Aanleiding van het project

Maatschappelijke uitdaging uit KIA LWV: De aanleiding voor dit project betreft het vraagstuk rond de omgang met de Noordzee, oceanen, en binnenwateren. Hoe kunnen we tot een balans komen tussen ecologische draagkracht en gebruik, nu de activiteiten in deze wateren steeds meer toenemen?
Voedsel uit de zee kan een belangrijke bijdrage leveren aan de toenemende vraag naar eiwitten en andere nutritionele stoffen. Meer en meer wordt duidelijk dat gecontroleerde productie van seafood lager in de voedselketen de meest duurzame vorm is. Dat zijn m.a.w. de kweek van zeewier en schelpdieren. Omdat de ruimte in getijdenwateren en Noordzee beperkt is, ligt de toekomst in de medegebruik van de ruimte. Theoretische concepten geven aan dat er zowel positieve feedback loops (hogere producties van combinatie zeewier en mosselen) optreden als negatieve. Het is echter nog onduidelijk hoe en in welke mate (positief of negatief) schelpdieren en zeewier elkaar beïnvloeden. En of de combinatie van de twee dus perspectief biedt en in hoeverre een en ander afhankelijk is van de lokale productieomstandigheden, bijvoorbeeld de verversingsnelheid. Daarnaast is de vraag wat de consequenties van de combinatie van de 2 teelten zijn voor de ruimtelijke inrichting en gebruikersfunctie ook i.r.t. toekomstige toepassing in windmolen parken.

Doel van het project

Inzicht en kennis verkrijgen over:
1. hoe de combinatie zeewierkweek en mosselhangcultuur op eenzelfde productielocatie elkaar wederzijds beïnvloeden?
2. hoe die combinatie in de setting van een farm geoptimaliseerd kunnen worden en wat dat doet met de omgeving ?
3. hoe de antwoorden op bovenstaande twee vragen afhankelijk zijn van de plaatselijke lokale omstandigheden (stroming, nutriënten, voedsel (mogelijke beperkende factoren als nutrienten en micoalgen)?

Dit onderzoek draagt bij aan MMIP E3, in die zin dat de resultaten van dit project inzicht geven in hoe lokale ecologische omstandigheden in getijdewateren de potenties voor het menselijk gebruik als mossel- en zeewier bepalen (productie draagkracht). Daarnaast draagt dit onderzoek bij aan MMIP B6 Zeewier omdat met de resultaten duidelijker wordt wat de potenties van zeewier in combinaties met mosselen zijn. Maar ook worden mogelijke inrichtingsconcepten en consequenties voor gebruikersfuncties verkend voor MMP E1 bij mogelijk toekomstige toepassing van combinatie teelten in windmolenparken.

Omschrijving van de activiteiten

– continue sampling relevante parameters (omgevingsfactoren) op 3 productielocaties om inzicht te krijgen in temporele variatie (jaar 1 -3)
– 3 meetcampagnes per jaar per productielocatie om ruimtelijke variatie van omgevingsfactoren op productielocatie in beeld te krijgen (jaar 1-3)
– Bepalen productiviteit in mei/juni van mosselen en zeewier (output variabele) (jaar 1 -3)
– Interventie onderzoek op meerdere productielocaties naar interactie mosselen en zeewier op grotere schaal (jaar 2 en 3)
– Analyse en Interpretatie data interventieonderzoek leidend tot kennis van meest relevante feedback loops mosselen en zeewier (jaar 2 en 3)
– Aanbevelingen voor set-up combinatie mosselen en zeewier op productielocatie (jaar 3)
– Veralgemenisering uitkomsten set-up naar andere gebieden (waaronder windmolenparken) (jaar 3)

Verwachte resultaten

1 Tussenrapport karakterisering 3 productielocaties en consequenties voor productiviteit Einde jaar 1 (2021)
2 Opzet voor interventieonderzoek Einde jaar 1 (2021)
3 Rapportage interventieonderzoek Eind jaar 3 (2023)
4 Rapportage consequenties combinatie zeewier en mosselen Eind jaar 3 (2023)
5 Factsheet + expert meeting: Doorvertaling combinatie zeewier en mosselen near shore en Noordzee en consequenties ruimtelijke inrichting en effecten op waterkwaliteit (draagkracht en nutriënten in verschillende configuraties) Eind jaar 3 (2023)

Innovativiteit

Wereldwijd zijn er slechts enkele voorbeelden waarin de combinatie van zeewier met schelpdierteelt is onderzocht en getest. Er is dus nauwelijks praktijkkennis welke onderlinge beïnvloedingsmechanismen (feedback loops) optreden in concrete situaties optreden. In dit project wordt voor het eerst op een systematische wijze onderzocht in hoeverre en op welke wijze mosselhangcultuur kweek en zeewierkweek op dezelfde locatie elkaar beïnvloeden in positieve of negatieve wijze en hoe die beïnvloeding afhankelijk is van de lokale productieomstandigheden in de Zuidwestelijke Delta.

Valorisatie

1 + 2 + 3 + 4 zeewierkwekers HZ is projectleider en analyseert en rapporteert uitkomsten. Worden gedeeld op papier en via 3 maandelijkse projectgroepbijeenkomsten
1 + 2 + 3 + 4 Mosselkwekers (hangcultures) HZ is projectleider en analyseert en rapporteert uitkomsten. Worden gedeeld op papier en via 3 maandelijkse projectgroepbijeenkomsten
1 + 3 + 4 HZ onderzoek + HZ onderwijs Uitkomsten worden gedeeld in onderzoeksgroep bijeenkomsten en worden geincorpereerd in 4e jaars modules van HZ en in nieuwe MBO opleiding Aquacultuur bij Scalda
4 Eventueel: Regionale overheden In afsluitende conferentie worden geleerde lessen gedeeld met overheden die mede verantwoordelijk zijn voor aquacultuur beleid
5 Overheden (I&M, LNV), kennisinstellingen, off shore industrie HZ, in samenwerking met o.a. Deltares. Disseminatie via o.a. Noordzeeboerderij en Zeewierplatform

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Onderzoek van dieren in het wild heeft de laatste jaren met het zenderen een enorme vlucht genomen, zo ook met het zeehondenonderzoek. In het kader van de toenemende economische activiteiten in de kustzones waar zeehonden verblijven, is de afgelopen jaren veelvuldig gebruik van zenders gemaakt in het zeehondenonderzoek. Hiermee werd inzicht verkregen waarmee nadelige effecten van deze ontwikkelingen op de zeehondenpopulaties voor een deel beperkt kunnen worden. Zenders die voor dit onderzoek gebruikt worden kunnen accurate (GPS) locaties verzamelen, en gedetailleerde duikinformatie verzameld. Toch is het ingewikkeld het gedrag (bijvoorbeeld het rust-, foerageer- of trekgedrag) van de dieren hiermee te verklaren en is niet duidelijk hoe de dieren reageren op menselijke activiteiten. Daarmee zijn de beschermingsmatregelen die uit het onderzoek voortkomen mogelijk onvoldoende om nadelige effecten te beperken. Het registreren van accelerometrie (meer detail in de bewegingen van de dieren onderwater) een immense ondersteuning voor zijn om beter de zeezoogdierenpopulaties te beschermen.
De zenders die op dit ogenblik gebruikt worden hebben al de mogelijkheid accelerometrie data te genereren. Deze data is echter zo gedetailleerde en daarmee van zo’n omvang, dat deze niet in ruw formaat kunnen worden verzonden. Het ontbreekt vooralsnog aan algoritmes om deze zo samen te vatten dat de informatie ook gezonden en ontvangen kan worden. In dit project willen we deze technologie verder ontwikkelen.
Wanneer eenmaal een link gelegd kan worden tussen het duikgedrag en bijvoorbeeld foerageergedrag, kan met terugwerkende kracht bestaande zenderdata worden geanalyseerd. De grote database verzameld in het kader van de bouw van het Gemini windmolenpark kan op deze manier nog meer informatie genereren over mogelijke effecten en mitigatie ervan.

Doel van het project

Om negatieve effecten van de toenemende economische activiteiten op zee, waaronder windenergie op de zeehondenpopulaties te kunnen beperken, is het noodzakelijk niet alleen de directe, levensbedreigende, gevaren in kaart te brengen, maar ook te begrijpen hoe de activiteiten op lange termijn indirect een veel grotere groep dieren kunnen beïnvloeden. Gedragsveranderingen, zoals bijvoorbeeld minder efficiënt foerageren kan op den duur leiden tot ziekte of een lagere reproductie. In dit project willen we een nieuwe techniek ontwikkelen waarmee we deze veranderingen beter kunnen registreren, en zo duidelijker bepalen wanneer dieren door de werkzaamheden beïnvloed worden en gerichter de zeehondenpopulaties beschermen tegen eventuele aantasting.

Omschrijving van de activiteiten

1. Analyse van bestaande accelerometrie data (~2-3 maanden)
2. Bedenken van algoritmes die de accelerometrie data kan samenvatten (2-3 maanden)
3. Testen van de zenders in het veld (5-7 maanden)
4. Identificatie van gedragingen op basis van duikgedrag en retrospectieve analyse van bestaande data. (vervolgonderzoek)

Verwachte resultaten

1 Algoritme voor accelerometrie data voor duikgedrag zeehonden (zeezoogdieren) ~5 mnd
2 Nieuwe zenders die ook accelerometrie kunnen meten en verzenden ~12 mnd
3 “Sleutel” waarmee in retrospectief bestaande zender data beter kan worden geïnterpreteerd ~12 mnd

Innovativiteit

De accelerometriedata geeft weer hoe het dier in 3 dimensies (XYZ) versnelt in de tijd. Er bestaan al meerdere toepassingen met accelerometrie, zelfs een smartwatch kan tegenwoordig menselijke activiteiten identificeren: zwemmen, trappenlopen etc… Echter, voor wilde (zeezoog-)dieren is men nog niet zo ver en omdat de data in een hoge resolutie verzameld moet worden, moeten de loggers worden teruggevorderd om uitgelezen te worden. Veel zeezoogdieren zijn echter moeilijk terug te vangen. Daarom worden drijvende loggers toegepast die vervolgens in zee moeten worden teruggevonden. Dit is zeer kostbaar en lang niet altijd succesvol. Met de huidige zendertechnieken (zonder accelerometrie) is het beeld dat uit de gegevens verkregen wordt veelal 2-dimensionaal: voor elke duik worden op gezette punten de diepte geregistreerd.
Wij stellen voor door de accelerometrie data op een slimme manier (volgens nog te bepalen algoritmes) samen te vatten de twee technieken (accelerometrie en zenders) samen te voegen. Dit ontbreekt vooralsnog, terwijl hiermee essentiële onderzoeksvragen zouden kunnen worden beantwoord. Naar verwachting kunnen we dan uit de data bijvoorbeeld opmaken of een dier aan het foerageren is, door een versnelling of verandering in houding onderwater.
Door accelerometrie toe te voegen aan bestaande zenders verwachten we bovendien ook retrospectief onze bestaande dataset (van ~500 zenders, verzameld tussen 2005 en nu) opnieuw te kunnen analyseren en zo meer inzicht te krijgen in het gedrag van de dieren op zee onder verschillende omstandigheden.

Valorisatie

1 Algoritme (Zeezoogdieren) onderzoekers/
Makers van zenders Met deze kennis kunnen nieuwe zenders worden gemaakt die beter beschrijven wat de dieren in het wild doen
2 Zenders (Zeezoogdieren) onderzoekers/
Makers van zenders Nieuwe zenders geven toegang tot een beter begrip van zeezoogdierengedrag
3 ”Sleutel” (Zeezoogdieren) onderzoekers/
Opdrachtgevers Bestaande data kan opnieuw worden onderzocht waarmee vragen over verandering van gedrag, en in zeezoogdieren populaties beter kunnen worden beantwoord. Voorspellende scenario’s kunnen worden gemaakt die kunnen leiden tot minder verstoring van het marine milieu

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Within the dredging industry, it is common practice to generate fluid mud layers when executing projects in, for example, port areas. After generation of the fluid mud layer, it can then flow by gravity to deeper sections where it can be trapped. During flow, the fluidized layer will interact with the ambient water column and local hydrodynamic forcing (i.e. tidal currents or waves). Interaction of the fluidized layer with the water column can lead to an increase in turbidity of the water. The turbidity plume is important to be evaluated prior to project execution to estimate and mitigate environmental impacts of the dredging activities.
Normally, extensive model simulations are needed to predict the stability and fate of the fluidized layer, and thereby the impact of these dredging operations. However, during the planning and engineering phases preceding the actual dredging operations, time is limited, and extensive model simulations are often not a viable approach. Therefore, the need exists to rapidly assess the impact of dredging operations, using a model that correctly represents the relevant physical processes.
While this tool focuses on safe navigation and quality of the water body, knowledge and tools are directly applicable to “Building with mud” and “Nature-Based” applications in the interface area between fluid and soil or fluid to soil behaviour. This project contributes to the general topic of beneficial and sustainable use of sediments for water infrastructure, flood safety, nature biodiversity and resiliency, which are global critical societal challenges with high priority in the Dutch Government and Dutch Private Sector agenda (BV Nederland).

Doel van het project

Develop a rapid assessment numerical tool to assess the environmental impacts of fluidized sediment layers induced by a moving turbidity source, and validate and transfer of the tool to the private sector (Boskalis) for direct application.

Omschrijving van de activiteiten

The innovative aspect of this project lies within the nature of the numerical tool, which enables consultants and engineers to rapidly assess the impact of dredging operations. Currently simple empirical less accurate tools or with or (on the other extreme) extensive model simulations are utilized to predict the stability and fate of fluidized sediment layers, and thereby the impact of these dredging operations.
This tool will correctly represent the key physical processes, yet allowing quick first order assessment. Such tool is very much needed but currently missing within the private sector.
Two main project phases can be distinguished:
1) Development and verification of the numerical tool to model fluidized layer flow and interaction with the water column. The generic tool developed will be based on the Deltares 1DV model.
2) Validation of this tool on specific real dredging operation.
Project planning:
– Definition of approach: Q1 2018
– Model development: Q2 & Q3 2018
– Model validation: Q3 & Q4 2018

Verwachte resultaten

1 Rapid assessment numerical tool 2018
2 Report describing physics and functionalities of numerical tool 2018
3 Publication (scientific journal/conference paper or presentation) about tool development and functionality 2018 / 2019

Innovativiteit

Valorisatie

Generic numerical tool and report Boskalis; Deltares; potentially: other dredging companies, researchers, consultancy engineering firms; potentially students during MSc classes. Boskalis through application in multiple projects per year (tender and engineering phase)
Deltares, through TKI website, publication, short courses, university curricula (e.g. TUDelft Sediment Dynamics course)
Publication (International) Researchers, practitioners ( consultants, contractors), port authorities, governmental departments. Deltares and Boskalis through international conferences and seminars, or via presentation / communications with own clients.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Grote hoeveelheden plastic worden via de rivieren afgevoerd naar de oceanen met als
gevolg milieuvervuiling en gevaar voor de gezondheid van mens en dier. Het idee is dat een bellenscherm in de rivier het plastic bij elkaar kan drijven, zodat dit vervolgens afgevangen kan worden.

Dit project combineert bestaande techniek met een nieuwe toepassing, welke additioneel onderzoek behoeft. De huidige kennis van bellenschermen is ontoereikend om de ontwerpparameters voor deze specifieke toepassing uit af te leiden. Zo is er bijvoorbeeld meer kennis nodig over de benodigde luchtdebieten, vorming van stroompatronen (en hiermee opvanglocaties voor het verzamelde afval), en wat de invloed van stroming in rivieren is op het bellenscherm.

Doel van het project

1. Het verkrijgen van voldoende begrip over de fysica achter het gebruik van
bellenschermen om plastic af te vangen, met als doel een pilot in de rivier goed in
te kunnen richten.
Dit betreft de fysica met duidelijke invloed op de ontwerpparameters zoals
luchtdruk, luchtdebiet en opstelling in de rivier in relatie tot stroming en
stroomsnelheid. Dit deel van de pilot zal januari-juni 2017 plaatsvinden.
2. Het opstellen van een monitoringsplan voor het afvangen van plastic afval in de
rivier.
Dit betreft een monitoringsplan dat de monitoring van de hoeveelheid
opgevangen afval en de werking van het bellenscherm in de rivier zal omvatten.
Dit monitoringsplan zal zomer 2017 worden afgerond.
3. Het testen van het bellenscherm in een rivieromgeving in combinatie met het
monitoren van plasticafvang.
Zomer 2017 zal een pilot uitgevoerd worden met een bellenscherm in de rivier,
welke gemonitord wordt door Deltares volgens het opgestelde monitoringsplan.
De opgedane kennis draagt bij aan een groter begrip van de mate van vervuiling
van de Nederlandse rivieren, alsmede aan het verbeteren van de methode om
afval uit de rivier te verwijderen, en het verminderen van het plastic probleem.
De TKI aanvraag focust zich op financiering van de kennisontwikkeling, ten behoeve van
de ontwikkeling van duurzame economische activiteit in water om emissie en
verontreiniging van plastic in rivieren en uiteindelijk estuaria, zeeën en oceanen terug te
dringen. Dit sluit aan bij het K&I Cluster ‘Duurzaam gebruik estuaria, zeeën en oceanen’
zoals beschreven in de Kennis- en Innovatieagenda Deltatechnologie 2016-2019. De
daadwerkelijke bekostiging van de aanleg van het bellenscherm voor deze pilot valt
buiten deze aanvraag.
De doelen zoals beschreven in deze paragraaf sluiten aan bij de doelstellingen van de
Kennis- en Innovatieagenda Deltatechnologie om gezamenlijke kennisontwikkeling te
bevorderen in innovaties die het leven in de Nederlandse en andere Delta’s

Uitgevoerde activiteiten

De activiteiten kunnen als volgt worden beschreven voor de drie doelstellingen zoals
benoemd in de voorgaande beschrijving. Alle activiteiten zullen in 2017 plaatsvinden.
Doel 1 ‘Het verkrijgen van voldoende begrip over de fysica achter het gebruik van
bellenschermen om plastic af te vangen, met als doel een pilot in de rivier goed in te
kunnen richten.’
1.1 CFD (Computational Fluid Dynamics) ter dimensionering van labtesten en een
eerste begrip van de werking van een bellenscherm om plastic af te vangen;
1.2 Testen in een stroomgoot bij Deltares om de ontwerpparameters te onderzoeken
en de CFD te verifiëren;
1.3 CFD om op basis van de resultaten uit de eerste twee fasen om de opstelling in de
rivier te dimensioneren en de ontwerpparameters te bepalen.
Doel 2 ‘Het opstellen van een monitoringsplan voor het afvangen van plastic afval in de
rivier.’
2.1 Ontwerp installatie bellenscherm in de rivier op basis van resultaten CFD en testen
in de stroomgoot (TGBB in kind);
2.2 Opstellen van een monitoringsplan ten behoeve van monitoring plastic afvang.
Doel 3 ‘Het testen van het bellenscherm in een rivieromgeving in combinatie met het
monitoren van plasticafvang.’
3.1 Plaatsing monitoringsapparatuur volgens monitoringsplan;
3.2 Monitoring afvalverzameling gedurende de loop van de pilot in de rivier;
3.3 Analyse en rapportage over de verzamelde data gedurende de pilot
3.4 Evaluatie werking bellenscherm in een rivieromgeving
Ad 1.1
Het doel van deze stap is om begrip te krijgen van de invloed van stroming op het
bellenscherm en het door het bellenscherm gecreëerde (lokale) stromingspatroon. Er
wordt gefocust op de stroompatronen, plastic zal niet meegenomen worden in de
simulatie. Daarnaast zal er literatuuronderzoek plaatsvinden om een gefundeerde
inschatting van het benodigde luchtdebiet te maken.
Er wordt een aantal berekeningen uitgevoerd aan een bellenscherm dat in een goot is
geplaatst.

Gerealiseerde resultaten

Het project geeft beide projectpartners inzicht in de inzetbaarheid van een bellenscherm
voor het afvangen van plastic uit de rivier.

Het project draagt bij aan:
• het vaststellen van achterliggende fysica van het tegenhouden van zwerfafval (m.n. plastic) in rivieren door middel van een bellenscherm;
• het bepalen van de ontwerpparameters van bellenschermen voor zwerfafval (m.n. plastic) in rivieren;
• het vaststellen van de hoeveelheid plastic die door de Nederlandse rivier stroomt;
• het vaststellen van de mate van effectiviteit van een bellenscherm op het afvangen van zwerfafval (m.n. plastic) in rivieren voor toepassing nationaal en internationaal;

Daarnaast zal het project bijdragen aan het genereren van aandacht, budget en het opstellen van meetbare doelen omtrent het (plastic) zwerfaval probleem in Nederlandse rivieren bij Rijkswaterstaat en andere waterbeheerders, door met hen in gesprek te gaan. RWS is al betrokken bij dit proces door het uitvoeren van de proef in de IJssel te faciliteren.

Dit project kan de opmaat zijn tot verdere samenwerking tussen Deltares, de waterbeheerders en The Great Bubble Barrier, om zwerfafval in rivieren te monitoren, af te vangen en de impact op het marine leven te verminderen.

Innovativiteit

Dit project is innovatief op maatschappelijk vlak en op het gebied van de kennisvraag.
Het maatschappelijk probleem dat plastic afval in open water oplevert is bijna niet te
bevatten; grotere delen plastic afval veroorzaken met name schade voor het rivier- en
zeeleven, waar het aangezien wordt voor voedsel, of dieren er verstrikt in raken.
Naar mate plastic langer in het water ligt breekt het onder invloed van zonlicht af in
steeds kleiner wordende deeltjes. Deze deeltjes trekken in kankerverwekkende stoffen
aan in open water, maar worden inmiddels ook al overal in de menselijke voedselketen
teruggevonden; de zogenaamde microplastics komen voor in ons drinkwater, bier, koffie
en zelfs in honing wordt het teruggevonden.
Buiten preventie en de recent gelanceerde ‘Ocean Clean-up’ zijn er nog weinig
oplossingen om plastic afval in het water af te vangen. En geen enkele oplossing maakt
het mogelijk over de gehele breedte en diepte van een rivier afval tegen te houden en
naar de kant te drijven. Het bellenscherm zoals bedacht door The Great Bubble Barrier
zou hierin een doorbraak kunnen betekenen. Dat willen we met deze pilot onderzoeken.
Daarnaast onderzoekt dit project een volledig nieuwe applicatie voor bellenschermen.
Voor “standaard” toepassing van bellenschermen is veel van de fysica bekend. Het idee is nu om een bellenscherm onder totaal andere omstandigheden toe te passen, waardoor
er onderzoek benodigd is om uit te vinden hoe deze applicatie tot een succes gemaakt
kan worden. De beschikbare kennis kan niet 1 op 1 vertaald worden naar de nieuwe
applicatie

Valorisatie

Er zal continu via verschillende media worden gecommuniceerd over inzichten en
resultaten (zie p.11), met als doel bewustwording te creeren/vergroten, zowel bij het
brede publiek als de belanghebbende instanties en overheden. Bewustwording vormt
namelijk de basis voor verdere aandacht voor de problematiek.
In het overleg met RWS zal worden ingezet op twee sporen: ten eerste het verkennen van
de grootte van de problematiek (hoeveel en wat voor soort plastic is aanwezig in de
rivieren?) en ten tweede aan het werken aan de oplossing ervan, en de rol die de bubble
barrier daarin kan spelen. Bij het opschalen van de bubble barrier zullen daarnaast ook
gemeenten en evt grondeigenaren betrokken worden. De bubble barrier kan op
verschillende plekken in diverse rivieren, maar vooral ook in kanalen (zowel voor
binnenvaart als in de stad) gedurende lange periodes worden toegepast. Er is dus een
groot potentieel.
De baten zijn maatschappij-breed, maar specifiek voor RWS, omliggende gemeenten,
aannemers, recreanten en natuurlijk de ecologie – zowel in de rivieren als uiteindelijk in
de zeeën en oceanen. In een later stadium kan ook nog verkend worden op welke wijze
het opgeviste plastic weer in een productiecyclus kan worden opgenomen en zo nieuwe
waarde kan genereren.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Chatham Rock Phosphate (CRP) aims to be the premier supplier of direct application phosphate to the New Zealand and global agricultural sector, supporting sustainable farming and agricultural processes. To
realize this objective phosphate will be mined at the 400 meter deep Chatham Rise, located in the SW South Pacific Ocean. Chatham Rock Phosphate’s failure to get an environmental consent for marine mining
in New Zealand is one example of the increasing global need to develop validated tools and methodologies to predict, adaptively manage and reduce the environmental effects of marine mining.

Doel van het project

A final goal is to improve our knowledge and predictive capabilities of both the plume dispersion and the continuous process of settling, deposition, consolidation and associated shear strength development of
tailings, and what effect the use of flocculants might have on this.

Omschrijving van de activiteiten

The study comprises 3 phases, each comprising a number of analyses.

Phase 1: laboratory analyses of mine tailing behaviour
1. Collation of typical tailing samples for further laboratory analyses (2016/2017)
2. Accurate determination of sediment settling velocities
3. Settling and consolidation columns

Phase 2: laboratory analyses to assess the effect flocculants on tailing behaviour
4. Selection of flocculants legal for use in New Zealand
5. Determination of optimal flocculants dosage
6. Assess operational parameters affecting flocculants performance
7. Accurate determination of settling velocities
8. Settling and consolidation columns.

Phase 3: modelling
9. 1DV modelling (with and without flocculants)
10. Reporting; elaboration of results in a set of guidelines.

The majority of the work will be executed in 2017. Pending approval it is aimed for to start the first activity before the end of 2016. Decisions on the details of the implementation of phase 2 and 3 will be
based on the results of phase 1.

Verwachte resultaten

The main project results are:
1. A set of prototype guidelines and lessons learned on:
a. Validating the critical sediment parameters required to predict mine tailing (sediment) plume dispersion without a need for trial mining.
b. Assessing the feasibility and effectiveness of the use of flocculants as a measure in an adaptive mining strategy.
2. Results of how the guideline works for the Chatham Rise project.

Although these guidelines will be developed in the context of the Chatham deep sea mining project, they will be useful in the much broader context of marine mining and dredging for marine infrastructure development.
This implies that, besides relevant for the TKI Delta Technology, the envisaged results of this project are also relevant for the TKI ‘Maritiem – Winnen op zee’.
In case of positive results, it is likely that the PPS will be continued (see also \\\”valorisation\\\”)

Innovativiteit

Validation of (modelling) tools to predict and manage plume dispersion for deep sea mining (or dredging) operations is hampered by a general lack of field observations on the behaviour of mine tailing plumes in
deep to very deep water. Validation of hydrodynamic models, underlying sediment models, is feasible by executing long-term (months-year) field observations. Field validation of the predicted sediment plume dispersion is much more difficult, as it requires trial mining. Apart from being extremely expensive, trial mining usually also requires an environmental permit, i.e. a catch 22.
As an alternative approach, this study investigates the behaviour of mine tailings using an innovative combination of state of the art laboratory analyses and 1DV modelling to assess both the plume
dispersion and the continuous process of settling, deposition and bed formation of mine tailings. The analyses results enable us to narrow down the uncertainties in the critical sediment parameters required for prediction of (re)suspension and dispersion of mine tailings.
Additionally, this project investigates the use of, economically feasible and environmentally acceptable and effective, flocculants as an innovative measure to control (mitigate) the behaviour of the mine tailing plume in deep water, as part of an adaptive management strategy. Mitigation and adaptive management of (deep sea) mining operations is new; as far as we know flocculants have never been used in this type of projects.
The results of the study will be of general interest because prediction and management of sediment plumes will be an issue for most marine mining and dredging projects. As such this project proposal meets the valorisation objectives of the Knowledge Innovation Cluster ‘Sustainable use of estuaries, seas and oceans’ of the TKI Delta Technology and Maritime in an international context.

Valorisatie

The results will be reported in an accessible set of prototype guidelines and lessons learned. Prototype, because currently these guidelines do not exist. Application in other future mining and dredging projects may
result in further improvements/refinement and validation of the methodology.
Furthermore, the PPS aims for a presentation and publication of the results at a (mining) conference or publication in a journal. The results of this study will be implemented in CRP’s updated application for an environmental consent for phosphate mining on the Chatham Rise, currently envisaged for end 2017.
Another implementation of results is envisaged for a similar mining project of CRP off the coast of Namibia, Africa.
Besides mining projects, the collaboration partners are involved in various dredging projects around the world where there is a potential need and opportunity for implementation of the results of this project.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Na de succesvolle uitvoering van de Pilot Coastal Design Support Tools (CoDeS) is een goede basis gelegd voor de samenwerking tussen de consortium partners, zowel wat betreft proces als product. In de pilot zijn een aantal CoDeS tools ontwikkeld en ontsloten die snel inzicht geven in de karakteristieken van een projectgebied (zoals getij, golven en sediment transport) en het ontwerp van ingrepen (zoals golfbrekers). In dit vervolgproject willen de partners een aantal nieuwe tools ontwikkelen en bestaande tools verbeteren en interactiever maken om ze geschikt(er) te maken voor de projectpraktijk en de communicatie naar klanten en stakeholders toe. Dit betreft zowel technisch-inhoudelijke als user interface ontwikkelingen.

Doel van het project

Het uiteindelijke doel van dit project is om een set van ontwerptools te ontwikkelen en ontsluiten die projectingenieurs door de verschillende fases van het ontwerpproces (van idee tot realisatie) kunnen ondersteunen om tot duurzame en kostenefficiënte ontwerpen te komen voor haven- en kust infrastructuur. Onderdeel hiervan is het (door)ontwikkelen van een softwareplatform (Delta Shell framework) waarop de tools uitgewisseld kunnen worden en nieuwe vraagsturing kan worden gegenereerd. Welke tools ontwikkeld worden, is afhankelijk van actuele vragen uit projecten. Hierover wordt besloten door de stuurgroep.

Het specifieke doel van CoDeS 1.0 is:
1. Ontwikkeling van een aantal nieuwe tools om meerdere aspecten van havenontwerp (bijvoorbeeld golfbrekerontwerp, kustlijnverandering en golfdoordringing) integraal te kunnen beschouwen
2. De tools interactief maken, zodat gebruikers direct feedback krijgen van de effecten van hun aanpassingen (in planvorming en ontwerp)

Uitgevoerde activiteiten

2015:
– Definitiestudie (scoping) waarin wordt vastgesteld wat de gebruikerseisen- en wensen zijn voor de tools die ontwikkeld worden.
– Sprintsessies waarin een basisversie van de tools wordt ontwikkeld
– Terugkoppeling van de (tussen)resultaten naar de stuurgroep en bijsturing van eisen en prioriteiten
2016:
– Sprintsessies waarin feedback van de stuurgroep wordt verwerkt in de tools alsmede integratie van de tools in DeltaShell (het ontsluitingsplatform)
– Documentatie en ontsluiting van de tools
– Presentatie van het eindproduct aan de stuurgroep waarin besloten zal worden of en hoe het project gecontinueerd zal worden.

Gerealiseerde resultaten

Aan het einde van de pilot worden de volgende resultaten verwacht:
– Interactieve tool voor simulatie van (grootschalige) stroming rondom golfbrekers
– Eenvoudige tool voor kustlijnontwikkeling rondom een golfbreker
– Eenvoudige tool voor golfdoordringing in een haven
– Verbeterde tool voor het ontwerp van golfbrekers

Alle deelnemende partijen hebben de intentie om de samenwerking voor langere termijn voort te zetten (zoals nu) en mogelijk te intensiveren. Onderwerpen die dan opgepakt kunnen worden zijn:
– Validatie van tools en ontwikkeling van richtlijnen
– Ontwikkeling van relaties voor (multidisciplinaire) ontwerp ondersteunende tools
– Innovatieve, interactieve visualisatiemethoden
– Kwantificering van onzekerheden

Innovativiteit

De innovativiteit van dit project zit in:
– Integratie: integratie van tools vanuit verschillende vakgebieden/disciplines en organisaties en het ontwikkelen van (nieuwe) relaties daartussen, waardoor eerder in het ontwerpproces over integrale ontwerpaspecten wordt nagedacht
– Overdraagbaarheid: expertkennis vastleggen in tools en guidelines en onder versiebeheer plaatsen, waardoor kennisoverdracht minder op individuen of toeval berust
– Interactiviteit: innovatieve & interactieve visualisatietechnieken om de communicatie naar opdrachtgevers en stakeholders te bevorderen (meer ontwerpen met dan voor belanghebbenden)
– Laagdrempeligheid/gebruikersgemak: door de kennis te integreren in één platform hoeven gebruikers zich slechts in één softwarepakket te bekwamen in plaats van in veel verschillende
– Aansluiting bij state-of-the-art software ontwikkelingen (NGHS, OpenEarth, BMI)

Valorisatie

De ontwikkelde tools worden in de vorm van scripts toegevoegd aan de OpenEarth repository en onder versiebeheer geplaatst. Dit zal al tijdens de ontwikkeling gebeuren om de resultaten tussen de partners onderling te delen. Bovendien stelt dit derden na afloop van het project in staat de tools te gebruiken en er ook aan mee/verder ontwikkelen. Voor laagdrempeliger gebruik worden de tools gedeeld via het open source Delta Shell platform. De reeds ontwikkelde tools worden door de projectpartners al ingezet voor projectwerk. De ervaringen en feedback die hier uit voortvloeit in termen van validiteit en gebruikersgemak kunnen worden opgepakt in een vervolgproject (of in de community zelf – indien groot genoeg). Tevens kunnen in een eventueel vervolg richtlijnen worden gedeeld via een wiki.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

This project takes place in the context of the initiative of The Ocean Cleanup (TOC) to test and develop their concepts to achieve the goal of removing large quantities of floating plastic from the world’s Oceans.
As an intermediate step before designing, installing and operating a large floating barrier to collect floating trash in the deeper waters of the Pacific gyre, TOC wishes to test their design and equipment on a smaller “coastal pilot”. This coastal pilot is being planned for the southwest coast of Tsushima island (Japan), which is severely affected by floating trash problems and where TOC has the support of local authorities.
TOC has asked Deltares to study in detail the coastal circulation affecting the area pre-selected for the test-barrier.

Doel van het project

The main objective of the project is to improve the quality of marine and estuarine ecosystems that are currently under stress due to current unacceptable levels of pollution by improving our knowledge about the interactions between floating trash and floating barriers. This is connected directly to the Delta Technology Innovation Agenda under the specific topic of “reduction of floating trash, microplastics and underwater sound”. The project stimulates the development of an innovative solution from a Dutch company to show that it works in practice. This will attract more international contracts in other regions around the world where sensitive ecosystems need to be protected. This project aims to reduce the uncertainties associated with this innovation by further developing capabilities in computer modelling with respect to particle-tracking functionality and validating this with measured data from the pilot project.

Omschrijving van de activiteiten

‘- Develop and test new processes for moving barriers in Deltares open-source particle-tracking software (Delft3D-PART)
– Develop procedures / strategies use in applied projects, such as the Tsushima pilot for TOC.
– Demonstrate the effectiveness of the new modelling approach using data from the pilot project.

Verwachte resultaten

• New software processes – to be included in Deltares Open Source Software. This will be available to users all over the world that are looking for modelling support for ecosystem restoration problems.
• Test case of the software with a practical application to assist TOC in finding optimal locations for their barrier.
• Documentation of the key mechanisms, method of implementation in the software, and verification using measured data from pilot project.
• Methods/approach for conducting similar simulations, including floating pollution (be it oil, trash, etc), which will help all users of the software worldwide to improve their own modelling capabilities.
It is the intention of TOC to continue this cooperation to test and implement their trash barrier at multiple locations around the world.

Innovativiteit

The use of the TOC floating barrier to capture floating trash is an innovative application of the floating boom technology that has never been applied at field scale. The use of advanced modelling software to optimise the placement and operation of this system is equally innovative. A successful application of these techniques in this pilot project will demonstrate the effectiveness of this approach and provide opportunities to develop and test new applications of the approach more quickly and cost effectively.
The current ‘state of the art’ exists in software for oil spill modelling, including Delft3D-PART and RPS-ASA Oilmap, in which a static boom for collecting floating oil can be simulated. This project will build upon this modelling principle, but will allow the boom to move with tidal flow. New routines will be developed in the Delft3D open source software.

Valorisatie

Project results in terms of software and documentation will be made available via the Deltares Open Source Software site:
http://oss.deltares.nl/web/delft3d

Project results will be presented at conferences (e.g. Delft Software Days, http://www.dsd-int.nl/) and on TOC’s website (http://www.theoceancleanup.com/) through which the public is encouraged to contribute to the program and interested parties are encouraged to propose new pilots or areas of application.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

There is a clear demand from the oil and gas industry to include process-based forward model such as Delft3D in their work flow. However, the Delft3D software and interfacing is designed for experienced hydrodynamic and morphological modellers and is therefore not optimized for a workflow in the Oil and Gas Industry in its present form. In order to make the software better accessible for non-expert modellers such as resevoir geologists in asset teams we propose to develop a shell around the software that simplifies its use and allows for schematic model set-up based on a small number of descriptors and is inked to an online database to store model output. As the identification of trends over a large number of runs is of most value, data aggregation and analysis tools that can link results from large number of simulations is part of the system.

Doel van het project

The purpose of the work is to develop software (Delft3D-GT) that can simulate realistic depositional processes and their products in a shallow marine depositional environment. The software is accessed through user-friendly web-based user interfaces (GUI), these clients are in principle platform independent.
Delft3D-GT will be developed under an open source software licence (GNU GPL V3).
With the software it is expected that the oil industry can improve the performance (i.e. increase extraction volumes) from existing and new hydro-carbon reservoirs. Furthermore, the tool is a valuable tool for applied and fundamental research at knowledge institutes and universities to study and better understand the morphological development and stratigraphy of depositional systems.

Uitgevoerde activiteiten

1. Develop a web-based graphical user interface (gui) that is easy-to-use to simplify model input, setup, visualization and interpretation of the Delft3D code base. Main envisaged functions of the Delft3D-GT GUI that have to be developed are:
a. Preparation of the full model input parameters using default or commonly used values and providing input options only relevant for typical geological use.
b. A scenario builder which can be used to set-up and facilitate the execution of a large number of pre-set simulations.
c. Link to the database to store and load (sets of) model simulations, retrieve previous inputs (e.g. to investigate correlations between parameters. Store and load scripts with new or existing post processing functionality, etc.. The upload to the database will be provided through a specific export facility which also allows the user to provide/add meta information.

d. Scripting facility (Python or similar) that will allow for automated input data preparation, model execution and post-processing of simulation results.
e. Data export facility which converts model results to appropriate (and available) formats for external software (e.g. RMS, Petrel, JewelSuite or SBed).
2. The database development (referred to as DataLab) is embedded in Delft3D-GT. Storage and dissemination of model data (input and output) is the main task of the DataLab database. Two layers are identified in DataLab. The base layer consists primarily of the model results (but also input files, model version and a link to the model version database will be available), the top layer consists of aggregated parameters/properties (e.g. channel networks, net/gross ratio, etc.). The DataLab will contain the available scripts (among others from the PhD-studies at Delft University) to derive these properties from the base layer which are subsequently stored in the top layer. As it is a shared (online) system, it will facilitate the incorporation of new scripts (or updates of old script

Gerealiseerde resultaten

Release of Delft3D-GT Version 1.0 is the primary result of this project.

In collaboration with universities and Statoil we hope to interest other oil companies to join this research activities. As Delft University is also supported by Statoil for this project (seperate contract), PhD\\\’s andpostdocs are expected to contribute and use the software in their research which ultimately will result in journal papers.

We have build a track record in this regard as in earlier research projects with Statoil and Delft University several papers in high-impact journals were published.

Innovativiteit

In our discussion with all major players in the oil industry (Shell, ExxonMobil, Chevron, ConocoPhillips, Statoil and Total) we have not found any available tools or initiatives similar to the developments that we propose. However, all clearly expressed their interest in moving into more process-based modelling. However lack of epxerience and knowledge has hampered previous initiatives.

This development of Delft3D-GT is unique in its kind and will undoubtely raise interest of the industry.

Coupling of Delft3D to groundwatermodels (IMOD) and relevant D-Series software is an opportunity to combine different knowledge knowledge fields and develop new niche markets.

Valorisatie

The project primarily focusses on software development. However, the software will be developed under an open source license GPL-V3. After the first release it will be made freely available.

During the development we will visit various conferences and workshops to show the first results and raise interest by other parties to join the development.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Het baggeren van gesteente met een cutterzuiger gaat gepaard met relatief veel mors. Deze inefficiency leidt tot produktie verlaging en extra energieverbruik, resulterend in hogere kosten per gebaggerde m3. Het is onduidelijk hoe het ontwerp en operationele methoden van invloed zijn op de hoeveelheid mors.

Doel van het project

Doel van het project is het inzichtelijk maken van de deelprocessen, door modellering en simuleren van het proces middels numerieke methoden, aangevuld met experimentele proeven. Het uiteindelijk opgeleverde model zal in staat zijn om het ontwerp van een snijkop en de werkmethode te optimaliseren.

Omschrijving van de activiteiten

2012: Inventarisatie
2013: Analyse uitgevoerde proeven
2014: Modellering / simulaties
2015: Uitvoeren van proeven
2016: Toetsen van de modellering
2017: Rapportage
2018: Eindrapportage, proefschrift moet nog worden afgerond

Verwachte resultaten

Inzicht in de verschillende deelprocessen
De deelprocessen in een cutter zijn onder te verdelen in:
1. de stroming van water door de draaiende snijkop en de afzuiging
2. de beweging van stenen ten gevolge van de stroming
3. de beweging van de deeltjes door de bewegende snijkop
4. de stroming van het water door de aanwezigheid van de stenen

Simulaties van het baggerproces rond een snijkop
De 4 punten bij het bovenstaande kopje zijn gesimuleerd en gevalideerd of geverifieerd.

Experimenten
Er zijn snelheidsmetingen uitgevoerd in een versimpelde snijkop. Deze snijkop is versimpeld zodat er vanaf 1 kant ingekeken kan worden en vanaf die zijde gemeten kan worden.
Er kunnen ook steentjes of knikkers toegevoerd worden. De posities en banen van de steentjes is vastgelegd met een highspeed camera.

Modellering van het mengselvormingsproces
Het mengsel wordt als losse deeltjes gemodelleerd, omdat de botsingen met de deeltjes onderling en de deeltjes met de bladen van de snijkop belangrijk zijn.

Proefschrift
In het proefschrift staat een literatuurstudie over eerdere uitgevoerd (bagger)onderzoek. De methodiek voor het modelleren van de stenen in de snijkop wordt beschreven. Verder worden een aantal validatiecasussen behandeld. Als laatste wordt de stroming in het numerieke model vergeleken met de experimenten.

Model voor berekenen van de hoeveelheid mors
Met de bovenstaande validatie van de deelprocessen is het mogelijk om het gedrag van gesneden steen in een snijkop te beschrijven. De promovendus heeft een model draaien die de stenen in een een gesimplificeerde snijkop beschrijft.

Innovativiteit

Het consortium richt zich op uitvoering van het onderzoek door middel van numerieke methoden en experimentele proeven. Met de meest recente technieken op het gebied van numeriek modelleren is dit nog niet eerder gerealiseerd. De proeven zullen worden bemeten met apparatuur volgens de laatste stand der techniek. Ook dit is niet eerder uitgevoerd.

Valorisatie

Resultaten van het onderzoek zullen periodiek worden gedemonstreerd op seminars. Wetenschappelijke artikelen zullen worden geschreven, evenals een proefschrift aan het eind van het onderzoek. Deze activiteiten zullen worden geïnitieerd door de TU Delft en de promovendus. Resultaten van het onderzoek zullen worden gebruikt om produktie voorspellingen te verbeteren en om het ontwerp van snijkoppen te optimaliseren.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Aan het begin van het ontwerpproces van kustinfrastructuur (havens, landaanwinningen, artificiële eilanden, kunstmatige stranden) is er meestal een beperkte hoeveelheid tijd, geld en informatie (data) beschikbaar. Toch is deze fase van het ontwerpproces vaak cruciaal voor de uiteindelijke oplossingsrichting die gekozen wordt. Voor een doelmatig en kostenefficiënt ontwerpproces is er behoefte aan ontwerptools die projectingenieurs in de eerst ontwerpfases helpen inzicht te verkrijgen in de ordegroottes van de integrale effecten van ingrepen en de gevoeligheden/onzekerheden in ontwerpparameters (op basis van geringe informatie). Denk hierbij aan tools om snel de aanslibbing van een haven, ordegroottes van het sediment transport en kansen voor Building with Nature oplossingen in te schatten. Daarnaast is er behoefte aan krachtige visualisatietools om de resultaten aan opdrachtgevers (overheden, projectontwikkelaars, havenautoriteiten) en belanghebbenden te communiceren.

Doel van het project

Het uiteindelijke doel van dit project is om een set van ontwerptools te ontwikkelen en ontsluiten die projectingenieurs door de verschillende fases van het ontwerpproces (van idee tot realisatie) kunnen ondersteunen om tot duurzame en kostenefficiënte ontwerpen te komen voor haven- en kust infrastructuur. Onderdeel hiervan is het (door)ontwikkelen van een softwareplatform (Delta Shell framework) waarop de tools uitgewisseld kunnen worden en nieuwe vraagsturing kan worden gegenereerd. Welke tools ontwikkeld worden, is afhankelijk van actuele vragen uit projecten. Hierover wordt besloten door de stuurgroep.

Het specifieke doel van de pilot is tweeledig:
1. Proces: een constructieve samenwerkingsvorm opzetten om mede-eigenaarschap te genereren bij de deelnemende partijen (dit is de basis om in een eventueel vervolg op voort te bouwen)
2. Product: eerste versie van een uitwisselingsplatform (Delta Shell framework) met een aantal concrete ontwerp ondersteunende tools ten behoeve van haven- en kustinfrastructuurontwikkeling

Uitgevoerde activiteiten

2014: Definitiestudie waarin wordt vastgesteld welke tools ontwikkeld en ontsloten zullen worden en wat de gebruikerseisen- en wensen zijn voor het ontsluitingsplatform. De stuurgroep zal beslissen wat onderdeel zal worden van de scope van de pilot.
2015: Ontwikkelen van tools en ontsluitingsplatform met terugkoppeling aan de stuurgroep. Aan het einde van de pilot zal besloten worden om de samenwerking al dan niet te continueren en mogelijk intensiveren.

Gerealiseerde resultaten

Aan het einde van de pilot worden de volgende resultaten verwacht:
– Eerste versie van Delta Shell als uitwisselingsplatform voor de ontwerp ondersteunende tools
– 5 tot 10 ontwerp ondersteunende tools (waar mogelijk gevalideerd)
– Constructieve samenwerkingsvorm tussen de deelnemende partijen
Indien de samenwerking als constructief wordt ervaren en de ontwikkelde tools potentie hebben voor praktische toepassingen is de intentie van alle deelnemende partijen om de samenwerking voor langere termijn voort te zetten en mogelijk te intensiveren. Onderwerpen die dan opgepakt kunnen worden zijn:
– Validatie van tools en ontwikkeling van richtlijnen
– Ontwikkeling van relaties voor (multidisciplinaire) ontwerp ondersteunende tools
– Koppelen van tools aan (globale) online data sets
– Innovatieve, interactieve visualisatiemethoden
– Kwantificering van onzekerheden

Innovativiteit

De innovativiteit van de pilot zit in:
– Integratie: integratie van tools vanuit verschillende vakgebieden/disciplines en organisaties en het ontwikkelen van (nieuwe) relaties daartussen, waardoor eerder in het ontwerpproces over integrale ontwerpaspecten wordt nagedacht
– Overdraagbaarheid: expertkennis vastleggen in tools en guidelines en onder versiebeheer plaatsen, waardoor kennisoverdracht minder op individuen of toeval berust
– Interactiviteit: innovatieve & interactieve visualisatietechnieken om de communicatie naar opdrachtgevers en stakeholders te bevorderen (meer ontwerpen met belanghebbenden dan voor belanghebbenden)
– Laagdrempeligheid/gebruikersgemak: door de kennis te integreren in één platform hoeven gebruikers zich slechts in één softwarepakket te bekwamen in plaats van in veel verschillende
– Aansluiting bij state-of-the-art software ontwikkelingen (NGHS, OpenEarth, BMI)

Valorisatie

De ontwikkelde tools worden in de vorm van scripts toegevoegd aan de OpenEarth repository en onder versiebeheer geplaatst. Dit zal al tijdens de ontwikkeling gebeuren om de resultaten tussen de partners onderling te delen. Bovendien stelt dit derden in staat de tools te gebruiken en er ook aan mee/verder ontwikkelen. Voor laagdrempeliger gebruik worden de tools gedeeld via het open source Delta Shell platform. In een eventueel vervolg kunnen richtlijnen worden gedeeld via een wiki.

Link naar projectresultaten…