Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

Veiliger scheepvaart door voorspellen gedrag zandgolven

22 juni 2007

STW-onderzoeker Joris van den Berg heeft een rekenmodel ontwikkeld waarmee de beweging van zandgolven voorspeld kan worden. Zandgolven worden gevormd door een wisselwerking tussen stroming en zand. Ze zijn een slag groter dan de zandribbels op het strand, maar kleiner dan zandbanken. Zandgolven bepalen voor een groot deel de vorm van de zeebodem van de zuidelijke Noordzee. De scheepvaart en ontwerpers van offshore infrastructuur hebben belang bij eengoed voorspellend computermodel. Joris van den Berg promoveert 29 juni aan de Universiteit Twente.

De wiskundige vergelijkingen die het gedrag van zandgolven beschrijven, zijn al langer bekend. Het hebben van geschikte vergelijkingen is echter niet genoeg om het gedrag te kunnen voorspellen, ze moeten ook betrouwbaar zijn op te lossen. Tot dusver waren er nog geen goed bruikbare manieren om deze vergelijkingen op te lossen, met name voor grotere zandgolven.

Eenvoudig

Van den Berg heeft eerst een sterke vereenvoudiging van de vergelijkingen gemaakt. Het vinden van oplossingen en daarmee het voorspellen van het zandgolfgedrag wordt hiermee veel eenvoudiger. Dit resulteerde in een gereedschap waarmee snel het effect van ingrepen als baggeren voorspeld kan worden. Dit model is met succes toegepast voor het bepalen van het herstel van zandgolven, na het baggeren van een gleuf voor de nieuwe hoogspanningskabel van Nederland naar Engeland. Daarna heeft Van den Berg efficiënte rekentechnieken ontwikkeld om de oorspronkelijke vergelijkingen op te kunnen lossen. Uiteindelijk resulteerde dit in een rekenmodel waarmee in de toekomst wellicht zelfs de wisselwerking tussen zandgolven en zandbanken onderzocht kan worden. Voor de veiligheid van de scheepvaart en het ontwerpen van 'offshore' infrastructuur, zoals pijpleidingen, kabels en platforms, is het van groot belang om de groei en beweging van deze golven te kunnen voorspellen.

Zandpatronen

Zandgolven ontstaan in los zand op de bodem van ondiepe zeeën. Door de getijstroming wordt dit losse zand verplaatst en hierdoor kunnen golfpatronen ontstaan. Deze patronen verstoren de getijstroming, waardoor nog meer zand de helling op wordt gestuwd. Uiteindelijk kunnen zandgolven zo'n vijf tot acht meter hoog worden en kunnen door stroming steeds verplaatsen en van vorm veranderen. STW-onderzoeker Joris van den Berg heeft een rekenmodel ontwikkeld waarmee de beweging van zandgolven voorspeld kan worden. Zandgolven worden gevormd door een wisselwerking tussen stroming en zand. Ze zijn een slag groter dan de zandribbels op het strand, maar kleiner dan zandbanken. Zandgolven bepalen voor een groot deel de vorm van de zeebodem van de zuidelijke Noordzee. De scheepvaart en ontwerpers van offshore infrastructuur hebben belang bij eengoed voorspellend computermodel. Joris van den Berg promoveert 29 juni aan de Universiteit Twente.

De wiskundige vergelijkingen die het gedrag van zandgolven beschrijven, zijn al langer bekend. Het hebben van geschikte vergelijkingen is echter niet genoeg om het gedrag te kunnen voorspellen, ze moeten ook betrouwbaar zijn op te lossen. Tot dusver waren er nog geen goed bruikbare manieren om deze vergelijkingen op te lossen, met name voor grotere zandgolven.

Eenvoudig

Van den Berg heeft eerst een sterke vereenvoudiging van de vergelijkingen gemaakt. Het vinden van oplossingen en daarmee het voorspellen van het zandgolfgedrag wordt hiermee veel eenvoudiger. Dit resulteerde in een gereedschap waarmee snel het effect van ingrepen als baggeren voorspeld kan worden. Dit model is met succes toegepast voor het bepalen van het herstel van zandgolven, na het baggeren van een gleuf voor de nieuwe hoogspanningskabel van Nederland naar Engeland. Daarna heeft Van den Berg efficiënte rekentechnieken ontwikkeld om de oorspronkelijke vergelijkingen op te kunnen lossen. Uiteindelijk resulteerde dit in een rekenmodel waarmee in de toekomst wellicht zelfs de wisselwerking tussen zandgolven en zandbanken onderzocht kan worden.

Voor de veiligheid van de scheepvaart en het ontwerpen van 'offshore' infrastructuur, zoals pijpleidingen, kabels en platforms, is het van groot belang om de groei en beweging van deze golven te kunnen voorspellen.

Zandpatronen

Zandgolven ontstaan in los zand op de bodem van ondiepe zeeën. Door de getijstroming wordt dit losse zand verplaatst en hierdoor kunnen golfpatronen ontstaan. Deze patronen verstoren de getijstroming, waardoor nog meer zand de helling op wordt gestuwd. Uiteindelijk kunnen zandgolven zo'n vijf tot acht meter hoog worden en kunnen door stroming steeds verplaatsen en van vorm veranderen.

..............................

Noot voor de redactie,