Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Golvende zeebodem wordt voorspelbaar

NWO-onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een computermodel ontwikkeld dat beschrijft hoe onderzeese zandgolven zich verplaatsen. Het model voorspelt op welke manier zeestromingen een gebaggerde vaargeul vervormen en maakt daarmee het havenbeheer eenvoudiger.

In rechte rivieren met een zanderige bodem ontstaan spontaan zandbanken die bijzonder hinderlijk zijn voor de scheepvaart. Ze heten alternerende banken omdat ze beurtelings bij de linker en de rechteroever liggen. De zandbanken verplaatsen zich vele meters per dag stroomafwaarts, zodat de beheerder de vaargeul steeds moet aanpassen. Het computermodel van de Twentse onderzoekers geeft een betrouwbare voorspelling hoe de rivierbodem verandert zodat het aanpassen van de vaarroutes eenvoudiger wordt.

Het model van de NWO-onderzoekers blijkt ook geschikt voor voorspellingen op zee. Zo vormen in de Rotterdamse zeehaven bewegende zandgolven een probleem. Ze verminderen plaatselijk de diepte van de vaargeul van 35 naar 28 meter. De zandgolven, één maat kleiner dan de bekende zandbanken in de Noordzee, vertonen verwantschap met de alternerende banken in rivieren. De onderzoekers gebruikten het model al op een drukke scheepvaartroute in de Japanse Setozee, waar het de groei van zandgolven na een baggeractie op een correcte manier simuleerde. Zandgolven onder stromend water ontstaan op de zelfde manier als watergolven in de wind. Beiden zijn moeilijk te voorspellen omdat kleine fouten in de aannames leiden tot grote fouten in de voorspellingen. De Twentse onderzoekers hebben deze moeilijkheid omzeild door een bestaand theoretisch model, het zogeheten Ginzburg-Landaumodel, te combineren met grote aantallen waarnemingen.

Het Ginzburg-Landaumodel is gebaseerd op een stabiliteitanalyse, en berekent hoe stabiel bepaalde golfpatronen in de zeebodem zijn, los van hoe een patroon ontstaat. Uit de analyse komen patronen naar voren die onder een bepaalde waterstroming vanzelf groeien. Met diverse theoretische aannames kan het model voorspellen of patronen werkelijk ontstaan en hoe ze in de loop van de tijd vervormen.

De onderzoekers hebben dit model gecombineerd met een genetisch algoritme dat zoekt naar waarden die tot de beste voorspellingen leiden. Daarvoor zijn grote hoeveelheden gegevens gebruikt van zandverplaatsingen in de stroomgoot in het Waterloopkundig Laboratorium. Om correcte voorspellingen te krijgen moet een rivier- of havenbeheerder het model aan de lokale situatie aanpassen. Daarvoor hoeft hij alleen maar dieptegegevens uit het verleden in het model te stoppen.



Nadere informatie bij:

* ir. Michiel Knaapen, (UT, faculteit Civiele Techniek)
* tel.(053) 4892831 of tel. (053) 4894320, fax (053) 4894040
* e-mail m.a.f.knaapen@sms.utwente.nl

* Promotie 11 mei

Zandgolven op vijftien meter diepte in de Japanse Setozee, gemeten met een sonar.