· · · Institutional Repository

In this report a model has been derived to simulate morphological behaviour under tidal conditions. The model is based on the set of equations of motion and mass-balance for both water and sediment. The study focused on the underlying assumption that the kinematic response of the water movement on the bottom variation is much stronger than the dynamic response. Application of the transport-field method (chapter 4) as suggested by De Vriend (1985) has been examined. The performed study is a next step towards a more efficient way of morphodynamic modelling and may contribute to a more thorough understanding of morphological models and processes in tidal regions.

Een onderzoek naar de morfologische veranderingen in het Friesche Zeegat. Na de afsluiting van de Lauwerszee is het bekken continu in verandering. Dit heeft gevolgen voor de bevaarbaarheid van de vaarroute naar Schiermonnikoog. In dit onderzoek wordt een voorspelling gedaan naar de ontwikkelingen voor het komend decennium en de gevolgen van deze ontwikkelingen voor de bevaarbaarheid. Daarnaast wordt gekeken of er een simpele effectieve wijze is die de bevaarbaarheid van het laatste deel van de vaarroute onder Schiermonnikoog kan garanderen. Dit deel heeft het meest te lijden onder de veranderingen. Tot slot wordt de mogelijkheid onderzocht om een nieuwe geul te baggeren naar een nieuwe aankomstlocatie op Schiermonnikoog. Deze locatie moet dan dichter bij het dorp liggen. Aan de hand van de historie, de theorie, eerdere onderzoeken en peildata van Rijkswaterstaat zijn er analyses en voorspellingen gemaakt van het bekken. Dit is gedaan met een semi-empirische benadering en een model in Delft3D. Uit beide benaderingen blijkt dat de geulen in het bekken smaller en dieper zijn geworden en dit ook in de toekomst zullen blijven doen. Daarnaast is de hoogte van de platen afgenomen ten opzichte van het verleden. Maatregelen om de bevaarbaarheid van de geulen te blijven garanderen zijn van toepassing op het laatste stuk van de vaarroute, het stuk onder Schiermonnikoog. Het blijkt dat met het uitdiepen van de geulen, het anders kiezen van een dumplocatie voor het gebaggerde materiaal en het verlengen van de geul de bevaarbaarheid niet verder achteruit gaat. Daarnaast is er een mogelijkheid om een nieuwe geul te baggeren. Echter deze geul vergt gedetailleerder onderzoek. De bevaarbaarheid van de vaarroute komt in het geding bij het uitblijven van effectieve maatregelen en het is te overwegen om een nieuwe geul te baggeren naar de huidige jachthaven om daar ook de veerboot aan te laten komen.

Door Rijkswaterstaat wordt de laatste jaren steeds meer aandacht besteed aan de natuurlijke processen die in de kustzone plaatsvinden. Daar waar mogelijk wordt de ontwikkeling van de kust overgelaten aan zijn natuurlijke dynamiek. Door dit beleid krijgen duinvalleien en slufter langs de Nederlandse kust weer een kans zich te ontwikkelen. Een slufter is een zoute of brakke duinvallei, die in verbinding staat met de zee en daardoor met enige regelmaat door de zee wordt overspoeld. Door de geleidelijke overgang tussen zout en zoet water ontstaat er een ecologisch zeer waardevol gebied met een grote varieteit aan zeldzame planten en diersoorten. Nederland kent twee slufters, namelijk het Zwin in Zeeuws- Vlaanderen en de Slufter op Texel. Daarnaast zijn er diverse pogingen ondernomen om enkele slufterachtige gebieden te laten ontstaan. Een goed voorbeeld hiervan is de Kerf in Schoorl. Het probleem is echter dat de op deze wijze ontstane gebieden zeer instabiel zijn en zonder ingrepen binnen de kortste keren zullen verzanden. Bruun & Gerritsen hebben een relatie ontwikkeld waarmee de stabiliteit van getijdebekkens bepaald kan warden. Indien deze echter toegepast wordt op slufters zal blijken dat alle slufters instabiel zijn. Toch heeft de Slufter op Texel reeds een bestaansgeschiedenis van meer dan een eeuw zonder dat er in het gebied drastische ingrepen plaats hebben gevonden. Om dit te kunnen verklaren is het systeem van de Slufter onder verschillende omstandigheden geanalyseerd. Dit is gedaan door het systeem van de Slufter in Sobek te modelleren. Onder verschillende omstandigheden is er een simulatie gemaakt, waarna aan de hand van de resultaten geprobeerd is het gedrag van de Slufter te verklaren. Hierbij is vooral de invloed onderzocht, van de geullengte en de waterstand in het bekken, op de verschillende soorten in getij asymmetrie en het daarbij beharende netto sedimenttransport. Uit deze analyse blijkt de invloed van de waterstand en geullengte op de getij dominantie. Waarbij stormcondities voor de stabiliteit van de Slufter een belangrijke rol spelen.

The area of the Merwedes is a transition zone between a tide-dominated area and a river-dominated area. With increasing river discharge, the influence of river flow dominates in this part of the Rhine-Meuse Delta. The composition of the river bed of the Merwedes is also a transitional area, because of the presence of both sand and mud. It is unknown how sediment transport and morphology in this area are influenced by the complex interaction of tidal flow and river flow. To be able to explain the morphological changes in the area of the Merwedes and to be able to anticipate on these changes, there is a need for better understanding of the hydraulic and mor-phological processes. This study contributes to a refinement of the system description of the Rhine-Meuse Delta by determining the influence of the tide on sediment transport and bed level in the river Merwedes. The aim of this graduation research is to gain insight into the contributions of tidal flow and river flow to sediment transport and bed level changes in the Merwedes, with a view to application of the obtained knowledge to Room for the River projects in this reach. The Room for the River project ‘floodplain excavation Avelingen’ has been chosen as case study. Three methods have been used to gain insight in the contribution of the tide to sediment transport and bed level changes in the Merwedes: (1) analysis of simulated flow, (2) analysis of simulated sediment transport, (3) analysis of simulated bed level changes. The following ranking has been determined with respect to the relevance for one-dimensional morphological modelling of the Merwedes: (1) including variations in river discharges, (2) the choice of a accurate sediment transport model, (3) including the tidal influence in the Waal and Merwedes, (4) including salt intrusion in the Rhine-Meuse Delta, (5) using a spring-neap cycle instead of a less detailed tidal cycle as sea boundary condition. These adjustments improve the simulation of the autonomous development of the bed level of the Merwedes. This ranking ap-plies to the yearly sediment transport. However, the ranking of modelling aspects varies between the Merwedes at specific river discharges. Both variations in river discharge and the tidal influence should be included in morphological studies of the Merwedes, because of interaction between river flow and tidal flow. The influence of the tide on sediment transport in the Merwedes can best be represented by a spring-neap cycle. However, a less detailed tidal cycle is a reasonable approximation of the tidal influence on sediment transport in the Merwedes.

In een rivierbocht treedt een zogenaamde spiraalstroming op, waardoor het typische dwarsprofiel van een rivierbocht ontstaat: diep in de buitenbocht en ondiep in de binnenbocht. Hierdoor is slechts over een kleine breedte voldoende vaardiepte aanwezig en vormen bochten in de Waal een knelpunt in de rivier voor de scheepvaart. In het Waalproject worden onder andere deze knelpunten aangepakt. Daarbij wordt gezocht naar nieuwe, kleinschalige maatregelen, omdat de traditionele rivierverbeteringen te grote gevolgen hebben voor zowel de rivier als voor de ecologie en het landschap. Doordat deze maatregelen innovatief van karakter zijn, zijn de effecten ervan nog onvoldoende bekend. In dit afstudeerproject zijn met behulp van het ID-programma SOBEK de grootschalige morfologische effecten van een vaste laag, bodemkribben en bodemschermen bepaald. Deze bochtmaatregelen vergroten de weerstand van de rivier, waardoor de waterstanden bovenstrooms worden opgestuwd. Dit heeft zowel boven- als benedenstrooms van de bochtmaatregel morfologische gevolgen. Voor het bepalen van die morfologische gevolgen is van het rivierensysteem Rijn, Waal en Pannerdens Kanaal een 'gladde' schematisatie gemaakt, dat wil zeggen dat zo weinig mogelijk discontinutteiten in geometrie en ruwheid op een riviertak voorkomen. Met deze schematisatie wordt bereikt, dat de bodemontwikkeling in langsrichting van de rivier geen zeer grote schommelingen vertoont, zoals dat in het door Rijkswaterstaat gebruikte Rijntakken-model het geval is en waardoor de morfologische gevolgen van bochtverbeteringen moeilijk te onderscheiden zijn van de overige morfologische veranderingen. Het model is geijkt op waterbeweging, sedimentbeweging en morfologie. Daarbij is er van uitgegaan, dat het uiteindelijke doel van het model het voorspellen van grootschalige morfologische ontwikkelingen ten gevolge van zomerbed ingrepen op met name de Waal is. Dit betekent dat, hoewel de waterbeweging redelijk goed is geijkt, het model niet geschikt is voor het voorspellen van locale waterstanden, omdat locale kenmerken in de geometrie van de rivier hierop veel invloed kunnen hebben en deze niet in het model zijn meegenomen. Om dezelfde reden is het model ook niet geschikt voor de voorspelling van zeer locale bodemontwikkelingen. De door SOBEK berekende sedimenttransporten komen goed overeen met de sedimenttransporten waarvan in het IVR project ( Rijkswaterstaat) wordt uitgegaan. De autonome bodemdaling in het ontwikkelde SOBEK-model is over het algemeen te klein. Benedenstrooms van een overgang van rivierbocht naar rechtstand treden oscillaties in de bodemligging op. De oscillaties benedenstrooms van een Waalbocht zijn analytisch benaderd met behulp van het twee-kanalen model. Benedenstrooms van een bocht waar een een vaste laag of bodemkribben zijn aangelegd, zijn de oscillaties sterker dan in de oorspronkelijke situatie. Dit wordt veroorzaakt door de erosiekuil die benedenstrooms van de bochtmaatregel ontstaat. Bij bodemschermen ontstaat geen erosiekuil en zijn de bodemoscillaties kleiner dan in de oorspronkelijke situatie.

The purpose of this study is to develop a suitable model to predict morphological changes in tidal inlets. Several morphological models already exist, but they all have their limitations. In this study is chosen for the morphological program ESTMORF. Until this moment the model ESTMORF is only verified for the channel cross-sectional areas and not for the tidal flats, which will be done in this study. The studied area is the Frisian inlet in the Dutch Wadden Sea, consisting of two barrier islands Ameland and Schiermonnikoog, their ebb tidal deltas and backbarrier areas. A large supra tidal shoal (the Engelmansplaat) in the centre between the islands divides the inlet into two smaller ones, the Pinke inlet to the West and the larger Zoutkamperlaag to the East. A simple schematization, assuming that the system consists of one channel only, is made of the Frisian inlet and put in ESTMORF. The schematization by Van Dongeren (see Van Dongeren 1992) is used as a starting point, he assumed a linear increase of the area of the tidal flats towards the back of the inlet. The next step is to put this schematization into ESTMORF and make a proper run, in which at least the channels are correct. Before this was achieved, a few problems had to be solved. First a problem arose with the iteration process: ESTMORF uses a flow module IMPLIC, which has a completely different way to describe a cross-sectional area than ESTMORF itself. An iteration process is necessary in order to fit these two profiles onto each other. This iteration process appeared to be wrong, so this had to be corrected. In nature it is known that the channel near the sea tends to accrete, while in the back the channel erodes. In this schematization the channel in the back of the inlet accretes, so a change had to be made in order to correct this. The low tidal flats are made smaller, the high tidal flats larger and now the back of the inlet indeed erodes. But another problem revealed itself: In the back of the inlet the area of the channel is very small, and the area of the high tidal flats is very large. This appeared to be very difficult for ESTMORF, these channels were filled up in less than 5 years, while they should erode. Lots of things have been tried to correct this. Eventually it appeared to be an instability in the watermovement, and after a decrease of the time step a proper run was made. In this run the channel and the low tidal flat behave as expected according to the data. The high tidal flats did not behave as expected, the cause proved to be an error in the dispersion coefficient. Some more research should be done in order to get these high tidal flats also right.

The subject of this thesis is the sediment exchange between channels and flats in tidal inlets. This topic is part of a research scheme which must yield more insight into the dynamic equilibrium of tidal inlets. An important aspect of the sediment exchange is the drying and flooding of the flats during the tide. The oscillating water level gives rise to velocity variations which cause stirring and settling of sediment. In nature, tidal inlets are large and complex systems, the dimensions of which vary continuously due to natural effects (tide, storms, sea level rise). For the purpose of this study a schematised tidal inlet is considered, with dimensions as occurring in the Dutch Wadden Sea. In this schematisation, the bottom ofthe channel and the tidal flats is fixed. The schematisation is used as a starting point to model the water and sediment motion during a few tidal cycles. Subsequently the output of each model run, i.e. velocities, water depths and concentrations, is used to estimate the sediment transport during ebb and flood, respectively. The transport is calculated in points along a line perpendicular to the channel axis. Model runs are executed in one and two dimensions. Sediment transport rates according to power law formula (l-D and 2-D cases) and according to a suspended sediment equation (l-D cases only) are compared. The suspended sediment fluxes at the flat agree well with the sediment transport rates determined by the power law formula. In some of the I-D runs, it appears that problems occur around the transition from the flat to the channel. Very large values of the transport rate, much larger than those in the adjacent cells, result from a thin water film with relatively high velocities. Therefore, the sediment transport model is provided with a water depth threshold preventing this. The threshold hardly influences the sediment transport rates during flood, either suspended or by power law, because the front of the wave is rather steep. The sediment transport rates during ebb, however, for which the threshold was meant, are reduced, such that the transport rate approaches the values in the surrounding points. The parameters which have been chosen to vary in the I-D model runs are: the slope of the tidal flat, in order to investigate whether an equilibrium profile of the tidal flat is possible, and to investigate the net transport over the landward edge of the flat if the flat is relatively steep, the (a)symmetry ofthe imposed water level in order to compare the results of a symmetric boundary condition to the results of a flood-dominant condition; the water level in the channel changes with time towards the end ofthe channel, the tidal amplitude and the length ofthe tidal flat, in order to assess how they are related to the sediment transport.

In het kader van een afstudeerproject is een studie verricht naar de morfologische ontwikkeling van de Westerschelde sinds 1650 volgens eendimensionale rekenmodellen. De validatie van dit soort modellen is namelijk een probleem. Van de Westerschelde bestaat weliswaar een groot aantal meerdimensionale modellen, maar door de grote hoeveelheid aan details gaat daarbij het globale beeld verloren. Bovendien vergen de bijbehorende rekenprocedures langere rekentijden. De bij het onderzoek gebruikte schematisatie bestaat uit een verdeling van de Westerschelde in vijfvakken, waarbij het estuarium zelf is gemodelleerd als een eengeulsysteem. De ontwikkeling van de bodemligging is gesimuleerd met behulp van twee typen morfologische modellen: een dynamisch - dus procesbeschrijvend - model en een dynamisch-empirisch model. Voor beide modellen geldt dat de benodigde invoerparameters (waterstanden, stroomsnelheden, debieten) afk:omstig zijn van een getijsimulatie met behulp van het eendimensionale waterbewegingsmodel Dutlow. Deze simulatie reproduceert de getijbeweging in het Schelde-estuarium voor de jaren 1968, 1800 en 1650 en is ontwikkeld door dr. A.J.F. van der Spek (1993). De invloed van lokale golven op het sedimenttransport en transporten ten gevolge van dichtheidsstromen zijn buiten beschouwing gelaten. Dit is een verantwoorde aanname, aangezien deze mechanismen van geringe invloed blijken te zijn op het totale sedimenttransport. De morfologische berekeningen zijn in eerste instantie toegepast op de situatie van 1800. Uit de zeventiende eeuw zijn geen nautische kaarten van de Westerschelde bekend, zodat op de resultaten van een vroegere periode moeilijk een controle valt uit te voeren. Bovendien representeert de schematisatie voor 1968 de bodem van het estuarium voorafgaand aan de verdieping van de drempels in 1970. Aangezien de bodemligging sindsdien in belangrijke mate wordt bepaald door menselijke ingrepen zoals deze, leek het niet zinvol om de situatie na 1968 als uitgangspunt te nemen.

De Westerschelde is een drukke vaarroute voor schepen die vanaf de Noordzee de havens van Antwerpen, Vlissingen en Temeuzen aandoen. Om de havens van Antwerpen in de toekomst bereikbaar te maken voor schepen met een grotere diepgang, wordt de vaargeul in de Westerschelde verdiept. Dit is voomamelijk nodig op de drempels. Drempels zijn natuurlijke ondiepe delen in een vaargeul in een estuarium of getijdebekken, die door de waterstroming worden gevormd. Meestalligging deze drempels op de overgang tussen twee tegengestelde bochten in een estuarium, ongeveer zoals een crossing in een rivier. Om beter inzicht te krijgen in de fysische mechanismen bij de vorming van drempels, zijn in dit onderzoek enkele mechanismen onderzocht op de Drempel van Valkenisse. Dit is gedaan met resultaten van een 3 dimensionaal waterbewegingsmodel (TRISCAL). Uit de resultaten van ean springtij blijkt dat de drempels worden gevormd door afname van het sedimenttransport over de drempel, wat het gevolg is van afname van de stroomsnelheid, secundaire stroming in dwarsrichting en secundaire stroming in langsrichting. De afname van de stroomsnelheid heeft hierin een aandeel van 60%. De secundaire stroming in dwarsrichting heeft een aandeel van 30% en de secundaire stroming in langsrichting een aandeel van 10%. De afname van de stroomsnelheid is het gevolg van de divergentie, ten gevolge van de spreiding van de stroomlijnen uit de smalle diepe buitenbocht over de volledige breedte van de geul. De secundaire stroming in dwarsrichting is het gevolg van de invloed van Coriolis, de stroomlijnkromming en ean restterm, met in de restterm onder andere de naijling van de secundaire stroming en de invloed van de geometrie. Op de drempel blijkt de invloed van Coriolis de grootste term te zijn. Daarbij komt de invloed van de geometrie. De secundaire stroming uit stroomlijnkromming van de voorgaande bocht is op de drempel bijna volledig uitgedempt. De secundaire stroming in langsrichting draagt nauwelijks bij aan de groei van de Drempel van Valkenisse. De secundaire stroming ontstaat voomamelijk door meevoering van impulsie in de onderste lagen van de stroming vanuit de buitenbocht richting de binnenbocht. Deze secundaire stroming dempt bijna volledig uit op de drempel. Naijling geeft een rustiger verloop van de concentratie, waarmee het transport minder sterk fluctueert. Dit heeft echter nauwelijks gevolgen voor de drempel.

Recently submerged vanes have come to the attention of Rijkswaterstaat as an option to ensure a sufficient navigable width and depth for some bends in the main Dutch rivers. The submerged vanes can counteract the spiral flow, thus reducing the typical lateral bed slope in river bends. Model calculations by Delft Hydraulics and Haskoning Consulting Engineers and Architects, focusing on the bend in River Waal at Hulhuizen, indicate that an adequately designed vane field can make the river bend meet the norms for navigation. This work was based on a constant discharge, assumed to be representative for the river regime. Part 1- Dynamic Bed Behaviour Under Influence Of Submerged Vanes In the first part of this study the influence of discharge variations on the bed topography in this bend under the influence of submerged vanes is investigated, together with the resulting navigable width. For this purpose a calculation procedure was developed for the 2DH morphological model Rivcom, that allows varying boundary conditions. With this model the equilibrium bed topography at various constant discharges was studied and compared for the situation with and without vanes. The most important changes in bed level occur in the downstream part of the bend, and these differences are reduced by the presence of submerged vanes. Secondly the bed topography transition to a new equilibrium situation after the installation of the vanes was studied. The time needed for this transition is significantly shortened by floods. Bed level variations, as a result of discharge fluctuations over the year, can result in important variations of the navigable width at the normative bed level of OLR -2.80 m. Especially during a long term dry period this width is reduced significantly, while at the same time there is a low water level in the river. Finally the rise in the upstream water level caused by the vanes was estimated from the model results. Rivcom predicts a rise of approximately 2 mm at high discharges. During low discharge the most important factor in this rise turns out to be the change in the river bed topography as a result of the submerged vanes, whereas the direct influence of the vanes themselves is negligible. These do dominate the water level rise at high discharge. Part 2 - Analysis Of Model Description OfSubmerged Vanes In the second part of this thesis the problem is addressed of describing submerged vanes in a numerical model. For this purpose vane-induced near-bed velocity measurements were used from a large number of physical model tests. An enhanced formula was sought, describing the generated transverse near-bed velocities as a function of the vane dimensions. This did not lead to a satisfying description, better results are expected to be achieved by studying the vane-induced transverse near-bed flow and its streamwise damping. The placement of vanes in an array results in a significant reduction of the generated average near-bed velocities, and thus the morphological impact of a vane. This is caused by an increased damping of the vane vortices and counter-rotating vortices developing in between. The occurrence of these phenomena is strongly depending on the transverse vane spacing in relation to the vane height and the water depth. For a valid numerical model description it is unavoidable to include this reduction of the vane efficiency. It was not possible to derive such a description from the physical model tests with vane arrays available. Vane efficiency in the numerical Rivcom model was calibrated based on one mobile bed scale model test. Fortunately the vane spacing was comparable to the vane field design for River Waal, nonetheless it is appropriate to verify this calibration with other mobile bed tests.

For several years the Department of Physical Geography ofthe University of Utrecht has conducted surveys on the river Allier in France. These surveys always took place during periods of low discharge because at high or even moderate discharges measurements are impossible. As information on the flow during a flood is important to understand the river morphology, a flow model of a part of the Allier was made to simulate the flow during a flood. During a survey in the summer of 1998 bathymetric data and flow measurements were collected. With this data a flow model was made and calibrated. The discharge during the survey was approximately 20 m3Is. During the calibration it became clear that the downstream boundary condition (a water level) could not be generated well. This problem was overcome by moving the boundary to a flow measurement section where the water level for a discharge of20 m3/s was known. However this left a problem for simulation at higher discharges than 20 m3/s. The influence ofan error in the downstream boundary condition was estimated both numerically as well as with the Bresse approximation. Both methods showed the backwater effect introduced by an error to extent for about 1000 m upstream of the boundary. The magnitude of a water level error however, was shown to decrease rapidly in the upstream direction. To simulate flow during a flood several simulations were made, steady- (with a constant discharge) and unsteady state (with a varying discharge). Ten steady state simulations were made, increasing in discharge from 100 to 1000 m3/s. In the unsteady state run the flood of November 1994 was simulated. The simulations showed the flow mainly to follow the main channel, leading to an inbank flow pattern. The position of the secondary flow cells - where the bend radius of curvature is smallest - also indicated an inbank flow pattern. Velocities up to 4 m/s were found in the main channel leading to very large bed shear stresses. At several places the flow was directed onto the point bars. The bed shear stress magnitude here indicated that large grain sizes could be transported onto the point bars. The differences between the steady state and the unsteady state simulations were small. Although there were some differences the flow pattern and the magnitude ofthe velocity were the same. This means that for a global impression ofthe flow pattern at a certain discharge, a steady state simulation is sufficient. This saves a lot of computation time as the unsteady state simulation has a much larger computation time. Armour layers are layers 0 f coarse grains on top of the bed. They were found at several places in the survey area. During the survey a number of the armour layers were sampled. With the aid of the Oak Creek model by Parker (1990) the threshold of motion ofthe grain sizes within these armour layers was estimated. By combining the Oak Creek model and the bed shear stresses from the flow model it was shown that the threshold of motion was exceeded for all grain sizes within the sampled armour layers. Also a rough indication of the surface grain size distribution was given based on the Oak Creek model and the bed shear stresses derived from the flow model. However, the applicability of Oak Creek model to the river Allier was not tested. This requires sediment transport measurements. For the various coefficients in the Oak Creek model the literature values were used.

The Dutch Western Wadden Sea, comprising the basins of Texel, Eierlandse Gat and Vlie, suffers a shortage of sediments. This implies that sediment is imported into the basins. The influence of the main forcing agents on the sediment transport is investigated. These forcing agents are the tide, waves and wind. In case of the wind forcing, both the large-scale and local wind forcing are taken into account. The tide induces an import of sediments through the Texel inlet, and export through the inlets of Eierlandse Gat and Vlie. Waves have most influence on the ebb-tidal delta region of the inlets. Due to the sheltering effect of these deltas and the barrier islands they lose most of their energy when they enter the inlets. As a result the influence of the waves on the sediment transports inside the basins is low. Wind forcing generates a residual flow that is of the same order of magnitude as the residual flow generated by the tide. It induces residual sediment transports through the inlets that are of the same order of magnitude as the tide induced sediment transports. A wave and wind climate is constructed to determine the annual residual sediment transports. With the bathymetry of the year 1998, in total a volume of 6306*103m3/yr is imported into the basins. With the help of the semi-empirical equilibrium relations, the required volume of sediments for the basins to be in equilibrium is determined. In total a volume of 13.78*108m3 is added, 88% of this is placed in the Texel basin. As a result the transport through the Texel inlet approaches the equilibrium (little to no residual transport), but through the other two inlets there is a strong residual export. The shift of the tidal divides is one reason for these results. These divides shift towards the Texel inlet, adjusting the tidal propagation in the basins. In the basins of the Eierlandse Gat and Vlie this results in an increase of the exports. This effect was not taken into account with the determination of the required volume of sediments. Another reason for the strong export through the inlets of the Eierlandse Gat and Vlie is the placement of the added sediments. In the basins of these inlets the additional sediments are predominantly placed in the ebb-channels. This increases the residual export of sediment through these channels. This implies that the determined equilibrium bathymetry is not the exact equilibrium. Yet it gives a fair indication of the amount of sediments needed for the basins to be in equilibrium.

De bodemsamenstelling van estuaria varieert vaak sterk in zowel horizontale als verticale richting. Met name de ruimtelijke verdeling van zand en slib (zgn. zand-slibsegregatie) is belangrijk, omdat voedingsstoffen en vervuilende stoffen zich voornamelijk hechten aan slib en niet aan zand. Hierdoor is het slibpercentage in de bodem een belangrijke parameter voor ecosystemen en een indicator voor de mogelijke aanwezigheid van bodemvervuiling. Voor een goed beheer van estuaria is kennis en voorspelling van dit fenomeen noodzakelijk. De ruimtelijke verdeling van zand en slib is nog altijd niet goed te verklaren en dus te voorspellen. Dit wordt met name veroorzaakt door de complexe interactie tussen de waterbeweging, sedimenttransport en bodemligging en -samenstelling. De waterbeweging ten gevolge van getij en golven maken het stroombeeld in een estuarium zeer complex. Daarnaast worden erosie- en sedimentatieprocessen van zand en slib nog maar beperkt begrepen. Een veel gebruikte hypothese voor het verklaren van zand-slibsegregatie is "hoe kalmer het water, hoe meer slib". De achtergrond van deze hypothese is dat slib in het algemeen bij lagere stroomsnelheden nog getransporteerd kan worden, terwijl zand inmiddels gesedimenteerd is. Doelstelling van dit onderzoek is het bekijken of er een lokale relatie bestaat tussen waterbeweging enerzijds en de bodemsamenstelling anderzijds. Deze relatie is onderzocht aan de hand van een stromingsmodel en bodemgegevens van de Molenplaat, een intergetijdegebied nabij Hansweert in de Westerschelde. De bodemsamenstellingsgegevens zijn verkregen uit een in 1990 uitgevoerde meetcampagne in de hele Westerschelde. Tijdens deze meetcampagne is de bovenste tien centimeter van de bodem bemonsterd en hiervan is de korrelgrootteverdeling bepaald. In totaal zijn in dit onderzoek 344 monsters gebruikt. Verder zijn secundaire parameters als valsnelheden en dieptegemiddelde kritische snelheden voor het begin van beweging voor zand berekend. Het gebruikte waterbewegingsmodel is het Molenplaatmodel uit 1995. Met dit model zijn dieptegemiddelde (2DH) berekeningen uitgevoerd voor drie verschillende getijsituaties: een springtij, een gemiddeld getij en een doodtij situatie. Tevens is een 3D berekening voor de springtij situatie gemaakt om te bekijken of dit betere waarden voor de waterbeweging oplevert. De monsterpunten zijn toegevoegd aan dit model als observatiepunten, zodat per monsterpunt de waterbeweging gedurende de getijperiode berekend wordt. Door een nabewerking van de modelresultaten zijn verschillende hydrodynamische parameters per monsterpunt berekend, zoals de maximale snelheid, de gemiddelde snelheid, de energiedissipatie etc. Met betrekking tot de relatie tussen sedimenteigenschappen en diepte blijkt dat er tussen 1m +NAP en 2m -NAP hoge concentraties slib in de bodem voorkomen. Op de hoogste delen van de platen (boven 1m +NAP) wordt echter vrijwel geen slib aangetroffen en dieper dan 2m -NAP is de trend ook niet meer waarneembaar. Ook de dso van de zandfractie lijkt samen te hangen met de diepte. Uit de correlatie blijkt: hoe dieper, hoe grover het zand. Combinaties tussen bodemsamenstellingsparameters en hydrodynamische parameters zijn gevisualiseerd in grafieken. Hoewel de waterbeweging van de getijberekeningen in absolute grootte natuurlijk verschilt, laat een vergelijking tussen de verschillende getijomstandigheden zien dat er weinig concrete verschillen zijn. De vormen van de puntenwolken wijken niet erg af wanneer de getijberekeningen worden vergeleken. Wanneer zand en slibpercentages worden uitgezet tegen maximale snelheden, bodemschuifspanningen en energiedissipaties, blijkt er steeds een bepaalde grens te zijn waarboven vrijwel geen slib meer voorkomt. Onder deze grens is echter geen duidelijk verband aanwezig. Zowel grof als fijn materiaal komen voor. Het lijkt erop dat onder deze grens wel de mogelijkheid is voor slib om neer te slaan, maar dat het van meerdere processen afhangt of dit daadwerkelijk gebeurt. Wanneer korreldiameters en aanverwante parameters als dso worden uitgezet tegen de waterbeweging, is steeds een redelijk lineair verband aanwezig. Hoe groter de optredende snelheden en schuifspanningen, hoe grover het sediment.

Due to a combination of factors the risk of flooding is increasing significantly in the lower Yellow River. Moreover more and more people settle in the flood plains and the areas prone to flooding. The risk of a large number of casualties becomes serious and the potential damage is high. The Yellow River Conservancy Commission (YRCC) decided to construct the Xiaolangdi dam to face the flood control problems. The Netherlands also faces flood control problems and had to search for new measures to guarantee the safety of the people living in the flood prone areas. The possibility of learning of the Room for the River policy in order to improve the flood control of the lower Yellow River is investigated in this study. The study is carried out in co-operation with the YRCC, within the framework of a project between a number of research institutes and universities in China and the Netherlands. The necessary data of the study are supplied by the YRCC. The data analysis was carried out in China during the summer of 2001, whereas the modelling work and the evaluation of the measures have been carried out in the Netherlands. For the evaluation of measures it is necessary to analyse their impact to the water levels, discharges as well as the morphology of the river. For this purpose an one-dimensional model for the lower Yellow River has been set-up, based on the 1D modelling software package SOBEK of WLDelft Hydraulics. The model simulates the flow, sediment transport and morphological development from Tiexie to Gaocun, a reach of 300 km of the lower Yellow River. The definition of preferable measures to improve the flood control in the lower Yellow River is based on the Dutch Room for the River policy. Before the measures are defined the base case is analysed and the possibility to adapt the Room for the River policy for the lower Yellow River is investigated. The criteria to figure out the usefulness of a measure are the influence of the measure on the water motion and the morphological response of the river. There are differences in the effect between the measures, but all have in common that they lower the water level during a flood with respect to the base case. Based on the results of the evaluation of the measures four strategies have been developed by combining the various measures. All the strategies met the most important objective, i.e. to improve the safety of the lower Yellow River. The strategies show that there are a lot of possibilities to improve flood control. The screening of the impact of the strategies have put forward that one of the bottlenecks for the implementation is the number of people living on the flood plains and in the detention basin. Due to the limited scope of the present study and restrictions of data availability and the reliability of the used model, the results of the study should be considered as indicative, rather than quantitative. Nevertheless the study has shown that the conceptual approach as applied in the Netherlands for the flood control of rivers, can certainly be useful for the flood control of the lower Yellow River.

After the disastrous floods in Bangladesh in 1987 the Flood Action Plan (FAP) was initiated. The FAP was a co-ordinated action to study the flood problems of Bangladesh. The Meghna Estuary Study (MES) was drawn up as a component of the FAP. The overall goal of MES is to ensure the physical safety and social security of the people living in the coastal areas and on the islands of the Meghna Estuary. This goal is to be realised by retaining and increasing knowledge of the hydraulic and morphological processes and by developing appropriate techniques for efficient land reclamation as well as effective river bank protection. In particular during the monsoon season erosion of the river banks occurs throughout the Meghna Estuary. The erosion causes direct land loss (including loss of livelihood and impoverishment) and, where embankments are eroded, results in flooding of homesteads and agricultural land. Looking at the planform development of the Lower Meghna it is expected that in future years the eastern river bank of the Lower Meghna river starting south of Chandpur up to Haimchar is going to be subject to severe erosion. The river banks are highly erosive due to the non-cohesiveness of the sediments, the small particle size and the high flow velocities. Previous studies carried out have shown that protection of the river bank using conventional river bank protection methods is not generally economically viable at the current level of economic development in Bangladesh. It is expected that at the current level of economic development in Bangladesh alternative Iow cost bank protection measures are the only viable option to protect the river banks against erosion on a large scale. Nevertheless it must be stated that the circumstances are severe and the possibilities and necessary know-how have to be assessed by further research and execution of experiments. Under MES several pilot projects have been executed to study alternative ways of river bank protection. In part I of this study the author has studied the application of flexible bottom screens in combination with permeable spurs. In part II the application of bottom screens to create a roughness field is subject of discussion. Both studies are conducted under the responsibility of the Technical University Delft. One of the pilot projects executed by MES is the Hanar Char erosion control pilot scheme in which flexible bottom screens and permeable spurs are applied as an alternative way of river bank protection. This pilot scheme was executed from March to July 1999 and is part of the proposed Haimchar erosion control pilot project, which covers the complete eastern river bank from Chandpur up to Haimchar. However, up till August 2000 only a part of the Haimchar erosion control pilot project has been executed. The objective of this study is to determine whether flexible bottom screens and permeable spurs are an effective way of river bank protection in the river dominated part of the Meghna Estuary. This is done by studying the available literature and the influence of the structures on the flow pattern and morphology. Flexible bottom screens Flexible bottom screens show great analogy with so called bottom vanes which are placed at a certain angle of attack with the flow. The vanes cause the passing flow to attain a circular motion downstream from it. The sediment-rich bottom flow is directed to the river bank and the erosive upper current is directed towards the centre of the river. In the available literature on bottom vanes the distinction is made between vanes placed at a small angle of attack with the flow and vanes placed at a high angle of attack with the flow.

The Huangpu River meanders through downtown Shanghai City and links China's third largest Lake with the Yangtze River estuary. Typhoons passing Shanghai from June to October annually are the main trigger for flooding of the Huangpu River. When storm surges due to a tropical cyclone meet the local astronomical tide, the water levels in the river can easily exceed the warning water levels and cause flooding of the downtown area of Shanghai City. Moreover, during the typhoon season the water levels in the region are sustained higher because of the rain season earlier. As a result flooding of the urban area occurs frequently during the typhoon season. A storm surge barrier in the mouth of the river will effectively keep out high water levels caused by passing tropical cyclones. However, typhoons also bring heavy downpour to the area, which is able to temporarily increase the upstream discharge into the river substantially. The increased upstream discharge because of torrential rainfall triggered by passing tropical cyclones can be a cause for flooding of the river even though the barrier is closed. This study is aimed to determine the flood probability of the Huangpu River during closure of the storm surge barrier as a result of the upstream discharge for the three proposed barrier locations in the mouth of the river. This upstream discharge includes the base discharge of the Huangpu River and the torrential rainfall runoff triggered by the passage of a tropical cyclone. These discharges are investigated as well as their probabilities of exceedance. The situation in which the river is on the verge of flooding is termed the limit state condition. Hence, the flood probability of the river can be expressed as the probability that the upstream discharged water volume during barrier closure exceeds the storage capacity of the river. The storage capacity of the Huangpu River is considered to be deterministic, in contrast with the upstream discharge. The storage capacity is investigated with one-dimensional flow simulations of an enhanced model of the Huangpu River in SOBEK RIVER. The allowed upstream discharges per closure duration, i.e. critical discharge, per barrier location are computed to represent the storage capacity. Subsequently, the probabilities of occurrence of the critical discharges are studied with analyses of the probabilities of the components that build up the upstream discharge. Because of the limited availability of appropriate discharge records, the torrential rainfall runoff distribution is derived from the joint distribution of storm surge and torrential rainfall in the Shanghai area given storm tide levels in the mouth of the river equal to the barrier closure water level. The torrential rainfall probability is related to the storm surge level probability in the mouth of the river; since both are caused by passing typhoons. Therefore, the joint distribution of storm surge and torrential rainfall in the area is investigated with the known distribution of storm surge and torrential rainfall. These individual distribution functions are linked into their joint distribution with a copula. Copulas separate the dependence structure of multivariate distributions with the individual marginal distribution functions. The study of copulas and its applications is rather new but a rapid growing field in the literature of statistics. Eventually the runoff distribution is derived from the torrential rainfall probabilities with empirical runoff relations found from analysis of historical major rainfall events in the area. Prior to the analysis of the torrential rainfall probabilities, the required surge levels for barrier closure are computed by random combination of the tide and storm surge distribution in the mouth of the river. The present warning water level in the mouth of the river is regarded as the future barrier closure level. Subsequently, the required surge level for barrier closure is found by the conditional probability of the surge levels given the barrier closure water level.

In estuaria zoals de Westerschelde komen eb- en vloedgeulsystemen voor. Dit zijn twee geulen, gescheiden door een plaat, waarin de ene geul netto een stroming in zeewaartse richting kent (ebgeul), en de andere netto een stroming landinwaarts (vloedgeul). Menselijke ingrepen zoals baggeren en storten zullen een verstoring veroorzaken in het natuurlijk evenwicht van het systeem. Door grote verstoringen uit de evenwichtssituatie, in de vorm van baggeren in de (diepere) ebgeul ten behoeve van voldoende diepgang voor de scheepvaart of storten van het gebaggerde materiaal in de vloedgeul, kan het tweegeulensysteem de neiging krijgen over te gaan in een eengeulsysteem. Dit rapport bespreekt een model, waarmee een stabiliteitsanalyse kan worden toegepast op een tweegeulensysteem. Het model probeert een antwoord te geven op de vraag, hoe groot menselijke ingrepen in een of beide geulen mogen zijn, zonder dat de stabiliteit van het gehele tweegeulensysteem in gevaar komt. Dit stabiliteitsmodel bestaat uit twee (eerste orde) differentiaalvergelijkingen waarmee de dieptes van de beide geulen beschreven worden. Dit rapport onderzoekt de invloed van plaat-geulinteractie op de stabiliteit van het systeem. Hiertoe wordt eerst het systeem zonder deze interactie onderzocht. Analyse geeft de mogelijke ingreepcombinaties (storten of baggeren in geul 1 en 2), waarbij het tweegeulensysteem stabiel blijft (het stabiliteitsgebied). Hieruit volgt dat de stortsnelheid (in m3/jaar) begrensd is. Het model geeft geen grens aan de baggersnelheid, maar het geeft voor grote baggersnelheden geen realistische uitkomsten meer. Voor een geheel symmetrisch geulenstelsel kan in beide geulen tegelijk gestort worden tot zo'n 10% van het bruto sedimenttransport, en in een van beide geulen tot zo'n 5%. Deze getallen blijken zeer gevoelig voor de gebruikte macht in de splitsingspuntrelatie (deze relatie beschrijft de verdeling van ingaand sediment bij de splitsing) en de macht in de transportformulering (deze beschrijft de grootte van het uitgaande sedimenttransport). Voorts verandert het stabiliteitsgebied bij asymmetrie van het geulenstelsel (ongelijke breedtes en ruwheden van de geulen) en door het gebruik van de hydraulische straal in de wet van Chezy (ter bepaling van de verdeling van de debieten over de geulen) in plaats van de diepte. Vervolgens wordt de plaat-geulinteractie beschreven zonder dat de toestand van de plaat wordt beschouwd. Hierdoor blijft het mogelijk het systeem te beschrijven met slechts twee toestandsvariabelen (de dieptes van de beide geulen) en twee differentiaalvergelijkingen. De gebruikte modellering van de plaat-geultransporten blijkt een geringe destabiliserende werking te hebben op het systeem. Dat wil zeggen dat de kritische stortsnelheid (de stortsnelheid in een ofbeide geulen waarbij het evenwicht instabiel wordt) afneemt. Deze invloed lijkt steeds kleiner te zijn dan 5%. Tenslotte wordt de toestand van de plaat (in de vorm van de plaathoogte) wel meegenomen. Het systeem wordt dan dus beschreven met drie differentiaalvergelijkingen en drie toestandsvariabelen. Deze modellering heeft tot gevolg dat de analysemogelijkheden sterk afnemen. Grafische weergave, bij twee vergelijkingen mogelijk in het platte vlak, is niet eenvoudig mogelijk bij drie vergelijkingen. Analytische (parametrische) beschouwing wordt in het algemeen te complex om van dienst te zijn. Met behulp van een zelfgeschreven programma en het wiskundepakket Maple is deze analyse toch uitgevoerd. Hieruit blijkt de invloed van de plaatontwikkeling op de plaat-geulinteractie gering. De eerder toegepaste modellering zonder plaatontwikkeling lijkt dan ook in de meeste gevallen een goede benadering van het model met plaatontwikkeling. In hoeverre dit een goede beschrijving is van de werkelijkheid is onzeker. De resultaten van het onderzoek leiden tot de aanbeveling de plaatontwikkeling voorlopig weg te laten uit de analyses. Toevoeging van plaatontwikkeling wordt weer interessant als zowel de plaatgeulinteractie als andere onzekerheden in het model beter gemodelleerd kunnen worden. Hiertoe is nader onderzoek noodzakelijk.

In this study the river migration model MIANDRAS has been applied to simulations of the planform changes of the river Allier, a tributary of the river Loire in France. The Allier is a very dynamic and natural river system with braided and meandering river sections. Two meandering reaches of the Allier, located between Varennes-sur-Allier and Moulins, have been examined in the present study. MIANDRAS is a numerical model that simulates meandering processes in shallow alluvial rivers with erodible banks. In MIANDRAS the river is schematised as a single meandering channel, as the floodplains are assumed non-conveying. For the prediction of river planform changes, the rate and direction of bank erosion are computed by coupling a steady-state flow and bed topography model with a time-dependent bank erosion model. Sediment gradation, timedependent variations of the bed topography (i.e. migrating bars) and flow exchanges between the main channel and the floodplains are not taken into account. MIANDRAS did not perform satisfactorily in predicting the planform changes of the Allier. The 2(and 3-) dimensional flow processes in flood periods, caused by floodplain constrictions and flow exchange between the main channel and the floodplains, appeared to be an important feature influencing the bank erosion. Therefore, the influence of overbank flow was studied in more detail. The 3-dimensional flow model DELFT3D-FLOW (TRISULA) was used to simulate overbank flow processes in one of the examined reaches of the Allier. The results of the MIANDRAS computations can be explained reasonably well from the results of the overbank flow computations. Near the upstream floodplain constriction, where high bank erosion rates were observed in the prototype river, high velocities occurred in the overbank flow computations. At this location high bank erosion coefficients had to be adopted in the MIANDRAS computations. The relatively low erosion rates at the downstream boundary can be explained by the low velocities occurring in overbank flow. These are due to backwater effects near the downstream floodplain constriction. The small erosion rates at this location resulted in small erodibilities in the MIANDRAS computations. Floodplain bed roughness appears to have a significant influence on velocity directions and magnitudes. The velocity field is correlated to the flow exchange between the main channel and the floodplains. This flow exchange strongly decreases in the case of a higher floodplain bed roughness. These results agree with the results of scale model experiments performed in the Flood Channel Facility at HR Wallingford, England. The results of this study give new indications for the range of applicability of MIANDRAS. Besides the possibility to use MIANDRAS in case of rivers with mainly inbank flow, the model can also be applied to rivers with overbank flow periods, provided that the flow exchange between the main channel and the floodplains is small. A small flow exchange occurs in case of a high floodplain bed roughness, a straight floodplain and main channel, or relatively small flood discharges.

It is the policy of the Dutch government to aim at the extraction of gas from the smaller gas fields in The Netherlands to spare the large Slochteren field in Groningen. The gas reservoirs below the Wadden Sea are counted among the smaller fields. Their capacity is estimated to 200 thousand million cubic metres, and their economic value is equal to about 20 thousand million guilder. Extraction will disturb the morphologic equilibrium. At the commission of the NAM it is investigated to what extent gas extraction affects the morphology of the Wadden Sea. These effects are studied for combinations of three sea level rise scenarios and three scenarios of bottom subsidence. The sea level rise scenarios consist of the recent scenario (0.18 m/century), the expected scenario (average 0.60 m/century) and the high scenario (average 1.00 m/century). The bottom subsidence scenarios consist of no subsidence, minimum subsidence and maximum subsidence. The effects are studied for the flats, channels, deltas and adjacent coasts of the Friesche Zeegat. To study these effects, the model ASMITA is used. ASMITA is an acronym for: "Aggregated Scale Morphological Interaction between a Tidal inlet system and the Adjacent coast". ASMITA is an aggregated-scale behaviour-model of a tidal inlet system, which can be used for long-term modelling. The model consists of three major morphological elements, i.e. the tidal basin, the ebb-tidal delta and the directly adjacent coast. Each of these elements is primarily influenced by the basin-related tidal prism flow and secondarily by the by wave-related hydrodynamics. From each element the equilibrium state is known. In this equilibrium state each element has the same constant overall equilibrium concentration. Disturbance of this equilibrium (e.g. change in volume) results in an exchange of sediment between the various elements until the former equilibrium state is reached again. The exchange is mainly based on diffusion. The basic model consists of five elements: one coastal element at both sides of the delta, an ebb-tidal delta, a channel and a flat. To study the effects for the coast, the model is extended with three extra coastal elements at both sides ofthe delta. At both sides, the coast now consists of two elements which are placed at the side of the coast, and two elements which are placed seawards. The elements farther away from the inlet have a lower equilibrium concentration because the influence of the waves and/or tides is smaller. Due to the differences in equilibrium concentrations diffusive transports are generated. To create an equilibrium the net transport between the elements should equal zero. In long shore direction the diffusive transport is compensated for with a wave-generated sediment transport, which depends on the curvature of the island head and on the littoral transport. And in cross-shore direction the diffusive transport is compensated for with a slopegenerated transport. The model is also adjusted for sea level rise. As regards the coast one can distinguish two effects of sea level rise: an overall and a local effect. The overall effect comprises the structural erosion of the upstream coast due to the sand demand from the tidal basin, and the local effect comprise the "Bruun-effect" and the "island-head effect". The last effect represents the curvature of the island head due to stronger influence of the tides.