Zenneduiker te Halle: hydraulisch ontwerp loodrechte kruising kanaal Brussel-Charleroi
Verelst, K.; Coen, L.; López Castaño, S.; Vercruysse, J.B.; Van Hoydonck, W.; Mostaert, F. (2020). Zenneduiker te Halle: hydraulisch ontwerp loodrechte kruising kanaal Brussel-Charleroi. Versie 6.0. WL Rapporten, 18_093_1. Waterbouwkundig Laboratorium: Antwerpen. VIII, 60 + 111 p. bijl. pp. https://dx.doi.org/10.48607/354
Part of: WL Rapporten. Waterbouwkundig Laboratorium: Antwerpen. , more
|
| Available in | Authors |
|
Document type: Project report
|
| Keywords |
Design
Hydraulic structures > Culverts
Numerical modelling
Structures > Freshwater structures > Channels > Culverts
Halle [Marine Regions]; Zenne R. [Marine Regions]
|
| Author keywords |
|
Contact detailsProposer: De Vlaamse Waterweg , more
| Authors | | Top |
|
- Vercruysse, J.B., more
- Van Hoydonck, W., more
- Mostaert, F., more
|
|
| Abstract |
Net opwaarts van de sluis te Halle kruist de Zenne het kanaal Brussel-Charleroi. De Zenne wordt hierbij door middel van een duiker onder het kanaal geleid. Onder het kanaal bestaat de huidige duiker uit 4 kokers dewelke na de kruising overgaan in 2 kokers. In het kader van de verdieping van het kanaal Brussel-Charleroi dient een nieuwe, dieper gelegen, duiker voorzien te worden voor de Zenne. Door het studiebureau SBE werd reeds een voorontwerp opgemaakt van een schuine kruising van het kanaal door de nieuwe duiker. Hierbij werd zowel een schuine kruising opwaarts de sluis te Halle als afwaarts de sluis beschouwd. Door afdeling Regio Centraal van de Vlaamse Waterweg nv werd bij de verdere uitwerking van het ontwerp opgemerkt dat een loodrechte kruising van het kanaal door de duiker economisch voordeliger uit te voeren is dan een schuine kruising. Daarnaast werd ook de mogelijkheid open gehouden om de duiker uit te voeren met behulp van afgezonken elementen, aan de hand van een persing onder het kanaal of aan de hand van een boring onder het kanaal.
Voor het hydraulisch ontwerp van de nieuwe Zenneduiker, waarbij deze het kanaal loodrecht kruist, vraagt afdeling Regio Centraal advies aan het Waterbouwkundig Laboratorium. De vraag wordt gesteld of een loodrechte kruising van het kanaal Brussel-Charleroi door de duiker mogelijk is en hoe deze nieuwe duiker het waterpeil van de Zenne opwaarts van de duiker beïnvloedt. Om deze vragen te beantwoorden wordt de opstuwing in de Zenne bepaald voor een aantal varianten van de nieuwe duiker. Vooreerst is hiervoor door WL in overleg met de opdrachtgever, zowel voor de opwaartse als de afwaartse ligging van de nieuwe duiker, een ontwerp gemaakt van een loodrechte kruising van het kanaal door de duiker.
De stroming door de huidige duiker en deze van de varianten van de nieuwe duiker zijn bepaald aan de hand van modellering met Computational Fluid Dynamics (CFD). Initieel zijn simulaties uitgevoerd voor de huidige duiker, het initieel ontwerp van de opwaartse variant van de loodrechte kruising en het initieel ontwerp van de afwaartse variant van de loodrechte kruising. Op basis van de resultaten van de CFD modellering werd één geoptimaliseerde geometrie gedefinieerd voor de opwaartse variant en twee geoptimaliseerde geometrieën voor de afwaartse variant. Voor deze geoptimaliseerde geometrieën werden ook CFD-simulaties uitgevoerd.Van de huidige duiker, de initiële en geoptimaliseerde geometrieën van de opwaartse –en de afwaartse variant van de loodrechte kruising werden het berekende stromingspatroon in de duiker, de hydraulische verliezen van de verschillende onderdelen van de duiker, de waterpeilverhoging tussen inlaat en uitlaat van de duiker en de verdeling van het debiet over de kokers onder het kanaal met elkaar vergeleken. Voor de opwaartse en de afwaartse variant van de loodrechte kruising wordt (ten opzichte van de huidige duiker) een opstuwing van 0.12 à 0.15 m berekend. Voor de afwaartse variant is ook een CFD-simulatie uitgevoerd waarbij het volledige debiet van 41.7 m3/s door één koker wordt afgevoerd en een simulatie met het maximale (eerder exceptionele) debiet van 70 m3/s door de vier kokers van de duiker. Bij afvoeren van het volledige debiet door één koker wordt hierbij wordt een opstuwing van 2.34 m berekend ten opzichte van de huidige duiker. Bij het afvoeren van 70 m3/s door de 4 kokers van de duiker wordt een opstuwing van 0.30 m berekend ten opzichte van de huidige duiker.
Na uitvoering van de CFD-simulaties is het 1D-numeriek model van de Zenne en het kanaal Brussel-Charleroi van WL aangepast zodat de waterpeilverhoging over de duiker in het 1D-model overeenkomt met deze berekend met de CFD-simulaties. Simulaties met dit gewijzigde 1D-numeriek model tonen aan dat opwaarts van de Zenneduiker tot de stuw te Lembeek het verschil tussen het maximaal optredend waterpeil bij de was met terugkeerperiode 100 jaar en de laagste ligging van het kruinpeil van de oever nog circa 2.11 m bedraagt. Dit betreft een zeer ruime marge in vergelijking met de opstuwing van 0.12 à 0.15 m ten opzichte van de huidige duiker ten gevolge van het realiseren van de opwaartse en de afwaartse variant van de loodrechte kruising. |
|
