Erosie onder een geometrisch open filter

Abstract

Deze notitie beschrijft de resultaten van een inleidend onderzoek naar de mechanismen van de erosie van de basislaag onder geometrisch open filters. Hierbij wordt in eerste instantie uitgegaan van de beter onderzochte erosie van de bodem van een waterloop zonder beschermende filterlaag. Op basis van metingen van Van Os (1998) in een inleidend onderzoek wordt daama de stroming in een filterlaag geanalyseerd. De stroming tussen de filterelementen blijkt qua karakter sterk te verschillen van de strorning in de waterloop. Gemiddelde snelheid en schuifspanning zijn gering. Bij de relatief sterke fluctuaties van de snelheid kunnen twee duidelijk verschillende schalen onderscheiden worden: kortdurende fluctuaties die te maken hebben met de turbulentie in de porien tussen de filterelementen en langdurende fluctuaties die lijken samen te hangen met de grootschalige turbulenties in de waterloop. Gebaseerd op de analyse van de metingen in de filterlaag is het volgende beeld van het mechanisme van de erosie van de basislaag onder een filter ontwikkeld. Drukkrachten samenhangend met de kortdurende fluctuaties maken de zandkorrels los uit de basislaag en de langdurende fluctuaties zorgen voor het transport van de zandkorre1s over de filterlaag. Aangetoond wordt dat in elk geval bij de besproken metingen dit laatste transport bepalend is voor de uiteindelijke erosie van de basislaag. Op grond van het geschetste model van de erosie onder filters lijkt het goed mogelijk tot ontwerpregels voor verschillende soorten waterlopen en stromingssituaties te komen. Een schatting geeft aan dat deze erosie de toepasbaarheid van de gebruikelijke geometrisch open filters beperkt. Om de vele vragen en onzekerheden die op grond van deze uitwerking van het inleidend onderzoek van Van Os kunnen worden geformuleerd op te lossen is aanvullend onderzoek nodig. Hiervoor worden suggesties gedaan.