De stuwkromme in waterlopen met afnemende afvoer door inzijging

Abstract

Van een rivier die te maken heeft met waterverlies door inzijging, worden bijna alle aspecten beïnvloed door dit verschijnsel. De afvoer neemt af, in het meest extreme geval tot de waarde nul. Dit betekent dat ook de diepte en de stroomsnelheid zullen veranderen. Omdat het zandtransport een functie is van onder andere de snelheid, zal een plaatsafhankelijke variatie in de snelheid zijn weerslag hebben op de morfologie. Als gevolg hiervan zal de bodemligging van de gehele rivier zich wijzigen waardoor de diepte verandert en dus ook de snelheid. Alleen vanuit morfologisch oogpunt bezien is er daarom al sprake van een tijdsafhankelijk proces. De situatie wordt nog eens gecompliceerder als de afvoer niet alleen varieert met de plaats maar ook in de tijd. Deze wisselwerking tussen verschillende aspecten van een rivier met afnemende afvoer maakt het gewenst om het gehele verschijnsel van de zogenaamde "lekke rivier" via vereenvoudigingen en aannamen te reduceren tot een serie deelproblemen. Deze studie stelt zich ten doel om van een waterloop met afnemende afvoer de waterdiepte te bepalen als functie van de lengtecoördinaat. In het verslag van deze studie is de volgende indeling aangehouden. In Hoofdstuk 2 wordt de differentiaalvergelijking afgeleid die de waterdiepte a als functie van de lengtecoördinaat x beschrijft. Alvorens hiertoe over te gaan worden eerst enkele aannamen en uitgangspunten geformuleerd om het probleem toegankelijker te maken. Ook wordt er een vergelijking gegeven die de afvoer Q als functie van x vastlegt. Hoofdstuk 3 gaat nader in op de eigenschappen van de afgeleide differentiaalvergelijkingen. Er zal aangegeven worden welke randvoorwaarden gelden voor de oplossing van de differentiaalvergelijking. Deze randvoorwaarden kunnen afwijken van wat bij de berekening van stuwkromrnen gebruikelijk is. In Hoofdstuk 4 wordt een aantal beperkende voorwaarden met betrekking tot die aan het begin van Hoofdstuk 3 zijn geformuleerd weer opgeheven. Er zal blijken dat dit van invloed is op de randvoorwaarden van de differentiaalvergelijking. In eerste instantie zal daarbij de hydraulische weerstand onafhankelijk van de diepte gesteld worden. Later zal ook deze beperking worden losgelaten hetgeen echter tot gevolg heeft dat nu de bodemhelling nul gekozen moet worden om de vergelijkingen enigszins hanteerbaar te houden. Aan de hand van een fysisch model zal gecontroleerd worden of de theorie met de praktijk overeenstemt. Hoofdstuk 5 geeft een beschrijving van dit model. Er zal met name aandacht geschonken worden aan de filterconstructie die voor de inzijging van het water zorgt. Op, basis van de theorie van de Hoofdstukken 2, 3 en 4 is een numeriek model opgesteld dat in Hoofdstuk 6 wordt beschreven. Deze laatste twee hoofdstukken monden uit in Hoofdstuk 7 waar meetresultaten worden vergeleken met rekenresultaten. Waar deze niet overeen komen zal worden gezocht naar een verklaring. Hoofdstuk 8 tenslotte geeft een samenvatting van deze studie. Er zullen enkele conclusies worden geformuleerd en in het verlengde hiervan enkele aanbevelingen voor verder onderzoek.