EN I N WATERIÖPEN P r o f , i r . L. v a n Bende.gom D e l f t f e b r u a r i 1971
INHOUD G e b r u i k t e s y m b o l e n E n k e l e . f o r m u l e s u i t de v l o e i s t o f m e c h a n i c a 1 I n l e i d i n g 2. E i g e n s c h a p p e n v a n de v a s t e s t o f • 3. B o d e i r i e v e n w i c h t e n b e g i n va.n b e v r e g i n g U. B o d e m t r a n s i ^ o r t 5 . Z w e v e n d t r a n s p o r t 6 . S p o e l t r a ^ n s p o r t T. T r a n s p o r t b i j n i e t e e n p a r i g e b e w e g i n g 8. T r a n s p o r t b i j n i e t s t a t i o n a i r e b e w e g i n g 9 . T r a n s p o r t i n b u i s l e i d i n g e n 10. T r a n s p o r t b i j roeer-dimensionale w a t e r b e w e g i n g L i t e r a t u u r
G e w e r k t w o r d t i n h e t k.m. s . - s t e l s e l ( k i l o g r a i r a n a s s a " m e t e i " - - s e c o n d e ) . De g e b r u i k t e s j o n b o l e n b e t e k e n e n : A.^ 5 e n z . a s c o n s t a n t e n A.^ 5 e n z . a b o d e m r u w h e i d - m B b u i s d i a m e t e r ~ m b " v/erkzame b o d e m b r e e d t e - m 1 ' c o n s t a n t e " v a n Chêzy - m^/s C v/erkzame b o d e m b r e e d t e - m 1 ' c o n s t a n t e " v a n Chêzy - m^/s
\
=
C v o o r ' de k o r r e l C r C v o o r de r i b b e l c •=
c o n c e n t r a t i e v a s t e s t o f ( v o l u m e ) D k o r r e l d i a m e t e r - h-\ e n e p . l o g . G=
v e r t . k r a c h t o p b o d e m - K e w t o n g v e r s n e l l i n g z w a a r t e k r a c h t - 9 5 8 I m/s h w a t e r d i e p t e - m I-
e n e r g i e v e r h a n g I e e n e r g i e v e r h a n g j m e n g s e l I r=
e n e r g i e v e r h a n g d o o r r i b b e l\
e n e r g i e v e r h a n g d o o r k o r r e l w r i j v i n g K h o r . k r a c h t o p b o d e m k d u b b e l e b o d e m r u w h e i d - m L mengweg v a n v . K a r m a n - m Q w a t e r a f v o e r - m / s q.-
w a t e r a f v o e r p e r m ' b r e e d t e - m / s R h y d r a u l i s c h e s t r a a l - m R e get8,1 v a n R e y n o l d s R3£ e g e t a l v a n R e y n o l d s v o o r de k o r r e l r b o c h t s t r a a l - m S-
zand.t r a n s p o r t ~ m^/s s-
2 z a n d t r a n s p o r t p e r m' - m / s t t i j d V s n e l h e i d v a n h e t w a t e r - m/s V z s n e l h e i d o p h o o g t e z ~ m/s = gera. s n e l h e i d o p h o o g t e z V gem. s n e l h e i d i n v e r t i c a a l - m / sv^^ s c h u i f ( s p a n n i n g ) s n e l h e i d . - m/s w = b e z i n k s n e l h e i d k o r r e l m/s X = a s i n de g e u l r i c h t i n g X = a f s t a n d l a n g s X-as - m y = a f s t a n d X . g e u l r i c h t i n g z - h o o g t e b o v e n d e b o d e m - m a = d w a r s h e l l i n g bodem i n g r a d e n 3 ~ l a n g s h e l l i n g bodem 6 = v i s c e u s e g r e n s l a a g d i k t e « m A = r e l a t i e v e d i c h t h e i d 3 p = d i c h t h e i d s e d i m e n t - kg/m ^ ( z a n d 2 6 5 0 ) -3 p = d i c h t h e i d w a t e r ( I O O O ) - kg/m w 3 p - d i c h t h e i d m e n g s e l - k g / m m 2 T = s c h u i f s p a n n i n g o p h o o g t e z - N/m z . . 2 T = b o d e m s c h u i f s p a , n n i n g ~ N/m-p = r i b b e l f a c t o r 2 V = k i n e m a t i s c h e v i s c o s i t e i t - m / s ( w a t e r 2 0 ° - 1 0 " ^ ) ^ = h o e k v a n n a t u u r l i j k t a l u d ^ - k r i t i e k g e t a l v a n b e g i n v a n b e w e g i n g K - c o n s t a n t e v a n v o n Ka,rman
E n k e l e ^foriüyJ,es u i t j 3 . e ^ v l o e i s t o ^ ^ De s t r o m i n g i s b i j t r a n s p o r t v a n v a s t e s t o f f e n a l t i j d t u r b u l e n t j o m d a t h e t g e t a l va-n R e y n o l d s : e V a l t i j d b o v e n de g r e n s w a a r d e l i g t . D e z e i s b i j : b r e d e w a t e r l o p e n (R « h ) R^ > 500 a 600 r o n d e b u i z e n (R ~ il B ) De s c h u i f s p 8 . n n i n g i s p e r e e n h e i d v a n o x ^ p e r v l a k ; T_^^ =3 ( h - z ) .p^^ g I , - h p g 1 b o d e m w e n v o l g e n s P r a n d t l i s o o k ; z *^w d z w a a r i n L = mengweg - i c . z D i t g e e f t n a e n i g e b e w e r k i n g e n v e r w e r k i n g v a n u i t k o m s t e n v a n e x p e r i m e n t e n ; v r a a r i n v^^ = / g R I = s c h u i f s p a n n i n g s n e l h e i d o f s c h u i f s n e l h e i d e n K - c o n s t a n t e v a n v o n K a r m a n - «> 0,^+ 6 - v i s c e u s e g r e n s l a a g d i k t e ~ — — 3 — Dus 6 R V R I . 18 l o g a -h 1/76 V - C /R I A l s a >> 6 d a n i s de b o d e m h y d r a u l i s c h r u w . D i t g e e f t : C - 1 8 l o g a a i s de m a a t g e v e n d e b o d e m r u w h e i d e n w o r d t w e l g e s t e l d o p g D^^.
De i n d r u l c b e s t a a t d a t d i t b i j e e n b e w e g e n d e b o d e m e e n l a g e aanname i s . H i e r o p w o r d t n o g t e r u g g e k o m e n b i j de b e g r i p p e n C e n C ,
3- 1 .
1. . I n l e i j - j u i g_
De s t a b i l i t e i t > h e t b e g i n v a n b e w e g e n , e n h e t t r a n s p o r t V8.n l o s e n k o r r e l i g b o d e i i U T i a t e r i a a l i n w a t e r l o i D e n v o r m t e e n f u n d a m e n t e e l v r a a g s t u k i n de w a t e r b o u w -k u n d e , e n i s a l s zoó-anig v e r g e l i j -k b a a i r met de eAgemene en t o e g e p a s t e m e c h a n i c a . j de g r o n d m e . c h a n i c a , de g r o n d v m t e r m e c h a n i c a e n de v l o e i s t o f m e c h a n i c a . V o o r d i t o n d e r v r e r p w o r d e n d a n o o k w e l namen g e b r u i k t a l s s e d i m e n t m e e h a n i c a o f b e d d i n g -raecha/nica. De g e b r u i k e . l i j k e naam i n h e t E n g e l s i s " t r a n s p o 3 . - t o f s e d i m e n t s " , t e r v i j l e e n e n k e l e k e e r de n a a m " l o o s e b o v m d a r y h y d r a u l i c s " w o r d t g e b e z i g d . I n d . i t g e c o m p l i c e e r d e s a m e n s p e l v a n w a t e r e n v a s t e s t o f o e f e n t h e t s t r o -mende e n soms g o l v e n d e 5, m a a r i n de p r a c t i j k s t e e d s t u r b u l e n t e w a t e r k r a c h t e n u i t op de b o d e m e n de k o r r e l s . Men k a n d e z e k r a c h t e n z i e n a l s s l e e p k r a c h t w e l k e o p t r e e d t - i n h e t s c h e i d i n g s v l a l t v a n w a t e r e n v a s t e s t o f , o f a l s s t r o o m d r u k v a n h e t w a t e r o p de a f z o n d e r l i j k e k o r r e l s . A f h a n k e l i j k v a n de v o r m , d_e g r o o t t e e n de g r o o t t e v e r d e l i n g 5 d.e d i c h t h e i d e n de p a k k i n g v a n h e t b o d e m r a a t e r i a a l , k a n t o t e e n b e p a a l d e k r i t i e k e w a a r d e v a n de s l e e p k r a c h t e e n r e a c t i e w o r d e n g e l e -v e r d e n b l i j f t h e t b e d i n e -v e n w i c h t . W o r d t de k r i t i e k e w a a r d e o -v e r s c h r e d e n , d a n w o r d t h e t e v e n w i c h t v e r b r o k e n j s t e e d s m e e r k o r r e l s v e r l i e z e n h u n s t e u n t o t t e n s l o t t e de g e h e l e l a a g k o r r e l s i n b e w e g i n g i s e n o o k d i e p e r g e l e g e n k o r r e l s h u n s t a b i l i t e i t v e r l i e z e n . Op h e t e e r s t e g e z i c h t l i j k t h e t v r a a g s t u k v r i j e e n v o u d i g ; b i j e e n b e p a a l -de k r i t i e k e w a a r d e b e g i n t h e t t r a n s p o r t v a n b o d e m m a t e r i a a l , e n b i j v e r d e r e t o e n a m e v a n de s t r o o m s n e l h e i d i s de h o e v e e l h e i d t r a n s p i o r t , dus de d i k t e v a n de b e w e g e n d e z a n d f i l m e n de s n e l h e i d w a a r m e e d e z e z i c h v o o r t b e w e e g t , e e n f u n c t i e v a n d.ie s t r o o m s n e l h e i d , I n w e z e n i s de z a a k e c h t e r v e e l g e c o m p l i c e e r d e r . I n de e e r s t e p l a a t s s p e l e n de v e r s c h i j n s e l e n z i e h a f op de g r e n s v a n wat e r e n v a s wat e s wat o f . B i j h e wat v a k v l o e i s wat o f m e c h a n i c a i s a a n g e wat o o n d h o e g e c o m p l i -c e e r d h e t s t r o o m b e e l d h i e r i s d o o r b.e a a n w e z i g h e i d v a n de v i s -c e u z e g r e n s l a a ^ g , e n z . V e r d e r i s h e t o o k n i e t z o d a t de w a t e r b e w e g i n g e n de o p t r e d e n d e k r a c h t e n o n a f h a n k e l i j k z i j n v a n de b o d e m . W i e t a l l e e n h e e f t de b o d e m r u w h e i d i n v l o e d o p de s n e l h e i d s v e r d e l i n g v a n h e t w a t e r , m a a r b o v e n d i e n t r e e d t b i j t o e n a m e v a n s t r o o m s n e l h e i d e n s l e e p k r a c h t , e n dus b o d e m t r a n s p o r t , g o l f v o r m i n g o p i n h e t g r e n s v l a k . D i t d o e t z i c h o v e r a l v o o r v m a r m e d i a m e t v e r s c h i l l e n d e d i c h t h e i d o v e r e l k a a r s c h u i v e n (windgo3.ven5, s c h a p e w o l k e n , w a s b o r d w e g e n ) . H i e r w o r d e n de g o l v e n v e r v o r m d t o t r i b b e l s , d i e h e t g r e n s v l a k t u s s e n v r a t e r en b o d e m g e h e e l
v a n k a r a k t e r d o e n v e r a , n d e r e n . H e t g r e n s v l a k s p e e l t d u s e e n g r o t e r o l i n d e o n -d e r l i n g e beïnvloe-ding v a n -de w a t e r b e w e g i n g e n -de b e w e g i n g v a n v a s t e s t o f . ïïu k o m t o o k d e t i j d f a c t o r i n h e t g e d i n g ; b i j v e r a n d e r i n g v a n d e . s t r o o m s n e l h e i d z a l de b i j p a s s e n d e r i b b e l e n w r i j v i n g s w e e r s t a n d z i c h p a s n a e n i g e t i j d i n s t e l l e n . Een v o l g e n d e c o m p l i c a t i e t r e e d t o p d o o r d a t b i j t o e n a m e v a n de s n e l h e i d de b e w e g e n d e f i l m k o r r e l s t e n d e l e g a a n s p r i n g e n e n v a n de bodem l o s k o m e n . D i t d e e l v a n h e t t r a n s p o r t k a n men n o g w e l r e k e n e n o n d e r h e t b o d e m t r a n s p o r t . M a a r b i j n o g g r o t e r e s n e l h e d e n e n t u r b u l e n t i e k u n n e n d e z e s p r o n g e n z e e r g r o o t w o r d e n , v o o r a l a l s h e t om f i j n m a t e r i a a l g a a t w a a r b i j d e b e z i n k s n e l h e d e n v a n d e z e l f d e o r d e v a n g r o o t t e w o r d e n a l s v e r t i c a l e t u r b u l e n t i e s n e l h e d e n . V e r s c h i l -l e n d e o n d e r z o e k e n s -l u i t e n d i t d e e -l v a n h e t m a t e r i a a -l - t r a n s p o r t n i e t i n b i n n e n de d o o r h e n g e b e z i g d e t r a n s p o r t f o r m u l e s ; a n d e r e d o e n d i t w e l . B i j h e t m a t e r i a a l d a t z i c h z w e v e n d v o o r t b e w e e g t d i e n t men i n e l k g e v a l t w e e c o m p o n e n t e n t e o n d e r s c h e i d e n . E e n s d e e l s i s e r h e t m s , t e r i a a l d a t n o g w e l e e n r e l a t i e h e e f t t o t h e t b o d e m m a t e r i a a l , z i j h e t d a t d e z e r e l a t i e b e t r e l d i i n g k a n h e b b e n o p e e n b o d e m v e l e k i l o m e t e r s s t r o o m o p . D e r g e l i j k m a t e r i a a l , d a t d u s o o k v o o r k o m t i n de s a m e n s t e l l i n g v a n de b o d e m , z o u men q u a s i z w e v e n d k u n -n e -n -noeme-n. E e -n a -n d e r d e e l i s -n i e t u i t d e b o d e m a f l c o m s t i g m.aar k o m t d i r e c t u i t de b r o n g e b i e d e n , i n e l k g e v a l v a n b u i t e n h e t r i v i e r b e d . D i t i s h e t e c h t e zwe"v e n d j n a t e r i a a l ; i n h e t a l g e m e e n w o r d t h e t " s p o e l t r a n s p o r t " g e n o e m d . " S p o e l t r a n s p o r t " i s n i e t v o o r b e r e k e n i n g v a t b a a r e n n i e t i n f o r m u l e s o n d e r t e b r e n -g e n ; de h o e v e e l h e i d w o r d t -g e h e e l b e p a a l d d o o r v a t e r b o v e n s t r o o m s i n -g e b r a c h t w o r d t . B i j t u r b u l e n t w a t e r i s e r va,n v e r z a d i g i n g o o k z e l d e n s p r a k e . I n v e l e g e v a l l e n g a a t h e t om h o n d e r d e n t o t d u i z e n d e n mg, p e r l i t e r . E r z i j n o o k r i -v i e r e n d i e soms h o n d e r d d u i z e n d e n mg, -v a s t e s t o f p e r l i t e r w a t e r a f -v o e r e n . Dan w o r d t h e t v e r z a d i g i n g s p u n t p a s b e i ' e i k t , e n g a a t d e v e r a n d e r i n g i n d i c h t h e i d v a n de v l o e i s t o f b e l a n g r i j k e i n v l o e d u i t o e f e n e n o p v e r s c h i l l e n d e f o r m u l e s . I n -d i e n we g e g e v e n s o v e r h e t s p o e l t r a n s p o r t w i l l e n h e b b e n k a n -d a t a l l e e n -d o o r me-t i n g i n h e me-t b e me-t r o k k e n r i v i e r v a k . D i me-t z e e r f i j n e m a me-t e r i a a l s p e e l me-t e c h me-t e r s l e c h me-t s z e l d e n e e n r o l i n o n z e w a t e r b o u w k u n d i g e w e r k e n ; u i t z o n d e r i n g z i j n de a a n s l i b -b i n g v a n r e s e r v o i r s e n h a v e n -b e k k e n s ; o f a a n s l i -b -b i n g e n v a n g e t i j r i v i e r e n i n w a n t i j e n . I n h e t h o o g w a t e r b e d v a n r i v i e r e n k o m t h e t s l i b t o t n e e r s l a g ; z i j n d e z e h o e v e e l h e d e n a a n z i e n l i j k clan w o r d t e e n d e r g e l i j k h o o g w a , t e r b e d e r o s i e b e -s t e n d i g j w a a r d o o r h e t i n v l o e d h e e f t o p h e t k a ^ r a k t e r v a n de r i v i e r , I n d a t
3-3. g e v a l z&l d e c o h e s i e e e n r o l v a n b e t e k e n i s g a a n s p e l e n ; h i e r o v e r i s e c h t e r n o g n i e t v e e l t e z e g g e n . I n d i t o n d e r w e r p w o r d t h e t s p o e l t r a n s p o r t e c h t e r n i e t v e r d e r b e h a n d e l d . H e t q u a s i ~ z w e v e n d t r a n s p o r t i s w e l v o o r b e r e l t e n i n g V 8 , t b a a r ; h e t i s e c h t e r n o g n i e t g e l u k t orn b e t r o u w b a r e f o r m u l e s o p t e s t e l l e n , De m e t i n g e i ' v a n i n l a b o r a t o r i u m e n n a t u u r i s g o e d t e d o e n ; h i e r v o o r z i j n v e r s c h i l l e n d e i n s t r u j t i e n -t e n o n -t w i k k e l d . Een b e -t e r e -t h e o r e -t i s c h e k e n n i s v a n d i -t -t r a x i s p o i ' - -t i s g e w e n s -t o m d a t v e r s c h i l l e n d e m o r f o l o g i s c h e e i g e n s c h a p p e n v a n r i v i e r e n h i e r m e e v e r b a n d h o u d e n . T e n a a n z i e n v a n h e t b o d e r a t r a n s p o r t z i j n w i j t h e o r e t i s c h h e t v e r s t g e v o r d e r d . E c h t e r z i j n e r i n de f o r m u l e s a l t i j d e m p i r i s c h e c o n s t a n t e n v e r w e r k t , z o -d a t m e t i n g i n n a t u u r o f l a b o r a t o r i u m n o -d i g i s . T e n a a n z i e n v a n -de n a t u u r l e v e r t d i t g r o t e m o e i l i j k h e d e n o p , a a n g e z i e n e l k m e e t i n s t r u t i i e n t de bodem s t e r k ver*-s t o o r t e n men m e e ver*-s t a l n i e t k a n z i e n w a a r men h e t a p p a r a a t p r e c i e ver*-s p l a a t ver*-s t . Z e e r g r o t e s p r e i d i n g e n i n m e e t r e s u J - t a t e n z i j n h e t g e v o l g . Deze m e t i n g e n z i j n d a n o o k n a v i w e l i j k s g e s c h i k t v o o r h e t b e p a l e n v a n e m p i r i s c h e c o n s t a n t e n i n f o r m u l e s , d o c h a l l e e n v o o r e e n g l o b a l e c o n t r o l e v a n de g e b r u i k t e f o r m u l e . C o n s t a n -t e n k u n n e n a l l e e n b e p a a l d w o r d e n i n l a b o r a -t o r i u m g o -t e n w a a r de m e e -t a p p a r a -t u u r g o e d e r e s u l t a t e n k a n w a a r b o r g e n . Wat i s n u h e t b e l a n g v a n de k e n n i s v a n s t a b i l i t e i t , b e g i n v a n b e w e g i n g e n t r a n s p o r t v a n b o d e m i u a t e r i a a l v o o r de w a t e r b o u w k u n d e . Wat d o e n we e r i n de p r a k t i j k mee e n h o e v e r m o e t o n z e k e n n i s r e i k e n om b e v r e d i g e n d e r e s u l t a t e n t e v e r k r i j g e n . H e t p r i m a i r e d o e l v a n de w a t e r b o u w k u n d e i s e e n b e t e r e b e n u t t i n g e n b e h e e r s i n g v a n h e t w a t e r , d a a r i n b e g r e p e n de w a t e r l o p e n m e t h u n v o r m g e v i n g , h u n o e v e r s e n k u s t e n . H i e r b i j k o m e n dns d i r e c t m o r f o l o g i s c h e vraagstulücen e.an de o r -d e , ' v r a a g s t u k k e n -d i e -d u s n i e t a l l e e n v o o r -de g e o l o o g o f -de m i j n b o u w k u n -d i g e v a n b e l a n g z i j n m a a r o o k v o o r d e v ? a t e r b o u w k u n d i g e , De g e o l o o g p r o b e e r t m e t z i j n m o r f o l o g i s c h e k e n n i s u i t h u i d i g e v e r s c h i j n i n g s v o r m e n h e t v e r l e d e n o p t e s p o r e n . De w a t e r b o i x w k u n d i g e k i j k t e r mee n a a r de t o e k o m s t . I n h e t b i j z o n d e r p r o b e e r t h i j n a t e g a a n w a t de t o e k o m s t z a l b r e n g e n i n d i e n h i j b e p a a l d e w a t e r b o u w k u n d i ge i n g r e p e n t o e p a s t . Hoe z a l h e t k a r a k t e r v a n e e n r i v i e r v e r a n d e r e n i n d i e n b o -v e n s t r o o m s e e n r e s e r -v o i r w o r d t g e b o u w d d a t de -v a s t e s t o f t e g e n h o u d t , o f d a t de w a t e r a f v o e r m e e r g e l i j k m a t i g o v e r h e t j a a r v e r d e e l t . Hoe z a l e e n k u s t l i j n . V e r a n d e r e n d o o r d e u i t b o u w v a n havendanmien o f d o o r a f s l u i t i n g v a n e e n z e e g a t .
3" h. D e r g e l i j k e m o r f o l o g i s c h e v r a a g s t u k k e n z i j n a , l l e e n o p t e l o s s e n i n d i e n n i e t a l l e e n e e n g o e d i n z i c h t b e s t a a t o m t r e n t h e t t r a n s p o r t v a n v a s t e s t o f f e n . D a a r -b i j g a a t h e t d a n v e e l a l n i e t om de g r o o t t e v a n d i t t r a n s p o r t op êên p u n t . O f de f i l m m a t e r i a a l n u s n e l o f l a n g z a a m o v e r de b o d e m b e w e e g t h e e f t g e e n b e t e k e -n i s v o o r o -n s d o e l ; b e t e k e -n i s h e e f t h e t d a t h e t v e r m o g e -n t o t t r a -n s p o r t e r e -n l a -n g s de b a a n d i e h e t m a t e r i a a l v o l g t a f n e e m t d a n w e l t o e n e e m t , d u s o f de t r a n s p o r t c a p a c i t e i t i n e e n r i v i e r v a k k l e i n e r o f g r o t e r i s d a n de n a a r d a t v a k a a n g e v o e r de h o e v e e l h e i d ; m e t a n d e r e w o o r d e n o f e r a a n z a n d i n g d a n w e l u i t s c h u r i n g z a l o p -t r e d e n . D a a r g a a -t h e -t i n w e z e n om, v a n d a a r d a -t d i -t v a k g e b i e d o o k w e l " s i l -t i n g a n d s c o u r " w o r d t g e n o e m d . V r a a g s t u k k e n v a n b o d e m e v e n w i c h t , v a n a a n z a n d i n g e n u i t s c h u r i n g t r e d e n v o o r a l op de v o o r g r o n d i n d i e n h e t g a a t om d e t a i l s v a n w a t e r b o u w k u n d i g e w e r k e n . V o o r b e e l d e n z i j n h e t e v e n w i c h t v a n b o d e m e n t a l u d s v a n s t r o o m l c a n a l e n , h e t u i t s c h u -r e n v a n de b o d e m n a b i j k u n s t w e -r k e n z o a l s b -r u g p i j l e -r s , o e v e -r v e -r d e d i g i n g e n o f s t u w e n , o f h e t a a n z a n d e n v a n de b o d e m i n r i v i e r o v e r g a n g e n o f a f w a t e r i n g s k a n a -l e n . H o e w e -l o o k h i e r b i j h e t z w e v e n d t r a n s p o r t v a n b e t e k e n i s k a n z i j n d o m i n e e r t t o c h m e e s t a l h e t b e l a n g v a n h e t b o d e m t r a n s p o r t . I n d i t c o l l e g e w o r d t e e r s t e e n s u i m n i e r o v e r z i c h t g e g e v e n v a n de h o e d a n i g -h e d e n v a n de v a s t e s t o f f e n . T e n a a n z i e n v a n de a n d e r e f a c t o r i n d i t s a m e n s p e l , h e t w a t e r , w o r d t v e r w e z e n n a a r de v l o e i s t o f m e c h a n i c a . I n e e n v o l g e n d hoofdst'uJc w o r d t i n g e g a a n o p h e t vraagsttüi v a n s t a b i l i t e i t e n b e g i n v a n b e w e g i n g ; v e r v o l g e n s k o m t h e t b o d e m t r a n s p o r t w a a r b i j e n k e l e v a n de m e e s t g e b r u i k t e f o r m u l e s w o r d e n b e h a n d e l d . H e t v r a a g s t u k v a n h e t z w e v e n d - e n s p o e l t r a n s p o r t w o r d t s u m m i e r b e h a n d e l d t e r w i j l a l l e e n e e n k o r t e i n l e i d i n g w o r d t g e g e v e n i n v r a a g s t u k l c e n d i e s a m e n h a n -g e n m e t n i e t e e n p a r i -g e w a t e r a f v o e r . Een m e e r u i t v o e r i -g e b e h a n d e l i n -g h o o r t t h u i s i n h e t t o e p a s s i n g s g e b i e d , de w a t e r b o u w k u n d - e , T e r a f r o n d i n g w o r d t n o g i e t s g e z e g d o v e r t r a n s p o r t b i j n i e t - p e r m a n e n t e a f v o e r , o v e r t r a n s p o r t i n g e s l o t e n l e i d i n g e n , e n o v e r d r i e d i m e n s i o n a l e ' p r o -b l e m e n h o e w e l d i t m e e r o n d e n ^ e r p e n z i j n v o o r e e n s p e c i a a l c o l l e g e . Met de h i e r b e h a n d e l d e s t o f k x m n e n v e r s c h i l l e n d e p r a c t i s c h e v r a a g s t u k k e n w o r d e n o p g e l o s t . V o o r m e e r g e c o m p l i c e e r d e v r a a g s t u k k e n k a n w o r d e n v e r w e z e n n a a r h e t c o l l e g e b i j z o n d e r e o n d e r w e r p e n . U i t h e t v o o r g a a n d e z a l h e t w e l d u i d e l i j k g e w o r d e n z i j n d a t e r n o g v e l e l e e m t e n z i j n i n o n z e k e n n i s op d i t g e b i e d . V e r s c h i l l e n d e o n d e r w e r p e n v r a g e n om e e n n a d e r e b e s t u d e r i n g , z o d a t i n h e t n i j z o n d e r vraagstiücken v a n m o r f o l o -g i s c h e a a r d i n de t o e k o m s t o p -g e l o s t k u n n e n w o r d e n .
3"-5. 2. E i g e n s c^i a ^ p e n y S:tl._cij.., v a s t t e j t . o f De v a s t e s t o f f e n d i e we i n w a t e r l o p e n a a n t r e f f e n z i j n v o o r h e t o v e r g r o t e d e e l v e r w e r i n g s p ) r o d \ A t e n v a n de g e s t o l d e m a g m a k o r s t a a n de o p p e r v l a k t e o f i n de d i e p t e va,n o n z e a f l t o e l e n d e a a x d e ( g r a n i e t e n ) ; o f v a n s n e l l e r e a f l t o e l e n d e magma i n de o p e n i n g e n v a n d e z e k o r s t ( b a s a l t ) ; o f v a n n o g s n e l l e r e e r u p t i e s w e l k e g e m e n g d rnet g a s s e n , d e l i c h t e r e l a v a e n p u i m s t e e n gaoven. S l e c h t s e e n z e e r k l e i n d e e l v a n d e z e v a s t e s t o f f e n i s v e n o r g a n i s c h e o o r s p r o n g ( k o r a a l -z a n d ) . V a n de v a s t e s t o f f e n o n t s t a a n d o o r v e r w e r i n g v a n g e s t e e n t e n h e e f t e e n g r o o t d e e l r e e d s m e e r m a l e n de c y c l u s d o o r l o p e n v a n a l l e va,ste s t o f , v e r w e r i n g , t r a n s p o r t d o o r w a t e r l o p e n , s e d i m e n t a t i e b o v e n o f o n d e r w a t e r , s a m e n k i t t i n g e n v e r s t e n i n g d o o r c h e m i s c h e s t o f f e n , d o o r di-uk o f t e m p e r a t u u r ; v e r v o l g e n s o p w e l v i n g e n g e b e r g t e v o r m i n g ; e n d a n w e e r e r o s i e , e n z . V a n de h u i d i g e g e -b e r g t e n d i e -b l o o t s t a a n a a n e r o s i e -b e s t a a r t o n g e v e e r e e n kwar"t u i t p r i m a i r s t o l l i n g s g e s t e e n t e , d r i e k w a r t i s s e d i m e n t g e s t e e n t e , d u i d e l i j k g e l a a g d d o o r h e t b e z i n k i n g s p r o c e s o f m e t a m o r f g e v r o r d e n d o o r g r o t e d r u k . De s t o l l i n g s g e s t e e n t e n z i j n d i c h t , w e i n i g p o r e u s e n z w a a r ( 2 8 0 0- 3 2 0 0 k g / m ) , de s e d i m e n t g e s t e e n t e n z i j n p o r e u z e r , l i c h t e r d o o r b i j m e n g s e l s e n v a a k z a c h t e r . Deze e n a n d e r e e i g e n s c h a p p e n v a n h e t g e t r a n s p o r t e e r d e m a t e r i a a l ( v o r m , a f m e t i n g e n , w i j z e v a n t r a n s p o r t ) w o r d e n i n de e e r s t e p l a a t s b e -p a a l d d o o r de m i n e r a l e n w a a x u i t z i j b e s t a a n , e n d u s d o o r de k r i s t a l s t e l s e l s v a n d e z e m i n e r a l e n . Magma b e v a t s l e c h t s e e n b e p e r k t a a n t a l m i n e r a l e n i n v e i - m e l d e n s w a a r d i g e h o e v e e l h e d e n ; b i j h e t s t o l l e n g r o e p e r e n d e z e m i n e r a l e n z i c h d o o r u i t k r i s t a l -l i s a t i e i n c o n c e n t r a t i e s . De k w a r t s g r o e p ( p o p u -l a i r d o o r w a t e r b o u w k u n d i g e n z a n d genoemd.) v o r m t e r e e n b e l a n g r i j k d e e l v a n ( o n g e v e e r 3 0 ^ a l s g e m i d d e l d . e ) ; o o k de v e l t s p a a t g r o e p ( v o o r k o m e n d i n w a t w i j s i l t e n k l e i n o e m e n ) i s v a n d e -z e l f d e o r d e v a n g r o o t t e . De g r o e p v a n w a t w i j " e c h t e " k l e i m i n e r a l e n noemen i s w a t k l e i n e r ( 2 0 ^ ) , t e r w i j l a l l e a n d e r e m i n e r a l e n t e z a m e n o o k r u w e g e e n d e r g e -l i j k p e r c e n t a g e v o r m e n . B e k i j k e n we n u e e r s t e e n s h e t z a n d , m e e s t a l h e t b e l a n g r i j k s t e m a t e r i a a l b i j o n z e w a t e r b o u w k u n d i g e p r o b l e m e n . H e t k w a r t s k r i s t a l h e e f t a s s e n w e l k e v a n d e z e l f d e o r d e v a n g r o o t t e z i j n , h e t i s h a r d , h e t o p p e r v l a l c i s k l e i n t e n o p -z i c h t e v a n de i n h o u d , c h e m i s c h e v e r w e r i n g h e e f t e r v r e i n i g v a t o p . B i j h e t t r a n s p o r t t r e e d t b r e u l i en a f s l i j p i n g o p , w e l k e a f n e e m t n a a r m a t e de b r o k k e n o f k o r r e l s k l e i n e r worden« We z i e n d a n o o k d a t s t r o o m a f w a a r t s i n e e n r i v i e r de
3- 6 . g e m i d d e l d e k o r r e l d i a m e t e r a f n e e m t . De o o r z a a k h i e r v a n i s e c h t e r n i e t a l l e e n h e t s p l i j t e n e n a f s l i j p e n v a n h e t m a t e r i a a l d o o r s p r i n g e n , r o l l e n e n s c h u i v e n , e n h e t c h e m i s c h v e r w e r e n d o o r de c h e m i s c h e s t o f f e n i n h e t r i v i e r - e n g r o n d w a t e r . E e n b e l a n g r i j k e o o r z a a k i s o o k de u i t w i s s e l i n g v a n v a s t e s t o f ; b i j h e t k r o n k e -l e n . v e r -l e g g e n v a n de g e u -l e n k a n de r i v i e r h e t g r o v e r e m 8 . t e r i a a -l -l a t e n v a -l -l e n en h e t f i j n e r e o p p i k k e n . V e r s c h i l l e n d e f o r m u l e s z i j n o n t w i k k e l d w e l k e h e t v e r b a n d g e v e n t u s s e n a f g e -l e g d e weg e n k o r r e -l d i a m e t e r v a n h e t g e t r a n s p o r t e e r d e m a t e r i a a -l , H e t z a -l e c h t e r d u i d e l i j k z i j n d a t de a f n a m e n i e t a l l e e n a f h a n k e l i j k i s v a n a f g e l e g d e w e g e n s a m e n s t e l l i n g v a n de s t o f . H e t v e r h a n g e n de s t r o o m s n e l h e i d s p e l e n o o k e e n r o l , m a a r d e z e h a n g e n w e e r samen m e t de k o r r e l d i a m e t e r . M a a r o o k h e t k a r a k t e r v a n de r i v i e r i s v a n i n v l o e d , b i j v o o r b e e l d de i n t e n s i t e i t v a n v e r l e g g i n g . E e n g e b r u i k e l i j k e f o r m u l e i s : D - D X O -Ax w a a r i n : D^ = d i a m e t e r b i j de a a n v a n g , D X n a X k i l o m e t e r , A - c o n s t a n t e , w a a r i n d u s d i v e r s e f a c t o r e n z i j n v e r w e r k t . D e z e " c o n s t a n t e " k a n variëren v a n 0 , 0 0 1 0 , 0 0 5 ; d i t g e e f t d u s e e n k o r r e l h a l -v e r i n g s l e n g t e -v a n r e s p , 1000 e n 200 km ( f i g , 2 - 1 ) , d r . ft) d 8 V S80 loao i: B o v e n s t a a n d e w e t g e l d t d a n v o o r de m e d i a n e k o r r e l d i a m e t e r D^^^, I n w e r k e l i j k h e i d b e v a t e e n b o d e m m o n s t e r ( o f e e n m o n s t e r v a n h e t o v e r de b o d e m g e t r a n s p o r t -b e e r d e m a t e r i a a l ) e e n g r o t e s p r e i d i n g i n k o r r e l d i a m e t e r s ; i n v e l e g e v a l l e n h e e f t d e z e s p r e i d i n g ( d u s de f r e q u e n t i e k r o i m n e ) m i n o f m e e r h e t k a r a J t t e r v a n e e n G a u s s k r o m r n e , M e e s t a l w o r d t d e z e s p r e i d i n g g e g e v e n i n de v o r m v a n e e n z e e f kromme., we.lke i n w e z e n e e n o n d e r s c h r i j d i n g s k r o n m i e o f c u m u l a t i e v e f r e q u e n t i e -kromme i s ( g e w i c h t s p e r c e n t a g e v a n h e t .monster d a t f i j n e r i s d a n e e n b e p a a l d e z e e f o p e n i n g ) , I n f i g . 2 2 i s e e n v o o r b e e l d v a n e e n d e r g e l i j k e z e e f k r o m i n e g e
-g e v e n s w a a r b i j z,08J.s -g e b x ' u i k e l i j k de d i a r a e t e r s c h a a l l o -g a r i t m i s c h i s , e n de opeenvolgend^^e z e e f o p e n i n g e n AJ^eelal e e n f a c t o r 2 v e r s c h i l l e n . D a a r n a a s t i s v a n h e t z e l f d e z a n d m o n s t e r e e n g r a f i e k g e g e v e n w a a r b i j h e t p e r c e n t a g e i n w a a r s c h i j n l i j k h e i d s s c h a a J i s gegeA^en. O & CS toi H C3 5ï) O vi Z e e f o p e n i n g e n i n imn F i£ ^ _ 2 ^ „JU.. F'
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(O 8 1-4 O s 29 m m" §8
eg t e t CS Z e e f o p e n i n g e n i n mm ' E r z i j n v e r s c h i l l e n d e m e t h o d e n om e e n z e e f l t r o m m e t e k a r a k t e r i s e r e n ; i n de p r a k I t i j k w o r d t i n v e l e g e v a l l e n m e t D^^ g e w e r k t , w e l k e men d a n de g e m i d d e l d e k o r r e l -1 d i a m e t e r n o e m t , d o c h w e l k e i n w e r k e l i j k h e i d de m e d i a m e k o r r e l d i a m e t e r D^^ i s . Soms I w o r d t b i j v . b i j de b e p a l i n g v a n de b o d e m r u w h e i d , m e t D^^ o f Dg^ g e w e r k t , maar-h e t i s de v r a a g o f d e z e c o m p l i c a t i e w e l v o l d o e n d e g e r e c maar-h t v a a r d i g d i s g e z i e n de a l g e m e n e o n n a u w k e u r i g h e i d . De f r e q u e n t i e v e r d e l i n g v a n de k o r r e l s v a n e e n z a n d m o n s t e r v e r t o o n t v r i j w e l ) s t e e d s e e n a - s y i i m i e t r i s c h e v e r d e l i n g , d o o r d a t de f i j n e f r a c h t i e i s w e g g e s p o e l d , o f d o o r d a t e e n a n d e r t y p e z a n d u i t e e n z i j r i v i e r i s b i j g e v o e g d . Sommige g e o l o g e n h e b b e n z e l f s g e t r a c h t h i e r u i t de g e s c h i e d e n i s v a n h e t m o n s t e r t e v e r k l a r e n . Zo j z o u u i t de r e c h t s e g r a f i e k v a n f i g , ;-.2~2 a f g e l e i d k u n n e n w o r d e n d a t de z a n d f r a c t i e v a n 300 e n k l e i n e r g r o t e n d e e l s i s u i t g e s p o e l d e n a l s z w e v e n d m a t e r i a a l i s a f g e -, v o e r d . Een a n d e r e m e t h o d e om i e t s o v e r de h e r k o m s t v a n h e t b o d e i i t n i a t e r i a a l , i . e . z a n d , t e w e t e n t e k o m e n i s h e t o n d e r z o e k d e r zvrare m i n e r a l e n u i t h e t m o n s t e r . Z a n d b e s t a a t v o o r e e n g r o o t d e e l u i t k w a r t s ( S i O ) w a a r v a n de g e m i d d e l d e d i c h t -3 h e i d t e s t e l l e n i s o p 2 6 5 O kg/m . I n e e n d e r g e l i j k m o n s t e r b e v i n d e n z i c h s t e e d s3-8. m i n e r a l e n raet een g r o t e r e d i c h t h e i d ; d e z e k u n n e n a f g e s c h e i d e n w o r d e n v a n h e t m o n s t e r e n g e k l a s s i f i c e e r d i n de v e r s c h i l l e n d e s o o r t e n ( e e n 2 0- t a l ) , B e k e n d e m i n e r a l e n z i j n : o p a a k , a m f i b o o l , e p i d o o t , z i r k o o n , s i l l i m a n i e t , e n z . D o o r v e r -g e l i j k i n -g v a n h e t v o o r k o m e n v a n z w a r e m i n e r a l e n i n m o n s t e r s i n de r i v i e r e n e n de b r o n g e b i e d e n k a n men dan e e n i d e e k r i j g e n o v e r de h e r k o m s t v a n h e t z a n d , T e n a a n z i e n v a n de y_orm v a n de z a n d - e n g r i n d k o r r e l s w o r d t b i j de b e p a l i n g v a n de a f m e t i n g e n ( z e v e n o f b e z i n k e n ) a a n g e h o u d e n d a t we t e d o e n h e b b e n m e t r o n d e k o r r e l s . D i t i s n i e t j u i s t , h e t g e e n b i j v o o r b e e l d g o e d t e z i e n i s a a n g r i n d d a t u i t s e d i m e n t a t i e g e s t e e n t e b e s t a a t . D o o r h e t s p l i j t e n o n t s t a a n i n d i t g e v a l v a a k p l a t t e s t e n e n . H a r d g e s t e e n t e h e e f t i n de b o v e n l o o p n o g e e n s t e r k h o e k i g e v o r m , d i e g e l e i d e l i j k m e e r a f g e r o n d w o r d t . T o c h i s r i v i e r z a n d o o k i n de b e n e d e n l o o p m e e s t a l n o g v r i j h o e k i g ( s c h e r p z a n d ) ; p a s a a n de z e e k u s t e n i n de d u i n e n w o r d t h e t z a n d s t e r k e r a f g e r o n d ( h e e n e n w e e r b e w e g e n i n de g o l v e n , s t u i v e n b o v e n w a t e r dus m e t h e t v o l l e g e v f i c h t ) . D e z e h o e k i g h e i d i s u i t e r a a r d v a n i n v l o e d op de k r i t i e k e w a a r d e n v a n de i n w e n d i g e w r i j v i n g s h o e k , de h o e k v a n n a t u u r l i j k t a l u d (|) . V e r s c h i l l e n d e o n d e r z o e k e r s h e b b e n d e z e w a a r d e b e p a a l d w a a r b i j n a a r v o r e n kwam d a t d e z e w a a r d e g r o t e r was b i j g r o f m a t e r i a a l d a n b i j f i j n m a t e r i a a l . De r e s u l t a t e n v a n d e z e o n d e r z o e k i n g e n z e g g e n ons n o g w e i n i g o m d a t m e e s t a l v e r z u i m d w e r d om h e t k o r r e l -ZS^i^isMjlSSM^ÊESS ® ^ ^6"^ H'XiSS.ysiïïïlË. ^^"^ o n d e r z o e k t e b e t r e k k e n , f a c t o r e n d i e n a a s t g e m i d d e l d e k o r r e l g r o o t t e e n h o e k i g h e i d i n v l o e d h e b b e n 'op de (j) - w a a r d e . H e t poriënvolume v a n h e t z a n d k a n s t e r k u i t e e n l o p e n ( 2 0 ~ 5 0 ^ ) ; a f h a n k e l i j k v a n de w i j z e v a n s e d i m e n t a t i e . De (})-waarde k a n o n d e r de 30° l i g g e n m a a r o o k b o v e n de 5 0 ° . B i j d i t l a a t s t e b e h o e f t d a n n o g g e e n a a n w i j s b a r e h o e v e e l h e i d c o l l o i -d a a l o f c o h e s i e f f i j n m a t e r i a a l a e j i w e z i g t e z i j n . Gaan -d e z e e e n r o l s p e l e n -d a n w o r d t de t o e s t a n d n o g g e h e e l a n d e r s . Z o a l s e e r d e r v e r m e l d korat b i j de " > r e r w e r i n g v a n s t o l l i n g s g e s t e e n t e n i n de e e r s t e p l a a t s k w a r t s v r i j , e n v e r d e r i n h o o f d z a a k m i n e r a l e n b e h o r e n d b i j de v e l t s p a a t g r o e p e n de " e c h t e " k l e i m i n e r a l e n . D i t i s o o k h e t g e v a l b i j v e r w e r i n g va,n de z a c h t e r e s e d i m e n t g e s t e e n t e n ( k l e i , z a n d e n k a l k s t e e n ) e n m e t a m o r f e g e -s t e e n t e n , I n d a t g e v a l k a n de -s a m e n -s t e l l i n g u i t e r a a r d g e h e e l a n d e r -s z i j n o m d a t r e e d s e e n v o o r s e l e c t i e h e e f t p l a a t s g e v o n d e n b i j e e n v r o e g e r e c y c l u s , V e l t s p a t e n en " k l e i m i n e r a l e n " h e b b e n o v e r h e t a l g e m e e n e e n k r i s t a l s t e l s e l w a a r b i j e e n v a n de a s s e n v e e l k l e i n e r i s d a n de a n d e r e a s s e n . H e t z i j n de' z o -genaamde b l a d s p l i j t e r s . Z i j v a l l e n g e m a k k e l i j k u i t e e n i n z e e r d u n n e p l a a t j e s .
3 - 9 . V e r s c h i l l e n d e k u n n e n o o k v o c h t opnemen ( z w e l l e n v a n k l e i ) . De c h e m i s c h e v e r w e -r i n g g a a t s n e l e n i s va-rak z e e -r g e c o m p l i c e e -r d d o o -r d a t e e n -r e e k s v a n v e -r a n d e -r i n g e n o p t r e d e n , . I n de w a t e r h o u w k i m d e w o r d e n d e z e m i n e r a l e n g e g r o e p e e r d o n d e r de nsinen s i . l t en k l e i , A a n g e n o m e n w o r d t d a t de f r a c t i e d i e e e n s c h i j n b a r e d i a m e t e r h e e f t d i e k l e i n e r i s d a n 62 )J s i l t i s ; e e n d i 8 ; m e t e r k l e i n e r d a n k ]x i s ds-n k l e i . ( M e r i s h e t w o o r d " s c h i j n b a a r d i a m e t e r " g e b r u i k t , omdst a a n h e t m e e s t a l z e e r p l a t -t e d e e l -t j e ee.n d i a m e -t e r w o r d -t -t o e g e k e n d , o v e r e e n k o m e n d e me-t e e n b o l l e -t j e d a -t d e z e l f d e b e z i n k s n e l h e i d h e e f t ) , I n w e r k e l i j k h e i d i s de b o v e n g e n o e m d e g r e n s , m i n e r a l o g i s c h g e z i e n , n a t u u r l i j k n i e t z o p r e c i e s t e t r e k k e n . K w a r t s k o m t z e k e r n o g v o o r m e t d i a n i e t e r k l e i n e r d.an 62 y , t e r w i j l s t u k j e s v e l t s p a a t g r o t e r k u n -n e -n z i j -n d a -n 62 p,. O v e r h e t algem.een w o r d t e e n i n d e l i n g va.n de v a s t e s t o f a a n g e h o u d e n d i e g e k l a s s i f i c e e r d i s n a a r de k o r r e l g r o o t t e , m a a r w a a r b i j dus o o k de m i n e r a l o g i s c h e s a m e n s t e l l i n g o p de g r e n s v a n de o v e r g a n g e n ö.er k l a s s e n e e n v e r a n d e r i n g o n d e r -g a a t . D e z e i s d u s : b l o k k e n 1+000 - 250 mm) s t e n e n 250 - 6h imn) g r i n d 6k - 2 mm) z a n d 2000 - 62 y ) s i l t 62 - k d i v . s i l i c a t e n , v e l t s p a t e n k l e i k - ± l y _ k l e i m i n e r a l e n , v e r w e e r d e v e l t s p a t e n I n e l k e g r o e p v i n d t men d o o r h a l v e r i n g 1+ o f 5 o n d e r v e r d e l i n g e n , t e b e n a m e n m e t : z e e r g r o f , g r o f ( m e d i u m ) , f i j n e n z e e r f i j n . I n v e l e r i v i e r e n b e s t a a r t e r n o g e e n a n d e r e c o r r e l a t i e d a n d i e t u s s e n d i a -m e t e r e n -m i n e r a l o g i s c h e s a -m e n s t e l l i n g ; n l . de c o r r e l a t i e -m e t de w i j z e v a n t r a n s p o r t . G r i n d e n g r o v e r m a t e r i a a l z a l o o k i n s n e l s t r o m e n d e b e r g b e k e n a l l e e n r o l l e n d e n s c h u i v e n d w o r d e n g e t r a n s p o r t e e r d . Z a n d z a l o v e r h e t a l g e m e e n n i e t a l l e e n op d e z e w i j z e b e w e g e n . V o o r a l de f i j n e f r a c t i e , m a a r i n s n e l s t r o m e n d e , s t e r k t u r b u l e n t e r i v i e r e n o o k de g r o v e f r a c t i e z a l b i j b o t s i n g e n s p r o n g e n m e k e n . I n d i e n de w a t e r s n e l h e i d i n v e r t i c a l e r i c h t i n g t e n g e v o l g e v a n de t u r b u l e n t i e v a n d e z e l f d e o r d e v a n g r o o t t e i s a l s de v a l s n e l h e i d v a n h e t b e t r e f f e n d e d e e l t j e z u l l e n d e z e s p r o n g e n z e e r g r o o t k i m n e n w o r d e n ; men k a n s p r e k e n v a n q u a s i - z w e v e n d t r a n s p o r t .
3 - 10. B i j de s i l t f r a c t i e i s o v e r h e t a l g e m e e n de t u r b u l e n t i e v a n h e t w a t e r s t e r -k e r d a n de v a l s n e l h e i d v a n de s i l t ; we -k r i j g e n e c h t z w e v e n d t r a n s p o r t w a a r v a n o o k n o g k o r r e l s k u n n e n v o o r k o m e n i n e e n b o d e i m i i o n s t e r . Pas i n de l a n g z a e m i s t r o -mende b e n e d e n r i v i e r e n o f i n h e t h o o g w a t e r b e d n e e m t de t u r b u l e n t i e z o d a , n i g a f d a t s i l t o p de b o d e m k a n z a k k e n . M e t k l e i i s d i t n o g s t e r k e r ; i n n o r m a l e g e v a l l e n k r i j g e n de k l e i d e e l t j e s g e e n k a n s om o p d e b o d e m t e b l i j v e n l i g g e n . K o men d e z e z e e r f i j n e d e e l t j e s e e n m a a l t o t r u s t d a n t r e e d t d o o r c o h e s i e g e l e i d e -l i j k s a m e n k -l o n t e r i n g o p z o d a t h e t o p n i e u w i n b e w e g i n g k o m e n m o e i -l i j k e r w o r d t d a n b i j g r o v e r e e n z w a a r d e r e k v r a r t s k o r r e l s . Men h e e f t i n de p r a k t i j k e e n i n d e l i n g g e m a a k t i n de w i j z e v a n t r a n s p o r t , w e l k e i n d e l i n g o n j u i s t i s m a a r a a n g e p a s t a a n h e t b e r e i k v a n de m e e t i n s t r u m e n -t e n . De j u i s -t e i n d e l i n g z o u z i j n : 1. b o d e m t r a n s p o r t ( b e d - l o a d ) 2. q u a s i - z w e v e n d t r a n s p o r t m e t k o r t e l a g e s p r o n g e n ( s a l t a t i o n l o a d ) t o t I s n g e h o g e s p r o n g e n ( s u s p e n d e d l o a d ) 3 . s p o e l t r a n s p o r t ( w a s h - l o a d ) o v e r h e t . a l g e m e e n z o n d e r b o d e m c o n t a c t . E r bestae/b d u s w e l v e r b a n d t u s s e n b o d e m , b o d e m t r a n s p o r t e n c [ u a s i z w e v e n d t r a n s -p o r t , z i j h e t d a t d i t l a a t s t e m i s s c h i e n v e r b a n d h o u d t m e t d e b o d e m k i l o m e t e r s v e r d e r b o v e n s t r o o m s . V a a k w o r d t e c h t e r g e m e t b o d e m t r a n s p o r t s p r i n g e n d t r a n s p o i ^ t q u a s i - z^vr e v e n d t r s-n s p o r t s p o e l t r a n s p o r t De e e r s t e d r i e vrord.en m e e s t a l g e m e t e n i n d o o r s t r o o m a p p a r a t e n w a a r b i j d o o r s t r o o m v e r t r a g i n g i n h e t i n s t r u m e n t d.e g e v a n g e n s t o f t o t b e z i n k i n g k o m t . B i j h e t s p o e l t r a n s p o r t k a n d i t n i e t e n w o r d t de m e t i n g v e r r i c h t d o o r b e z i n k i n g v a n e e n m o n s t e r o f m . e t i n g v a n de l i c h t d o o r l a t e n d h e i d v a n h e t m o n s t e r . A n d e r e o n d e r z o e k e r s k l a s s i f i c e r e n n i e t n a a r de h o o g t e b o v e n de b o d e m m a a r noemen,,suspended l o a d d a t d e e l v a n h e t i n h e t w a t e r z w e v e n d m a t e r i a a l w a a r v a n n o g e e n b e p a a l d e p e r c e n t a g e i n h e t b o d e m m o n s t e r v o o r k o m t . M s . t e r i a a l m e t k l e i n e r d i a m e t e r h e e t dan,^wa,sh-lo3,d. De s c h e i d i n g w o r d t d u s i n h e t a l g e m e e n b e p a a i d d o o r de v e r h o u d i n g t u s s e n v a l s n e l h e i d v a n e e n d e e l t j e e n de t u r b u l e n t i e v a n h e t w a t e r . De v a l s n e l h e i d i n s t i l s t a a n d w a t e i - w o r d t b e p a a l d d o o r dé w e t v a n S t o k e s , e n h a n g t samen m e t h e t g e t a l v a n R e y n o l d s . I n f i g , 2-3 i s d i t v e r b a n d g e g e v e n v o o r r o n d e k o r r e l s ( b e d l o a d ) ( s a l t a t i o n l o a d ) ( s \ i s p e n d e d l o a d ) ( w a s h l o a d ) -0 - 1 -0 cm h o o g t e 1 0 - 5 0 cm " > 50 cm " g e h e l e v e r t i c a a l
b i j e e n w a t e i - t e m p e r a t u u r v a n 20 C. d imm)
10
OA0.05
0.0
0.1 0.2 0.5 1
10
A
1KI0 mm/see
Zo i s b i j k o r r e l s v a n 1000 u de v a l s n e l h e i d o n g e v e e r I 5 0 mm/sec, b i j 100 V n o g s l e c h t s 'f mm/sec e n b i j 10 u m i n d e r d a n 0,1 imn/sec. O v e r de t u r b u l e n t i e v/eten we v e e l m i n d e r ; d e z e h a n g t o . a . a f v a n de b o -d e m o n e f f e n h e i -d . De -d o o r -de t u r b u l e n t i e v e r o o r z a a l ^ t e f l u c t u a t i e s i n s n e l h e i -d v o l g e n de t o e v a l s w e t e n k u n n e n i n e e n G a u s s - k r o i m n e w o r d e n ' w e e r g e g e v e n . B e h a l v e i n de. r i c h t i n g v a n d.e gem. s n e l h e i d t r e d e n d e r g e l i j k e f l u c t u a t i e s v a n d e z e l f d e o r d e v a n g r o o t t e o o k i n Y e n Z r i c h t i n g o p . De s t a n d a a r d d e v i a t i e v a n de G a u s s -v e r d e l i n g k a n w e l t i e n t a l l e n p r o c e n t e n b e d r a g e n -v a n de g e m i d d e l d e s n e l h e i d . B i j e e n gem. s n e l h e i d v a n b i j v . 1 m/sec k a n de h o r . e n v e r t . t u r b u l e n t i e d u s z e k e r e n i g e d e c i m e t e r s p e r s e c o n d e b e d r a g e n . U i t f i g . 2 - 3 b l i j k t d a t d i t o v e r e e n k o m t m e t v a l s n e l h e d e n b i j e e n d i a m e t e r v a n 1 ima. D e r g e l i j k e k o r r e l s k u n n e n d u s n o g w e l n a a r b o V e n v r o r d e n g e w e i - v e l d . V o o r k o r r e l s v a n 100 - 200 \x i s z e k e r z w e v e n d t r a n s p o r t t e v e r w a c h t e n , t e r w i j l v o o r k o r r e l s v a n t i e n t a l l e n y de v a l s n e l h e i d h a a s t g e e n r o l m e e r s p e e l t , d.w.z. e r i s s p o e l t r a n s p o r t . I n f i g . 2-h i s t e n s l o t t e n o g e e n v o o r b e e l d g e g e v e n v a n de v e r d e l i n g v a n h e t j a a r t r a n s p o r t o v e r de k o r r e l d i a m e t e r ? j g e m e t e n i n de r i v i e r de N i g e r . D u i d e l i j k i s t e z i e n d a t e r e e n h i a a t b e s t a a t t u s s e n z a n d ( b o d e m -l- z w e v e n d t r a n s p o r t ) e n s i l t e n k l e i ( s p o e l t r a n s p o r t ) . Ook t u s s e n s i l t e n k l e i b e s t a a t e e n h i a a t , e r i s d u i d e . l i j k s p r a l t e v a n a n d e r m a t e r i a a l .3 - 1 2 .
230.10^
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S spoöl transport s 100.000 m V j a a r
f i g . 2 - ) | ' •
\ ] 3- 13. 3 • Bod^emevemri^ H e t e v e n w i c h t v a n de b o d e m , e n i n h e t b i j z o n d . e r h e t k r i t i e k e p u n t v a n b e -g i n v a n b e w e -g i n -g i s e e n v r a a -g s t u k d a t v o o r v e l e w a t e r b o u w k u n d i -g p r o j e c t e n e n c o n s t r u c t i e s v a n b i j z o n d e r g r o o t b e l a n g i s . D i t g e l d t n i e t a l l e e n v o o r d e n a t u u r l i j k e b o d e m , z o a l s de z a n d b o d e m r o n d k u n s t w e r k e n , m a a r o o k v o o r d e k u n s t -m a t i g e b o d e -m b e d e k k i n g z o a l s b i j v o o r b e e l d s t o r t s t e e n , w a a r b i j e v e n w i c h t e e n e e r s t e v e r e i s t e i s . H o e w e l de h i e r o n d e r g e g e v e n b e s c h o u w i n g e n e n f o r m u l e s o o k v o 6 r d e z e k u n s t m a t i g e b o d e m b e d e k k i n g v a n t o e p a s s i n g z i j n komen b i j b o d e m - e n t a l u d v e r d e d i g i n g e n o o k n o g a n d e r e f a c t o r e n n a a r v o r e n . Deze h o r e n e c h t e r n i e t thx3.is i n d i t o n d e r w e r p o v e r s e d i m e n t m e e h a n i c a ; i n d e w a t e r b o u w k u n d e w o r d t daai-op n a d e r t e r u g g e k o m e n . D i d a k t i s c h l i j k t h e t e e n g o e d e v o l g o r d e om v a n h e t . v r a a g s t u l c e e r s t e e n e e n -v o u d i g - e n d u s o n -v o l l e d i g - f y s i s c h m o d e l . t e g e -v e n . H e t z a l d a n b l i j k e n d a t de g e v o n d e n m e e t r e s u l t a t e n h i e r m e e n i e t s t e e d s t e v e r k l a r e n z i j n . V e r v o l g e n s w o r d t d a n o n d e r z o c h t w e l k e o n v o l k o m e n h e d e n e r i n o n z e aannamen w a r e n e n h o e d e z e de r e s u l t a t e n b e i n v l o e d e n . De k r a c h t e n d i e o p e e n k o r r e l o f e e n l a a g k o r r e l s w e r k e n k u n n e n e e n v e r s t o -r e n d e o f e e n s t a b i l i z e -r e n d e i n v l o e d u i t o e f e n e n . T o t de e e -r s t e b e h o o -r t o n d e -r m e e r de s c h u i f k r a c h t w e l k e h e t s t r o m e n d e w a t e r o p d e bodem u i t o e f e n t . . , o f i n a n d e r e b e w o o r d i n g e n de d r u k e n w r i j v i n g v a n h e t s t r o m e n d e w a t e r o p de k o r r e l . V e r d e r b e h o o r t h i e r t o e de o p w a a r t s e d r u k v a n h e t w a t e r o p de k o r r e l . Een s t a b i -l i z e r e n d e k r a c h t i s d a a r e n t e g e n de z w a a r t e k r a c h t w e -l k e de m o g e -l i j k h e i d b i e d t w r i j v i n g s w e e r s t a n d t e g e n b e w e g i n g t e b i e d e n . We k u n n e n n u de e v e n w i c h t s v e r g e l i j k i n g o p z e t t e n m e t de s c h u i f k r a c h t a l s v e r -s t o r e n d e k r a c h t m a a r o o k m e t de -s t r o o m d r u k a l -s v e r -s t o r e n d e k r a c h t . De g e m i d d e l d e s c h u i f l t r a c h t v a n h e t s t r o m e n d e w a t e r o p d e bodem b e d r a a g t p e r e e n h e i d v a n opperv3.8k: ^ A " "^-v. A ~ P g h l n e w t o n / m bodem b o d e m '^w K i j k e n we n i e t n a a r e e n l a a g ma^ar n a a r e e n e n k e l e k o r r e l d a n w o r d t de k r a c h t e v e n r e d i g a a n h e t o p p e r v l a k v a n de k o r r e l e n is t e s t e l l e n o p : 2 2 IC = T, n A, D - A.p g h l D n e w t o n I c o r r e l k o r r e l l V w w a a r i n A.^ a f h a n k e l i j k i s v a n h e t e ^ a n t a l k o r r e l s p e r o p p e r v l a k t e e e n h e i d , v a n de k o r r e l v o r m e n de fcorrelstapeling.
Nemen we n i e t de s c h u i f k r a c h t m a a r de s t r o o m d r u l c a l s v e r s t o r e n d e k r a c h t d a n k o m e n w e , b i j e e n e e n v o u d i g e b e s c h o u w i n g , t o t h e t z e l f d e r e s u l t a a t . I i m i i e r s , d e z e s t i ' o o m d r u k d i e i s s a r a e n g e s t e l d u i t e e n d r u k v e r s c h i l b o v e n e n b e n e d e n s t r o o m s v a n de k o r r e l e n e e n w r i j v i n g s k r a c h t op d e k o r r e l i s e v e n r e d i g a a n de k r a c h t lp v w p e r o p p e r v l a k t e e e n h e i d e n t e s t e l l e n o p : 2 i p v^, , A ^'^w k 2 w a a r v a n v de s n e l h e i d i s r o n d o m de k o r r e l . O v e r d e z e v w e t e n we n i e t v e e l , K k e c h t e r w e l d a t d e z e e v e n a l s v e n v e v e n r e d i g z a l z i j n a a n v c | h l . V u l l e n we d i t i n d a n komen o p e e n z e l f d e f o r m u l e 8,ls de v o r i g e . V e r t i c a a l w e r k t de k r a c h t G, b e s t a a n d e u i t h e t g e w i c h t v a n de k o r r e l ( o f de l a a g ) v e r m i n d e r t m e t d e o p w a a r t s e k r a c h t . v a n h e t . w a t e r . V o o r d e b o d e m l a a g t e r d i k t e v a n êën k o r r e l i s d e z e d u s : S o d e m S^'^S - Pw^SD e n v o o r e e n k o r r e l ' : j , -, ~ A, (p„ -- p )gD~ k o r r e l k^Q w ^ H i e r i n i s d u s A^ de f r a c t i e v a s t e s t o f i n de l a a g m e t d i k t e D, e n Aj^ de f r a c -t i e v a s -t e s -t o f i n e e n k u b u s m e -t z i j d e D. I n d i e n we n u i n f i g u u r 3- 1 h e t e v e n w i c h t b e k i j k e n i n e e n t w e e d i m e n s i o n a a l v l a k e n d i c h t s t e s t a p e l i n g v a n r o n d e b o l l e n d e n i s e r n o g j u i s t e v e n w i c h t a l s TT - tg(|) w a a r i n Lr (j) = h o e k v a n n 8 , t u u r l i j k t a l u d . W o r d t K g r o t e r d8.n k a n t e l t de k o r r e l ( o f de l a a g ) o v e r de o n d . e r l i g g e n d e .
V o o r e e n b o d e m l a a g i s b i j e v e n w i c h t : I n de l i t e i - a t u u r v o r d t de f o r m u l e soms g e g e v e n m e t de s c h u i f s p a n n i n g soms m e t h l . Dus ö p de g r e n s v a n b e w e g e n : \ r i t _ ^ ^ " " " ^ ^ k r i t , , ,
•ï^-rj-j^ o f
En v o o r e e n k o r r e l : T, ., ( h l ) , A, k r i t _ ' k r i t h ^ . (po P, )gD AD " A. D . W 1 V e l e o n d e r z o e k e r s h e b b e n i n d e a f g e l o p e n d e c e n n i a m e t b e h u l p v a n p r o e f -g o t e n -g e t r a c h t de w a a r d e t e b e p a l e n v a n h e t b e -g i n V8.n b e w e -g i n -g ii'). I n ons v o o r b e e l d v a n f i g . 3-1 z o u d e n we v o o r de. w a a r d e i|i b i j A Oj,5 e n (•) 30° v i n -den :( h l ) Vv-i f
A l l e o n d e r z o e k e r s v i n d e n ' w a e i r d e n d i e l a g e r o f z e l f s v e e l l a g e r z i j n d a n de b o -v e n g e n o e m d e . D i t i s -v r e e m d o m d a t we z o u d e n -v e r w a c h t e n d a t b i j z a n d m e t a n d e r e v o r m e n s t a p e l i n g de w a a r d e j i i i s t g r o t e r z o u m o e t e n z i j n . Ons s i m p e l e m o d e l k a n d u s n i e t g e h e e l j u i s t z i j n e n de v r a a g i s n u w e l k e w i j z i g i n g e n m o e t e n w o r -d e n a a n g e b r a c h t . A c h t e r e e n v o l g e n s -d i e n e n -d a n . -d e v o l g e n -d e p u n t e n a a n -de o r -d e t e k o m e n : 1. h e t b e g r i p " b e g i n v a n b e w e g i n g " , 2. h e t a a n g r i j p i n g s p u n t e n d e r i c h t i n g v a n de s t r o o n i k r a c h t , 3 . de i n v l o e d v a n de t u r b u l e n t i e e n d e s n e l h e i d s v e r d e l i n g . A l s b e g i n v a n b e w e g i n g z a l v e r m o e d e l i j k d o o r n i e m a n d d i e s t r o o m s n e l h e i d z i j n a a n g e h o u d e n w a a r b i j e e n h e e l e n k e l e k o r r e l u i t z i j n m i n o f m e e r l a b i e l e v e n w i c h t i n b e w e g i n g k o m t , w a a r n a h e t b e d w e e r i n r u s t i s . Ook h e t a n d e r e u i t e r s t e w a a r b i j h e t m e r e n d e e l v a n de o p p e r v l a k t e k o r r e l s v r i j w e l c o n t i n u i n b e w e g i n g i s k a n men m o e i l i j k a l s k r i t i e k e g r e n s a a n d u i d e n . D a a r t u s s e n z i t e c h t e r n o g e e n r u i m e s p r e i d i n g s m o g e l i j k h e i d . G e t r a c h t i s om e e n m e e r e x a c t e d e f i n i t i e t e g e v e n m a a r m e e s t a l i s t o c h e e n v r i j s u b j e c t i e f c r i t e r i u m a a n g e -h o u d e n . A l l e e n -h i e r d o o r a l l o p e n de o p g e g e v e n c i j f e r s a a n z i e n l i j k u i t e e n . H e t b e s t e i s om i n g r a . f i e k e n de g r e n s l i j n evenwicht-bewëging a a n t e g e v e n d o o r e e n b a n d w a a r v a n de b r e e d t e e e n i n d i c a t i e g e e f t v a n de s p r e i d i n g i n c i j f e r s t u s -s e n d e b e g r i p p e n b e w e g i n g v a n e n k e l e o f v a n a l l e k o r r e l -s . A l n a a r g e l a n g h e t d o e l d a t men z i c h s t e l t ( b i j v . e n i g e b o d e m e r o s i e t o e g e s t a a n , o f e n i g e o n -d e r h o u -d s b e s t o r t i n g v a n e e n o e v e r v e r -d e -d i g i n g t o e g e s t a a n ) k a n men -d a n e e n p u n t i n de b a n d k i e z e n . T e n a a n z i e n v a n h e t s ^ a n g i i j p j ^ n ^ s j g u ^ va.n de s t r o o m l c r a c h t w e r d e r v a n u i t g e g a a n d a t . de k r a c h t i n h e t z w a a r t e p u n t v a n de k o r r e l a a n g r i j p t e n h o r i z o n t a a l i s g e r i c h t . D i t i s n i e t j u i s t . De r e s u l t e r e n d e s t r o o m k r a c h t b e s t a , a t u i t e e n w r i j v i n g s k r . a c h t d o o r h e t l a n g s de k o r r e l s t r o m e n d e w a t e r ; e n e e n r e s u l t e r e n d e k r a c h t ' v e r o o r z a a k t d o o r d a t g e e n p o t e n t i a a . l s t r o o m r o n d de k o r r e l o p -t r e e d -t m a a r h e -t w a -t e r a a n d e b e n e d e n s -t r o o m s e z i j d e l o s l a a ^ -t e n w e r v e l s v o r m -t . I n h e t b i j z o n d e r b i j ' k l e i n e k o r r e l s e n k l e i n e s t r o o m s n e l h e d e n z a l i n de s t r o o m k r a c h t h e t a a n d e e l v a n de w r i j v i n g d o m i n e r e n b o v e n h e t a a n d e e l v a n h e t
d r i x l c v e r s c h i l . Deze
'^•t^idjj-HB
S ^ j L i P i e c h t e r a a n l a n g s h e t bovendeel_vaji__d^_jLQr£.el z o d a t e r e e n e x t r a m o m e n ' t _ _ o n t s t a a t d a t de k o r r e l w i l b e w e g e n . De r e s u l t e r e n d ek r a - c h t z a l t e n s l o t t e n i e t h o r i z o n t a a l g e r i c h t z i j n ; e r t r e e d t e e n l i f t ^ k r a c h i . . o p e v e n a l s b i j e e n v l i e g t u i g v l e u g e l o m d a t de s t r o o " m _ s n e l h e i d b o v e n de k o r r e l g r o t e r i s d a n e r o n d e r . De s t r o o m v e r s n e l l i n g i s d u s s t e r k e r . Ook h i e r d o o r k o r a t
3- 1 7 de k o r r e l e e r d e r i n b e v r e g i n g . Gaat. de k o r r e l e e n m a a l r o l l e n d a n t r e e d t h e t Kgn. M a g n u s e f f e c t op w a a r d o o r n o g m e e r l i f t o n t s t a a t . D o o r b o v e n g e n o e m d e a f V i j k i n g e n k a n r e e d s t e n d e l e A ^ e r k l a a r d w o r d e n w a a r o m de w a a r d e v a n ilj 5 g e -v o n d e n i n p r o e f g o t e n , k l e i n e r m o e t z i j n d a n d i e i n o n s s i m p e l e m o d e l . H e t v e r s c h i l w o r d t e c h t e r p a s t e n v o l l e d u i d e l i j k i n d i e n we h e t b e g r i p t i a r b u l e n -t i e _ g a a n i n v o e r e n . I n de b o v e n s t e ^ a n d e b e s c h o u w i n g e n i s i n f e i t e u i t g e g a a n v a n e e n l a m i n s i , r e w a t e r b e w e g i n g ; i n m i e r s x e n v z i j n a l s c o n s t a n t a a n g e n o m e n . M a a r b i j l a ^ m i n a i r e w a t e j i j p e w e g j n g ^ ^ z i j n de s t r o o m s n e I h e d e n zo k l e i n da.t z e k e r g e e n z a n d i n bevre-g i n bevre-g k 6 i i i _ k o m e n . We k u n n e n d u s o o k n i e t c o n t r o l e r e n o f de e e r d e r bevre-genoemde i|j-waarde k l o p t m e t w a a r n e m i n g e n . D i t h e e f t M i i t e e r t o e g e b r a c h t g e e n v / a t e r t e g e b r u i k e n m a a r o l i e a l s v l o e i s t o f . B i j l a m i n a i r e b e w e g i n g v a n de o l i e k a n d a n w e l de k r i t i e k e s n e l h e i d w o r d e n b e r e i k t w a a r b i j h e t z a n d i n b e w e g i n g k o m t H i j v o n d a l s g e m i d d e l d e ' l ^ j ^ ^ j ^ . ^ " 0 , 2 h e t g e e n dus g o e d o v e r e e n s t e m t met de e e r -d e r v e r m e l -d e s t e l l i n g -d a t -de w a a r -d e b e n e -d e n h e t c i j f e r 0,29 m o e t l i g g e n , Hoe v e r a n d e r t d i t n u b i j de n o r m a a l v o o r k o m e n d e t u r b u l e n t e w a t e r b e w e g i n g . H i e i - b i j k i m n e n we d r i e m o g e l i j k h e d e n o n d e r s c h e i d e n . 1. De k o r r e l s s t e k e n r o y a a l d o o r de v i s c e u s e g r e n s l a a g ( r u w e b o d e m ) z o d a t de t u r b u l e n t i e v o l l e d i g A^at h e e f t op de k o r r e l s ; 2. De k o r r e l s z i t t e n z o diep» i n de v i s c e u s e l a a g d a t a l l e e n de v i s c e u s e s n e l -h e i d s f l u c t u a t i e s ve,t -h e b b e n o p de k o i - r e l ; 3 . Een t u s s e n t o e s t a i i d m e t e e n gemengd k a r a k t e r . B i j n o r m a a l t u r b u l e n t e w a t e r b e w e g i n g i s e r i n de X ~ r i c h t i n g e e n s n e l h e i d s f l u c t u a t i e om de g e m i d d e l d e s n e l h e i d v w a a r b i j de v e r d e l i n g v a n d e z e s n e l h e d e n v o l g e n s e e n Gausskromme v e r l o o p t e n de s t a n d a a r d a f t ^ i j k i j i g i s t e s t e l l e n o p V 3 v ^ . Nemen we a l s e e n z e l d z a a m vooikomende e x t r e m e w a a r d e a a n d r i e -m a a l de " s t ^ a n d a a r d a f V i j k i n g ( f r e q . . 0,1^) d a n w o r d t d u s de s n e l h e i d i n e x t r e m e ge V 8 - l l e n V + 3 X l / 3 v ^ = 2 v . A a n g e z i e n v e r d e r T e v e n r e d i g i s met v , v i n d e n z z 2 we dus a l s e x t r e m e w a a r d e v o o r T e e n w a a r d e v a n UT . D i t i s dus. b i j t u r b u -gem. l e n t i e s t r o m i n g de g r e n s v a n b e w e g i n g , h e t g e e n b e t e k e n t d a t de i j ) - w a a r d e n v a n 0,2 ( l a m i n a i r ) d.oor k g e d e e l d m o e t w o r d e n om b i j t u r b u l e n t e b e w e g i n g b i j e e n -z e l f d e g e m i d d e l d e T de g r e n s v a n b e w e g i n g t e v i n d . e n . Dan i s d u s :
3-18.
D i t k o r a t b i j z o n d e r g o e d o v e r e e n m e t h e t r e s u l t a a t v a n v e r s c h i l l e n d e m e t i n g e n . S h i e l d s v i n d t i n z i j n b a a n b r e k e n d w e r k w a a r d e n t u s s e n 0,0142 e n 0 , 0 5 5 , B o g a r d e v i n d t 0,Okj ( M e y e r P e t e r e n M ü l l e r ) , e n v e r s c h i l l e n d e a n d e r e n v i n d e n o o k w a a r -d e n r o n -d o m 0,05-I n h e t gev9.1 d a t d e k o r r e l s g e h e e l v e r z o n k e n z i j n i n d e v i s c e u s e g r e n s l a a g k o m e n de t u r b u l e n t e f l u c t u a t i e s s l e c h t s g e d e m p t d o o r . I n d a t g e v a l i s t e s t e l l e n da^t T h e t d u b b e l e k a n w o r d e n v a n x , a a n g e z i e n i n de v i s c e u s e g r e n s -max gem' ^ ^ : l a a g V l i n e a i r e v e n r e d i g i s m e t T . Dan i s d u s : I ik = g X 0,2 0,1 k r x t 5 5 Men z o u v e r w a c h t e n d a t i n de o v e r g a n g s t o e s t a n d de w a a r d e v a n ij^, ., z o u ^ k r i t o v e r g a a n v a n 0,1 n a a r 0 , 0 5 . D i t b l i j k t n i e t g e h e e l j u i s t t e z i j n , e r b l i j k t t u s s e n de b e i d e w a a r d e n e e n m i n i m i m i t e z i t t e n v a n o n g e v e e r 0 , 0 3 . H e t i s n o g n i e t g e h e e l d u i d e l i j k h o e d i t k o m t ; w e l l i c h t h e e f t h e t t e m a k e n m e t d e f r e -q u e n t i e v a n de w e r v e l s t r a t e n r o n d de k o r r e l e n de e i g e n t r i l l i n g s t i j d . Een b e l a n g r i j k p x m t i s w a a r de o v e r g a n g e n l i g g e n i n de v e r s c h i l l e n d e w a a r d e n v a n ijj. H e t i s d u i d e l i j k d a t h e t t e m a k e n h e e f t raet d e k o r r e l a f m e t i n g e n de d i k t e v a n de v i s c e u s e g r e n s l a a g . V o l g e n s de v l o e i s t o f m e c h a n i c a i s de d i k t e v a n de v i s c e u s e l a a g : V w a a r i n v = k i n e r a , v i s c o s i t e i t & o 1 0 ^ m^/sec e n v^^ = s c h u i f s n e l h e i d --^ v'ghl'" V w o r d t i p j ^ ^ . ^ = 0,10 D i t i s d u s a l s << 11,6a
D o o r S h i e l d s w o r d t n u - ~ — • e e n g e t a l v a n R e y n o l d s g e n o e m d , b e t r o k k e n op d e s t r o m i n g r o n d de k o r r e l . I s R'* >> 11,6 (raen s t e l t z e l f s > 6 o ) d a n n a d e -r e n we de t o e s t a n d w a a -r b i j de k o -r -r e l -r o y a a l d o o -r de g -r e n s l a a g h e e n s t e e k t , e n w o r d t d u s \h. = 0,05- I s R'^ << 11,6 (men s t e l t < l ) d a n n a d e r e n we t o t K r i O e3-1,9. ilj ~ 0 , 1 0 , 111 f i g . 3-2 i s m e t e e n k r u i s j e s l i j n a a n g e g e v e n de krormne d i e k r x t S h i e l d s vond-. H e t m i n i m w i l i g t b i j xp - 0,03 e n b i j d e z e w a a r d e i s i n d e r d a a d S ( - g r e n s l a a g ) ~ D ( k o r r e l d i a m e t e r ) , I n h e t v r a t e r l o o p k u n d i g l a b o r a t o r i u m i n ' D e l f t i s n a a r d e z e m a t e r i e e e n u i t v o e r i g o n d e r z o e k i n g e s t e l d w a a r b i j o n d e r s c h e i d i s g e m a a k t t u s s e n h e t a l l e r e e r s t e b e g i n v a n b e w e g i n g ( e e n e n k e l e k o r r e l z o n u e n d a n ) , o p k l i r m n e n d t o t v o l l e -d i g e b e v / e g i n g v a n -de bo-dera. I n f i g . 3-2 i s -d i t -d o o r e e n b a n -d v r e e r g e g e v e n . H e t b l i j k t d a t de kromme v a n S h i e l d s h i e r i n v r e l p a s t , d o c h v r i j h o o g z i t .
la mi nair
500
F i g . 3-2. B e g i n v a n b e w e g i n g I n d e p r a l t t i j k z a l men i n v e l e g e v a l l e n m e e r geïnteresseerd z i j n i n h e t d i -r e c t e v e -r b a n d t u s s e n d e k o -r -r e l d i a m e t e -r e n d e g e m i d d e l d e s n e l h e i d w a a -r b i j h e t z a n d i n b e w e g i n g k o m t . De g r o t e m o e i l i j k h e i d i s h i e r b i j de b o d e m r u w h e i d , d u s de w a a r d e C v a n Chêzy. B i j e e n v o l k o m e n v l a k k e b o d e m i s d e z e a f h a n k e l i j k v a n de k o r r e l d i a m e t e r e n de v i s c e u s e l a a g ( h y d r a u l i s c h ruvr o f g l a d ) . Zo i s b i j e e n ruv7e b o d e m C - 1 8 l o g 12 ~ . V u l t men v o o r k de v r a a r d e v a n D i n d a n k o m t men3-20.
e c h t e r t o t e e n t e h o g e w a a r d e v a n v . De h o d e m i s k e n n e l i j k r u w e r , k dus g r o -t e r . I n f i g . 3-3 i s n u e e r s -t h e -t v e r b a n d g e g e v e n -t u s s e n v/C e n D. T e k e n -t men v e r v o l g e n s de b a n d v o o r de w a a r d e n v a n v d i e i n h e t l a b o r a t o r i u m w e r d e n g e -v o n d e n d a n b l i j k t d a t de C - w a a r d e n b i j de p r o e -v e n o m s t r e e k s kO a 50 m^'/sec
h e b b e n b e d r a g e n . Z o u men de C-waarde v a n de k o r r e l D^^ genomen h e b b e n d a n z o u d i t er^/iele t i e n t a l l e n p r o c e n t e n h o g e r u i t k o m e n . M e t a n d e r e w o o r d e n de r u w h e i d ( de k ^ w a a r d e ) l i g t i n de p r a k t i j k e n i g e m a l e n h o g e r . D i t w o r d t n i e t a l l e e n v e r o o r z a a k t d o o r d a t we D^^ h e b b e n g e n o m e n e n n i e t b i j v . D^^ m a a r o o k o m d a t e r d i r e c t r i b b e l t j e s o p t r e d e n z o d r a z a n d i n b e w e g i n g k o m t . V o o r l o p i g - d a t i s t o t b e t e r e m e e t r e s u l t a t e n b e k e n d z i j n - w o r d t d a a r o m a a n g e n o m e n d a t b i j b e w e e g l i j k e b o d e m de k - w a a r d e , d u s de b o d e m r u w h e i d , t e s t e l l e n i s op t e n m i n s t e D^^ v a n h e t m o n s t e r ; o f z e e r g l o b a a l d r i e a v i j f m a a l D^Q. B i j de r i b b e l f a c t o r , d i e e e n r o l s p e e l t b i j de b e r e k e n i n g v a n h e t z a n d -t r a n s p o r -t , w o r d -t h i e r o p -t e r u g g e k o m e n . I n tig. 33 i s tevens a a n g e g e v e n h e t v e r b a n d t u s s e n s t r o o m s n e l h e i d e n k o r -r e l d i a m e t e -r v o o -r b e g i n v a n b e w e g i n g z o a l s d i t i n d e -r t i j d d o o -r H j u l s t -r ö m w e -r d g e g e v e n . D i t b l i j k t r e d e l i j k t e k l o p p e n met'de r e s u l t a t e n v a n h e t w a t e r l o o p k u n d i g l a b o r a t o r i u m . I n de f i g u u r i s d a a r b i j o n d e r s c h e i d g e m a a k t ' t u s s e n b e w e -g e n d s e d i m e n t d a t t o t r u s t k o m t e n r u s t e n d s e d i m e n t d a t i n b e w e -g i n -g k o m t . De a f w i j k i n g d i e o p t r e e d t b i j de z e e r k l e i n e k o r r e l s i s w e l l i c h t t e w i j t e n a a n c o h e s i e .
3 - 2 1 . 2
V m/sec
f ,
0,5
0.1
0.0!
V0.01
V2m /2
0,0 0 5
0,00
h I
A D
_ 1 _ L \ ,4^ /'1 n-^ A van rust "naar bewegen50 100
500 1000 |i
.4 '4^2
van bewegen naar r u s i ' 51^1"hi
...0,05
W.L. Delft
A W \ Hjulstr'o'm
10
50 mm
Fig. 3-3. B e g i n v a n b e w e g i n g I n h e t v o o r g a a n d e i s s t e e d s a a n g e n o m e n e e n h o r i z o n t a l e bodem. I n h e t b i j z o n -d e r b i j e e n -d w a r s h e l l i n g v a n -d e b o -d e m , -d u s b i j t a l u -d s , g a a t -de h e l l i n g e e n r o l s p e l e n t e n a a n z i e n v a n h e t b e g i n v a n b e w e g i n g v a n de z a n d k o r r e l s . Zo z a l b i j e e n h e l l i n g g e l i j k a a n de h o e k v a n n a . t u u r l i j k t a l u d v a n h e t g r o n d m e n g s e l r e e d s e e n k l e i n e s t r o o m s n e l h e i d v o l d o e n d e z i j n om h e t m a t e r i a a l i n b e w e g i n g t e b r e n -g e n e n h e t t a l u d a f t e l a t e n r o l l e n . I n h e t v l a k v a n h e t t a l u d , w e r k t n u de s t r o o m d r u k p l u s de o n t b o n d e n e v a n de z w a a r t e k r a c h t e v e n w i j d i g a a n d i t v l a k ;3 - 2 2 . l o o d r e c h t o p h e t v l a k w e r k t de o n t b o n d e n e v a n de z w a a r t e k r a c h t i n d e z e r i c h -t i n g ( f i g . 3-h). K
