Onderzoek zwevend sedimenttransport in rivieren

Abstract

Doel van het onderzoek is de bestudering van wiskundige modellen, waarmee bij overwegend zwevend transport, bodemveranderingen in rivieren kunnen worden voorspeld (morfologische berekeningen). Voor een goed begrip van morfologische processen in (alluviale) rivieren is kennis van het sedimenttransport van groot belang. Bodemveranderingen hangen nl. direkt samen met veranderingen in het transport. Voor zwevend transport is dit een tijdafhankelijk proces: bij een niet-stationaire en niet-uniforme stroming kan de bodem zich niet direkt aanpassen aan de veranderende stromingsomstandigheden, er treedt vertraging op. Deze wordt in de beschouwde wiskundige modellen beschreven met de diffusie-convectie vergelijking voor turbulent transport. De hiermee samenbangende literatuur over water- en sedimentbeweging in rivieren is zeer uitgebreid. Een overzicht hiervan kan men bijv. vinden in Vreugdenhil (1973) voor de waterbeweging, en in Graf (1971) en Raudkivi (1976) voor het sedimenttransport. Literatuuronderzoek op het gebied van diffusie en suspensie van sediment is bijvoorbeeld verricht door yan Wijngaarden (1973) en door Delvigne en Karelse (1978). Morfologische berekeningen worden behandeld door de Vries (1977), terwijl in het handboek van Jansen (1979) een overzicht wordt. gegeven. Een zeer fundamentele behandeling van twee-fase n stromingen bij hoge sedimentconcentraties is bijvoorbeeld te vinden in Buyevich and Shchelchkova (1978), die ook een goed overzicht geven van de literatuur en de mogelijkheden op dit gebied. In par. 2 van dit rapport wordt een afleiding gegeven van een diffusieconvectievergelijking voor turbulent transport, met alsbelangrijkste veronderstelling dat de slipsnelheid van de sedimentdeeltjes nul is. Essentieel in het probleem is dan de formulering van de randvoorwaarde voor de concentratie bij de bodem, en de daarmee samenhangende vraag of en in hoeverre de afgeleide vergelijking nog geldig is in de grenslaag bij de bodem, waar hoge sedimentconcentraties optreden. Daartoe is in par. 3 een tweetal modellen voor evenwichtstransport nader onderzocht, waarbij geen (kunstmatig) onderscheid wordt gemaakt tussen zwevend transport en bodemtransport. Er is een vergelijking. gemaakt met een drietal, uit de literatuur bekende, transportformules, met als resultaat dat de overeenstemming veelal slecht is. De onderzochte modellen zijn dan ook als zodanig niet bruikbaar voor het voorspellen van transporten. Tenslotte worden er in par. 4 enige suggesties gegeven voor verder onderzoek op dit gebied.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience