Denderbelle – Vernieuwing stuwsluis: deelrapport 3. Simulaties ontwerp nivelleersysteem sluis
Verelst, K.; Vercruysse, J. (2023). Denderbelle – Vernieuwing stuwsluis: deelrapport 3. Simulaties ontwerp nivelleersysteem sluis. Versie 7.0. WL Rapporten, 15_062_3. Waterbouwkundig Laboratorium: Antwerpen. X, 80 + 42 p. bijl. pp. https://dx.doi.org/10.48607/147 Part of: WL Rapporten. Waterbouwkundig Laboratorium: Antwerpen. , more | |
| Available in | Authors | | Document type: Project report
|
| Keywords | Hydraulic structures > Locks > Filling and emptying system
Numerical modelling
Simulation
Belgium, Dender R., Denderbelle [Marine Regions]
| | Author keywords | dimensions; filling; emptying |
| Project | Top | Authors | - Ondersteuning ontwerp stuwsluis Denderbelle, more
|
Contact detailsProposer: De Vlaamse Waterweg , more
| Abstract | In kader van de opwaardering van de Dender afwaarts Aalst tot een waterweg CEMT klasse IV worden te Denderbelle een nieuwe sluis (lengte: 130.0 m en breedte: 10.5 m) en nieuwe stuwen gebouwd. De nieuwe sluis heeft een tussenhoofd, waardoor het mogelijk is om de opwaartse en afwaartse deelkolk afzonderlijk te nivelleren. De sluisdeuren voor het bovenhoofd, tussenhoofd en benedenhoofd zijn identiek en het nivelleersysteem bestaat uit openingen in de puntdeuren.
Voor de nieuwe sluis werd reeds een voorontwerp gemaakt van een sluis met openingen in de puntdeuren als nivelleersysteem (8 vlinderkleppen diameter 0.90 m of 12 vlinderkleppen diameter 0.70 m). Bij het verder uitwerken van het constructieve ontwerp is vastgesteld dat de uit het voorontwerp volgende diameters van de vlinderkleppen niet ingebouwd kunnen worden in de puntdeuren. Om die reden wordt een nieuw hydraulisch ontwerp van het nivelleersysteem uitgevoerd. Hiervoor zijn initieel drie types nivelleersystemen beschouwd, namelijk cirkelvormige openingen afgesloten met vlinderkleppen, cirkelvormige openingen afgesloten met hefschuiven en rechthoekige openingen afgesloten met hefschuiven. Daarnaast wordt in het nieuwe ontwerp van het nivelleersysteem het bodempeil van de sluiskolk op -0.78 mTAW beschouwd om rekening te houden met een mogelijke toekomstige waterpeildaling van 0.40 m in het afwaartse pand.
Met deze drie types nivelleersystemen zijn eerst een aantal hydraulische simulaties uitgevoerd voor de meest maatgevende situatie, i.e. vullen van de volledige kolk met een schip CEMT klasse IV in de kolk. Uit deze hydraulische simulaties volgt dat met cirkelvormige openingen afgesloten met vlinderkleppen een nivelleertijd berekend wordt die langer is dan de maximale waarde van 10 min. Met (cirkelvormige of rechthoekige) openingen afgesloten met hefschuiven kan zowel voldaan worden aan het criterium van de nivelleertijd als aan het criterium voor de maximale langskracht op het schip. Op basis van de resultaten van deze simulaties werd door de opdrachtgever het nivelleersysteem met 6 rechthoekige openingen met breedte 0.90 m en hoogte 0.90 m afgesloten met hefschuiven geselecteerd voor het finale ontwerp.
Met dit geselecteerde nivelleersysteem zijn daarna een eerste reeks hydraulische simulaties en een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd. Hierbij werd één openingswet voor elk sluishoofd beschouwd, echter een verschillende openingswet voor beroepsvaart en recreatievaart. In de gevoeligheidsanalyse werd de invloed op de berekende langskrachten en de nivelleertijd van het afwaarts waterpeil, de beschouwde waarde van de afvoercoëfficiënt van de openingen in de sluisdeur, de aanwezigheid van breekbalken en de beschouwde release van het programma VUL_SLUIS onderzocht. Aangezien de verlaging van het afwaarts waterpeil vermoedelijk gedurende de eerste jaren na ingebruikname van de sluis nog niet zal uitgevoerd worden, is daarna een tweede reeks hydraulische simulaties uitgevoerd met het huidige waterpeil gelijk aan +3.82 mTAW in het afwaartse pand. Voor deze simulaties werd één openingswet met constante snelheid beschouwd voor elk sluishoofd, dewelke zowel geldig voor is beroepsvaart als voor recreatievaart. De openingssnelheid van de hefschuiven verschilt hierbij per sluishoofd.
Daarna zijn de finale simulaties met het nivelleersysteem uitgevoerd. De afvoercoëfficiënt van de opening in de deur, zowel voor een configuratie met breekbalken als voor een configuratie zonder breekbalken, is hierbij overgenomen uit uitgevoerde schaalmodelproeven. Voor deze finale simulaties is één openingswet voor elk sluishoofd beschouwd, dewelke zowel toepasbaar is voor recreatievaart als voor beroepsvaart, met eenzelfde openingssnelheid voor elk sluishoofd. Uit deze finale simulaties volgt dat nivelleren van de volledige kolk, de opwaartse deelkolk en de afwaartse deelkolk mogelijk is in een nivelleertijd korter dan 10.0 min. Aan het einde van de nivellering zijn de hefschuiven juist niet volledig geopend bij vullen van de volledige kolk, maar wel bij ledigen van de volledige kolk. Het toepassen van breekbalken verlaagt de nivelleertijd zeer beperkt. Het verlagen van de hoogte van de openingen in de sluisdeur met 0.10 m tot een hoogte van 0.80 m heeft tot gevolg dat de hefschuiven aan het einde van de nivellering, zowel bij vullen als bij ledigen van de volledige kolk, wel volledig geopend zijn. Dit heeft geen invloed op de nivelleertijd bij ledigen en een verwaarloosbare invloed op de nivelleertijd bij vullen. |
|
