· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

Rekenmodel om effect van vegetatie op zandtransport door wind in rekening te brengen.

In dit rapport wordt ingegaan op de modellering van sedimenttransport door de wind op het strand en in de zeereep. Het doel is te komen tot een model waarmee effect en van beheersmaatregelen op de morfologie van de zeereep kunnen worden voorspeld, ten einde het zeereepbeheer te optimaliseren. Dit rapport beschrijft (a) versie 0.0 van het SAFE-model (Simulation of Aeolian Foredune Evolution) en (b) een stromingsmodel (HILL_MDL) dat het verloop van het windprofiel over een transect simuleert als functie van de topografie en de oppervlakteruwheid. Het stromingsmodel is gebaseerd op het werk van Zeman en Jensen (1987). Het is een twee-dimensionaal, tweede orde sluitingsmodel (d.w.z. dat ook turbulente variaties in de stroming worden gesimuleerd). Het stromingmodel levert windinvoergegevens voor het sedimenttransportmodel. SAFE 0.0 beperkt zich tot simulatie van zandtransport bij aanlandige wind, loodrecht op de zeereep. Het simuleert de ontwikkeling van een dwarsdoorsnede van strand en zeereep als functie van de topografie, vegetatie en sedimenteigenschappen. Er kan gerekend worden met een uniform windveld (dat wel in de tijd kan varieren) of met een windveld dat door het stromingmodel wordt gegenereerd. De effecten van vegetatie, hellingshoek, vocht en sedimenteigenschappen zijn uitgewerkt in kwantitatieve relaties. Zowel het stromingsmodel als het transportmodel kunnen op een aantal punten worden uitgebreid/verbeterd. Vooral de interactie vegetatie, wind en sedimenttransport dient nader te worden onderzocht.

Doel van het project "Fysische modellering zeereepontwikkeling" is de ontwikkeling van een model waarmee effecten van beheersmaatregelen op de morfologische ontwikkeling van de zeereep kunnen worden voorspeld, teneinde daarmee het zeereepbeheer te optimaliseren. Dit model bestaat uit een tweetal deelmodellen. Een stromingsmodel berekend de luchtstroming over de zeereep en de effecten van topografie en vegetatie op deze turbulente stroming. Een zandtransportmodel berekend op grond van de resultaten van het stromingsmodel de mate van zandtransport, de plaatsen waar erosie en waar depositie optreedt en de nieuwe vorm van de zeereep. Ais de vorm van de zeereep significant veranderd wordt het stromingsmodel opnieuw aangeroepen. Op grond van een eerdere haalbaarheidsstudie was aan het licht gekomen dat het stromingsmodel op een aantal punten verbeterd moest worden: Het model diende niet meer vast te lopen op recirkulatiewervels, de snelle redistributie van turbulente kinetische energie moest verbeterd worden, een fout in de berekening van de laterale wind moest verwijderd worden, de effecten van de kromming van de stroomlijnen op de turbulentie moesten opgenomen worden, de uitvoer moest geschikt gemaakt worden voor het SCOPE-model en het interpolatiealgoritme dat gebruikt werd voor de ruwheidslengte moest gewijzigd worden. Bovendien diende een validatie plaats te vinden op grond van meetgegevens. Alle genoemde wijzigingen zijn uitgevoerd en hebben de betrouwbaarheid van het model aanzienlijk verbeterd. Een gevoeligheidsstudie laat zien dat het model voor een aantal parameters gevoelig is. Het zou aan te raden zijn een meer gedetailleerde gevoeligheidsstudie uit te voeren. Bij deze studie bleek de impulsflux op enige hoogte (tussen 10 en 1000 m) onderschat werd door het model. De oorzaak hiervan is zeer waarschijnlijk een procedure voor het vereffenen van het impulsfluxprofiel. Dit zal moeten worden gewijzigd. Bij de validatie op grond van over Nederlandse zeerepen gemeten windprofielen bleek dat de windprofielen aan de zeewaartse zijde en op de top van het duin redelijk worden benaderd. Het is niet duidelijk in hoeverre afwijkingen te wijten zijn aan de onjuist gemodelleerde impulsflux. De vertraging van de stroming aan de lijzijde van de zeereep wordt door het model onderschat. Hieraan is gezien de geringe relevante voor het berekende zandtransport weinig aandacht besteed. De gevoeligheidsstudie zien dat voor een goede validatie van het model ook gegevens nodig zijn omtrent de impulsflux of de wrijvingssnelheid, daar deze laatste de belangrijkste invoerparameter is voor de berekening van het zandtransport.