Bij de berekeningen van constructies zoals bruggen en gebouwen maken we gebruik van de toegepaste mechanica. Waterbouwkundigen en watermanagers zijn op diezelfde manier geïnteresseerd in de theoretische en toegepaste hydraulica om daarmee problemen te kunnen oplossen die zich voordoen bij vloeisto...
4.1 GRENSSNELHEID................................................................................................................................... 10
4.2 DE WATERSPRONG ............................................................................................................................... 11
4.3 STUWKROMMEN................................................................................................................................... 12
4.5 VIERKANTNETTEN ................................................................................................................................ 12
4.5 DRUK ONDER EEN ZINKENDE CAISSON ............................................................................................... 12
4.6 STROMINGSKRACHT OP VOORWERPEN .............................................................................................. 12
4.7 BEZINKSNELHEID ................................................................................................................................. 13
1
, 1 sedimentatie van rivieren en de zoutwig
1.1 Zandtransport in een open stroming
Er zijn twee typen sedimenttransport. We kennen bodemtransport waarbij grof zand langzaam (snelheid
3
gelijk aan √𝑣 ) sprongsgewijs voortbeweegt over de bodem. Bodemtransport begint als de stroomsnelheid
hoger is dan de erosiesnelheid (vlakke bodem: ve = a ∗ Ck ∗ √d50). De hoeveelheid bodemtransport
3
v 2 2
wordt bepaald met: qv,b = 16b ∗ ((C ) − 0.08d50 ) .
k
█ De tweede vorm van sedimenttransport is zwevend transport van fijn slib, wat in suspensie met het
water wordt meegevoerd en een gelijke snelheid heeft als de stroming.
• Een onvoldoende diepe waterweg kan door sedimenttransport dichtslibben.
1.2 Zandbanken
De vorm van zandbanken op de bodem van een rivier is afhankelijk van de stroomsnelheid (tabel 1.1).
Hoe sneller de rivier stroomt hoe groter de sleepkracht. Dit resulteert in het loslaten van zand vanaf de
bodem. Dit kan niet allemaal getransporteerd worden, waardoor het overgebleven zand, golfjes vormt en
turbulentie afneemt. Hierdoor ondervind een stroming minder wrijving.
• Bij een stroomsnelheid van 2.5 ∗ √g ∗ h worden de neren achter de golf krachtig genoeg om zand
te verplaatsen, waardoor de golven stroomopwaarts bewegen.
stroomsnelheid golfvorm
0.39 [m/s] Zand komt los en vormt banen loodrecht op de stroomrichting.
0.42 [m/s] Zeer regelmatig patroon aan zandribbels ontstaat.
0.45 [m/s] De zandribbels worden steeds hoger en beginnen te verplaatsen met een
voortplantingssnelheid van 0.2 [mm/s] (worden nu golven genoemd).
0.53 [m/s] De voortplantingssnelheid neemt toe tot 0.5 [mm/s]
0.60 [m/s] De voortplantingssnelheid neemt toe tot 1.3 [mm/s]
0.64 [m/s] De beweging van de zandgolven wordt onregelmatig
0.75 [m/s] De toppen van de zandgolven verliezen korrels aan zandtransport.
0.87 [m/s] De zandgolven worden weggevaagd als grote ‘wolken’ van zand (suspensietransport)
Tabel 1.1
█ Zandgolven komen bijna altijd onder in een rivier voor. Ze hebben een breedte van ongeveer 5-10%
van de stroombreedte en een hoogte van ongeveer 20% van de stroomhoogte.
• Zandribbels in eb-vloedgebieden hebben een symmetrische vorm en bewegen niet.
• Zandribbels zorgen voor spiraalstromen op zee, waardoor rafeling van het oppervlak ontstaat.
█ bij een rots of kleibodem met een dunne laag zand ontstaan scherpomlijnde zandbakken in de vorm van
sikkelduinen of barchanen in rivieren en sigaarvormige lengteduinen in eb-vloedgebied.
1.3 rivieren
Een rivier door klei krijgt een diepe, smalle vorm terwijl een rivier in een zandbodem een ondiepe brede
vorm heeft. De diepte is omgekeerd evenredig met: 6√𝑘𝑑 (korreldiameter).
2
,Meanderen: Een rivier creëert een spiraalstroming dankzij dwarsverhang van water in een bocht,
waardoor de stroomsnelheid hoog is in de buitenbocht (erosie), terwijl de stroomsnelheid in de
binnenbocht traag is (sedimentatie). Hierdoor wordt een meander steeds groter, tot het zichzelf doorsnijd.
Dit gebeurt bij een meanderlengte van: 33 tot 76 ∗ √qv,max en een meanderbreedte van 10 ∗
rivierbreedte. Het gebied dat een rivier hiermee bedekt wordt een meandergordel genoemd.
• Sedimenttransport wordt in meanders en versmalling afgebogen naar het hart van de straal
(kromte middelpunt). Als men een aftakking in een rivierbocht maakt dan zal het
sedimenttransport de binnenbocht nemen, waar zand gewonnen kan worden. In de buitenbocht is
dan ruimte voor scheepsvaart.
• Havendammen versmallen een rivier waardoor een sedimentrijke onderstroom de haven in kan
stromen. Om te voorkomen dat de haven dichtslibt verdund men de stroomlijnen gelijkmatig met
strandhoofden en/of kribben.
1.4 riviermondingen
In een rustig stromende rivier stroomt zoetwater over zoutwater heen. Bij een onrustigere stroming, neemt
het zoute water een wig vorm aan (zoutwig), waarin het zoetwater wordt opgenomen. De wig kan vijftien
kilometer lang worden en beïnvloed uitschurings en aanzanding (zoutwig transporteert zand landinwaarts
en belemmerd sedimenttransport naar zee) bij riviermondingen, havens en waterwinningen. De zoutwig
kan voorkomen worden door zoetwater te concentreren met pieren of geleidende dammen.
• Een rivier kan dichtslibben door golfslag.
█ Coagulatie: Slib uit een rivier kit samen tot slibvlokken door het zout worden van zoet slibwater
(hygroscopische werking) en bezinkt vervolgens. Hierdoor kan een rivier dicht slibben.
█ Door een rivier te verdiepen wordt het verhang ten opzichte van stroomopwaarts vergroot, waardoor
bovenstroomse erosie toeneemt en de benedenstroomse rivier weer sedimenteert. Baggeren zorgt dus niet
voor een verdieping van de rivier. Bij een grote getijdebeweging zal het grote debiet van de zee ervoor
zorgen dat het verhang wordt opgeheven en de rivier dus wel dieper wordt, waardoor het geschikt is voor
grote zeeschepen. Het debiet van de rivier is hier niet meer van belang, waardoor de riviermonding een
zeearm (Estuarium) wordt genoemd.
• Als een rivier met weinig getij verdiept moet worden, kan men dit bereiken met een hoog debiet
(vanaf 2200 [m3/s]) of door de riviermonding te versmallen.
• Men moet een zeearm blijven uitbaggeren omdat de zoutwig ervoor zorgt dat de rivier weer dicht
slibt.
1.5 zandtransport door een buisleiding
De meest economisch rendabele transportwijze van zand is het opzuigen met een zandzuiger en
transporteren als een zand-watermengsel in een leiding. De stroomsnelheid in de buis moet hoog genoeg
zijn om het materiaal in suspensie te houden (afhankelijk van korreldiameter).
• Bij het bereken moet men naast de korreldiameter ook rekening houden met het energieverlies
(groter bij een dichter mengsel) in de buis.
3
, 2 stromingen
• Opening met een scherpe rand: qv = μ ∗ A2 ∗ √2g ∗ x
• buis of tuit: qv = k ∗ A ∗ √2g ∗ x
• Divergerende wand: qv = μ ∗ A2 ∗ √2g ∗ x
• Buisje van Bora: q v = μb ∗ A ∗ √2g ∗ x
o qv [m3/s] > afvoerdebiet
o μ [-] > contractantiecoëfficiënt.
▪ μ = 0.6 > reservoir → lucht
▪ μ = 0.63 > reservoir → reservoir
▪ μ=1 > optimaal divergerende wand
▪ 𝑚 is een contractantiecoëfficiënt waarbij wrijving en viscositeit wordt
meegenomen.
o A1 [mm2] > oppervlak van de opening
o A2 [mm2] > oppervlak bij A-A (figuur 2.1)
o x [m] > verval van wateroppervlak tot het hart van de vrije uitstroom of bij een
niet vrije uitstroom, het waterstandsverschil tussen beide wateroppervlakken.
o 𝑘 [-] > contractantiecoëfficiënt: gemiddeld is dit 0.85
o μb [-] > Contractantiecoëfficiënt van Borda (minimaal 0.5)
Opening met scherpe randen (Figuur 2.1): De stroming wordt door centrifugale krachten vernauwt
omdat stroomlijnen geen hoek van 90° kunnen maken. In de contractie heerst een hoge waterdruk. Bij A-
A heerst atmosferische waterdruk.
figuur 2.3
figuur 2.1 figuur 2.2
figuur 2.4
Korte buizen en tuiten (figuur 2.3): Het tuiteffect gaat alleen op
als de buis langer is dan 1.5*diameter ( anders ontstaat het tuiteffect
(onderdruk) niet) en korter dan 4*diameter omdat wandwrijving
van invloed is.
Buisje van Bora: (figuur 2.4): is bevestigd in het voedingsreservoir
en er geld lengte = diameter. De stroomlijn raakt na contractantie
de wand niet meer omdat de neren, gecreëerd achter de buis
(benedenwater) zich naar binnen uitbreiden.. Het water staat hier overal
onder atmosferische druk.
Divergerende wand: Door wanden voor minimaal 25% van de diameter
af te ronden creëert men een grotere contractantiecoëfficiënt, die
maximaal is bij 7-12° De druk in punt 1 (figuur 2.5) wordt zelfs lager figuur 2.5
dan atmosferisch.
4
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper bbakker2345. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €9,49. Je zit daarna nergens aan vast.
