Modellering van een riviermeander

Abstract

Bij het modelleren van rivieren leveren de bochten over het algemeen een uitdaging. Deze vormen dan ook uitstekend testmateriaal voor een model. Al jaren maakt Rijkswaterstaat in verschillende projecten gebruik van het modelleringspakket SIMONA. Dit is een eindige-volume modelpakket gebaseerd op de shallow-water-equations, bedoeld voor het modelleren van gebieden die in verhouding tot het stroomgebied relatief ondiep zijn. Het pakket SIMONA wordt voornamelijk gebruikt voor het modelleren van grote rivieren, meren en zeeen. Om de toepasbaarheid van dit pakket op kleine meanderende rivieren te onderzoeken is het pakket uitgeprobeerd op een riviersegment uit de Dommel. De gemaakte modellen zijn gebaseerd op de meetgegevens uit "Main flow velocity in short and sharply curved river bends", DeVriend en Geldof (1983). Meanderende rivieren kunnen doorgaans niet op een rechtlijnig rooster gemodelleerd worden. Daarom dient het riviergebied door een orthogonaal kromlijnig rooster beschreven te worden. In de praktijk wordt gebruik gemaakt van quasi-orthogonale roosters. SIMONA rekent alleen met de orthogonale componenten en verwaarloost de niet-orthogonale componenten. Voor een kwalitatief goed model is het dus zaak de orthogonaliteitsafwijking van het rooster zo klein mogelijk te houden. Voor het genereren van quasi-orthogonale roosters kan gebruik gemaakt worden van conforme afbeeldingen, elliptische roostergeneratie en verschillende variationele methoden. Aan de hand van de orthogonaliteitskwaliteit in de twee opeenvolgende bochten worden enkele van deze methoden met elkaar vergeleken. Stromingsberekeningen zijn uitgevoerd voor een gebied bestaande uit een bocht in de Dommel. De resultaten zijn vergeleken met metingen en met gepubliceerde uitkomsten van de modellen CCHED2, RMA-2 en FESWMS-2DH die eerder met elkaar zijn vergeleken in "Application of Three Two-Dimensional Depth-Averaged Models to Flow in River Bends", Khan & Koshino (2004). Het blijkt dat SIMONA goed met deze pakketten kan concurreren en op sommige punten zelfs betere resultaten behaalt. Er dient opgemerkt te worden dat mogelijk nog betere resultaten behaald kunnen worden door te zoeken naar betere modelparameters.