Lokale ontgrondingen bij waterbouwkundige konstrukties

Abstract

Benedenstrooms van een constructie is er sprake van een stroomvertragingsgebied. Tengevolge van de versterking van de turbulentie-intensiteit in dit gebied neemt de zandtransportcapaciteit van de stroom plaatselijk toe. Als gevolg van deze toename treedt voorbij het beschermde deel van de bodem een lokale ontgronding op. Wanneer een bepaalde ontgrondingsdiepte bereikt is, laat de stroom de bodem los en vormt zich in het bovenstroomse deel van de ontgrondingskuil een bodemneer. Deze bodemneer is verantwoordelijk voor het in stand houden van de bovenstroomse helling van de kuil. In de loop van de tijd treedt verdere uitschuring op en wordt de ontgrondingskuil langer en dieper, daarbij blijven het stroombeeld en de vorm van de kuil elkaar steeds beinvloeden. Aanvankelijk ontwikkelt de ontgronding zich snel, maar het tempo neemt steeds meer af, totdat uiteindelijk een evenwichtstoestand wordt bereikt. Ook variaties dwars op de stroomrichting hebben hun invloed op het ontgrondingsproces. Variaties in waterdiepte, stroomsnelheid en/of turbulentie-intensiteit geven aanleiding tot een variabelontgrondingsbeeld dwars op de stroomrichting, hetgeen weer van invloed is op het (driedimensionale) stroombeeld. In het bijzonder zullen plotselinge veranderingen in de geometrie van de constructie in dwarsrichting leiden tot het optreden van snelheidsgradienten, waarbij wervelstraten worden opgewekt. Dit zijn wervels met een verticale as, die zich in benedenstroomse richting begeven langs de grens van zones met verschillende stroomsnelheden. Als gevolg van de verhoogde turbulentie-intensiteit hebben wervelstraten een sterk eroderende werking, waardoor de ontgronding plaatselijk intensiever en sneller wordt. Aan de andere kant neemt de eroderende werking van deze wervelstraten snel af bij grotere lengtes van de bodembescherming. Deel c is het literatuuronderzoek. Deze is basis voor beide onderzoeken: deel a:Lokale ontgrondingen bij waterbouwkundige konstrukties, theorie en praktijk. deel b: Numeriek model ter bepaling van de ontwikkeling van snelheids- en turbulentie-verticalen achter een drempel.