Evaluatie breedte haveningang Waalhaven in licht van Richtlijnen Vaarwegen

Abstract

Een van de belangrijkste aspecten bij het ontwerp van een nieuwe binnenhaven of waterweg is de toegankelijkheid voor de scheepvaart. Tot medio de jaren 90 toen de Richtlijnen Vaarwegen werden gepubliceerd werd ontworpen op basis van het oordeel van ervaren nautici die zich aan de hand van bezoek, onderzoek van de stroming een beeld van de situatie vormen. De schatting van de ruimte die men nodig had voor het manoeuvreren met het schip was gebaseerd op ervaringen, vuistregels en op proefvaarten bij de oplevering van schepen. De vraag is nu of bestaande havens voldoen. Dit is onderzocht. De Waalhaven is gelegen aan de Waal in de stad Nijmegen. De haven werd in 1852 en 1853 aangelegd als vervanger van de Oude Haven, die ter hoogte van de huidige Waalkade gelegen was en was een industriehaven. Die functie had de haven tot midden jaren '90 en sindsdien is het een vluchthaven en aanlegplaats voor de beroepsvaart. De Waalhaven heeft een ingangsbreedte van circa 43m en wordt ook gebruikt door Klasse Va schepen. Op grond van de Richtlijnen Vaarwegen voldoet de Waalhaven niet aan de richtlijn Klasse Va schepen van 110x11,4m, waarbij de breedte van de haveningang minimaal 4 maal de breedte van een schip (4B) dient te zijn. De haveningang heeft in verhouding met de Klasse Va schepen slechts een breedte van 3,77B. Dit heeft echter gevolgen voor veiligheid en snelheid van afwikkeling. Bij Klasse IV schepen voldoet de Waalhaven aan de richtlijnen en heeft de haveningang in verhouding een breedte van 4,57B. In de richtlijn voor binnenhavens (Richtlijnen Vaarwegen), is de vereiste minimale breedte voor de haveningang 4,0B. Deze richtlijn is in de jaren zeventig geïntroduceerd en kan nu al achterhaald zijn. In dit afstudeerwerk wordt een beoordeling gegeven van de breedte van de haveningang van de Waalhaven. De studie zal betrekking hebben op de volgende situaties: • De grootte en vormgeving van de haven ten opzichte van de nautische veiligheid. • De effecten van langsstroom over de veiligheid van de scheepvaart. • De effecten van verschillende scheeps klassen. De onderzoeksvraag is dan ook: Voldoet de verhouding havenbreedte-scheepsbreedte bij de Waalhaven aan de Richtlijnen Vaarwegen voor de breedte van de havenmond wat betreft de nautische veiligheid, en zo niet wat zou de havenmond breedte moeten zijn ? Het onderzoek wordt uitgevoerd met behulp van een simulatorstudie SHIPMA. De RVW zijn opgesteld als kader voor gebruik door en voor Rijkswaterstaat, dat wil zeggen: een verplichting, waarvan alleen is af te wijken na toestemming van Rijkswaterstaat. Hoewel de RVW specifiek verwijzen naar Rijkswaterstaat worden de richtlijnen ook door de overige vaarwegbeheerder gebruikt voor het inrichten en ontwerpen van vaarwegen, zoals de Provincie Noord-Holland. De reden is dat de veilige en vlotte afwikkeling van het scheepvaartverkeer gediend is bij uniforme toepassing van de RVW door alle vaarwegbeheerders. Een beheerder heeft echter de mogelijkheid van de RVW af te wijken, mits de alternatieve oplossing eveneens de vlotte, veilige en betrouwbare vaart garandeert. Het is van belang, dat de vaarwegbeheerder afwijkingen van de richtlijnen goed kan motiveren, documenteert en de vaarweggebruiker adequaat informeert. De RVW zijn afgebakend tot: • het verkeerskundig ontwerp, het constructieve ontwerp behoort niet tot het terrein van de RVW; • vaarwegen van de CEMT klassen I tot en met V; • vaarwegen zonder stroming of met een langsstroom tot 0,5 m/s; • vaarwegen die niet hoofdzakelijk voor zeevaart bestemd zijn; • niet toegepast voor de vaargeulen op de Noordzee of Waddenzee. Na een literatuuronderzoek naar richtlijnen en modellen voor simulatorstudies, is het eigenlijke simulatoronderzoek uitgevoerd. Dit kan onderverdeeld worden in de volgende twee fasen: Fase 1: Datacollectie en toetsing van haven Het vooronderzoek richt zich op het verzamelen van de basisgegevens die noodzakelijk zijn voor de uitvoering van het onderzoek: • Vaststelling van de lay-out van de haven; • Vaststelling van de verschillende klasse schepen met de bijbehorende karakteristieken; • Vaststelling van de maatgevende omgevingsomstandigheden zoals stroming, waterstanden en wind. Fase 2: Simulaties In Fase 2 zijn met behulp van SHIPMA 7 een aantal (fast-time) simulaties uitgevoerd. Hierbij wordt de Waalhaven getoetst op nautische veiligheid en onder welke omstandigheden de manoeuvres haalbaar zijn. Ook is een gevoeligheidsstudie worden uitgevoerd met betrekking op een aantal aspecten. Het mathematische model dat in SHIPMA wordt gebruikt is identiek aan dat van de real-time Simulator van MARIN. Echter, is een uitzondering met betrekking tot het autopilot. In de real-time simulator wordt het schip door de mens gevaren en de fast-time simulator door het autopilot. Vergeleken met andere binnenhavens in Nederland, heeft de Waalhaven de kleinste haven ingang en is de enige haven die niet voldoet aan de verhouding van RVW (4.0B). Voor de simulatie, is er een nieuwe database aangemaakt voor de Waalhaven. De lay-out en de afmetingen van de haven is geconstrueerd op basis van de bestaande Waalhaven in Nijmegen. Voor de simulaties, zijn een paar gevalideerde model schepen geselecteerd. Deze model schepen zijn in afmetingen kleiner dan in de werkelijkheid, maar zal niet veel invloed hebben op dit onderzoek. Enkele gegevens zijn verzameld voor de simulatie zoals wind, waterdiepte en de stroom. De windsnelheid ter plaatse van de haven is bepaald door middel van KNMI gegevens. In de studie wordt een uniforme windsnelheid gebruikt. Voor de simulatie is een kielspeling van 1,0 m is gebruikt en de totale waterdiepte is 4m. De stroomrichting is van Oost naar West, er is geen stroming aangenomen in de haveningang. Voor het onderzoek zijn 4 langsstroom snelheden onderzocht: 0,3 m/s, 0,5m/s, 0,7m/s en 1,0m/s. De manoeuvres in SHIPMA worden gerelateerd aan een voorgeprogrammeerde baan die het schip volgt tijdens de simulaties met behulp van een autopilot. Bij het definiëren van de baan is de snelheid langs de baan gespecificeerd. Het autopilot probeert de baan zo goed mogelijk te volgen met minimale afwijkingen. Criteria manoeuvres: • Vlot verloop van manoeuvres circa 5min • Voldoende afstand tot de oevers bij invaren circa 8m • Maximaal 35° - 40° roerhoek gebruiken. • De snelheid van het schip dient voldoende te zijn afgenomen binnen het havengebied (