Aanleiding van het project

Because of the soft soil conditions, the majority of engineered structures in (the western part of) the Netherlands are founded on deep (piled) foundations. In simple terms, a pile is a slender structural element (steel or concrete column) that uses soil-structure interaction to transfer loads to deeper, stronger soil layers. The Port of Rotterdam (POR) and Rijkswaterstaat (RWS) are amongst the biggest consumers of piles in the Netherlands.

Numerical models capable of modelling pile installation are not developed and thus designers rely on semi-empirical design approaches (using alpha factors linked to in-situ Cone Penetration Tests, which are used to characterize the soil deposits).

Despite the lack of incidence of pile failures changes to pile design standards (as of January 1st 2017) has resulted in the installation of longer or more piles, and increases in both construction time and associated installation risks. The direct impact is an estimated increase in construction costs of 10-20% for all deep foundation projects in the Netherlands. The change in design standards arose due to a gap in the knowledge surrounding some key aspects of deep foundation behavior that include: soil fatigue effects during cyclic pile installation and loading, soil ageing around piles, the effects of natural soil stratification and the use of potentially conservative limiting soil strength values in the Dutch NEN design code.

Doel van het project

This project will develop a holistic solution to solve this problem involving field testing, lab and numerical modelling in conjunction with advanced statistical approaches to provide accurate calculation procedures to determine the axial capacity of a pile.

Omschrijving van de activiteiten

Activiteit Type activiteit Rol partijen
Y1 Field work: pile test 1 Industrieel onderzoek Deltares, Havenbedrijf Rotterdam, NVAF, TU-Delft
Y1 Numerical analyses: set up soil model Fundamenteel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y1 Statistical approach: set up soil model Industrieel onderzoek Deltares, Havenbedrijf Rotterdam, TU-Delft
Y1 Centrifuge tests Fundamenteel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y2 Field work: pile test 2 Industrieel onderzoek Deltares, NVAF, Rijkswaterstaat, TU-Delft
Y2 Field work: interpretation pile tests Industrieel onderzoek Deltares, Fugro, Gemeente Rotterdam, TU-Delft
Y2 Numerical analyses: installation/ageing Fundamenteel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y2 Statistical approach: load model parameters Industrieel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y2 Centrifuge tests Fundamenteel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y3 Field work: interpretation pile tests Industrieel onderzoek Deltares, Fugro, Gemeente Rotterdam, TU-Delft
Y3 Numerical analyses: installation/ageing Fundamenteel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y3 Statistical approach: design approach Industrieel onderzoek Deltares, Fugro, Gemeente Rotterdam, TU-Delft
Y3 Interpretation centrifuge tests Industrieel onderzoek Deltares, TU-Delft
Y4 Implementation in guidelines Experimenteel onderzoek Deltares, Fugro, Gemeente Rotterdam, Havenbedrijf Rotterdam, NVAF, Rijkswaterstaat, TU-Delft
Y4 Writing Theses Experimenteel onderzoek Deltares, TU-Delft
Op basis van de verdeling van de activiteiten naar fundamenteel, industrieel en experimenteel onderzoek, en op basis van budget wordt een maximaal subsidie vergoedingspercentage geschat van 60%.

Verwachte resultaten

Volgnr Wat (publicaties: de aangegeven datum is het moment van indienen van het eerste concept) Wanneer (jaar)
1 Journal Paper describing the full-scale field tests at the Port of Rotterdam 2020
2 Conference Paper on the implications for full-scale field tests on pile design practice 2020
3 Journal paper on ageing tests performed at the Port of Rotterdam 2021
4 Conference Paper on the geotechnical characterisation of the Port of Rotterdam Pile Test bed. 2020
5 Journal Paper describing the full-scale field tests at the Rijkswaterstaat Pile Test Site 2019/2020
6 Journal Paper investigating limiting base resistance values for piles in very dense sand based on centrifuge testing 2021
7 Magazine article on the implications of developing national pile test sites for pile design practice – A case study at the Port of Rotterdam 2021
8 Horizontal and vertical spatial variability of sand deposits in the Port of Rotterdam and their implication on pile design practice in the Netherlands and beyond 2022
9 Journal paper on large displacement finite element analyses on modelling displacement pile behaviour 2022
10 Journal Paper – Reliability based pile design from full-scale load tests in the Netherlands 2022
11 Conference paper on the CPT averaging method 2020

Innovativiteit

De bestaande aanpak zoals beschreven in de huidige ontwerpnorm wordt in zijn geheel tegen het licht gehouden en ter discussie gesteld. De alpha-factoren, het hoe om te gaan met variatie in conusweerstand en de limietwaarden worden tegen het licht gehouden op basis van veldproeven en laboratoriumproeven. Ook aspecten die nog niet in de norm zijn opgenomen, als (vermoeiings-)effecten door cyclische belasting en toename van paalcapaciteit in de tijd worden nader onderzocht. Dit alles om tot een nieuwe aanpak te komen die beter aansluit bij het werkelijke gedrag van paalfunderingen.

Valorisatie

The outputs of the project are expected to result in project specific saving in foundation costs of between 10-20%. Given POR current invest around €80,000,000 per annum in foundations the potential for cost savings and increased competitiveness are strong. The proposal leader has delivered similar of higher cost savings in a number of previous projects in the onshore and offshore sector.
Welk product (zie boven)? Wie gaat het gebruiken? Wie gaat ervoor zorgen, en hoe?
1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 , 10, 11 Pile designers and end users To ensure maximum impact of the work, i.e. a quick uptake in industry and Dutch and European standard procedures, the consortium includes researchers, designers, code developers, numerical modelers and end users (including an advisory board that will be chaired by Prof. Frits van Tol lead author of CUR 229 and Mr. Adriaan van Seters chair of Dutch National Standards group for geotechnical engineering and liaison with Eurocode). Utilisation will occur on a staged basis through-out the project, with application to design practice at the Port of Rotterdam within one year, at a National Level through a revised National design approach within 24 Months and on a European level through adaptions to the Eurocode by the project end.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

In de Coastal Structures groep van de TU Delft werken verschillende part-time medewerkers vanuit het Nederlandse waterbouw-bedrijfsleven. Een groot deel van hun werk bestaat uit het begeleiden van master studenten. In deze studies wordt (vaak) precompetatief onderzoek uitgevoerd dat de Nederlandse waterbouwsector helpt om in de internationale markt concurrerend te blijven. Met de grote baggermaatschappijen in de kern, vormt deze sector 1% van het Nederlandse BNP. Dit team van part-time medewerkers bestaat uit zeer ervaren specialisten van enkele van de belangrijkste Nederlandse waterbouw-bedrijven (zie onder). Hun aantal is de laatste tijd gegroeid van 2 naar 4. Het huidige voorstel is bedoeld om dit precompetatieve onderzoek te versterken, wat zeer in lijn is met de TKI doelstellingen.
Het belangrijkste gereedschap voor onderzoek aan kustwaterbouwconstructies is vanouds fysiek modelleren. Een van de belangrijkste huidige onderzoeksthema’s is het ontwikkelen van computermodellen om ook in deze sector met computermodellen te kunnen werken. Dit werd tot nu toe nog nauwelijks gedaan omdat zowel de constructies (van gestorte steen) en de gecompliceerde golfaanval nog niet goed na te bootsen zijn. De laatste paar jaar zijn een paar modellen in opkomst, maar het standaardgereedschap zijn nog steeds de fysieke modelleren. Recentelijk is in Joint Industry Project JIP-Coastal Foam door enkele bedrijven al een eerste model (OpenFoam) ontwikkeld. Op het ogenblik wordt samen met verscheidene partners door de TUD een NWO voorstel ontwikkeld dat gericht is om op de lange termijn ontwikkeling de fundamentele processen beter te beschrijven. Maar ook op de korte termijn zijn al acties gewenst, waarbij generieke ontwerp-problemen numeriek/fysiek opgelost worden. Ook kunnen er nieuwe meettechnieken (laser, CCD-camera, miniatuur sensors) ingezet worden om meer uit de fysieke testen te halen.

Doel van het project

Het verkrijgen van fundamentele (precompetatieve) kennis over kustconstructies ten behoeve van de Nederlandse waterbouwsector. Hierdoor kunnen de bedrijven projecten scherper aanbieden, en de publicaties erover versterken het (indernationale) imago van de Nederlandse waterbouwsector.

Omschrijving van de activiteiten

Per jaar worden de materiaalkosten voor minimaal twee afstudeeronderzoeken bekostigd om fundamentele vragen betreffende kustconstructies te beantwoorden. Deze onderzoeken worden apart geregistreerd: TUD_labocosts.1 ; TUDlabcosts.2 etc

In 2020 zijn er (tot november) twee afstudeerders geweest binnen Labcosts:

LabCoSts 1: Floris Boersma: Inversed Open Granular Filters in Land Reclamation Structures: Modeling of the Interface Stability
http://resolver.tudelft.nl/uuid:0db64765-778a-4ccd-af2f-d984ff5006e9

LabCoSts 2: Casper Jantzen: Experimental study on the influence of bed protections on scour depth and scour development in front of sloped embankments
http://resolver.tudelft.nl/uuid:e0f7c1fc-60ea-441e-b3c8-40c0b29c0965

Verwachte resultaten

Afstudeerrapport en testresultaten, openbaar gemaakt op resp. de TUD education en data repository, met maximaal twee jaar embargo (liever geen).

Innovativiteit

De combinatie van onderzoek met beyond-state-of-the-art experimentele faciliteiten en meettechnieken aan de TUD, met de detailpraktijkvragen vanuit het bedrijfsleven, is uniek. Deze aanpak maakt dat de onderliggende processen op fundamentelere manier onderzocht kan worden. De kennis is daardoor breed toepasbaar, en bruikbaar in de praktijk.

Valorisatie

De producten kunnen worden gebruikt door bedrijven.

Aanleiding van het project

Om onze infrastructurele objecten te ontwerpen en beheren in veranderende klimatologische omstandigheden is het van belang de sterkte van deze objecten goed te kunnen modelleren. Het WBI heeft hiertoe een sterkte-model voor primaire waterkeringen geïntroduceerd. Dit sterkte-model heeft bewezen de sterkte van een waterkering beter te kunnen voorspellen.
Wanneer andere infrastructurele werken zoals wegen, rail-infra of regionale waterkeringen moeten adapteren naar veranderende klimatologische omstandigheden, is het ook daar van belang dat de sterkte van de betreffende grondlichamen zo goed mogelijk beschreven wordt.
Op dit moment is D-Geo Stability 18.1 de beschikbare softwareversie om een grondlichaam te beoordelen op macro-instabiliteit. Deze software is niet geënt op het ongedraineerd rekenen. De POVM en Rijkswaterstaat-WVL financieren de transitie naar het ongedraineerd rekenen voor primaire waterkeringen in de vorm van het product D-Geo Stability 2019. Hierin zit alle functionaliteit voor het beoordelen en ontwerpen van primaire waterkeringen, maar niet alle functionaliteit uit D-Geo Stability 18.1. Met name de functionaliteiten voor wegenbouw, rail-infra en regionale waterkeringen zullen afvallen.
Dit TKI voorstel is geschreven omdat het van belang is dat de kennis opgedaan in het WBI in de gehele sector zal landen. De nieuwe kennis zal, indien deze wordt toegepast, veel impact hebben buiten de primaire wateringen. Dit zal extra kansen bieden, zowel in het binnen- als in het buitenland.

Doel van het project

Het doel van dit project is om de kennis met betrekking tot ongedraineerd rekenen toepasbaar te maken voor iedere partij die een grondlichaam beoordeelt of ontwerpt.
Op dit moment worden de ontwikkelingen in D-Geo Stability 2019 geprioriteerd door beheerders van (uitsluitend) primaire waterkeringen. Met de bestaande financiering worden de belangen van bijvoorbeeld wegenbouwers maar ook beheerders van regionale keringen slecht behartigd. Het doel van dit TKI project is om wegenbouwers, rail-infra beheerders, beheerders van regionale keringen, maar mogelijk ook andere partijen die met de stabiliteit van een helling te maken hebben (vuilstort, bergen, zware machines), te mobiliseren en laten participeren in de ontwikkeling van D-Geo Stability 2019. Wanneer deze partijen een bijdrage leveren aan de ontwikkeling, kunnen de door hen benodigde functionaliteiten ingebouwd worden en in een test of pilotproject worden toegevoegd.
Het mobiliseren van de gemeenschap gebeurt op drie verschillende manieren.
– Bijdrage aan de klankbordgroep
– Bijdrage aan de testgroep
– Kennis delen via cursussen
Met name de klankbordgroep is sturend in het prioriteren van de ontwikkelingen van D-Geo Stability 2019. Dit project biedt de mogelijkheid de klankbordgroep uit te breiden met partijen uit andere sectoren die ook een macrostabiliteit opgave hebben. Deze klankbordgroep gaat de aanvullende wensen inventariseren en prioriteren. De sector geeft aan welke functionaliteiten de hoogste prioriteit hebben, en deze worden in een aantal sprints geïmplementeerd.
De kruisbestuiving met andere sectoren zal ook het kennisniveau bij de primaire waterkeringen doen verbeteren. Daarnaast verbetert de software ook de internationale positie van Nederlandse bedrijven.

Omschrijving van de activiteiten

Het product wordt volgens de planning opgeleverd in mei 2019. Tot die tijd vinden de volgende mijlpalen plaats:
– Iedere 6 weken een gebruikersgroep bijeenkomst (liefst zsm met de brede sector ipv alleen vertegenwoordigers van waterschappen).
– Iedere 6 weken wordt een increment opgeleverd dat getest moet worden.
– In 2018 vinden drie cursussen plaats waar kennis gedeeld en breed verspreid wordt met betrekking tot het toepassen van de software.
– De eerste sprint behorende bij dit TKI voorstel is gepland in de tweede helft van december 2018.
De gebruikersgroep dient te prioriteren welke componenten van D-Geo Stability voor de droge sector noodzakelijk zijn. Naar verwachting worden, in samenspraak met de sector, de volgende componenten geïmplementeerd:
– Grondvernageling conform Talren
– Geotextielen
– Horizontal balance
– Delen uit gewapende grondconstructies uit CUR 168

Verwachte resultaten

1
D-Geo Stability 2019
2019

Innovativiteit

Nederland implementeert het concept ‘ongedraineerd rekenen’ op een vernieuwende manier. De innovatieve implementatie voorspelt de stabiliteit van een talud met meer precisie. Het nieuwe concept wordt nu voor het eerst toegepast voor de primaire waterkeringen. Het doel van dit voorstel is om deze innovatie ook toepasbaar te maken binnen de rest van de civiele sector.
Gebruikers vanuit de sector (buiten de waterkeringen wereld) moeten mede de software ontwikkelingen gaan aansturen zodat de innovatieve methodieken ook voor hen toepasbaar worden. Op deze manier worden de modules die specifiek voor hen van belang zijn gecombineerd met de ongedraineerde analyses.

Valorisatie

Op dit moment wordt de reguliere versie van D-Geo Stability (18.1) gebruikt voor advies met betrekking tot macrostabiliteit. Wanneer er een beter alternatief beschikbaar is, zal hierop worden overgestapt. Het is de bedoeling dat de huidige lijn wordt uitgefaseerd en dat de versie die in 2019 beschikbaar komt, deze rol overneemt. De nieuwe software zal zorgen voor een consistente werkmethodiek bij waterkeringen, wegenbouw en overige infrastructurele projecten.
De huidige versie (18.1) wordt verstrekt tegen licentiekosten, variërend van ongeveer 2000 tot 5000 euro per jaar, afhankelijk van het aantal modules. De versie die wordt ontwikkeld met deze TKI subsidie zal in ieder geval de komende 5 jaar beschikbaar worden gesteld via de helpdesk water. We verwachten dat de nieuwe softwareversie snel door de gehele sector gehanteerd zal worden, omdat men nu al veelvuldig gebruik maakt van de bestaande softwareversie en de vervanger tegen minder kosten beschikbaar gesteld zal worden. Op deze manier zal de nieuwe kennis en werkmethode vanzelf doordringen tot de adviespraktijk.
De meerwaarde voor de sector zal zijn dat er tegen lagere kosten, betere software op de markt zal komen waarmee projecten sneller en beter kunnen worden gerealiseerd.
Welk product (zie boven)?
Wie gaat het gebruiken?
Wie gaat ervoor zorgen, en hoe?
1
De gehele sector
Deltares zorgt via haar huidige kanalen dat de nieuwe software terecht komt bij de huidige gebruikers. Nieuwe gebruikers kunnen de software makkelijk vinden via de Helpdesk water.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

The navigation in ports and waterways has to be safeguarded by maintenance dredging, removing sediments deposited by tide, river flows and currents. The volumes of dredged material have substantially increased over the last 5 years. As maintenance dredging and relocation of these deposits can be highly expensive, port authorities seek for tailor-made solutions to reduce the costs and at the same time guarantee safe navigation in ports and waterways.
In a previous TKI Deltatechnology projects (DEL048), the return flow of dredged sediment from the sea to the port mouth was examined. This project is followed by another TKI Deltatechnology projects ‘Modellering lokale slibdynamiek en aanslibbing Maasmond (MoMa)’ (DEL089), that concerns the local sediment transport and sedimentation in the port itself. The current TKI proposal integrates the developed knowledge and bring new aspects, such as system knowledge, more in-depth modelling of fluid mud dynamics, innovative in-situ monitoring methods, water injection dredging and sediment trapping.

Doel van het project

The goal of the project is to deliver the multidisciplinary knowledge, which are necessary to successfully employ, quantitatively assess and generically improve the current maintenance strategies at the PoR. In particular, the results of the project can be further used for optimizing and testing novel water injection dredging scenarios at the PoR.
The project is aiming to deliver the following:
– Generated system knowledge: spatial and temporal variability of sediment at PoR
– Improved current (flow) model
– Validated sediment model on fluid mud dynamics
– WID actions model
– Proven working background of measuring devices: the Graviprobe, the Rheotune
The developed models can be applied for optimizing the dredging maintenance, inventory of effects of changes in infrastructure and management of dredging maintenance, estimation of transport paths and final use of dredged sediment, occurrence and thickness of fluid mud layers in the waterways and for research on mud transport. These applications are in line with related projects, such as CoVadem (DEL081) and SURICATES.

Omschrijving van de activiteiten

The planning for experimental and industrial parts of the project is the following:
For Experimental research:
2019: Validate the working principle of in-situ devices (the Graviprobe and the Rheotune), compare to other available methods tools in laboratory, check the sensitivity and repeatability of the tools, improve the applicability of the tools by linking their output to acoustic measurements.
For Industrial research:
2019: Build the system knowledge by conducting 4 monitoring campaigns (data collection), develop/advance the modelling of sediment dynamics, analyse the samples, study the sensitivity. Monitoring campaigns, data collection and interpretation will be conducted together with the PoR. The PoR contributes in-kind for this part of the research.
2020: calibrate and validate the models, study the sensitivity, apply various WID cases at different port areas, write final reports and scientific publications. The calibration and validation of the models will be done with the PoR’s experts. The PoR contributes in-kind for this research.

Verwachte resultaten

Volgnummer
Wat
Wanneer (jaar)
1
Report on model design and sensitivity study (memo)
2019
2
Report on monitoring tools (Graviprobe, Rheotune)
2019
3
Dataset for system knowledge and model validation
2019
4
Report on model development and application (final report)
2020
5
Publicly available and open-source sediment transport model at PoR
2020
6
Report on WID actions at PoR
2020
7
Scientific publications
2020

Innovativiteit

The innovative aspects relate among other things to the transition of fluid mud layers to the consolidated phase. Anther novel aspect is putting into perspective of sediment flows due to water injection dredging, compared to the natural sediment flows and the coupling with detailed in-situ measurements of fluid mud layers developments and sedimentation.

Valorisatie

Welk product (zie boven)?
Wie gaat het gebruiken?
Wie gaat ervoor zorgen, en hoe?
1
PoR, Deltares
State-of-the-art of the model and the guidelines
2
PoR, RWS, port authorities
Proof of working principle of innovative measuring tools, leading to a new globally-accepted criterium for nautical bottom
3
Deltares, PoR, technical universities
Validation of the models, system knowledge
4,5
Deltares, PoR, other parties
Transfer during cooperation project, inclusion of the validated model to the port maintenance and sediment management
6
Deltares, PoR, dredging companies
Optimization of sediment management, developing new maintenance concepts
7
Scientific community, technical universities and institutions
Publication in scientific journals

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Inland waterway transport is an excellent example of ecosystem services that benefit societies living around rivers. The dominant approach has been to adapt the river by means of river engineering measures to facilitate the navigation needs (viz. stable deep channel). However, this approach disrupts the natural system and leads to long term impacts on the riverine environment. To minimise such impacts; the concept of Building with Nature emerged.
With the recent technological development in the digitalisation domain (e.g. connectivity, and availability of large open source datasets), it is possible to take a step forward to enable an improved operational management approach of the fairway. Building on the CoVadem technology (www.covadem.org) that offers new opportunities to manage the navigation, the shipping can be adapted to the changing river conditions rather than the river being adapted to the shipping needs; this concept is called Navigation with Nature and will be piloted in the Chindwin river in Myanmar. The concept is particularly relevant for morphodynamic active rivers (e.g. Ayeyarwady, Mekong, Rio Magdalena, etc.). These rivers share a common aspect of having a rather fast migration of the navigation channel, which may shift hundreds of meters during a wet season. Consequently, navigation may be hampered because of these changing conditions, ultimately risking accidents by grounding vessels. Such an approach also supports navigation in a more sustainable way, by reducing the dependency on hard interventions. (www.covadem.org) offers new opportunities to manage the inland waterway
Deltares with CoVadem Services and CDR international are aiming to build on the recent developments of CoVadem to offer solutions, which are applicable for rivers other than the Rhine where the technology has been developed. In that, there are new challenges that require improvement of our knowledge about data-model integration, automated utilisation of data feeds from the ves

Doel van het project

The main aim of this project is to further deepen, broaden, and integrate our knowledge and improve our tools (add-ons and coupling) for the situation of highly morphodynamic rivers to be able to link multiple sources of data with models in an operational mode.
The data sources include:
 depth data collect by vessels sailing along a given route via CoVadem Box,
 meteorological data from local stations and from open sources,
 discharge and water level data from measurement stations, and
 river planform from satellite images.
The models include:
 Hydrological (rainfall run-off) model for discharge computation,
 hydrodynamic model for water level computation.
The tools and add-ons aims to:
 generate bed level, and consequently depth maps from scarce data (few ships equipped with CoVadem, and low traffic intensity, and
 develop an approach that is suitable for morphodynamic active rivers.
The research component in this project focuses on the data-model integration, data assimilation techniques, and the development of tools.

Omschrijving van de activiteiten

Within this project, the following main activities will be carried out:
1- Modelling in data-scarce environment, utilising earth observation datasets, in combination with local measurements; (Industrieel onderzoek)
1.1- Catchment modelling:
We further develop, adapt and utilise the recently developed rapid hydrological modelling approach (3 clicks to model) to build and utilise models for data scarce environment – upscaling to application in relation to CoVadem.
1.2- Hydrodynamic modelling; one-dimensional modelling of long river reach in a data scarce environment.
We further develop, adapt, and utilise the recently developed EO-Rivers toolbox, which is rapid river model building python toolbox that is recently developed to function within Delta Shell – upscaling to application in relation to CoVadem.
2- Configuration of an operational navigation depth forecast system (using FEWS), based on CoVadem Technology; (Industrieel onderzoek)
2.1- Transformation of the specific FEWS configuration for a more generic applicability.
The CoVadem system has been developed for the specific settings of the Rhine in the Netherlands. The challenge here is to transform such configuration to suite generic cases and suitable for the international market.
2.2- API adaption to allow the system to function in the cloud
So far, the forecasting system is run locally. The next step is to enable the operationalisiation of the system in its entirety in the cloud (Amazon cloud)
3- Waterway depth forecasting procedures – (Industrieel onderzoek):
3.1 – Develop a methodology to deal with planform changes
3.2- Develop an approach for depth map creation suitable for scarce data (suitable for few number of vessels and low frequency of traffic)

Verwachte resultaten

Volgnr
Wat
Wanneer (jaar)
1
Improved tools to enable modelling in data-scarce environment
2019
2
Generic Configuration for CoVadem application in international context with cloud service
2019
3
Tools for Waterway depth forecasting
2019
4
At least one publication in international conference
2020

Innovativiteit

The CoVadem technology has been developed in the context of the Rhine River, which is a trained river with a stable navigation channel. The navigation intensity and the number of vessels with the CoVadem box are sufficiently many such that high quality data can be obtained. And, models are well developed for operational use. These conditions are not the same the Chindwin River, which is morphologically active, deep channel position changes over time, with few ships using the CoVadem box. Innovation is needed to enable the utilisation of the CoVadem technology for these conditions, which is prevailing in many rivers.
We can list a number of challenges that require innovation, as follows:
 Modelling in a data-scarce environment
 Integration of meteorological datasets from open source data, or global models (e.g. GLOFFIS) with data from local sources to improve the quality of the predictions of discharge and subsequently water levels.
 Development of an approach to identify river planform changes and major shifts in the location of the deep channel and to enable the assimilation of such information in updating the navigation route and update the hydrodynamic model with the most recent dimensions.
 Assimilation of the scarce depth data coming from the few vessels equipped CoVadem box with pre-exiting bed level data to maximise the quality of the navigation depth prediction.
 Offering Cloud computing based services, which involves running the entire system in the cloud.

Valorisatie

Welk product (zie boven)?
Wie gaat het gebruiken?
Wie gaat ervoor zorgen, en hoe?
improved tools to enable modelling in data-scarce environment
Industry: for utilisation in projects in data scarce environments
Researchers: for utilisation of open earth datasets and further development of tools and scripts
Deltares will maintain it and also apply it in international projects.
Further development into stand-alone tool(s) is foreseen
Generic Configuration for CoVadem application in international context with cloud service
Industry: this can support the scaling of the CoVadem services to rivers other than the Rhine, and suitable for the international market
Deltares will maintain it by applying it in more cases and further improves it.
Tools for Waterway depth forecasting
Industry: the tools can be made available for consultants that would like to offer similar service
Researchers: the tools will be made available for further researcher
Deltares will maintain it by applying it in more cases and further improves it
Scientific paper
Open to all
Joint contribution of Deltares and partners

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Faalkansanalyse geeft voor geotechnische constructies een scherper
beeld van de veiligheid en daarmee van de aanvaardbare
restlevensduur. Bij complex constructief gedrag is het echter vaak nodig
om geavanceerde analysetechnieken (bv. Eindige Elementen Methode,
EEM) toe te passen voor het bepalen van de faalkans. De rekentijden
Aanleiding voor het project van volledig probabilistische EEM-analyses zijn met de nu beschikbare
technieken zeer lang (orde weken, maanden tot jaren) en de
robuustheid is nog onvoldoende. Voor toepassing van faalkansanalyses
voor complexe geotechnische vraagstukken (bv. kademuren) in de
praktijk is het noodzakelijk om de analyses sneller en robuuster te
maken. Het lange-termijn doel is om de (technische) levensduur van
geotechnische constructies zoals kademuren op een praktische en
verantwoorde manier te kunnen verlengen.

Doel van het project

Doel van dit project is het praktisch toepasbaar maken van recent
ontwikkelde surrogate modelling technieken ter verbetering van
faalkansanalyses voor kademuren en vergelijkbare geotechnische
constructies welke met EEM-modellen getoetst en ontworpen worden.
Hiervoor is het nodig om de rekentijd van de faalkansanalyse te
reduceren tot maximaallweek (of 1000 EEMberekeningen) en moet de analyse goed duidbare resultaten geven (geen black box). De surrogate modelling technieken zijn tot nu toe alleen in andere
engineering domeinen in academische studies toegepast. Voor
praktische toepassing in de geotechniek wordt dan ook nodige
doorontwikkeling en uitbreiding van deze technieken noodzakelijk
geacht. Hiermee geeft het project directe invulling aan de K&I vragen in
de KIC Natte Infrastructuur en Kunstwerken met betrekking tot
probabilistische toetskaders en maatregelen ter verlenging van de
technische levensduur of het beter benutten van infrastructuur

Omschrijving van de activiteiten

2019
• voorstudie en implementatie: identificeren en koppelen
kansrijke combinaties: surrogate modelling (bv. adaptive
kriging) met faalkansanalyse (bv. Importance Sarnplinq)
• case study data: identificeren van minimaal twee
representatieve case studies data verzamelen en opstellen
modellen
• testen en doorontwikkelen methodes a.d.h.v. de cases
2020
• (vervolg testen en doorontwikkelen analysemethodes a.d.h.v.
meer complexe constructies)
• rapportage en concept handreiking (incl. stappenplan en default
instellingen etc.) ter uitvoering van faalkansanalyses voor
grond-constructie interactie problemen
• journal article: wetenschappelijke publicatie over de
ontwikkelde methode en performance op case studies
Activiteit Type activiteit Rol partijen
Deltares voert uit; PoR
voorstudie en industrieel adviseert met oog op
implementatie onderzoek praktische toepasbaarheid
op termijn.
case studie data
industrieel PoRverzamelt data en
onderzoek stelt deze ter beschikking
Deltares voert uit; PoR
testen en industrieel
adviseert met oog op
doorontwi kkeien onderzoek
praktische toepasbaarheid
methodes op termijn, evtl. met
inbreng ingenieursbureau.
rapportage en concept industrieel Deltares lead author, PoR
handreiking onderzoek vult aan en reviewt.
journal article
industrieel Deltares lead author, PoR
onderzoek co-author.

Verwachte resultaten

Volgnr Wat Wanneer
(jaar)
Rapport met bevindingen methode testen en
1 uiteindelijk ontwikkelde methode combinaties, incl. 2020
case studies
Concept handreiking faalkansanalyse grond-
2
constructie interactie (vastleggen inzichten
kademuren cases; in het vervolg te verwerken in 2020
geotechniek-brede handreikingen en regelgeving)

Innovativiteit

De momenteel gangbare methodes om faalkansanalyses uit te voeren
zijn niet of nauwelijks geschikt voor toepassing met EEM-analyses. Dit
komt voornamelijk door convergentieproblemen (bv. FORM) en zeer
lange rekentijden (bv. Monte Carlo analyse of Directional Sampling).
Het innovatieve gehalte van het project ligt in het testen en
doorontwikkelen van recent ontwikkelde wetenschappelijke methodes,
waarvan de resultaten buiten de civiele techniek en geotechniek
veelbelovend zijn. Het succes van de voorgestelde methode zit met
name in het efficiënt gebruik maken van de tijdrovende EEM
berekeningen en het ontwikkelen van een separate omgeving waarin de
faalkansanalyse robuust uitgevoerd kan worden.

Valorisatie

Welk product
Wie gaat het gebruiken?
Wie gaat ervoor zorgen, en
(zie boven)? hoe?
1 Rapport / Deltares Deltares implementeert
methode Port of Rotterdam (PoR) methodes in door derden te
gebruiken software
Wetenscha ppel ij ke
1 Rapport / Deltares / academia publicaties (met focus op
methode innovatieve ontwikkelingen
methode)
2 Concept
Markt (bv. Doorontwikkeling tot breder
handreiking ingenieursbureaus) / toepasbare regelgeving
Deltares door Deltares

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Ontwikkeling in de afgelopen jaren van een eerste versie van het Shoretension-afmeersysteem, waarbij een schip in plaats van alleen maar met afmeerlijnen nu met pneumatische/hydraulische cilinders op de kade wordt afgemeerd. Het systeem wordt al in de praktijk toegepast, maar de onderliggende kennis voor de (beperkingen in de) inzet van de methode zijn nog niet goed bekend. Ook in de praktijk, op basis van veldmetingen, bleek het niet mogelijk om die kennis te ontwikkelen. Het uitvoeren van analyses op basis van schaalmodelmetingen, onder gecontroleerde omstandigheden, zal het ontwikkelen van die kennis wel mogelijk maken

Doel van het project

Doel van het project is het met behulp van schaalmodelmetingen de (on)mogelijkheden van innovatief afmeren van schepen binnen de haven van de toekomst inzichtelijk maken. Dit betekent afmeren met speciale technieken – het Shoretension-systeem is hiervoor voorzien binnen dit project – in combinatie met complexe golfcondities die rondom en in een haven op kunnen treden. Die golfcondities zullen op termijn alleen nog maar bepalender worden, wanneer er in de toekomst steeds meer gewerkt zal gaan worden met open of zelfs drijvende havenlayouts om zo de impact op de omliggende kust te verkleinen. Met het kunnen inzetten van innovatieve afmeertechnieken zou het aantal onwerkbare dagen in de haven van de toekomst mogelijk (meer dan) gehalveerd kunnen worden. De uitkomsten van het project zullen laten zien hoe innovatieve afmeermethodes ingezet kunnen worden, wat toepassingsgrenzen zijn (en die eventueel verleggen) en de afmeersystemen zelf zouden mogelijk geoptimaliseerd kunnen worden (instellingen).

Omschrijving van de activiteiten

2018, Q2/3: voorbereiden van de schaalmodeltesten
(Deltares: aansturen golfbassin, golfcondities, afmeren in havens, MARIN: scheepsaspecten, Shoretension: instellingen afmeersysteem + link naar praktijk, RHDHV: link naar praktijk en koppeling naar inzet in numerieke modellen van afgemeerde schepen in havens)
2018, Q4: uitvoeren van de schaalmodeltesten
(Deltares + Shoretension, icm MARIN)
• Er wordt gestreefd naar een combinatie met de PIANC-ledenavond voor het tonen van de metingen aan het relevante technische kennisnetwerk.
• Het uitvoeren van de metingen zal een gezamenlijke activiteit zijn van Deltares en Shoretension. De aansturing van de metingen en de golfcondities zal door Deltares worden uitgevoerd. Het aansturen en instellen van de afmeertechniek zal door een medewerker van Shoretension worden uitgevoerd. Gepland is alle metingen gezamenlijk uit te voeren en dus dat er gedurende de gehele meetcampagne experts van Deltares én van Shoretension aanwezig zullen zijn en bij zullen dragen (is ook uitgangspunt geweest in de begroting/het bemensingsplan).
2018, Q4/2019, Q1: analyseren van uitkomsten + rapportage aanmaken
(Deltares + Shoretension)
Er is voorzien om op basis van de uitkomsten een paper te presenteren op een relevante conferentie. Dit zou mogelijk een conferentie binnen het PIANC-kennisnetwerk kunnen zijn. Dit zal een gezamenlijke actie zijn, waarbij medeauteurs zijn voorzien vanuit alle betrokken partijen om zo ook het team achter het project weer te kunnen geven.

Verwachte resultaten

De uitkomsten van dit project zullen inzicht geven in de mogelijkheden om schepen slimmer af te meren, dat wil zeggen met minder scheepsbewegingen en beter beheersbare krachten in afmeerlijnen en fenders, om zo efficiënter schepen te kunnen laden en lossen. Het aantal onwerkbare dagen per jaar (vanwege weers- en golfinvloeden) in een haven zal hierdoor sterk afnemen. De partners (marktpartijen) zullen beter de randvoorwaarden voor het inzetten van nieuwe afmeersystemen weten (toepasbaarheidsgrenzen, optimale benutting) en zij zullen beter weten hoe die systemen weergegeven kunnen worden in numerieke simulaties, waardoor de efficiëntie en het nut van de methode ook numeriek onderbouwd en voorspeld kan gaan worden voor toepassing in nieuwe situaties.
Er worden rondom nautische infrastructuur en havens vele innovaties ontwikkeld, waaronder door ShoreTension. Mogelijk dat andere innovaties die op dit moment in ontwikkeling zijn, of andere stakeholders binnen havens (bv terminalbeheerders), op termijn tot een vervolgsamenwerking zullen leiden. Hier zijn al concrete gespreken over gaande.

Innovativiteit

Van oudsher worden schepen afgemeerd met afmeerlijnen. In het verleden zaten innovaties in het afmeren van schepen enkel in het materiaal van de afmeerlijnen (staal, kunststof). Sinds kort wordt er ook gewerkt aan het ontwikkelen van andere (efficiëntere) manieren van afmeren. Daarnaast worden ook de layouts van havens niet altijd meer traditioneel uitgewerkt (vroeger standaard een bassin achter golfbreker) en wordt onder andere meer aan meer open layouts gedacht die minder negatieve effecten in het kustsysteem zullen hebben. De inzet van innovatieve afmeertechnieken zullen bijdragen aan het mogelijk maken van die meer open havenlayouts (toch stabiel liggende schepen, ondanks hogere en complexere golfcondities in de haven)
Het consortium is gericht op het begrijpen van die complexe combinatie van golfcondities in en rondom nieuwe haventypes, de interactie met verschillende infrastructuur en hoe door af te stappen van traditioneel afmeren van schepen de werkbaarheid van havens onder die condities vergroot kan worden. Het project gaat over het op een efficiënte manier overbrengen van afmeerkrachten van schepen op de kade. De interactie met de haveninfrastructuur bestaat uit interactie met verticale kades en taluds, maar ook met nieuwe ontwikkelingen in havenontwerpen (innovatieve layouts).
Shoretension zal aan het project bijdragen met een (reeds eerder ontwikkelde) schaalmodelversie van hun afmeersysteem en kennis van de techniek achter deze methode. Royal HaskoningDHV zal bijdragen met hun kennis uit de haven(bouw)praktijk en numerieke methoden om bewegingen van afgemeerde schepen te berekenen

Valorisatie

Voorzien is dat de resultaten van dit project zullen worden gepresenteerd op een PIANC conferentie en mogelijk bij andere, gerelateerde conferenties. PIANC is het internationale kennisnetwerk van infrastructuur ten bate van watergedragen transport. Het is een mondiaal netwerk met een zeer actieve Nederlandse sectie, waarin ook Deltares en de andere projectpartners actief zijn (bestuur, deelname aan werkgroepen). Er wordt gestreefd naar het plannen van de metingen rondom de jaarlijkse NL-PIANC-ledenavond (die bij Deltares gehouden kan worden, inclusief bezoek aan de meetopstelling) om op die manier zo direct mogelijk aan te sluiten op het relevante kennisnetwerk.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Context
Schutsluizen gelegen tussen zout en zoet water vormen naast een bescherming tegen hoogwater de toegang voor scheepvaart. Bij elke schutting lekken zij echter een volume van zout water de zoete binnenwateren in. Deze binnenwateren dienen als bron voor drinkwater en voor de agrarische sector. Daarnaast heeft de kwaliteit van deze wateren een sterk ecologisch belang. Met de groei van het volume transport over water en met de aanleg van nieuwe, grotere sluizen neemt de zoutindringing door schutsluizen nadrukkelijk toe.
Bellenschermen worden ingezet als methode om de zoutindringing te voorkomen. Verschillende recente onderzoeken beschouwen vernieuwde ontwerpen van bellenschermen, in de Stevinsluis (2010) en de Krammer jachtensluis (2014). Naast bellenschermen beschouwen deze studies ook het toepassen van een spoeldebiet van zoet water door de kolk, en van waterschermen. De studies voeden de keuze tussen het gebruik van zoet water (indien voldoende beschikbaar) of van energie (vooral voor bellenschermen). Het energiegebruik, en de installatiekosten voor grote compressoren, zijn aanleiding voor een gewenste optimalisatie van de bellenschermtoepassing.
Het inzetten van bellenschermen om water van verschillende dichtheden te scheiden beperkt zich niet enkel tot schutsluizen. In de baggerindustrie is steeds meer aandacht voor de environmental impact van de baggerwerkzaamheden. Om gebaggerd materiaal niet in suspensie in de omgeving te brengen, bijvoorbeeld wanneer dit gevoelige koraalgebieden betreft, wordt een tijdelijke haven gebruikt als sediment afvang. Om te voorkomen het sediment daar uit stroomt wordt het bellenscherm ingezet in de havenmond. Het concept leunt op de kennis die is opgedaan in de toepassing in schutsluizen maar er zijn belangrijke verschillen tussen zout water en water met bagger sediment.
Vergelijkbaar met bovenstaande toepassing verkent de Gemeente Amsterdam of een oud havenbassin geschikt kan worden gemaakt als zwemwater door deze met een

Doel van het project

Het doel van het voorgestelde onderzoek is tweeledig:
1. De kennis van de werking van een bellenscherm vergroten;
2. Nieuwe onderzoeksmethodes ontwikkelen en valideren;
Deze doelen worden onderstaand nader toegelicht.

Omschrijving van de activiteiten

Vooruitlopend op het voorgestelde onderzoek zijn reeds enkele onderzoeken uitgevoerd.
Verrichte acties tussen september 2016 en maart 2017
Gedurende september t/m december heeft Deltares met een studente van de TUDelft metingen verricht op kleine schaal. Met name betrof het metingen in een goot met waterdiepte ca. 1 m en breedte 1 m. Deze metingen lieten een goede eerste overeenkomst zien met zowel schaalmodel- als in situ metingen uit literatuur. Gedurende het project is een aantal keer gesproken met prof. R.F. Mudde van de faculteit Technische Natuurwetenschappen. Vanuit deze faculteit werd een extra meetinstrument aan Deltares uitgeleend om meer inzicht te verkrijgen in de belgrootte en -snelheid. Tevens heeft dhr. Mudde en zijn promotiekandidaat M. Mandalahalli inhoudelijk bijgedragen aan het onderzoek. Ten slotte heeft de samenwerking ertoe geleid dat deze vakgroet twee MSc afstudeeronderzoeken heeft uitgeschreven gericht op een fundamenteel begrip van het gedrag van bellen in zout water en het kunnen meten van de belgrootte en stijgsnelheid m.b.v. geavanceerde meettechnieken.
In januari heeft een student van Boskalis metingen uitgevoerd aan een bellenscherm in een sedimentafvang. Deltares is gevraagd om advies in de opzet van de metingen.
Verrichte acties tussen maart en september 2017
Van februari tot en met juni 2017 is een project uitgevoerd met een vijftal studenten in het kader van hun studie Werktuigbouwkunde. Het project viel onder gezamelijke begeleiding van Deltares en prof. J. Westerweel van de vakgroep Fluid Mechanics. Deze studenten hebben een innovatieve meetmethode toegepast welke de dichtheden aan weerszijden van een bellenscherm vastlegt in tijd en ruimte, op basis van videobeelden van testen waarin het zoute water gekleurd is.
In het kader van het voorgaande TKI onderzoek Effectiviteit van een bellenscherm als scheider van water van verschillende dichtheden hebben deze metingen een vervolg gekregen in de zomermaanden van 2017. In de faci

Verwachte resultaten

Het verwachte resultaat is tweeledig.
– Op basis van literatuur en metingen meer inzicht in het toepassingsgebied van bellenschermen;
– De vaststelling van de toepasbaarheid van numerieke berekeningen in de vaststelling van de effectiviteit van bellenschermen als scheider.
Met de resultaten van dit onderzoek is het mogelijk om onderzoek uit te voeren gericht op de verschillende specifieke toepassingen van bellenschermen en hiermee bijvoorbeeld ontwerpoptimalisaties uit te voeren. Dergelijk onderzoek past in een PPS samenwerking met bijdrage van de marktpartijen, of in een volledig door de marktpartijen gefinancierd advieswerk, afhankelijk van de scope van dat vervolgproject.

Innovativiteit

De afgelopen jaren zijn studies uitgevoerd naar de toepassing van het bellenscherm in sluizen. Metingen onderschrijven de toepasbaarheid van deze bellenschermen. In het voorgaande TKI onderzoek zijn schaalmodelmetingen uitgevoerd om meer inzicht te verkrijgen in de werking van het bellenscherm en de validiteit van metingen op deze schaal.
Om meer inzicht te verkrijgen in de werking van bellenschermen dient een analyse te worden gemaakt van de verschillende gemeten scenario’s.
Om onderzoek uit te voeren voor overheden en/of marktpartijen, gericht op projectspecifieke toepassingen van bellenschermen dienen numerieke berekeningsmethodes te worden gevalideerd en dient kennis te worden verkregen in de schaalbaarheid van de resultaten naar werkelijkheid. Deze vragen zijn onderdeel van het voorgestelde onderzoek.

Valorisatie

Nagestreefd wordt om de kennis die in dit project te publiceren in (journal en/of conferentie) papers en te presenteren op conferenties. Toepassing in de praktijk valt buiten de scope van het onderzoek.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

The ability to produce rapid and reliable water level and (multi-level)
current predictions anywhere around the globe at any time will provide
a cutting-edge advantage to users of the system compared to potential
competitors. This is especially relevant to Dutch industry that is active
in many coastal areas (e.g. dredging and offshore wind), coastal
maintenance and harbour development.
These improved techniques will allow for optimal navigation decisions
not just in the competitive sailing sector, but most importantly will
support optimization of trade routes and promote more efficient
shipping.
The global model will find applications in areas of low data availability,
which are difficult to access, and with complex dynamics. It can be used
in areas vulnerable to storms and cyclones where fast and accurate
local information is required for emergency decision-making and
disaster risk reduction.
For the offshore and coastal infrastructure industry (e.g. harbours,
dredging, navigation), the GTSMcan provide fast, reliable water level
and current predictions, even in the absence of detailed measurements.
This can be used in planning and rapid assessment studies as well as
linked to operational modelling activities.

Doel van het project

The objective of this current cooperation project is to improve the
generic knowledge on global circulation prediction tools (numerical
modelling, handling large datasets, stabilizing workflows, optimizing
exports) to be able to develop new products and services as relevant to
the industry sector. Emphasis on improving quality and usability of
global circulation products, form the view point of industry
stakeholders.
We will test the reliability and usability of the predictions provided by
the GTSM in some real cases, and use the feedback and experience
gained to improve the overall performance of the system and to make it
available to even more users.

Uitgevoerde activiteiten

See attached the detailed work plan. From the project inception in June
2017 until its finish in July 2018, there are developments and activities
every month.
The workload is closely associated with the timing of legs of the Volvo
Ocean Race 2017-2018. The planning shows the different contributions
by Deltares and by Team AkzoNobel. In short, after inception on 1 June
2017:
Q2 2017: Mobilization, 1st pilot
Q3 2017: 2nd pilot, Pre-race improvements
Q4 2017: Actual race start, DCSM3D work intensifies
Q1 2018: Several legs & feedback, DCSM3D work continues
Q2 2018: Several legs & feedback, system evaluation & wrap-up
A separate table details the proposed interactions with the other
partners and the potential end-users of the results. At least 7 meetings
are proposed during the development.

Gerealiseerde resultaten

A major part of the proposed activities is the delivery of surface current
predictions up to 7 days in advance in a number of areas around the
globe, corresponding to the planned legs of the Volvo Ocean Race. The
selection of the areas and the timeframes is derived from the
discussions with partners about their specific needs, and their on-going
feedback about the predictions as they are produced.
Horizontal resolution of the tiles differs depending on the location,
between 0.025° and 0.050° resolution. The results of the GTSMwill be
exported as GRIB files on a regular grid for the end-users to download
and use. The results include surface currents that are composed of
components from tidal currents (GTSM) and non-tidal currents (from
the HYCOMNRL model).
Output from this cooperation can be summarized: Improved software,
dealing with global circulation predictions (improving both the numerical
models and the capability/techniques to deal with large data); A better
fit with the industries desires in terms of output formats, preferred
media, frequency, etc.
Per activity, outputs will be:
Q2 2017: Improved forecasts in the North Sea
Q3 2017: Improved forecasts in the North Sea, Biscay Bay, west Iberia,
global tool
Q4 2017: Improved system with optimized formats and media
Q1 2017: Continued global forecasts, improved operational DCSM3D
model
Q2 2017: Overview document at the end of the project. Active
participation in the final workshop at the end of the Volvo Ocean Race,
June 2018 in Scheveningen.

Innovativiteit

In this joint development, there will be intensive cooperation between
Deltares (the knowledge institute and software developer), Team
AkzoNobel (the in-situ output tester and main feedback-provider) and
the other parties (secondary feedback-providers and future users /
early-adopters) to improve global circulation forecast tools as needed
by the industry. Improving both the GTSMand the DCSM numerical
models’ accuracy, but also the operational platform’s ability to handle
large datasets and produce the desired output are parallel relevant
innovation components.
Here a major hurdle is providing global surface current maps which
combine both tidal circulation (most important over continental shelves)
and non-tidal circulation (most important over deeper ocean waters)
accurately, yet without needing a large investment in raw
computational power. For this, one needs clever tools to handle large
datasets elegantly.
These improved techniques will allow for optimal navigation decisions
not just in the competitive sailing sector, but most importantly will
support optimization of trade routes and promote more efficient
shipping.

Valorisatie

Added-value to private investors such as contractors and consultants for
early adoption: Although results will eventually be freely available (e.g.
open source), supporters & early-adopters of this development would
be able to contribute to the software development by suggesting
desired features of their own. This will provide the early adopters with a
head-start on the competition by being involved in the development of
specific tools to handle the model output, which can be adapted where
necessary to comply with specific company requirements. These
features would allow contractors and consultants to react much faster to
worldwide opportunities that require knowledge of detailed flow fields.
Cost savings to the companies will be achieved due to an improved
consistency of modelling results globally. This will replace the need to
rely on various regional models for different locations, each with their
own characteristics and needing different personnel to maintain and
operate them.

Link naar projectresultaten…

Aanleiding van het project

Context
Schutsluizen gelegen tussen zout en zoet water vormen naast een bescherming tegen hoogwater de toegang voor scheepvaart. Bij elke schutting lekken zij echter een volume van zout water de zoete binnenwateren in. Deze binnenwateren dienen als bron voor drinkwater en voor de agrarische sector. Daarnaast heeft de kwaliteit van deze wateren een sterk ecologisch belang. Met de groei van het volume transport over water en met de aanleg van nieuwe, grotere sluizen neemt de zoutindringing door schutsluizen nadrukkelijk toe.
Bellenschermen worden ingezet als methode om de zoutindringing te voorkomen. Verschillende recente onderzoeken beschouwen vernieuwde ontwerpen van bellenschermen, in de Stevinsluis (2010) en de Krammer jachtensluis (2014). Naast bellenschermen beschouwen deze studies ook het toepassen van een spoeldebiet van zoet water door de kolk, en van waterschermen. De studies voeden de keuze tussen het gebruik van zoet water (indien voldoende beschikbaar) of van energie (vooral voor bellenschermen). Het energiegebruik, en de installatiekosten voor grote compressoren, zijn aanleiding voor een gewenste optimalisatie van de bellenschermtoepassing.
Openstaande vraagstukken
Ten behoeve van een optimalisatie is fundamenteel begrip nodig van de werking van een bellenscherm als scheider van water van verschillende dichtheden. De uitgevoerde studies tonen dàt het bellenscherm als scheider werkt maar onvoldoende hóe. Onderstaand wordt een lijst gegeven van relevante, openstaande vraagstukken.
• Het effect van de belgrootte, en daarmee het ontwerp van het bellenscherm manifold op de prestatie als scheider van water met verschillende dichtheden;
• Het effect van de gelaagdheid in de kolk op de prestatie;
• De schaalbaarheid van de toepassing naar diepere kolken, met name gezien de grotere drukverschillen tussen weerszijden van het scherm;
• Het effect van de zoutconcentratie van het water op het gedrag van het bellenscherm;
• De robuustheid van het

Doel van het project

Het doel van het voorgestelde onderzoek is drieledig:
1. De kennis van de werking van het bellenscherm vergroten;
2. De representativiteit van schaalmodel- en van numeriek onderzoek vaststellen;
3. Aansluiting bij markt en wetenschap vinden op dit onderwerp.
Ad 1. Hiermee wordt bedoeld het vaststellen van hóe een bellenscherm werkt als scheider van water van verschillende zoutconcentraties. Hiertoe wordt de werking van de bellen op het water in kaart gebracht en wordt vastgesteld wat de gevoeligheid is van de prestatie van het scherm op verschillende randvoorwaarden en ontwerp of inzet van het bellenscherm.
Ad 2. Het vergelijken van schaalmodelmetingen op kleine schaal en van numerieke berekeningen met literatuur en met elkaar is hierin een belangrijke stap. Ook het vergelijken van resultaten op basis van metingen met verschillende verschalingen ofwel van verschillende berekeningsmethodieken i.h.g.v. numeriek onderzoek kan hiervan onderdeel zijn.
Ad 3. Een derde doel is om in het kader van de bellenschermtoepassing als scheider van water van verschillende dichtheden aansluiting te vinden bij de wetenschap en markt. Om deze reden wordt nagestreefd het onderzoek in nauwe samenwerking uit te voeren met m.n. de TUDelft, in het bijzonder de vakgroepen Transport Phenomena (o.a. prof. dr. Robert F. Mudde) en Process & Energy Fluid Mechanics (o.a. prof.dr.ir. Jerry Westerweel). Ook wordt samenwerking gezocht met de markt, om op de hoogte te zijn van hun ervaringen met het bellenscherm en van ontwikkelingen daarin of van metingen.

Omschrijving van de activiteiten

Verrichte acties tussen september 2016 en maart 2017
Vooruitlopend op het voorgestelde onderzoek zijn reeds enkele acties gestart.
Gedurende september t/m december heeft Deltares met een studente van de TUDelft metingen verricht op kleine schaal. Met name betrof het metingen in een goot met waterdiepte ca. 1 m en breedte 1 m. Deze metingen lieten een goede eerste overeenkomst zien met zowel schaalmodel- als in situ metingen uit literatuur. Gedurende het project is een aantal keer gesproken met prof. R.F. Mudde van de faculteit Technische Natuurwetenschappen. Vanuit deze faculteit werd een extra meetinstrument aan Deltares uitgeleend om meer inzicht te verkrijgen in de belgrootte en -snelheid. Tevens heeft dhr. Mudde en zijn promotiekandidaat M. Mandalahalli inhoudelijk bijgedragen aan het onderzoek. Ten slotte heeft de samenwerking ertoe geleid dat deze vakgroet twee MSc afstudeeronderzoeken heeft uitgeschreven gericht op een fundamenteel begrip van het gedrag van bellen in zout water en het kunnen meten van de belgrootte en stijgsnelheid m.b.v. geavanceerde meettechnieken.
De resultaten van het bovengenoemd meetonderzoek hebben ook geleid tot een extended abstract en een presentatie op de International Symposium on Shallow Flows (ISSF) komende juni 2017, waarmee verder wordt getracht om op het gebied van bellenschermen als scheider van water met verschillende dichtheden aansluiting te vinden in de internationale wetenschappelijke wereld.
In februari 2017 is gestart met een vijftal studenten onder gezamelijke begeleiding van Deltares en prof. J. Westerweel van de faculteit Werktuigbouwkunde. Deze studenten zullen een meetmethode ontwikkelen en valideren om de dichtheden aan weerszijden van een bellenscherm te meten in tijd en ruimte, op basis van videobeelden van testen waarin het zoute water gekleurd is. Deze testen stellen ons in staat om de verschillen tussen verschillende ontwerpen van bellenschermen, of van verschil in inzet (o.a. toegepast debiet) vast te

Verwachte resultaten

Het verwachte resultaat is dat onderzoeksmethodes op het gebied van bellenschermen als scheider van water met verschillende dichtheden zijn verbeterd. Een stap is gemaakt in de kennisontwikkeling m.b.t. hoe de prestatie van het bellenscherm geoptimaliseerd kan worden, en het is mogelijk geworden om hierin nader onderzoek uit te voeren met partners uit de markt en wetenschap.

Innovativiteit

De afgelopen jaren zijn studies uitgevoerd naar de toepassing van het bellenscherm in sluizen. Metingen onderschrijven de toepasbaarheid van deze bellenschermen. De werking van het bellenscherm als scheider van zout en zoet water wordt echter onvoldoende fundamenteel begrepen om opschaling naar grotere sluizen en optimalisatie van energieverbruik mogelijk te maken. Daarnaast mist benodigde kennis om onderzoek aan deze toepassing uit te voeren met overheden en marktpartijen: o.a. schaalfactoren, schaalregels en innovatieve meetmethodes. Dit zijn voorbeelden van de innovativiteit van het project.

Valorisatie

De kennis die in dit project wordt opgedaan zal worden gepubliceerd in (journal en/of conferentie) papers en worden gepresenteerd op conferenties. Toepassing in de praktijk valt buiten de scope van het onderzoek.

Link naar projectresultaten…