Verspreiding sediment na storting van bagger m.b.v. sleephopperzuiger

Ministerie van Verkeer en Waterstaat

RIZA Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling

Verspreiding sediment na storting van bagger m.b.v. sleephopperzuiger RIZA rapport 2004.004

Dit rapport is te bestellen à € 12,50 per stuk bij Cabri Mailservice, Postbus 431, 8200 AK Lelystad, Tel. 0320-285333, Fax. 0320-285311, E-mail [email protected] Betaling na levering; een acceptgiro wordt bijgevoegd. Het rapport is gratis voor dienstonderdelen van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. This publication can be ordered at € 12,50 per copy through Cabri Mailservice, PO Box 431, 8200 AK Lelystad, The Netherlands, Tel. +31 320 285333, Fax, +31 320 285311, E-mail [email protected] Payment on delivery.

Verspreiding sediment na storting van bagger m.b.v. sleephopperzuiger

RIZA rapport 2004.004 ISBN 90 3695 661 7 Auteur: drs. M. Kraaijeveld

RIZA Dordrecht, december 2003

Inhoudsopgave ........................................................................................

Samenvatting 5 1. 1.1

Inleiding 7 Leeswijzer 8

2.

Beschrijving onderzoeksgebied 9

3. 3.1 3.1.1. 3.1.2. 3.2 3.2.1. 3.2.2.

Meetopstelling 11 Opzet metcampagne 11 Vertroebeling 11 Consolidatie 12 Meetapparatuur en monstername 13 Vertroebeling 13 Consolidatie 15

4. 4.1 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.2 4.3

Resultaten 17 Vertroebeling 17 T0-situatie 17 Stortproef 18 Vergelijking eerdere stortproef 20 Effecten na storting 21 Stortverlies tijdens baggeren 23

5. 5.1 5.2

Conclusies en aanbevelingen 25 Conclusies 25 Aanbevelingen 26

Referenties 29 Bijlagen 31 Bijlage 1 Theorie ADCP 33 Bijlage 2 Beschrijving SURFIS3D 35 Bijlage 3 Verspreiding sediment stort 1 39 Bijlage 4 Verspreiding sediment stort 2 43 Bijlage 5 Verspreiding sediment stort 3 47 Bijlage 6 Verspreiding sediment stort 4 51 Bijlage 7 Maximale waarden zwevend stof in de tijd (werkelijke waarden) 55 Bijlage 8 Kaarten Multibeam-lodingen 59

3

Verspreiding sediment na storting van bagger

4


Samenvatting

............................................................................... Op 22 oktober 2003 heeft er in opdracht van RWS, directie NoordHolland in de Amerikahaven een stortproef plaatsgevonden met als tweeledig doel: - Onderzoek naar de vertroebeling tijdens en na het storten van de bagger, opgebaggerd met behulp van een sleephopperzuiger. - Onderzoek naar de consolidatie na het storten. Bij deze proef is met behulp van een sleephopperzuiger 4 maal een partij bagger opgezogen uit het Noordzeekanaal en gestort in twee aangewezen stortvakken in de Amerikahaven. De proef heeft plaatsgevonden in het kader van onderzoek naar de vertroebeling na het storten van bagger. In het verleden is het baggerwerk in het Noordzeekanaal steeds uitgevoerd met behulp van grijperkranen en baggermolens. Vanuit nautisch en financieel oogpunt wil Rijkswaterstaat directie Noord-Holland het onderhoudsbaggerwerk uit gaan voeren met behulp van sleephopperzuigers. Het acceptatiebeleid van de Amerikahaven verbiedt echter het storten van bagger dat hydraulisch is opgebaggerd, vanwege angst voor onacceptabele vertroebeling in de haven. Om te bepalen of deze angst al dan niet terecht is, is deze baggerstortproef uitgevoerd. Bij het onderzoek naar de vertroebeling is tijdens en na het storten de stortwolk in beeld gebracht met behulp van varende ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) en troebelheidsensoren. De meetgegevens zijn na validatie verwerkt met het ruimtelijk interpolatieprogramma SURFIS-3D. Geconcludeerd wordt dat de vier uitgevoerde baggerstorten leiden tot een tijdelijke belasting van zwevend stof in de waterkolom. Twee uur na de storten zijn er vrijwel geen concentraties boven 50 mg/l gemeten. Boven in de waterkolom is de afmeting van de stortwolk maximaal 200 bij 200 m. Op een diepte van –16 m heeft de stortwolk een afmeting van maximaal 400 bij 200 m. Bij twee storten is de beun nagespoeld op de stortlocatie. Dit houdt in dat nadat de bagger gelost is, de beun wordt gespoeld met water om zo het restant aan specie uit de beun te verwijderen. Deze storten zijn uitgevoerd in een ander stortvak dan de andere twee storten, om zodoende de effecten van het naspoelen te kunnen bepalen. De effecten van het naspoelen op de zwevend stofconcentraties in de waterkolom zijn beperkt. Uit de metingen blijkt dat vlak na de stort de zwevend stofconcentraties in een orde van 100 mg/l hoger liggen.

5


In 2000 heeft er een soortgelijke stortproef in de Australiëhaven plaatsgevonden. Het verschil met de huidige proef is dat er toen mechanisch gebaggerd is (onderlossers en splijtbak), in plaats van hydraulisch. Na vergelijk van de twee proeven, blijkt dat de resultaten in grote mate overeen komen. Bij beide proeven wordt na ongeveer twee uur praktisch geen concentraties boven de 50 mg/l gemeten. De omvang van de stortwolk is bij de proef met de sleephopperzuiger iets groter (orde 50 bij 50 m). Er is echter ook en grotere hoeveelheid bagger gestort (2.300 m3 met sleephopperzuiger in tegenstelling tot 400 m3 met een splijtbak). Wat betreft het onderzoek naar de consolidatie is de bodem van de stortvakken en het omliggende gebied zowel voor als na de stort bemeten door middel van Multibeam. Opmerkelijk is dat op locaties van de daadwerkelijke storten bodemverdiepingen ontstaan zijn. Na overleg met ervaringsdeskundigen volgt dat een verklaring hiervoor kan zijn dat door de hoge dichtheid en de snelheid het materiaal door de afdeklaag heen gezakt is. De gestorte baggerspecie is dermate vast in vergelijking met de depotbodem, dat voor extra omwoeling door schroefwater niet gevreesd hoeft te worden.

6


1. Inleiding ............................................................................... In het Noordzeekanaal vindt er beperkt aanslibbing plaats. Na jaren van terughoudend onderhoud is onderhoudsbaggerwerk nu echter hard nodig. In de komende jaren zal het Noordzeekanaal dan ook in zijn geheel op oorspronkelijke ontwerpdiepte worden gebracht. In totaal zal ongeveer 2 miljoen m3 bagger worden verwijderd. In het verleden is baggerwerk in het Noordzeekanaal steeds uitgevoerd met behulp van grijperkranen en baggermolens. Deze technieken zorgen echter voor ongewenste belemmeringen en gedeeltelijke stremmingen voor de scheepvaart. De inzet van sleephopperzuigers hebben het voordeel dat ze nautisch geen enkele belemmering opleveren. Bovendien mag worden verwacht dat sleepzuigwerk financieel aantrekkelijk is ten opzichte van kraan- of baggermolenwerk. Om deze reden wil Rijkswaterstaat directie Noord-Holland het onderhoudsbaggerwerk in de toekomst laten uitvoeren met behulp van sleephopperzuigers (RWS, 2003). Gezien de verontreinigingsgraad zal het grootste gedeelte van de onderhoudsbagger worden gestort in de Amerikahaven. Het acceptatiebeleid van de Amerikahaven verbiedt echter het storten van bagger dat hydraulisch is opgebaggerd, vanwege angst voor onacceptabele vertroebeling in de haven. Om een beeld te krijgen van de mate van vertroebeling is er overeenstemming bereikt tussen de Wvo- en Wm-vergunningverlener (RWS DNH), het Gemeentelijk Havenbedrijf Amsterdam en het project Realisatie Baggerwerk Noordzeekanaal (Rijkswaterstaat directie Noord-Holland) om een proef te doen met het storten van bagger uit een sleephopperzuiger in de Amerikahaven. Het doel van de baggerstortproef is tweeledig: 1. Onderzoek naar de vertroebeling tijdens en na het storten van bagger, opgebaggerd met behulp van een sleephopperzuiger. 2. Onderzoek naar de consolidatie na het storten. Bij het eerste doel zal ook aandacht worden geschonken aan het eventuele effect van gelaagdheid van het water in de haven met betrekking tot de zoutconcentratie, op de snelheid van het bezinken van de fijne deeltjes. Aan de hand van de resultaten van deze stortproef kan lering getrokken worden voor het baggeren met lozing van (troebel) proceswater in de bovenste, zoete laag van het kanaal. Met betrekking tot het tweede doel is momenteel de hoogte van het depot vastgesteld op NAP -17 m. Onderzoek heeft uitgewezen dat vanaf deze diepte opwoeling ten gevolgen van schroefstralen beperkt is.

7


In deze rapportage zullen de resultaten van de proef worden beschreven en worden vergeleken met een eerder uitgevoerde stortproef in de Australiëhaven. De beoordeling of de resultaten al dan niet acceptabel zijn vindt niet in deze rapportage plaats, maar is de verantwoordelijkheid van de vergunningverlener en de projectverantwoordelijken. Op verzoek van de opdrachtgever wordt in deze rapportage aan de hand van de beschikbare gegevens van de sleephopperzuiger nagegaan wat het stortverlies is tijdens het baggeren. Aan de hand van het stortverlies zal door vergunningverlener en de opdrachtgever worden bepaald of vervolgonderzoek gewenst is voor het baggeren met behulp van een sleephopperzuiger in het Noordzeekanaal.

1.1

Leeswijzer

In hoofdstuk 2 zal een beschrijving worden gegeven van het onderzoeksgebied, gevolgd door een uiteenzetting van de meetcampagne en de meetopstellingen in hoofdstuk 3. In hoofdstuk 4 worden de belangrijkste bevindingen van de proef weergegeven, waarbij ingegaan wordt op de bezinking en verspreiding van het sediment en de resultaten van de lodingen van het stortgebied. Tenslotte worden in hoofdstuk 5 de conclusies en aanbevelingen gegeven die uit de praktijkproef getrokken kunnen worden.

8


2. Beschrijving onderzoeksgebied ............................................................................... De stortingen hebben plaatsgevonden in de Amerikahaven. De Amerikahaven is een zijtak van het Noordzeekanaal, gelegen in het havengebied Westpoort ten westen van Amsterdam (zie figuur 2.1). De Amerikahaven is 3.000 m lang en 450 m breed. Het hoofdgebruik van de haven is zeescheepvaart. Verder wordt de haven gebruikt als stortlocatie voor baggerspecie en grond. Aan de zuidkant van de Amerikahaven bevindt zich het gemaal Halfweg van het Hoogheemraadschap Rijnland en in de Aziëhaven wordt koelwater ingenomen door de AVI-vuilverbranding. Deze twee activiteiten kunnen ervoor zorgen dat er een lichte stroming in de haven plaatsvindt. Tot slot vinden er in de Amerikahaven hemelwaterlozingen van de aangrenzende bedrijven plaats. Omdat de hydrodynamische condities in de Amerikahaven en de zijhavens zeer stabiel zijn (vrijwel stilstaand water en beperkte uitwisseling met het Noordzeekanaal), wordt de overdiepte zeer geschikt geacht voor opvulling met baggerspecie. Bij de aanleg van de haven in de 60 er jaren in de vorige eeuw is er ontgrond tot een maximale diepte van circa NAP –45 m. Nagenoeg direct is men begonnen met baggerstortingen. Hierdoor is bij de aanvraag van de Wm-vergunning begin jaren negentig het depot reeds gevuld tot ongeveer NAP –25 m. De huidige depothoogte is gesteld op NAP –18 m voor het storten van specie en NAP –17 m voor de afdeklaag. De gemiddelde huidige diepte van de haven bedraagt ongeveer NAP –20 m. De gemiddelde waterstand in de haven is NAP –0,4 m. Op dit moment heeft de vergunningverlener het Gemeentelijk Havenbedrijf Amsterdam Wm- en Wvo-vergunningen verleend voor het storten van klasse 3-specie. De gestorte specie is voor het grootste deel afkomstig van de gemeente Amsterdam en het Noordzeekanaal, van de IJmond tot aan het rijkswater. Het openen van de schutsluizen bij IJmuiden zorgt voor een instroom van zeewater op het Noordzeekanaal, waardoor er een zoute watertong landinwaarts gaat. Hierdoor is de Amerikahaven evenals het Noordzeekanaal gedurende het gehele jaar gestratificeerd. Er is een relatief zoute onderlaag en een relatief zoete bovenlaag. De overgangslaag bevindt zich ongeveer op een diepte tussen de 7-12 m.

9


...............................

Figuur 2.1

Noordzeekanaal

Ligging van de Amerikahaven, de nummers in de twee vakken geven de stortvakken weer.

2

1

N

Voor het storten van de baggerspecie is door het Gemeentelijk Havenbedrijf 2 stortlocaties in de Amerikahaven aangewezen, met de volgende coördinaten (zie figuur 2.1): Vak 1: X-coördinaten 113.150 – 113.250 Y-coördinaten 492.400 – 492.500 Vak 2: X-coördinaten 113.080 – 113.180 Y-coördinaten 492.700 – 492.800 Een stortvak heeft een afmeting van 100 bij 100 m.

10


3. Meetopstelling ...............................................................................

3.1

Opzet metcampagne

3.1.1. Vertroebeling Ten aanzien van het eerste doel van de stortproef, het meten van de vertroebeling tijdens en na het storten, heeft de meetcampagne plaatsgevonden in de periode 20 t/m 22 oktober 2003 in de Amerikahaven. Op 20 oktober is de meetapparatuur in orde gemaakt en bevestigd aan boord van het vaartuig M.S. Breesem. Tevens is de apparatuur getest. Op 21 oktober heeft er ’s ochtends een t0-meting plaatsgevonden in de Amerikahaven. Op 22 oktober hebben de 4 daadwerkelijke stortingen plaatsgevonden en is van ’s ochtends 9.00 tot ’s avonds 21.00 uur gemeten. Er is gebruikgemaakt van de sleephopperzuiger ‘Hein’ van het baggerbedrijf Van der Kamp. Het storten van de bagger geschiedt door middel van bodemschuiven. De gestorte bagger is afkomstig van het Noordzeekanaal. Er is gebaggerd tussen kilometeraai 3 en 6,5 met klasse 2- en 3-specie. Aanvullend waterbodemonderzoek heeft uitgewezen dat het voornamelijk klasse 2baggerspecie betreft. De eerste twee stortingen hebben plaatsgevonden in het meest zuidelijk aangewezen stortvak (zie figuur 2.1, vak 1). Bij deze stortingen is ervoor gekozen de beun van de sleephopperzuiger na het storten niet schoon te spoelen op de stortlocatie, maar op de baggerlocatie. Bij de derde en de vierde stort is het restant aan specie dat na het storten achterblijft in de beun verwijderd door het spoelen van de beun, zoals dit ook in de praktijk gebeurt. Om de eventuele effecten van het naspoelen van de beun in beeld te kunnen brengen, is ervoor gekozen de laatste twee storten uit te voeren in het andere stortvak, gelegen dichtstbijzijnde het Noordzeekanaal (zie figuur 2.1, vak 2). Gedurende de stortingen is de verspreiding van de stortwolk in beeld gebracht met behulp van varende ADCP- en OBS-metingen. (zie voor een uitgebreide beschrijving § 3.2). Voor het monitoren tijdens de storten is gekozen om de sleephopperzuiger met de neus richting de uitgang van de haven te leggen, zodat na het storten niet gedraaid hoeft te worden, wat voor extra opwoeling kan zorgen.

11


3.1.2. Consolidatie Om te kunnen achterhalen of het storten van bagger met behulp van een sleephopperzuiger acceptabel is, wordt zowel voor als na de stortproef de bodem van het stortvak bemeten door middel van Multibeam. De metingen zijn uitgevoerd door de Informatiedienst van de directie Noord-Holland. In onderstaand kader staat de theorie van Multibeam lodingen beschreven. De t0-meting heeft plaatsgevonden op 15 oktober. Na de stortproef is er nog tweemaal gemeten, te weten 5 dagen na de stort op 27 oktober (t1) en 2,5 weken na de proef op 10 november (t2). Door middel van verschilkaarten kan inzicht worden verkregen in de consolidatie van de bagger na het storten.

Theorie Multibeam Het Multibeam-echolodingssysteem meet via akoestische technieken diepteprofielen in een brede strook onder het schip (zie figuur 3.0). Aan de hand van deze metingen kunnen hoge resolutie-dieptekaarten van de bodem geproduceerd worden. Voor het uitvoeren van de Multibeam bathymetrische opnamen wordt er een transducer onderaan het schip bevestigd. Deze zendt een groot aantal geluidsgolven uit, waarvan de weerkaatsing op de bodem weer wordt opgevangen. Uit de looptijd van de geluidssignalen wordt de diepte berekend.

Figuur 3.0: Voorbeeld Multibeam-meting (Hennis, 2003).

12


3.2

Meetapparatuur en monstername

3.2.1. Vertroebeling De concentratie gesuspendeerd sediment is voor, tijdens en na de vier baggerstorten gemeten met behulp van varende ADCP- en OBS-metingen. Op deze manier is de verspreiding van de stortwolk gevolgd en is inzicht verkregen in de mate van vertroebeling na het storten. De metingen zijn uitgevoerd met het vaartuig M.S. Breesem van de informatiedienst van de directie Noord-Holland. Dit schip was tijdens de meting uitgerust met de volgende apparatuur: - Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) van het merk RD Instrument, type 1200 kHz BroadBand (S/N 1240). De ADCP is eigendom van de directie Noord-Holland. - 4 Multiparameter probes van het merk Hydrolab. De relevante parameters door de Hydrolab-sensoren gemeten, zijn: diepte, temperatuur, saliniteit, troebelheid en pH. Omdat 1 troebelheidsmeter niet bleek te werken, is deze vervangen door een OBS-meter van het merk D&A instruments. - Dompelpomp en watermonsterslang. - LRK plaatsbepalingsysteem, vast geïnstalleerd op het vaartuig M.S. Breesem. In figuur 3.1 is een schematische weergave van de meetopstelling te zien. De ADCP is aan stuurboordzijde bevestigd. De 4 Hydrolab-sondes zijn aan een zogenaamde string bevestigd op de diepten 1, 5, 10 en 15 m onder het wateroppervlak. De string is opgehangen aan een kraan aan stuurboordzijde van het schip. Om te voorkomen dat de string tijdens het varen scheef zou gaan hangen, is onder aan de string aan gewicht gehangen dat met een touw verbonden was aan de voorzijde van het meetvaartuig. De watermonsters zijn aan stuurboordzijde aan de achterkant van het schip genomen.

13


...............................

Figuur 3.1 Meetopstelling (Aqua Vision, 2003).

De metingen zijn begeleid door 2 medewerkers van het bedrijf Aqua Vision B.V. Voor het aansturen, inwinnen en verwerken van de meetgegevens van de gebruikte meetinstrumenten is gebruikgemaakt van Aqua Vision VISEA Data Acquisition Software (versie 2.0.6 en de Plume Detection Toolbox (versie 1.0.6). De werking van de ADCP wordt beschreven in bijlage 1. De gegevens en instellingen van de ADCP staan beschreven in de meetrapportage van Aqua Vision (Aqua Vision, 2003). De eindverantwoordelijkheid voor het uitvoeren van de metingen lag bij het RIZA. Na elk van de vier storten zijn telkens 4 watermonsters genomen op de diepten waar de Hydrolab-sensoren hingen (1, 5, 10, en 15 m onder het wateroppervlak). De monsters zijn niet gelijktijdig genomen, maar na elkaar met behulp van een waterslang en een dompelpomp. Van de watermonsters is het zwevend stofgehalte bepaald door een gecertificeerd laboratorium. Deze waarden zijn gebruikt voor de ijking van de troebelheidsensoren, OBS en ADCP. Tevens zijn van het te storten materiaal 6 bodemmonsters genomen, om de t0-situatie van het te storten materiaal vast te leggen. De monsters zijn genomen door een medewerker van de directie Noord-Holland samen met een bemanninglid van de Hein (zie figuur 3.2). Uit de eerste en de derde baggerronde zijn twee bodemmonsters genomen, één uit de bovenste (natte) laag en één meer in het midden van de beun (meer geconcentreerd). Uit de tweede en de vierde lading is maar één bodemmonster genomen, omdat de concentratie van het materiaal zowel boven als meer naar het midden van de beun vrijwel gelijk was. Van de bodemmonsters is de korrelgrootteverdeling bepaald door een gecertificeerd laboratorium.

14


...............................

Figuur 3.2 Impressie monstername beun. In verband met vrijkomende H2S en CH4-gassen worden maskers gedragen (foto: RWS).

3.2.2. Consolidatie De Multibeam-echolodingen zijn uitgevoerd door de informatiedienst van de directie Noord-Holland. De eerste twee lodingen zijn uitgevoerd met het schip Houtrak, de laatste loding is verricht met vaartuig Swalinge. In de Amerikahaven is een gebied van ongeveer 600 bij 300 m gebiedsdekkend bemeten, waarbinnen de twee aangewezen stortlocaties gesitueerd zijn.

15


16


4. Resultaten ............................................................................... Vanuit de sleephopperzuiger is viermaal een partij bagger gestort in twee verschillende stortvakken in de Amerikahaven. Tussen twee storten heeft telkens ongeveer drie uur tijdsverschil gezeten. In de navolgende subhoofdstukken zal per deel van de proef een uiteenzetting van de resultaten worden gegeven. Er zal ook een vergelijking gemaakt worden met de eerder uitgevoerde stortproef in de Australiëhaven.

4.1

Vertroebeling

4.1.1. T0-situatie Om te kunnen achterhalen wat de effecten zijn van de stortproef, is voorafgaand aan de proef een t0-meting uitgevoerd, waarmee een beeld is verkregen van de achtergrondconcentraties met betrekking tot zwevend stof in de Amerikahaven. De t0-meting wijst uit dat in de Amerikahaven lage sedimentconcentraties voorkomen, tussen de 0 en de 15 mg/l (zie figuur 4.1). De zwevend stofconcentraties in het Noordzeekanaal liggen ook in de orde 10-15 mg/l. Uit figuur 4.1 kan uit het diepteprofiel gezien een vrij constant beeld verkregen worden van de zwevend stofconcentraties. In figuur 4.2 is dan ook de gemiddelde zwevend stofverticaal opgenomen. Uit figuur 4.2 blijkt dat de concentratie gesuspendeerd materiaal zowel boven als onder in de waterkolom hoger is (± 7 mg/l) dan in het midden van de waterkolom. Een donkerblauwe/paarse kleur in de figuur wijst op lage zwevend stofconcentraties (tussen de 0 en 7 mg/l), een lichtblauwe tot lichtgele kleur staat voor hogere zwevend stofgehalten, tot ongeveer 15 mg/l. De hogere waarden bovenin de waterkolom zijn gemeten tot een diepte van ongeveer 7 m. Deze diepte komt overeen de overgang van zoet naar zout water (stratificatie). Het zoete water, dat op het zoute water ligt, bevat meer sediment. Hiernaast komen ook hogere concentraties voor nabij de bodem. Dit is het gevolg van het uitzakken van sediment onder invloed van de zwaartekracht en lage stroomsnelheden.

17


SSC

Diepteprofiel zwevend stofghalte t0-meting

(mg/l)

0 -2 -4

diepte (m)

-6 -8

zwevend stof concentratie

-10 -12 -14 -16 -18 3

5

7

9

11

13

15

17

Zwevend stofconcentratie (mg/l)

...............................

...............................

Figuur 4.1

Figuur 4.2

Zwevend stofconcentraties t0-meting (in mg/l) (Aqua Vision, 2003).

Zwevend stofverticaal t0-situatie. X-as: zwevend stofconcentratie (in mg/l); Y-as: diepte (in m).

4.1.2. Stortproef In tabel 4.1 is een overzicht opgenomen met de begintijd van het storten, het nummer van het stortvak waar gestort is en of de beun is nagespoeld. ...............................

Tabel 4.1 Overzicht gegevens baggerstortproef 22 oktober 2003.

Begintijd stort

Stortvak

Beun

(uur)

(zie figuur 2.1)

nagespoeld

.................................................................. Stortproef 1

9:50

1

nee

Stortproef 2

12:58

1

nee

Stortproef 3

16:03

2

ja

Stortproef 4

18:20

2

ja

Voor het inzichtelijk maken van de effecten van het storten, is gekozen voor een uitwerking met het programma SURFIS3D. Dit is een ruimtelijk interpolatieprogramma ontwikkeld door het RIZA, afdeling WST (RIZA, 2000). In bijlage 2 is een beschrijving opgenomen van SURFIS3D. Voor het weergeven van de verspreiding van het sediment is gekozen voor de geïnterpoleerde maximale concentraties van het sediment. Hierbij wordt dus alleen een beeld verkregen welke concentraties maximaal zijn gemeten, waarbij geen beeld wordt gekregen wanneer in de tijd de concentraties gemeten zijn. Het tijdsaspect wordt later in deze paragraaf toegelicht.

18


Omdat SURFIS3D een ruimtelijk interpolatieprogramma is, kan de verspreiding op 3 manieren inzichtelijk worden gemaakt, namelijk over de lengte-, breedte- en diepte-as. In bijlage 3 zijn voor stort 1 van elke weergave 4 figuren opgenomen. In figuur B3.1 zijn de lengte en breedteraaien weergeven, welke in bijlage 3a en 3b getoond worden. In bijlage 3a zijn vier lengteraaien weergegeven. De eerste figuur geeft een beeld in het midden van de stortwolk (55% vanaf de linker kant, voor situering raai zie figuur B3.1). De tweede en de derde figuur geven de linker en de rechter grens aan van de stortwolk (resp. 30 en 62%). De laatste figuur zit tussen de linker grens en het midden van de stortwolk in (50%). In bijlage 3b zijn op gelijke wijze vier dwarsraaien weergegeven en in bijlage 3c wordt op vier verschillende diepten een horizontaal profiel weergeven (-4, -9, -12 en –15 m). Duidelijk zichtbaar in de figuren is het midden van de stortwolk, met maximale concentraties van 400 mg/l. Bij de lengteraaien zijn twee banen waar te nemen, dit zijn de banen van de wolken zoals ze gestort zijn vanuit de sleephopperzuiger. Op ongeveer 100 m van het daadwerkelijke stortvak wordt aan het wateroppervlak maximale concentraties van 100 mg/l gemeten. Bij de diepteprofielen is te zien dat de stortwolk zich iets naar het noordoosten verplaatst. Dit heeft zeer waarschijnlijk te maken met het feit dat het gemaal aan de zuidzijde van de Amerikahaven van 08:30h tot 13:30h water vanuit de ringvaart heeft gespuid met een debiet van 33 m3/s. Bij de tweede stort gedraagt de stortwolk zich op vrijwel gelijke wijze als de eerste stort. De stortwolk verspreidt zich iets minder dan bij de eerste stort. Een mogelijke verklaring hiervoor is het feit dat het gemaal een half uur na de stort stilgezet is. De maximale concentraties liggen bij stort 2 niet significant hoger dan bij de eerste stort. De beïnvloeding van de eerste op de tweede stort blijft dus beperkt. Uit de dieptekaartjes van bijlage 4, valt wel op dat vooral op een diepte van 4 en 9 m onder het wateroppervlak, de effecten van de eerste stort nog zeer licht merkbaar zijn, met maximale concentraties van 25 mg/l (lichtere vlek rond de tweede stortwolk: ten noorden op -4 m en ten zuiden op -9 m). Bij de derde en de vierde stort is de beun op de stortlocatie nagespoeld. Dit houdt in dat nadat de bagger gelost is, de beun wordt gespoeld met water om zo het restant aan specie uit de beun te krijgen. Uit de figuren uit bijlage 3 t/m 6 vallen echter geen significante verschillen op te maken tussen aan de ene kant stort 1 en 2 zonder naspoelen (bijlage 3 en 4), en stort 3 en 4 met naspoelen van de beun (bijlage 5 en 6). Over het algemeen blijkt uit bijlage 3 t/m 6 dat de breedte en lengte van de daadwerkelijke stortwolk maximaal 30 bij 40 m bedragen (concentraties tot 400 mg/l). Hiernaast zijn in een gebied van maximaal 200 bij 150 m aan het wateroppervlak concentraties waargenomen van maximaal 150 mg/l. Onderin de waterkolom gaat het om een gebied van maximaal 400 bij 200 m, met maximale concentraties van 300 mg/l rondom de kern en daaromheen concentraties van 100 mg/l.

19


Omdat bovenstaande methode alleen een beeld geeft van de maximale concentraties, en geen beeld geeft van het verloop in de tijd, is in bijlage 7 per stort een figuur opgenomen van het verloop van de maximale zwevend stofconcentraties in de tijd. Het betreft hier de werkelijk gemeten waarden, omdat bij de interpolatie het tijdsaspect verdwijnt. Zoals in de bijlage is aangeven is telkens het gebied waar de stortwolk zich bevindt (waar gevaren is) opgedeeld in verschillende vakken van 100 bij 100 m, waarbij het daadwerkelijke stortvak ook als 1 vak gekozen is (vak 3 in de bijlagen). Van elk vak is de maximale concentratie bepaald in de tijd dat in het vak gemeten is. Uit de figuren in bijlage 7 blijkt dat over het algemeen de maximale concentraties gemeten zijn in het vak waar de daadwerkelijke stort heeft plaatsgevonden. Bij alle vier de uitgevoerde storten liggen de maximale concentraties na twee uur onder de 50 mg/l. Bij het begin van de stort liggen deze waarden rond de 425 mg/l bij de eerste en de tweede stort, en bij de derde en de vierde rond de 525 mg/l in het vak waar gestort is. Dit verschil heeft te maken met het feit dat bij de derde en de vierde stort de beun is schoongespoeld. In de omliggende vakken komen de maximale waarden niet boven de 300 mg/l uit. De meetresultaten laten zien dat het grootste deel van het gestorte materiaal in korte tijd bezinkt. Binnen 1 uur worden bij geen van de 4 storten concentraties boven de 150 mg/l gemeten en binnen twee uur liggen de maximale waarden onder de 50 mg/l. Tijdens de stortproef zijn geen schepen van grote importantie voorbijgekomen. Wel zijn verschillende kleinere schepen langsgekomen, welke aan de oppervlakte voor een verhoging van de ADCP-waarden zorgen door het schroefwater. Deze tijdelijke verstoringen zijn er bij het verwerken van de ADCP-gegevens uitgehaald.

4.1.3. Vergelijking eerdere stortproef In oktober 2000 heeft er een stortproef plaatsgevonden waarbij bagger eenmalig is gestort is met behulp van onderlossers en eenmalig met een splijtbak (RIZA, 2001). Met behulp van onderlossers is in totaal 160 m3 gestort en met de splijtbak 400 m3. De maximale omvang van de stortwolk bij het storten via onderlossers is maximaal 200 bij 150 m. Bovenin de waterkolom worden na twee uur maximale concentraties van ongeveer 50 mg/l gemeten, op een diepte van –20 m liggen deze waarden rond de 100 mg/l. Bij het storten via de splijtbak is de omvang maximaal 300 bij 150 m. De zwevend stofconcentraties die na twee uur bovenin de waterkolom zijn gemeten zijn maximaal 100 mg/l. Onderin de waterkolom is dit maximaal 150 mg/l. Bij het bepalen van de omvang van de stortwolk moet wel de kritische noot geplaatst worden dat de maximale omvang niet exact bepaald kan worden. De reden hiervoor is dat er niet voldoende data beschikbaar was om een gebiedsdekkende interpolatie te maken, waarbij de gehele omvang van de stortwolk met daaromheen de achtergrondconcentratie in beeld gebracht kon worden. De maximale omvang is dus is dus maximaal voor zover er meetdata beschikbaar was. Mogelijk is de omvang van de maximale wolk nog iets groter.

20


De maximale sedimentconcentraties die gemeten zijn, zijn ongeveer 200 mg/l. Ter vergelijking is bij de huidige stortproef ongeveer 2.300 m 3 bagger per baggerronde gestort (totaal ruim 9.100 m3).

4.2

Effecten na storting

Aan de hand van de Multibeam-metingen op drie tijdstippen zowel voor als na de stortproef (t0, t1 en t2 meting) zijn dieptekaarten vervaardigd. Op basis van de dieptekaarten zijn verschilkaarten vervaardigd. In bijlage 8a is een dieptekaart opgenomen van de t0-situatie, bemeten op 15 oktober. In bijlage 8b en c zijn verschilkaarten opgenomen waarbij de situatie voor de stortproef wordt vergeleken met de situatie 1 en 2,5 week na de stortproef. In bijlage 8d is een kaart opgenomen welke het verschil weergeeft tussen de situatie 1 week na de stort (t1) en de situatie 2,5 week na de stort (t2). Gebaseerd op de lodingsverschillen blijkt dat er op de locaties van de daadwerkelijke storten een verdieping van het bodemprofiel is opgetreden. Uit de figuren in bijlagen 8b en 8c blijkt dat rondom de stortlocaties het bodemprofiel wel verhoogd is. Indien de situatie 2,5 weken na het storten wordt vergeleken met de situatie 1 week na het storten (bijlage 8d), valt op dat er in de stortvakken zelf een lichte verdieping waar te nemen is. Tussen de twee stortvakken in heeft er een verhoging van het bodemprofiel plaatsgevonden. Wat verder opvalt is dat er tussen de drie vervaardigde verschilkaarten kleine verschillen zijn waar te nemen in de bodemligging in het gebied rondom de stortlocaties. Zeer waarschijnlijk zijn deze verschillen te wijten aan onderlinge verschillen in gegevens verzameling en verwerking, en niet aan de daadwerkelijke bodemverschillen. In totaal is er 9.193 m3 bagger gestort vanuit de sleephopperzuiger. Uit de lodingen blijkt dat 5 dagen na de stort er 4.362 m3 in het gebied bij is gekomen ten opzichte van de t0-meting. Na tweeënhalve week is dit nog maar 2.038 m3. De weergegeven getallen zijn netto getallen, waarbij rekening gehouden dient te worden met het feit dat er op de twee stortlocaties verdiepingen zijn ontstaan. De getallen zijn berekend uit de verschilkaarten van het hele bemeten gebied, totaal 300 bij 600 m. Hierbij moet rekening gehouden worden met een fout in de meetapparatuur. Deze ligt in de orde van ± 5 cm. Voor het hele gebied betekent dit een maximale fout van 300*600*0,05 = 9000 m3. Deze fout heeft dezelfde orde van grootte als de totale hoeveelheid specie welke gestort is. Hierbij moet wel vermeld worden dat bij bovenstaande berekening uitgegaan is van een positieve maximale fout. In praktijk zal deze fout altijd iets lager liggen. Het gaat hier dan ook om de orde van grootte. Tijdens de laatste meting is ook met een ander schip gemeten. Dit kan mogelijk ook afwijkingen veroorzaken.

21


Aan de hand van de resultaten van de Multibeam-metingen is er ook gekeken naar de verschilkuberingen in alleen de twee stortvakken. De resultaten staan in tabel 4.2 vermeld. ...............................

Tabel 4.2

Situatie

Stortvak 1 (in m 3)

Stortvak 2 (in m3)

.................................................................

Overzicht verschilkuberingen per situatie per stortvak.

T0 - t1

+980

+1431

T0 - t2

+763

+1018

T1 - t2

-219

-415

Uit tabel 4.2 blijkt dat er na de storten netto materiaal is bijgekomen, echter lang niet zoveel als er daadwerkelijk in de twee vakken gestort is. Een verklaring hiervoor kan zijn dat door het storten van de bagger een krater is ontstaan in het stortvak. Op deze plaatsen is er materiaal af gegaan doordat het zich verdicht heeft. Dit houdt in dat de hoeveelheid specie die daadwerkelijk in het stortvak terechtgekomen is, hoger is dan de netto hoeveelheid die in tabel 4.2 bij het verschil tussen t0-t1 en t0-t2 worden weergegeven. Verder dient bij het verwerken van de getallen ook rekening gehouden te worden met de effecten van de meetonnauwkeurigheid (zie rekensom gehele stortgebied). Op basis hiervan kan geen eenduidige uitspraak gedaan worden over wat er precies met het gestorte materiaal gebeurd is. Uit de verschilkuberingen tussen de t1 en de t2 situatie blijkt dat de hoeveelheid materiaal na het storten minder is geworden in anderhalve week tijd. In stortvak 1 gaat het totaal om 219 m3 en in stortvak 2 om 415 m3. Dit wijst erop dat het materiaal zich is gaan verdichten. Tot slot van deze paragraaf nog een tweetal opmerkingen. Ten eerste is het bij het trekken van conclusies uit tabel 4.2 van groot belang dat niet alleen van de tabel wordt uitgegaan, maar dat ook de verschilkaarten meegenomen worden. Indien dit niet gebeurt kan uit alleen de tabel een verkeerde conclusie getrokken worden, namelijk dat slechts een klein gedeelte van de totale hoeveelheid gestorte bagger in de daadwerkelijke stortvakken terecht is gekomen. Indien naar de verschilkaarten gekeken wordt, blijkt echter dat de gestorte specie een soort krater veroorzaakt heeft op de locatie van de daadwerkelijke stort. De bodem is hier verdicht. Er kan alleen een betrouwbare uitspraak worden gedaan indien de getallen worden gecombineerd met hetgeen wat op de verschilkaarten te zien is. Ten tweede is in het begin van de paragraaf aangegeven dat tussen de twee stortvakken in materiaal is bijgekomen. In de periode tussen de t1 en de t2 metingen heeft de depotbeheerder ter plaatse geen stortlocatie voor derden aangewezen. Het is echter erg onwaarschijnlijk dat de verhoging het gevolg is van de stortproef van 22 oktober, omdat uit de metingen blijkt dat buiten het stortvak slechts lage concentraties zwevend stof gemeten zijn. Mogelijk heeft er toch een andere storting plaatsgevonden.

22


4.3

Stortverlies tijdens baggeren

Door de opdrachtgever is de vraag gesteld ook gegevens gemeten aan boord van de sleephopperzuiger mee te nemen in de rapportage. Het doel hiervan is het bepalen van het stortverlies tijdens het baggeren zelf. Aan de hand van deze gegevens zal bepaald worden of eventueel vervolgonderzoek gewenst is met betrekking tot het baggeren. Op de sleephopperzuiger wordt de hoeveelheid AMOB (Arm Mengsel Over Boord) niet direct gemeten. Deze gegevens zijn echter wel noodzakelijk om te kunnen bepalen wat het stortverlies is tijdens het baggeren. Er kan nog wel iets opgemerkt worden over de waarnemingen die tijdens het baggeren zelf zijn opgevallen. Het baggeren verliep voorspoedig. De waterbodemspecie kon efficiënt omhoog worden gepompt. De gemiddelde dichtheid van de specie is ongeveer 1,3 ton per m3. Op onderstaande foto is te zien hoe deze informatie tijdens het baggeren continue was af te lezen. Soms werden zelfs concentraties van bijna 1,4 ton per m3 gehaald. ...............................

Figuur 4.3 Informatie tijdens het baggeren: De rode cirkel geeft aan waar de dichtheid zich af laat lezen. De meter rechts geeft de snelheid van het water aan. De kruising van de meters geeft de tonnages per seconden aan, waarmee de optimale productie proefondervindelijk kan worden “opgezocht” (foto: RWS).

AMOB is alleen bij de aanzet gebruikt wanneer de concentraties minder dan 1,1 ton per m3 bedroegen. Overflow (overloop van water wanneer de beun wel vol is met water, maar nog niet met bagger) is niet toegepast, omdat er geen of nauwelijks water op de bagger in de beun bevond.

23


...............................

Figuur 4.4 De beun is vol met slib waar nauwelijks water op ligt. Overflow is niet toegepast (foto: RWS).

Tijdens het laadproces was er vanaf de sleephopperzuiger enige vertroebeling waar te nemen, welke veroorzaakt werd door de ontgassingsinstallatie. De Hein heeft de pomp en ontgassing onder het wateroppervlak, wat de productie van het baggeren ten goede komt. Met het gas komt ook vertroebeling aan de wateroppervlakte, hetgeen als een spoortje vertroebeling kan worden waargenomen. Naar verwachting zijn de slibconcentraties in dit spoor zeer gering. ...............................

Figuur 4.5 Visueel waar te nemen vertroebeling bij het hopperen ten gevolge van het ontgassen van de pomp (foto: RWS).

24


5. Conclusies en aanbevelingen ...............................................................................

5.1

Conclusies

• ADCP geschikt voor monitoring Een algemene conclusie is dat de hoge ruimtelijke resolutie waarmee ADCP kan meten is uitermate geschikt voor het monitoren van de verspreiding van een baggerstortwolk. • Tijdelijke belasting De vier uitgevoerde baggerstorten leiden tot een tijdelijke belasting van zwevend stof in de waterkolom voor een periode van maximaal enkele uren. Twee uur na elk van de vier storten zijn geen concentraties boven de 50 mg/l gemeten. • Beperkte verspreiding De verspreiding van het sediment is beperkt door de geringe stroomsnelheden en de relatief snelle bezinktijd van het sediment. Alleen langs de bodem vindt in tegenstelling tot de rest van de waterkolom enige mate van verspreiding plaats. Het gaat hier echter om maximale concentraties rond de 50 mg/l. • Afmetingen stortwolk De afmetingen van de maximale stortwolk zijn boven in de waterkolom ongeveer 200 bij 200 m. Buiten het stortvak komen de maximale concentraties niet boven de 150 mg/l uit. Onder in de waterkolom (diepte 16 m) heeft de stortwolk een afmeting van maximaal 400 bij 200 m. • Effecten naspoelen beun beperkt De invloed van het naspoelen van de beun op locatie blijft beperkt tot iets verhoogde concentraties vlak na de stort (orde 100 mg/l). • Verdieping bodemprofiel Door de snelheid waarmee het gestorte materiaal is bezonken, is er op de exacte stortlocatie een verdieping van het bodemprofiel ontstaan. Een verklaring hiervoor kan zijn dat door de snelheid en de hoge dichtheid van het materiaal, het door de afdeklaag is gezakt en zodoende een soort krater veroorzaakt heeft. • Depothoogte binnen gestelde grens De gestorte baggerspecie is dermate vast in vergelijking met de depotbodem, dat voor extra omwoeling door schroefwater niet hoeft te worden gevreesd. Binnen enkele weken is de depothoogte ter plekke van de stort iets afgenomen. Mede hierdoor blijft de depothoogte binnen de gestelde grens van NAP –17 m.

25


• Verschilkuberingen Bij het trekken van conclusies aan de hand van verschilkuberingen is het belangrijk dat niet enkel van getallen uitgegaan wordt. Op basis van de verschilkuberingen van alleen de stortvakken zou dit betekenen dat de conclusie getrokken kan worden dat tweederde van het gestorte materiaal niet in het daadwerkelijke stortvak terecht is gekomen. Dit is een onjuiste conclusie, omdat uit de figuren van de verschilkuberingen blijkt dat in het daadwerkelijke stortvak een verdieping is ontstaan door het inslaan van de bodem. • Multibeam-metingen Op basis van de resultaten van de Multibeam-metingen is het niet mogelijk een gedegen uitspraak te doen over waar de gestorte bagger precies terecht is gekomen, hoe de ‘krater’ precies ontstaan is en hoeveel materiaal er in de krater terecht is gekomen en uit verdwenen is. De reden waarom dit niet mogelijk is heeft te maken met de onnauwkeurigheid van de metingen. Het blijkt dat de hoeveelheid bagger welke is gestort in orde grootte valt binnen de onnauwkeurigheid van de meetapparatuur. • Vergelijkbare resultaten eerdere stortproef In oktober 2000 heeft er een soortgelijke stortproef plaatsgevonden, alleen is toen in plaats van hydraulisch mechanisch gebaggerd, zowel met behulp van onderlossers als met behulp van een splijtbak (RIZA, 2001). Resultaten van beide proeven komen in grote mate overeen. In beide gevallen bezinkt het grootste deel van het materiaal binnen enkele uren. Bij beide proeven wordt na twee uur geen vrijwel geen zwevend stofconcentraties boven de 50 mg/l gemeten. De omvang van de stortwolk is bij de proef met de sleephopperzuiger iets groter (orde 50 bij 50 m). Echter de hoeveelheid die per keer gestort is, is minimaal een factor 6 groter (2.300 m3 per stort met sleephopperzuiger, 400 m3 met splijtbak en 160 m3 met onderlossers).

5.2

Aanbevelingen

Om de effecten van consolidatie te kunnen bepalen, is het van belang dat de metingen en de verwerking ervan eenduidig gebeurt. Omdat de hoeveelheid AMOB niet direct is gemeten tijdens het baggeren is het vooralsnog niet mogelijk het stortverlies tijdens het baggeren te bepalen. Hierdoor kan er ook geen aanbeveling gedaan worden over hoe mogelijk meer sturing en zekerheid kan worden verkregen ten aanzien van de vertroebeling tijdens het opbaggeren. Wanneer het de bedoeling is om voor onderzoek gebruik te maken van "standaard" meetgegevens die afkomstig zijn van baggermaterieel is het verstandig deze meetgegevens eerst gezamenlijk op waarde te beoordelen. Om verrassingen te voorkomen kan dit het best gedaan worden aan de hand van een voorbeeld van een uitdraai van de te meten waarden.

26


Indien een helder beeld gewenst is van wat er precies gebeurt met de gestorte baggerspecie en de bodem waarop gestort wordt, verdient het de aanbeveling hier vervolgonderzoek naar te verrichten tijdens een volgende stortproef. Hierbij is het van belang dat de ondergrond waarop gestort gaat worden zowel voor als na de stortproef bemeten wordt, zodat de samenstelling bekend is. Op basis hiervan kan iets gezegd worden over het inslaan van de bodem.

27


28


Referenties

............................................................................... Aqua Vision, 2003 Verwerking meetgegevens baggerstortproef Amerikahaven. Mol, J.W., Rapportnummer AV87, in opdracht van RIZA, november 2003. Deines, K.L., 1999 Backscatter estimation using broadband Acoustic Doppler Current Profilers. Oceans 99 MTS/IEEE Conference Proceedings, San Diego. Hennis, N., 2003 Automatic outlier detection in Multibeam data (master thesis), Delft University of technology, september 2003. RIZA, 2000 De nauwkeurigheid bij het ruimtelijk interpoleren met SURFIS. Fioole, A., RIZA rapport 2000.003. RIZA, 2001 Verspreiding sediment na storting van baggerspecie in de Australiëhaven. Berg, G.A. van den, A. Fioole en R.A. Struijk, RIZA werkdocument 2001.056X, april 2001. RWS,2003 Sleepzuigwerk in het Noordzeekanaal, Rijkswaterstaat directie Noordzee, document nr. Berg, N.J., DNZ-R-2003.01, september 2003.

29


30


Bijlagen

...............................................................................

31


32


Bijlage 1 Theorie ADCP

............................................................................... Hoewel een Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) initieel ontworpen is voor het meten van stroomsnelheden, geeft het akoestische echosignaal van de ADCP tevens informatie over de concentratie gesuspendeerd materiaal (SSC). Deze informatie wordt gemeten in de vorm van de intensiteit van de ontvangen reflecties, ook wel relatieve backscatter genoemd. Voor het meten van SSC met een ADCP dient de relatieve backscatter informatie te worden omgezet naar absolute backscatter (Deines, 1999). In vergelijking met de standaard meetmethoden voor zwevend stof heeft de ADCP als voordeel dat zwevend stofconcentraties met een hoge ruimtelijke en temporele resolutie in beeld kunnen worden gebracht, waardoor representatieve informatie wordt verkregen over de ontwikkeling van zwevend stofconcentraties in het gebied. ADCP kan overigens niet worden ingezet om een beeld te krijgen van de deeltjesgrootteverdeling in het zwevend stof. 1. Conversie van relatieve naar absolute backscatter De conversie van relatieve naar absolute backscatter bestaat uit de volgende stappen: - Conversie van interne eenheden naar dB. - Instrument-normalisatie. - Afstand-normalisatie. 1.1 Conversie van interne eenheden naar dB De relatieve backscatter (E) is afkomstig uit de Received Signal Strenght Indicator (RSSI) van de ADCP transducenten. De RSSI-waarden worden gemeten in counts. Het referentie niveau (Er) is de RSSI-waarde wanneer er geen signaal aanwezig is. Een typische waarde voor Er is 40 counts. Met behulp van de RSSI schaal factor kunnen de RSSI-waarden worden geconverteerd naar dB eenheden. De RSSI schaal factor ligt tussen de 0,35 en 0,55 dB/count. 1.2 Instrument normalisatie Voor absolute ijking dient het complete zend- en ontvangcircuit van het gebruikte ADCP-systeem te worden gekarakteriseerd. Het gaat hier onder meer om parameters als elektrisch vermogen naar de transducent, pulslengte van het uitgezonden signaal en efficiëntie van transducent. Deze parameters zijn in de fabriek gemeten, of kunnen uit de ADCP-datastructuur worden afgelezen.

33


1.3 Afstand normalisatie Voor afstandscompensatie van relatieve backscatter is het nodig om de akoestische verliestermen aan de geconverteerde backscatter toe te voegen: - Akoestische spreiding. Akoestische spreiding is een geometrische verliesterm als gevolg van de conische vorm van de akoestische ADCP-bundels. - Geluidsabsorptie in het water. De geluidsabsorptie in het water is het gevolg van de moleculaire overdracht van akoestische energie naar warmte, en is een functie van temperatuur, frequentie, saliniteit, diepte, geluidssnelheid en pH-waarde. - Geluidsverzwakking in het sediment. De geluidsverzwakking in het sediment is het gevolg van de spreiding en absorptie van akoestische energie door deeltjes in het water.

2 Conversie van absolute backscatter naar SSC Door middel van ijking met referentiemetingen van SSC is het mogelijk de absolute backscatter te converteren naar SSC. De referentiemetingen kunnen worden uitgevoerd met bijvoorbeeld troebelheid of optische backscatter-sensoren en watermonsters. SSC is afhankelijk van de korrelgrootteverdeling. De korrelgrootteverdeling is echter weer afhankelijk van SSC. Om deze reden zijn de SSC-waarden geoptimaliseerd door middel van een itererend proces.

34


Bijlage 2 Beschrijving SURFIS3D

............................................................................... SURFIS3D is een computerprogramma voor op de PC, dat meetgegevens afkomstig van verschillende plaatsen en dieptes, ruimtelijk kan interpoleren. Ruimtelijk interpoleren betekent hier, berekenen van een waarde C op een willekeurige plaats en diepte uit omliggende meetgegevens. Om bij de interpolatie rekening te houden met de fysische omstandigheden (loop van de rivier en ligging van de waterbodem), kunnen de xen y-waarden (x-, en y-coördinaten) en de z-waarden (hoogteligging t.o.v. NAP) getransformeerd worden. De x- en y-coördinaten worden bij deze transformatie omgezet tot afstanden in breedte- en lengterichting van de rivier. De z-waarden worden omgerekend tot een diepte t.o.v. een variabele (bijv. de waterbodem) of vast (bijv. wateroppervlak, NAP) referentieniveau. Als er gebruikgemaakt wordt van deze transformaties, dan zal ook het zoekgebied aangepast worden. In figuur 1 is de vorm van het zoekgebied in horizontale richting, met en zonder transformatie, te zien. Figuur 1: Vorm zoekgebied in horizontale richting met en zonder transformatie. bovenaanzicht situatie zonder transformatie

bovenaanzicht situatie met transformatie

= meetpunt = te interpoleren punt

= zoekgebied

= meetpunt

= zoekgebied

= te interpoleren punt

In figuur 2 is een zijaanzicht gegeven van het zoekgebied in verticale richting, als het referentieniveau variabel (bodem) en vast (wateroppervlak) is.

35


zijaanzicht

water

bodem

referentieniveau = bodem

referentieniveau = wateroppervlak

= meetpunt

= zoekgebied

= te interpoleren punt

Figuur 2: Vorm zoekgebied in verticale richting bij een variabel en vast referentieniveau.

De interpolatie wordt uitgevoerd met behulp van de in bijlage A beschreven Inverse Distance Weight methode (IDW) met 8 meetpunten. Deze punten zijn verdeeld over 8 octanten die rond het te interpoleren punt liggen (zie figuur 3). In ieder octant wordt 1 punt geselecteerd. Dit punt heeft van alle waarnemingen in dat octant de kleinste (getransformeerde) afstand tot het te interpoleren punt.

Figuur 3: Ligging octanten rond het te interpoleren punt.

36


Als er bij de interpolatie (die gebruik maakt van afstanden) ook nog rekening gehouden moet worden met de afhankelijkheid van de waarneming in de verschillende richtingen, dan kunnen de absolute afstanden van elk punt tot het te interpoleren punt relatief gemaakt worden tot de opgegeven afmetingen van het zoekgebied. De afmetingen van het zoekgebied worden bepaald door de opgegeven maximale zoekafstanden in de verschillende richtingen. Deze zoekafstanden, die meestal in iedere richting anders zijn, kunnen bijvoorbeeld met autocorrelatie bepaald worden. Met autocorrelatie kan immers de afstand bepaald worden, waarbij waarnemingen nog net afhankelijk van elkaar zijn. In figuur 4 is een voorbeeld gegeven hoe de afstanden in lengte-, breedte- en diepte- richting (dy, dx en dz) relatief gemaakt worden (dy’, dx’, en dz’) tot de opgegeven maximale zoekafstanden in de verschillende richtingen.

max. zoekafstand in breedte- richting (bv 25 meter)

maximale zoekafstand in diepte- richting (bv 1 meter)

als dy =100m, dx = 0m, dz = 0.50 dan is: dy’ = 100/200 * 100% = 50%, dx’ = 0/25 * 100% = 0% dz’ = 0.50/1 * 100% = 50%

als dy = 200m, dx = 12.5m, dz = -0.50m, dan is: dy’ = 200/200 * 100% = 100% dx’ = 12.5/25 * 100% = 50% dz’ = -0.50/1 * 100% = -50%

max. zoekafstand in lengterichting (bv 200 meter)

te interpoleren punt (xp, yp ,zp) meetpunt (x1, y1, z1, ci) meetpunt (x5, y5, z5, c5) Figuur 4: Voorbeeld met twee octanten, maximale zoekafstanden, meetpunten en relatieve afstanden.

37


38


Bijlage 3 Verspreiding sediment stort 1

............................................................................... Overzicht weergave raaien zoals getoond in bijlage 3a en b.

Figuur B3.1: Situering lengte- en breedteraaien zoals ze in bijlage 3a en 3b getoond worden.

39


Bijlage 3a: Stort 1, lengteprofielen

Figuur B3a.1: Lengteprofiel op 55% vanaf rechteroever, zie figuur

Figuur B3a.2: Lengteprofiel op 30% vanaf rechter oever, zie

B3.1.

figuur B3.1.



B3.1.

B3.1.

40


Bijlage 3b: Stort 1, breedteprofielen

Figuur B3b.1: Breedteprofiel op 520 m vanaf zuidzijde, zie figuur


B3.1.

B3.1.



B3.1.

B3.1.

41


Bijlage 3c: Stort 1, diepteprofielen

Figuur B3c.1: Diepteprofiel op diepte –4 m.




42





43





B4.1.

B4.1.

Figuur B4a.3: Lengteprofiel op 62% vanaf rechteroever, zie figuur B4.1.

44

Figuur B4a.1: Lengteprofiel op 25% vanaf rechteroever, zie figuur B4.1.



Figuur B4b.1: breedteprofiel op 522 m vanaf zuidzijde, zie figuur


B4.1.

B4.1.



B4.1.

B4.1.

45







46





47





B5.1.

B5.1.



B5.1.

B5.1.

48





B5.1.

B5.1.


Figuur B5b.4: Breedteprofiel op 1.000 m vanaf zuidzijde, zie

B5.1.

figuur B5.1.

49







50





51





B6.1.

B6.1.



B6.1.

B6.1.

52





B6.1.

B6.1.

Figuur B6b.3: Breedteprofiel op 1.000 m vanaf zuidzijde, zie figuur B6.1.

53

Figuur B6b.4: Breedteprofiel op 550 m vanaf zuidzijde, zie figuur B6.1.


Bijalge 6c: Stort 4, diepteprofielen





54


Bijlage 7 Maximale waarden zwevend stof in de tijd (werkelijke waarden)

...............................................................................

Stort 1 maximale waarden zwevend stof per vak 550 500 450 400

vak 1

zwevend stof (mg/l)

vak 2 350

vak 3 vak 4

300

vak 5

250 200 150 100 50 0 0

20

40

60

80

100

120

minuten na eerste stort

Figuur B7.1: Maximale zwevend stofconcentraties in de tijd per vak. Voor de ligging van de vakken zie figuur onder, vak 3 is daadwerkelijke stortvak.

Stortvak 2

1

2

3

4 5

Figuur B7.2: Situering vakken figuur B7.1 in Amerikahaven rondom stortvak 1. Vak 3 is het daadwerkelijke stortvak 1, een vak is 100 bij 100 m.

55


140

160

Stort 2 maximale waarden zwevend stof per vak 550 500 vak 1

450

vak 2 vak 3

400

zwevend stof (mg/l)

vak 4 vak 5

350 300 250 200 150 100 50 0 180

200

220

240

260

280

300

320

340



Stortvak 2

1

2

3

4 5


56


360

Stort 3 maximale waarden zwevend stof per vak 550 500 450 vak 1

400 zwevend stof (mg/l)

vak 2 vak 3

350

vak 4 vak 5

300

vak 6 vak 7

250 200 150 100 50 0 360

380

400

420

440

460



1

2

3 5

4 6

7 Stortvak 1


57


480

500

Stort 4 maximale waarden zwevend stof per vak 550 500 450 400

vak 1

zwevend stof (mg/l)

vak 2 vak 3

350

vak 4 vak 5

300

vak 6 vak 7

250 200 150 100 50 0 500

520

540

560

580

600

620



1

2

3 5

4 6

7 Stortvak 1


58


640

660

Bijlage 8 Kaarten Multibeam-lodingen

...............................................................................

59


Figuur B8.3: Diepte-vlekkenkaart t0-meting 15 oktober 2003

Bijlage 8a: Dieptekaart t0-meting

Rijkswaterstaat Directie Noord-Holland Afdeling Realisatie Werken, regio Noord

OPDRACHTGEVER

Diepte-vlekkenkaart T0-meting Oktober 2003

Stortvakken Amerikahaven

Rijkswaterstaat Directie Noord-Holland Informatiedienst Water

OPDRACHTNEMER

Bessel 1841 6377397, 15500 299, 1528128 0, 9999079 WGS 84 naar RD Grid parameters Delta X: -565, 04m Rx: 0, 41 Delta Y: -49, 91m Ry: -0, 36 Delta Z: -465, 84m Rz: 1,87 Schaal factor PPM: -4, 0772

Sferoide : Halve lange as (a) : Afplatting 1/f : Schaalfactor :

Aquaris LRK Reson SeaBat 8125 (455 Khz) Octans Octans Het Houtrak QPS QINSy QPS QINSy en TerraModel Geodetische parameters: Projectie : RD Grid Datum/Sferoide : Bessel 1841 Centrale Meridaan : 005-23' -15, 500" E Latitude of Origin : 052-09' -22, 178" N False Easting : 155000 False Northing : 463000

Gebruikte apparatuur: Positie : Diepte : Koers : Scheefstanden : Opnamevaartuig : Inwinning software : Verwerking/Presentatie :

Opmerkingen: Coordinaten in meters Diepten in meters t.o.v. NAP NAP reductie middels LRK hoogten Gridcelgrootte 0.50 x 0.50m

Topografie Kleurcodering vlekken: < 8.0m. 8.0m. - 10.0m. 10.0m. - 12.0m. 12.0m. - 14.0m. 14.0m. - 16.0m. 16.0m. - 18.0m. 18.0m. - 20.0m. 20.0m. - 22.0m. 22.0m. - 24.0m. > 24.0m.

Legenda

Figuur B8.2: Verschil-vlekkenkaart, verschilberekening tussen de metingen van 15 oktober (t0) en 27 oktober (t1)

Bijlage 8b: Verschilkaart t0 en t1 meting


OPDRACHTGEVER

WGS 84 naar RD Grid parameters Delta X: -565, 04m Rx: 0, 41 Delta Y: -49, 91m Ry: -0, 36 Delta Z: -465, 84m Rz: 1,87 Schaal factor PPM: -4, 0772

Verschil-vlekkenkaart Verschilberekening tussen de metingen van 15 oktober en 27 oktober



OPDRACHTNEMER

Kubering: + 4362.2 m3

Sferoide : Bessel 1841 Halve lange as (a) : 6377397, 15500 Afplatting 1/f : 299, 1528128 Schaalfactor : 0, 9999079




Negatieve waarden: ontgronding, (het is dieper geworden) Positieve waarden: aanzanding, (het is ondieper geworden)

Topografie Kleurcodering vlekken: < -0.75m. van -0.75m. tot -0.50m. van -0.50m. tot -0.25m. van -0.25m. tot -0.05m. van -0.05m. tot 0.05m. van 0.05m. tot 0.25m. van 0.25m. tot 0.50m. van 0.50m. tot 0.75m. > 0.75m.

Legenda

Figuur B8.3: Verschil-vlekkenkaart, verschilberekening tussen de metingen van 15 oktober (t0) en 10 november (t2)

Bijlage 8c: Verschilkaart t0 en t2 meting


OPDRACHTGEVER

Verschil-vlekkenkaart Verschilberekening tussen de metingen van 15 oktober en 10 november



OPDRACHTNEMER



Bessel 1841 6377397, 15500 299, 1528128 0, 9999079







Legenda

Figuur B8.4: Verschil-vlekkenkaart, verschilberekening tussen de metingen van 27 oktober (t1) en 10 november (t2)

Bijlage 8d: Verschilkaart t1 en t2 meting


OPDRACHTGEVER

Verschil-vlekkenkaart Verschilberekening tussen de metingen van 27 oktober en 10 november



OPDRACHTNEMER



Bessel 1841 6377397, 15500 299, 1528128 0, 9999079







Legenda

Verspreiding sediment na storting van bagger m.b.v. sleephopperzuiger

Recommend Documents