STORA
p r o j e c t 1.1.6 M a a r t 1 9 9 2Optimalisering grote nabezinktanks
S a m e n v a t t e n d v e r s l a g e e r s t e f a s e o n d e r z o e kT e c h n i s c h e U n i v e r s i t e i t D e l f t F a c u l t e i t d e r C i v i e l e T e c h n i e k
V o o r w o o r d I n de p r a k t i j k v a n d e a f v a l w a t e r z u i v e r i n g i s g e b l e k e n , d a t b e s t a a n d e o n t -w e r p e n v o o r n a b e z i n k t a n k s m e t e e n g r o t e d i a m e t e r (a 50 m e t e r ) n i e t g e h e e l v o l d o e n , o m d a t i n d e z e t a n k s z o n u e n d a n s l i b v e r l i e s o p t r e e d t . V o o r h e t v e r b e t e r e n v a n h e t o n t w e r p i s e e n g e f a s e e r d o n d e r z o e k n o d i g . De S t i c h t i n g T o e g e p a s t O n d e r z o e k R e i n i g i n g A f v a l w a t e r (STORA) h e e f t o p d r a c h t g e g e v e n v o o r e e n e e r s t e f a s e , d i e i s u i t g e v o e r d d o o r h e t I n g e n i e u r s b u r e a u DHV e n d e T ü D e l f t , v a k g r o e p G e z o n d h e i d s t e c h n i e k & W a t e r b e h e e r s i n g {STORA p r o j e c t 1.1.6 " O p t i m a l i s e r i n g v a n g r o t e n a b e z i n k t a n k s " ) . DHV h e e f t h e t o n d e r z o e k v e r r i c h t n a a r d e p r a k t i j k v a n n a b e z i n k t a n k s . De v a k g r o e p G e z o n d h e i d s t e c h n i e k & W a t e r b e h e e r s i n g r i c h t t e z i c h o p e e n m a t h e -m a t i s c h e b e s c h r i j v i n g v a n d e s t r o -m i n g i n d e t a n k e n o p f y s i s c h e -m o d e l p r o e v e n o p l a b o r a t o r i t i m s c h a a l . D i t r a p p o r t i s h e t s a m e n v a t t e n d e v e r s l a g v a n d e o n d e r z o e k s r e s u l t a t e n u i t d e e e r s t e f a s e v a n h e t T U - D e l f t g e d e e l t e m e t a a n b e v e l i n g e n v o o r h e t e v e n t u e l e t w e e d e f a s e o n d e r z o e k . De t w e e d e f a s e h o u d t i n e e n v e r f i j n i n g v a n d e m o d e l -l e r i n g v a n de f y s i s c h e p r o c e s s e n i n n a b e z i n k t a n k s d i e , g e c o m b i n e e r d m e t d e r e s u l t a t e n v a n h e t p r a k t i j k o n d e r z o e k d o o r DHV, k u n n e n l e i d e n t o t n i e u w e o n t w e r p r i c h t l i j n e n v o o r n a b e z i n k t a n k s . Namens d e STORA w e r d h e t o n d e r z o e k b e g e l e i d d o o r e e n c o m m i s s i e b e s t a a n d e u i t i r . J . E b b e n h o r s t ( v o o r z i t t e r ) , i r . P.C. S t a m p e r i u s , d r . i r . C. K r a n e n b u r g , i n g . J . J . V e r b r a a k e n , i r . T.P. de G r a a f , i r . T.W.M. Wouda e n i n g . P.C.A.M. v a n H e i v o o r t . ^ I r . E.A. V e r m e e r P r o f . i r . J.H. K o p • ^ ' ^ 4 ^ M a a r t 1992
I n h o u d SAMENVATTING 4 1 . I N L E I D I N G 5 1 . 1 U i t v o e r i n g v a n h e t o n d e r z o e k 5 1.2 O p z e t r a p p o r t a g e 6 1.3 De n a b e z i n k t a n k 6 1.4 P r o c e s s e n i n n a b e z i n k t a n k s 8 1.5 O n d e r z o e k s d o e l 9 2 MODELLERING 10 2 . 1 L i t e r a t u u r o n d e r z o e k 10 2.2 F y s i s c h e m o d e l l e r i n g v a n s t r o m i n g 12 2 . 2 . 1 O n t w e r p v a n h e t s c h a a l m o d e l 12 2.2.2 W e r k i n g v a n h e t m o d e l 13 2.2.3 M e e t m e t h o d e 16 2.3 F y s i s c h e m o d e l l e r i n g s t r o m i n g m e t s e d i m e n t 18 2 . 3 . 1 De p r o e f o p s t e l l i n g 18 2.3.2 M e e t m e t h o d e 20 2.4 M a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t 23 2 . 4 . 1 A l g e m e e n 23 2.4.2 B a s i s v e r g e l i j k i n g e n 23 2.4.3 N u m e r i e k e m o d e l l e r i n g i n PHOENICS 24 3 RESULTATEN 32 3 . 1 R e s u l t a t e n f y s i s c h e - e n m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g v a n s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t 32 3.2 R e s u l t a t e n f y s i s c h e m o d e l l e r i n g m e e r f a s e s t r o m i n g 42
4. CONCLUSIES EERSTE FASE ONDERZOEK 4 8 5. AANBEVELINGEN VOOR VERDER ONDERZOEK 50
SYMBOLENLIJST 54 L I T E R A T U U R L I J S T 55
SAMENVATTING I n de p r a k t i j k v a n d e a f v a l w a t e r z u i v e r i n g b l i j k t b i j g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k s z o n u e n d a n s l i b m e t h e t e f f l u e n t t e w o r d e n g e l o o s d . H e t n i e t g o e d f u n k t i o n e r e n v a n de t a n k s z o u i n e e r s t e i n s t a n t i e t e w i j t e n z i j n a a n h e t n i e t u n i f o r m e e n h e t n i e t s t a t i o n a i r e k a r a k t e r v a n de s t r o m i n g i n d e z e t a n k s . // H i e r b i j s p e l e n d e v o l g e n d e p r o c e s s e n , i n o p k l i m m e n d e m o e i l i j k h e i d s g r a a d w a t de t h e o r e t h i s c h e b e n a d e r i n g e n b e s c h r i j v i n g b e t r e f t , e e n r o l : c o n s t a n t e i n f l u e n t a a n l e v e r i n g ; d i c h t h e i d s s t r o m e n e n g e h i n d e r d e b e z i n k i n g ( z o w e l d i s c r e e t a l s f l o c c u -l e n t ) ; n i e t - c o n s t a n t e i n f l u e n t a a n l e v e r i n g ; w i n d i n v l o e d e n ; i n v l o e d v a n b o d e m s c h r a p e r s . Om t o t e e n b e s c h r i j v i n g v a n d e z e b e z i n k t a n k p r o c e s s e n t e k u n n e n komen, v o n d e e n l i t e r a t u u r o n d e r z o e k p l a a t s n a a r de m a t h e m a t i s c h e e n f y s i s c h e m o d e l l e r i n g v a n w a t e r - e n s e d i m e n t b e w e g i n g i n b e z i n k t a n k s . Op g r o n d h i e r v a n i s g e k o z e n v o o r e e n f a s e r i n g v a n h e t o n d e r z o e k i n t w e e f a s e n . De e e r s t e f a s e , w a a r v a n d i t h e t s a m e n v a t t e n d e v e r s l a g i s , b e p e r k t e z i c h t o t e e n m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g , v a n s t a t i o n a i r e s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t e n z o n d e r de i n v l o e d v a n w i n d e n b o d e m s c h r a p e r s èn t o t o n d e r z o e k a a n e e n f y s i s c h m o d e l o p l a b o r a t o r i i a m s c h a a l ( 1 : 8 ) m . b . t . s t a t i o n a i r e s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t e n m e t s e d i m e n t ( k a o l i n i e t ) , om h e t e f f e c t v a n d i c h t h e i d s s t r o m i n g e n t e o b s e r v e r e n , w e d e r o m z o n d e r d e i n v l o e d v a n w i n d e n b o d e m s c h r a p e r s . De i n v l o e d v a n v e r s c h i l l e n d e t y p e n i n l o o p c o n s t r u c t i e s e n d e f l e c t i e s c h o t t e n o p de s t r o m i n g i n d e t a n k i s i n h e t o n d e r z o e k meegenomen. De v o o r de m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g b e n o d i g d e t h e o r i e o m v a t de N a v i e r - S t o k e s v e r g e l i j k i n g e n v o o r d e w a t e r - e n s e d i m e n t b e w e g i n g e n e e n k - e - t u r b u l e n ¬ t i e m o d e l . Op de TU D e l f t i s h e t c o m p u t e r p r o g r a m m a PHOENICS b e s c h i k b a a r , waarmee de m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g v a n de s t r o m i n g i n e e n n a b e z i n k t a n k h e e f t p l a a t s -g e v o n d e n . De i n h e t l a b o r a t o r i u m v o o r v l o e i s t o f m e c h a n i c a v a n de TU D e l f t gebouwde f y s i s c h m o d e l i s g e s c h a a l d v o l g e n s h e t g e t a l v a n R e y n o l d s v o o r i n e e r s t e i n s t a n t i e s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t . I n h e t f y s i s c h e m o d e l z i j n op v e r s c h i l l e n d e p l a a t s e n s t r o o m s n e l h e i d s m e t i n g e n u i t g e v o e r d . De m e e t r e s u l t a t e n h i e r v a n h e b b e n mede g e d i e n d v o o r h e t i j k e n v a n h e t m a t h e m a t i s c h e m o d e l . De m e t h e t m a t h e m a t i s c h e m o d e l b e r e k e n d e s t r o o m s n e l h e d e n z i j n v e r g e l e k e n m e t de g e m e t e n s t r o o m s n e l h e d e n i n h e t f y s i s c h e m o d e l . A l s e e r s t e a a n z e t t o t e e n t w e e d e f a s e o n d e r z o e k i n h e t f y s i s c h e m o d e l , z i j n s t r o m i n g s p r o e v e n m e t s e d i m e n t u i t g e v o e r d . Vanwege h e t o p t r e d e n v a n d i c h -t h e i d s s -t r o m e n i s g e s c h a a l d v o l g e n s h e -t i n -t e r n e F r o u d e g e -t a l . Op g r o n d v a n d e c o n c l u s i e s u i t d i t e e r s t e f a s e o n d e r z o e k z i j n a a n b e v e l i n g e n
1 . I N L E I D I N G 1.1 U i t v o e r i n g v a n h e t o n d e r z o e k Op 1 f e b r u a r i 1990 i s d o o r de STORA ( S t i c h t i n g T o e g e p a s t O n d e r z o e k R e i n i g i n g A f v a l w a t e r ) a a n DHV e n TUD o p d r a c h t g e g e v e n v o o r h e t u i t v o e r e n v a n e e n o n d e r -z o e k n a a r de o p t i m a l i s a t i e v a n g r o t e n a b e -z i n k t a n k s . M e t h e t o o g op de i n p r i n c i p e o n b e p e r k t e omvang v a n h e t o n d e r z o e k e n de o p k l i m m e n d e g r a a d v a n m o e i l i j k h e i d e n b e w e r k e l i j k h e i d , i s h e t o n d e r z o e k b e g r e n s d e n i n 2 f a s e n g e s p l i t s t . H e t o n d e r z o e k i n f a s e 1 , w a a r v a n h e t o n d e r h a v i g e r a p p o r t de s a m e n v a t t e n d e v e r s l a g l e g g i n g i s , b e t r o f : 1) h e t b e n o d i g d e l i t e r a t u u r o n d e r z o e k t . b . v . de m a t e r i e i n f a s e 1 e n 2; 2) m a t h e m a t i s c h e f o r m u l e r i n g e n m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g v a n s t a t i o n a i r e r o t a t i e s y m m e t r i s c h e s t r o m i n g ( r o n d e t a n k ) ; 3) h e t b o u w e n e n d o o r m e t e n v a n e e n f y s i s c h t a n k m o d e l op l a b o r a t o r i i o m s c h a a l ( t a a r t p u n t ) t e r c o n t r o l e v a n de i n d e z e f a s e o p g e s t e l d e m a t h e m a t i s c h e f o r m u l e r i n g e n m o d e l l e r i n g ; 4 ) h e t g e v e n v a n e e n a a n z e t t o t de t w e e d e f a s e v o o r w a t b e t r e f t de s t r o m i n g m e t s e d i m e n t i n h e t f y s i s c h e m o d e l . B i j z o w e l h e t f y s i s c h e - a l s b i j h e t m a t h e m a t i s c h e m o d e l i s de i n v l o e d v a n e n k e l e k i i n s t m a t i g e i n g r e p e n b e s t u d e e r d , z o a l s h e t a a n b r e n g e n v a n d e f l e k t i e -s c h o t t e n e n v e r a n d e r i n g e n a a n de i n l o o p t r o m m e l , w a a r o n d e r p e r f o r a t i e v a n de t r o m m e l . De e e r s t e f a s e i s d e r h a l v e b e p e r k t g e b l e v e n t o t e e n v e r e e n v o u d i g d e s i t u a t i e v a n s t a t i o n a i r e s t r o m i n g z o n d e r de i n v l o e d v a n e e n d r a a i e n d e s l i b r u i m e r e n w i n d . V o o r f a s e 2 i s v o o r z i e n : H e t u i t b r e i d e n v a n de m o d e l l e r i n g u i t f a s e 1 t o t s t r o m i n g m e t s e d i m e n t e n v e r v o l g e n s i n s u c c e s s i e , de i n v l o e d e n v a n e e n s l i b r u i m e r , w i n d e n n i e t - s t a t i o n a i r e e f f e c t e n h i e r i n b e t r e k k e n ; H e t s t r e v e n i s om a a n h e t e i n d v a n f a s e 2 de o n d e r z o e k s r e s u l t a t e n t e v e r t a l e n n a a r o n t w e r p g r o n d s l a g e n v o o r g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k s met m e c h a n i s c h e s l i b r u i m i n g . H e t T U - o n d e r z o e k i s u i t g e v o e r d d o o r 3 s t u d e n t e n (C. v a n M a r l e , H. M e l i s e n N. G e t a c h e w ) i n h e t k a d e r v a n h u n a f s t u d e e r w e r k a a n de TU D e l f t e n 2 m e d e w e r k e r s v a n de TU D e l f t ( i r . B. v . d . V e e r e n i r . E.A. V e r m e e r ) . H e t o n d e r z o e k n a a r de " O p t i m a l i s a t i e v a n g r o t e n a b e z i n k t a n k s " h e e f t de v o l g e n d e i n t e r n e TU r a p p o r t e n o p g e l e v e r d , m e t a l s s u b t i t e l : " L i t e r a t u u r s t u d i e " ; V e r m e e r , E.A.; M e i 1 9 9 0 ; " O n t w e r p , bouw e n i n r e g e l e n s c h a a l m o d e l " ; v d V e e r , B e n V e r m e e r E.A.; D e c e m b e r 1 9 9 1 ; B u n d e l s t r o o m m e t i n g e n i n h e t f y s i s c h e m o d e l ; G e t a c h e w , N.; J u l i 1 9 9 1 ; " P r o g r a m m a v e r w e r k i n g m e e t g e g e v e n s " ; v a n M a r l e , C ; J u l i 1 9 9 1 ; " M a t h e m a t i s c h m o d e l v o o r de w a t e r b e w e g i n g " ; M e l i s , H.; J u n i 1 9 9 1 ; " P r o e v e n m e t s e d i m e n t i n e e n l a b o r a t o r i u m m o d e l v a n e e n n a b e z i n k t a n k " ; v a n M a r l e , C ; A u g u s t u s 1 9 9 1 ; " S a m e n v a t t e n d v e r s l a g e e r s t e f a s e o n d e r z o e k " ; V e r m e e r , E.A.; M a a r t 1 9 9 2 ; 5
De b e g e l e i d i n g t i j d e n s h e t o n d e r z o e k was i n h a n d e n v a n : P r o f . i r . J.H. Kop D r s . R. B o o i j D r . I r . C. K r a n e n b u r g i r . A. v a n M a z i j k udeerhöög] Nxomerieke m o d e l l e r i n g E x p e r i m e n t e l e m o d e l l e r i n g O n d e r w i j scoördinator De p r o e v e n i n h e t f y s i s c h e m o d e l h e b b e n p l a a t s g e v o n d e n i n h e t L a b o r a t o r i u m v o o r V l o e i s t o f m e c h a n i c a v a n de F a c u l t e i t d e r C i v i e l e T e c h n i e k . De b e r e k e n i n g e n m e t h e t m a t h e m a t i s c h e m o d e l z i j n u i t g e v o e r d o p d e CONVEX v a n de TUD. 1.2 O p z e t r a p p o r t a g e I n h e t v e r v o l g v a n d i t i n l e i d e n d e h o o f d s t u k w o r d t e e r s t d e n a b e z i n k t a n k i n a l g e m e n e z i n b e s p r o k e n ( 1 . 3 ) , g e v o l g d d o o r e e n b e s c h r i j v i n g v a n d e p r o c e s s e n d i e i n d e r g e l i j k e t a n k s k u n n e n p l a a t s v i n d e n ( 1 . 4 ) e n d e d o e l s t e l l i n g v a n d i t o n d e r z o e k ( 1 . 5 ) . I n h o o f d s t u k 2 z i j n a a n de h a n d v a n de r e s u l t a t e n v a n h e t l i t e r a t u u r o n d e r z o e k ( 2 . 1 ) d e b e l a n g r i j k s t e a s p e c t e n b e h a n d e l d , d i e v a n b e l a n g z i j n v o o r de m o d e l -l e r i n g v a n d e p r o c e s s e n d i e i n e e n n a b e z i n k t a n k o p t r e d e n . V o o r w a t b e t r e f t de f y s i s c h e m o d e l l e r i n g v a n d e w a t e r b e w e g i n g i n h e t s c h a a l m o d e l ( 2 . 2 ) , s p e l e n a s p e c t e n a l s h e t o n t w e r p e n d e w e r k i n g v a n h e t m o d e l , d e s c h a l i n g v a n d e b i e t e n i n de t a n k , d e m e e t m e t h o d e e n de v e r w e r k i n g v a n d e m e e t g e g e v e n s , e e n b e l a n g -r i j k e -r o l . V o o -r d e f y s i s c h e m o d e l l e -r i n g v a n s t -r o m i n g m e t s e d i m e n t ( 2 . 3 ) i s , n a a s t e e n s c h a l i n g v a n de d e b i e t e n , o o k de b e p a l i n g v a n e e n r e p r e s e n t a t i e v e v e r v a n g e r v a n h e t " a c t i e f s l i b " n o o d z a k e l i j k . V o o r d e m a t h e m a t i s c h e m o d e l -l e r i n g v a n d e s t r o m i n g i n e e n t a n k ( 2 . 4 ) z i j n , n a a s t de o p -l o s s i n g v a n h e t s t e l s e l d i f f e r e n t i a a l v e r g e l i j k i n g e n , de s c h e m a t i s e r i n g v a n d e n a b e z i n k t a n k i n e e n r e k e n r o o s t e r e n d i v e r s e r a n d v o o r w a a r d e n ( o o k v o o r d e d i v e r s e v a r i a n t e n m e t e e n g e p e r f o r e e r d d u i k s c h o t e n d e f l e c t i e s c h o t t e n ) v a n b e l a n g . I n h o o f d s t u k 3 z i j n d e b e l a n g r i j k s t e r e s u l t a t e n g e g e v e n v a n d e m o d e l l e r i n g v a n d e s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t , i n z o w e l h e t f y s i s c h e - a l s h e t m a t h e m a t i s c h e m o d e l ( 3 . 1 ) e n v a n s t r o m i n g m e t s e d i m e n t i n h e t f y s i s c h e m o d e l ( 3 . 2 ) . I n h o o f d s t u k 4 w o r d e n , o p g r o n d v a n d e b e v i n d i n g e n u i t h e t e e r s t e f a s e o n d e r z o e k , a a n b e v e l i n g e n g e d a a n v o o r e e n m o g e l i j k v e r v o l g i n d e t w e e d e f a s e . 1.3 De n a b e z i n k t a n k B i j d e b i o l o g i s c h e z u i v e r i n g v a n a f v a l w a t e r v o r m t d e n a b e z i n k t a n k i n h e t a l g e m e e n d e l a a t s t e s t a p i n h e t b e h a n d e l i n g s p r o c e s ( f i g u u r 1) . N a d a t h e t a c t i e f s l i b z i j n z u i v e r e n d e w e r k i n g i n de a e r a t i e t a n k h e e f t v e r r i c h t , m o e t i n d e n a b e z i n k t a n k h e t a c t i e f s l i b w e e r g e s c h e i d e n w o r d e n v a n h e t i n m i d d e l s g e -z u i v e r d e a f v a l w a t e r , -z o d a t ( 1 ) e e n d e e l v a n h e t a c t i e f s l i b w e e r g e b r u i k t k a n
LUCHT (O2)
1 1 1 1 1 1 I i
S P U I - S L I B RETOUR-SLIB
F i g u u r 1 Schema v a n e e n a c t i e f - s l i b i n s t a l l a t i e B e s t a a n d e n a b e z i n k t a n k s k u n n e n w o r d e n o n d e r s c h e i d e n i n v o r m ( r e c h t h o e k i g o f r o n d ) , d o o r s t r o m i n g s t y p e ( v e r t i k a a l o f h o r i z o n t a a l ) , i n f l u e n t a a n v o e r ( c e n t r a a l o f p e r i f e r i s c h ) e n i n a f m e t i n g . D i t o n d e r z o e k h e e f t b e t r e k k i n g o p g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k s m e t e e n d i a m e t e r v a n c i r c a 50 m e t e r o f m e e r , i n f l u e n t a a n v o e r i n h e t c e n t r u m v a n de t a n k , e f f l u e n t a f v o e r a a n de o m t r e k v a n de t a n k e n r e t o u r -s l i b a f v o e r d o o r z o g e n a a m d e m e c h a n i -s c h e -s l i b r u i m i n g , d a t w i l z e g g e n r o n d d r a a i e n d e r u i m e r s e n c e n t r a l e a f z u i g i n g i n h e t m i d d e n v a n de t a n k . N.B. R e t o u r s l i b a f v o e r d o o r s e m i - g e l i j k m a t i g v e r d e e l d a f z u i g e n o n d e r a a n de r o n d d r a a i e n d e a r m (en) v a n de r u i m e r ( " s t o f z u i g e r p r i n c i p e " ) i s n i e t i n h e t o n d e r z o e k b e t r o k k e n . I n f i g u u r 2 i s e e n d w a r s d o o r s n e d e g e g e v e n v a n e e n d e r g e l i j k e r o n d e t a n k . V i a d e i n f l u e n t b u i s w o r d t h e t w a t e r u i t de a e r a t i e t a n k i n h e t c e n t r u m v a n de n a b e z i n k t a n k a a n g e v o e r d . H e t g r o o t s t e d e e l h i e r v a n d o o r s t r o o m t de t a n k e n v e r l a a t d e z e v i a de o v e r s t o r t a a n de o m t r e k . H e t o n d e r w e g i n de t a n k b e z o n k e n s l i b w o r d t d o o r e e n r o n d d r a a i e n d e s c h r a p e r n a a r de s l i b z a k i n h e t c e n t r u m g e t r e m s p o r t e e r d . De r e s t v a n h e t i n f l u e n t c . q . de r e t o u r s t r o o m , d o o r l o o p t n i e t d e t a n k m a a r s t r o o m t d i r e k t t e r u g v i a de s l i b z a k e n neemt h e t d a a r d o o r de s c h r a p e r b i j e e n g e b r a c h t e s l i b mee t e r u g n a a r de a e r a t i e t a n k .v e r k l a r i n g v a n nuauners b i j t e k e n i n g
1. i n f l u e n t b u i s 4. s l i b z a k
2. d u i k s c h o t 5. o v e r s t o r t r a n d
3. d e f l e k t i e s c h o t 6. s c h r a p e r
F i g u u r 2 D w a r s d o o r s n e d e c i r k e l v o r m i g e t a n k . 7I n d e p r a k t i j k w o r d e n i n k o m b i n a t i e m e t de i n f l u e n t b u i s , e e n d u i k s c h o t e n e v e n t u e e l d e f l e c t i e s c h o t t e n g e p l a a t s t . H e t d o e l vcin h e t d u i k s c h o t i s e n e r z i j d s h e t v e r n i e t i g e n v a n i n s t r o o m e n e r g i e e n a n d e r z i j d s h e t g e l i j k m a t i g v e r d e l e n v a n de i n s t r o m i n g o v e r de t a n k . H e t d o e l v a n d e f l e c t i e s c h o t t e n i s h e t z o d a n i g r i c h t i n g g e v e n a a n de s t r o m i n g e n , d a t o n g u n s t i g e n e r e n z o v e e l m o g e l i j k w o r d e n v o o r k o m e n e n e e n z o g o e d m o g e l i j k e r i c h t i n g a a n d e s t r o m i n g e n i n de t a n k w o r d t g e g e v e n m e t h e t o o g o p e f f e c t i e v e s e d i m e n t a t i e v a n h e t s l i b e n e r z i j d s e n v o l d o e n d d e c a n t e r e n v a n h e t " s u p e r n a t a n t " a n d e r z i j d s . A p a r t o f i n c o m b i n a t i e m e t d e f l e c t i e s c h o t t e n t r a c h t men d i t o o k w e l t e b e r e i k e n d o o r m i d d e l v a n h e t p e r f o r e r e n v a n d e i n l o o p t r o m m e l . De v o r m v a n d e d e f l e c t i e s c h o t t e n l o o p t z e e r u i t e e n . Ze k u n n e n a l d a n n i e t o n d e r e e n b e p a a l d e h o e k e n variërend o v e r d e d i e p t e w o r d e n g e p l a a t s t . D r i j v e n d e d e l e n e n l i c h t " o p d r i j v e n d " s l i b w o r d e n d o o r m i d d e l v a n e e n d r i j f -l a a g a f s t r i j k e r v e r w i j d e r d . H e t e f f -l u e n t w o r d t u i t d e t a n k v e r w i j d e r d v i a e e n o v e r l a a t o v e r d e g e h e l e o m t r e k v a n de t a n k . De o v e r l a a t k a n z o w e l e n k e l , d u b b e l - a l s d r i e z i j d i g ( z i e f i g . 1) z i j n u i t g e v o e r d . De bodem v a n d e t a n k w o r d t v e e l a l o n d e r e e n h e l l i n g v a n o n g e v e e r 1:12 g e l e g d , w a a r b i j d e d i e p t e g a a n d e v a n c e n t r u m n a a r p e r i f e r i e a f n e e m t . De k a n t d i e p t e b e d r a a g t i n h e t a l g e m e e n 1.5 è 2.0 m, h e t g e e n r e s u l t e e r t i n g e r i n g e k a n t d i e p t e s t e n o p z i c h t e v a n d e t a n k d i a m e t e r . 1.4 P r o c e s s e n i n n a b e z i n k t a n k s De p r a k t i j k v a n d e n a b e z i n k t a n k s b e t r e f t v o o r n a m e l i j k f l o c c u l e n t e b e z i n k i n g d i e z o w e l g e h i n d e r d a l s o n g e h i n d e r d k a n z i j n . N a d a t h e t s e d i m e n t i s b e z o n k e n v i n d t , a l v o r e n s h e t w o r d t v e r w i j d e r d d o o r d e s l i b r u i m e r s , v e r d i c h t i n g p l a a t s ( u i t d r i j v e n v a n p o r i e n w a t e r ) d o o r s l i b a c c u -m u l a t i e . U i t g a a n d e v a n e e n h y d r a u l i s c h e s i t u a t i e , w a a r i n h e t i n f l u e n t d e b i e t o p g e d e e l d k a n w o r d e n i n e e n h o o f d s t r o o m d i r e c t n a a r d e e f f l u e n t g o o t e n e e n r e t o u r s l i b -s t r o o m d i r e c t ( v i a e e n k o r t -s l u i t -s t r o o m ) o f i n d i r e c t ( v i a de i n d i k z o n e ) n a a r de c e n t r a l e a f z u i g i n g , k u n n e n i n h e t s t r o o m b e e l d i n n a b e z i n k b e k k e n s d e v o l g e n d e v e r s c h i j n s e l e n w o r d e n w a a r g e n o m e n : 1) h y d r a u l i s c h e m a c r o - n e e r v o r m i n g b i j s t a t i o n a i r e s t r o m i n g ( e n g e e n i n v l o e d v a n s c h r a p e r s e n w i n d ) met m o g e l i j k e g e v o l g e n a l s k o r t s l u i t s t r o m e n , o p w e r v e l i n g v a n n e e r g e s l a g e n s l i b ; v e r s c h i j n s e l e n d i e a a n l e i d i n g k u n n e n g e v e n t o t o n g e w e n s t v e r l i e s v a n d r o g e s t o f u i t de n a b e z i n k t a n k ; 2) h y d r a u l i s c h e m a c r o - n e e r v o r m i n g b i j s t a t i o n a i r e s t r o m i n g d o o r d y n a m i s c h e ( n i e t m e c h a n i s c h e ) v e r s c h i j n s e l e n , v o o r n a m e l i j k w i n d ; , 3) b y d r a u a i s G h e mier©*n©e«v©»m*ng ("eddies'!) d o o r e n t r a i n m e n t v o o r a l v a n b e l a n g b i j g r e n s v l a k k e n t u s s e n v l o e i s t o f g e d e e l t e n m e t v e r s c h i l l e n d e d i c h t h e d e n , " g r e n s v l a k " t u s s e n s l i b e n w a t e r b i j v o o r b e e l d ; 4 ) n e e r v o r m i n g ( m a c r o e n m i c r o ) e n z o n e s m e t v e r s c h i l l e n d e d i c h t h e d e n e n v i s c o s i t e i t d o o r v e r s c h i l i n t e m p e r a t u u r e n d r o g e s t o f g e h a l t e v a n t a n k w a t e r e n i n k o m e n d w a t e r ; i , 5) n e e r v o r m i n g , m a c r o e n m i c r o , m e t name d o o r b e w e g i n g , s c h r a a p e n s c h u i f -w e r k i n g v a n de d o o r h e t -w a t e r b e -w e g e n d e d e l e n v a n de s l i b r u i m e r ; 6) l a b i e l e s t r o o m v e r s c h i j n s e l e n ( g o l f f r o n t v o r m i n g , k r a c h t i m p u l s e n e v e n t u e e l l e i d e n d t o t s l i b o p w e r v e l i n g ) a l s g e v o l g v a n n i e t - s t a t i o n a i r e i n p u t i n
1.5 O n d e r z o e k s d o e l I n d e p r a k t i j k i s g e b l e k e n , d a t h e t v o o r k o m t d a t g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k s s l i b m e t h e t e f f l u e n t v e r l i e z e n , m e t a l s d i r e c t g e v o l g h e t l o z e n v a n s l i b o p h e t o p p e r v l a k t e w a t e r . De v o o r n a a m s t e o o r z a a k v a n h e t n i e t g o e d f u n k t i o n e r e n v a n g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k s w o r d t g e z o c h t i n z o w e l h e t n i e t u n i f o r m e a l s h e t n i e t s t a t i o n a i r e k a r a k t e r v a n de s t r o m i n g i n d e z e t a n k s , v e r o o r z a a k t d o o r de i n d e v o r i g e p a r a g r a a f genoemde v e r s c h i j n s e l e n . H e t u i t e i n d e l i j k e d o e l v a n h e t o n d e r z o e k i s h e t a a n d e h a n d v a n e e n t h e o r e t i -s c h e b e n a d e r i n g o n t w i k k e l e n v a n n i e u w e o f a a n g e p a -s t e o n t w e r p r i c h t l i j n e n v o o r g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k s . E r w o r d t g e t r a c h t d i t d o e l o p de v o l g e n d e w i j z e t e b e r e i k e n : w a a r m o g e l i j k e n z i n n i g v o o r h e t o n d e r z o e k i n z a k e de o p t i m a l i s e r i n g v a n d e n a b e z i n k t a n k s de b o v e n a a n g e g e v e n b e w e g i n g s v e r s c h i j n s e l e n v a n w a t e r e n v a s t e d e l e n i n d e t a n k m a t h e m a t i s c h t e f o r m u l e r e n ; t e r i j k i n g v a n d e m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g e n t e r b e s t u d e r i n g v a n b e p a a l d e k u n s t m a t i g e i n g r e p e n ( o o k v o o r d i e i n g r e p e n w a a r v o o r n i e t e e n v o l d o e n d e d e k k e n d e m a t h e m a t i s c h e f o r m u l e r i n g o n t w i k k e l d k a n w o r d e n ) , h e t b o u w e n e n d o o r m e t e n v a n e e n f y s i s c h t a n k m o d e l o p l a b o r a t o r i u m s c h a a l , o p b a s i s v a n d e z e m a t h e m a t i s c h e f o r m u l e r i n g v o o r s p e l l e n d e m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e n t e o n t w i k k e l e n v o o r de b e d o e l d e b e w e g i n g s v e r s c h i j n s e l e n i n b e s t a a n d e t a n k s , t a n k s o p l a b o r a t o r i u m - s c h a a l e n p r o t o t y p e n ( p i l o t p l a n t s ) , z o w e l v o o r a l s n a k u n s t m a t i g e i n g r e p e n , z o a l s h e t a a n b r e n g e n v a n d e f l e c t i e s c h o t t e n , p e r f o r a t i e s i n i n l o o p t r o m m e l s e . d . ; V e r w a c h t w o r d t d a t h e t o n d e r z o e k z a l l e i d e n t o t e e n v e r b e t e r i n g v a n h e t i n z i c h t i n d e s t r o m i n g v a n h e t a c t i e f s l i b - w a t e r m e n g s e l en d a t m e t d i t i n z i c h t e e n v e r g r o t i n g v a n d e s e d i m e n t a t i e c a p a c i t e i t v a n g r o t e n a b e z i n k t a n k s k a n w o r d e n v e r k r e g e n c . q . e e n v e r b e t e r i n g v a n h e t e f f l u e n t i n de n a b e z i n k t a n k s , w a t h e t g e h a l t e a a n v a s t e s t o f f e n b e t r e f t , d.w.z. e e n p e r m a n e n t l a g e r g e m i d d e l d z w e v e n d s t o f g e h a l t e m e t f l u c t u a t i e s v a n e e n g e r i n g e r e a m p l i t u d e . 9
2 MODELLERING 2 . 1 L i t e r a t u u r o n d e r z o e k H e t l i t e r a t u u r o n d e r z o e k ( V e r m e e r , 1990) w a a r m e e h e t o n d e r z o e k i s a a n g e v a n g e n , b e s t r e e k d e b e l a n g r i j k s t e l i t e r a t u u r b r o n n e n o p h e t g e b i e d v a n n a b e z i n k t a n k s n a m e l i j k d e E n g e l s / A m e r i k a a n s e , de F r a n s e , d e D u i t s e e n de N e d e r l a n d s e l i t e r a t u u r . De m e t b e h u l p v a n h e t l i t e r a t u u r o n d e r z o e k g e v o n d e n a r t i k e l e n b e t r e f f e n g l o b a a l g e z i e n d r i e o n d e r w e r p e n : ( 1 ) m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e n , ( 2 ) e x p e r i m e n t e l e m o d e l l e n e n ( 3 ) o n t w e r p r i c h t l i j n e n . De p u b l i c a t i e s m e t b e t r e k k i n g t o t o n t w e r p r i c h t l i j n e n b l i j k e n n i e t g e b a s e e r d t e z i j n o p t h e o r e t i s c h o n d e r z o e k e n z i j n d e r h a l v e ( n o g ) n i e t v a n b e l a n g v o o r d i t o n d e r z o e k . I n d e l i t e r a t u u r i s e e n a a n t a l e e n v o u d i g e t r a n s p o r t m o d e l l e n g e v o n d e n , w e l k e u i t g a a n v a n e e n u n i f o r m e s t r o m i n g . I n de p r a k t i j k b l i j k t de s t r o m i n g i n b e -z i n k t a n k s n i e t u n i f o r m t e -z i j n wegens h e t o n t s t a a n v a n c i r c u l a t i e s t r o m i n g e n . D o o r d e g r o t e a f h a n k e l i j k h e i d t u s s e n de s t r o m i n g e n de s e d i m e n t b e w e g i n g i n b e z i n k t a n k s h e e f t h e t n i e t - u n i f o r m e k a r a k t e r v a n de s t r o m i n g t o t g e v o l g , d a t o o k d e s e d i m e n t a t i e n i e t g o e d w o r d t b e s c h r e v e n . H e t b e p a l e n v a n d e i n v l o e d v a n s c h o t t e n e n a n d e r e e v e n t u e l e v o o r z i e n i n g e n o p d e s t r o m i n g e n h e t s e d i m e n t a -t i e g e d r a g i n d e -t a n k i s m e -t d e r g e l i j k e m o d e l l e n n i e -t m o g e l i j k . V o o r e e n g o e d e b e s c h r i j v i n g v a n de s t r o m i n g e n d e s e d i m e n t a t i e b e w e g i n g i s de m a t h e m a t i s c h e f o r m u l e r i n g v a n h e t k o m p l e t e s t e l s e l v a n h y d r a u l i s c h e v e r -g e l i j k i n -g e n n o o d z a k e l i j k . De o n d e r z o c h t e l i t e r a t u u r , d i e b e t r e k k i n -g h e e f t o p de m a t h e m a t i s c h e f o r m u l e r i n g v a n t a n k p r o c e s s e n , r i c h t z i c h v o o r n a m e l i j k o p p r i m a i r e b e z i n k t a n k s , w a a r i n i n h e t a l g e m e e n e e n d i s c r e t e n i e t g e h i n d e r d e b e z i n k i n g v a n s e d i m e n t p l a a t s v i n d t . V o o r d e l a g e c o n c e n t r a t i e s , d i e i n d e z e t a n k s v o o r k o m e n ( o r d e 200 m g / l ) , i s h e t m o g e l i j k de v e r g e l i j k i n g e n v o o r de wa-t e r - e n s e d i m e n wa-t b e w e g i n g l o s wa-t e k o p p e l e n . H i e r d o o r o n wa-t s wa-t a a wa-t e e n s wa-t e l s e l b a s i s v e r g e l i j k i n g e n , d a t v o o r de w a t e r b e w e g i n g b e s t a a t u i t d e c o n t i n u -ïteitsvergelijking, de N a v i e r - S t o k e s v e r g e l i j k i n g e n e n e e n t u r b u l e n t i e m o d e l e n v o o r d e s e d i m e n t b e w e g i n g u i t de c o n v e c t i e - d i f f u s i e v e r g e l i j k i n g . I n d e l i t e r a t u u r z i j n v i e r p u b l i c a t i e s g e v o n d e n w a a r i n de b a s i s v e r g e l i j k i n g e n w o r d e n o p g e l o s t . V a n b e l a n g v o o r d i t o n d e r z o e k z i j n d i e v a n (1) S c h a m b e r e . a . ( 1 9 8 1 e n 1 9 8 3 ) , ( 2 ) Imam e . a . ( 1 9 8 3 ) e n ( 3 ) S t a m o u e . a . ( 1 9 8 9 ) . V o o r h e t b e s c h r i j v e n v a n de t u r b u l e n t i e m a a k t Imam g e b r u i k v a n e e n c o n s t a n t e - e m o d e l , t e r w i j l S c h a m b e r e n S t a m o u g e b r u i k m a k e n v a n h e t m e e r g e a v a n c e e r d e k-e t u r b u l e n t i e m o d e l . Een v o o r d e e l v a n h e t c o n s t a n t e - e t e n o p z i c h t e v a n h e t k-e i s d a t e r m i n d e r v e r g e l i j k i n g e n b e h o e w n t e w o r d e n o p g e l o s t . E e n n a d e e l v a n h e t c o n s t a n t e - e m o d e l i s e c h t e r , d a t gécalibreerd m o e t w o r d e n , t e r w i j l h e t k-e m o d e l a l gécalibreerd i s . B e r e k e n i n g e n v a n S c h a m b e r e n S t a m o u t o n e n a a n d a t de v a r i a t i e v a n e o v e r d e d o o r s n e d e v a n d e t a n k g r o o t i s . S c h a m b e r , Imam e n S t a m o u g e b r u i k e n a l l e n e e n a n d e r e n u m e r i e k e o p l o s s i n g s -m e t h o d e v o o r d e b a s i s v e r g e l i j k i n g e n ( r e s p e c t i e v e l i j k e i n d i g e d i f f e r e n t i e - ,
A l l e e n S c h a m b e r h e e f t de b a s i s v e r g e l i j k i n g e n o o k v o o r r o n d e n a b e z i n k t a n k s o p g e l o s t . Imam e n S t a m o u h e b b e n de u i t k o m s t e n vcin h u n m o d e l v e r g e l e k e n m e t e x p e r i m e n t e e l b e p a a l d e w a a r d e n . De s e d i m e n t b e w e g i n g b l i j k t b i j b e i d e m o d e l l e n g o e d w e e r g e g e -v e n t e k u n n e n w o r d e n . De s t r o m i n g b l i j k t b i j b e i d e m o d e l l e n m i n d e r g o e d o v e r e e n t e komen. Imam w i j t h e t m i n d e r g o e d w e e r g e v e n v a n de s t r o m i n g n a b i j de bodem a a n h e t c o n s t a n t e - e m o d e l . S t a m o u s c h r i j f t de v e r s c h i l l e n t o e a a n d r i e - d i m e n s i o n a l e e f f e c t e n , d i e o p t r e d e n i n r e c h t h o e k i g e b e z i n k t a n k s e n d i e i n z i j n m o d e l n i e t g e s c h e m a t i s e e r d z i j n . E r i s s l e c h t s één a r t i k e l g e v o n d e n m e t b e t r e k k i n g t o t de m o d e l l e r i n g v a n d i c h t h e i d s s t r o m e n i n n a b e z i n k t a n k s ( D e V a n t i e r e . a . , 1 9 8 7 ) . De r e s u l t a t e n v a n d i t m o d e l z i j n n i e t v e r g e l e k e n met e x p e r i m e n t e e l b e p a a l d e w a a r d e n , m a a r g e v e n w e l e e n k w a l i t a t i e f b e e l d v a n de i n v l o e d v a n dichtheidsgradiënten op d e s t r o m i n g . V e e l e x p e r i m e n t e e l o n d e r z o e k i s g e r i c h t op h e t b e p a l e n v a n s t r o m i n g s e i g e n -s c h a p p e n i n r e c h t h o e k i g e b e z i n k t a n k -s . E r i -s w e i n i g o n d e r z o e k v e r r i c h t n a a r s t r o m i n g e i g e n s c h a p p e n e n s e d i m e n t b e w e g i n g e n i n r o n d e t a n k s . Een g o e d e n u i t g e b r e i d o v e r z i c h t v a n d e b e s c h i k b a r e l i t e r a t u u r op h e t g e b i e d v a n e x p e r i m e n t e l e s t u d i e s n a a r de s t r o m i n g i n b e z i n k t a n k s w o r d t g e g e v e n d o o r M c C o r q u o d a l e e.a. ( 1 9 8 8 ) . De b e l a n g r i j k s t e c o n c l u s i e s , d i e u i t d i t o v e r z i c h t g e t r o k k e n k u n n e n w o r d e n , z i j n : a l l e e x p e r i m e n t e l e m o d e l l e n g e v e n e e n d u i d e l i j k e c i r c u l a t i e s t r o m i n g ; s e d i m e n t a t i e t a n k s i n de p r a k t i j k l e n e n z i c h n i e t g o e d v o o r g e d e t a i l -e -e r d -e o b s -e r v a t i -e s -e n m -e t i n g -e n ; t i r a c e r m e t h o d e n g e v e n w e i n i g i n f o r m a t i e o v e r de i n t e r n e s t r o m i n g i n e e n t a n k e n h e b b e n v a a k g e l e i d t o t v e r k e e r d e c r i t e r i a v o o r t a n k p r o c e s s e n ; e e n l a s e r d o p p l e r s n e l h e i d s m e t e r i s z e e r g e s c h i k t b i j de l a g e s t r o o m -s n e l h e d e n i n -s e d i m e n t a t i e t a n k -s ; de m e e s t e k i n e t i s c h e e n e r g i e v a n de s t r o m i n g , d i e de t a n k b i n n e n k o m t , g a a t v e r l o r e n a a n t u r b u l e n t e w e r v e l s i n de i n l a a t z o n e ; v e e l e x p e r i m e n t e n r i c h t e n z i c h o p v e r s c h i l l e n d e s o o r t e n i n l a a t c o n s t r u c t -i e s , z o a l s s c h o t t e n e n d -i f f u s o r e n ; e x p e r i m e n t e e l o n d e r z o e k h e e f t z i c h v o o r n a m e l i j k g e r i c h t op s t r o m i n g s -e i g -e n s c h a p p -e n i n r -e c h t h o -e k i g -e t a n k s z o n d -e r s -e d i m -e n t b -e w -e g i n g . Op de TUD i s h e t c o m p u t e r m o d e l PHOENICS o p e r a t i o n e e l w a a r m e e , n a a r w o r d t v e r w a c h t de f y s i s c h e p r o c e s s e n i n n a b e z i n k t a n k s , g o e d k u n n e n w o r d e n g e m o d e l -l e e r d . Op g r o n d v a n h e t l i t e r a t u u r o n d e r z o e k i s a a n b e v o l e n h e t o n d e r z o e k g e f a s e e r d u i t t e v o e r e n , z o a l s b e s c h r e v e n i s i n p a r a g r a a f 1 . 1 . I n de l o o p v a n h e t o n d e r z o e k z i j n n o g e e n a a n t a l r e l e v a n t e a r t i k e l e n v e r s c h e n e n w a a r v a n de t i t e l s z i j n o p g e n o m e n i n de l i j s t v a n h e t l i t e r a t u u r o n -d e r z o e k ( V e r m e e r , 1 9 9 0 ) . 1 1
2.2 F y s i s c h e m o d e l l e r i n g v a n s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t F y s i s c h o n d e r z o e k n a a r h e t m e n g s e l g e d r a g i n n a b e z i n k t a n k s k a n i n p r i n c i p e w o r d e n u i t g e v o e r d , z o w e l i n e e n p r a k t i j k t a n k a l s i n e e n f y s i s c h e l a b o r a t o -r i u m m o d e l . O v e -r h e t a l g e m e e n h e e f t h e t u i t v o e -r e n v a n o n d e -r z o e k i n de p -r a k t i j k h e t n a d e e l , d a t de p r o c e s s e n d i e z i c h a f s p e l e n m o e i l i j k b e h e e r s b a a r z i j n , m i n d e r e e n v o u d i g meet e n z i c h t b a a r t e m a k e n z i j n d a n i n e e n l a b o r a t o r i u m -m o d e l . M e e r i n h e t b i j z o n d e r k a n h e t l a b o r a t o r i u m m o d e l w o r d e n g e b r u i k t v o o r : d e i j k i n g v a n h e t m a t h e m a t i s c h e m o d e l ; h e t k w a l i t a t i e f v o o r s p e l l e n v a n h e t m e n g s e l g e d r a g ( v o o r d i e g e v a l l e n w a a r b i j e e n m a t h e m a t i s c h e m o d e l l e r i n g n i e t b i n n e n de g e s t e l d e t i j d m o g e l i j k w a s ) . H e t o n t w e r p e n d e bouw v a n h e t s c h a a l m o d e l z i j n b e s c h r e v e n d o o r v d V e e r e n V e r m e e r ( 1 9 9 2 ) . H i e r w o r d t i n h e t k o r t h e t u i t e i n d e l i j k e o n t w e r p v a n h e t m o d e l , d e w e r k i n g e r v a n , d e b e p a l i n g v a n de d e b i e t e n d o o r h e t m o d e l , d e m e e t m e t h o d e ( l o c a t i e , a p p a r a t u u r ) e n d e v e r w e r k i n g v a n de m e e t g e g e v e n s b e s p r o k e n . 2 . 2 . 1 O n t w e r p v a n h e t s c h a a l m o d e l I n h e t L a b o r a t o r i u m v o o r V l o e i s t o f m e c h a n i c a v a n de F a c u l t e i t d e r C i v i e l e T e c h n i e k i s o p s c h a a l e e n d e e l v a n e e n n a b e z i n k t a n k g e b o u w d . E r i s u i t g e g a a n v a n e e n p r o t o t y p e v a n e e n g r o t e r o n d e n a b e z i n k t a n k . V o o r a l s n o g z i j n i n v l o e d e n v a n w i n d e n s l i b r u i m e r n i e t meegenomen i n h e t o n d e r z o e k . De s t r o m i n g k a n d a n w o r d e n g e m o d e l l e e r d a l s r a d i a a l s y m m e t r i s c h , d a t w i l z e g g e n d a t de s t r o o m s n e l -h e i d i n t a n g e n t i e l e r i c -h t i n g g e l i j k i s a a n n u l . D a a r o m k a n v o l s t a a n w o r d e n met h e t b o u w e n v a n e e n s e c t o r i n p l a a t s v a n e e n g e h e e l r o n d m o d e l . Een s e c t o r i s e e n v o u d i g e r t e r e a l i s e r e n , a l l e p l a a t s e n i n de d o o r s n e d e z i j n g e m a k k e l i j k b e r e i k b a a r v o o r h e t u i t v o e r e n v a n m e t i n g e n e n a l s de wanden v a n g l a s g e m a a k t w o r d e n i s m e t b e h u l p v a n k l e u r s t o f e e n g o e d b e e l d t e v e r k r i j g e n v a n de s n e l h e i d s v e r d e l i n g o v e r de v e r t i c a a l . G l a s i s b o v e n d i e n z e e r g l a d z o d a t be-ï n v l o e d i n g , d o o r de wanden, v a n de s t r o m i n g d i e e r i n h e t p r o t o t y p e n i e t z i j n , m i n i m a a l w o r d t . De bodem v a n h e t m o d e l i s e v e n a l s d i e v a n h e t p r o t o t y p e g e m a a k t v a n g l a d a f g e w e r k t b e t o n . I n v e r b a n d met d e u i t v o e r b a a r h e i d e n de b e r e i k b a a r h e i d i s de s c h a a l v a n h e t m o d e l 1:8 g e k o z e n , waarmee de r u i m t e l i j k e a f m e t i n g e n v a n h e t m o d e l v a s t l i g g e n . D i t i s e n i g s z i n s a n d e r s v o o r de i n l o o p c o n s t r u c t i e i n h e t c e n t r u m v a n d e t a n k . M e t name h i e r z o u d e s t r o m i n g i n h e t m o d e l a n d e r s k u n n e n z i j n dan i n h e t p r o t o t y p e , d o o r d a t e e n s e c t o r v a n 60 g r a d e n i s genomen i n p l a a t s v a n e e n g e h e e l r o n d m o d e l . B i j de v o r m g e v i n g i s e r n a a r g e s t r e e f d om de i n s t r o m i n g e n d e r e t o u r s t r o o m r a d i a a l S y m m e t r i s c h t e m a k e n . V o o r h e t o n t w e r p v a n h e t s c h a a l m o d e l i s u i t g e g a a n v a n de v o l g e n d e g e g e v e n s , a f k o m s t i g v a n n a b e z i n k t a n k s u i t de p r a k t i j k : R o n d e n a b e z i n k t a n k ; D i a m e t e r = 48 m ( r = 24 m ) ; K a n t d i e p t e = 2 m ( r a n g e : m i n . 1,5 e n max. 2,5 m ) ; -i D i e p t e i n h e t c e n t r u m = 4 m b i j e e n b o d e m h e l l i n g 1:12; . '
V o o r d e b e p a l i n g v a n d e p r a k t i j k d e b i e t e n v o o r R e g e n W a t e r A f v o e r (RWA) e n D r o o g W e e r A f v o e r (DWA) e n d e o m z e t t i n g v a n d e z e d e b i e t e n n a a r d e m o d e l d e b i e t e n , i n c l u s i e f de g e k o z e n r e t o u r s t r o m e n , z i j n de v o l g e n d e u i t g a n g s p u n t e n g e h a n -t e e r d :
QRWA "=
- RWA: Qretour " ^'QRWA - DWA: Qretour - 0,8-QD„A
- O p p e r v l a k t e b e l a s t i n g b i j RWA: 0 , 6 - 1 m/h ( o p de t a n k ) . H e t m o d e l i s g e s c h a a l d o p h e t R e y n o l d s - g e t a l , v a n w e g e h e t i n e e r s t e i n s t a n t i e m o d e l l e r e n v a n s t r o m i n g z o n d e r s e d i m e n t . B i n n e n h e t o p R e y n o l d s g e s c h a a l d e m o d e l i s l a t e r t e n b e h o e v e v a n m e e r f a s e s t r o m i n g , g e s c h a a l d o p h e t i n t e r n F r o u d e g e t a l . De u i t p r a k t i s c h e o v e r w e g i n g e n g e k o z e n s c h a a l v a n 1:8 e n de a r b i t r a i r v a s t g e s t e l d e " t a a r t p u n t " m e t e e n h o e k v a n 60° h e b b e n g e r e s u l t e e r d i n e e n m o d e l w a a r v a n d e a f m e t i n g e n z i j n ( z i e o o k f i g u u r 3 ) : S t r a a l r = 2,95 m ( v a n h a r t t o t k a n t ) ; B o d e m h e l l i n g 1 : 1 1 ; K a n t d i e p t e = 0 , 2 5 m; H a r t d i e p t e = 0,52 m; S t r a a l i n l o o p t r o m m e l = 0,25 m U i t g a a n d e v a n d e z e a f m e t i n g e n v a n h e t l a b o r a t o r i u m m o d e l e n v a n d e b o v e n s t a a n d e u i t g a n g s p u n t e n v o o r de v e r d e l i n g v a n d e t a n k d e b i e t e n , z i j n d e v o l g e n d e d e b i e t e n v o o r h e t m o d e l b e p a a l d , w a a r b i j v o o r de o p p e r v l a k t e b e l a s t i n g b i j RWA h e t maximum v a n 1 m/h ( o f w e l 1 m^/m^'h) i s genomen: RWA: i n k o m e n d d e b i e t = 0.0114 m^/s, w a a r v a n 0.0076 m^/s de t a n k i n s t r o o m t e n 0 . 0 0 3 8 m^/s r e t o u r s t r o o m t . DWA: i n k o m e n d d e b i e t = 0.0066 m V s , w a a r v a n 0.0033 m V s de t a n k i n s t r o o m t e n 0 . 0 0 3 3 m^/s r e t o u r s t r o o m t . 13
I CCk
I
f a ; mi,is m 1,(^5 F i g u u r 3 A f m e t i n g e n v a n s c h a a l m o d e l e n p r o t o t y p e I n f i g u u r 3 z i j n o o k de a f m e t i n g e n v a n h e t p r o t o t y p e g e g e v e n , i n d i e n h e t o n t w o r p e n m o d e l z o u w o r d e n t e r u g g e s c h a a l d n a a r p r a k t i j k a f m e t i n g e n . H i e r u i t b l i j k t d a t e r t i j d e n s de bouw e n i g e v e r s c h i l l e n m e t de u i t g a n g s g e g e v e n s z i j n o p g e t r e d e n . De g e r i n g e v e r s c h i l l e n z i j n a c c e p t a b e l o m d a t i n d e z e f a s e v a n h e t o n d e r z o e k g e e n d i r e c t v e r b a n d met é é n b e p a a l d e p r a k t i j k t a n k i s g e l e g d . 2.2.2 W e r k i n g v a n h e t m o d e l I n d e f i g u r e n 4 e n 5 z i j n r e s p e c t i e v e l i j k e e n f o t o en e e n s c h e t s v a n de d o o r s n e d e v a n h e t m o d e l g e g e v e n . D o o r m i d d e l v a n p i j l e n i s de s t r o o m r i c h t i n g a a n g e g e v e n . H e t w a t e r v a n h e t s y s t e e m w o r d t a a n g e v o e r d v i a e e n l e i d i n g . V e r v o l g e n s k o m t h e t i n de b u i t e n s t e r i n g v a n de i n l a a t c o n s t r u c t i e t e r e c h t e n v i a e e n o p e n i n g s t r o o m t h e t v a n o n d e r a f de b i n n e n s t e r i n g i n . Deze b i n n e n s t e r i n g s t e l t de i n f l u e n t b u i s v a n h e t p r o t o t y p e v o o r . De s t r o m i n g g a a t o v e r d e r a n d v a n d e i n f l u e n t b u i s e n v e r v o l g e n s d e e l s de t a n k i n e n d e e l s weg v i a d e r e t o u r s t r o o m a f t a p . T u s s e n de i n f l u e n t b u i s e n h e t d u i k s c h o t z i j n g e l e i d i n g s -s c h o t t e n a a n g e b r a c h t i n h e t v e r l e n g d e v a n de w a n d e n v a n de t a n k . H i e r m e e w o r d t v o o r k o m e n d a t de s t r o m i n g b i j h e t b i n n e n t r e d e n v a n de t a n k e e n s c h e r p e h o e k p a s s e e r t . De s t r o m i n g z o u d a n l o s l a t e n v a n de w a n d e n e n n i e t r a d i a a l sym-m e t r i s c h b i n n e n k o sym-m e n sym-m a a r g e c o n c e n t r e e r d i n h e t sym-m i d d e n . De g e l e i d i n g s s c h o t t e n l o p e n d o o r t o t op de bodem v a n de i n l a a t c o n s t r u c t i e , d i e e e n h a l v e m e t e r l a g e r l i g t d a n d e bodem v a n de t a n k . O n d e r i n de g e l e i d i n g s s c h o t t e n z i j n d e r e t o u r s t r o o m a f t a p p e n a a n g e b r a c h t , t e g e n o v e r e l k a a r v o o r de s y m m e t r i e . Wat de i n l a a t c o n s t r u c t i e b e t r e f t , z i j n e r v e r s c h i l l e n d e v a r i a n t e n m o g e l i j k , d e z e z i j n g e s c h e t s t i n f i g u u r 6. H e t d e b i e t d o o r de t a n k k a n w o r d e n g e r e g e l d v i a d e h o o g t e v a n de i n s t r o o m -o p e n i n g i n c -o m b i n a t i e m e t de i n s t e l l i n g v a n h e t r e t -o u r s t r -o -o m d e b i e t .F i g u u r 4 F o t o v a n h e t m o d e l met d e f l e k t i e s c h o t met e x t e n s i e
15 F i g u u r 5 S c h e t s v a n d o o r s n e d e model z o n d e r d e f l e k t i e s c h o t
F i g u u r 6 S c h e t s v a n de v i e r v a r i a n t e n v a n de i n l a a t c o n s t r u c t i e v a r i a n t 1 : g e s l o t e n d u i k s c h o t met d e f l e k t i e s c h o t m e t e x t e n s i e v a r i a n t 2: g e s l o t e n d u i k s c h o t met d e f l e k t i e s c h o t v a r i a n t 3: g e s l o t e n d u i k s c h o t z o n d e r d e f l e k t i e s c h o t v a r i a n t 4: g e p e r f o r e e r d d u i k s c h o t z o n d e r d e f l e k t i e s c h o t 2.2.3 M e e t m e t h o d e S t r o o m s n e l h e i d s m e t i n q De s t r o o m s n e l h e i d v a n de v l o e i s t o f i n de t a n k i s g e m e t e n m e t e e n e l e k t r o -m a g n e t i s c h e s t r o o -m -m e t e r (EMS). A a n e e n g e k n i k t e s t a a f i n h e t w a t e r i s e e n z w a r t s c h i j f j e , de p r o b e , b e v e s t i g d . D i t w e k t e e n e l e k t r o m a g n e t i s c h v e l d o p . De d o o r d i t v e l d b e w e g e n d e w a t e r d e e l t j e s v e r o o r z a k e n e e n p o t e n t i a a l v e r s c h i l , h e t g e e n w o r d t g e m e t e n m e t de EMS. M e e t o p s t e l l i n g I n t o t a a l z i j n p e r p r o e f 19 v e r t i c a l e n b e m e t e n , v e r d e e l d o v e r 6 m e e t r a a i e n ( f i g . 7 ) m e t p e r v e r t i c a a l 4 t o t 6 m e e t p u n t e n ( f i g . 8 ) . B i j d e b e p a l i n g v a n d e l o c a t i e v a n de m e e t v e r t i c a l e n , i s u i t g e g a a n v a n de s y m m e t r i e v a n de t a n k d a t w i l z e g g e n e r i s i n één h e l f t v a n de t a n k g e m e t e n (de r e c h t e r ) . A l l e e n i n d e r a a i e n 1 e n 2 i s , v a n w e g e r u i m t e g e b r e k v o o r de EMS, i n de l i n k e r z i j d e v a n d e t a n k g e m e t e n . H e t a a n t a l m e e t v e r t i c a l e n was b e p e r k t d o o r de b e s c h i k b a r e t i j d p e r p r o e f e n d o o r g e l d g e b r e k , o m d a t o v e r slechtséén EMS k o n w o r d e n b e s c h i k t . , ^ ,^ i n r a a i 3 z i j n 5 v e r t i c a l e n b e m e t e n om i n z i c h t t e k r i j g e n m d e u n i f o r m i t e i t v a n de s t r o m i n g o v e r de b r e e d t e v a n de t a n k . H i e r u i t i s g e b l e k e n d a t v o l s t a a n k o n w o r d e n met 3 m e e t v e r t i c a l e n .
V e r w e r k i n g v a n d e m e e t g e g e v e n s M e t d e EMS w o r d e n s e r i e s m o m e n t a n e s n e l h e d e n g e m e t e n . De i n t e r e s s e g a a t n i e t u i t n a a r d e z e momentane w a a r d e n , m a a r n a a r d e g e m i d d e l d e s n e l h e d e n . Om v a n d e m e t i n g t o t d e z e g e m i d d e l d e s n e l h e d e n t e komen, z i j n d r i e c o m p u t e r p r o g r a m m a ' s g e s c h r e v e n . a. De momentane m e e t w a a r d e n z i j n e e r s t o p g e s l a g e n i n d a t a f i l e s m e t h e t p r o g r a m m a DACON. b . De o p g e s l a g e n m e e t w a a r d e n s t e l l e n g e e n s n e l h e d e n v o o r , m a a r d i e n e n v i a v e r s c h i l l e n d e s t a p p e n o m g e r e k e n d t e w o r d e n n a a r momentane s n e l h e d e n , w a a r n a z e k u n n e n w o r d e n g e m i d d e l d . B i j e e n m e e t t i j d v a n r o n d d e v i j f m i n u t e n e n e e n m e e t f r e q u e n t i e v a n 1 0 0 H e r t z w o r d e n d a n 3 0 . 0 0 0 m e t i n g e n u i t g e v o e r d . Omdat de m e t i n g t e g e l i j k e r t i j d p l a a t s v i n d t i n t w e e r i c h t i n g e n , w o r d e n e r 6 0 . 0 0 0 w a a r d e n V o o r de v e r w e r k i n g v a n de g e g e v e n s i s h e t p r o g r a m m a F I N g e s c h r e v e n . c. V a n t i j d t o t t i j d d i e n t t i j d e n s h e t m e t e n d e n u l z e t t i n g v a n d e EMS b e p a a l d t e w o r d e n . E r w o r d t d a n e e n m e t i n g v e r r i c h t i n s t i l s t a a n d w a t e r . H e t p r o g r a m m a CORREC b e r e k e n t u i t de d a t a f i l e e e n w a a r d e d i e g e b r u i k t w o r d t om d e s n e l h e i d s m e t i n g e n t e c o r r i g e r e n . De genoemde p r o g r a m m a ' s z i j n b e s p r o k e n d o o r v a n M a r l e { 1 9 9 1 ; 2 ) . I n d a t r a p p o r t w o r d t o o k a a n d a c h t b e s t e e d a a n d e n a u w k e u r i g h e i d v a n de g e b r u i k t e EMS. V o o r d e b e p a l i n g v a n de s t r o o m s n e l h e i d i n e e n r a a i ( o p e e n b e p a a l d e d i e p t e ) , z i j n v o o r i e d e r e r a a i de m e e t r e s u l t a t e n g e m i d d e l d o v e r de d r i e v e r t i c a l e n .
2.3 F y s i s c h e m o d e l l e r i n g s t r o m i n g m e t s e d i m e n t A l s e e r s t e a a n z e t t o t e e n t w e e d e f a s e o n d e r z o e k z i j n e r o o k p r o e v e n u i t g e v o e r d v a n s t r o m i n g m e t s e d i m e n t . V o o r e e n g e d e t a i l l e r d e b e s c h r i j v i n g v a n d e z e p r o e v e n w o r d t v e r w e z e n n a a r h e t r a p p o r t v a n Van M a r l e ( 1 9 9 1 ; 1 ) . I n d e z e p a r a g r a a f w o r d e n i n h e t k o r t de p r o e f o p s t e l l i n g e n de m e e t m e t h o d e b e s p r o k e n . 2 . 3 . 1 De p r o e f o p s t e l l i n g Mede a a n de h a n d v a n f i g u u r 9 z a l de p r o e f o p s t e l l i n g v o o r b e z i n k i n g s p r o e v e n w o r d e n b e s p r o k e n . Z u i v e r w a t e r u i t h e t s y s t e e m v a n h e t l a b o r a t o r i x o m w o r d t t o e g e v o e r d b i j 1 . D i t w a t e r h e e f t e e n c o n s t a n t e t e m p e r a t u u r v a n o n g e v e e r 21°C met v a r i a t i e s v a n h o o g s t e n s 1°C. D e z e t e m p e r a t u u r i s g e l i j k a a n d i e v a n de o m g e v i n g , z o d a t o o k h e t w a t e r i n de t a n k d e z e t e m p e r a t u u r h o u d t . D i c h t h e i d s v e r s c h i l l e n t u s s e n i n f l u e n t e n t a n k k u n n e n d u s v e r w a a r l o o s d w o r d e n . M e t e e n a f s l u i t e r i s h e t t o t a l e d e b i e t i n g e s t e l d op 0 , 5 6 1 / s ( a f w i j k i n g < 2 % ) . D i t d e b i e t i s z o g e r i n g d a t h e t b u i t e n h e t m e e t g e b i e d v a n de b e s c h i k b a r e m a n o m e t e r s v a l t . H e t w o r d t d a a r o m v o l u m e t r i s c h b e p a a l d b i j h e t l o z i n g s p u n t v a n h e t e f f l u e n t , a l s de r e t o u r -s t r o o m k r a n e n d i c h t z i j n . A l e e r d e r i s v e r m e l d d a t g e s c h a a l d i s v o l g e n s h e t i n t e m F r o u d e g e t a l . H i e r d o o r v a l t h e t R e y n o l d s g e t a l i n h e t m o d e l v e e l l a g e r u i t d a n i n h e t p r o t o t y p e . D a a r o m w o r d t k u n s t m a t i g t u r b u l e n t i e o p g e w e k t b i j de i n s t r o m i n g d o o r l u c h t i n t e b l a z e n . V a n u i t e e n c o m p r e s s o r w o r d t l u c h t o n d e r d r u k n a a r de i n s t r o o m o p e n i n g g e p e r s t . M e t e e n k r a a n i s de l u c h t t o e v o e r r e g e l b a a r . V a n u i t h e t u i t m o n d i n g s p u n t v a n de l u c h t l e i d i n g b e w e e g t de l u c h t z i c h a a n t w e e k a n t e n v a n h e t s c h o t ( 1 2 ) omhoog. A a n de l i n k e r k a n t w o r d t h i e r d o o r de g e w e n s t e t u r b u l e n t i e o p g e w e k t e n m e e g e v o e r d de t a n k i n . A a n de r e c h t e r k a n t v i n d t h i e r d o o r s t e r k e m e n g i n g p l a a t s v a n h e t w a t e r v o l u m e w a a r de k a o l i n i e t s u s p e n s i e e n de k l e u r s t o f w o r d e n t o e g e v o e g d . H e t i n f l u e n t h e e f t e e n h o g e r e d i c h t h e i d d a n h e t w a t e r i n de t a n k . U i t g a a n d e v a n e e n r e l a t i e f d i c h t h e i d s v e r s c h i l i n h e t p r o t o t y p e v a n 0,002 i s v o o r d e z e p r o e f e e n r e l a t i e f d i c h t h e i d s v e r s c h i l b e r e k e n d v a n 0,0013. Deze w o r d t b e r e i k t d o o r p e r u u r s t r o m e n 4 , 2 k g k a o l i n i e t i n de t a n k t e b r e n g e n . Om d e m e n g i n g t e b e v o r d e r e n , w o r d t h e t k a o l i n i e t a l v o o r h e t t o e v o e g e n a a n de i n s t r o m i n g v a n de t a n k i n s u s p e n s i e g e b r a c h t . A a n de 4 , 2 k g k a o l i n i e t w o r d t z o v e e l w a t e r t o e g e v o e g d , d a t p e r u u r s t r o m e n 20 1 s u s p e n s i e i n de t a n k w o r d t g e b r a c h t . D i t v o l u m e i s t e v e r w a a r l o z e n t e n o p z i c h t e v a n h e t t o t a l e d e b i e t ( 1 % ) . U i t de v o l g e n d e b e r e k e n i n g b l i j k t h o e h e t n a g e s t r e e f d e d i c h t h e i d s v e r s c h i l v a n 0,0013 w o r d t b e r e i k t . V i a e e n s l a n g e n p o m p j e , d a t i n g e s t e l d i s op e e n d e b i e t v a n 2 0 1 / h , w o r d t de s u s p e n s i e n a a r de t o e v o e r ( 1 1 ) g e p o m p t . H e t i n f l u e n t s t r o o m t o v e r de r a n d v a n de i n f l u e n t b u i s (13) e n v e r v o l g e n s o n d e r h e t d u i k s c h o t ( 1 4 ) d o o r . H e t d e f l e k t i e s c h o t (15) l e i d t h e t i n f l u e n t omhoog. Na h e t p a s s e r e n v a n h e t d e f l e k t i e s c h o t v e r l a a t e e n d e e l v a n h e t d e b i e t de t a n k v i a de r e t o u r s l i b a f t a p ( i n f i g u u r 9 i s t e r v e r e e n v o u d i g i n g s l e c h t s één k r a a n w e e r g e g e v e n ) . De s i t u a t i e d i e w o r d t n a g e b o o t s t i s d i e v a n r e g e n w e e r a f v o e r (RWA) . De v e r h o u d i n g t u s s e n h e t d e b i e t d o o r de t a n k e n h e t r e t o u r s l i b i s d a n 2 : 1 . I e d e r e r e t o u r s l i b a f t a p i s i n g e s t e l d op 0 , 0 9 3 1 / s ( a f w i j k i n g <4%) . De r e t o u r s t r o o m w o r d t g e l o o s d o p h e t r i o o l b i j p u n t ( 1 8 ) . De r e s t v a n h e t d e b i e t d o o r l o o p t de t a n k , v e r l a a t d e z e v i a de o v e r s t o r t g o o t e n w o r d t o o k g e l o o s d o p h e t r i o o l . 19
T
F i g u u r 9 V e r e e n v o u d i g d e s c h e t s v a n de p r o e f o p s t e l l i n g , h i e r met d e f l e k -t i e s c h o -t me-t e x -t e n s i e ( n i e -t op s c h a a l ) 1 a a n v o e r s c h o o n w a t e r 13 i n s t e l b a r e b o v e n r a n d 2 r e g e l b a r e a f s l u i t e r i n f l u e n t b u i s ( i n g e s t e l d op 0 , 5 6 1 / s ) 14 i n s t e l b a a r d u i k s c h o t 3 c o m p r e s s o r 15 d e f l e k t i e s c h o t , ! 4 r e g e l b a r e a f s l u i t e r v e r w i j d e r d w o r d e n 5 u i t m o n d i n g l u c h t t o e v o e r l e i d i n g 16 a f t a p r e t o u r s l i b 6 m e n g v a t k a o l i n i e t s u s p e n s i e 17 r e g e l b a r e a f s l u i t e r 7 o p e n i n g v o o r t o e v o e g e n ( r e t o u r s l i b 0,1871/s) w a t e r e n k a o l i n i e t 18 l o z i n g s p u n t r e t o u r s l i b 8 p r o p e l l e r 19 o v e r s t o r t r a n d 9 a f t a p p u n t k a o l i n i e t 20 e f f l u e n t g o o t 10 s l a n g e n p o m p j e 2 1 l o z i n g s p u n t e f f l u e n t 1 1 u i t m o n d i n g k a o l i n i e t t o e v o e r 22 p u n t w a a r k l e u r s t o f2.3.2 M e e t m e t h o d e S t r o o m s n e l h e i d s m e t i n g e n B i j h e t g e b r u i k v a n de EMS v o o r de s t r o o m s n e l h e i d s m e t i n g e n (met s e d i m e n t ) i s g e b l e k e n d a t de s n e l h e i d s m e t i n g e n d i e g e d a a n z i j n v o o r de p r o e v e n met k a o l i n i e t , o n b e t r o u w b a r e r e s u l t a t e n g a v e n d o o r v e r l o o p v a n de n u l z e t t i n g v a n de EMS. Omdat de m e e t f i l e s v o o r de s n e l h e i d s m e t i n g e n m e t y s e d i m e n t n i e t z i j n b e w a a r d , was e e n c o r r e c t i e a c h t e r a f n i e t m o g e l i j k . Een b e e l d v a n de r i c h t i n g e n de o r d e v a n g r o o t t e v a n de s n e l h e d e n k a n e c h t e r v e r k r e g e n w o r d e n met b e h u l p v a n de v i d e o b e e l d e n d i e z i j n g e m a a k t v a n de b e w e g i n g v a n k l e u r s t o f v e r t i c a l e n . C o n c e n t r a t i eme t i n g V o o r h e t m e t e n v a n de c o n c e n t r a t i e aan k a o l i n i e t op d i v e r s e p l a a t s e n i n de t a n k , i s g e b r u i k g e m a a k t v a n t w e e v e r s c h i l l e n d e s l i b m e t e r s t e w e t e n e e n o p t i s c h e s l i b m e t e r (OSLIM) e n e e n HACH T u r b i d i m e t e r . o p t i s c h e s l i b m e t e r (OSLIM) De v l o e i s t o f u i t de t a n k g a a t d o o r een c u v e t w a a r i n i n f r a r o o d l i c h t d o o r de v l o e i s t o f s c h i j n t . N a a r m a t e de c o n c e n t r a t i e k a o l i n i e t h o g e r i s , i s de v l o e i s t o f t r o e b e l e r e n a b s o r b e e r t meer l i c h t . Met een f o t o d i o d e w o r d t de d o o r g e l a t e n h o e v e e l h e i d l i c h t g e m e t e n . Een b e p a a l d e h o e v e e l h e i d l i c h t g e e f t e e n b e p a a l d e s p a n n i n g , d i e a f g e l e z e n w o r d t op e e n v o l t m e t e r . Om t e b e p a l e n w e l k v o l t a g e o v e r e e n k o m t m e t w e l k e c o n c e n t r a t i e d i e n t de OSLIM g e i j k t t e w o r d e n . D i t g e b e u r t d o o r e e r s t e e n k l e i n e h o e v e e l h e i d v l o e i s t o f met d a a r i n de m a x i m a a l t e v e r w a c h t e n c o n c e n t r a t i e k a o l i n i e t a a n t e maken. De OSLIM w o r d t zo i n g e s t e l d , d a t h e t h o o g s t m e e t b a r e v o l t a g e o v e r e e n k o m t met d e z e c o n c e n t r a t i e . V e r v o l g e n s w o r d t a a n de v l o e i s t o f s t e e d s e e n b e k e n d e h o e v e e l h e i d z u i v e r w a t e r t o e g e v o e g d t e r v e r d u n n i n g , t o t d a t de l a a g s t e c o n c e n t r a t i e d i e n o g v a n b e l a n g i s b e r e i k t i s . S t e e d s w o r d t d e c o r r e s p o n d e r e n d e s p a n n i n g a f g e l e z e n e n u i t de s e r i e b e k e n d e c o n c e n t r a t i e s g e k o p p e l d a a n de g e m e t e n s p a n n i n g e n k a n e e n i j k g r a f i e k g e m a a k t w o r d e n . G e m e t e n z i j n : i n f l u e n t c o n c e n t r a t i e s , i n de t w e e d e s e r i e p r o e v e n . H i e r b i j w e r d e n h e t a a n - e n a f v o e r b u i s j e i n de s t r o m i n g g e d o m p e l d t u s s e n de i n f l u e n t b u i s en h e t d u i k s c h o t . c o n c e n t r a t i e s i n de t a n k , i n de t w e e d e s e r i e p r o e v e n . H i e r b i j w e r d e n h e t a a n - e n a f v o e r b u i s j e g e m o n t e e r d a a n e e n p e i l n a a l d op e e n b a l k b o v e n de s t r o m i n g . Op d e z e w i j z e k o n h e t m e e t p u n t z o w e l i n h o r i z o n t a l e a l s v e r t i c a l e r i c h t i n g g e v a r i e e r d w o r d e n . E r w e r d e n v i e r v e r t i c a l e n d o o r g e m e t e n , op 80, 1 3 0 , 180 e n 260 c e n t i m e t e r v a n a f h e t d u i k s c h o t ( l a a t s t -g e n o e m d e v e r t i c a a l b e v i n d t z i c h 5cm v o o r d e o v e r s t o r t r a n d ) . I n de v e r t i c a l e n w e r d v a n de b o d e m t o t h e t o p p e r v l a k om de 2cm g e m e t e n . Met h e t m e t e n v a n d e z e d i c h t h e i d s p r o f i e l e n o v e r de v e r t i c a a l w e r d a a n g e v a n -g e n n a d a t u i t de e f f l u e n t c o n c e n t r a t i e b l e e k d a t een e v e n w i c h t s s i t u a t i e was b e r e i k t i n de t a n k . I n de v e r s c h i l l e n d e p r o e v e n w e r d e n d e z e l f d e v e r t i c a l e n op o n g e v e e r d e z e l f d e t i j d s t i p p e n v a n a f h e t b e g i n v a n de p r o e f 2 1
d o o r g e m e t e n . De v e r t i c a a l o p 80cm a f s t a n d v a n h e t d u i k s c h o t w e r d s t e e d s t w e e m a a l d o o r g e m e t e n , a l s e e r s t e e n a l s l a a t s t e , om t e c o n t r o l e r e n o f i n d e r d a a d e e n e v e n w i c h t was b e r e i k t . V e r d e r w e r d v l a k n a h e t b e g i n v a n de p r o e f h e t v e r l o o p v a n de c o n c e n t r a t i e i n de t i j d g e m e t e n o p t w e e v a s t e p u n t e n i n de s t r o m i n g , n a m e l i j k v l a k b i j de bodem o p 80cm e n o p 2 6 0 c m v a n a f h e t d u i k s c h o t . V o o r h e t nemen v a n m o n s t e r s v a n h e t e f f l u e n t k a n de OSLIM n i e t g e b r u i k t w o r d e n . De s i t u a t i e b i j h e t m o n s t e r p u n t i s n i e t g e s c h i k t v o o r de c o n t i n u e a a n v o e r v a n de OSLIM - de m e t i n g e n z o u d e n v e r s t o o r d w o r d e n d o o r d a t b i j t i j d e n l u c h t b e l l e n a a n g e z o g e n z o u d e n w o r d e n . D a a r o m i s h i e r v o o r g e b r u i k g e m a a k t v a n d e t u r b i d i m e t e r . de H a c h T u r b i d i m e t e r V o o r h e t m e t e n v a n k a o l i n i e t c o n c e n t r a t i e s i n h e t e f f l u e n t i s e e n H a c h T u r b i d i m e t e r g e b r u i k t . Ook h i e r w o r d t g e b r u i k g e m a a k t v a n l i c h t . I n d i t g e v a l s c h i j n t h e t d o o r e e n m e e t c e l e n d o o r e e n d e t e c t o r w o r d t de h o e v e e l h e i d d o o r g e l a t e n l i c h t g e m e t e n . De m e e t c e l i s e e n b u i s j e g e m a a k t v a n s p e c i a a l g l a s om z o m i n m o g e l i j k o p t i s c h e v e r s t o r i n g v a n de m e t i n g t e v e r k r i j g e n . Om e e n m o n s t e r d o o r t e m e t e n w o r d t de m e e t c e l u i t h e t a p p a r a a t g e h a a l d e n n a e n i g e k e r e n s p o e l e n m e t de m o n s t e r v l o e i s t o f v o l l e d i g g e v u l d . De m e e t c e l m o e t o o k v a n b u i t e n s c h o o n z i j n e n mag n i e t m e t de v i n g e r s w o r d e n b e t a s t e n d i e n t d r o o g g e m a a k t t e w o r d e n . V o o r de v e r g e l i j k b a a r h e i d v a n de m e t i n g w o r d t s t e e d s d e z e l f d e m e e t c e l g e b r u i k t d i e i n d e z e l f d e s t a n d i n de t u r b i d i m e t e r w o r d t g e z e t . V e r v o l g e n s k a n de w a a r d e v a n de t r o e b e l h e i d a f g e l e z e n w o r d e n i n NTU ( N e p h e l o m e t r i c T u r b i d i t y U n i t s ) . Om d e z e w a a r d e n t e r e l a t e r e n a a n k a o l i n i e t c o n c e n t r a t i e s d i e n t e e n i j k g r a f i e k g e m a a k t t e w o r d e n o p d e z e l f d e w i j z e a l s b e -s c h r e v e n v o o r de OSLIM. D o o r de w i j z e v a n m o n s t e m a m e i s de t u r b i d i m e t e r m e e r g e s c h i k t v o o r h e t m e t e n v a n de e f f l u e n t c o n c e n t r a t i e d a n de OSLIM. Een n a d e e l v a n de t u r b i d i m e t e r i s d a t t e r w i j l de m e e t c e l i n h e t a p p a r a a t s t a a t e r b e z i n k i n g op k a n t r e d e n . I n h e t e f f l u e n t komen e c h t e r a l l e e n n o g l a g e c o n c e n t r a t i e s v a n de s l e c h t s t b e z i n k b a r e d e e l t j e s v o o r z o d a t d i t n a d e e l n a u w e l i j k s s p e e l t . G e m e t e n z i j n i n de e e r s t e e n t w e e d e p r o e v e n s e r i e de k a o l i n i e t c o n c e n t r a t i e s i n h e t e f f l u e n t , e n w e l om de 6 m i n u t e n . H e t m o n s t e r w e r d genomen b i j h e t e i n d e v a n de a f v o e r b u i s d i e a a n de e f f l u e n t g o o t i s b e v e s t i g d , v a n u i t de v r i j u i t s t r o m e n d e s t r a a l . Op de weg v a n a f de o v e r s t o r t r a n d n a a r h e t m o n s t e r p u n t b e z i n k t e n i g k a o l i n i e t i n de e f f l u e n t g o o t e n i n de a f v o e r b u i s , o n d a n k s de v r i j h o g e s t r o o m s n e l h e d e n . I n de e f f l u e n t g o o t was d i t d u i d e l i j k t e z i e n d o o r d a t de g o o t b i j h e t o p d r o g e n n a de p r o e f w i t u i t s l o e g . O v e r i g e g e b r u i k t e m e e t m e t h o d e n I n f l u e n t c o n c e n t r a t i e s De i n f l u e n t c o n c e n t r a t i e s z i j n o p v e r s c h i l l e n d e m a n i e r e n g e m e t e n . A a n v a n k e l i j k w e r d e n m o n s t e r s genomen m e t e e n b e p a a l d v o l u m e e n d e z e w e r d e n i n g e d a m p t . U i t h e t g e w i c h t v a n de o v e r b l i j v e n d e v a s t e s t o f i s de c o n c e n t r a t i e v a n h e t k a o l i n i e t i n h e t m o n s t e r a f t e l e i d e n . Deze m e t h o d e nam z e e r v e e l t i j d i n b e s l a g .
d a n 0,5 m i c r o m e t e r ) g e z o g e n . De f i l t e r s w o r d e n e e n u u r i n de o v e n e n t w e e u u r i n de d e s i c c a t o r g e p l a a t s t , z o d a t ze i n h e t g e h e e l g e e n v o c h t m e e r b e v a t t e n . Dan w o r d t h e t g e w i c h t b e p a a l d e n d o o r h e t o o r s p r o n k e l i j k e s c h o n e g e w i c h t v a n h e t f i l t e r a f t e t r e k k e n w o r d t de h o e v e e l h e i d k a o l i n i e t g e v o n d e n . I s e e n g o e d e i j k i n g b e k e n d d a n k a n de i n f l u e n t c o n c e n t r a t i e o o k w o r d e n b e p a a l d m e t de t u r b i d i m e t e r o f de OSLIM. I n h e t e e r s t e g e v a l i s h e t a f l e z e n v a n de NTU w a a r d e m o e i l i j k o m d a t op h e t moment d a t de m e e t c e l i n de t u r b i d i m e t e r s t a a t h e t k a o l i n i e t b e z i n k t . ( B i j h e t m e t e n v a n h e t e f f l u e n t s p e e l t d i t m i n d e r d o o r d a t d a n a l l e e n n o g l a g e c o n c e n t r a t i e s v a n de s l e c h t s t b e z i n k b a r e d e e l t j e s a a n w e z i g z i j n . ) De b e s t e m a n i e r om de i n f l u e n t c o n c e n t r a t i e s t e m e t e n was d e r h a l v e h e t g e b r u i k v a n de OSLIM. T e m p e r a t u u r D i c h t h e i d s s t r o m e n w o r d e n v e r o o r z a a k t d o o r c o n c e n t r a t i e v e r s c h i l l e n , m a a r o o k d o o r t e m p e r a t u u r v e r s c h i l l e n . Een t e m p e r a t u u r v e r s c h i l v a n 1'C i n w a t e r v e r o o r z a a k t e e n r e l a t i e f d i c h t h e i d s v e r s c h i l 6 = 0 , 0 0 0 2 . T i j d e n s de p r o e v e n i s de t e m p e r a t u u r v a n h e t w a t e r i n de i n f l u e n t b u i s e n i n de t a n k g e m e t e n . H e t m a x i m a a l g e m e t e n v e r s c h i l b e d r o e g 0,5'C. D i t v e r o o r z a a k t e e n e = 0 , 0 0 0 1 . T e n o p z i c h t e v a n de n a g e s t r e e f d e e=0,0013 i s d i t e e n a a n v a a r d b a r e a f w i j k i n g ( 7 , 7 % ) . S l i b s p i e g e l h o o g t e Op v i j f p l a a t s e n z i j n op h e t g l a s v a n de z i j w a n d v a n h e t m o d e l s t r i p p e n a a n g e b r a c h t , m e t d a a r o p i n c e n t i m e t e r s de a f s t a n d v a n a f de w a t e r s p i e g e l n a a r b e n e d e n a a n g e g e v e n . De s t r i p p e n b e v i n d e n z i c h op c i r c a 18, 6 8 , 1 2 2 , 173 e n 225 c e n t i m e t e r v a n a f h e t d u i k s c h o t , de l a a t s t e v e r t i c a a l b e v i n d t z i c h d u s c i r c a 10 c e n t i m e t e r v o o r de o v e r s t o r t . H i e r m e e k a n o p v e r s c h i l l e n d e p l a a t s e n i n h e t m o d e l de h o o g t e v a n de s l i b s p i e g e l w o r d e n a f g e l e z e n . I n c o m b i n a t i e m e t h e t t i j d s t i p v a n de m e t i n g w o r d t z o i n f o r m a t i e v e r k r e g e n o v e r h e t v e r l o o p v a n de s l i b s p i e g e l o v e r de d o o r s n e d e e n i n de t i j d . 23
