Artificial Islands in the Beaufort Sea: Stability of shore protection with loose materials on a circular island

I's ,.(_.,._r r;4--1 7''''' >'....

'vJL -

r-'ff

por

l::-'

R

t', -ÁRTIFICIAL ISLANDS IN THE BEAUFORT SEA

Stability of shore protection with loose materials on a circular island

Introduction

1.1 Terms of reference and scope of the study

With its letter dated August 1, 1975, number Cu 75.506, Hydronamic B.V.

com-missioned the Delft Hydraulics Laboratory ,to perform a literature study on the

stability of shore protection with loose materials on a circular island, both

for protections -with a static equilibrium with slopes smailer than 1:5 and

_ for protectLons with a dynami,c equilibrium. The present report is written

byMessrs. E. van Hijum (dynamic protection) and C. Ramkema (static protection),

project-engineers of the Laboratory De Voorst of the Delft Hydraulics Laboratory.

1.2 Boundary conditions

Temporary facilities for oil exploration àre considered being constructed, in

varying water depths.

The core of these islands is made of sand, protected against wave attack

and current by coarse material.

•

The tides in the area under consideration are weak and may be neglected, as

weIl as the currents •

The temporary facilities have to withstand a storm of 1000 waves with a

significant wave height Hs = 6 mand a top-period of the energy density

spectrum Ta

=

8.... 10 s.

The damage for static protection after this storm should be smaller than 2%.

1.3 Conë1usions

~ho;~_2;~E~ctio~_~!E~_~~~i~_~~!!ib~!~~

Only literature on regular wave attack on straight gravel slopes is available.

2 For design wave conditions there is one optimum initial slope.

3 During profile formation areas with erosion and accretion are varying, so it

is recommended to keep the layer thickness constant over the whole area that

is attacked by waves: from the toe of the island up to the point of maximum

M.S.L. + 1.5m z tg 0(

<

optimum slope beo en - cr e st initial profilil point of initial on t hel initial tg 0(

>

optimum slope .z M.S.L. +- '.5m M.S.L.= 0.00

•

initial profilel

polnt of initi al movement on thcr initial siopIl

I

DELFT

HYDRAULICS

LABORATORY

SCHEMATIZATION

OF THE EQUILIBRIUM

PR<FILE

-2-4 Due to com~ined diffraction-refraction, transport of gravel takes place

from the weather-side of the island to the lee-side. Profile lowering at

the weather-side has the order of magnitude of about I m/hour at storm

conditions.

5 Repairing of eroded areas can be done by pumping back gravel from the lee-side

of the island.

6 More detailed information can be obtained from model tests with irregular

waves.

~h~E~_2E~!~E!~~g_~ith_~!~!~E~g~~!~~E~~

There is a lack of information about.stability of armor units on slopes

flatter than 1:5.

•

.2 It seems economically not feasible to construct islands with a statie pro-tection with slopes flatter than 1:5. The quanti"ty of stone will be tremen-dous.

3 When it is decided to make slopes in the range of 1:5 up to 1:15, there has to be reckoned with armour units of 10 to 40 kN. A more exact figure is not available, unless model tests are performed.

2 Protection with dynamic equilibrium

2.1 Equilibrium profile at perpendièular wave attaek

2.1.1 Profile formation

_--

--

-The process of profile formation is fully described by Zenkovieh, Kemp and many others and can be found in [SJ, [OJ and

[IJ.

A gravel beach, attaeked

by waves, will partly be deformed. The lower limit is fixed by the point of initiäl movement of the grains, the upper limit by the wave run-up. on the

ini--

.

tial profile or in the equilibrium profile •.Deformation will oceur until every

~ .

point~of the profile is in statie or dynamic equilibrium. A point is in statie equilibrium if no movement of material oecurs. A point is in dynamic equilibrium if the supply of material to that point during a wave period equals the removal of material. From literature it is known that two possible basic shapes of the equilibrium.profile exist. These'two shapes are indieated as "step" profiles and "bar".profiles • The bar-type shape has a more pronouneed bar in the vicinity of the breaker point. F_igure I shows some eharaeteristic shapes of equilibrium

l

-3-profiles. The.upper figure shows an equilibrium profile that is formed when

the initial slope is smaller than the optimum slope. Then a "beach-crest" is formed in the vicintiy of the point of maximum wave run-up. In the vieinity of the breaker point a bar of step is formed depending on the grain size and the wave eonditions.

The dominating transport direetion of material is positive (landward). The se-eond figure shows an equilibrium profile that is formed when the initial slope is steeper than the optimum slope. The dominating transport direction in this case is negative (seaward). At the point of maximum wave run-up in the initial profile the profile caves in and material can be depo sited below the point of initial movement on the initial slope. The profile formation proeeeds very quiekly and the state of equilibrium can mostly be reachedwithin the duration of a storm. From literature it is known (Kemp, 1963 [6J) that the profile walks up and down with the tide. In the next paragraph the optimum initial

slope as mentioned above will be defined and a method will be given to deter-mine this optimum initial slope, including the thickness of the gravel layer

at given wave conditions and grain diameter. As investigations on this problem have been re~tricted so far to regular,wave attack on straight slopes, itwill only be possible to give information based on these investigations; supposing that tne results of these investigations may be applied for circular islands, as a first approximation. More exact information can be expeeted from model tests with irregular waves on a circular island proteeted with gravel.

~ 2.1.2 Optimum initial profile

Fot optimum design of a 'dynamic protection it is important to know the initial slope which gives minimum erosion and aecretion for a given grain diameter and design wave eonditions. Moreover the dimensions and the shapeof resultant equi-librium profile should be known. In Figure 1 the equilibrium profile is sche-matized by the follwoing parameters:

i

- I

hA = height of wave run-up: on the.initial (straight) sLope , referred

...

to the still-water level

= height of the beach crest (= height of wave run-up on the

equi-librium profile referred to the still-water level)

=

depth of the point of initial movement on the initial slope, re-ferred to the still water level

length, defining the position of the step slope of t~e initial profile (straight)

=

-

4

-s

y

= angle of repose under water

slope of the equilibrium profile at the still-water level

As yet these parameters have been related to the grain diameter and the wave condi tions for regular waves only. These relationships are given inthe figures 2 ••. 7. The value of tg

B

for gravel is about 0.6.

In defining the optimum initial profile the following starting-points are used: To obtain a mimimum thickness of the gravel protection, the slope has to be as steep as possible.

2

No caving in may occur at the point of maximum wave run-up,: in ord~r to avoid uncontrollable phenomena at this point.

3 Because the areas of accretion and erosion are varying during profile for-mation (see figure 8) the layer thickness should be constant over the whole profile.

4

For safety reasons there has to be some over-thickness.

It appears that the optimum slope will be obtained when the beach crest tends to disappear. Th.is happens when IS equals IK (see figure I).With the method of Ie-ast squares best fitting lines were computed tor IS and IK' IS appears to equal IK when:

1

tl.98 -

(tg

a)-3}

=

12.48

_(D90 > 6 ~ lOm)-3

with:

incoming wave height at deep water

diameter in a sample of gravel which is exceeded by 10 percent of the sample (by weight)

-1

Figure 9 shows tg a,as a function of Ho D90 • The optimum slope for a given

-1 .

H D: is found at the intersection with the graph or immidiately to the

o 90 i

right. I

=

The layer thickness (including the over-thickness) can be computed by:

,/

-5

-with: E

s tg

a.

vertical layer thickness

optimum initial slope

= =

This formula mayalso be used for slopes a little smaller than the optimal

slope.

Figure 10 shows' the computed profiles for D90 = 0.1 m, HO = 6.0 mand

T = 8.0 s for slopes 1:5.6 (optimum slope) and 1:8. The computed layer

thicknesses arerespectively 3.2 mand 4.6 m.

4Ik

2.2 Gravel transport around a circular island

When the wave front approaches and passes the island, the angle between the wave

front and the tangent at the island ~ increases from 00 (Figure 11, point A)

up to some value between 450 and 900,so, due to the zigzag movement of the

gravel, transport of gravel will take place. Due to this transport the

protec-tion layer erodes between A and Band accretes behind B. The measure of eros ion

and accretion at irregular wave attack can only be determined in a model~ In

figure-11 a rough estimate is given of the magnitude of transport due to

regu-lar waves with Ho = 6 m, T = ~ s, tg

a.

=

5.6-1and DgO

=

0.1, supposing that

o 0

between A and B ~ increases linearly from 0 up to 45 • The eros ion can be

com-puted with the continuity equation for the gravel:

+ ao

at =

o

with:

S

=

longshore transport of gravel [m3

Is]

o = area of the gravel layer in a vertical cross-section [m2J

point A along the contour line at :mean sea level

[m].

x

=

êlistance to

=-t = time _[sJ

-From this equation it follows that maximum eros ion takes place for maximum

as/ax, so at point A. For the example mentioned above aS/ax at point Ahas

.'

a value of about 0.03, so ao/at = - '0.03

m

2

/s.

In figure 10 is shown that

the horizontal profile length is about 70 m, so the mean lowering of the·

,

profile is 0.03/70

mIs

or - 1.5 m/hour.

-

6-Due to the erOS10n the profile thickness as computed in the preceeding

para-graph has to be increased by an over-thickness that is a function of grain di a-meter and wave attack. Severe erosion can be repaired by pumping back of gravel from behind B.

3 Protection with static equilibrium for slopes smaller than 1:5

3.1 Design conditions

As stated in section 1.2, the structure should be able to withstand storms

~ of 1000 waves with Rs

=

6.0 mand TO

=

10 sec, equivalent to most severe

con-ditions anticipated at a depth of 13.5 m.

3.2 Oblique wave attack

In literature hardly any results of investigations with oblique wave attack are

found. Available information refers to tests on a small scale and for slopes

steeper than 1:5. Due to the effect of refraction the wave height should be

smaller, as is shovn in figure 13 in which <IJ is the angle of incidence. In model tests it was found that the incident.wave should be higher to

produce the same percentage of damage as experienced with perpendicular attack.

In this study only wave attack perpendicular to the slope is examined therefore.

~ 3.3 Reflection

---In general wave reflection, characterized by the reflection coefficient, is

strongly dependent on the characteristics of the waves in front of the stru c-ture. Breaking waves will have a much lower reflection coefficient (r) than

non-breaking waves. The reflection coefficient r, is defined as,

r H

I

H

.

r 1 (3 - 2)

where:

H reflected wave height

r

H. incoming wave height

1

-7-H

o (L)cr

o

H wave height in deep water [m]

o

L deep water wave length [mJ

o

a slope angle in radians

(3 - 3)

For a slope smaller than 1:5 this means that only waves with H

IL ~

0.0045

o 0

will not break, which implies that almost ai! the waves will break. The re

-flection coefficient for a wave steepness

H/L·

~

0.02 will then be smaller than

0.20 (see figure 14 and [IJ) for plane slopes. The actual reflection

coeffi-cient will be even smaller, due to effects of vi'scosity,roughness and perme

-ability.

3.4 Wave run-up and down-rush

Seawalls and revetments can he built to such a height that no water will

over-top the crest of the structure, regardless the severity of wave attack, though

it is most often not economically feasible to do so.

When, for instanee, it is accepted that 4 waves in a storm of 1000 waves with

Hs 6 mand top period Tö

=

10 seconds willovertop the crest of the structure;

this concurs with a design height H

>

HO•01• I~ figure 15, obtained from [3J,

the normalized wave run-up R

IH

versus the slope is given for specific va lues of

u

H IT2 (wave steepness), in which:

o

Ru the run-up [m]

Ho = deep water wave.height [m]

h the waterdepth in front of the structure [m]

In table 1 the resultant crest heights are shown, computed for a storm with .

H

=

6 mand H

=

4.5 m s s slope H

₌

6 m, T

₌

10 s H

₌

4.5 m, T

₌

8 s s 0 s 0 design wave 10.0 m 7.5 m I :5 15.5 m 10.5 m crest height 1: 10 7.4 m 5. I m I: 15 4.7 m

3.

3

m Tahle I

•

-8

-So in a storm with R

=

6 mand T

s 0

the crest height should be 7.4 m.

10 sec, ~n which 4 waves willovertop,

The values in figure 15 apply to smooth impermeable sLopes , Observations indi-cate, that structure faces with a relatively high degree of permeability (as riprap or rubble mound structures), generally decrease the amount of run-up. Table 2 gives run-up reductions r according to Shankin

[9J.

applicable for

these protections. r smooth revetment 1 shells of concrete

0.9

hand-placed stone

0.75 - 0.8

round stimes

0.6

- 0.65

rubble (tribar)

0.5

- 0.55

Table 2

The values in this table are ~n a good agreement with the values proposed by

c.s

.

a.c.:

[3J.

Information on down-rush is also of value as a guide to the lower limit of the protective layer in relation to the still-water level (S.W.L.).

Both slope and wave steepness have considerable effect on the down rush; wave recession is decreasing rapidly as the slope flattens and as the wave steepness increases. There are no measurements known of recession by slopes flatter than

1:5. Also the dependence of permeability and roughness is not yet examined. In the case of slopes flatter than 1:5 it will be a conservative estimate to

take R

IR

~

1.0, in which R is the recession in meters.

r 0 r

The bottom elevation can be taken as RO.Olbelow still-water level.

3.5 Armour units

To determine the weight of armour untis, one can use Rudson's formula:

w

p • g • R3

r

_[k

_NJ

(3 - 4)

(S - 1)3 cotga

-9-where:

W

=

weight of armour units in pr1mary cover

Pr density of armour unit

coefficient that varies primarily with the shape of armour units, rough -ness of the surface, sharpness of edges and degree of interlocking

ob-tained in placement

S

=

specific gravity of the armourunit, relative to the water, in which the

r

=

structure is situated. Sr = Pr/pw

a = angle of breakwater slope

This formuIa resulted from a comprehensive investigation at the U.S. Army

Engi-neering Waterways Experiment Station. The formula is based on the results of

years of model testing with slopes of

1:1

.

25

to

1:5,

as weIl as on .some

preli-minary verification by prototype data.

As can be seen in formuIa (3 - 4) W is a direct function of H3 and ~.

~ is directly depending on the accepted percentage of damage.

!wo percent damage will increase ~ with 70%.

The irregular waves in nature are represented in model investigations by

a regular wave train, with one height, which is cal led the design wave.

The final damage of these two wave climates should be the same.

A representative wave height for the regular wave train is the significant

wave height H •

s

There are na measurements known for slopes smaller than 1: 5. As a first

estimate formuIa (3 - 4), will be applied to compute the armour units

weight.

~ values applicable for different armour units are given in table 3.

These values are increased with 70% for the above mentioned reason.

The weisht for rough angular quarry stone (n

=

2) and non-breaking waves is, for a slope 1:5, 39 kN.

In the report of the Hydraulics Research Station

[1

2

J

tests on riprap p

ro-tection are given for slopes 1: 1.5 to 1:5.

They find an increasing dependence of the wave steepness and a decreasing 1n

-fluence of the slope by increasing cotg a, on the parameter H/D50 where: DSO equivalent spherical diameter of the 50 percent by weight size of

-10

-Computation of the weight of the armour units by these tes ts

[

1

2J

g1ves

H/D50

ranging from 3 to 7 dependent on the wave steepness (slope 1:5).

3 -+ W 26 ~ O. 7 ~ 23 145 k N

where:

Cl

=

0.7 shape factor

7 -+ W

=

26 ~ 0.7 ~ (0.85)3'

=

11 kN

The resul.ts above are for a no damage criterion.

From figure 4 of the present report it follows that

hB/DgO

= 0 is equivalent

for a statie protectîon. These model tests have been carried out for slopes

ranging from 1:5 to 1:10.

Figure 4 shows that for

about <40, where c

o deep water phase velocity

the protection will be stable.

41'

With H = 6 m, Co = 15.6 mis and g =

g,8

,

m/s

2, D90 can be calculated.

By these kind of protections the grading of the units is rather uniform, there

-fore D50 :::DgO'

I

I

I

.I

The weight of the stone is now independent on the slope and, with a shape factor

of 0._7, Wequals 12 kNo

3.6 Additional design features

Additional information required to design the slope includes the cover layer

thickness.

In table 3 ~ is a direct function of the layer thickness n.

-

))-Use of a berm will normally reduce the weight of the armour units; how much

is not known, as there are no figures available.

4 Proposal for model investigations

For thisparticular problem it is, as follows from the earlier chapters in this

report, not possible to give good design criteria. This yields for both the dynamic and the static protection. More useful information can be expected from

model tests on a circular island in a wave basin where irregular waves can be generated.

f

I

~.

,

-]2-No-Damage Criteria Structure Trunk Nonbreaking Wave (c ) Structure Head Armor Units 8reaking

n (a) Placement Wave (b)

Nonbrea king Wave (c) 8reaki ng 'i/ave(b) Smooth rounded Quarrystone 2

Smooth rounded

Quarrystone > 3

Rough angular

Quarrystone

Rough a'nguIar

Quarrystone 2

Rough angu Iar

Quarrystone > 3 Rough angular Quarrystone 2 Modified Cu be 2 Tetrapod 2 Quadripod 2 Hexapod 2

r-

i bar 2 Tr ibar

Graded angu Iar

Quarrystone Random 2.5 2.0

2.4

2

.

9

2

.

3

2.9

3.8 4.5 5.0 6.5 6.5 7.0 7.5 9.5

(a) n is the number of units comprising the thickness of the armer laye,r.

2.6

"

3.0

3.2

" ( d )

2

.

3

2.9

2.0

"

3.0 3.5

2.7

"

4.0 4.3 . Spec ia I (e) 5.0 5.5 3.5 Random

"

7.0 7.5 7.5 8.5 8.5 5.0 5.0

5.0

5.0 7.5 8.5 8.5 9.0 10.0

"

"

"

Un iform 12.0 15.0 7.5

Random ~R 1.7 for depth >20 feet and

1.3 for depth <20 feet.

(b) Minor-overtopping criteria.

(c) No-overtopping criteria.

(d) The use of single layer of quarrystone is not recommended. except under

special conditions and when it is used, the stone should be careful Iy

placed.

(e) Refers to special placement with long axis of stone placed normal to

structure face.

LITE RAT URE

Battjes, J.A., Computation of set-up, longshore currents, run-up and overtopping due to wind - generated waves, 1974

2 Carstens, T., T~rum, A., Traetteberg, A., Vassdrags og Havnelaboratoriets

Meddelelser~ Chapt.

55,

The stability of rubble mound breakwaters against

irregular waves, 1968

3 C.E.R.C. Shore protection, planning and desgin.

Technical Report n2

4,

3rd edition, 1966

4

Hudson,

R.Y.,

Laboratory investigation of rubble mound breakwaters,

A.S.C.E., ]959

5

Kemp, P.R., The relationship between wave action and beach profile

charac-teristics.

Proc.

7

th Conference on Coastal Engineering, ]960

6 Kemp, P.R., A field study of wave action on natural beaches. IAHR Congress

London, ]963

7

Méhauté, B. Le., Ä theoretical study of waves breaking at an angle with

a shore, C.E. Research Report No. ]0, July ]960. Civil Eng. Dept. Queen's

University, Kingston, Ontario

8 Saville, T. Jr., Wave run-up on composite slopes. Proc. ~th Conf. on Coastal

Engineering, 1958

9 Technische Advieskommissie voor de waterkeringen., Golfoploop en golfover -slag. 's-Cravenhage, ]972

]0 Rijum, E. van, Equilibrium profiles of coarse material under wave attack.

Proc.I4th Conf. on Coastal Engineering, 1974

11 Zenkovich, V.P., Processes of coastal development. Oliver and Boyd, Edinburgh and London, 1967

LITERATURE (continuation)

12 British Mînistry of Technology., Report on Hydraulics Research, 1966,

z

tg 0<.

<

optimum slope

baach - crast M.S.L + 1.5m h initial profiIq M.S.L. -+ 1.5m M.S.L.=0.00 bar' "

J

..,.

B~.

-~

point of initial movernent

.on ther initial sloPrz

initial profi Iq

I

DELFT

HYDRAUlICS

LABORATORY

SCHEMATIZATION

OF THE EQUILIBRIUM

PRa="ILE

1

.fk

1

ts , beo en - cr-e st [

I

i

1

hA z hF h M.S.L. + 1.5m initia! profil11

tg 0<.

<

optimum slope

point of initia! on t he initia! M.S.L. +- 1.5m M.S.l.= 0.00 bar <,

--:=l-

_

~

'

.

»> -_ ....

-

...

initia! profi !Il

tg 0(.

>

optimum slope

point of initia! movement

on the initia! stop e

SCHEMATIZATION

OF THE

EQUILIBRIUM

PROFILE

105 5 4 3 2 104 5 4 3 hA 2 -J <s:

-t·

,

~ 3

-

hA

C

.

1COH )0.83

.,.

I--- _ = 0 tgcc. _, 090 9"1. 090\11 i,.-J

'/

I

I. ~

I

.

~

.,.

/ ,2 ," ,4 >!r 2 5 4 3 2 2 3 4 5 10 2 3 45 10 2 3 4 5 10 2 345 10 2 3 45 106 --~)o Co HOI91/20903/2

LABORATORY

R 1085

.

W

A

V

E

RUN- UP

ON THE

INIT

I

AL

PROFILE

':::

•

f

,

80

•

72 64

-'1.

•

•

•

56 t

-•

_•

48

-hF

•

_-

t· °90 40

•

t

.

.

..

••

•

•

32

.

..

-

-

I- I'

-

•

--

.N

24 It

-•

.

1'

.-16

,

r

...

•

•

.

••

,..

a

•

•

,

io -e- ₀ 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

.

1 .

-

-Co Ho 1 J g'2 090'2

.

-J °90> 6*10 m

W

A

V

E

R

UN -

U

P

O

N

TH

E

EO

U

I

LI

B

R

IUM

P

R

O

F

ILE

l

D

EL

FT

HY

D

R

A

ULICS

LABO

RATORY

R

10

8

5

J

FI

G

.

3

-

.

~

.

-

~ 300

,

;. 40 280

• •

•

_{• •}

/

260 20

_.

-:

•

~

.

_/

-

.

_~

,~

,/

•

,.

240 /1.

:/"

_/

0 /, I 0 40 100 200 300

_/

220

...

Co Ho

/

-

g

t

.1-

V

°902

_.

_/

200

/

•

_/

/

180

/

hS h HO I

-

~=1.8 090 - 2.7

/

°90 °90

_/

1

160

7

/

140

/

/

-

?/

120

-

• I.

V

100

.

..

/

.,

η

80 t~

/..

r 60

.J.

I

40

...

.

i}.

~

•

,

:?

o

I 0-0 0 20 40 60 80 100 120 140 Ho 090 °90> 6

*

10-3m

.

D

E

PTH

OF

INITI

AL

MOVEM

E

NT

B

E

LO

W

.

STI LL - W

A

TER

L

E

V

E

L

D

E

LF

T

HYDRAULICS

LA

B

ORATO

R

Y

R

1085

FIG

.

4

---300 40 280 ~

• •

•

_{• •}

_/1 260 20

,..-:

•

~.

/

.

_/

,~

~/

,.

240 /1.

1

/

_/

0 r, I 0 40 100 200 300

/

--

Co Ho

_L

220 ~

-g

t

.J.

V

°902

/

200

/

•

_/

/

180

/

., he h Ho' ;

-

~=1.8 Dgo - 2.7

/

°90 °90

/

1

160

7

V/

140

/

-

/

I,. 120

/

-.~1.

100 ,i. • I

.,

i·

80

.j

I 60

/.

•

.J .

40

..

I

i).

~ -

_•

i 20 ;

...

0 0 20 40 60 80 100 120 140 Ho °90 _{090> 6-Jt10-m3}

.

_D

_EPTH

_OF

_I

_NITIAL

_M

_OVEM

_E

_NT

_BELOW

.

S

TI LL - W

A

T

E

R

LEV

E

L

D

E

LFT

H

Y

D

R

A

ULICS

L

A

B

ORATO

R

Y

R

1

085

FIG

.

4

'

-

e

1400 1300

/'(

"

;

V

1200

is

Ho -75.6

/

/

-=9.3 °90

/

°90 1100 J _

Vi

,

...

-

_/

'-

....

'

1000

/

900

'::

1/

r....

,

...

/

"-'.

,

_

/1

800 ~

iL

-

/

°90

_//

;

1

-

, 700

V

/

600

/

/1

-'.

'-

_/

,

....

-

...

'

,-';

500 _{, • _k.../'}

...

...

_•

/

400

/

/;

./

/

(~

~

300

./~.

_ I 200

s',

7

./ ~~ tP'l

.

'

100 ia... ~'

,

f

•

•

, , -:. i 0 .0 20 40 60- BO 100 120 140 Ho

~

-

-°90

,

.... ,

_{'_.I}

.' bor-protila

PLA

CE

O

F

T

HE

ST

E

P

IN

TH

E

I

E

QU

I

LIBRIUM

P

ROF

IL

E

.

D

ELFT

HYD

RAU

LI

C

S

LA

B

O

R

ATO

R

Y

R 10

85

I

FI

G

.

5

--

-

•

1100

_/

/

/

1000

-

I

.f

K Ho 1·

/

-

=

4.69 _- (t9 o{f~-17.1

I

090 090 1I 900 J

/

7

•

/

-

• /

8

00

_~

/

~

/

.- L

./

700

/'

I

,

.

I

~ 600

.

i

.fK

•

/'

OgO

•

I

.

j

.!

500 II

..

/.

-

/

·1

4QO _!e

i

_'

•

_.I,

•

J

300 .

.

/

·f

:;.

/,

"\. r 200

•

~

~

:

.

../

.

.IJ

~

•

10~ .

;

:

1.

.

-i

~

_ft

0 0 40 80 120 160 200 240 280 Ho _1 ~ _ (tg"'-) 3 °90 °90 > 6

*

10-3 m

P

LAC

E

O

F

T

H

E

S

TEP

I

N

T

H

E

I

E

QUILIBRIUM

P

ROFILE

D

ELFT

HY

DRAULICS

LA

BORATORY

R 10

85

I

FIG

.

6

1.--- .- ...-,..

...

0 0>

•

0 en

•

-

0 : e-,

...

0 10

.

••

" 0 10

.

•

010

,

:x: 0>

•

_,

_.

0

•

1

0 "'f -

••

-

..

:

-

•

_•

•

₀ M

•

_:-

_•

I'

•

•

_•

•

.

..

-

₀

.

-.

N

• •

4.

•

•

s: u

•

c

•

•

•

0 4

.

:

L. . 4 _,.. .0

•

•

I

•

••

•

_•

-

.... ,

•

-

,-

•

•

-eat

•

•

_•

--.

,.

..

'

.

,

,

~

./

.

.0

-••

•

r<

E

•

I.\ ,-

.

..

-'_J/>'

I

.

\

Ü ,_",1 (

...

-~

.

0 '_~ r-, ID. <ot , on M N ~ 0 ·Ó

_.-

0 d 0 0 0 0 . >0

-

0> -

...

G

RADI

E

NT

O

F

T

HE

E

OUILIBRIUM

P

RO

F

ILE

AT

S

TILL

- W

A

TER

L

E

V

EL

D

E

LFT

HY

D

RA

ULI

C

S

LA

B

O

RAT

O

RY

R

1

08

5

FIG

.

7

Ct 0 _'0 o

_a

E :J '-.0 :J !T Ct ol! ~ Cf ol!

..

0 :J_c: '-.:J ..!!

"ë

s:0 0 '0 o IO~IO _a. N L- _Cf + a. M

....

"f

..

Cf ol! C '- L Cf Ct

...

..

..

0 c:

...

_{c e}

..

0 x ..!!

.-

_I

_'0

."

L )( a. _j

I

Vl _X

..

"

2 0

I

o .s ,.-, 0 0 0 0 0 0 "f

E cri "f ei -<i cri N +

<-J ₊ + I _I .-. E ... Q 0 10 I )(

/1

IX

!

-e, ₀ o "f I E Ol E ~ 0 :! ,..; ai ei n 11 11 o 0 :r ...

8'

P

ROFILE

F

ORMAT

I

ON

R

1

08

5

D

E

LFT

H

YDRAULICS

"

LA

BORATORY

"

----

--.

----

~

--~

----

---

---

~

---

--

~

~

-

"

E '" E o

~----

--

~

----

--

+---

--

+-

~

----~----

--

+---

~

~

~----~

~

...J Vl o 'Of <0 0 ~ r-; ai o 11 11 11 o

,g

:r I- 0 !! Ö b. E :;,

,:

.Q :;, 0' ct

'"

-0

_...

..

:J l-C :J !!

'

ë

s:0

,

_

Ö .n/10 ~ I- ₀ ~ ~ 'Of

..

0

'"

a I- I-0 ct

-

..

..

0 'ë

....

-

0 Cl Cl

->( !!

I

....

0 l-X a.

I

Cl Jo(

.-I

.s o

~----~~~

~

--

~

~

~--

r-

--

--

--

~

---~--

--

--~

----~

g

+ ~ 0 L_ __ ~_l______ ::.~

--=-

~

~

__lei o o 0 0 0 o 'f

a) 'Of ei -ti a) C'I ..

+ + ,"';

Ë

L.-J

PR

OF

IL

E

FO

RM

ATION

R 10

85

D

EL

FT

HYDRAULICS

LABO

RATOR

Y

,----

-

---

~

---_ ... _.......-.--...------- $__ .. ---- ...,

140

-120

1

j

'

I~·r •

e

100

.

" I-, Ho {,.98-(tgg(

)--t}=

12.48

--

r-°90 Ho 80

-J

°90

.

1

-

60

V

-/

40 ~

V

e

20

_...-L---

~

.

-

_.

j 0 0 1 2 3 4 5 6 7

» (

tg 0(,)-1 c

- --160.---,---.---.---.---.---~---" -3 090 > 6

*

10 m

O

PTIMUM

I

NITIAL

S

LOPE

R 1

085

+8.0.---~~._---.---~---~---~---~---~---~ +1.5 0.0 M.S.L "-initia! s!opq

1

:

5

.

6

/

_12.0L_ ~L_ ~~ ---L---L---L---L---J----~L-~ +32.0 +16.0 0.0 -16.0 - 32.0 - 48.0 -64.0 :: _12.0L_ ~L_ ~~---L---J---L---~~---~~---~ +32.0 .160 -16.0 _32.0 - 4aO· _64.0 011 me csures in m Ho T D90

P

ROF

IL

E

S

EQUILI

BR

IU

M

R 10

85

FI

G

. 10

D

E

LFT

HYD

RA

U

LI

CS

LA

B

O

R

ATORY

...

---

.

...--

-

_

.....-....

---

-

~ ..

_--

-

---~

't"

,

" <, -,; ~

"

+1.5

~

--

-

-

...

--- -"~

-

-

--M.S.l.

"

-/ -~ <, _"~ 1:5.6/ initial slopa

"

?\

-

",~

- ..,,-Es

~,

.i <,

-

- --~

.

-

~.;

l'

\

.

r-,

0.0 -4.0 -8.0 -12.0 +32.0 .16.0 0.0 -16.0 - 32.0 -48.0 -64.0 .8.0.---.---.--~----_r---.---~---~---.~---~ ::. _12.0L- ~---~---L---~---L---L---~---J .32.0 .16.0 all rn ecsur-es in m Ho T °90 0.0

=

6.0 m

=

8 s = 0.1 m -16.0 -32.0 - 48.0. -64.0

P

R

O

F

I

LES

E

OUI

LI

BRI

U

M

)

R 10

85

FI

G

.

1

0

D

EL

FT

H

Y

D

RAULICS

L

A

BORA

T

OR

Y

....

----_

.... -..---,,__,--...

_

--

-

_

....,

.

~,

_

..,. ..

2

.

~

->:

V

v

o _40· o

--

..~ cp

0.03 ~

'-...

<,

_r-,

_,

<.

·

~1

0.02 ~~~. 001

o

o 17.5 35.0 52.5 70.0 X(ot M.SL.) 87.5 Ho 6 m (ragular wcves) T = 8 5 tg ex: 5.6-1 090 0.1 m

G

R

A

V

E

L

TRANS

P

O

R

T

A

ROUND

A

C

I

R

CULAR

I

SLA

ND

R

1

085

FIG.

1

1

~

~

'

T-

----

---

---D

E

LFT

.

HY

DRAULICS

LA

BO

R

ATORY

-.__...~

--

-

-

-__________________________________ ~L_ ~. _______

<, <, <, <, <, ... <, <, <, <, S.W.l.

EROS

I

ON

AND

A

CCR

E

TION

R 10

8

5

FIG

.

12

EROSJON

ACCRETJON

J

D

ELFT

H

YD

R

AULICS

L

ABORATORY

--S.W.L EROSION MEAN ACCRETION

J

-:1 .'.

E

ROSION

A

ND

ACC

RE

TIO

N

R 10

85

~~~ , ~ ~ ~~'. __ M__

FI

G

.

12

1.0 He Ho ;

1

I. i, 0.5 1.5 , ~

,

: Ho ~ ~0.006

~t

.:~2 0.013 , .. 40' BO· -~)o

cp

aftar Lil Máhautá [7 ]

B

RE

A

K

I

N

G

W

A

V

E

H

E

IGH

T

A

T

O

BUQU

E

A

N

GLE

O

F

A

P

P

RO

A

C

H

F

I

G

.

1

3

R 1

0

85

0.80

e.

0.60 r

1

040

--_

0.20

_..

-_~ 0.01 0.02 0.03 0.04 Q05 Ho I Lo tg cs: = 0.1 0.15 0.20 _0~30} Moraas' data +

•

0 aftar BattjqS

[1 ]

-ft'

R

EF

L

EC

TIO

N

C

OEFF

I

C

I

E

NT

V

S

.

W

A

V

E

S

T

EEP

-N

E

SS

,

FO

R

V

ARIOUS

S

LO

PE

A

N

G

LE

S

I

R

1

0

85

FI

G

.

1

4

e

·

o

III

T

T

I

I

~ ztl-

J

d

(\I 1'l-r:~<o~O 1ll0tClO O

-I

o 00000"": ....:N NPi '<i

V

V

_l/

_{~ ~}

t0

V

/

_~

V

V _I/V

_t(

~ ~

V

17 ~ ~

V

/

:/

/

-:

V

~ ~~ ~

V

/

~ ~

V

V ./

VV

I/Y

V

/

'/

-:

~ ~

v.

~ ~

/V

~ ~ ~

ti

~ ~ ,/

_V

/' ./ ~ /

v-

I/V

V

V

/'

V

l7'

_/

_V//./

/ V / VV

V

/

/

/

V///

V / / V V

1

/

1/

V

Vh

~/./

./V V/ ....V

/

/

V~

V//

V/

V

./

v....

1'/

V

v

/ ./ .// / / I V V "7 / I' / I' / / / I //' /' '/' /' /'/' / / / ./

_1/

_{V/ /}

_{/' V / / /} I lIJ I[/ J

/

/ V//

I'

/

V

V/

_1///

\

I

V

I

/

V/

V/

i\

7

7

v~

V

\

I

I (

\

ft

V

/

_~~ ~ ~ ~ I

,\

r\

\ \ \ ~ \ \ \

1

I

_\

-I-_",": (\I 1"1 .,It1<01ll a 10 a1t10a 0 006001';"": ....:N Nl"'i«i I-l- a

---.

'

_°

x

1'"

I-, -:. o

.,

o 1"1 lt1 (\I o (\I III

.

..

(\I 0 u ct C-o IX) o <0 o lt1 o

.,

o 1"1 o tCl

ê!

C'4 ) o

<0 tCl

.,

M· III (\I tCl 00\ IX) I"- <0 III _~ M 10 C'4 lt1

-

N ~ -=6 0 0 0 0 o N ₀ ~

-

0 6

:::11_0 -«

Ir x

aftar Savilla [8]

WAVE

RUN-UP

FOR

SPECIFIC

V

ALUES

OF

Ho

/

T

2

(

1

<

h /

Ho

<

3

)

FIG

.

15

bIlach - crllst

z

M.S.l. + 1.5m

h

initial profi lil

tg 0<.

<

optimum slope point of initial on t hc initial z , ..' M.S.l. +- 1.5m M.S.l.= 0.00 bar ',.

_---i---_

B~. __.

-~

... ,

'

"

...., '::::-.

initial prot i lil

tg ex.

>

optimum slope _{point of initial movement}

on t he initial stope

'

"

SCHEMATIZATION

OF THE

EQUILIBRIUM

·

PROFILE

baach- cra5t

z

M.S.L. + 1.5m

h

initial protila

tg 0(

<

optimum slopcz

point ot initial on tha initial z M.S.L. +- 1.5m M.S.L.= 0.00 initial protila tg 0(

>

optimum slopcz point ot initial movement on t he initial 510pa

SCHEMATIZATION

OF THE

EQUILIBRIUM

PROFILE

FIG

.

1

h z tg 0(

<

optimum slope baach _cr-est M.S.L. + 1.5m initial profila of initial tg 0(,

>

opJimum slope M.S.L. ~ 1.5m M.S.L.= 0.00 bar »>

Il

...,.

B initial profilq

point of ·initial movement on thll in itial slOpq

I

DELFT

HYDRAULICS

LABORATORY

SCHEMATIZATION

·

OF THE EQUILIBRIUM

PRCFILE

bec cn - cr e st z M.S.L. + 1.5m initiaJ profi 'Cl tg 0(

<

optimum SIopIl point of initiaJ on thCl initia' M.S.L. +- 1.5m !

f·

initia' profi

'

q

point of initia' movement

on thCl in itiaJ SJOPCl

_i ....

SCHEMATIZATION

OF

THE

EQUILIBRIUM

PR<FILE

FIG

.

1

baach - crllst

z

M.S.L.+ 1.5m

initial profilil

tg 0{

<

optimum slope

point of initial on thll initial M.S.L. + 1.5m bar "

___

l.

_

__

B""'

.

.".,..-

--

~

M.S.L.=0.00 • initi al profirll ,.1" • tg 0(

>

optImum slope

point of initial movement

.on ther in itial sloper

/

/

SCHEMATIZATION OF THE EQUILIBRIUM PRCFILE

FIG

.

1

h z tg 0(

<

optimum slope baach-crast M.S.L. + 1.5m initial profila point of initial on tha initial ,

tg

oe. >

optimum slope

M.S.L. ~ 1.5m

M.S.L.=0.00

• initi al profil er

point of initial movement

on ther initial sJoj)er

/

SCHEMATIZATION

OF THE EQUILIBRIUM

PR<FILE

'

WERKE

N

B

UI

T

E

N

GAATS

De wetenschap dat de bodem van de zee onmetel,jke scharten bevat was enkele decennia gpleden nog maar aan betrekkelijk weinig mensen bekend. Inmiddels is een SlOrmar:htige ontwikkeling aangevangen op her geb, •.ä van onderzoek en ontwikkeling van methoden om

n.rder tot die schatten tegeraken.

De snel groeiende technische mogelijkheden,

'muteerd door de welvaart endenoden van

(fen om die welvaart weer te voeden,

een betençrijk.« stoot gegeven tot die ontwikkelingen.

Niet onvoorzien, maar toch ook weer voor de massa onverwacht, wordt die welvaart en tl/es

wilt dilarmee samenhangt bedreigd. Veel wordt

geremd, maar voor die toch alzo onstuimig van

stilpel lopende exploratie en exploitiltie vande ,n'e is degehele gang van zaken diede ilfgelopen wek en rond de wereldeconomie tot ontwlk k e

-1111.9 kwam nog eens een super·stimulans gebte -kerï.

Met verdubbelde energie werpt men zich op de

y"heimen van de zee en haar bodem tot in de

tllI.'psle diepten om zich teontworstelen een de wurçende greep die her afsnoeren van de olie

-toevoer op de wereldeconomie dreigt tek"lgen.

W,JnI zo ergens, dan ishel weljuist in zee waar

dl' oplossing van ons enerqievreeçstu« moet

wnrden gezocht.

Enk ele sctuele facetten van dat rusteloos roeken envinden zijn hier aangestipt als recente

resultaten vandat werken buitengaats.

Redactie

10

GHI

N

D UIT Z

E

E

Uit land

I

water

₁

_2/197

₃

ONDERZOEK NAAR GRINDVOORKOMEN IN EEN

GRINDWINGEBIED OPDENOORDZEE

door ir. W.H. A.van Oostrum. ingenieur in de

Directie Benedenrivieren, Rijkswaterstaat,

Bureau Havenmonden

In de havendamconstructies in Europoort werd

zeegrind toeqepast dat afkomstig was van het

Engelse Continentale Plat, nabij de kust van

Norf otk.

Het zandgehalte dat in dit zeegrind werd aançe

-troffen vormde de aanleiding een onderzoek

van dat grind op tezetten in het betrokken deel

van de Noordzee.

Ontstaan

De Engelse oostkust va" Folkstone tot

Scar-borouçf bestaat uit formaties uit het Krijt en

het Tertiar. De krijtlormaties bestaan voor

-namelijk uit kalken, waarin grote hoeveelheden

vuursteen voorkomen.

Hoe deze vuursteerun-.luu inqen in de krijtkal

-ken zijn ontstaan is lange tijd onrluidelijk ge

-weest. De chemische sarnensteuu.q ervan is

Si02 in een zeer dichte Iijnk orr etu» su uctuur,

zgn. "flint" of In crvptok r rsralhjne vorm, zgn.

"cher'''. Uit laboratoriumonderzoekingen is

gebleken dat deze Si 02-vormen, onder ben.rat

-de omstandigheden, kunnen neerslaan uit Siti

-cium-houdend water. In de natuur doen deze

omstandigheden zich namelijk niet voor aande

oppervlakte.

Zowel de concentraties Si als de PH'Ylaad van

de rivieren en zeeèn zijn onvoldoende voor een

spontane neerslag om 011 die manier devorming

van de vuursteenknollen als holte-opvulling te

verklaren. Recente studies van Buurman v.d.

Plas (1971) hebben yclcid tot de veronderste

l-ling, dat de vuursteen in het Limburgse en Bel

-gische krijt is ontstaan door een omzetting van

de oorspronkelijke kalk via een intermediair

kalksilicaat in de zuivere Si02-vorm. Dal deze

vuur s reenaf ze n inqen in lagen voorkomen is

mogelijk te verklaren met zones van biologische

activiteiten.

Door transgressie van de zee in het Tertiair (het

Eoceen) is veel vuursteen door erosie van de

krijt kalken in de tertiaire afzettingen terecht

-gekomen. In de aangetroffen afzettingen in

deze kusrqelneden bestaat het hoogste peree

n-tage grind dan ook uit vuursteen.

Noordelijk van ScarborouglJ is de kust opge

-bouwd uit vroeg-mesozoische en laat-paleo

-zoische Ior maties. Men ziet dan ook een duide

-lijke TOename van paleozoïsche gesteenten

-waaronder sedimentaire en stollingsgesteenten

- in noordelijke lichting.

Globaal kan men stellen dat het percentage kalk

in het grind naar het zuiden toeneemt. Naar

-mate de WJnIJlJiltsechter noordelijker isgelegen

neemt het kalkgehalte in het grind af, de kleur

wordt donkerder en het soortelijk gewicht

neemt toe.

Voorkomen op de Noordzee

De op de Noordzee voorkomende grinden zijn

naar vindplaats in vier typen te onderscheiden

(zie kaart).

Met de op dit moment toegepaste wi

nnings-methoden is uit een oogpunt van economie

,-

, \ J.

,

.,e_& ....

. de Engelse oostkust KrijtformatIes aan

...

_~,

l

•

,

•

.

.r

.

.

..

.

,

_J_ ''''--.) Doggersbonk Nederland. SCARBOROUGH Continl!ntool plal -;»

.

.

..

_

,

TANNIË CALAIS BELGIË

GRIND VOORKOMEN

S

OP DE NOORDZEE EN

IN HET KANAAL

Q

,

JR~ HAVRE FRANKRIJK

s

I

D

;_{> c}::0 ~Ii a.o~ o > .nde0nc ess iegebieden zeeg" z onds tee n,ka I ksteen,por fier . f ngraniet kwartsiet, k lel-v uursee . r o nretkler-,vuur-,

kolk-~

~

~d

:

t

r

~

~r

n

.

I"k 910c;01e9r;nd. ploatse " e voorkomens . d aangevoerd door de 9"" . Schelde . dc c ngevoe rddoor de grln , . Rijn Jeegrindprojek t 1eeg' indleveroncier

I

I

,

mogelijke zond en grind.voor

-kornens

•

"-, grind",oorkomens volqe ns

c.. dLJ.Jo.ke/1955

•

.~

o o < .1 r-\ .~J ~~~-~

-

~

--,.-:

-

-

-

-,.-;;':'

-

---lo,

- -

'-03'

m

DECCA patroon Riinmond N

-+-w. ~Wrok ._ Monsterlokatie

';_Gr ind pereen toge Homonhopper

~ Zuigvok !=v.Veen hopper c;_Geodoff boor !_ Zenkovitch boor ~_Rokusketel

NORFOLK

GRINDCONCESSIE

MONSTER

LOKATIES

12

I

I

"

,.

eigenltjk alleen het grind onder de Engelse oost· en zuidkust (tussen 50030' en 540 N.B.)

interessant.

Devier gebieden van herkomst zijn:

1.Het zuidelijke gedeelte van de Noordzee met als noordgrens de Bruine Bank. Hetgrind indit

gebied is afkomstig uit het Engelse Kanaal en

bestaat voornamelijk uit vuursteen met een diameter van 0,2-5 cm. Het wordt verspreid in de jonge zeezandafzettingen aangetroffen. Op het Nederlandse Continentale Plat werd in een

beperkt aantal boringen enig grind aangetrof·

fen. Naar de,grens van ons plat, zowel in zuide

-lijke als in westelijke richting, neemt de hoe

-veelheid grind iets toe.

2. Het mondinçspebied van de Westerschetde

bevat in de jonge zeezandafzettingen grind met'

een diameter tot 2 cm. Vermoedelijk is dit

grind door de Schelde uit oudere. onderliggende formaties meegevoerd .

3.Het gebied west en zuidwest van,Hoek van Holland bevat grind uit de formatiè van Kref·

tenheye. Deze formatie bestaat uit grindrijke

afzettingen van de Rijn gedurende het Boven

-Pleistoceen. De jonge zeezanden gelegen op deze formatie bestaan veelal uit omgewerl<te zanden hieruit en het grind bevindt zich ver

-spreid door het gehele pakket. De diameter beo

draagt 0,2-4 cm. De samenstelling van dit grmd wijkt ~olledig af van het grind uit het Engelse Kanaal. Het is hiervan dan ook gemakkelijk te onderscheiden.

4. In het gebied ten noorden van de lijn Bruine Bank-Haarlem worden verspreid over het Con

-tinentale Plat glaciale grindafzettingen aange·

troffen. Het betreffen hier hoofdzakelijk grin·

den die uitgespoeld zijn uit het keileem en als residu zijn achtergebleven. Vaak is dit grind gemengd met jong zeezand, het is echter ook plaatselijk als een laagje van enkele decimeters

op het keileem aangeboord. Op bodem- en visserij kaarten worden grote gebieden met grindvoorkomens aan de top aangegeven. Uit

een dicht net van boringen is gebleken dat dit verspreid voorkomende stenen betreffen.

Eigenlijk zou er op het Nederlandse grondge·

bied nog een vijfde type zeegrind moeten wor

-den vermeld. In Zuid-Limburg komen namelijk in mariene zanden ook lagen zeegrind voor, die

qua structuur overeenkomen met het type zee·

grind dat onder de Engelse kust aangetroffen wordt.

Grindvoorkomen voor de kust van Norfolk

Gebleken is dat het grind in het gebied waarin

het onderzoek plaatsvond, groot ca.BO km2 en

op ca. 9 km uit de kust van Great Yarmouth,

als een deken over dit gebied ligt en dat depres

-sies in de onderliggende formaties eveneens

opgevuld zijn met dit grind. De samenstelling van het grind wijst erop dat het grind groten·

deels afkomstig is van de nabije krijtkust. als

gevolg van afbraak door de zee. Tussen dit grind

ZIJn dan ook fossielen uit het Krijt aangetrof.

v.VEEN HAPPER

.

"

':

t, " '. A i~t;.; I I I I • I I I

I

j

I I I I I I I / " I I I I I I I I I I I , I ---) ~ ~ I. I' "

_

t

• /Jf \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ '. \ \ \ \ \ cm. REINECKE HAPPER pe ne trofie diep terlf) cm. (in z"egrind) <,

De overige gesteente-typen zijn van p

aleo-zoïsche ouderdom met als gehied van herkomst midden-Engeland. Enkele exemplaren zijn van Scandinavische herkomst. Dat wijst op tran s-port door landijs en de hieruit stromende rivie -ren. Door duikers zijn exemplaren aangetroffen van 1.50 m diameter, mogelijk zijn deze sruk

-ken vastgevroren in ijsschotsen aangevoerd.

Het grind is vermoedelijk in het Vroeq-Hoto

-ceen "ij een lage zeestand over het ondelloek

-gebiecl "..rspreid. Gezien de "er ke beqroeunq van het grind aan de top ishet aanncnrotijk . d at her gebied momenteel Qua grindtraIlsport In rust is.

Onderzoek wingebied Norfolk

Doel van het onder zoek was nate gaan:

a.waar de hoogste concentraties grind zich be

-vonden;

b.hoe dik de grindpakketten zijn;

c.wat desamenstelling van het glind is;

d. hoe de kwaliteit van het grind vastgesteld

kon worden en ten slotte;

e.Wilt de geologische achtergrond van de win

-plants is.

Plaatsbepaling

Het aanwcz ioe Decca Patrooo (9 B) was onvol -doende n auvvkeur iq: vergelijking met een voor de proefneming opgestelri Dacca Trisponder

systeem gilf velschillen in plaats van 3,5 km te zien. Naast Trisnorider isook gebruik gemaakt

van de RijnmCH.d Hi-Fix Cb ain.

De jiliste plaarslicpalinq is- zeker voor explora

-tif'-rlnelf'inden - van eminent belang, ten einde de plaatsgebonden informatie. verzarneld met verschillenrle apparaten en methoden, op ver

-schillende tijden met elkaar te kunnen combi

-neren als stukjes van een legpuzzel. De nauw

-kcuri!lhpid van deqehan teerde systemen lilg tus -sen de 3en 10 m. En 70 kon pen in he!Wlflgctll/'rl achtf'rgrbtpn Van Veen happer ,~::. v.•',"'!.. ",....

Senkowitch-boor dan ook 3 maanden late' een

-voudig weer worden opgepikt. Gewoon dank zij

een goede positiebepaling.·

Hydrografische survey

Als eerste stap van het onderzoek is het gehele gebied gelood met een echolood. Ten behoeve van de reductie-vlak-berekening werd een zett

-rf'gistrerende peilschaal op de bodem neerqe

-legd. Tegelijkertijd met de lodingen zijn met be

-hulp van een "sub bottom profiler " (type ..Sonia"] van de bodem soniagrammen gemaakt op grond waarvan in de volgende fase van het onderzoek de plaatsen van de verticaal-boringen konden worden vastgesteld.

Aan de hand van de soniagrammen konden de gelailgdheden van de bodem in kaart worden

gebracht. Het lokaliseren van degrindpakketten was wel mogelijk; maar het bepalen van de dikte van de grindlagen met behulp van een sub

bottom profiIer bleek toch niet zo goed Tegaan.

STANGENGRIJPER I I I I I I I I -, ü'"_,( __ J , ,~ \ , \ \

"

\ \

"

\ \ \ \ \ \ \ \ \

v"

\ / ,'\ _" ,,' -,

"

\ \ \ I I I I " I

».

'{~_I

"

',,, I ,

,

I

,

,

,

,

I I I I I\(""" pen etrotiediep te ró O cm. (in • .,.,grind) VALBOM

pen e tra tied iepte !30cm.

(in • .,.,grind)

E:énvan de doelstellingen, namelijk het maken van een isopachenkaart, bleek op deze wijze

met uitgevoerd te kunnen worden.

Urt de survey kwam ook nog de ligying van een

unbekend wrak naar voren, dat aan zuigbuizen

een grote schade kon toebrengen. Het op de

zeekaart aangegeven wrak bleek een vissers

-scheepje te zijn.

Naast waterdiepte werden ook nog getij,

SIroomrichting en snelheid gemeten. Hieruit kon worden afgeleid dat bepaalde grindconcen

-traties niet door alle ingezette baggerschepen

konden worden opgezogen.

toplaag van de bodem werden op alle hoekpun

-ten van een vierkant net mei een maaswijdte

van 300 m een bodemmonster genomen.

Essentieel voor een goed monster is dat er geen

zand kan uitspoelen. Er isdan ook om aan deze

eis te voldoen veel geëxperimenteerd met b e-monster ingsappar at uur . Beproefd zijn: 1.v.Veen harper 2. Reinecke happer 3. Grote Grijper 4. Valbom 5.Harnonhapper 6. Rokusketel.

De eerste vier bleken niet te voldoen. Bij 1en 2 bleef steeds grind tussen de bekken zitten wat

zanduitspoeling ten gevolge had. Een grote

grijper bleek op zee onnaudetbaar te zijn en een

valbom isin grrnd ook «I~,.,'rlsucces.

Hel ei van Columbus bleet, d~ Hilmonhul""" I

lijn: een Zt"r simpele bak die door de bodem

Bemonstering wingebied

In de tweede fase van het onderzoek werden 14

horingen verricht en 240 grondmonsters ge

-nomen.

Grondmonsters

Voor het vaststellen van de samenstelling van de

14

gehaald wordt, waarna hij tegen een dikke ru

b-berplaat aansluit. Uitspoelen van zand is onmogelijk. Penetratiediepte ca. 40-50 con,

gemiddeld 20 kg monster per "hap". Gemiddel

-de cyclustijd 6- 10 min. met als voordeel dat het schip niet voor anker hoeft.

Verder is nog geëxperimenteerd met de Rokus

-ketel, waarbij uitspoelen ook niet mogelijk is.

De Rokusketel zuigt, op de bodem aange

-komen, automatisch een trechtervormig gat van

ca. 60 cm diepte. De cyclustijd is echter

aan-zienlijk groter dan bij de Hamonhapper.

Daarom werd de verdere ontwikkeling van de

Rokusketel in liet kader van dit onderzoek ge

-staakt.

De met de Hamonhapper verkregen bodem

-monsters, totaal ca. 9.000 kg, werden alle ge· droogd en gezeefd met een 7-tal normaal-zeven. Het zand % is per definitie vastgesteld op

<

2 mmo De aldus gevonden zand- en grind -gehalten werden op een isoconcentr arie kaart ingetekend. I " Boringen

Ten einde de laagdikte van de grindpakketten

vast testellen en de met behulp van Sonia·appa·

ratuur aangetoonde lagen te identificeren,

waren boringen noodzakelijk.

Met een tweetal apparaten werden boringen

gedaan en wel met de Senkowitch en de

Geodoff. De ervaringen met de "vibro corer "

(type Senkowitch) waren in het grind niet qe

-weldig. Ondanks een grotere diameter (100 mm i.p.v. 70 rnm) kwam de boorbuis niet dieper dan 100 - 150 cm in debodem.

De "vibro corer" type Geodoff had aanzienlijk minder moeite om door de grindlagen heen te dringen, mede dank zij het "contra Ilush/air lift"-systeem, waarmee het bodemmateriaal direct omhoog gevoerd wordt naar verzamel

-goten, waaruit monsters getrokken worden. De

penetratie bedroeg gemiddeld 3,50 m, terwijl

grind met een diameter van 66 mm omhoog ge

-transporteerd kon worden.

Resultaten onderzoek wingebied

Het zich in het winqebu-ouevindende grind be

-staat voor 99% uit vuursteen dat voor het

merendeel afgerond-hoekig tol afgerond is.Tus

-sen de overige componenten komen hoekig tot

sterk hoekige vormen voor. Het betreft hier de

Scandinavische en Middenengelse exemplaren van pateozoiscl.e ouderdom.

Het zandgehalte van het grind varieert over het

gehele wingebied tussen de 30 en 50%. De 11,,0

van het grind ligt gemiddeld rond de 7mmo De aan de hand van hapmonsters samengestelde isoconcentratiekaart laat geen geologisch ver

-klaarbaar patroon zien. Het middendeel van het

onderzochte gebied bevat het rijkste grind -pakket en bevat plaatselijk slechts 20% zand.

De diktevan het grindpakket was over het alge

-meen 0,5 m, maar plaatselijk zijn de depressies

opgevuld met grind van een veel grotere laaq

HAMONHAPPER

penetratied iepte!50 cm--:--·

(in :reegrind)

•

penetra tiediepte!60 cm.'

(in :reegrind)

tUK:"IClUITSI;. Ill

r

"

"'-

-~

·

I

ZIJAAHllCHT

ij

(

~

)

l

ij

._

]

.OV(HAAttlICHl

/

PRINCIPE SENKOWITCH800R penetrot iediept. ~150(m. (I. a•• ,,,huU PRINCIPE GEODOF FBOOR penet'oti~dif!'p'e!300 cm. (i",••• ,.i.cO 15

·

..

.

-

.

··1

'"

I

I

I

I

li • __ ~ ~. ,.,._ __ ~7'--~ ~"" _~-:~ ~

I

,.~'iI 1'00 '-0' ,0' 1"Ol GRIND PERCENTAGE

DEFINITIE: ZAND 0 < 2MM GRIND0> 2MM [~ ZUIGVAK

ISOCONCENTRATIE

KAART

NORFOLK

GRI

N

DCONCESSIE

.--1

I

I

II ~,;

..

, 16