Golven en golfdemping aan de Surinaamse mangrovenkust

1. Katholieke Universiteit Leuven Faculteit Ingenieurswetenschappen Departement Burgerlijke Bouwkunde Golven en golfdemping aan de Surinaamse mangrovenkust Promotoren: Prof. J. Monbaliu Prof. E. Toorman Everaert Joran Grochowczak Joachim

2. Inhoud • Het project • De Surinaamse kust • Opdracht Suriname • Golfmodellen • Thixotropie • Besluiten • Toekomstig onderzoek

3. Het project • VLIR • i.s.m. AdeKUS • Kennisopbouw • Kustmodel ter ondersteuning van het kustzonebeleid Hetproject De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

4. De Surinaamse kust • Gekenmerkt door migrerende modderbanken • Demping van golven  bescherming van de kust Het project De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

5. Opdracht Suriname • Toestellen • 2 ADV’s • AWAC • 2 OBS’en • ASM • Frames • Metingen Het project  De Surinaamse kust Opdracht Suriname Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

6. Golfmodellen • Golven over een modderbodem dempen uit • Demping onder invloed van 3 factoren: • Bodemwrijving • Percolatie • Beweging van de modderbodem onder invloed van de dynamische druk (elastisch, plastisch of viskeus) Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

7. Gade (1958) • Tweelaags systeem: • Niet-viskeus water • Vloeibare modder met hoge viscositeit • Veronderstellingen: • Ondiep water • Golven zijn klein t.o.v. de waterdiepte verticale snelheden kunnen verwaarloosd worden Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

8. Dalrymple& Liu (1978) • Tweelaags systeem: • Bovenste laag bezit WEL viscositeit • Veronderstelling ondiep water valt weg! verticale versnellingen kunnen beschouwd worden • D&L meer algemeen toepasbaar • Viscositeit bovenste laag weinig invloed Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

9. Hsiao & Shemdin (1980) • Vloeibare modder vertoont belangrijke elastische eigenschappen  visco-elastische modellen • Modderbodem = Kelvin-Voigt lichaam Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

10. Andere lineaire modellen • Jiang (1993): visco-elastisch model • Mei & Liu (1989): visco-plastisch model (Bingham model) Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

11. Niet-lineaire modellen • Golfdemping = reeks gebeurtenissen: • Elastische vervormingen in de modder • Spanningen bouwen op tot de sterkte van de bodem bereikt wordt • Deel van de modderbodem faalt (= vervloeit) • Experimenten (Chou, 1993): • Modders vertonen niet-lineair gedrag, d.w.z. de eigenschappen zijn afhankelijk v/d vervormingstoestand ! Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

12. Niet-lineaire modellen • Foda (1993) = niet-lineair visco-elastisch model • Modderbodem verdeeld in 2 lagen: • Visco-elastische laag • Elastische laag • Dikte van bovenste modderlaag? elastische vervorming = kritische vervorming Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname Golfmodellen Thixotropie  Besluiten  Toekomstig onderzoek

13. Thixotropie • Wat is thixotropie? Afnemen van de viscositeit onder schuifspanning, toenemen van de viscositeit bij wegnemen schuifspanning. Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen Thixotropie Besluiten  Toekomstig onderzoek

14. Thixotropiemodel • Thixotropie • Dynamische viscositeit •  = structuurparameter • e = structuurparameter bij evenwicht • 0 = kritische schuifspanning intacte structuur •  = dynamische viscositeit gebroken structuur Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen Thixotropie Besluiten  Toekomstig onderzoek

15. Thixotropiemodel (2) • Structureel model • a, b en e = Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen Thixotropie Besluiten  Toekomstig onderzoek

16. 1D thixotroop model 0 • Enkel de modderlaag • Oplossen van • met (z,t) U(z,t); μ(z,t) d z Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen Thixotropie Besluiten  Toekomstig onderzoek

17. 1D thixotroop model (2) • Randvoorwaarden • Ruimte • U(0,t)=Usin(t) • U(d,t) = 0 • Tijd • (z,0) = 1 Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen Thixotropie Besluiten  Toekomstig onderzoek

18. 1D thixotroop model (3) • Discretisatie • Bereken U(z,t)  (z,t) λ(z,t) μ(z,t) . Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen Thixotropie Besluiten  Toekomstig onderzoek

19. 1D thixotroop model (4)

20. Besluiten :: Golfmodellen • Surinaamse fijne sedimenten:  bodemwrijving verwaarlozen  percolatie verwaarlozen • Visco-elastisch model (bv. Hsiao & Shemdin (1980)) zal wellicht beter presteren dan bv. model van Gade (1958). • Niet-lineaire modellen = betere benadering van de fysische realiteit Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie Besluiten Toekomstig onderzoek

21. Besluiten :: Veldonderzoek • Technische ondersteuning ter plaatse • Plaatsen frames vanop water • Aanbevelingen toekomstige campagnes Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie Besluiten Toekomstig onderzoek

22. Toekomstig onderzoek • Thixotropie in 2D golf-interactiemodel implementeren • Validatie a.h.v. meetgegevens Het project  De Surinaamse kust  Opdracht Suriname  Golfmodellen  Thixotropie  Besluiten Toekomstigonderzoek

23. Bedankt voor uw aandacht. Vragen?