Golven en golfdemping aan de Surinaamse mangrovenkust

Presentatie over: "Golven en golfdemping aan de Surinaamse mangrovenkust"— Transcript van de presentatie:

1 Golven en golfdemping aan de Surinaamse mangrovenkust
Katholieke Universiteit Leuven Faculteit Ingenieurswetenschappen Departement Burgerlijke Bouwkunde Golven en golfdemping aan de Surinaamse mangrovenkust Promotoren: Prof. J. Monbaliu Prof. E. Toorman Everaert Joran Grochowczak Joachim

2 Inhoud Het project De Surinaamse kust Opdracht Suriname Golfmodellen
Thixotropie Besluiten Toekomstig onderzoek

3 Het project VLIR i.s.m. AdeKUS Kennisopbouw
Kustmodel ter ondersteuning van het kustzonebeleid Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

4 De Surinaamse kust Gekenmerkt door migrerende modderbanken
Demping van golven  bescherming van de kust Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

5 Opdracht Suriname Toestellen Frames Metingen 2 ADV’s AWAC 2 OBS’en ASM
Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

6 Golfmodellen Golven over een modderbodem dempen uit
Demping onder invloed van 3 factoren: Bodemwrijving Percolatie Beweging van de modderbodem onder invloed van de dynamische druk (elastisch, plastisch of viskeus) Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

7 Gade (1958) Tweelaags systeem: Veronderstellingen: Niet-viskeus water
Vloeibare modder met hoge viscositeit Veronderstellingen: Ondiep water Golven zijn klein t.o.v. de waterdiepte  verticale snelheden kunnen verwaarloosd worden Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

8 Dalrymple & Liu (1978) Tweelaags systeem:
Bovenste laag bezit WEL viscositeit Veronderstelling ondiep water valt weg!  verticale versnellingen kunnen beschouwd worden D&L meer algemeen toepasbaar Viscositeit bovenste laag weinig invloed Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

9 Hsiao & Shemdin (1980) Vloeibare modder vertoont belangrijke elastische eigenschappen  visco-elastische modellen Modderbodem = Kelvin-Voigt lichaam Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

10 Andere lineaire modellen
Jiang (1993): visco-elastisch model Mei & Liu (1989): visco-plastisch model (Bingham model) Visco-plastisch model: de modder gedraagt zich als een vaste stof bij lage spanningen en vloeit als een viskeuze vloeistof vanaf een zekere kritische vloeispanning Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

11 Niet-lineaire modellen
Golfdemping = reeks gebeurtenissen: Elastische vervormingen in de modder Spanningen bouwen op tot de sterkte van de bodem bereikt wordt Deel van de modderbodem faalt (= vervloeit) Experimenten (Chou, 1993): Modders vertonen niet-lineair gedrag, d.w.z. de eigenschappen zijn afhankelijk v/d vervormingstoestand ! Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

12 Niet-lineaire modellen
Foda (1993) = niet-lineair visco-elastisch model Modderbodem verdeeld in 2 lagen: Visco-elastische laag Elastische laag Dikte van bovenste modderlaag? elastische vervorming = kritische vervorming Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

13 Thixotropie Wat is thixotropie?
Afnemen van de viscositeit onder schuifspanning, toenemen van de viscositeit bij wegnemen schuifspanning. Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

14 Thixotropiemodel Thixotropie Dynamische viscositeit
 = structuurparameter e = structuurparameter bij evenwicht 0 = kritische schuifspanning intacte structuur  = dynamische viscositeit gebroken structuur Lambda: 0 = volledig gebroken, 1 = volledig gestructureerd Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

15 Thixotropiemodel (2) Structureel model a, b en e =
Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

16 1D thixotroop model Enkel de modderlaag Oplossen van met (z,t)
Enkel de modderlaag Oplossen van met (z,t) U(z,t); μ(z,t) d z Wegens enkel modderlaag en opgelegde SNELHEID  geen drukgradiënt, valt dus weg Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

17 1D thixotroop model (2) Randvoorwaarden Ruimte Tijd U(0,t)=Usin(t)
U(d,t) = 0 Tijd (z,0) = 1 Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

18 1D thixotroop model (3) Discretisatie
Bereken U(z,t)  (z,t)  λ(z,t)  μ(z,t) . Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

19 1D thixotroop model (4)

20 Besluiten :: Golfmodellen
Surinaamse fijne sedimenten:  bodemwrijving verwaarlozen  percolatie verwaarlozen Visco-elastisch model (bv. Hsiao & Shemdin (1980)) zal wellicht beter presteren dan bv. model van Gade (1958). Niet-lineaire modellen = betere benadering van de fysische realiteit Extra commentaar bij: Waarom niet-lineaire modellen: Ondanks het feit dat lineaire modellen goede overeenkomsten tonen met veldmetingen (Hsiao & Shemdin, 1980) zal een verbetering gevonden worden in het toepassen van niet-lineaire modellen. Elasticiteit inbrengen! Waarom? Hsiao & Shemdin vergeleken de modellen van Gade en van Dalrymple & Liu met het model van Hsiao & Shemdin en met meetresultaten van Tubman & Suhayda (1976) in East Bay, Louisiana. Modellen zoals Gade en D&L overschatten de golfdemping en dit kan verholpen worden door elasticiteit in te brengen (dus H&S !!). MacPherson heeft hiervoor een verklaring: als er geen rekening gehouden wordt met elasticiteit zijn er geen krachten die het bed terug in zijn oorspronkelijke positie terugbrengen, dus grotere oscillaties in het bed, dus grotere demping! Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

21 Besluiten :: Veldonderzoek
Technische ondersteuning ter plaatse Plaatsen frames vanop water Aanbevelingen toekomstige campagnes Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

22 Toekomstig onderzoek Thixotropie in 2D golf-interactiemodel implementeren Validatie a.h.v. meetgegevens Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

23 Bedankt voor uw aandacht.
Vragen?