Rainbowen: Van medium en grof zand

Rainbowen: Van medium en grof zand

Burgmans, S.H.

Oostinga, H. (mentor)
Oostveen, J.P. (mentor)
Van Rhee, C. (mentor)
Van der Schrieck, G.L.M. (mentor)
Visser, P.J. (mentor)
Stive, M.J.F. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

2003-03-20

De sleephopperzuiger is een vrijvarend schip dat natte grond verzet. De sleephopperzuiger kan zijn lading lossen door deze via de boeg door een nozzle (tromp) te lanceren. Deze losmethode heet rainbowen. Rainbowen van medium en grof zand is gebruikelijk, wat wil zeggen een korreldiameter van 200 µm tot 2000 µm. Bij rainbowen bestaat er grote onbekendheid over de plaatsingslocatie van het zand. Deelprocessen van het proces rainbowen zijn onvoldoende beschreven en gekwantificeerd. Er zijn geen modellen beschikbaar om een voorspelling te geven over de bij rainbowen gegenereerde zandlichamen. In dit verslag wordt een beschrijving gegeven en een rekenmodel ontwikkeld waarmee mogelijke voorspellingen gedaan kunnen worden van het losproces rainbowen. De procesonderdelen van het rainbowen zijn geometrisch onder te verdelen in: A. schip, B. straal en C. stort. A. Aan boord van het schip wordt de mengselstroom door een tromp gelanceerd. De vorm van de tromp heeft invloed op de straal. B. Na de lancering van de mengselstroom uit de tromp, beweegt de mengselstroom enkele tientallen meters door de lucht in de vorm van een straal. Modellen voor de voorspelling van de straal zoals de wrijvingsloze kogelbaan benadering en een brandweerstralen model nemen onvoldoende de wrijving mee. Om een correctere voorspelling te maken over de reikwijdte van de straal blijkt het van belang te zijn om de hoeveelheid lucht die in de straal wordt opgezogen in de beschouwing mee te nemen. C. Bij de aankomst van de straal op het stort wordt een ontgrondingskuil gevormd. Bestaande modellen voor de ontgrondingskuil gaan uit van een straal zonder lucht. In de praktijk blijkt dat de ontgrondingskuil als gevolg van de lucht in de straal aanmerkelijk minder diep is dan berekend met een straal zonder lucht. Na de ontgrondingskuil gaat de mengselstroom over het talud van het stort stromen. Door de eigenschappen van de mengselstroom zoals de korreldiameter en de concentratie, worden korrels niet alleen gedragen door vloeistof, maar ook door onderlinge korrel-korrel contact. Er treden in de mengselstroom zowel viskeuze- als korrelspanningen op. In een 1D model zijn naast de turbulente ook de korrelspanningen opgenomen. De snelheden van de zandwater mengselstroom welke hierbij berekend worden blijken erg klein te zijn. Voor kalibratie en validatie van het 1D model is nader onderzoek nodig. Tevens is een verticaal geïntegreerd 2D model opgesteld voor de zandwater mengselstroom, waarin de invloed van de korrelspanning is opgenomen. Bij het opstellen van de vergelijkingen van dit model kan de invloed van de korrelspanning echter niet eenduidig ingevoerd worden. Door de grotere korreldiameter van het zand in de mengselstroom zijn de vergelijkingen van de processen erosie en entrainment ongevalideerd. Door de onbekendheid van deze processen is het 2D verticaal geïntegreerd model nog niet compleet. Wereldwijd wordt rainbowen toegepast, ervaringen van verschillende projecten zijn samengevat. Naast deze algemene kennis is ook praktijkervaring opgedaan op het project Palm Island in Dubai. Hier bleken vele in de theorie te verwachten verschijnselen ook in de praktijk op te treden. Tot slot, dit verslag is deels een theoretisch pionierswerk op het gebied van rainbowen. Door de auteur zijn in de literatuur geen andere theoretische analyses gevonden van het rainbowproces als geheel. Wel zijn de procesonderdelen zoals de straal en de mengselstroming reeds in de literatuur bekend. Duidelijk is geworden dat de processen welke optreden bij rainbowen door voornamelijk turbulente- en korrelspanningen moeilijk te beschrijven zijn. Via nader onderzoek zouden deze processen beter kunnen worden beschreven, waardoor uiteindelijk het proces van het opbouwen van een zandlichaam door middel van rainbowen beter te beheersen en te voorspellen is.

rainbowen
dredging
sand dumping
disposal
reclamation

http://resolver.tudelft.nl/uuid:2ed0c463-1257-4e56-8b86-28a3bcd007e4

Student theses

master thesis

(c) 2003 Burgmans, S.H.