Hydrodynamica en morfologie

Hele samenlevingen zijn opgebouwd rond gebieden waar land en water samenkomen. Deze zijn van grote economische, sociale en ecologische waarde en dat vraagt om een slimme, adaptieve benadering van het gebruik van zowel water als land. We moeten de veiligheid waarborgen en de effecten van (het gebrek aan) menselijk ingrijpen op deze plaatsen bestuderen. Daarom is de studie van hydrodynamica en morfologie belangrijk. Hydrodynamica en morfologie hebben betrekking op de beweging van water (hydrodynamica) en de daarmee gepaard gaande veranderingen in bodem en landschap (morfologie). In onze projecten beoordelen wij onder meer waterstanden, golfslag, stromingen, sedimenttransportpatronen, vertroebelingspluimen en veranderingen in morfologie.

Ons werk wordt vaak ingezet bij het optimaliseren van ontwerpoplossingen in dynamische omgevingen. Typische toepassingen zijn het opstellen van ontwerprandvoorwaarden voor waterbouwkundige constructies, om de operationele beschikbaarheid van havens te analyseren en om maatregelen te ontwerpen die ongewenste erosie en/of sedimentatie tegengaan.  Voor offshore kabels en pijpleidingen zijn we betrokken bij zowel het ontwerp (bv. tracé, begraafdiepte, milieu-impact) als asset management (analyse van zeebodemonderzoeksgegevens, milieugegevens).

Hulpmiddelen

Bij onze studies maken wij gebruik van wiskundige methoden en de modernste numerieke hulpmiddelen. De ruimtelijke schalen waarop deze modellen worden toegepast variëren van detailschalen (getijdenpoorten en sluizen) tot wereldwijde schalen (delen van oceanen) en bestrijken veel tussenliggende schalen (havens, riviertrajecten, enz.). Een voorbeeld van een modelstudie  (XBeach) is te zien in de video hieronder. Het toont een passerend schip dat een grote golf veroorzaakt die de morfologie en veiligheid van het strand kan beïnvloeden.

We ontwikkelen ook in-house tools om specifieke hydrodynamische en morfologische effecten te analyseren, zoals golfpenetratie in havens (WIHA-model) of sedimentatie in vaargeulen en havens (CoDeS). Met deze instrumenten maken we snelle en nauwkeurige beoordelingen die van grote waarde zijn in alternatievenstudies of tijdens de voorbereidende fasen van ontwerpprojecten.

Computational Fluid Dynamics (CFD)

Een van onze specialiteiten is Computational Fluid Dynamics (CFD). Op basis van onze kennis en ervaring met de interactie tussen hydraulica en constructies beoordelen wij of hydraulische ontwerpen aan alle eisen voldoen. Op basis van deze studies assisteren wij bij het optimaliseren van hydraulische ontwerpen. 

CFD geeft inzicht in gedetailleerde stromingsvelden rond objecten, maakt het mogelijk om ontwerpalternatieven te bestuderen en vergemakkelijkt het verzamelen van gegevens op gewenste locaties zonder dat daarvoor dure meetcampagnes nodig zijn.

Afhankelijk van het type constructie wordt de methodiek bepaald. De toepassing van CFD varieert van eenvoudige analytische vergelijkingen tot de toepassing van complexe numerieke tools zoals D-Hydro, COMSOL of OpenFOAM. Wij hebben ervaring opgedaan met het bestuderen en ontwerpen van onder andere sluizen, sluisdeuren, havenontwerpen, vispassages, getijdenturbines en rioleringsbuizen.

Metocean

Metocean studies zijn essentieel bij het ontwerpen van zowel offshore als nearshore constructies. Wij verzamelen wereldwijde gegevens over wind, golven en getijdenstromingen. Deze gegevens zijn afkomstig van veldwaarnemingen, satellietgegevens en numerieke modellen. Op basis van statistische analyses leiden we wind- en offshore golfklimaten af.

Wij gebruiken numerieke modellen om onshore, gedetailleerde golfklimaten en stromingspatronen te berekenen. We gebruiken modellen zoals SWAN (spectrale golfanalyse), WIHA (mild-slope  modellen) en Delft3D of SWASH (hydrodynamische modellen).

We hebben deze studies uitgevoerd in verschillende projecten, zoals Prins Hendrikzanddijk, meerdere landaanwinningen in Indonesië (Makassar, Bali, Jakarta), Sint Eustatius, Ghana en België.

Vertroebelingsstudies

Baggerwerkzaamheden leiden tot een toename van de vertroebeling in de waterkolom. Om ervoor te zorgen dat troebelingspluimen geen negatieve gevolgen hebben voor de natuurlijke omgeving is het van groot belang de impact van deze baggerwerken te bestuderen. Door hydrodynamische - en vertroebelingsmodellen te combineren helpen wij klanten bij het vinden van een verantwoorde baggerstrategie. Wij hebben deze studies uitgevoerd in complexe omgevingen zoals de Kaspische Zee, de Waddenzee en de Straat van Singapore.

Rivierstudies

De Nederlandse rivieren zijn voortdurend in beweging. Het doel is  daarbij de waterveiligheid, bevaarbaarheid en ecologische waarde te verbeteren. Voor grootschalige veranderingen is het essentieel om te voldoen aan gelden wetten en regelgevingen. In Nederland is dit vastgelegd in de Waterwet. Deze wet schrijft voor dat een functioneel en vergunbaar rivierontwerp moet voldoen aan de eisen uit het Rivierkundig Beoordelingskader (RBK).

Onze rivierexperts helpen bij het optimaliseren van een rivierontwerp. Hiervoor analyseren wij hydraulische en morfologische effecten met behulp van zowel analytische middelen als numerieke modellen zoals Delft3D en WAQUA. Samen met onze klanten vinden wij oplossingen die voldoen aan de wettelijke eisen en aan de behoeften van alle belanghebbenden.

In de afgelopen jaren hebben wij veel ervaring opgedaan op het gebied van rivierstudies. Wij hebben onder andere bijgedragen aan projecten als Ruimte voor de Rivier, Maneswaard, Overnachtingshaven Giesbeek, Dijkverlegging in Paddenpol, Grensmaas, Wolferen-Sprok en Meanderende Maas.

Tot slot zijn wij betrokken bij diverse onderzoeksprogramma's en samenwerkingsverbanden met universiteiten om op de hoogte te blijven van - en bij te dragen aan - de laatste wetenschappelijke ontwikkelingen.