ZANDSLUITINGEN
" r :.Aannemers - "Kombinatie Zandsluitingen Oostersehelde" Grondmechanica Delft
Rijkswaterstaat
Svasek
Waterloopkundig Laboratorium
ZANDSLUITINGEN
state
of
the
art,
1988
samengesteld
in opdracht
van rijkswaterstaat
nota
9(Z-88-20.002
Inhoudsopgave Voorwoord
Lijst van nota's en auteurs
I NLE IDENDE
Hoofdstuk I 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Hoofdstuk 11 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13HOOFDSTUKKEN
InleidingAchtergrond van deze nota
Doelstelling hoofdnota en deelnota's Hoofdnota
Deelnota's
Lijst van deelnota's
Analyse van een zandsluiting
Hoofdelementen van een zandsluiting Produktie
Damlichaam Verliezen
Horizontale en vertikale opbouwmethode Het ontwerp van een zandsluiting
Haalbaarheid Tijdsduur Alternatieven Risico's Computermodellen Uitvoeringsbegeleiding Organisatiestructuur
PRODUKT IE
Hoofdstuk 111 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Produktie, Uitvoeringsaspekten Inleiding ZuigersDrijvende leiding achter de zuiger Walleiding
Wadleiding Zinkerleiding
Overgang zinkerleidingjdrijvende leiding
5 15 19 27 29 29 29 30 31 35 37 38 38 39 40 41 41 41 42 42 42 42 42 47 49 49 50 50 51 51 52
3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 Hoofdstuk IV 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Blz. Drijvende leiding in sluitgat en
aansluiting op sproeiponton Bakkenbedrijf en hopperbedrijf Sproeipontons
Verankering sproeiponton en drijvende leiding
Uitvoeringsnauwkeurigheid
Horizontale uitbouw (algemeen) Stortbreedte Kruinhoogte sluitkade Finale sluitingsfase 52 53 54 55 56 57 58 59 59
Produktie, Hoeveelheden en meetbaarheid Inleiding
Winputten
Meting van de winputten Uitvaloorzaken van zuigers Bedrijfscoefficient
De standaardafwijking in de tijd
De standaardafwijking van de werkende zuiger
Meting van de produktie
Nauwkeurigheid van de produktiemeter
63 65 65 68 69 70 71 72 73 74
DAML I
(HAAM
Hoofdstuk V 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 Hoofdstuk VI 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5Damlichaam, Fenomenologie en grond- 79 mechanica
Inleiding 81
Opbouw zandlichaam boven water 81 Opbouw zandlichaam onder water bij 84 horizontale uitbouw
Drempelopbouw met ponton 88
Grondmechanische eigenschappen damlichaam 90 Damlichaam, Dimensies en meetbaarheid 93
Inleiding 95
Hellingen bij horizontale zandsluitingen 95 Kruinbreedte van horizontale sluiting 99 Kruinhoogte van horizontale sluiting 100 Hellingen van vertikale opspuitingen onder 101 water
6.6 6.7
VERL lEZEN
Hoofdstuk VII 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 Hoofdstuk VIII 8.1 8.2 8.3 8.4 Hoofdstuk IX 9.1 9.2 9.3 9.4 Hoofdstuk X 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5Ontwerp kruinbreedte van een onderwater-drempel
Meting van damlichaam
Inleiding hydraulica Verliezen en hydraulica Basisbegrippen hydraulica Probleemafbakening De Q/A snelheid Sluitgatoppervlak A Verval dh Afvoercoefficient m Probabilistische aanpak Meting parameters Methodiek hydraulica Inleiding
Het hydraulisch systeem
Mogelijke manieren van modellering Uitgangspunten en consequenties voor de modelkeuze
Gehanteerde hydraulische modellen bij de Oosterschelde
Randvoorwaarde voor de keuze van de modellen
Model IMPLIC Model WAQUA
systematische aanpak ontwerpsommen Betrouwbaarheid hydraulica
Inleiding
Nauwkeurigheid afvoercoefficient Nauwkeurigheid stroomsnelheid Q/A Q/A in vergelijking met puntmetingen Nauwkeurigheid stroomsnelheidsverdeling 102 105 ll3 ll5 ll5 ll5 ll6 ll7 118 119 121 121 123 125 125 12..6 130 133 135 135 136 136 139 141 141 145 146 147
Hoofdstuk XI 11.1 11. 2 11. 3 11.4 11.5 Hoofdstuk XII 12.1 12.2 12.3 12.4 Hoofdstuk XIII 13.1 13.2 13.3 13.4 Hoofdstuk XIV 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 14.10 Hoofdstuk XV 15.1 15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 Hoofdstuk XVI 16.1 16.2 16.3
Algemene uitgangspunten verliezen Stroom en zand Evenwichtstransport Gebruikte ruwheid Gebruikte D50 Gebruikte stroomsnelheid Verliezen drempelopbouw Methode drempelopbouw Procesverliezen Erosieverliezen
Voorgestelde drempel verliesmodel Invloed stort op het verlies
Inleiding
Fenomenen en de grens daartussen
Verliesbijdrage bij zettingsvloeiingen Verliesbijdrage bij mengselsprongen Erosieverliezen
Inleiding
Historisch overzicht
Hoofdstroom en wervelstraat
Lokatie hoofdstroom en wervelstraat Stroombeeld hoofdstroom
Zandverliezen hoofdstroom volgens meetboten
Stroombeeld wervelstraat
Zandverliezen wervelstraat volgens meetboten
Verliezen van gerealiseerde sluitingen Naberekening gemeten verliezen
Aanbevolen verliesmodel Inleiding IJkfaktor wervelstraatmodel IJkfaktor bodemverliesmodel Extrapoleerbaarheid Aanbevolen verliesmodel Nauwkeurigheid verliesmodel Meten verliezen Meten verliezen
Verschil tussen produktie en daminhoud Aanzanding buiten de dam
Blz. 151 153 154 157 157 158 161 163 164 165 166 169 171 171 173 174 lï7 179 179 181 182 184 184 186 187 189 190 193 195 196 196 197 198 199 201 203 203 204
ONTWERP
Hoofdstuk XVII 17.1 17.2 Hoofdstuk XVIII 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 Hoofdstuk XIX 19.1 19.2 19.3 19.4 19.5 19.6 19.7 19.8 19.9 Hoofdstuk XX 20.1 20.2 20.3 Hoofdstuk XXI 21.1 21.2 21.3 21.4 21.5 21.6 21.7 21.8 21.9 21.10 21.11 21.12 21.13 21.14ZANDSLU
I T I NG
Ontwerp van een zandsluiting Ontwerpvragen
Hulpmiddelen en uitvoer,ing
Haalbaarheid van een zandsluiting Inleiding
stroomsnelheden Verliezen
Faalkansbeschouwing De gewenste faalkans
Produktie boven 8000 m3/uur per stort Inzet extra zuigers
Sluiten op doodtij
Vuistregels voor de haalbaarheid van een zandsluiting
Inleiding
Stroomsnelheid
Stroomsnelheidsverdeling Veiligheid
Schematisatie voor de verliezen Bodemverlies
Wervelstraatverlies
Totaal verlies per bouwfase Keuze produktie
Voortgang van een zandsluiting Het belang van een tijdsduur Berekening van de tijdsduur Nauwkeurigheid van de tijdsduur
Alternatieven bij een zandsluiting Mogelijke alternatieven
Keuze voor zanddrempels
Alternatieven voor het laatste gat Fasering van het laatste gat
Het overstappunt in het ontwerp De hoeveelheid grind of steen
Detaillering van de bodembescherming Aansluiting op de zanddam
De winbaarheid Het transport Het aanbrengen Erosie voor de kop Erosie door golfaanval Stabiliteit kade Blz. 209 211 211 213 215 216 217 219 223 224 224 225 229 231 231 233 233 233 234 235 235 236 239 241 241 242 247 249 250 253 255 258 259 260 261 262 262 262 263 263 263
Hoofdstuk XXII 22.1 22.2 22.3 Hoofdstuk XXIII 23.1 23.2 23.3 23.4 23.5 23.6 23.7 23.8 23.9 23.10 Hoofdstuk XXIV 24.1 24.2 24.3 Hoofdstuk XXV 25.1 25.2 25.3 25.4 25.5 25.6 Risico analyse Foutenbomen en bezwijkmechanisme
Risicoanalyse van het uitvoeringssysteem Kwantificering risicoanalyse
Computermodellen Inleiding
Specificatie programma's Beschrijving van de invoer Formules en bewerkingen Beschrijving van de uitvoer Stroomschema
Opwervelingsmodel
Principes van het opwervelingsmodel
Nauwkeurigheid van het opwervelingsmodel Bruikbaarheid opwervelingsmodel voor zandsluitingen
Uitvoeringsbegeleiding
Doelen van de uitvoeringsbegeleiding Noodzakelijke gegevens om bij te sturen Noodzakelijke gegevens voor kennis-vermeerdering organisatiestructuur Deelnemende organisaties Organisatie opdrachtgever Organisatie aannemer Taken en procedures Het begeleidingssysteem Communicatie 265 267 271 272 275 277 278 281 283 287 288 289 289 290 291 293 295 296 297 299 301 302 302 303 303 304
Voor u ligt het resultaat van de evaluatie van de zand-sluitingen van de getijgeulen Slaak, Tholensche Gat en
Krammer zoals die in de periode 1986-1987 zijn uitgevoerd in het kader van de compartimenteringswerken in Zeeland.
Met deze drie zandsluitingen werd de aanleg van de Oesterdam
en Philipsdam voltooid. Daarmee was de compartimentering van de Oosterschelde een feit was geworden.
Gezien het unieke karakter en de omvang van vooral de
sluitingen van het Tholensche Gat en het Krammer werd al in een vroeg stadium besloten deze zandsluitingen te evalueren. De doelstelling van deze evaluatie was tweeledig.
Op de eerste plaats heeft de evaluatie een beschrijvend en documenterend karakter. Dit komt vooral tot uiting in de bij deze nota gevoegde deelnota's bij deze nota waarin hydrauli-sche, grondmechanische en morfologische gegevens zijn
vastgelegd. ook onderwerpen als zuigerprodukties en gemeten zandverliezen komen daar aan de orde. Het gaat hierbij om gegevens die zowel voorafgaand, tijdens, als na de
zand-sluitingen zijn verzameld. Samen geven deze deelnota's een zo goed mogelijk beeld van het verloop van-het ontwerp en de uit-voering van de genoemde werken. Het documenteren en presen-teren van (meet)gegevens neemt daarbij een belangrijke plaats in.
De tweede doelstelling was om, op grond van de nieuwe
ervaringen, de beschikbaar gekomen nieuwe meetgegevens en het daardoor toegenomen inzicht in de problematiek van zandsluit-ingen, de in het verleden gevolgde ontwerpmethodiek nog eens kritisch te bezien en daar waar mogelijk te verbeteren.
Getracht is deze tweede doelstelling te verwezelijken in de voor u liggende nota waarin een overzicht wordt gegeven van de laatste inzichten in de techniek van zandsluitingen. Het
interpreteren van de in de deelnota's gepresenteerde gegevens en de integratie daarvan tot een samenhangend geheel stond dan ook voorop bij het schrijven van deze samenvattende hoofdnota. uit de in deze nota ge~ormuleerde conclusies en aanbevelingen moge overigens blijken dat nog lang niet alle vragen zijn beantwoord en dat een aantal fenomenen zich nog moeilijk kwantitatief laat beschrijven. Aan de andere kant kan worden vastgesteld dat veel nieuwe waardevolle kennis is verkregen en bestaande inzichten zijn verdiept. In ieder geval is getracht alle beschikbare kennis omtrent de techniek van zandsluitingen in het onderhavige rapport samen te vatten. Hetgeen in dit rapport is geschreven dient dan ook te worden opgevat als een "state of the art" van de techniek van zandsluitingen.
Rapport en bijlagen kwamen tot stand onder leiding van een werkgroep bestaande uit ir. H. van Rossum, ir. P. struik en
LIJST
VAN
NOTA'S
EN AUTEURS
HOOFDNOTA
Zandsluiting, nota Rijkswaterstaat BCZ-88-20.002, van Rossum (hoofdstuk 111, XXII, en XV struik; hoofdstuk VII t/m X, Lodder, Boeters, 't Hart, par. 23.1 tlm 23.6, Mulder)
Deelnota's
IOntwerpnota Tholensche Gat, nota Rijkswaterstaat nr. Z.BC.86-20.001, Granneman, van der Linden.
11 ontwerpnota Krammer, nota Rijkswaterstaat nr. Z.BC.8S-20.004, Struik, Eversdijk.
111 Evaluatienota Slaak, Svasek nota, nr. 718, Bliek, Collard, Jansen.
IV Evaluatienota Tholensche Gat, Svasek nota, nr. 719, Bliek, Collard, Jansen.
V Evaluatienota Krammer, Svasek nota, nr. 720, Bliek, Collard, van der Wal.
VI Evaluatie uitvoering zandsluiting, nota Rijkswaterstaat nr. Z.BC.87-20.00S, opgest~ld door Rijkswaterstaat in samen-werking me-t Kombinatie Zandsluitingen Oostersehelde , Granneman, Struik.
VII Zandsluiting Slaak, Meetverslag onderwaterstort, nota Grondmechanica Delft nr. CO-285230j18, Silvis
VIII Zandwatermengselstromingen, het storten van zand onder water, verslag experimentele studie, nota Waterloopkundig Laboratorium en Grondmechanica Delft nr. Z216, Mastbergen, Bezuijen.
IX Grondmechanische aspekten van de compartimenteringsdammen, nota Rijkswaterstaat nr. WBA-N-88.043, Stefess.
X Evaluatie uitgevoerd~ zandsluitingen, nota Grondmechanica Delft, nr. CO-416619j8, Nelissen, Jonker, v. Rossum.
XI Zandsluitingen compartimenteringsdammen Oostersehelde, Vergelijking zandtransportformules van Morra-Kalinske, Engelund-Hansen, Ackers-White en van Rijn, nota Waterloop-kundig Laboratorium, nr. R2142, van Rijn.
XII Sandtransport at high veloeities, nota Waterloopkundig Laboratorium, nr. M2127, van Rijn.
XIII Zandverliezen bij zandsluitingen, notitie Rijkswaterstaat, nr. GWAO-S7.376, van Rossum.
XIV Zandtransportberekeningen sluitgaten compartimenterings-werken Oosterschelde, Sluitgat Krammer, nota Waterloopkun-dig Laboratorium, nr. Q50S deel 111, Termes.
XV Documentatie zandsluitingsprogramma MOZAS, nota Rijkswater-staat, nr. GWAO-SS.014, Mulder, Brouwer (P&P).
XVI Evaluatie tweedimensionale stromingsberekeningen, nota Waterloopkundig Laboratorium, Q52S, deel 4, Taat.
XVII Evaluatie afvoercoëfficiënten zandsluiting Tholensche Gat, nota Rijkswaterstaat (StroCom).
XVIII Evaluatie afvoercoëfficiënten zandsluiting Krammer, nota Rijkswaterstaat (StroCom).
XIX De afvoercoëfficiënten van de sluitgaten van Slaak, Tholensche Gat en Krammer, verslag onderzoek, nota
Waterloopkundig Laboratorium, Q273/326/359/36S, Thabet. XX Evaluatie waterloopkundige ondersteuning bij ontwerp en
Z
LU
~LU ~
0:::>
zr-LU(f)
00
W
LL
_JO
Z_~
HOOFDSTUK
I
_
INLEIDING
achtergrond
van deze nota (1.1)
doelstelling hoofdnota en deelnota' s ( 1.2)
deelnota' s (1.4)
hoofdnota
(1.3)
lijst van deelnotats (1.5)
cm
cm
[]J
1.1 ACHTERGROND VAN DEZE NOTA
In 1986 en 1987 z~Jn twee grote zandsluitingen uitgevoerd en één kleinere in het oostelijk deel van de Oosterschelde. Voorafgaande aan deze werken is onderzoek gedaan, tijdens de uitvoering zijn metingen verricht en na afloop zijn de sluitingen geevalueerd. De voor u liggende nota geeft van dit onderzoek, deze metingen en deze evaluatie een samen-vattend overzicht.
Het onderzoek en de evaluatie heeft een aantal nota's opgeleverd, die tussen 1984 en 1987 zijn verschenen. De belangrijkste daarvan zijn als deelnota's bij deze nota gevoegd. De hoofdnota beoogt deze nota's samen te vatten en toe te spitsen op ontwerp uitgangspunten voor toe-komstige sluitingen.
1.2 DOELSTELLING HOOFDNOTA EN DEELNOTA'S
Zoals reeds in het voorwoord vermeld spelen op de achter-grond van hoofdnota en deelnota's t~ee doelstellingen: geschiedschrijving van de zandsluitingen Oosterschelde en
het bepalen van ontwerpuitgangspunten voor zandsluitingen. De geschiedschrijving concentreert zich in de deelnota's 111, IV, V, en VI. Daar worden de drie sluitingen in de Oosterschelde (Slaak, Tholensche Gat en Krammer) beschreven
en geanalyseerd.
De ontwerpuitgangspunten worden aan de hand van deze geschiedschrijving en aan de hand van onderzoeken in de overige deelnota's geformuleerd. De hoofdnota beoogt een samenvatting van deze ontwerpuitgangspunten te zijn. 1.3 HOOFDNOTA
Het is de bedoeling dat een ontwerper aan de hand van de hoofdnota een zandsluiting kan ontwerpen.
Alle hoofdlijnen van een zandsluiting worden erin
be-sproken. Dit wordt niet zover gedetailleerd dat beschreven wordt hoe leidingen met bouten aan elkaar worden gekoppeld. Het is echter wel de bedoeling dat de ontwerper met behulp van de hoofdnota voldoende informatie, kennis en inzicht krijgt om een zandsluiting in hoofdlijnen te ontwerpen. In dit rapport wordt een zandsluiting daartoe systematisch opgedeeld in drie elementen:
1. produktie 2. damlichaam 3. verliezen.
Deze drie elementen worden besproken en de ontwerpuitgangs-punten vastgesteld in de hoofdstukken 111 tlm XVI.
Nadat de drie elementen zijn besproken, worden deze samen-genomen tot één ontwerp (hoofdstuk XVII). Het ontwerp valt uiteen in een aantal kernvragen die bij een zandsluiting moeten worden beantwoord:
De belangrijkste vraag is of een zandsluiting in een voor de ontwerper gegeven situatie mogelijk is
(hoofdstuk XVIII en XIX). Een zandsluiting is goed-koper, vaak zelfs veel goedkoper dan andere sluitings-vormen. Maar er moet wel een redelijke kans van slagen zijn, wil er tot een zandsluiting worden besloten. Een andere vraag is hoeveel tijd een zandsluiting kost
(hoofdstuk XX) .
Een derde vraag is welke alternatieven beschikbaar zijn in de laatste fase van een zandsluiting. Als de kans van slagen groot is maar geen 100%, zal het mogelijk eerst met zand geprobeerd worden. Als het dan toch mislukt geeft hoofdstuk XXI enige alternatieven.
Een vierde vraag is welke risico's gedurende een zand-sluiting in het oog moeten worden gehouden (hoofdstuk XII) .
Met de drie bovengenoemde elementen en de antwoorden op bovengenoemde vragen heeft een ontwerper voldoende om de hoofdlijnen van een zandsluiting te ontwerpen.
1.4 DEELNOTA'S
De deelnota's zijn bijgevoegd als achtergrond voor de hoofdnota.
De ontwerpuitgangspunten in de hoofdnota zijn gebaseerd op kennis die daarin niet volledig wordt uitgewerkt, maar waarvoor verwezen wordt naar deelnota's. Deze deelnota's vormen daarmee de achtergrond waartegen de ontwerpuitgangs-punten gekozen zijn.
Voor een ontwerper vormen de deelnota's achtergrondinform a-tie terwijl de onderzoeker deze als werkmateriaal kan
gebruiken.
Een andere onderzoeker zou meer uit dezelfde gegevens gehaald hebben of deze anders hebben geinterpreteerd. Het bijvoegen van deze nota's geeft de mogelijkheid voor
1.5 LIJST VAN DEELNOTA'S
Deelnota I Ontwerpnota Tholensche Gat. Hierin staat de beschrijving van het ontwerp zoals dat gekozen is voor de zandsluiting Tholensche Gat.
Deelnota II Ontwerpnota Krammer. Hierin staat de beschrijv-ing van het ontwerp zoals dat gekozen is voor de zandsluit-ing Krammer.
Deelnota III Evaluatienota Slaak. Hierin wordt de zand-sluiting Slaak (in 1986) geevalueerd.
Deelnota IV Evaluatienota Tholensche Gat. Hierin wordt de zandsluiting Tholensche Gat (in 1986) geevalueerd.
Deelnota V Evaluatienota Krammer. Hierin wordt de zand-sluiting Krammer (in 1987) geevalueerd.
Deelnota VI Evaluatie uitvoering zandsluiting. Hierin
worden de uitvoeringsaspekten van de zandsluitingen Slaak, Tholensche Gat en Krammer besproken.
Deelnota VII Zandsluiting Slaak. Meetverslag onderwater-stort. Hierin worden de resultaten besproken van een
proefopstelling in het stort van de zandsluiting Slaak. De proefopstelling had als doel te weten té komen hoe het zand bij een zandsluiting beneden in het sluitgat komt. Deelnota VIII Zandwatermengselstromingen, Het storten van zand onder water. Hierin worden de resultaten besproken van gootproeven. De proefopstelling had tot doel te weten te komen hoe het zand bij een zandsluiting beneden in het sluitgat komt.
Deelnota IX Grondmechanische aspekten. In deze bundel notities worden de grondmechanische aspekten van de
sluitingen Slaak, Tholensche Gat en Krammer geevalueerd. Deelnota X Evaluatie uitgevoerde zandsluitingen. Hierin worden de hellingen van het damlichaam geanalyseerd van vroegere sluitingen.
Deelnota XI Zandsluitingen compartimenteringsdammen Oosterschelde, Vergelijking zandtransportforrnules van
Morra-Kalinske, Engelund-Hansen, Ackers-White en van Rijn. Hierin worden evenwichtstransporten uit Amerikaanse
Deelnota XII Sand transport at high velocities. Hierin worden gootproeven beschreven om evenwichtstransporten te bepalen bij hoge stroomsnelheden.
Deelnota XIII Zandverliezen bij zandsluitingen. Hierin worden de zandverliezen bij zandsluitingen afgeschat op basis van meetboten enerzijds en op basis van totaalver-liezen van sluitingen anderzijds.
Deelnota XIV Zandtransportberekeningen sluitgaten comparti-menteringswerken Oosterschelde, Sluitgat Krammer. Deze nota vergelijkt computermodellen voor zandtransport in
versnel-lende en vertragende stroom met metingen.
Deelnota XV Documentatie zandsluitingsprogramma MOZAS. In deze nota wordt het computermodel beschreven, dat gebruikt is ten behoeve van het ontwerp en de begeleiding van de zandsluitingen in de compartimenteringsdammen.
Deelnota XVI Evaluatie tweedimensionale
stromingsbere-keningen. Voor verschillende bouwfasen zijn voor de recente sluitingen voorspellingen gemaakt met het tweedimensionale stromingsmodel WAQUA. In deze nota zijn nieuwe berekeningen voor de opgetreden situatie vergeleken met de oorspronke-lijke berekeningen en met prototype waarnemingen. Op basis daarvan wordt de effektiviteit van WAQUA beoordeeld.
Deelnota XVII Evaluatie afvoercoëfficiënten zandsluiting Tholensche Gat. Hoofddoel van deze nota is na te gaan of de afvoercoëfficiënten van het sluitgat gebruikt bij het
ontwerp en de uitvoering van de recente sluitingen sterk afwijken van hetgeen uiteindelijk in het prototype van het Tholensche Gat gevonden is.
Deelnota XVIII Evaluatie afvoercoëfficiënten zandsluitingen Krammer. Deze nota heeft voor het Krammer hetzelfde doel als de vorige nota.
Deelnota XIX De afvoercoëfficiënten van de sluitgaten van Slaak, Tholensche Gat en Krammer. Deze nota analyseert diverse in de ontwerpfase afgeleide afvoercoëfficiënten, gebaseerd op mathematisch en fysisch modelonderzoek en de afvoercoëfficiënten afgeleid met mathematische berekeningen achteraf en prototype waarnemingen.
Deelnota XX Evaluatie waterloopkundige ondersteuning bij ontwerp en uitvoering zandsluitingen. Deze nota evalueert de waterloopkundige ondersteuning bij ontwerp en uitvoering van de recente werken. Hierbij ligt de nadruk op de gevolg-de werkwijze, doch wordt tevens een oorgevolg-deel gegeven over gevolg-de gebruikte modellen tijdens ontwerp en uitvoering.
HOOFDSTUK
n
ANAL YSE V AN
EEN
ZANDSLU I T I NG
hoofdelementen
~an een zandsluiting
(2.1)produkt
I
e
(2.2)dam
IIchaam
(2.3)verll ez en
(2.4)horizontale
en
vertikale
cpbcuvmerhode (2.5)~---
y
~---_/
het ontwerp van een zandsluiting
(2.6)haalbaarhe Id
(2.7)alternatieven
(2.9)computermodelle
.
,
(2.11)tijdsduur
,(2.8)risIco's
(2.10)ultvoerlngsbegeteldlng
(2.12)37
2.1 HOOFDELEMENTEN VAN EEN ZANDSLUITING
Bij een zandsluiting wordt door middel van een zuiger zand uit een zandwingebied gezogen. Door een leiding wordt dit
zand vervolgens, in de vorm van een zandwatermengsel, naar het sluitgat getransporteerd. Men spuit daar dit zandwater-mengsel in het sluitgat en men gaat daarmee door totdat het gat gesloten is.
Een zandsluiting kan in drie hoofdelementen gesplitst worden:
1. produktie 2. daminhoud 3. verliezen.
In onderstaande figuur wordt dit geillustreerd.
, produkt 1e dam II (haam
,
I; ~
I : -:;
. \ ; ...-/ '-.--
v , __.
-_.
--__
_ --~. .-==={>
-verll ezenuit de winput wordt een hoeveelheid zand opgezogen die op het damlichaam wordt gespoten. Dit is de produktie uitge-drukt in m3 over het gehele werk of m3/uur.
Deze produktie levert zand op waarmee het damlichaam wordt opgebouwd zowel boven de waterlijn als daaronder.
Niet alle zand blijft echter op het zandlichaam liggen: een deel gaat verloren door de erosie van de stroom terwijl ook een deel van de oorspronkelijke bodem in het sluitgat door erosie verloren gaat (de verliezen).
Er is een onderlinge relatie tussen produktie, daminhoud en verliezen, alle drie uitgedrukt in m3 zand over het gehele werk:
daminhoud
=
produktie - verliesI
Deze driedeling ligt ten grondslag aan de hoofdstukin-deling:
hoofdstuk 111 en IV produktie hoofdstuk V en VI daminhoud hoofdstuk VII tlm XVI: verliezen
2.2 PRODUKTIE
Het zand wordt gewonnen door een zuiger, die het via een leiding naar het stort transporteert. Hierbij komen een groot aantal uitvoeringsaspekten aan de orde. Deze worden besproken in hoofdstuk 111 : Produktie,
uitvoerings-aspekten.
Voor een ontwerper is de hoeveelheid zand van belang die hij van de zuiger kan verwachten. Daarvan kan in de ont-werpfase een schatting worden gemaakt. Tijdens de uit-voering kan deze hoeveelheid op verschillende manieren worden gemeten. Deze aspekten komen aan de orde in hoofd-stuk IV : Produkties, hoeveelheden en meetbaarheid.
2.3 DAMLICHAAM
De leiding eindigt op het damlichaam. Het zandwatermengsel dat uit de leiding komt stroomt over het damlichaam naar de waterlijn. Vandaar komt een deel uiteindelijk aan de teen van de dam. Er is onderzoek gedaan hoe dit in zijn werk gaat.
Het darnlichaam,dat op deze manier gevormd wordt heeft bepaalde grondmechanische eigenschappen.
Al deze aspekten worden besproken in hoofdstuk V Damlichaam, Fenomenologie en grondmechanica.
Als het zand zich heeft afgezet heeft de dam een bepaalde vorm met hellingen en kruinbreedtes. Deze vorm kan gemeten worden om de inhoud van de dam te bepalen. Dit wordt
besproken in hoofdstuk VI : Damlichaam, Dimensies en meet-baarheid.
2.4 VERLIEZEN
Het damlichaam en de oorspronkelijke bodem in het sluitgat worden door stroming geërodeerd waardoor zandverliezen
optreden. In het sluitgat, dat door de voortgang van de dam nauwer wordt, zijn de stroomsnelheden namelijk hoger dan bovenstrooms en benedenstrooms van de sluitdam, waardoor de stroming in het sluitgat een eroderende werking heeft. Deze verliezen kunnen bij zeer hoge stroomsnelheden zo groot worden dat de totale produktie verloren gaat. Dan is een zandsluiting niet mogelijk. De bepaling van de juiste
hoeveelheid verlies is daarom een cruciaal element van een zandsluiting. Daarom is een zeer wezenlijk deel van het rapport gewijd aan deze verliezen (hoofdstuk VII tlm XVI). Het bepalen van de verliezen valt in twee elementen uiteen:
1. de optredende stroomsnelheden en
2. de bij deze stroomsnelheden horende verliezen.
De stroomsnelheden komen in vier hoofdstukken aan de orde (hoofdstuk VII tlm X). Daarin worden eerst de uitgangs-punten (hoofdstuk VII) en de methodieken (hoofdstuk VIII) besproken. Daarmee kunnen de stroomsnelheden worden be-rekend. Als voorbeeld wordt de methodiek besproken zoals deze bij de Slaak, Tholensche Gat en Krammersluitingen is gehanteerd (hoofdstuk IX). Tenslotte wordt aan de hand van meetgegevens uit de recente sluitingen de betrouwbaarheid van de methodiek afgeschat (hoofdstuk X) .
De verliezen die door de optredende stroomsnelheden worden veroorzaakt komen in zes hoofdstukken aan de orde
(hoofdstuk XI t/m XV) .
Eerst worden de algemene uitgangspunten besproken (hoofd-stuk XI).
Daarna wordt een onderscheid gemaakt tussen een horizontale en vertikale opbouw methode van het zandlichaam (zie par.
2.5) •
De vertikale opbouw geeft verliezen die behandeld worden in hoofdstuk XII.
De horizontale opbouw wordt in drie hoofdstukken besproken (hoofdstuk XIII tlm XV). Hoofdstuk XIII stelt de bijdrage aan de verliezen aan.de orde van de bewegingen van zand-massa's over het damlichaam. Hoofdstuk XIV geeft de
ver-liesbijdrage door stroomerosie op een stilliggend dam-lichaam en op de oorspronkelijke bodem in het sluitgat. Hoofdstuk XV vat de vorige hoofdstukken samen en geeft een advies hoe het verlies berekend kan worden.
Tenslotte wordt in hoofdstuk XVI het meten van de verliezen besproken.
2.5 HORIZONTALE EN VERTIKALE OPBOUWMETHODE
In het voorgaande is er vanuitgegaan dat het einde van de produktieleiding op het damlichaam ligt en op dit
dam-lichaam het zandwatermengsel spuit. Als het damdam-lichaam op deze manier vooruit gaat kan een pijp worden aangekoppeld, zodat het zand zo dicht mogelijk bij het sluitgat gebracht wordt. Deze manier van werken heet een horizontale opbouw-methode.
Een alternatief is een vertikale opbouwmethode. Hierbij ligt een ponton in het sluitgat, dat zorgt dat de mond van de produktieleiding direkt boven het damlichaam onder water gehouden wordt.
Bij deze methode wordt de dam gebouwd door zand bij het damlichaam onder water te spuiten. Op dit alternatief wordt teruggekomen in par. 21.2 waar de voor- en nadelen worden besproken. Deze methode kan niet tot het wateroppervlak worden doorgezet zodat de eindfase altijd horizontaal is. Een alternatief voor de verticale opbouwmethode is het klappen van zand met bakken die elders door een hopper gevuld worden. Bij de recente sluitingen is hiermee geen ervaring opgedaan. Daarom komt dit alternatief in deze nota niet aan de orde.
In deze nota wordt de meeste aandacht besteed aan de horizontale opbouwmethode. Verspreid in de tekst komen
echter ook de produktie, het damlichaam en de verliezen van een vertikale opbouwmethode aan de orde. De bespreking
hiervan gebeurt in aparte hoofdstukken of aparte paragra-fen. Soms geldt het gestelde zowel voor een horizontale als vertikale opbouwmethode.
2.6 HET ONTWERP VAN EEN ZANDSLUITING
Om een zandsluiting te ontwerpen moeten de drie hoofdele-menten worden samengenomen. Hoofdstuk XVII geeft hiervan een algemeen overzicht. De daarop volgende hoofdstukken geven op bepaalde aspekten een verdere detaillering:
1. de haalbaarheid van een zandsluiting (hoofdstuk XVIII en XIX)
2. de tijdsduur van een zandsluiting (hoofdstuk XX)
3. de alternatieven bij een zandsluiting (hoofdstuk XXI) 4. de risico's bij een zandsluiting (hoofdstuk XXII).
Bij het ontwerp en de uitvoering van een zandsluiting zijn er drie hulpmiddelen waarbij de drie elementen worden
samengenomen:
a. computermodellen (hoofdstuk XXIII)
b. uitvoeringsbegeleiding (hoofdstuk XXIV) c. organisatiestructuur (hoofdstuk XXV) .
2.7 HAALBAARHEID
Men zal een zandsluiting alleen voor een sluitgat ontwerpen als er een redelijke kans van slagen is. De ontwerper
bepaalt welk risico op mislukking hij acceptabel acht. Meestal zal hij kiezen voor een faalkans tussen de 0% en
30%.
Een zandsluiting slaagt niet als het getij gemiddelde
verlies (in m3/uur) in één van de opeenvolgende bouwfasen de produktie (in m3/uur) overtreft. Dan komt de dam niet vooruit. De kans op een "verlies> produktie" moet daarom een waarde hebben tussen 0% en 30% afhankelijk van het risico dat de ontwerper neemt.
De beschouwing over de haalbaarheid van een zandsluiting wordt besproken in hoofdstuk XVIII: Haalbaarheid van een
zandsluiting.
In dit hoofdstuk wordt uitgegaan van het gebruik van nogal wat modellen. Om de lezer van deze nota de gelegenheid te geven tot een snelle afschatting van een zandsluiting worden in het volgende hoofdstuk vuistregels gegeven, hoofdstuk XIX: Vuistregels voor de haalbaarheid van een zandsluiting.
2.8 TIJDSDUUR
Vaak is het gewenst te weten hoe lang een zandsluiting duurt. Dit aspekt wordt besproken in hoofdstuk XX: Voortgang van een zandsluiting.
2.9 ALTERNATIEVEN
2.10
2.11
2.12
2.13
Als de risico's groot zlJn op het mislukken van een zand-sluiting moeten alternatieven gereed worden gehouden. Dit wordt besproken in hoofdstuk XXI: Alternatieven bij een zandsluiting. In dit hoofdstuk komt ook de vertikale opbouwmethode aan de orde.
RISICO'S
Een risicoanalyse van wat fout kan gaan bij een zandsluit-ing is te vinden in hoofdstuk XXII: Risicoanalyse.
COMPUTERMODELLEN
Om een sluiting door te rekenen kunnen computermodellen handzaam zijn. Een stroomschema daarvoor wordt gegeven in hoofdstuk XXIII: Computermodellen. In dit hoofdstuk wordt tevens aandacht besteed aan geavanceerde computermodellen om de verliezen te bepalen. Daarbij wordt een oordeel gegeven over de meerwaarde van deze modellen.
UITVOERINGSBEGELEIDING
Om verschillende redenen kan het gewenst zlJn een werk in de uitvoering in grote lijnen of in meer detail te volgen. Dit wordt besproken in hoofdstuk XXIV: Uitvoeringsbege-leiding.
ORGANISATIESTRUCTUUR
Tijdens ontwerp en uitvoering van het werk wordt met meerdere organisaties gewerkt. Een mogelijkheid voor de opzet van het werk van deze organisaties wordt besproken in hoofdstuk XXV: Organisatiestructuur.
UJ
I-~:::>
o
o
c:::
0...
HOOFDSTUK
m
PRODUKT IE, U I TVOER I
NGS'-ASPEKTEN
bakkenbedrIjf en hopperbedrljf (3.9) »:-:.::Ç>-=========================~
/' kruinhoogter
'--__ ---'
l
s LuItkade_ (3.15J I - - - - stortbreedte (3.14' I I \,
....'--
--_
-
__
horizontale uitbouw ( algemeen) (3.13) finale sluitingfase (3.16)--
..
-
-
_
... walleldlng l3.4) . I, _...l'-.,., ./ -y overgang zlnkerleldlngl drijvende leiding (3.7) zu Igers (3.2)C:d--=~§F=======:::~~1::::::::_"'_"_---______'-===-=-=---=~
--',
drijvende leiding In sluitgat en I aanstult lnq.cp sproel ponton (3.8)~---~~~_
drllvende leiding achler 'de zu Iger (3~3) zinkerleiding (3.6) /(
./---~---
--
---sproe Ipontons (3.10:1 I \~=O~~~~::::::
L--~__'verankeringsproelP~
en drijvende leiding (3.11' uJtvoerlngsnauwkeurlgheld (3.1213.1 INLEIDING
Het eerste van de drie hoofdelementen van een zandsluiting is de produktie.
De produktie komt in twee hoofdstukken aan de orde. In dit eerste hoofdstuk Jaat het om de uitvoeringsaspekten.
Onder produktie wordt het w~nnen en transporteren van zand verstaan. Het transport van zand begint bij een zuiger die het zand van de bodem opzuigt en eindigt op de plaats waar het in de dam wordt aangebracht.
Bij de vertikale opbouwmethode eindigt het zandtransport bij de spuitmond, gekoppeld aan een sproeiponton. Deze spuitmond brengt het zand aan op het damlichaam dat zich onder water bevindt. Bij de horizontale opbouwmethode eindigt het zandtranspor,top het bovenwaterstort . Daar spuit de leiding het zand op het deel van de dam dat boven water uitsteekt.
Van een groot aantal onderdelen onderweg van zuiger naar hetzij sproeiponton hetzij bovenwaterstort worden in dit hoofdstuk de uitvoeringsaspekten besproken.
De bespreking van de uitvoering valt uiteen-in drie delen: a) Het transport van zand tot aan het sproeiponton of tot
aan het bovenwaterstort (par. 3.2 tlm 3.9).
In dit deel komen zuigers en leidingen aan de orde. b) Het pontonbedrijf (par. 3.10 tlm 3.12). Hierbij worden
de problemen besproken van het aanbrengen van zand op een onderwaterdrempel.
c) Het bovenwaterstort (par. 3.13 tlm 3.16). Hierbij wordt aandacht besteed aan uitvoeringsaspekten van het boven-waterstort. Bij de bespreking van het bovenwaterstort wordt speciaal een paragraaf besteed aan de laatste fase van de sluiting (par. 3.16).
3.2 ZUIGERS
Er zijn verschillende typen zuigers om het zand mee van de bodem op te zuigen. Hier komen profielzuigers,
cutter-zuigers en graafwielcutter-zuigers aan de orde.
Een profiel zuiger zuigt een kuil in de bodem. Het zand vloeit van alle kanten toe, ("het zand brest") zodat de zuigmond het weg kan zuigen. Dit is een goede methode in niet te vast gepakt zand. Middels een waterjet kan worden voorkomen dat de zuigmond inzandt in het toevloeiende zand.
In vaster gepakt zand, dat minder gemakkelijk brest, en in veen, klei en zachte steenachtige lagen zijn cutterzuigers en graafwielzuigers beter geschikt.
Een cutterzuiger heeft een snijkop die het materiaal los-snijdt, waarna het materiaal opgezogen wordt.
Een graafwielzuiger heeft een wiel met bakken die het materiaal van de bodem scheppen.
uit de bakken wordt het in de leiding gezogen.
Bij het positioneren van de zuiger in een zandwingebied moet rekening worden gehouden met de benodigde ruimte voor de ankerdraden van de zuiger en met het bereik van de
drijvende leiding. Op de keuze van het zandwingebied wordt teruggekomen in par. 4.2.
3.3 DRIJVENDE LEIDING ACHTER DE ZUIGER
Aan de zuiger is een drijvende leiding verbonden waar het zandwatermengsel door getransporteerd wordt.
De drijvende leiding kan bestaan uit kogelleidingen op pontons of uit zelfdrijvende leidingen (Rubicon of
Dunlop-leiding). Een kogelleiding bestaat uit stukken leiding die op pontons gemonteerd zijn. Als verbinding tussen twee stukken leiding wordt een kogelconstructie toegepast waar-door de stukken leiding in alle mogelijke richtingen t.o.v.
van elkaar kunnen scharnieren. Ten opzichte van de kogel-leiding is de zelfdrijvende kogel-leiding erg kostbaar.
Wanneer gewerkt wordt met grote persdrukken verdient de verankering van vooral de kogelleiding achter de zuiger grote aandacht. Een voorbeeld hiervan is een cutterzuiger bij de Krammersluiting. Deze werkte in een gebied met plaatselijk harde zandlagen met een onregelmatig bresge-drag. Het maximale cuttervermogen moest worden ingezet. Het onregelmatig bressen had zeer hevige drukstoten in de
leiding achter de zuiger tot gevolg. Dit, in combinatie met een niet optimale verankering van de leiding, veroorzaakte grote schade aan de kogelleiding. Deze werd later gedeel-telijk vervangen door een zelfdrijvende leiding.
3.4 WALLEIDING
Vanwege kosten zal voor een groot deel van het trajekt de voorkeur worden gegeven aan een vaste leiding. Bij voorkeur zal dit een leiding boven water zijn (walleiding). Het kan echter ook een wadleiding of zinkerleiding zijn (zie par.
3.5 en 3.6).
Indien wal leidingen zorgvuldig (aangevoerd en) gesteld worden met goede papier- of rubberpakkingen en voorzien zijn van stevige flenzen die rondom volgebout worden, behoeven geen problemen te worden verwacht.
Bij het werken met grote persdruk (hoger dan 10 atm.) en zware dikwandige leidingen met grote diameter blijkt het nauwelijks mogelijk te zijn optredende lekken te dichten door het natrekken van de bouten in de operationele fase.
Zeker wanneer onder tijdsdruk gewerkt wordt verdient het aanbeveling dergelijke leidingen met een hogedrukpomp op werkdruk af te persen voordat de zuiger aangekoppeld wordt. Lekke leidinggedeelten moeten dan opnieuw gesteld worden. Bij het werken met lagere persdrukken en lichtere leidingen kunnen lekkages meestal tijdens het (proef-)draaien van de zuiger gedicht worden, door het natrekken van de bouten en/of het slaan van keggen.
Bij het stellen van de leiding op bevroren grond kan, bij intredende dooi, nazakken van de leiding en het daardoor ontstaan van lekkages verwacht worden. Dit nazakken zal ook optreden bij aansluiting op een zinker (onderwaterleiding). Deze aansluiting zal zich daardoor gedeeltelijk ingraven met risico's op lekkages.
De verbinding van de walleiding met een drijvende leiding moet goed verankerd worden, in verband met de optredende
zijdelingse krachten. Het tijverschil moet opgevangen
worden door middel van kogels of bij voorkeur een flexibele leiding.
In de leiding dienen snuivers aanwezig te zijn. Dit zijn constructies die bij overdruk water uit de leiding laten. Daardoor worden te grote krachten vermeden.
3.5 WADLEIDING
Een wadleiding ligt op de bodem in het gebied tussen hoog-water en laagwater. Voor wat betreft stellen en lekkages geldt hetzelfde als voor de walleidingen.
Om opdrijven van de wadleiding te voorkomen dient deze voorzien te worden van voldoende snuivers. Bij stijgend water kan zich teveel lucht in de leiding bevinden. Daar-door gaat de leiding drijven. De lucht, die overdruk ver-oorzaakt, ontsnapt door de snuivers.
3.6 ZINKERLEIDING
Een zinkerleiding ligt op de bodem onder water. Een gelaste dikwandige zinker met zo weinig mogelijk kogelverbindingen
is het meest bedrijfszeker. De leiding graaft zich, onder invloed van stroming, gedeeltelijk (tot 1/2 of 2/3 van de dikte) in, zodat de zijdelingse aanstroomkrachten gering zijn.
Een punt van aandacht zijn de dimensies van de zinker t.o.v. de golflengte in het betreffende gebied. Bij de Tholensche Gatsluiting raakte een zinker die over een lengte van 20 m geen verbinding had met de bodem, ernstig beschadigd door optredende stormgolven, mogelijk in com-binatie met de hoge persdruk.
Het is mogelijk dat een leiding, door plotseling (gedeel-telijk) wegvallen van de persdruk, verstopt raakt met zand.
Wanneer een zinker in het leidingstelsel is opgenomen en onder tijdsdruk gewerkt wordt is het vooraf plaatsen van een reservezinker te overwegen, daar het schoonmaken of vervangen van de zinker een zeer tijdrovend karwei is.
3.7 OVERGANG ZINKERLEIDING/DRIJVENDE LEIDING
Bij een verticale opbouw is het laatste stuk naar het
sproeiponton een drijvende leiding. Deze kan aansluiten op een walleiding of een zinkerleiding. De aansluiting van de zinkerleiding op de drijvende leiding vraagt speciale aan-dacht vanwege zijn kwetsbaarheid. Als deze zich onder water bevindt zijn problemen (eventuele breuk bijvoorbeeld) ten eerste moeilijk zichtbaar en ten tweede moeilijk te repa-reren. Daarom dient de aansluiting bij voorkeur boven water te zijn.
Bij de Krammersluiting is daarvoor een propconstructie gekozen. Deze bestaat uit twee ingeheide holle palen, waartussen de zinkerleiding boven water is opgehangen.
Door extra ankers op de drijvende leiding, kort voor de propaansluiting, wordt deze propconstructie nog extra ontlast. Deze oplossing bleek goed te voldoen.
Wel dient rekening gehouden te worden met ontgrondingen rond de proppen. Wanneer deze te groot dreigen te worden, waardoor de zinker te veel aan de prop komt te hangen, kan
zand gesuppleerd worden. Ook kan de propconstructie worden afgestort met grover materiaal.
Om schade te voorkomen verdient het bovendien aanbeveling de aansluiting van de zinkerleiding op de prop flexibel uit te voeren.
3.8 DRIJVENDE LEIDING IN SLUITGAT EN AANSLUITING OP SPROEI-PONTON
Met een zelfdrijvende leiding wordt een hoge mate van
flexibiliteit verkregen en kan zonder verlengen of verkor-ten van de leiding een groot op te sproeien gebied bereikt worden.
Nadelen van de zelfdrijvende leiding ten opzichte van een kogelleiding zijn:
Er is een groot aanstroomoppervlak waardoor hoge anker-krachten optreden en het doorstroomoppervlak extra wordt vernauwd;
Bij grote stroomsnelheden (2 m/sec) gaat de leiding
"dansen" waardoor grote dynamische belastingen optreden; Er is door het wisselend stroombeeld gevaar voor
dichtknikken van de leiding, wanneer de persdruk van de leiding gehaald wordt. Bij het weer opstarten bestaat dan gevaar voor schade.
Een stalen kogelleiding op pontons komt aan deze bezwaren tegemoet. Met gebruik van zogenaamde zwanehals pontons kan, zonder voortdurend te verlengen of verkorten, een-zelfde sproeiprogramma afgewerkt worden (zie figuur).
zyanehals
~t..W
---+-
°
---11----
F-:"~--ponton
11
•
---~
-~----ponton
De aansluiting van de drijvende leiding op de sproeiponton wordt uitgevoerd met een draaigland (vergelijkbaar met de zwanehals), waardoor ook hier knikken als gevolg van
wisselende aanstroming voorkomen wordt.
Onder winterse omstandigheden is de drijvende leiding in het sluitgat het kwetsbaarste onderdeel van de uitvoering. Een voorbeeld hiervan is de ijsgang in het begin van de Krammersluiting. Hierbij raakten grote ijsvelden opgesloten achter de drijvende leidingen waardoor (te) grote krachten optraden op de leiding en de aansluitpunten. Er is getracht zo lang mogelijk door te werken, waarbij gesproeid werd direkt uit de drijvende leiding, welke door middel van een rekker op het ponton werd vastgehouden. Bij ijsgang kon de rekker gevierd of losgegooid worden, zodat de leiding zich strekte op stroom en het ijs kon passeren.
3.9 BAKKENBEDRIJF EN HOPPERBEDRIJF
De vorige paragraven behandelen het hydraulisch transport van zand door leidingen. Dit is de uitvoeringswijze geweest bij de werken naar aanleiding waarvan deze nota is geschre-ven.
Er zijn echter ook alternatieven voor de opbouw van een zandlichaam onder water beschikbaar.
Bij het bakkenbedrijf wordt zand door de zuiger in bakken gedeponeerd die vervolgens naar de stortlocatie varen en daar het materiaal klappen (lossen).
Bij het hopperbedrijf zuigt de hopperzuiger het zand in zijn beun en klapt het vervolgens in de dam.
Omdat deze werkwijzen niet zijn toegepast bij de recente werken komen deze uitvoeringsmethoden in deze nota niet aan de orde.
T.o.v. het pontonbedrijf (met diepe sproeipijp) zijn de zandverliezen groter, is de haalbare produktie aanzienlijk geringer en de uitvoeringsnauwkeurigheid kleiner.
3.10
De materieelkosten voor bakken- en hopperbedrijf z1Jn
echter lager, als een groot deel van de leidingen speciaal voor het onderwaterspuiten moeten worden aangevoerd.
SPROEIPONTONS
Aan het einde van de leiding bevindt zich bij vertikale opbouw een sproeiponton. Ten behoeve van de manoevreerbaar-heid van het sproeiponton moet het laatste deel van de
leiding een drijvende leiding zijn.
Het sproeiponton is vastgelegd op ankers die een dubbele funktie hebben. In de eerste plaats dienen de ankers om de stromingskrachten op het ponton (zie volgende paragraaf) en op de drijvende leiding op te vangen. In de tweede plaats kan het ponton door in te halen of te laten vieren bewegen ten opzichte van de ankers. Daardoor kan het zand op de diverse lokaties gebracht worden. Op de daarbij haalbare uitvoeringsnauwkeurigheid wordt teruggekomen in par. 3.12.
Een zorgvuldige planning en afstemming bij het verhalen van
het ponton is noodzakelijk. Er dient rekening gehouden te worden met stroomsnelheid en -richting, met de ligging van drijvende leidingen en ankers, met het risico van onder
-spuiten van ankerdraden en met onregelmatige zuigerproduk -ties.
Er is een grens aan het aantal pontons dat in een sluitgat kan werken. De drempels van het Tholensche Gat en het
Krammer zijn beide met twee pontons opgebouwd. Ondanks de ruime afmetingen van de op te sproeien gebieden (de kruinen van de drempels waren resp. 300 x 550 m en 500 x 750 m) zou de inzet van een derde ponton, vooral door de benodigde verankeringsruimte, zoveel komplikaties met zich
mee-brengen, dat de flexibiliteit van het gehele sproeibedrijf er aan opgeofferd zou worden.
Aan het sproeiponton is de leiding bevestigd. Het einde van de leiding is vertikaal beweegbaar ten opzichte van het ponton. Het verdient aanbeveling, in verband met de be-perking van het zandverlies, de sproeipijp zo dicht moge-lijk boven de zandophoging te positioneren.
Een goed uitvoeringsplan dat door goede communicatie tussen planners en uitvoerders ook inderdaad wordt uitgevoerd is bepalend voor het succes van een pontonbedrijf. Daarbij is een goede communicatie tussen ponton en zuiger noodzake-lijk.
Op de met deze bouwwijze te realiseren taluds wordt terug-gekomen in par. 6.5. Hiervoor geldt dat een gecontroleerde uitvoering leidt tot het beste resultaat.
3.11 VERANKERING SPROEIPONTON EN DRIJVENDE LEIDING
De verankering van het sproeiponton en de drijvende leiding wordt voornamelijk bepaald door de stroombelasting op de drijvende leiding en het ponton.
De aanstroomkracht kan berekend worden uit de stroomsnel-heid, het aangestroomde oppervlak en een vormcoëfficiënt. De stroomsnelheid is afhankelijk van de sluitgatvernauwing, het stroombeeld, getij en windeffect. De extra sluitgatver-nauwing door de drijvende leiding, het rekenen met
op-pervlakte- en lokale snelheden en het toepassen van een (voorspel-)onzekerheid op de stroomsnelheid zijn hierbij punten van aandacht.
In de fase van werkvoorbereiding wordt gerekend met een standaardstroomsnelheidsverlooPi hierin is b.v. wind in-vloed niet verwerkt. Het hanteren van de gemiddeld getij-of springtijkromme is afhankelijk van de planbaarheid en de duur van het werk en hangt samen met de te hanteren veilig-heidscoëfficiënt op de stroomsnelheid in de doodtij-spring-tijcyclus. Aan de hand van de voorspelde stroomsnelheden wordt voor verschillende locaties van het ponton de aan-stroomkracht bepaald.
Opgemerkt zij nog dat bij hogere stroomsnelheden (2 mis en meer) en gebruik van een zelfdrijvende leiding grote
dynamische belastingen kunnen optreden doordat de leiding gaat "dansen".
De aanstroomkracht moet opgenomen kunnen worden door de verankering van het sproeiponton aan de ene zijde van de drijvende leiding en de verankering middels een
prop-constructie, ankerpontons, dodebed (ingegraven anker in de oever) o.i.d. aan de andere zijde. Extra verankering door tussenliggende ankerpontons is mogelijk, maar dit bein-vloedt de flexibiliteit nadelig.
Voor de pontons dient een onderscheid gemaakt te worden tussen de houd- en verhaalkracht van de lieren.
Als voor de grootst mogelijke aanstroomlengte van de
drijvende leiding en de hoogste snelheid de aanstroomkracht door de verankering opgenomen kan worden is er geen beperk-ing aan de uitvoerbeperk-ing. Wanneer dit niet zo is dient er een onderverdeling van het werkgebied gemaakt te worden en dient voor elk deelgebied de maximale stroomsnelheid bepaald te worden.
Vergelijking met de stroomsnelheidskromme levert
tijd-vensters van werkbaarheid per gebied. Daaruit dient bepaald te worden of de totale werkbaarheid zodanig is dat opbouw d.m.v. een pontonbedrijf realiseerbaar is.
3.12
In de uitvoeringsfase dient de vooropgestelde werkplanning, met de daarbij behorende stroomomstandigheden, zo mogelijk gerelateerd te worden aan actuele stroomsnelheidsvoorspel-lingen en gemeten stroomsnelheden. Deze informatie zal een nauwkeuriger afstemming van het pontonbedrijf op de omstan-digheden mogelijk maken (zie deelnota VI, blz. 53 voor
gedetailleerde info).
Bij de drempelopbouw in het Tholensche Gat en Krammer is in de ontwerpfase een maximaal toelaatbare (Q/A) snelheid van 2 m/sec aangehouden. De optredende lokale-, oppervlakte- en tijdelijke snelheden kunnen hierbij tot ca. 40% hoger zijn. Voor het toegepaste materieel (zelfdrijvende leidingen,
zware (lieren op de) pontons, propconstructie bij het Krammer, per leiding een extra ankerponton) en de gekozen configuraties bleek deze grenswaarde realistisch; bij hogere stroomsnelheden kan slechts met een grote extra
inspanning nog met een dergelijk bedrijf gewerkt worden.
UITVOERINGSNAUWKEURIGHEID
Voor de uitvoeringsnauwkeurigheid van een pontonbedrijf is goede communicatie tussen werkvoorbereiders en uitvoerders noodzakelijk. Bij het Tholensche Gat was dit niet optimaal. Daardoor werd onregelmatig en niet volgens plan opgebouwd. Er werd verkeerd begonnen, in het midden van de drempel, hetgeen later tot problemen leidde, doordat bepaalde delen van de drempel niet meer bereikbaar waren. Bij de Kramm er-sluiting was de noodzaak van e~n goede voorbereiding van het drempelbedrijf en een nauwkeurig daarop afgestemde
uitvoering voor de betrokkenen duidelijk. Het opstellen van een draaiboek en het doorspreken daarvan met alle betrok-kenen bleek zeer zinvol. Na een inwerkperiode werd hier uiteindelijk de drempel netjes opgebouwd.
Het bovenstaande wijst op de gecompliceerdheid van het
pontonbedrijfi de hieronder aangegeven nauwkeurigheden zijn pas bij een ingewerkt bedrijf haalbaar.
Voor een regelmatige vertikale opbouw kan een vakindeling (van b.v. 25 x 25 m) van het drempelgebied gemaakt worden. uit bodemniveau en de gewenste ophoogslag kan bepaald
worden hoeveel m3 zand in het betreffende vak gedeponeerd moet worden. Wanneer de ponton in het vak gepositioneerd is wordt dit aan de zuiger doorgegeven. De zuigbaas houdt
vervolgens het aantal m3 gespoten zand bij. Wanneer de benodigde hoeveelheid gespoten is wordt dit aan de pon-tonschipper gemeld, waarna deze verhaald naar het volgende vak.
Op deze wijze is een nauwkeurige opbouw van een drempel mogelijk.
De toleranties z~Jn afhankelijk van de omstandigheden, m.n. produktie en erosie. Voor de Krammer-omstandigheden, met een produktie van 4000 à 5000 m3/u, en erosie buiten beschouwing latend, bleek het mogelijk de hoogte van een
zandlaag op 1 m nauwkeurig aan te brengen (a= 0.4 m). De nauwkeurigheid in horizontale zin is afhankelijk van:
het plaatsbepalingssysteem, positie spuitmond,
helling van de spuitmond (hoek waaronder zandwater-mengsel de bodem raakt)
vorm spuitmond zandtransport.
Bij een goed ingewerkt bedrijf is de realiseerbare horizon-tale nauwkeurigheid 10 à 15 m (standaardafwijking).
Voor afwijkende omstandigheden, plaatsbepalingssystemen, stroomsnelheden, e.d. geldt mogelijk een andere waarde. Deze is te herleiden zoals in deelnota VI, par. 5.2.
aangegeven.
3.13 HORIZONTALE UITBOUW (ALGEMEEN)
De horizontale uitbouw van een damlichaam wordt gerea-liseerd door de zandproduktie via de leiding die op een oever ligt in het water te spuiten.
Na verloop van tijd komt er een zandpannekoek boven water. Zodra deze zo hoog is dat deze begaanbaar is voor materieel worden m.b.v. bulldozers perskaden uit het stort opgezet om de mengselstroom te geleiden in de gewenste voortgangs-richting.
Naarmate de lengte van de dam boven water toeneemt wordt de leiding verlengd door er stukken aan te koppelen.
3.14 STORTBREEDTE
De afstand tussen de perskaden, stortbreedte genoemd, wordt bepaald door:
produktie op het stort, aantal zuigers,
minimale sluitkade afmetingen, eindprofiel van het damvak.
Meestal zal voor de breedte van de sluitkade de breedte van het eindprofiel gekozen worden. Wanneer een snelle voort-gang vereist is of veel zandverlies optreedt is een mini-male kadeafmeting, en dus een smalle kruin, te verkiezen. Wel dient hierbij rekening gehouden te worden met ruimte voor het aanvoeren en stellen van pijpen, met het
speci-fiek debiet van het zand-water mengsel op het stort en met bulldozer aktiviteiten.
De Krammer sluiting gaf de unieke gelegenheid om de werk-breedte af te schatten voor 7 persleidingen naast elkaar. Er was gekozen voor 75 m werkbreedte over een bepaald
trajekt van de dam in verband met het eindprofiel. Bij een grotere breedte zou buiten het eindprofiel gespoten worden. Men was door deze werkbreedte gedwongen twee
hoofdpers-leidingen op de perskaden te stellen.
Het zou te overwegen zijn geweest een grotere breedte te hanteren, terwille van een logistiek betere stortindeling. Een algemene regel is dat de tussenruimte tussen twee
leidingen minimaal ca. 15 m dient te zijn, terwijl een hoofdrijbaan van ca. 20 m nodig is (zie deelnota VI, hoofdstuk 6.3).
Er dient dan een afweging gemaakt te worden tussen stag-natie ten gevolge van werkzaamheden op het stort en een grotere daminhoud.
Wat betreft de debiet op het stort is bij de Kramm er-sluiting een nog niet eerder vertoond fenomeen getoond; 3 zuigers spoten tesamen soms meer dan 15.000 m3 zand/uur op een stort van 75 m breed. Hierbij werden 10 à 15 stuks stortmaterieel ingezet waaronder bulldozers, loaders en hydraulische kranen.
Het bleek dat dit zanddebiet op het stort goed te hanteren was, zolang korreldiameter van het zand en produktie van vooral de zuigers die op de buitenste leidingen waren aan-gesloten ongeveer gelijk waren. Wanneer dit niet het geval is dreigde het stort zich scheef op te bouwen, waarbij vervolgens in het lage deel een geul ontstond die de
produktie van de zuigers concentreerde en de perskade aan-taste. Bij de Kramrnersluiting leidde dit, en de geringe stortbreedte voor veel pijpen, tot stagnaties bij de stortwerkzaamheden. Een grotere breedte was wellicht te overwegen geweest.
3.15
3.16
Concluderend blijkt een specifiek zanddebiet van 15000/75
=
200 m3/m/u te hanteren, zij het met een grote materieel-inzet en zorg.
KRUINHOOGTE SLUITKADE
De kruinhoogte van de sluitkade dient zodanig gekozen te worden dat met een voldoende kleine kans overspoeling optreedt.
Om de te onderhouden perskadelengte van de stortafloop zo kort mogelijk te houden is het vereist de spuitmond van de persleiding zo dicht mogelijk bij de waterlijn te houden hetgeen pleit voor een lage kruinhoogte. Dit geeft boven-dien de mogelijkheid de mengselstroom niet teveel te laten spreiden op het stort zodat zoveel mogelijk zand in de voortgangsrichting afgezet wordt.
Vaak blijkt een kruinhoogte van NAP +2 m bij een tijver-schil van ca. 3 m goed te voldoen. Bij de sluiting van de sluitkade Slaak is NAP +4 m geprobeerd maar dit was
problematisch.
Bovenop de sluitkade dient daarna zo snel mogelijk in één of meerdere slagen de kruinhoogte ten behoeve van het eind-profiel te worden aangebracht.
FINALE SLUITINGSFASE
In het laatste gat van een zandsluiting treden vaak hoge stroomsnelheden op. Door de voortgang van de dam is de diepte in het gat beperkt, waardoor bij laagwater het gat bijna gesloten lijkt, terwijl bij hoogwater nog een enorm gat lijkt te bestaan. Deze combinatie van hoge stroomsnel-heden en sterk wisselende sluitgatdiepte bepaalt de uit-voering van de laatste fase.
Aan de hand van de ervaringen van de zandsluiting Meldorf heeft F. van Rooden hiervoor een schema ontwikkeld dat op de volgende bladzijde staat. Bij de recente sluitingen kwam de combinatie van hoge stroomsnelheden en grote
water-standsverschillen niet voor doordat de sluiting van de Stormvloedkering Oosterschelde het getijverschil minimali-seerde. Daardoor is op dit punt geen nieuwe ervaring
----
__
....
_----_.
...
-
-
__.",.-.--
.
-
'-.----..
.
_
.
_
-7.
1-1AL F T':I -H
IADEN ,I( "'_'oFIE.1.c9.
I-loo~ WAT~R - SU.ur'N~5TA&IELIn het algemeen zijn bij de finale sluitingsfase een drietal produkties van belang:
1. De zuigerproduktie versus het optredende zandverlies. Wanneer in het uiterste geval, het getij gemiddeld
zandverlies gelijk is aan de produktie stelt zich een dynamisch evenwicht in; bij lage stroomsnelheden stelt zich een kleiner sluitgat in, bij hogere stroomsnelheid erodeert dit weer.
2. De bulldozerproduktie, om in de fase na de lage stroom-snelheden, op laagwater, d.m.v. een kade de sluiting te realiseren.
3. De produktie van bulldozers en hydraulische kranen, om
in de vloedfase de kade snel genoeg op te hogen, zodat het hoogwater gekeerd wordt.
Bij de fasen 2 tjm 5 is het van belang dat het gespoten zand op het stort zo gestuurd wordt, dat het gebruikt kan worden voor het opzetten van de kaden.
HOOFDSTUK
Dr
.
PRODUKTIE,
HOEVEELHEDEN
EN MEETBAARHE
ID
met i ngen van de
w
f nputten (4.3)metingen van de produkt Ie (4.8)
nauwkeur Ighe Id van de produktiemeter (4.9) winputten
(~.2'
uitvalsoorzaken L--"""",-+---+--'- __ van zu Iger s (4.41Ba
bedr ljfs ,~E
t;)
coefflclent (4.5) de standaardaf-wiJking in de tiJd (4.6) de standaardaf-wiJking van de werkende zuiger (4.7)4.1 INLEIDING
In het vorige hoofdstuk z~Jn de zuigers, leidingen, sproei-pontons en storts beschreven. Als dit gehele uitvoerings-systeem aanwezig is levert dit uitvoerings-systeem een hoeveelheid zand die ten goede komt aan de dam.
De ontwerper zal willen weten hoe groot deze hoeveelheid zand is die hij met dit systeem kan verwachten. Het hoofd-doel van dit hoofdstuk is een antwoord te geven op die vraag.
Omdat de winput door zijn grootte en de kwaliteit van het aanwezige zand van invloed is op deze hoeveelheden wordt eerst een tamelijk losstaande paragraaf gewijd aan de keuze van de winput (par. 4.2).
Daarna komen de hoeveelheden aan de orde.
De hoeveelheden die opgezogen worden hangen af van de
zuigercapaciteit die meestal redelijk bekend is, zodat deze hier niet wordt besproken, en van de storingen bij de
produktie (par. 4.4). Een kwantitatief inzicht in deze storingen leidt tot een schatting van de gemiddelde pro-duktie (par. 4.5) en de spreiding daaromheen (par. 4.6 en par. 4.7).
Hiermee kan de ontwerper een werk dimensioneren.
Bij de uitvoering van een werk is het mogelijk de hoeveel-heden te meten. Dit kan door de winput te kuberen (par. 4.3) of door een produktiemeter aan boord van de zuiger te gebruiken (par. 4.8 en par. 4.9).
4.2 WINPUTTEN
Een zuiger zuigt zand van de bodem dat via de leidingen in de dam gespoten wordt. Bij de keuze van de plaats om te zuigen spelen een aantal afwegingen een rol:
afstand: gepoogd zal worden de afstand tot het werk klein te houden om te besparen op leidingen en op energie;
beperkte afstand leiding over water: als de afstand van de zuiger naar de wal of naar het werk groot is zijn dure zinkerleidingen of nog duurdere drijvende leidingen nodig;
voldoende afstand tot werk: als op basis van het vorige de winput zo gekozen wordt dat er zand in de winput wordt teruggespoten geeft dat overbodig werk (zie
figuur);
deie
ho~ve~lheld
had niet gespoten
hoeven
te worden
·
winput
voldoende afstand tot constructries en de oever: bij het ontgraven bestaan gevaren voor zettingsvloeiingen, die bestaande constructies of de oever aan kunnen tasten.
(zie figuur);
konstruktie
beperkte hoeveelheid silt, klei en veen: silt, klei en veen spoelen bij het spuiten weg en komen de dam niet ten goede. Daarom moet het percentage silt, klei en veen laag zijn. Silt en veen zijn bij een sondering te her-kennen aan de lage sondeerwaarde en klei aan de wrij-ving langs de sondeerstang die ter plaatse van de zogenaamde kleefmantel gemeten wordt.
Bij boringen worden alle drie geconstateerd;
niet te laag poriengetal: bij zeer lage poriëngetallen is het zandpakket zo stijf dat het moeilijk naar de zuigmond toeloopt wat produktieverlagend werkt. Dit is te constateren middels een dichtheidsmeting of zeer hoge conusweerstanden bij een sondering;
zo weinig mogelijk grove voorwerpen: boomstammen,
staaldraden, resten vroegere constructies, e.d. leiden tot aanmerkelijke stagnaties bij het zuigen.
Met sonderingen en boringen zullen deze grove voorwerpen bijna niet gedetekteerd kunnen worden. Oe beste
op-sporing is via een historische beschrijving van het gebied (oude scheepvaartgeul, oude constructies e.d.). Misschien biedt seismisch onderzoek in toenemende mate mogelijkheden om met name grove voorwerpen te ontdekken;
zo hoog mogelijke grofheid van het zand: zand met hogere 050 geeft steilere taluds (par. 6.2) en minder verliezen (par. 11.4) zodat op de hoeveelheid zand wordt bespaard;
goede diepte van de te winnen laag: bij voorkeur zal geen zeer diepe laag gekozen worden vanwege de lengte van de zuigbuis en de energie om het zand naar boven te
zuigen. Ook een laag die zich te dicht onder het water oppervlak bevindt kan moeilijk winbaar zijn;
redelijke dikte van de te winnen laaq: bij een beperkte laagdikte aan winbaar zand moet de zuiger te vaak
verkassen;
redelijke breshoogte: bij te kleine breshoogten vloeit er te weinig zand toe naar de zuigmond. Bij zeer grote breshoogten kan de zuigmond onder het zand bedolven worden;
beperkte hinder voor de scheepvaart: bij voorkeur zal een zuiger of de verankering van een zuiger niet in een drukke scheepvaart route worden gelegd;
redelijke beschutte ligging: een zuiger zal bij voor-keur op een locatie liggen waar golven en stroom het werk zo min mogelijk verstoren;
nabijheid werkhaven: voor reparaties is het zinnig dicht bij een werkhaven te liggen;
nabijheid vluchthaven: in geval van storm of ijsgang is het plezierig als een vluchthaven in de omgeving is; mogelijkheid de zuiger aan- en af te voeren: vaak kan een probleem zijn dat een wingebied uitgesloten is omdat de zuiger zichzelf in zou sluiten achter de dam.
Op basis van de afstandscriteria, scheepvaartroutes,
havens, golven, stroom en mogelijkheid tot aan- en afvoer kan in eerste instantie een gebied worden uitgekozen dat twee tot drie keer zo groot is als het benodigde gebied.
In dit gebied wordt grondonderzoek gedaan. Eerst wordt naar het geologisch profiel gekeken om de grondsoorten, laagdik-ten en dieptes van lagen af te schatlaagdik-ten. Daarna wordt een redelijk aantal sonderingen gedaan om de kennis van het voorgaande te verfijnen en om silt, klei, veen, voorwerpen en laag poriëngetal gebieden op te sporen.
Uitgaande van alle voornoemde criteria wordt daarna een kleiner gebied afgebakend wat met boringen, die veel duurder zijn dan sonderingen, wordt onderzocht. Op basis daarvan wordt het wingebied gekozen. Als tijdens de uit-voering toch problemen in het wingebied ontstaan, is er een groter gebied waarvan sonderingen beschikbaar zijn. Aan de hand daarvan kan een ander wingebied worden gekozen.
4.3 METING VAN DE WINPUTTEN
Voor het bepalen van de verliezen (zie par. 16.2) is het belangrijk te weten hoeveel zand uit de winput gewonnen is. Hiervan wordt de daminhoud afgetrokken om het verlies te bepalen.
Om de inhoud van de winput te kennen moet het wingebied worden ingepeild voor de dam wordt aangelegd.
Bij voorkeur gebeurt dit kort voor het begin van het werk, omdat anders de bodem door aanzandingen en erosies al weer veranderd kan zijn. Daarbij moet bedacht worden dat tijdens het werk de lokatie van het wingebied nog wel eens kan
veranderen, zodat het te peilen gebied ruim genomen moet worden. Na einde werk en verwijdering van de zuigers wordt het gebied nogmaals gepeild. Het verschil in hoogte gesom -meerd over het gehele gebied geeft de gewonnen hoeveelheid zand. Aanzandingen (vaak veroorzaakt door verliezen uit het werk) en erosies in de winput tijdens het werk kunnen het beeld iets vertekenen.
Een belangrijk element van de inhoudsbepaling is de nauw-keurigheid, met name de nauwkeurigheid van het peilwerk. Daarop wordt ook ingegaan in par. 6.7, zodat hier alleen de conclusie wordt vermeld dat de inhoudsfout weergegeven
wordt door een a
=
0.1 m3/m2 bij de methode gebruikt bij de recente werken.Als op bovenstaande W1)Ze de inhoud van de winputten is bepaald moet nog een korrektie worden aangebracht omdat de winputten niet dezelfde pakking hebben als de dam.
Het beste kunnen alle inhouden, ook die van de winput, ver-taald worden naar het poriëngetal dat is ingesteld op de produktiemeters, bijv. 44%. Daarvoor moet het gemeten poriëngetal Ng van de winput bekend zijn uit een dicht-heidsmeting.
Sonderingen kunnen nauwelijks een indicatie geven over het poriëngetal. Hoogstens geven hoge sondeerwaardes een aan-wijzing voor lage poriëngetallen en lage sondeerwaardes een aanwijzing voor hoge poriëngetallen.
De rekengrootheid voor de inhoud van de winput (zie ook par.6.7) wordt als volgt bepaald
Ir
=
Ig*(l-Ng)/(l-Nr) met:Ig - gemeten inhoud winput (in m3)
Ir - inhoud winput waarmee gerekend wordt (in m3) Ng - gemeten poriëngetal
Nr - poriëngetal waarmee gerekend wordt.
4.4 UITVALOORZAKEN VAN ZUIGERS
Als een zuiger in een wingebied zand zuigt dat via de leidingen naar het stort wordt getransporteerd dan is de produktie niet constant maar vertoont sterke fluktuaties. Om verschillende redenen ligt de zuiger herhaalde malen stil.
Van de oorzaken wordt in deze paragraaf een opsomming gegeven:
problemen met de zuiger: op de zuiger kunnen motor-storingen en/of problemen met het leidingwerk optreden. Zo'n probleem kan in korte tijd verholpen zijn, maar het komt ook regelmatig voor dat reparatie één of meerdere dagen kost;
vuil in pomp of leiding: als er boomstammen e.d. in het wingebied zitten kan dit tot verstoppingen leiden.
Meestal kost het schoonmaken maar een beperkte tijd; beklemd raken of breken zuigbuis profielzuiger: als een
zuigbuis beklemd raakt in breszand of in harde voor-werpen kan het enige tijd duren voor het probleem verholpen is. Als de zuigbuis breekt kost reparatie geruime tijd;
onderhoud zuiger: bij een langdurig werk moet regelmatig routine onderhoud aan de zuiger plaatsvinden;
problemen met de drijvende leiding: de drijvende leiding kan breken of lek raken. Dit kan snel gerepareerd worden mits de weersomstandigheden het toelaten;
problemen met landleiding: hier kunnen ook lekken ont-staan met name op de lassen. Hier ontont-staan problemen
als de lekken waterkering, wegen, bodem, e.d. op on-toelaatbare wijze beschadigen:
problemen met zinkerleiding: een zinkerleiding kan lek raken. De tijdsduur van een onder water reparatie loopt sterk uiteen. Als de zinkerleiding is dichtgezand is de leiding moeilijk schoon te krijgen. Het leggen van een paralelIe leiding kan geruime tijd duren:
problemen op het stort: er kunnen bulldozers vastraken, perskaden bezwijken, pijpen moeten verlengd worden, enz. Dit zijn meestal geen langdurige maar wel regelmatig
terugkerende onderbrekingen van het spuiten van zand: problemen met een tussenstation: bij lange afstanden zal een tussenstation de extra kracht voor het verpompen
leveren. Hier kunnen ook problemen ontstaan:
ankers verstellen: de zuiger zal zich door het wingebied bewegen waarbij de ankers nu en dan versteld moeten
worden. Dan kan niet gezogen worden. Dit is van te voren redelijk in te schatten;
onwerkbaar weer: afhankelijk van de lokatie kunnen stormen het werk stilleggen;
tij stop: op sommige plaatsen zorgt het gebrek aan diepte ervoor dat bij laag water niet gezogen kan worden;
vorst en ijsgang: vorst en ijsgang kunnen de werking van de zuigers stilleggen. De stillig periode kan dagen of
zelfs weken duren;
mist: mist hoeft niet tot stilvallen van de zuiger te leiden, maar risico's voor aanvaringen nemen wel toe.
4.5 BEDRIJFSCOEFFICIENT
De voornoemde uitvallen leiden ertoe dat op werken niet 100% van de werktijd wordt gezogen, maar slechts een deel daarvan. Dit wordt uitgedrukt in een bedrijfscoëfficiënt van bijvoorbeeld 0.7 (er wordt 70% van de tijd gezogen) of
0.8 (er wordt 80% van de tijd gezogen). Voor 64 werken waren bedrijfscoëfficiënten bij Rijkswaterstaat beschikbaar,
terwijl de recente werken daar 12 getallen aan hebben toe-gevoegd. Van deze reeks van 76 getallen zijn de volgende statistische gegevens bepaald:
