving

van d~

nieuwe havenmond

is de stroomconcentratie

het groot'st lan,gacle

westelijke havendam.

De stroollsnelheden in de oude hav... ond bereiken

in d••e

situatie hoge waarden

(bijlage.

6

en 7).De sterke

vloedstroe.-concentratie

langs de oostelijke

havendam maakt een

bodembe-sc~erming noodzakelijk,

en zal tevens een uitbreiding

van de

neervorming

tot in het achterliggende

hav,n'bekken veroorzaken

hetgeen hinder voor de scheepvaart

oplevert en het aanzandinS8

proces bevordert.

Ook de snelheden

in het havenkaaaal

~orden zodanig, dat

zij hinder voor de scheepvaart

kunnen opleveren

(bijlage

11).

Een verbreding van de oude havenmond

en een betere

af-geronde vorm van de westelijke

havendam,

~al weliswaar d ...

en vooral de vloedsnelheden

in de oude havenllond doen afnemen

en tevens de neervorming

beperken,

maar daarente,eneen

ate:rkeNf

7

-doorstroming veroorzaken in het havenkanaal, waardoor de

snel-heden in het havenkanaal en in d. nieuw. havenmond nog zulle.

toenemen.

De sterke doorstroming veroorzaakt een ongunstige

stro-mingstoestand in de oude navenllond, in het havenkanaal en langs

de westelijke haven'am van de nieuwe havenmond, .waardoor ook

een volledig open verbinding van de oude havenmond .et het aoh.

terliggende havenbekken als minder gewenst moet worden beschouwd.

2.3.stromin6stoestand bij gedeeltelijk afgesloten oude havenaonà.

Een gedeeltelijk a~gesloten oude haveningang zal de

door-stroming beperken. Dit heeft tot gevolg dat de stroomsnelheden

in de oude haveLmond, in het havenkanaal en in de nieuwe

haven-mond gaan afnemen (bijlagen

6

ti.

11) en in het sluitgat

gaan toenemen (bijlagen 2 t/a

5).

Eenstromingstoe8tand, waarbij de doorstroming tot een

zo-danige groott e wordt beperkt, dat in de nieuwe ka venmond nog

juist geen neervorlling gaat optreden is,uit het oogpunt van

beperking van de stroomsnelheden in het havenkanaal en in de

nieuwe havenmond, het meest aantrekkelijk.

Volgens de in de nota "Hodellver.uche f~r die neut

Hafen-einfahrt Delfzijl" gepubliceerde resultaten, blijkt dat bij

toenemende profielvernauwing eerst bij een sluitgat breedte van

40 11I enige neervorming in de nieuwe bovenmond gaat optreden.

Uit de hierna volgende anal,se van de

berekeningsreaul-taten blijkt, dat bij een aluitgatprofiel van 500 à 600 .2

(breedte 50 à 60 m bij een bodemdiepte van N.A.P. - 10 m) de.

doorstroming hog voldoende is om neervorming in de

nieuwe.ha-venmondte verhinderen (bijlagen

8,9,

10 en 14).

Een dergelijk sluitgatprofiel geeft ook een gunstige

op-lossing voor de stromingstoestand tijdens de vloed in de oude

havenmond en het sluitgat (bijlage 12). De maximale snelheden

komen niet boven de 1,5

mis,

waardoor de sterkte van de

straal-stroom in het havenbekken achter het sluitgat zoveel mogelijk

wordt beperkt.

Hoevel 8 Hoevel

-Hoewel tijdens de ebfase de maximale stroomsnelheden in

het sluitgat bij het beschouwde sluitgatprofiel gedurende korte

tijd iets boven de 1.5 m/s zullen uitkomen (bijlage 13). wordt

met dit sluitgatprofiel t.o.v. een geheel open sluitgat een

reductie in de maximale snelheden bereikt van 15 à 25 % voor het

havenkanaal en van ruim 16% voor de oude havenmond.

Onder de gegeven omstandigheden lijkt daarom een

sluitgat-profiel van 500 à 600 m2 het meest ~cceptabel.

Voor een sluitgatbreedte van 50 m (profiel 500 rn2) zijn op

bijlage 15 de snelheidskrommen weergegeven voor de oude

haven-mond. het sluitgat en de nieuwe havenmond, benevens de maximale

snelheden bij een aluitgatbreedte van (0 m ( profiel 600 m2).

Het sluitgat zal van een bodembescherming dienen te worden

voorzien. Ook de bodem in de oude havenmond nabij de oostelijke

havendam zal. gezien de hogere stroomsnelheàen ( zie bijlagen

6

en 7). wellicht dienen te worden beschermd. Een verbreding van

de oude havenmond en een betere afgeronde vorm van de westellj~e

havendam kan echter de eb- en vooral de vloedsnelheden doen

afnemen en tevens de neervorming beperken. De doorstroming in

het havenkanaal zal daardoor bij vloed groter kunlen worden,

doch in beperkte mate, aangezien de weerstand van het sluitgat dan

voor deze doorstroming bepalend wordt, hetgeen voor de

docr~tro-ming bij eb" reeds het geval is.

Overwogen dient te worden of de bij de oostelijke have~dam

van de oude havenmond aan te brengen bodemoescherming voldoende

is om bescherming te bieden bij de tijdelijk optredende nog

hogere stroomsnelheden in de periode dat de nieuwe havenmond Juist

in gebruik is gesteld ( na doorgraving van de dwarsdam. die het

huidige havenkanaal afsluit) en de oude havenmond nog niet

gedeelte-lijk is afgesloten.

-3-Een voordeel van een volledig of gedeeltelijk open oude

haven-mond t.o.v. een volledige afsluiting is nog, dat door d~

optreden-de stromingen in het havenkanaal eventueel optredende slingeringen

,. ADallse van de berekeniBlsr,.ultaten.

3.1.Verloop

etrooJlulD,lhedenin het Stuitlat bij ver8s;hillen<i,

Rro!iel~RR.rvlakten

,n 4rempelhoosten

(bijl.len

2

1'.

5~.

Het verloop van de snelheden heeft betrekking

op

de

si-tuatie: nieuwe havenmond

en doorgraving

gereed.

a. Profieh·.rnauwing

in de breedte

(bijlagea

2

en 3).

In

een geheel open $luitgat

(profieloppervlak

1470 .2)

bereiken de maximale ge.iddelde

vloed- en ebsnelheden

v.ar-den van 0.60. resp. 0.70 m/a.

,

Bij een protielvernauwing

in de breedte. b.v. door het

uitbouw.n

van stenen dammen vanaf beide oevers, lopen de

stroomsnelheden

aanvankelijk

geleidelijk

op.

aij een pro!i.lo~pervl.k

van

500

m2 (sluitgatbreedte

~ 50

.>

zijn de maximale vloed- en ebsnelheden

opgelopen

tot 1.40.

resp. 1.70 m/s.

De grootste

vloedsnelheden

treden op bijeen

profieloppervlak

van

+

150

.2

(aluitgatbreedte

+

15

m),

nl. 1;15./a; de grootst,

-

-ebsnelheden

treden eerst bij een bijna volledige

afslu.iting

op en bereiken dan waarden van 2.30 mis.

Bij een afsluiting

tot 230

A

150

m

2 (sluitgatbreedte

23

à

15

11 )

tungeert het havenkanaal

als een zijgeul van de

Bocht van "'atull.

Zowel tijdens de vloed als de eb treedt doorstroming

op: in

de .nieuwe havenmond

is de vloedstroom

uitgaand

en de ebstroom

ingaand (zie oók bijlagen 8 en 9).

De

toename 'lande weerstand

in het sluitgat bij

toe-nemende proflelvernauwing

is aanvankelijk

niet groot genoeg,

011

deze-doorstroeing

in

di.

JI~te af te zwakken. dat de

toe-Dalle van de 8nelh~en

wordt verminderd.

Bij afnemen van het

sluitgatoppervlak

neemt het debiet overigena voortdurend

at

( bijl.

2

en

3) ..

Eerst

qij

een klein sluitgat oppervlak

begiatd,

toenallevan

de

enelheden geleidelijk

af te nemen

: dit

verachijuel

treedt over het alg ..een bij de vloeden.lheden

eerder op

dan

bij

eie ebsRelheden.

in ver-jand Illetde omstandigheid

dat

ia

de oude havenmond

a-e vloedstroom

als gevolg van neervorming

..en-.- 10

-een grotere weerstand ondervindt dan de ebstroom.

Deze grotere weerstand verklaart ook de afname van de

vloed-snelheden bij kleine tot zeer kleine sluit~atopperTlaktea.

De grotere weerstand, dip. de vloedstroom in de oude

haven-mond ondervindt. is tevens oorzaak van het feit, dat de

vloedsnelheden gedurende alle sluitingsfasen kleiner zijn'

dan de ebsnelheden.

Op de bijlagen is verder aangegeven het verloop van

de maximale snelheden in de oude havenaondt.o.v. de

ver-schillende sluitingsfasen.

De afname in de snelheden begint duidelijk sneller te

ver-lopen vanaf het stadium, dat een sluitgat profiel van 600 .2

is bereikt, in welk stadium ook de toename van de maximale

sluitgatsnelheden gaat verminderen.

De maximale .IOedsnelheden in de oude havenmond zijn

beduidend groter dan de maximale ebsnelheden, als gevolg

van de st,rke neervorming in de mond, waardoor het

stroom-voerend vloedprotiel +

-

40

%

kleiner is dan het stroomvoerend

.

ebprotiel.

De nota "Modellver.uche t~r die neue Hafeneinfahrt

Delfzijl", vereehatt o.a. gegevens over de stroomsnelheden

in een punt op + 250 11 ten zuiden van het sluitgat voor

-sluitgatbreedten van 100, 65. 50 en 40 m.

'rer vergelijking zi jn de maximale snelheden in dit

puntaan-gegeven op de bijlagen 2 en

3.

Tijdens de vloed ligt het punt in het bereik van de

straal-stroom door het sluitgat; het snelheidsverloop is identiek

met dat van de berekende maximale snelheoen in het sluitgat.

De snelheden z~n iets lager dan in het sluitgat, in verband

met de geleidelijke verbreding van de straalstroom na het

pasSerén van het sluitgat.

Hoewel tijdens de eb het b•• chouwde punt bovenstrooms van

het sluitgat is gelegen en dus van een geconcentreerde

straalstroom-straalstroom geen sprake is als gevolg waarvan

dan ook de snelheden in dat punt aanzienlijk lager zijn dan

in het sluitgat, blijkt toch ook daar de invloed van het

sluitgat op de snelheden in het achterliggende havenbekken;

de maximale in het model gemeten ebsnelheden vertonen wel

degelijk een geleidelijke stijging bij toenemende

profiel-vernauwing.

b. Profielvernauwing in de hoogte (bijl&gen 4 en

5).

Bij een profielvernauwing in de hoogte, b.v.

d00r

het

over de volle breedte van het sluitgat gelijkmatig opstorten

van een dam, vertoont het verloop in de stroomsnelheden

aan-vankelijk hetzelfde beeld als bij een diep sluitgat.

In de getijperiode waarin de grootste stroomsnelheden

optreden, worden de maxima bereikt bij een drempelhoogte van

ongeveer N.A.P. - 1m.

De zeer snelle afname in de snelheden na het bereiken

van de maxima wordt veroorzaakt door de werking van de drempel

als volkomen overlaat.

Overigens zijn de snelheden van dezelfde orde van

grootte als bij de sluiting in de breedte.

De snelheden volgens de bijlagen 2 t/m

5

zijn bèrèkend

met een contra.tiecoëfficiënt ~

=

1.

Uit de bijlagen 2 en 3 kan voor elke willekeurige ~ -waarde

het bij een bepaalde snelheid behorende profieloppervlak op

een eenvoudige wijze worden bepaald. Zo is b.v. indien voor

~ =

1 bij een bepaalde snelheid het profieloppervlak

2

400 m bedraagt het profieloppervlak voor ~ = 0,80 bij

de-zelfde snelheid

~o

x 400

=

500 .2.

3.2.Verloop stroomsnelheden in de oude havenmond bij

verschil-ltndeprofieloppervlakten sluitgat (bijlagen

6

en

7).

ba

«root.te stroomsnelheden treden op bij een geheel

g.-opend sluitgat: de doorstroming is dan het grootst.

12

-het kleinere stroomvoerend pr~fiel, veroorzaakt door

neer-vorming in het westelijk gedeelte van de havenmond.

Aanvankelijk is bij grote sluitgatoppervlakten de

afna-me van de snelheden gering. Vanaf de beginfase, sluitgat

ge-heel open, tot de 'faae waarbij een profieloppervlak van 600 112

is bereikt, nemen de maximale vloedsnelheden af Tan 1.65 tot

1.45 mIs en de maximale ebanelheden van 1.20 tot 1.10 mIs;

daarna gaat de afname sneller ala gevolg van de snel

toenemen-de weerstand in het sluitgat.

Ter vergelijking zijn in de bijlagen de snelheden

aange-geven voor de huidige situatie, dus vóór de verbreding van het

havenkanaal en de aanleg van de nieuwe havenmond.

Voor de beginfase, sluitgat geheel open, liggen de maximale

vloedsnelheden 3x en de maximale ebsnelheden zelfs bijna 5~ zo

hoog.

Bij een profieloppervlak van 500 m2ia de maximale vloedanelheid

t.o.v. de huidige situatie toegenomen van 0.55 tot 1.35 mIs en

de maximale ebsnelheid van 0.25 tot 1.00 mIs.

=>

Eerst' bij een sluitgatvernauwing tot

!

100 m'-, wanneer de

weer-stand in het sLuitgat sterk is' toegenomen en de vulLing van het

havenkanaal voor een groot deel plaats vindt via de nieuwe

ha-venmond, liggen de snelheden op een vergelijkbaar niveau. i

De nota over het modelonderzoek te Hambur~ verschaft

te-vens gegevens over de stroomsnelheden voor sluitgatbreedten van

1:)0, 65, 50 en 40 m in een punt gelegen in het oostelijk

gedeel-te van de oude havenmond op + 250 m ten noorden van het sluitgat.

De ebsnelheden bij een 40 mbrede openin~ zijn niet bekend;

ver-moedelijk lagen deze buiten het meetbereik in het model.

Ter vergelijking zijn de in het model gemeten snelheden in dit

punt op de bijlagen 6 en

?

weergegeven.

De afname van de maximale vloedsnelheden bij toenemende

profiel-vernauwingblijkt ook hier. Overigens liggen de in het model

ge-meten vloedsnelheden 20 tot 12 " laeer dan de berekende

snelhe-den, hieraan mag echter niet teveel waarde worden gehecht,

om-dat het metingen betreft in slechts één punt. De in het model

-gemeten-gelleten ebsnelheden vertonen eveneena bij toenelltende profie],...

"rnauwing een afnemende tendens, echter minder duidelijk dan

bij de vloed. ijovendien liggen de snelheden aanmerkelijk

la-ger dan de berekende.

In de ·betreffende nota wordt gewezen op het zeer onregelmati_

ge stromingsbeeld in dit punt tijdens de eb; als vermoedelijke

oorzaken worden opgegeven de grotere invloed van het stroolD_

effect van de Bocht van Watum in de oude havenmond als gevolg

van de verzwakking van de uitgaande ebstroom, alslIfedehet

steeds van richting veranderen van de uitgaande ebstroom

on-der invloed van de insnoering van het sluitgat.

De berekende. snelheden zijn gebaseerd op een contractie

co~fficiënt

f'-'

= 1 voor het sluitgat. Ook uit deze bij lagen

kan op dezelfde wijze als bij het sluitgat het bij een

be-paalde snelheid behorende profieloppervlak op eel'l/voudige

wij-ze worden afgeleid voor andere fJ. -waarden. .'j

3.3.Verloop debieten en stroomsnelheden in de nieuwe havenmond

bij verschillendeprofielo;p::>ervlakten sluitgat (bijlagen8t

9 en 10).

Bij een geheel geopend sluitgat is de doorstroming via 4.

nieuwe havenmond het grootst (bijlagen

8

en

9).

De uitgaande vloedstroom bereikt dan een maximum van 500

m3/~;,

de ingaande ebstroom is groter, in verband met de kleinere

weerstand in de oude havenmond, en bereikt een maximum van rui.

650m3

is.

Bij toenemende prof1elvernauwing in het sluitgat neemt

de doorstroming eerst langzaam af, om daarna, vanaf een

pro-fielvernanwing van! 600 m2, geleidelijk sneller af te nemen.

Bij een profieloppervlak v~n 500 m2 bereikt de uitgaande

vloed-stroom een maximumwaarde van +

350

m

3

/s en de ingaande ebstroo.a

een maximum van 500 m3/8.

2

'i';erstbij nrofieloppervlakten tussen 300 en 150 m verdwijnt

de doorstroming tijdens de vloed en gaat over in een

-stroom-�.j"'OII.••

.1

ebtr ••dt ,.tt;,,.,.sCbij,IUrel

op' bij

't n

200

.n

150.~.

'

i ....'/

lij ••

nyoll.4lig

.

p:elbt.n

dalll1. de yullin,eetrooa

vanzelt._.,..

- - --'. . - "',':.:': ,-'~:'.~'

kend het groetst.

D. maximum

ingaande

vloedstl'oollbedraag.',',.ta.'

rut.

400

.3/8 en de

aaXillQII

uitga_nde

ebstrooll onge.e.r}50·

..

'i••

Het .erloop

in de atroomsnelheden

v~rtoont;lI.t.e1"._"l.·'

O..~jlage

10).

De grootte

van d~ op deze bijlage

aangege.4UI.n.~ ..

heden moet als globaal

worden

bEHtchOu.d, lIletname in het ge.al,

" .\'

van een ingaande

stroom waarbij

neervorm1ng

, bij vloed ellklet~<

ne8luitgatoPPervlaltten)dàn

-.l

atroomconcentratie(bij

eb·e.

grote sluitgatoppervlakten)

optreedt.

Bij een geheel

geopend sluitgat

zijn de vloed~ en

ebanel-h~qen het grootst;

de maximale

vloed-

en ebsnelh.den

bed,.agen

dan resp. O.ZOen

0.30 m/s.

Bij ••n geheel

gel5lot,endam zijn de maxiraale

vloed80,1-heden groter

dan. bij een geheel geopend

sluitgat;

in verband

met het yoorkolllen.an een omvangrijke,

stabiele neer in de nieuwe

""J1.lIIondis het stroo.l'oerend protiel

klein.

In.

de langs de oostelijke

havendam

naar binnen

trekkende

vloed-stroom

in de maximale

gemiddelde

snelheid

ruim

0.40

II/S.

Het

is niet uitgesloten, ,dat

t

ala gevolg van de sterke

strOOII....

concentratie

langs deze dam de maximale

snelheden

plaatselijk

oplopen

tot het dubbele

van de op bijlage

10

aangegeven

waarden.

Bij protieloppervlakten

tussen

400

en

1000

.2 is de ~on...

.

centratie

1'8.11

de uitgaande

vloedstroom

het grootst ,lang' ••

westelijke

havendam.

De ebstroom

ie &o.el 1'oor in- als uitgaanae

stroom

en

voor, alle protielopperYlaktea

van het sluitgat

het me~.t

.e-COGc'entreerd

langs de westelijke

havenaam •

3.4. V"rlos?p aSrnm"n,lbedea.

ion het a.vankanaal

ter RIaal"

dedqoE,raving

bij, v,er.çhi!lel'lde

Rrofiel0U!rvlaIst,e

~(bijla~

11).

De grootste

stroom.aelheden

treden op bij een geh •• l

ge ..

opend sluitgat,

als gevolg Viln de sterke doorstroming.

De maxi .. le gemi'delde

vloed-,n

ebsnelheid

is dan resp.

0.4,

-eD-en 0.55

_Is.

De afname van de snelheden bij toene~ende

protielver-nauwing van het sluitgat is identiek lIlethet 6i1elheidsverloop

in de oude en de nieuwe bavenmond; ook hier eerst een

langza-me afnalangza-me van de snelheden, waarna voor profieloppervlakten

2

< 600 lil een snellereatname volgt.

Eerat bij een proffeloppervlakt. yan het sluitgat van

!

100 .2 is het doordringen van devullings- en ledigingsstroom

tot de doorgraving via de nieuwe havenmond merkbaar aan een

o.~

kering v~n de stroomriohting.

Ter vergelijking zijn van de in het model te Hamburg in

één punt gemeten snelhèden ter plaatse van de doorgraving de

maxi~ale snelheden voor sluitgatbreedten van 100,

65•.~

en .~

11I op de bijlage aangegeven.

De berekende maximale gemiddelde vloedsnelheden vertonen een

goede overeenkomst met de gemeten maximale snelheden.

De gemeten maximale ebsnelheden liggen + 40

%

lager dan de

be-rekende gemiddelde waarden.

Overigens blijkt ook uit de in hèt model gemeten waarden de

af-name van de snelheden bij toenemende profielvernauwfng van het

sluitgat.

3.5.Da voo~ aen gun't,ae stromingstoestand 1n de haven ,ewenste

sluitsatbreedten (biJlalen 12 t/11I 15).

Wanneer de da. tèn. zuiden van de oude havenmond geheel

wordt gesloten is de stromingstoestand in het havenbekken ten

zuiden .an -de dam .eliswaar het gunstigst- de snelheden zijn te

verwaarlozen- en zijn Ook de snelheden in de oude havenmond

ge-ring met maxima tot hoo.gstens 0.30 ./s, ecbter, de

stromings-toestand in de nieuwe havenmond is dan zeer ongunstig. De in de

havenmond opt~edende krachtige, stabiele neer hindert de scheep.

vaart en bevordert het aanz~ndingsproce ••

J~en YQlledig afgesloten oude havenmond is dan ook minder

gewenst.

Nanneer de verbinding van de oude haveningangmet het

achterliggende h.yenk.naal geheel open blijft, treedt zo•• l

tij-dens de vloed als de eb een krachtige doorstroming op en voor

neervorming in de nieuwe havenmond behoeft niet te worden

ge.

vreesde

De stroomsnelheden in de oude havenmond zijn echter in deze

aj;-tuatiehet grootst, en de maximale gemiddelde vloedsnelb.eid be.

reikt een .waarde van ruim 1.60

mis.

Gedurende een periode van

1 uur treden vloedsnelheden > 1.50 lIl/s op' (bijlage 12).

In verband met de sterke vloedstroomconcentratie langs de oos.

telijke havendam zal een bodembescherming vermoedelijk

nood-zakelijk zijn, terwijl een uitbreiding van de neervorming

hin-der oplevert voor de scheepvaart en sterke aanzandingen kan ver.

oorzaken.

Ook de snelheden in het havenkanaal zijn in deze situatie

het hoogst, hetgeen ook moeilijkheden voor de scheepvaart kan

opleveren.

1::enverbredip(p; 'Van de oude ha'Ve.n'l1onden een betere

vorm-geving van de westelijke havendam doen weliswaar de s!lelhèden

in de oude havenmond afnemen, maar veroorzaken nog grotere

stroomsnelheden in het havenkananI en in de nieuwe havenmond.

Een bijkomend nadeel is 'Verder het ontbreken van de

mo-gelijkheid langs de afsluitdam ligplaatsen voor kleine

vaartui-gen in te richten.

Om deze redenen is ook een geheel open verbinding van de

oude havenmond met het achterli8sende havenbekken ongewenst.

De oplossing moet worden gezocht in een gedeeltelijke

geopende afsluitdam.

Een profielvernauwing van het sluitgat tot b.v.

800 .2,

d.i.

een sluitgatbreedte van

80

m, verandert nog weinig aan de

stro-mingstoestand irt de oude havenmond en het havenkanaal; de

snel-heden vertonen slechts geringe verschillen met die van een

,e-heelopen verbinding ( zie de bijlagen

7, 8

en 1:1). De hiervoor

genoemde nadelen van een geheel open verbinding behouden hun

17

-geldigheid.

In verband met het gevaar van neervorming in de nieuwe

havenmond mag de profielvernauwing van het sluitgat ook weer

niet te ver worden doorgevoerd.

Uit de in de nota over het modelonde~zoek gepubliceerde

resultaten is gebleken, dat enige neervorming reeds kan worden

verwacht bij een sluit~athreedte van

40

m.

De resultaten van het modelonderzoek samenvattend, wordt in de

onderhavige nota gezegd, d~t hij een gedeeltelijk geopende oude

haveningang, een ~odanige stroningstoestaná kan worden bereikt,

dat in de nieuwe haveningang neervorminp; oractlsch geheel kan

worden vermeden.

Bij sluitgatbreeJten van 50 en 65 m stellen zich volgens de

modelonderzoekingen ootimale verhoudingen in, echter met die

beperking dat alleen de hydraulische aspekten in het onderzoek

zijn betrokK.en.

Per vergelijking zijn op bijla~e 14 de snelheidskrommen

ter plaat;,e van de doorgraving weergegeven volgens het

model-onderzoek in ~An meetpunt voor sluitgatbreedten van 50 en 65

m, en de snelheidskrommen over het stroomvoerend profiel

vol-gens de berekeningen voor sluitgatbreedten van 40 en 50 m.

Aan~ezien de snelheden volgens de berekende kromme voor

een sluitgatbreedte van

50

m hoger liggen dan de uit het

model-onde~zoek bepaalde stroomsnelheden voor een overeenkomstige

sLuitgatbre dte en zelfs voor het grootste gedeelte hoger ~ijn

dan de snelheden volgens het modelonderzoek voor een

sluitr;at-breedte van 65 m, terwijl bovendien de herekende snelheden

gemiddeld0n zijn over het gehele profiel en de uit het

model-onder~oek bepaalde snelheden voor één punt gelden, mag worden

geconcludeerd, dat hij een sluitgathreedte van 50 à 60 m volgens

de berekeningsresultaten geen neervorming in de nieuwe

haven-monll ~al pl~atsvinden, waarbij ~e inv oed van

dichtheidsstro-mingen buiten beschouwing zijn gelaten.

Een sluitgatbreedte van 50 of

60m

(of een

profielopper-vlak van 500 of 600m2) is tevens een compromis tussen de

-stromingstoestanden-stromingstoestanden in de oude havenmond en in het sluitgat,

als uit de bijlagen 12 en 13 blijkt.

2

Tijdens de vloed treden bij een profieloppervlak van 500 m noelt

in het sluitgat noch in de oude havenmond snelheden op

>1,5

mi.;

de duur van de snelheden > 1,0

mis

is op beide plaatsen! 2 uur

en van de snelheden >

0,5

mis !

4

1/3 uur (bijlace 12)

Tijdens de eb verschilt de stromingstoestand bij een

profielop-pervlak van + 700 m2 maar weinig met die van de vloed bij een

profielopper;lak van 500

m2

(bijlage

13).

De stromingstoestand

in het havenkanaal is bij

een

profieloppervlak van 700

m

2 echter

maar weinig gunstiger dan bij een geheel o~en sluitgat.

3ij een sluitgatprofiel van 500

à

600 m2 wordt een

ver-mindering in de maximale snelheden ter plaatse van de

doorgra-ving bereikt v~n 20 à 25% voor de vloed en 12 à 17 ~ voor de eb

t.o.v. een geheel open sluitgat (bijlage 11).

Cen profielvennauwing van 700 tot 500 m2 doet de maximale

snel-heden in het slui tga t met 20 ,.; vermeerderen en de maximale

snel-heden in de oude hawenmond met ruim 10

%

afnemen (bijlage

2,3,6

en

7),

waárdoor een uitbreiding van de neervormin~ in het

be-staande havenbek<en zoveel mogelij~ wordt beperkt.

Op bijlage

15

zijn voor een sluitgatbreedte van 50 m

(pro-fieloppervlak 500

m

2bij een bodemdiepte van N.A.P. -10 m) de

snelheidskrommen voor oude havenmond, sluitgät en nieuwe

haven-mond aangegeven, beneven~ de maximale snelheden bij een

sluitgat-breedte van 60 m (bodemdiepte N.A.;>. -10 m).

Ter vergelij~ing is tevens de maximale vloedsnelheid in de oude

havenmond, bepaald uit het modelonderzoek, op de bijlage

aan-gegeven. De maximale ebsnelheid ia niet aangegeven in verband

de gesignaleerde onregelmatigheid in de Gnelheidskrom~e volgeRS

modelonder7.oek.

Uiteindelijk is een sluitgatprofiel van 500 à

600

11'12 uit

waterloopkundig oogpunt.een colft»romis-oplossing.

Voor de nieuwe haven'1ond, waar g~D neervorming optreedt " en

voor het havenkanaal,·waar de snelheden tot een aanvaardbaar

niveau zijn teruggebracht, is de onlossing gunstig.

Ook... 19

-Ook voor de oude havenmond ,waar door het afzwakken ...an de

stroomsnelheden en de profielvernauwing yan het sluitgat 4e

neeryorming vermoedelijk kan worden beperkt tot het gebied

ge-legen tussen de oude havenmond en het sluitgat.

Daarentegen zal in verband met de concentratie van de vloedstroom

in de oude havenmond langs de oostelijke havendam yermmedelijk

enige bodembescherming noodza~e11jk zijn.

Verder veroorzaakt de YJo.aetroaa door het sluitgat een

straal-stroOm in het achterliggende havenbekken, welke tijctens de

maximale stroom enige hinder kan veroorzaken voor de sch.epYaar~~

Hoewel de maximale ebsnelheden in het sluitgat ongeveer 30

%

hoger zijn dan de maximalevloe4snelheden. levert dit voor de

scheepvaart in het bestaande havenbekken vermoedelijk weinig

hinder op. Wel moet rekening .orden gehouden.et een krachtige

ebstroom tussen het sluitgat en de oude havenmond.

3.6.

Verloop stroomsnelheden ter piaatse van de oostelijke

afslu1tins van het bestaande havenkaqaal gedurende de

doorgraving (bijlagen 16

tlm

19).

Ten einde een indruk te verkrijgen van de snelheden, .elke

ongeveer kunnen worden verwacht bij doorgraving van de

ooste-lijke afsluitin~ van het bestaande havenkanaal, aadat de nieuwe

ha-venmond is gerealiseerà,zijn de grafieken op de bijlagen 16 t/m

19

samengesteld.

Bij een profiel verruiming in de breedte bereikt de

maxi-male gemiddelde v.loeGsnelheid een grootste waarde van + 1.3

à

1.4 mis bij een profieloppervlak van 250 à 300 .2 of een breedte

van 25

à

30 m bij een diepte van N.A.P. -10 m. Hierna nemen de

snelheden geleidelijk af (bijlage 16)

De maximale gemiddelde ebsnelheid bereikt zijn grootste waarde

. 2

reeds eerder: bij een profieloppervlak van 150 m wordt de groot~

ste waarde bereikt van!

1.8 mis

(

bijlage

17).

Bij een geleidelijke afgraving, d.w.~. een gelijkmatige

afgraving over de volle breedte, vertoont het snelheidsverloop

geen wezenlijk verschil met dat van een profielyerruiming in de

In verband "et de onzekerheid over de t~ te passen

werkwijze voor de doorgraving en de onregelllatigheid in de

profielen tijdens de doorgraving, hebben de berekende

snel-,

heden slechts een globale waarde.

4. Berekening van d, stroomsnelhed,n.

4.1.Algemene theorie van de sei1jberekenin,.

De berekening van de getijstromen is gebascterd op de

voor lange golven geldende differentiaalvergelijkingen, n.l.

de continurteitsvergelijking:

g ~

+

b

:t ..

0, .n

de bewegingsvergelijking:

uH

+

1

aQ

u

x gA

a t·

:=

o.

Deze vergelijkingen gelden als bij benadering:

1. de stroom ééndimensionaal en van constante dichtheid is;

2. de formule van De Chézy geldt (v:cVR!);

3.

de stroomvoerendebreedte constant is in de tijd en in

de stroomrichting.

Qm aan deze voorwaarden te voldoen wordt een getijgebied

ge-schematiseerd in vakken, zodanig, dat per vak de verandering

in de geometrie gering is.

In verband met hun geringe invloed in het betreffenoe

gebied blijven buiten beschouwing de centrip,tale- en de

Corialis-versnelling, de windinvloed en de

snelheidsverand~-ring in de stroomrichting voor één vak.

b. w weerstand

_"

It

"

"

:: 1/gA) :c

1/C2A2R)

:::b +<xb/gA2) 8

Ter vereenvoudiging van de bewegingsvergelijking

de volgende grootheden ingevoerd:

a.

m

traagheid per eenheid van lengte

worden

c. b Bernoulli term per eenheid van lengte

e

Deze grootheden zijn voor ieder vak constanten ale per vak de

I

waterdiepte-verechillen gering zijn, de waterspt.gel bij

be-nadering een rechte lijn i. en het verloop van Q rechtlijning

De b•• egingsvergelijking .ordt

~an:

In deze vergelijking en in de continu.1teitevergel:1jking zijn

alleen h en

Q

variabel

Integratie van beide vergelijkingen n.ar x~ geeft

het

verloo.

verticale en horizontale getij:

i)Q. ()Jt

H2 - H1

= -

m

;d'-.

A x - •

I ~ .\~.

A x

+

be~

~t'

() hm

en Q2 - Q1 = - b è) t • A X.

Ten gevolge van de achematisa tie in vakken is ç~.

h1+ h2 2

Q,.Q2

2 en h

m

=

=

hg ; verder is A x=l.

Indien worden ingevoerd m.l

=

M

t w.l =

W

t be.l =Be 8D b.l.

13. d"n

worden de vergelijkingen: i)

Q

H2 - H1 'lil - M è) t$

-wlQ

IQ

.BQ g g e g è) h g

De x-as wordt gelegd in de as van de rivier en wel ntet de positieve

richting naar zee toe, zodatt als van de zeezijde af wordt g.re.

kend, de verschillende termen in de beide vergelijkingen e'a

teg011-gesteld teken krijgen.

De index 1 wijst op de zeezijde van het vak.

Verder is

Q

positief in geval van eb en negatief bij vloed.

Ter bepaling van de afgeleiden wordt de raaklijn opgemeten

è) hs; A h,

over een afstandje At, d. w. z. è) t ' :: At' De afstaneS.

At wordt niet gevarieerd, en kan daarom, ter vereenvoudiging

van het rekenwerk, bij de grootheden

M

t Be en

B

getrokken word~R.

M Be B

waaruit volgt:

!!

=

'"At""

~e· A t en! -A

t •

H2 -

H1

= ':<2 - Q1· MAQ ...

w

IQtQ

-

B Q Ah - g gg -e g g BAh - g

...

2.2

-De voor de berekening benodigde grootheden zijn dus:

1 1 (b + Olb)l b.l M=

w=

B s B= gAl!.t t C2A2R

,

:: gA2 l!. t en

tot

-e

4.2. ~xtra .eergi.verliezen in de haven.

V.rwijdingen of vernauwingen in een waterloop kunnen de

oorzaak zijn van extra energieverliezen. Daar deze

verschijn-selen zich afspelen in een gehied van. kleine omvang, zijnde

effecten ven berging.en traagheid niet van belang, zodat

per-manente stromin~ mag worden aangenomen, d.w.z. een stroming,

die niet in de tijd verandert.

Uit de stroommetingen, verricht in november 1965, is

ge-bleken,dnt de intrekkende vloedstroom in het westelijk gedeelte

van de huidige havenmond een sterk ontwikkelde neer met

verti-cale as veroorzaakt, waardoor het stroomvoerend profiel tussen

de havendammen gemidde ld over de vlpedptriode op de :neetdag

on-/

geveer

60%

bedroeg van het totale rrofiel tussen de havendammen.

Met het oog hierop kan de bestaande havenmond, me.t een breedte

van 100 m tussen de havendammen en een lengte van! 120m, voo~

de vloedperiode beschouwd worden als een insnoering van korte

lengte, d.w.z. een korte plaatselijke vernauwing, waarachter

weer een verwijding plaats vindt.

Als A het profieloppervlak tussen de havendammen voorstelt,

n 1

~ An dat van d~ gecontraheerde straal (profiel 1 ) en A2 het

profieloppervlak benedenstrooms v~n de havenm0nd (profiel 2),

1

dan is

V1 ::

Q en

fJ.A _n

Tussen het profiel bovenstroomR van de havenmond (profiel 1)

en profiel 11 is de stroom geleidelijk versneld en de energie~

hoogte in profiel 11 is dan gelijk aan die in profiel 1, d.i,

H1•

Tussen 11 en 2 ontstaat een vertragingsverlies (verwijding)

1 ( . 1

2g

P.

A

n

-hierin-hierin is W de weerstand van de vernauwing en

Q

de afvoer ter e

plaatse.

Uit de in november 1965 verrichte stroommetingen is

te-vens gebleken, dat gedurende de ebperiode geen contractie

op-treedt tussen de havendammen.

Bij de toestroming van het havenbekken naar de havenmond vindt

eerst een geleidelijke vernauwin~ plaats; het stromingsbeeld

heeft een vloeiend verloop en de energieverliezen zijn

hier-bij te verwaarlozen. Bij uitstroming in de Bocht van Watum

treedt plotselinge verwijdini op; hierdoor ontstaat weer een

vertragingsverlies, welke hoogstens is

H -H::: (V1-V2)2:: 1

~-L_

1

F~l.

1Z 2g 2g An A2

-H -

_a

Aange7.ien A2

(profieloppervlak Bocht van 'riatum)groot is

1 1

term A2 worden verwaarloosd, dus H1-H2 ::2 A2

g n

Het sluitgat en de doorgraving van de huidige oostelijke

afsluiting van het havenkanaal kunnen zowel voor de vloed als

voor de eb worden beschouwd als i~snoeringen van korte lengte.

1 1 1 2

De weerstand van dese insnoeringen tB dus.Ve::

2g

(~A -

r-) ;

n 2

hierin is A het profieloppervlak van het sluitgat of de

door-n

grav;'ng en A2 het profieloppervlak benedenstrooms van deze plaatsen.

In verband met de vormgeving van je nieuwe havenmond, het

vloeiend verlooIJ vnn de havendammen, de afgeronde hoeken en

het stroombeeld van de in- of uitgaande stroom, zijn hier geen

extra energieverliezen in ~ekening gebracht, evenmin als bij

de overgang van het havenbekl-:en achter de oude haven'1Ond naar

het :lavenkanaal.

4.3.

Afleiding van de bij de berekenin~en 5ebruikte

getijver-gelijking.

Twee geulen, die naast elkaar liggen, Voldoen op de

Uit deze voorwaarden volgt, dat, voor het geval van een geheel

of gedeeltelijk geopende oude havenmond, tussen de beide

knoop-punten - oude en nieuwe havenmond - het energieverval in de

Bocht van Watum gelijk moet zijn aan het totale energieverval

in het havenkanaal, dus:

De termen

met

index

B

of b hebben betrekking op de Bocht van

Watum tussen de oude en de nieuwe havenmond en die met index ft

op het havenkanaal tussen dezelfde knooppunten.

Qb en QH zijn de resp. afvoeren gemiddeld over het traject tussea

deze knooppunten. In de berekening is voor At een periode van

1200 sec. genomen; dan is t.Qb of t.QH de verandering van de

ge-middelde afvoer in 1200 sec en A hB of 6hH de verandering van

de gemiddelde waterstand in 1200 sec.

Verd~r is IV

IQ

IQ

he.t energieverlies in de oude havenmond en

mmm

N

IQ IQ

het energieverlies in het sluitgat.

S S 6

Indien QB het gemiddelde is van de debieten, resp. aan de

westzijde van het knooppunt Bocht van Watum - oude havenmond

en

aan de oostzijde van het knooppunt Bocht van Watum-nieuwe

haven-mond kan Qb worden vervangen door ~-QH.

Evenzo kan 6 '~b worden vervangen door t.QB- t. QH.

Qm kan worden vervangen door QK + QH; QK- is gelijk aan tx de

1 1

afvoer samenhangende met de komberging van het havenkanaal, dUB

-M -

_-B

QK1 =

i

x BHti. hl{. Tenslotte wordt

Q

s aanQK 1 en het sluitgat.

vervangen door '~K·+QH; hierin is QK' gelijk

2 2

verminderd met de komberging tussen de oude havenmond

- 2.5 ...

Na enige bewerking ontstaat de volgende vergelijking:

(!iB+!iH) Ä(..lH+WH IQHI QH :; (Ws+·.vm-WB)Q~+2(WslQK1 +W.IQK11+WBIQBI) QH+

-(!ie Ä hB+!ie.Ä hH)(~H=(!!BÄQB+·/1BI QBI QB-l!e.Ä hBQl3):WsQ~ :W:n'~~

B H B 2' 1

De 3de term van het eerste lid heeft een min-teken voor de vloed

en een plus-teken voor de eb; de beide laatste termen van het

tweede lid zijn positieftijd~ns de vloed en negatief tijdens de

eb. De tussen haakjes geplaatste termen in het tweede lid gev~n

het verschil in energiehoogte Voor de Bocht van' .'fatumtussen de

oude en de nieuwe havenmond.

Voor bepaling van de factor 13 is de doorstroming van ot

naar het üostfriesche Gaatje via de Paap buiten

beschouwing-gelaten, omdat deze doorstroming va~.weinig invloed is op

de 26 de

-de getijstromen in het gebied ten zuiden v~n de dallijn

van de Bocht van Watum, in welk gebied de te onderzoeken

stromingstoestanden optreden •.

Voor de omrekenin~ naar gemiddeld getij is

uitge-gaan van de gemiddelde getijkromme, ontleend aan de

Rijks-peilschaal te Delfzijl, wa3rbij, in verband met de

VO,lrt-planting van het getij, voor de oude havenmond rekeninf.

is gehouden met een geringe vervroeging en voor de nieuwe

havenmond met een geringe vertraging van het g,,~tijt.o.v. de

plaats van de Rijks~eilschaal.

Voor het bepalen van de late van verschuiving in de tijd is

gebruik gemaakt van de gegevens verkregen uit metingen van

het verticale getij in december 1967 0) diverse plaatsen in

de haven en oostelijk daarvan nabij üterdum.

~la bepaling van de gemiddelde getijkrommen ter

plaat-se v!n de oude en de nieuwe havenmond en van de

kenterings-tijden voor gemiddeld getij, ontleend aan de metingen van

196!f en 1965, zijn zowel voor het getij van de meetdagen

aIR voor gemiddeld getij de vloed - en ebperioden tuss.n

de kenteringstijden in 12 gelijke perioden verdeeld.

De debieten voor gemiddeld getij werden vervolgens

bepaald door de aebieten van de meetdagen op de hiervoor

vermelde tijdstippen te vermenigvuldigen met de factor

F gem. è)h~ ()t gem.

F x i:>h i:>t

Hierin is F het oppervlak van het dwarsorofiel op een

gem. '

bepaald tijdstip in de Bocht van Watum ter plaatse van de

oude of nieuwe havenmond voor~emiddeld getij en

~hl

i:)t

Se••

de stijg- of daalsnelheid voor het gemiddeld getij on

de-zelfde plaatsen, waarbij de kromme omstreeks de kenteringen

aan de kenteringstijden is aangepast.

F en è)

hl

è)t hebben betrekking op dezelfde waarden voor het

getij van de meetdag en wel op hetzelfde tijdstip.

Deze wijze van omrekenen i~ een benadering Ol~ echter, gezien

de kleine verschillen tussen het getij op de meetdag en het

I

gemiddeld 27 gemiddeld

-gemiddeld getij, niet tot afwijkingen van enige betekenis

aanleiding geeft.

Op de berekende debietkrommen ter plaatse van de oude

havenmond is nog een correctie toegepast, in verband met de

verlenging van het havenkanaal, .waardoor het waterbergend

oppervlak bij lagere waterstanden wordt vergroot. De

toe-name in de aan- of afvoer op een bepaald tijdstip bedraagt

B x bhl ~t, waarin B het waterbergend oppervlak is van de

verlenging van het havenkanaa~ en ~hl ~t de stijg- of

daal-snelheid voor gemiddeld getij in het midden van het vak.

De berekende waarden werden, alvorens deze met de eerder

berekende debietkromme te sommeren, iets in de tijd

ver-schoven, ten einde rekening te houden met het tijdsverschil

tussen de oude en de nieuwe havenmond.

Ter contrale op de ter plaatse van de nieuwe

h~ven-mond berekende debieten zijn deze nog op een andere wijze

berekend, nl. door de debieten ter plaatse van de oude

havenmond te verminderen met de totale komberging op een

zeker tijdstip tussen de oude en de nieuwe havenmond, d.i.

B x bhl ~t. B is het totale waterbergende oppervlak tussen

de oude en de nieuwe havenmond voor de Bocht van Watum en

het havenkanaal, incl. de uitbreiding. De ë)h/ (jt-kromme

is ontleend aari het gemiddeld getij van de

Rijkspeil-schaal. waarbij omstreeks de kenteringen de kromme

weer is aangepast aan de kenteringstijden.

De verschillen met de vorige berekening bedroegen maximaal

niet meer dan 10 %, zodat de eerder gevonden waarden zijn

aangehouden.

De gemiddelde getijkromme, ontleend aan de Rijk8peil~

schaal en de debietkrommen voor gemiddeld getij in de

Bocht van Watum ter plaatse van de oude en de nieuwe

haven-mond zijn aangegeven op bijlage 20.

De grootheid QB is het gemiddelde van de beide

28

-b. !'lBen

!in'

'NB en WH'

.ê.

eB en !!eH (bijlagen 21

t/m

23).

Voor het bepalen van de grootheden

!,

W en !ezijn

van de Bocht van Watum en het havenkanaal voor het traject

oude havenmond- nieuwe havenMond een groot aontal

dwars-profielen gete~end, welke representatief zijn voor een

klein gedeelte van de betreffende geulen.

De dwarsprofielen zijn ontleend aan:

a) voor de Bocht van ,iatum: peilkaarten Studiedienst Delf~ijl,

opname 1967;

b) voor het havenbekken tussen oude havenmond en

uitmon-ding Eemskanaal: peilkaarten Havenschap Delfzijl,

op-name 1967;

c) voor verbreding havenkanaal: beste~tekening Di~ect~e

Groningen;

d) voor uitbreiding havenkanaal en nieuwe havenmond;

schetstekening D~rectie Groningen.

Voor enkele wJterstancten tussen de grenzen N.A.?

+ 1.20 m en N.A.? - 1.60 m werden vervolgens de van de

waterstand afhankelijke factoren A, ct, b en b uit de

B

dwarsprofielen bepaald. Aangezien voor het traject oude

havenmond- nieuwe havenmond de docht van Natum, lengte

5100 m, en het havenkanaal, lengte 6200 m, ter

vereen-voudiging van de berekeningen ieder als één vak zijn

be-schouwd, werde~ de uit de dWclrsprofielen bepaalde

facto-ren gemiddeld.

De theoretische waarcte van de co~ffici~ni van De

Chézy

C wordt bepaald met de formule C

=

18 log

12R/k

D,

waarin

kn

de afmeting

is, kenmerkend

voor de wandruwheid

- ze}

-1

grootheid Wil een gemiddelde C-waarde van 60 m~/s worden

aan-gehouden, en voor het havenkanaal met een meer slibachtige

bodem e~n gemiddelde C-waarde van

63mi

/s voor berekening van

'NH•

Ten einde de variaties in de snelheden in het

dwarspro-fiel, met betre~~ing tot de gemiddelde snelheid op een bepaald

moment, tot uitdrukking te brengen is in de

be.egingsverge-lijking de coëfficiënt inge~oerd. Deze coëfficiënt kan

wor-den gedefinieerd door ex=

f

V -sdA • Hierin heeft de integraal

V~A g

betrekking op het totale oppervlak van het dwarsprofiel, V ie

de snelheid in eHn bepaald punt van het dwarsprofiel en V

g

peilkaarten en de stroommetingen niet exact kon worden

uit-gevoerd, is in de berekenin~ van de grootheid !e voor de

is de gemiddelde snelheid over h~t totale dwarsprofiel.

VOCjr rivieren, welke een ·niet te 'onrefJtlmatigevorm hebben,

heeft deze co~fficiënt een wa3rde van ongeveer 1.1 tot

1.2.

Aangezien het havenkanaal en de Bocht van uatum voor het

beschouwde traject vrij regelmatie van Vorm zijn en tevens

de bepnling van de grootte van de factoren b ep b uit de

s

waarde 1 ingevoerd.

Op de bijlagen 21 t!m

23

zijn de bere~ende waarden voor

~B en Mi

,'<'a

en W1, en 3 en B uitgezet en door vloeiende

-t t

-eB

-eij

lijnen met elkaar verbonden.

c. W en W (bijlagen 22 en 2~)

s m

De weerstandstermen voor het sluitrrat (Ws) zijn voor

eb en vloed gelijk, aangezien het profieloppervlak

beneden-strooms van het slui teat, A2, Vlor de. vloed slechts weinig

verschilt met dat voor de eb.

De waarde van de contractieco~ffici~nt~ WOrdt

groten-deels bepaald door het meer of minder af~erond zijn van

de rand~n van de instroomopening.

Aangezien de~e afronding bepaald wordt door de wijze van

-uitvoering-!'"

'0-uitvoering tijdens de aanleg van de dam, en bovendien van

moment tot moment verandert gedurende de aanleg, zal de

grootte van de

p

-waarde ank voortdurp.nd variëren.

Het in de berekening invoeren van een contractiecoërfici~nt,

waarbij rekening wordt gehouden met de steeds wisselende

omstandigheden is ondoenlijk. In verband hiermede is in

de berekeningen voor de contractieco~fficiënt een waarde

van 1 aangehouden. 1 1

:::

2

(a-;r-g ,- n 1 A ti ::

_(_...2

s 2g MA n

De formule voor de weerstanri in het sluitgat

W

=

s

1 ~

~) kan ook worden geschreven in de vorm

2

1)2x

...l..

t liet welke laatse vorm

W

achtereen-A2 s I

2

-Voor-À

n

volgens voor de verhoudingen -

=

A2

0.4; 0.1; 0.04

en

0.01

is berekend.

Bij het kleiner worden van het profieloppervlak van het

sluitgat •• emt de weerstand snel toe.Bij een verhouding

A

AD -

0.4,

liggen de waarden voor W t afhankelijk van de

2 s

waterstand, tussen

0.40

en

0.78

x

10-7

(,i~/m5); bij een

A

yerhouding

+

=

0.01

tussen

1743

en

3417

x

10-7

(.2/m

5).

2

Ter beperking van de afmetingen van de grafiek zijn de

be-rekende waarden op half-logarithmisch papier uitgezet t.o.v.

de waterstand.

De punten liggen daardoor te~~n5 op eèn rechte ( zie

bij-lage 24). In de grafieken met de eindresultaten zijn de

stroomsnelheden uitgezet t.o.v. het profieloppervlak van het

sluitgat benlden N.A.P. en t.o.v. de hieryoor ge.oemde

Yer-ho_dingen

-xa-,.

Deze opzet maakt het mogelijk met elke

wil-2

lekeurige eontractieco.tfic1~nt op een eenvoudige wijze het

bij een bep'~ld. gemiddelde stroomsnelheid behorende