onder redactie van Prof.ir. L. van Bendegom

Afdeling der Civiele Techniek

-_ -_

_.- ---

~~--- ---

VERKEERSWATERBOUWKUN DE DEEL B

onder redactie van Prof.ir. L. van Bendegom

DEEL B

onder redactie van Prof.ir. L. van Bendegom

Technische Hogeschool Delft

Afdeling der Civiele Techniek

uitgave herdruk

r. ^5,--

dec. 69 jan• 1977

i

,

•I

4. De vervoerswegen

4.1. Inleiding

4.2. Eigenschappen van de vervoerswegen 4.2.1. Zeescheepvaartwegen

4.2.2. De rivier als scheepvaartweg 4.3.3. Klassificatie van rivieren

4.3. Hulp aan de scheepvaart 4.3.1. Algemene opmerkingen 4.3.2. Gedrukte informatie 4.3.3. Dagelijkse informatie 4.3.4. Channel patrol

4.3.5. Markering van de vaarweg 4.3.6. Decca en walradar

4.3.7. Loodsdienst

4.4. Rivd erwe r-ken ten behoeve van de scheepvaart 4.4.1. Algemene opmerkingen

4.4.2.1. Baggerwerken

4.4.2.2. Andere methoden van grondverplaatsing 4.4.3. Bedregulering

4.4.3.1. Oeverregulering 4.4.3.2. Normalisering 4.4.3.3. Bodemregulering 4.4.3.4. Geleidingswerken 4.4.4. Afvoerregulering

4.4.4.1. Systemen van regulering 4.4.4.2. Het reservoir

4.4.4.3. De reservoirdam 4.4.5. Waterstandsregulering

4.4.5.1. Rivierkanalisatie 4.4.5.2. Het stuwprogramma 4.4.5.3. lIet bodemevenwicht 4.4.6. Het stuwcomplex

4.4.6.1. Situatie stuwcomplex

Blz. 1

" ¹

" ³

3

4

6

"

11

11

" ¹²

12 12 13 14 14 15 20

"

11

"

"

11

"

"

n

21

21 23 29 32 32 34 39 44

48 48

54 55 56 56 59 62 65 65

"

"

"

"

"

"

"

11

"

"

I'

"

"

"

It

It

It

11

4.4.6.4. Constructieve problemen

4.4.6.5. Vistrappen

4.4.6.6. Waterkrachtcombinatie

4.5. Scheepvaartkanalen

4.5.1. Inleiding

4.5.2. Interactie schip en weg

4.5.3. Dwarsprofiel

4.5.3.1. Algemeen

4.5.3.2. De vereiste diepte

4.5.3.3. De vereiste breedte

4.5.3.4. Het vereiste oppervlak

4.5.3.5. De vorm van het dwarsprofiel

4.5.3.6. Discontinuiteiten in het dwarsprofiel

4.5.3.7. Dwarsprofiel in bochten

4.5.3.8. Scheepvaartkanalen met waterafvoer

4.5.4. Oever en bodemverdedigingen

4.5.5. Lengte profiel

4.5.5.1. Algemeen

4.5.5.2. Het kanaalpand

4.5.5.3. De scheepvaarttrappen

4.5.6. Schutsluizen

4.5.6.1. Algemeen

4.5.6.2. Vorm kolk en hoofden

4.5.6.3. Hoofdafmetingen van de schutkolk

4.5.6.4. Aantal en type beweegbare waterkeringen

4.5.6.5. Wijze van kolkomzetting

4.5.6.6. Inrichting van de wachtplaatsen

4.5.6.7. Geleide werken

4.5.7. Tracl

" 97

" ⁹⁸

101 103

n

"

" ¹⁰³

107 117 117 118 120 133 139 142 145 148 150 164 164 169 176 179 179 179 181 189 193 208 212

"

"

n

"

"

"

"

n

"

"

"

"

"

"

"

"

"

"

"

"

"

"

"

" 218

4.5.7.1. Algemeen " 218

4.5.7.2. Aansluitingen en kruisingen met andere waterwe2~f

4.5.7.3. Kruisingen met land- en spoorwegen,waterlopen,enz.

" 229

40.5.8. Capaciteitsbepaling scheepvaartkanalen Blz. 235

40.5.8.1. Algemeen

235

40.5.8.2. Eigenschappen van verkeersstromen

235 40.5.8.3. Verkeersverwachting en rentabiliteit

252 40.5.8.40. Capaciteit schutsluizen

260

40.5.8.5. Capaciteit kanälen

270

4.1. Inleiding

Kenmerkend voor de vervoerswegen te water is de enorme diversiteit in afmetingen en kwaliteit. Hierbij aansluitend vinden we diezelfde spreiding in afmetingen, laadvermogen en voortbeweging bij de vervoersmiddelen, de schepen. Tussen de kleine, wellicht gemotoriseerde cano met een laadvermogen van enkele tonnen, varend op kreken van zeer beperkt dwarsprofiel, en de reuzentankers met honderdduizenden tonnen laadvermogen en bijna 20 meter diepgang, varende in geulen van tegen de 25 meter diepte en 500 meter breedte, bevindt zich een heel sca- la van vaarwegen en schepen. Het verschil met land- en spoor- wegen komt daarbij duidelijk naar voren.

In het begin van de ontwikkeling zien we een volledige aan- passing van de vervoersmiddelen aan de vervoerswegen. Dit bete- kende uiteraard niet dat onder de meest ongunstige omstandig- heden van een vaarweg het daarbij behorende schip afgeladen moet kunnen varen. Het wachten voor een zeegat gedurende een

deel van het tij of van een rivierondiepte gedurende een perio- de van lage rivierafvoer speelde vaak zo'n geringe economische rol vergeleken bij de totale reistijd dat een verkleining van de scheepsdiepte en lading niet gemotiveerd was.

De trajecten die door één en hetzelfde schip worden beva- ren zijn in de beginne lang en vaak van uiteenlopend karakter.

Zeeschepen kunnen door hun kleine diepgang ver de rivier op komen, binnenschepen varen niet alleen op de grote rivieren maar vaak tot in de kleine kreken en riviertjes. Met de opkomst van het industriele tijdperk met zijn grote toename in vervoer gaat dit veranderen. De vervoerskosten gaan een steeds belangrijker rol spelen; dit vraagt om grotere schepen, snellere schepen.

De vaarwegen moeten zich hierbij gaan aanpassen. Bovendien moet

tot het uiterste gebruik worden gemaakt van de mogelijkheden die

de bestaande vaarwegen bieden.

- 2 -

Betere kennis van deze vaarwegen wordt een eerste eis. Dit betekent niet alleen bestudering van rivier- en kustproblemen maar ook het geven van informatie over vaarwegen.

Aanpassing van de vaarwegen aan de groeiende eisen van de scheepvaart is in de eerste plaats een economisch vraagstuk.

Daarom vindt een dergelijke aanpassing meestal stap voor stap plaats, naarmate de economie dit rechtvaardigt.

In paragraaf ~4 zijn deze verschillende stappen voor rivieren besproken. Het kan zelfs gerechtvaardigd zijn om op trajecten waar geen natuurlijke waterweg beschikbaar is over te gaan tot het maken van een geheel kunstmatige waterweg, het scheepvaart- kanaal. Dit is besproken in paragraaf 4.5.

Naast deze aanpassing van de waterwegen aan de schepen blijft er een zekere aanpassing van de schepen aan de waterwe- gen. Dit is uiteraard het geval bij die waterwegen die niet aan- gepast kunnen worden - de oceanen. Die aanpassing blijkt ook uit het verkleinen van de trajecten die door ~én en hetzelfde schip worden bevaren. De grote binnenvaartkonvooien bevaren al- leen de hoofdroutes; zij worden gebroken in de secundaire vaar- wegen of de goederen worden overgeslagen in kleinere schepen op de "feeder" routes. De grote zeeschepen komen over het alge- meen niet ver landwaarts; de allergrootsten komen nog slechts

in enkele havens. Goederen voor andere havens worden overgesla- gen in kleinere zeeschepen. Dit alles vereist wel meer overslag;

ook dit onderdeel vraagt om verdere ontwikkeling.

De in dit hoofdstuk besproken verbeteringswerken betref-

fen in hoofdzaak de binnenvaart. De voor de zeevaart van belang

zijnde verbeteringswerken betreffen vooral de havenmonden aan

gesloten kusten, estuaria en benedenrivieren. Voor de zeescheep-

vaart op benedenrivieren (Mississippi) zijn de principes van

baggeren en bedregulering dezelfde als van de binnenvaart. Zo-

dra het getij een rol gaat spelen wordt dit anders. Geheel an-

ders worden de principes bij de kust. Hierover wordt nog wel

iets gezegd in het hoofdstuk 5, maar dit onderwerp behoort toch

in hoofdzaak thuis in het vakgebied van de kustwaterbouwkunde.

Eigenschappen van de vervoerswegen

q.2.1. Zeescheepvaartwegen

Bij de vervoerswegen voor de zeescheepvaart zal men steeds onderscheid maken tussen het eigenlijke zeetraject en de beperkte vaarwegen op verbindingskanalen (Suezkanaal) en op de benedenrivieren, estuaria en havenmonden. Het zeetraject leent zich over het algemeen niet voor waterbouwkundig ingrij- pen; de schepen en hun toegelaten diepgang worden geclassifi- ceerd naar de zeeën welke zij mogen bevaren. Maatgevens is daarbij de golfslag die op de betrokken zee kan optreden.

Hetzelfde geldt voor coasters; de binnencoasters die langs de kust blijven met vluchthavens nabij, of die op zeeën van

beperkte omvang varen (rond Groot-Brittannië, de Oostzeevaart).

Dan de grotere zeecoasters, waarvoor zwaardere voorschriften gelden die ook bijvoorbeeld langs de kust van Afrika varen of rond India.

Een enkele maal i-sniet de golfslag de beperkende factor maar de diepte. Dit gaat geleidelijk meer aandacht vragen met

de toenemende afmetingen der zeeschepen (tankers in de Noord- zee). Geulen moeten dan betond worden en wellicht in de toekomst gebaggerd. Betonde geulen zijn er overigens ook om andere reden.

In verband met het nog steeds bestaande mijnengevaar bestaan er op verschillende ondiepe zeeën nog steeds geveegde geulen, zoals op een deel van de Noordzee.

Voor de zeescheepvaart zijn echter meestal maatgevend

de zeekanalen, benedenrivieren, estuaria, enz. De kustopening

is daarbij in vele gevallen het punt dat beperkingen oplegt ten

aanzien van de diepte. Bij deze kustopeningen speelt verder de

breedte van vertakte geulen een rol evenals de instabUiteit en

daardoor de keuze van de geul voor de scheepvaart. (Helderse

zeegat). Dwarsstromingen kunnen een beperkende factor zijn bij

havenmonden langs zandige kusten (IJmuiden). Op de estuaria en

de benedenrivieren zijn er dezelfde beperkende factoren voor

de zeevaart als vaak op bovenrivieren voor de binnenvaart.

- 4 -

Genoemd kunnen worden beperkte diepgang bij overgangen of bij vertakkingen (vloed- en ebscharen), smalle en scherpe bochten met stromingen ~ie afwijken van de bochtconfiguratie (bijv.

de beruchte bocht van Bath op de Schelde). Op deze vraagstuk- ken en hun mogelijke verbetering wordt in dit onderwerp niet verder ingegaan, aangezien het behoort tot de kustwaterbouw- kunde.

4.2.2. De rivier als scheepvaartweg

Hoewel er een eindeloze variatie in riviertypen bestaat kunnen we toch wel een overzicht geven van de bij de meesten voorkomende eigenschappen en gebreken. We kunnen dat het beste doen door de rivier stroomopgaand te beschouwen. Hoewel we daar- bij de riviermond in zee kunnen weglaten omdat de binnenscheep- vaart deze niet mag passeren hebben vele rivieren ook mondigen in meren (Rijn-Meer van Konstanzj Gelderse IJssel-IJsselmeer) die in feite dezelfde kwalen hebben als zeemonden. Meestal is de toestand dan iets minder gecompliceerd, omdat er geen getij is, en omdat er meestal slechts één zandbeweging is (de rivier) en niet zoals bij zeekusten twee (kusttransport) kruisende trans- porten. Ook in dit geval zandneerslag, een uitbouwende delta met als gevolg vertakte en onstabiele geulen met ondiepten voor- al bij de uitgang.

Beginnend bij de benedenrivier vinden we hier vaak bre- de watervlakten met golfslag, welke voor binnenvaart hinderlijk en soms gevaarlijk kan zijn (duwkonvooien). In sommige tropische delta's kunnen plotselinge typhonen schuilplaatsen voor de

scheepvaart noodzakelijk maken (Ganges delta). In verschillen- de vertakte rivierdelta's bevinden zich niet alleen riviertak- ken maar ook verbindingen (kreken) welke de takken weer verbin- den en waarop intensief scheepvaartverkeer kan plaatsvinden.

In dergelijke kreken zijn vaak wantijen, indien het getijde del-

ta's betreft. Hier is de ontmoeting van het getij uit de beide

met elkaar verbonden takken, alwaar in ideale omstandigheden

geen getijstroom aanwezig is en het meegevoerde slib tot bezin-

king komt en ondiepten geeft.

Meestal is dit wantij geen gefixeerd punt omdat de voortplantings- snelheid der getijden op de takken niet de3ifde waardeverhouding heeft bij elke fase van het getij. Het wantij verplaatst zich daardoor hetgeen tot afvlakking en verbreding van de ondiepte leidt.

Stroomopwaarts gaande worden karakter en gebreken van een in eigen sediment stromende rivier beheerst door de waterafvoer (en de variatie daarin) en de verhouding van afvoer vaste stoffen en waterafvoer. In de benedenloop van grote rivieren is de toe- stand veelal gunstig, grote waterafvoer en relatief weinig en dan nog fijn zandtransport. Met als gevolg flauwe verhangen, klei- ne stroomsnelheden, grote dwarsprofielen met voldóende diepte in de rivierovergangen en voldoe~de geulbreedte in de bochten. Een sterke meandering vergroot soms de vaarweg aanzienlijk. Verder

naar bovengaande wordt de toestand steeds ongunstiger. Kleinere Q, grotere S/Q verhouding, grover materiaal; met als gevolg gro- ter verhang, grotere stroomsnelheden, kleinere dwarsprofielen, kleinere diepten op de overgangen, scherpere bochten en ~mallere geulen in de bochten. Naar bovengaande zet zich deze tendens door en wordt de toestand voor de scheepvaart steeds ongunstiger. Klei- nere scheepsdiepte, meer motorvermogen, moeilijker manoeuvreer- baar, kans op uit de bocht vliegen bij afvaart, moeilijker door de bocht komen of passeren van schepen. Het ~eheel wordt verder ongunstig beinvloed door variatie in waterafvoer. Door deze va- riatie kan een samengesteld rivierbed ontstaan met vertakte geu- len die elk een kleinere capaciteit en dus kleiner dwarsprofiel hebben dan de onvertakte rivier. In extreme gevallen is er een groot aantal vlechtende geulen, die onbevaarbaar zijn. Na hoog- water zijn vele geulen sterk verzand, vooral in de overgangen, waarna het herstel van de geul zich slechts langzaam voltrekt.

Scheepvaart die van de hoofdrivier de zijrivier op moet

vindt bij de samenvloeiing soms zandbanken die tijdelijk de toe-

gang blokkeren.

- 6 -

Oevers en aanlegplaatsen zijn bij dergelijke beweeglijke rivie- ren vaak tijdelijk onbereikbaar door zandbanken of moeten steeds verlegd worden door afkalvingen en rivieromleggingen.

Daarbij komt dat verschillende rivieren, die zich in hun mid- den- en bovenloop gedurig verleggen, ware ontbossingen veroor- zaken waarbij drijvende, zwevende of over de bodem rollende boom- stammen gevaar kunnen opleveren. Bij tropische rivieren is het opper~k gedurende bepaalde jaargetijden bedekt door drijvende waterplanten welke grote hinder kunnen geven. Vervolgens kan er hinder zijn door ijsgang of ijsbezetting, mist, en rook (Ruhr- gebied).

Tenslotte zijn er dan nog de obstakels in rivieren die niet ten volle in hun eigen sediment stromen. Geisoleerde rotspunten, restanten van grof materiaal die grotere stroomsnelheid geven, rotsformaties die stroomversnelling of volledige watervallen ge- ven.

Als daar dan nog bijgevoegd worden de door de mens gebouwde objecten over en door de rivier die hinder kunnen opleveren (bruggen, kabels) dan is het duidelijk dat de mogelijkheden die hinder kunnen opleveren voor de scheepvaart bijna onbegrensd zijn.

4.2.3. Klassificatie van rivieren.

Voor de scheepsbouwer, de scheepvaartmaatschappij en de bevrachter maar ook voor de beheerder en de ontwerper van scheep- vaartwegen en havens is het van groot belang om inzicht te hebben in de kwaliteiten van de bestaande scheepvaartwegen in een bepaald ge bied. Hierbij komt dan de wenselijkheid om te komen tot normali-

satie van vaarwegen, te bevaren door schepen met genormaliseerde afmetingen, vermogens, enz.

De normalisatie van schepen vindt vooral in West-Europa,

maar ook in Noord-Amerika voortgang, maar men moet hierover t.och

niet te optimistisch zijn. Een strakke normalisering is het ze-

ker niet; het is meer het groeperen van schepen in klassen waar-

in de afmetingen niet te ver uiteanlopen.

Zo is men gekomen tot een vijftal klassen van schepen welke de overeenkomstige vijf klassen van scheepvaartkanalen kunnen be- varen. Dit zegt echter nog niets wer de mogelijke capaciteit van die kanalen, het kan een tweestrookskanaal zijn maar ook een vierstrooks. De aanwezige sluizen kunnen in elk geval het geclassificeerde schip bevatten (met overmaat in verband met de spreiding), maar het kan ook zijn dat er tien van die sche- pen tegelijk in kunnen. In de paragraaf scheepvaartkanalen wordt hierop nader ingegaan.

Ook bij rivieren wordt deze classificatie wel aangehou- den. Hier wordt het vraagstuk direct veel gecompliceerder omdat ook andere factoren dan scheepsafmetingen van invloed kunnen zijn.

Genoemd kunnen worden de volgende beperkende factoren.

Beperkend verschijnsel golfslag

stroomsnelheid

Klassificatie met betrekking tot zeewaardigheid

motorvermogen/ton en manoeuvreer- baarheid

diepgang breedte schip

manoeuvreerbaarheid, lengte en breed- te van schip of konvooi

hoogte en lengte van schepen diepte van vaarweg

breedte vaarweg bochtstraal

hoogte en lengte kunstwer- ken

breedte kunstwerken breedte van schip

In de meeste gevallen wordt wat de ej~enlijke vaargeul betreft, slechts geklassificeerd naar diepgang; met betrekkin~ tot de kustwerken ook naar breedte en doorvaarthoogte.

Ook indien alleen naar mogelijke diepgan~ wordt geclassi-

ficeerd is er een grote mate van onzekerheid.

- 8 -

Bij kanalen is de diepte van het kanaal een bepaalde factor groter dan de toegelaten diepgang; dit in verband met weerstand, manoeuvreerbaarheid, enz. Bij een rivier met zijn sterke bodem- variaties wordt de diepgang beheerst door een enkele ondiepte in een bepaald traject, terwijl over grote stukken de diepte veel groter is. Bovendien varieert deze ondiepte met de dag door klei- ne aandzandingen of uitschuringen. Voorzichtig varend kan een schip een dergelijke diepte passeren met slechts zeer weinig kielwater. De maat hiervan is voor de Rijn vastgesteld op 15 cm voor grote schepen. In wezen ligt het echter verschillend voor op- en af-vaart

Een volgend punt van onzekerheid is de waterstand waarbij deze diepgang mogelijk is. Bij een kanaal is deze waterstand ge- geven, zij het dat ook hier kleine fluctuaties kunnen optreden.

Bij een rivier zijn er echter de variaties in afvoer (bovenrivier) en in getij (benedenrivier). Bij welke waterafvoer of welke ge- tijfase moet nu de beschikbare diepte als classificatiediepte wor- den opgegeven.

Bij een vak van een bovenrivier ligt de waterspiegel onge-

veer evenwijdig aan de bodemlijn; de diepten nemen dus toe en af

met de toe- en afname van de afvoer. Classificatie bij een bepaal-

de afvoer is dus voldoende; maar welke? Welk referentieniveau dient

te worden aangehouden. Dit wordt over de gehele wereld verschil-

lend gedaan. Op de Mississippi wordt als referentieniveau aange-

houden het gemiddelde van tien waterstanden, namelijk over een

tienjarige periode he~ gemiddelde van de laagste jaarafvoeren,

dus laagste jaarstanden. Op de Rijntakken hebben we de Overeenge-

komen Lage Rivierwaterstand, O.L.R., dat is de waterstand beho-

rend bij een afvoer die over een periode van 10 jaar 200 ijsvrije

dagen is onderschreden (dus gemiddeld 20 dagen per jaar of ruim

5% van de tijd). Ook op andere rivieren gebruikt men wel dit per-

centage van 5% soms ook 10%.

Voor de scheepvaartmaatsch~ppij is er nu het probleem op welke geladen diepgang de schepen moeten worden gebouwd. Worden

ze gebouwd op een diepgang die slechts 5% ^{van de tijd} onderschre- den wordt dan kan het schip vrijwel altijd volgeladen varen. Geeft men het een grotere diepgang dan kan het schip meestal meer- la-

ding innemen, maar een deel van de tijde kan het niet afgeladen worden. Een economisch optimum moet dus gezocht worden, hetgeen alleen te berekenen is als bekend is hoe de frequenüe van vaar- diepte over het gehele jaar is.

In de estuaria en kustwateren, waar de invloed van bovenri- vierafvoeren te verwaarlozen is, neemt men als referentieniveau vaak het Laag Laagwatèr Spring (L.L.W.S.), dat is het gemiddel- de van de laagste dag laagwaters in een maand over een periode van 10 jaar. Dat is dus een vlak gaande door de L.L.W.S. stan- den aan de verschillende peilschalen in een gebied. Dit vlak is dus niet volkomen horizontaal omdat het getij niet op alle plaat- sen hetzelfde is.

De moeilijkheid is om dit referentieniveau te verbinden met het referentieniveau op de bovenrivier, dus in het gebied waar getij en rivierafvoer beide invloed hebben. Hiervoor zijn ver- schillende systemen; in Nederland is dit het zogenaamde O.L.W.

O.L.R. en L.L.W.S. zijn in wezen geheel verschillende zaken.

Voor een schipper maakt het groot verschil of de bovenrivier ve-

le weken laagwater geeft, terwijl het optreden van een zeer la-

ge zeestand hen slechts uren oponthoudboeft te geven. Daarom is

het kennen van vaardiepten bij O.L.R. en L.L.W.S. ten ene male

onvoldoende om hierop een schip te ontwerpen of een verbeterings-

plan op te stellen. Een nadere illustratie van dit probleem vindt

men in figuur 4.2.1.

- ¹⁰ -

. .c:.

(J)~

~.J:l -- ...J0

0 0 0 0 0

~ 8.

0

~

er ~. ... --

co --

Grens getijbeweging

_7 _

H.W.

H.v.Holland

N.A.P. L.w.

L ====================~ ^{H.v. Holland}

-1

In deze figuur zijn de waterstanden te Lobith tegen de waterstan- den in Arnhem, Vreeswijk en Hoek van Holland uitgezet; op de verticale as de waterstanden te Lobith, op de horizontale as de

andere drie waterstandsverlopen. We zien nu dat de betrekkings- lijnen voor Hoek van Holland (één voor hoogwater en ~~n voor laagwater) vrijwel evenwijdig zijn met de verticale as, er is dus nagenoeg geen correlatie met de waterstand te Lobith.

De betrekkingslijn voor Arnhem wordt weergegeven door een enkel- voudige kromme onder een zekere helling er bestaat dus een nage- noeg eenduidig verband tussen de waterstanden te Lobith en die te Arnhem. In het overgangsgebied heeft de betrekkingslijn twee takken, afhankelijk van het getij. Bij hoge rivierafvoeren, dus hoge waterstanden in Lobith naderen deze lijnen elkaar en vallen uiteindelijk samen, de invloed van het getij neemt dan dus af.

Naast de referentie niveaus die tot nu toe zijn genoemd ge-

bruikt men nog S.P. (stuwpeil) in gekanaliseerde rivieren en

K.P. (kanaalpeil) voor kanalen.

- 12 -

4.3. Hulp aan de scheepvaart

4.3.1. Algemene opmerkingen

Scheepvaartwegen munten over het algemeen niet uit in overzichtelijkheid. Rivieren, estuaria en zeegaten hebben vaak een gesplitst geulenstelsel, gescheiden door banken. Bij hoge- re waterstanden zijn de geulen soms niet terug te vinden. Zelfs voor ervaren schippers die het betrokken traject frequent be- varen levert dit moeilijkheden op; ook al omdat de geulen onop- houdelijk van plaats veranderen en de scheepvaartroute soms van de ene naar de andere geul verlegd moet worden. Des te moeilij- ker wordt het indien afgelegen rivieren en zeegaten bevaren moe- ten worden door de weinige schepen die er slechts een enkele maal komen.

Reeds vroeg is men begonnen met het optekenen van nutti- ge gegevens; eerst door de schipper, door de belanghebbende

scheepvaartmaatschappij, de scheepvaartverenigingen, en tenslot- te door de overheid, havenbeheerder of landsregering. Van de eer- ste handleidingen, de maatschappij loodsen en de kleine merktekens is deze informatieve hulp in vele delen van de wereld uitgegroeid tot een grote organisatie, die in vele gevallen door de overheid beheerd en bekostigd wordt, of waarvoor slechts geringe retribu- tie aan belanghebbenden wordt gevraagd. In het volgende zal op enkele punten van deze informatieve hulp iets nader worden inge- gaan.

Naast deze informatie over vaarweg en scheepspositie is er uiteraard veel andere hulp waarop niet zal worden ingegaan.

Genoemd kunnen worden de radio- en telefooncommunicatie, de sleep- boothulp, het reddingwezen, de bergingsdiensten, blusboten, enz.

enz. Dit is echter niet de informatieve hulp die het mogelijk maakt om op zo efficient mogelijke wijze gebruik te maken van de vervoersweg.

4.3.2. Gedrukte informatie

Zeekaarten werden vroeger merendeels uitgegeven door de

Britse "Admirality", tegenwoordig hebben de betrokken landen zelf

een hydrografische dienst die peilingen uitvoert voor de eigen

kust en de riviermondingen.

In Nederland worden de zeekaarten uitgegeven door de hydrogra- fische dienst van de Marine.

Hoewel voor een aantal rivieren, waaronder de Rijn wel rivierkaarten bestaan, die ook regelmatig worden herzien zijn deze meestal ongeschikt voor de scheepvaart. De schaal van de rivierkaarten is veelal te groot en de veranderingen zijn te snel, de scheepvaart op rivieren is daarom meer gebaat bij een schematische kaart, zoals gegeven in loodsboeken en almanakken met daarnaast een goede betonning en bebakening, die regelma- .

tig wordt aangepast aan de gewijzigde omstandigheden.

De genoemde lood~boeken en almanakken bevatten naast vaak schematische kaartjes alle informatie die nodig is voor het gebruik van de vaarweg en de havens. Zo zijn opgenomen ge- gevens betreffende de klasse van de vaarweg, afmeting van de kunstwerken, diepten van de havens, kadelengten, plaatsen waar

olie en water kan worden gebunkerd, de plaatsing en karakter van betonning, bebakening en verlichting. Ook bevatten de loodsboe- ken getijtafels, maar getijtafels worden ook afzonderlijk uitge- geven.

4.3.3. Dagelijkse informatie kan via de radio gegeven worden, maar ook door middel van gedrukte bulletins. Voor de Rijn wo~ om 9.30 uur dagelijks gegevens over de radio ver-

strekt, hierbij worden naast de waterstanden, ook veranderingen in betonning en bebakening doorgegeven, eventuele obstakels wor- den genoemd. Bij dergelijke uitzendingen kunnen ook maatgevende diepten worden gegeven voor bepaalde rivierstukken, in sommige gevallen worden zelfs voorspellingen gedaan t.a.v. de maatgeven- de diepte voor de komende dagen.

In Nederland heeft men verder de B.A.Z. (Bericht aan zeevaren-

den), waarin wijzigingen van betonning en obstakels worden ver-

meld, de B.A.Z. is gedrukt, maar wordt in urgente gevallen ook

per radio uitgezonden. Langs de Rijntakken staan op verschillen-

de plaatsen borden waarop dagelijks de toegelaten vaardiepte voor

de verschillende riviertakken is aangegeven.

- 14 -

Bij verschillende haventoegangen vindt men nog een sema- foor (Hoek van Holland). Hiermee kunnen belangrijke gegevens wor- den doorgegeven (windverwachting, getij, etc.), aan schepen zon- der radioöntvanger.

4.3.4. "Channel patrol" dienst

Een channel patrol dienst heeft tot taak te controleren, of boeien en bakens nog de juiste positie hebben en om deze bij een zich wijzigende geul aan te passen. Daarnaast voert deze dienst peilingen uit en bepaalt de maatgevende diepte voor be- paalde riviertrajecten. Ook worden eventuele "snags" opgeruimd of beboeid en de positie doorgegeven, terwijl in sommige geval- len de channel patrol dienst belast is met de zogenaamde sudd- clearance, het opruimen van moerasgewassen, die de vaargeul ver- stoppen. Op de Rijntakken wordt dit werk verricht door de baken- meester van de Rijkswaterstaat. Op zee en in de zeearmen wordt

dit gedaan door de Dienst van het Loodswezen van Marine.

4.3.5. Markering van de Vaarweg

Bij vele rivieren zijn op de wal borden met kilometer of mijlaanduiding geplaatst, waardoor de schipper zich kan oriente- ren. Bij de Rijn is Konstanz km nul, Lobith 858, Rotterdam ± ^1000.

Verder hebben vele rivieren een stelsel van bebakening (op de

wal) of betonning (in het water) of een combinatie waardoor het

mogelijk is de vaargeul te vinden. De bebakening kan soms zeer

simpel zijn zoals de mandbakens langs de Rijntakken welke de lig-

ging van de vaargeul aangeven (één baken - houd deze oever, twee

bakens - vaar in de lijn van deze bakens, drie bakens - steek

hier over); er zijn ook de normaallijnbakens, geplaatst op krib-

kopven, strekdammen en oeververdedigingen, welke het bij hoogwa-

ter mogelijk maakt om het laagwaterbed te onderkennen. Soms zijn

de bakens bijzonder complex, zoals op de Congo met zijn gesplit-

ste geulen, waarbij dan aangegeven moet worden welke van de geu-

len de scheepvaartgeul is.

Walbakens hebben het grote bezwaar bij een veranderlijke rivier dat ze herhaaldelijk verplaatst moeten worden hetgeen veel kost- baarder is dan het verleggen van tonnen. Daarom heeft betonning meestal de voorkeur.

Ten behoeve van de nachtvaart wordenop sommige trajecten de tonnen of de bakens van een verlichting voorzien (met verschil- lende kleuren en schitterperioden). Zo zijn voor de nachtvaart Rotterdam - Amsterdam lichten geplaatst op kribkoppen langs de Lek. Een meer primitieve vorm is het gebruik van lichtweerkaat- sende verf (bijv. Scotch lite-glasparels in verf). Met behulp van scheepszoeklichten kän men deze punten doen oplichten in het duister. (bakens, tonnen, brugpijlers). Op de Rijn is het gebruik van zoeklichten verboden en heeft deze verf dus geen zin.

Boeien of tonnen geven dus de vaargeul aan of markeren be- paalde gevaren-zones, zoals ondiepten, een wrak, etc.

Men onderscheidt bij de beboeing het laterale stelsel dat in het algemeen op rivieren gebruikt wordt en het cardinale stelsel.

Bij het laterale stelsel worden de geulen aangegeven door de be- tonning, dit is een zogenaamde aantrekkend stelsel.

Bij het cardinale stelsel worden de gevaren door tonnen gedekt, dit is een afstotend stelsel. Soms worden beide stelsels door elkaar gebruikt. Daarnaast heeft men nog wrakbetonningen,bij- zondere betonningen, die in beide stelsels gebruikt kunnen wor- den.

4.3.6. Decca en Walradar

Naast de elektronische plaatsbepalingsapparatuur aan boord van de schepen kan ook de rivierbeheerder diensten verlenen met behulp van Decca en walradar.

Decca

Loran (L,ongrange navigation system) of Decca werd ontwik- keld gedurende de Tweede Wereldoorlog.

Het maakt gebruik van het verschil in de tijdsduur, beno-

digd voor radiosignalen, afkomstig van twee verschillende zen-

ders, om een bepaalde plaats te bereiken. Het gemeten verschil

- 16 -

definieert een kromme waarop men zich bevindt. Met behulp van een drietal zenders verkrijgt men een kromlijnig doördinaten stelsel zodat men een punt in plaats van een lijn definieert.

Met speciale radio ontvangers aan boord van de schepen kan men de verschillen in tijdsduur direct bepalen en met behulp van tafels of kaarten de bij-behorende coördinaten.

Loran neemt bij de huidige plaatsbepalingssystemen een

zeer belangrijke plaats in; vanwege de hoge nauwkeurigheid wordt het niet alleen gebruikt voor plaatsbepaling van vrachtschepen maar ook bij hydrografische metingen en voor het uitvoeren van werken langs de kust (Europoort).

Walradar

Walradar kan beschouwd worden als aanvulling op de boordra- dar die de meeste schepen tegenwoordig hebben, hoewel natuurlijk ook schepen zonder eigen radar er gebruik van maken.

De walradar is vooral van belang bij het verhogen van de scheepvaart intensiteit op drukke moeilijke scheepvaartroutes zo- als de Nieuwe Waterweg tijdens perioden van slecht zicht.

De posities van alle schepen, obstakds etc. worden op deze radar waargenomen en doorgegeven aan de loodsen aan boord van de betreffende schepen via de normale radioverbinding.

Langs de Nieuwe Waterweg bestaat een keten van zeven walra-

darstations die de binnenlopende en naar buitengaande schepen kan

begeleiden van af de haven in Rotterdam tot op zee (of in omgekeer-

de richting). (zie fig. 4.30-1)

fig. 4.3.1

Ook de binnenscheepvaart zou voordeel kunnen hebben bij wal- radar op moeilijke riviertrajecten en slecht zicht; van deze mo- gelijkheid wordt echter nog geen gebruik gemaakt.

Naast de voordelen bij slecht ziêht kan men de walradar nog ge- bruiken voor o.a.:

a. Administratieve doeleinden zoals teiling van in- en uitgaande schepen,

b. Controle op de positie van boeien,

c. Controle op de juiste plaats van storten van baggerspecie, d. Hulp aan de reddingboot in geval van nood.

In fig. 4.3.-2 en 4.3.-3 zijn foto's weergegeven van een wal- radarscherm,onder deze foto's is de interpretatie weergegeven.

Voor het interpreteren van een radarschermbeeld is veel ervaring

nodig.

- 18 -

-

...

. .. .

.

;.:.::::::::::::::::::::: ~:}):): ~: ~: ~:

ç .... -' ^rr ...

R = ^radarpost Hoek van Holland

1 = olietanker van z 200.000 lO.W.+ 3 sleepboten

2,3.en 4 = coasters van resp. : 10.000- 500 -10.000 B.R.T Fig.4.3.2

,

, , "

••

\

, .

- _- . .

R = radarpost Hoek van Holland Fig.4.3.3

- 20 -

4.3.7. Loodsdiensten

Op moeilijk bevaarbare of onbekende trajecten kan vaak van een loodsdienst gebruik worden gemaakt.

Elke grote haven heeft een loodsdienst die in sommige gevallen verplicht is. Hoewel een loods aanwijzingen geeft omtrent de te volgen koersen blijft de kapitein verantwoordelijk voor de navi- gatie.

Ook bepaalde riviertrajecten hebben een loodsdienst, zo is op de Boven Rijn een loodsdienst aanwezig; voor het Binger Loch is een loodsdienst zelfs verplicht.

Op de Mississippi heeft elke kapitein een "pilot ticket" zodat geen speciale loods nodig is. Hetzelfde geldt voor de Rijn. Op de Rijn is het aan boord hebben van een loods niet verplicht

indien de schipper in het bezit is van een Rijnvaartpatent (vaar- bekwaamheidsbewijs), uitgezonderd enkele punten (Bingerloch).

Naast de zeeloodsen en rivierloodsen heeft men soms nog

speciale havenloodsen.

Rivierwerken ten behoeve van de scheepvaart

4.4.1. Algemene opmerkingen

In het voorgaande gedeelte van dit hoofdstuk is aangegeven hoe door middel van organisatorische maatregelen, de keuze van een geschikt type schip en hulp aan de scheepvaart door het ver- strekken van informatie, een zo goed mogelijk gebruik kan worden gemaakt van een scheepvaartweg zonder dat deze scheepvaartweg zelf aangepast wordt. Indien het vervoersaanbod toeneemt zullen deze maatregelen op een gegeven moment onvoldoende zijn en is een verdere vervoerstoename, zonder dat verbeteringen aangebracht worden aan de scheepvaartweg zelf, onmogelijk of althans econo- misch niet verantwoord.

Met name bij natuurlijke waterlopen zoals rivieren hebben kunstmatige ingrepen meestal zeer verstrekkende gevolgen, voor het uitvoeren van rivierwerken is daarom kennis en ook "feeling"

nodig ten aanzien van de morfologische eigenschappen van de ri- vier. Hierbij dient men te bedenken dat een rivier naast water een bepaalde hoeveelheid vaste stof transporteert. De transport- capaciteit van een rivier is afhankelijk van de optredende snel- heid. Om een bepaalde hoeveelheid zand te transporteren is dus een bepaalde snelheid noodzakelijk; dit betekent dat men bij een rivier de breedte en diepte niet maar willekeurig kan verande- ren. Indien men een bepaalde breedte kiest dan hoort daarbij een bepaalde diepte en snelheid van het water om de aangeboden hoe- veelheden vaste stof en water te transporteren. Bij een bepaal- de snelheid en diepte hoort volgens de formule van Ch~zy boven- dien een bepaald verhang.

Tot nu toe is een constante afvoer en constant sediment-

transport verondersteld. In werkelijkheid zullen zowel de afvoer

als het transport met de tijd var1eren. In de praktijk rekent

men daarom veelal met de zgn. bed~mende afvoer; voor verde;e in-

formatie hierover moet worden verwezen naar het college Algemene

Waterbouwkunde.

- 22 -

Uit dat college blijkt dat het ontwerpen van rivierwer- ken een moeilijke zaak is; en het is daarom niet vreemd dat men deze in het algemeen zo "voorzichtig" mogelijk uitvoert. Dat wil zeggen dat men niet in een korte periode de geometrie van de geul over een grote lengte sterk wijzigt. Men wil graag dat de veranderingen langzaam plaatsvinden en de door de rivier te verplaatsen hoeveelheden zand niet te groot zijn over een kort tijdsbestek.

De meest onschuldige ingreep is die waarbij men bepaalde riviertrajecten verbetert door periodiek op de ondiepste plaat- sen te baggeren. Ook kan men in plaats van te baggeren op ande- re wijze relatief kleine hoeveelheden zand verplaatsen.

Veel ingrijpender is het indien men op bepaalde plaatsen de bodem vastlegt door bijvoorbeeld een bestorting (bodemregu- lering), of door middel van geleidingswerken de geul vastlegt (oeverregulering).

Door deze oeverregulering langs beide oevers toe te passen heeft men ook de breedte in de hand en kan men de rivier als het ware in een corset dwingen waardoor men zoals reeds vermeld ook de diepte, de snelheid en het verhang vastlegt (normalise- ring).

Een verdere ingreep in de geometrie van de rivier is niet mogelijk; wel kan men door middel van reservoirs de afvoerver-

deling over het jaar beinvloeden. Door middel van reservoirs is het tot op zekere hoogte mogelijk de hoogwaterafvoeren te ver-

lagen en de gewonnen hoeveelheid water te benutten tijdens lage

rivierstanden. Een volledige beheersing van de waterstand ver-

krijgt men tenslotte door middel van de kanalisatie waarbij op

bepaalde afstanden stuwen in de rivier worden geplaatst.

Het periodiek opruimen van geulen

4.4.2.1. Baggeren

De meeste rivieren bezitten in hun midden- en beneden- loop een zandig, 'materiaaltransporterend laagwaterbed en een min of meer begroeid hoogwaterbed. Het laagwaterbed kan opgebouwd zijn uit een opeenvolging van bochten, gescheiden door kortere of langere overgangen (de meanderende rivier); soms is het laag- waterbed van samengesteld karakter, waarin naast en tussen enke-

le geulen zandbanken aanwezig zijn (reach-type); soms bestaat dit bed zelfs uit een groot aantallaagwatergeulen met daartussen banken'(vlechtende rivier).

In al deze gevallen bevat de rivier locale ondiepten die verbeterd kunnen worden door bijvoorbeeld periodiek te baggeren.

Deze ondiepten treden niet elk jaar op precies dezelfde plaats op, wel kent men in de meeste gevallen die riviergedeelten waar- van de kans groot is dat ze moeilijkheden opleveren gedurende het laagwaterseizoen zonder dat men echter van te voren de exac- te plaats aan kan wijzen. Bij een vlechtend riviergedeelte bij- voorbeeld is moeilijk te voorspellen welke geul in het laagwa- terseizoen de beste scheepvaartgeul zal zijn, maar wel weet men dat wegens de andere parallel takken deze geul mogelijk slecht is en door baggeren of soms met behulp van panelen (zie par.

4.4.1.3.) verbeterd kan worden.

Bij bochten wijkt het dwarsprofiel af van het dwars-

profiel in de rechte stukken tengevolge van de spiraalstroom

(zie Algemene Waterbouwkunde). Dit is nader aangeduid in figuur

4.4.1.

- 24 -

·m

fig. 4.4.1

Bij kleinere afvoeren is doorsnede 11 meestal maatgevend voor de scheepvaart; de scheepvaart moet om van de geul langs de rechteroever bij I in de geul bij de linkeroever te komen over de "crossing" heen. In het algemeen zanden deze crossings aan bij hoogwater, waarna geleidelijk uitschuring plaats vindt bij laagwater. Bijzonder slecht is daarom een crossing kort na een hoogwatergolf.

Door nu over de crossing een geul te baggeren verbetert men de situatie voor de scheepvaart. Bij een goede keuze van de plaats van de gebaggerde geuIt kan deze geul vrij stabiel zijn; de ri- vier heeft meestal immers zelf al de neiging een geul uit te

schuren over een crossing na hoog water. Dit kan ook gelden bij een vlechtende rivier indien men de juiste geul kiest.

Het baggeren van deze geulen en crossings gebeurt kort na

het passeren van de hoogwatertop; het baggerwerk moet dan snel

worden uitgevoerd waarna het baggermaterieel niet meer nodig is

voor dit doel. Kenmerkend voor dit soort baggeren is dus dat

het jaarlijks herhaald moet worden en betrekkelijk snel klaar is.

Ieder jaar opnieuw direct na hoogwa t e r- moet een lengte-

peiling worden gedaam, moet een baggerprogramma gemaakt worden om het beschikbare materieel zo efficient mogelijk in te zetten.

Het kan daarbij voordelen opleveren om een bepaalde crossing niet meteen op de vereiste diepte te brengen maar slechts een laag weg

te baggeren en dan eerst naar de volgende crossing te gaan, de scheepvaart kan dan verder. Later kan men dan bij de oorspronke- lijke crossing terug komen en een volgende laag wegbaggeren.

De totale hoeveelheden te baggeren specie hangen natuurlijk af van de vereiste diepte tot waar men baggert. Het is een economisch

optimalisatie probleem om enerzijds de scheepvaart een redelijke vaardiepte te geven zonder dat anderzijds de baggerkosten verhou- d i ngagewf j s te hoog worden.

De keuze van het type baggermaterieel is zeer belangrijk en hangt samen met de beschikbare diepte om een crossing te bereiken, de vereiste capaciteit, de aanwezige golfslag en de mogelijkheid het materieel elders te gebruiken voor andere doeleinden. Daar het baggermaterieel slechts voor een deel van het jaar met dit perio- diek baggerwerk bezig is zal men het voor een ander déel van het jaar voor andere werkzaamheden willen gebruiken, bijvoorbeeld als winzuiger of ten behoeve van het opspuiten van terreinen.

De keuze van het materieel hangt daarom ook sterk af van deze

andere werkzaamheden en de daarbij te baggeren specie (zand, klei

of rots). Zeer gespecialiseerd materieel is daarom meestal niet

op zijn plaats tenzij dit binnen redelijke tijd om te bouwen is.

- 26 -

Sleepzuiger

Sleepzuiger

Cutterzuiger

Dustpanzuiger

- 28 -

Voor de algemene keuze van het materieel wordt hier verwezen naar het college Algemene Water?ouwkunde. De speciale scheepvaart- aspecten, met name de hinder voor de scheepvaart en de plaats van het stort zullen iets nader worden bekeken.

In het dictaat Algemene Waterbouwkunde is het onderscheid naar voren gekomen tussen hoppers en verankerd baggermaterieel. De ver- ankeringen geven vrij veel hinder voor de scheepvaart, de hoppers zijn echter relatief veel duurder tengevolge van het feit dat zij steeds het eigenlijke baggerwerk moeten onderbreken om de specie naar het stort te brengen. Voor zeer drukke vaarwegen met veel bag- gerwerk komen slechts hoppers in aanmerking (mond Nieuwe Waterweg), veelal in de vorm van sleepzuigers. Voor het jaarlijks baggeren van riviercrossings kan de verankerde baggermolen of zuiger worden ge- bruikt. Bij zand, voor~l fijner zand zal slechts een zuiger kunnen worden gebruikt (cutterzuiger, dustpan zuiger) waarbij wel bedacht dient te worden dat deze zuiger met meestal drijvende persleidingen extra hinder geeft voor de scheepvaart. Bij voorkeur moet het stort zodanig gelegen zijn dat de instandhouding van de gebaggerde geul hierdoor wordt gestimuleerd, door een zekere geleiding aan de stroom te geven. Het stort mag echter in geen enkel opzicht gevaar opleveren voor de scheepvaart. Vooral op plaatsen met haveningangen en kaden

langs de rivier in de buurt kan dit problemen opleveren. In sommi- ge gevallen moet dan het stort buiten het eigenlijke rivierbed ko- men. Een ander uiterste is een cutterzuiger zonder pijpleidingen, 'die het zand slechts opzij spuit; dit kan in vele gevallen voldoen-

de zijn.

Naast dit periodiek baggeren komt het op benedenrivieren wel voor

dat men door middel van permanent baggeren een zeer grote en diepe

geul handhaaft. Daar de stroomsnelheid bij zo'n groot dwarsprofiel

zo gering wordt dat nog nauwelijks enig zandtransport bestaat, moet

de totale hoeveelheid vaste stof die wordt aangevoerd door het bag-

geren worden verwijderd. Dit is bijvoorbeeld het geval op de Nieuwe

Waterweg.

4.4.2.2. Andere methoden van grondverplaatsing

Bandals

Bandals zijn schermen van bamboevlechtwerk. Deze scher- men verhogen plaatselijk de weerstand van de rivier met als ge- volg een verlaging van de snelheden, op andere plaatsen moet daardoor de snelheid toenemen en dus ook de zandtransportcapa- citeit. Men kan zo het water in geulen concentreren, die door de toegenomen transportcapaciteit zullen uitschuren (zie fig.

4.4.3) •

..#<A»1'i)':(U~&'Vf'4'>'\f!«.s%WAs\')"ié~fe)'vq~"f'1'~ .

^. . ^{. .} .

.

-

'.'

cloor..".tle ontlo//

~ .' .

Fig. 4.'*.-3.

Een nadeel van deze methode is dat door de richting waarin de schermen worden geplaatst meer zand in de geul wordt gebracht van plaatsen tussen de schermen zodat de toegenomen transportcapaci- teit niet geheel ten goede komt aan een vergroting van de diepte.

Dit ligt anders bij de zogenaamde panelen.

Panelen

Bij de panelen ontstaat naast een zekere stroomconcen-

tratie een circulatiebeweging (zie fig. 4.4.4.).

- 30 -

-r ~

,...,.,

__.

_--

J; ;

jJ ; ; ; ; ; ; );

fi g. 4.4.4 (a. )

7

bovenaanzicht

fig.4.4.4.{b)

Deze concentratie is zodanig gericht dat langs de bodem de stroom- richting van de as van de geul af is gericht, langs de bodem wordt dus zand zijdelings afgevoerd, dit slaat tussen de schermen neer, ter- wijl bovenin de stroom naar de as is toegericht, dit is echter

schoon water"

Opgemerkt kan worden. dat ook bij bandals wel een circulatie stroom

ontstaat, deze brengt echter zand in de geul i.p.v. eruit. Men

onderscheidt verder drijvende en bodempanelen (fig. 4.4.5.).

Bij de bodempanelen wordt de circulatie opgewekt door de stroom van de as af te dwingen, terwijl bij de oppervlaktepa- nelen de oppervlaktestroom naar de as toe wordt gedwongen.

De bodempanelen zijn niet altijd zonder gevaar voor de scheepvaart, aangezien zij obstakels onder water vormen; de drijvende panelen zijn niet zozeer gevaarlijk als wel hinder- lijk voor de scheepvaart als gevolg van de verankeringen.

Drijvende panelen hebben een werkingssfeer, die zich uitstrekt tot ongeveer 100 m (zie ook Algemène Waterbouwkunde).

Niet alleen de verbetering van crossings kan men uitvoeren door het plaatsen van panelen, maar ook een "braided river" kan vaak verbeterd worden met deze middelen.

Aan de toepassing van bandals, bodem- en drijvende pane- len kleven enige grote bezwaren. Bandals vereisen zeer veel man- kracht, toepassing is alleen mogelijk bij aanwezigheid van zand- banken, die gedurende langere tijd niet te veel en niet te wei- nig diepte hebben. Het effect is vaak teleurstellend. Bij bodem- panelen geldt iets dergelijks. Bij drijvende panelen komt de gewenste uitschuring slechts langzaam tot stand. Mechanisch bag- geren heeft daarom vrijwel altijd de voorkeur.

fig.~.~.5.

- 32 -

4e4.3.1e Regulering van de scheepvaartgeul

In het voorgaande werd reeds vermeld dat in een ri- viersectie ondiepten kunnen voorkomen die de vaardiepte voor

de scheepvaart limiteren. Deze kunnen veroorzaakt worden door geulvertakkingen, door overgangen na zeer scherpe bochten, door overgangen tussen twee bochten in dezelfde richting buigend enz.

Vooral na een hoogwaterperiode kunnen deze drempels hoog zijn aangezand. Zoals vermeld kan door een doelmatig baggerprogram- ma de diepte op deze drempels vergroot worden. Het kan echter zijn dat een dergelijke maatgevende drempel ieder jaar op de- zelfde plaats voorkomt, bijvoorbeeld omdat in de oever een har- de weerstand aanwezig is (rots of vaste klei) welke niet ero- deerbaar is en welke de rivier dwingt tot een scherpe richting- verandering. Het kan ook zijn dat een bepaalde sectie over de hele lengte slecht is, bijvoorbeeld door een knik in de ver- hanglijn e In dergelijke gevallen zal men de verbetering kunnen zoeken in de eerder besproken richting van baggeren; een andere mogelijkheid is het geven van een permanente verbetering door de geul vast te leggen in een goede situatie. Een kostenverge- lijking (gekapitaliseerd jaarlijks baggerwerk of kosten plus gekapitaliseerd onderhoud van kunstwerken) zal de keuze moeten bepalen.

Een eerste vraag is dan welke verbetering te bereiken is door regulering en fixatie van de geul. Dit is meestal niet moeilijk omdat er altijd wel goede riviervakken zijn welke een aanduiding geven welke diepte en breedte de scheepvaartgeul in dat geval zou verkrijgen. Wat verstaan we nu onder een goed ri- viervak en hoe realiseren we dit in een bestaand slecht rivier- vak. Hiervoor moge worden verwezen naar de uitvoerige behande-

ling in het dictaat Algemene Waterbouwkunde. Hier worden slechts

enkele punten ter samenvatting gegeven. Bij een goed riviervak

is de laagwatergeul enkelvoudig en licht meanderend, met niet

te scherpe maar ook niet te flauwe bochten,

waarvan de lengte niet te klein maar ook niet te groot mag zijn;

met opeenvolgende krommingen in tegengestelde richting waartus- sen overgangen die niet te lang mogen zijn.

Bij het maken van een reguleringsproject zullen we proberen om door geulafsluitingen, bochtafsnijdingen, bochtcorrecties, enz.

van het slechte riviervak een goed riviervak te maken en te sta-

biliseren. Stabilisatie wordt verkregen door de eroderende bui-

tenbochten van de geul te fixeren met een aaneengesloten oeve~-

verdediging of met oplegpunten (kribben). De. vergelijking met

een ondersteunde flexibele balk gaat hierbij ten dele op. Zo

ook de stelling dat als de geul recht of te flauw gebogen is,

uitknikking naar de andere zijde kan plaatsvinden. Een goede

kromtestraal is dus van groot belang; dit ondervond men in de

vorige eeuw bij de regulering van de Rijn boven Straatsburg waar-

bij te flauwe bochten werden geprojecteerd, hetgeen tot losla-

ten van de geul leidde, waardoor men gedwongen was ook de bin-

nenbochten vast te leggen.

- 34 -

Het grote voordeel van regulering, de eenzijdige oevervastleg- ging ging hierbij dus verloren.

Een ande~ punt van groot belang heeft betrekking op de uitvoering. Uiteraard zal men bij het ontwerpen proberen om be- staande geulen op te nemen in de ontworpen definitieve geul en om de rivier zelf het opruimingswerk van ondiepten te laten doen. Dit betekent een zeer geleidelijke uitvoering. Zou men in één laagwaterseizoen te veel geulen afsluiten dan zou de weer- stand van het bed bij het eerstvolgende hoogwater zo groot kun- nen zijn dat sterke vervallen voor en over de gebouwde kunst- werken zouden optreden met het risico van ernstige beschadigin- gen. De regulering van een sectie van de VistuIa (Weichsel) heeft dit aangetoond. De moeilijkheid bij een geleidelijke uit- voering is nu dat de geulen en zandbanken in een rivier steeds veranderen, en dat men dus moet vooruitzien bij het vaststellen van de komende regulering.

4.4.3.2. Normalisering

Door bedregulering wordt dus bereikt dat een slecht ri-

viervak verbeterd wordt tot een goed riviervak. Het kan echter

nooit beter worden voor de scheepvaart dan de natuurlijke gege-

vens toestaan (Q, S, D, I). Wellicht dat op de duur bij ontwik-

keling van de scheepvaart toch weer een te groot aantal dagen

per jaar de toegelaten diepte onaanvaardbaar klein is. In dat

geval is een grotere diepte te verkrijgen door normalisatie van

het bed, dat is het versmallen van de geul door het aanbrengen

van geleidingswerken aan beide oevers. Welke verdieping wordt

nu bereikt bij een bepaalde ve~alling. Voor de berekening

zijn twee formules; de waterafvoerformule (bijv. Chézy) en de

zandtransportformule (bijv. Meyer-Peter en Müller). Zoals bij

de algemene waterbouwkunde werd aangetoond, kan bij een grove

benadering uit deze formules verder afgeleid worden dat het verhang van rivieren met eenzelfde soort materiaaltransport evenredig is met het quotiënt van zandafvoer en waterafvoer:

I •• S

•• Q

Bij een rivier die versmald wordt zal na bereikt evenwicht zand- en waterafvoer niet gewijzigd zijn: dit wordt van boven aangevoerd. Het verhang zal na versmalling dus niet veranderen.

In de formule van Chézy:

Q

zullen dus Q, I en bij benadering C niet veranderen. Dus moet het produkt bh 3/ 2 niet veranderen.Hieruit valt te berekenen welke breedte men de rivier moet geven om een gewenste diepte

te verkrijgen. Het kan dan blijken dat deze breedte te klein wordt om scheepvaart mogelijk te maken. Deze grenS is bijvoor- beeld bijna bere1kt in het bovendeel van de Gelderse IJssel, terwijl bij een rivier als de Maas normalisatie volgens deze berekening niet mogelijk is. In een dergelijk geval moet dus een andere oplossing worden gezocht (bij de Maas kanalisatie).

Een dergelijke normalisatie kan ook moeilijk realiseer- baar zijn indien de genormaliseerde geul smal zou worden ten opzichte van het totale laagwaterbed. In de eerste plaats die- nen, ter vermijding van achterloopsheid, de geleidingswerken verbonden te zijn met de oever; de lengte van deze werken kan dan zeer groot worden. Bovendien zal door deze fixatie het o- verblijvende laagwaterbed opslibben en begroeien. Dit kan moei-

lijkheden geven indien bovenstrooms wel zandtransport in het

hele laagwaterbed plaatsvindt.

- 36 -

In het bovenstaande is steeds gerekend met een bepaalde Q.

In wezen is deze variabel. De vraag is dan weer welke verdie- ping door versmalling op zal treden; welke Q is de bedvormende of dominante. Hierover is het laatste woord nog niet gesproken;

voorlopig kan worden aangehouden de afvoer zoals die in het dictaat algemene waterbouwkunde is gegeven.

Bij deze afvoer kunnen we dus berekenen hoe groot de sprong in bodemhoogte zal zijn als de breedte van de rivier plotseling verandert stroomafgaand. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de

splitsingspunten van de Rijntakken. Zo heeft de Boven Rijn in Nederland 360 m normaalbreedte, Waal plus Pannerdenskanaal te-

zamen 400 m. We zouden deze sprong kunnen berekenen indien de zand-water verhouding van beide takken dezelfde was. Dit is echter nooit precies het geval doch hangt af van de configura- tie van de aftakking (z.g. Bulle-effect).

Op de Nederlandse Rijntakken wordt de normaalbreedte in de

benedenlopen geleidelijk groter. Dit is ook logisch omdat niet

alleen de korreldiameter van het zand kleiner wordt; en dus ook

het evenwichtsverhang omdat een kleinere transportcapaciteit no-

dig is om dit fijnere materiaal te vervoeren. Bovendien gaat

het getij echter invloed uitoefenen. Hierdoor wordt namelijk de

transportcapaciteit vergroot.

fig.4.4.8. IJssel.

7: r;.;.::

c

-

~ I-:

,z/

4.4.3.3. Bodemregulering

In het voorgaande is steeds gesproken over oeverre- guleringj de bodem kon zich daarbij vrij instellen. Er bestaat echter ook een bodemregulering waarbij de bodemhoogte direct beinvloed wordt door werken op de bodem. Deze bodemregulering kan betrekking hebben op het verwijderen van obstakels die hin- der geven aan de scheepvaart, zoals rotspunten en rotsdrempels in de rivier. De bodemregulering kan echter ook betrekking heb- ben op het vastleggen van een eroderende bodem of het omhoog- brengen en vervolgens vastleggen van die bodem. In die geval- len waar slechts enkele rotspunten aanwezig zijn, die een ge- vaar opleveren voor de scheepvaart, kunnen deze in het algemeen met springstof opgeruimd worden. De gevolgen voor de rivier zijn dan nauwelijks waarneembaar, daar een enkele rotspunt nauwe- lijks van invloed is op de weerstand van de rivier. Indien men rotsdrempels heeft over het gehele dwarsprofiel van de rivier kan men deze niet zonder meer wegnemen aangezien deze drempels de rivier opstuwen evenals de bodem bovenstrooms. Bij de alge- mene waterbouwkunde is reeds behandeld dat door het wegnemen van een rotsdrempel de evenwichtsligging van de rivier over

zijn gehele lengte bovenstrooms van de drempel omlaag komt; vaak een onaanvaardbare zaak; bovendien betekent het soms slechts een verschuiving van het probleem door het blootkomen van nieuwe

rotsdrempels.

Laten we nu nog eens kijken naar wat we eigenlijk willen berei- ken.

De scheepvaart vereist een geul met bepaalde afmetingen

zonder gevaarlijke rotspunten met een voldoende lage snelheid,

we willen dit bereiken zonder dat de rivierbodem omlaag komt

bovenstrooms van de drempel. In vele gevallen is een geulbreed-

te van 50 m voldoende en bij lage afvoer b.v. een diepte van 3 ^m.

- qO -

De rivier k~n ter plaatse van de rotsdrempel veel breder zijn.

Een kleine opening in de rotsdrempel kan dan voor de scheep- vaart voldoende zijn. Door een dergelijke opening gaat de af- voer zich concentreren met als gevolg hogere snelheden. Indien het verval over de rotsdrempel klein is kan dit acceptabel zijn.

In de meeste gevallen echter wordt de snelheid te groot. Het is dan noodzakelijk een leidam te construeren. De functie van een dergelijke leidam is om het verval over een zekere lengte te spreiden, de gemiddelde snelheid over een traject wordt daar~

door weliswaar groter, maar de maximum snelheden veel kleiner.

Een voorbeeld van een dergelijke oplossing is te vinden bij het Bingerloch. Aan de rechteroever loopt een geul via een kleine opening in de rotsdrempel zonder leidam. Deze opening is 23 m breed en l,qO m diep (bij laag water). De snelheid in de- ze opening is 3 m/sec. Langs de linker oever is een opening van 60 m breed en 2,30 m diep op laag water, die door een 1 km

lange leidam gescheiden wordt van de hoofdgeul. De snelheid in deze 60 m brede geul is 2,30 m/sec.

In fig. q.q.l0 is een voorstelling gegeven over de situa- tie. Door het toegenomen verhang in de scheepvaartgeul neemt de afvoer over dat stuk toe, de snelheid neemt toe en daarmee ook het bodemtransport. Dit betekent dat indien men plaatselijk de rotsdrempel voldoende diep heeft weggenomen de geul zo ver zal uitschuren tot een nagenoeg gelijk verhang is ontstaan als in de rivier, de b~dem van de rivier bovenstrooms gaat dus naar beneden met een bedrag in de orde van het verval over de drempel.

Deze situatie is ontoelaatbaar en het is daarom noodzake-

lijk om de rivierbodem vast te leggen of ruwer te maken; het-

geen kan gebeuren door middel van een bestorting of door bodem-

kribben. Op beide manieren wordt zowel de bodem vastgelegd als

de ruwheid verhoogd, waardoor het mogelijk is het verhang te hand-

haven. In de geul is dan de hoeveelheid transport kleiner dan

de transportcapaciteit, dit houdt in dat bij de toepassing van

grondkribben tussen deze kribben zand opgenomen wordt totdat

over rotsdrempel

- ==-- w.s. ln .cheepy aart g.. 1

;:"-r--_ -Y----''''I--- ~ ---..: --...;.;;;;o;;:;;;;;;:::::::::~:.:.._;;:---_ ^{~ w.} s.

_

. sche~~ar g --""';"';;;';;;:;:::::::::::::::::-"1;.;- ~ _ =---_

W.S.1n

^{na lange} t.J-d

--=-

fig.4.4.10

t _

tig.4.4.1'

- q2 -

de transportcapaciteit wordt bereikt, de geul krijgt dan een lengteprofiel als in fig. q.q.11. Bij een bestorting heeft men dit bezwaar niet, de ruwheid is gelijkmatig verdeeld.

Bij het Bingerloch is gebruik gemaakt van bodemkribben die op afstanden liggen van 60 mj deze zijn slechts aangebracht o- ver de benedenstroomse 360 m.

Natuurlijk heeft men de toename in het verhang in de hand met de lengte van de leidam; het toelaatbare verhang bepaalt

in sterke mate deze lengte. Daarnaast is deze lengte ook afhan- kelijk van scheepvaarteisen; de dam moet een goede geleiding gev~n aan de scheepvaart en zover bovenstrooms van de drempel a~nvangen dat een schip dat de opening mist alsnog voldoende ruimte heeft om boven de rotsdrempels te kunnen opdraaien.

In sommige gevallen kan een dergelijke geul met dam zo duur wor- den dat een lateraal kanaal met een sluis de voorkeur verdient.

De constructie van de leidam kan eenvoudig zijn daar deze nau- welijks een verval heeft te keren. Ook kan zonder bezwaar lek worden geaccepteerd. Een breuksteendam zal veelal in aanmer- king komen, omdat breuksteen vaak in de omgeving aanwezig is.

Een dergelijke dam moet geplaatst worden op een filter.

Bij dit voorbeeld zien we dus reeds dat bodemvastlegging nodig kan zijn ter voorkoming van ongewenste uitschuring. Een ander voorbeeld van het vastleggen van de bodem met behulp van een grindbestorting komt voor in de Nieuwe Waterweg (fig~.q.1~

Hier heeft men, om de havens bruikbaar te maken voor de diep- gaande zeescheepvaart een zeer diepe en brede geul gebaggerd, die kunstmatig door baggeren in stand gehouden wordt.

8

fig. 4.4.12

-- ---_ I _-

Wegbaggeren

In deze geul is door het grote dwarsprofiel het verhang ver- kleind; de waterstand bij A zal dus dalen en boven A treedt een negatieve stuwkromme op. Van B naar A neemt de zandtrans- portcapaciteit dus toe; dit betekent uitschuring welke echter niet gewenst is in verband met zoutpenetratie, enz. Ter voor- koming van deze uitschuring moet de geulbodem daarom tussen A en B vastgelegd worden.

Een ander voorbeeld betreft de voorgenomen verbetering van de Waal boven Nijmegen. In dit riviervak komen een aantal slechte plaatsen voor. Het ongunstigste is wel de scherpe bocht bij de verkeersbrug van Nijmegen. In een dergelijke scherpe bocht is een sterk bodemdwarsverhang aanwezig waardoor de vaar- geulbreedt~ sterk beperkt wordt en bovendien hinderlijke dwars- stromingen ontstaan (spiraalstroming). Verschillende mogelijke oplossingen ter verbetering van de toestand zijn onderzocht. Ge- dacht is aan zandgeleidingswerken in de bodem, waardoor het zand naar de diepe buitenbocht zou worden gebracht. Gedacht is ook aan opstorten en vervolgens vastleggen van de diepe buiten- bocht (fig.4.4.13).

vaardiepte

grondaanvulling

fig. 4.4. 13

Op het eerste gezicht zou men zeggen dat bij een aanvul-

ling zoals in de figuur gegeven de bodem van A naar B zou ver-

schuiven en dus de vaargeul zou verbreden. Dit is echter niet

zeker; weliswaar wordt door de profielverkleining de snelheid

groter en dus ook de zandtransportcapaciteit; aan de andere kant

- 44 -

wordt ook de breedte waarover zandtransport plaatsvindt klei- ner, en dus de hoeveelheid te transporteren zand per m1 gro- ter. Door de in dwarsprofiel horizontale ligging van de opge- storte bodem beweegt het zandtransport zich namelijk naar de binnenbocht terwijl de horizontale bestorting kaal blijft zon- der zandtransport.

De meest radicale oplossing is een grote serie bocht- afsnijdingen tussen Nijmegen en Pannerdenskanaal. De bocht van Nijmegen zou daardoor veel minder sterk gekromd kunnen worden.

Deze bochtafsnijding is vooral van belang wegens de onoverzichtelijkheid die bij de huidige situatie aanwezig is juist bovenstrooms van de brug over de Waal. Door de bochtaf- snijding zou de waterstand juist beneden de splitsing van de Bovenrijn in Waal en Pannerdenskanaal naar beneden gaan (fig.

4.4.9). Dit zou dezandverdeling over de beide takken beinvloe- den, bovendien zou door het toegenomen verhang in de Waal de zandtransportcapaciteit toenemen.

Om dit te voorkomen denkt men een steenbestorting op de bodem aan te brengen die een tweeledige functie heeft, namelijk het vastleggen van de bodem en het verhogen van de ruwheid.

Door het verhogen van de ruwheid zal het verhang toenemen waar- door de water$tand bij het splitsingspunt op het oude niveau gehandhaafd kan blijven; de zandverdeling over de beide takken wordt dan niet beinvloed.

Ook hier zijn dus de beide reguleringen, van de oever en van de bodem, van invloed op elkaar.

4.4.3.4. Geleidingswerken

Voor een uitvoerige behandeling van geleidingswerken (situering, type, afmetingen en bekleding) kan verwezen worden naar het dictaat algemene waterbouwkunde. Hieronder worden slechts enkele samenvattende opmerkingen-gemaakt.

Zoals reeds eerder opgemerkt kan men een meanderende

geul fixeren door de geul "op te leggen" in de buitenbocht.