Studie en advies - waterbouwkunde

Met onze waterbouwkundige studies en adviezen leveren we wetenschappelijke en technische ondersteuning bij projecten gelinkt aan havens, waterwegen en de kust. We onderzoeken hierbij de invloed van mens en natuur op watersystemen en de gevolgen ervan voor de scheepvaart en watergebonden infrastructuur. We doen dit via desktopstudies, schaalmodellen, numerieke berekeningen, meetcampagnes en staalanalyses.

Beschrijving

Taken

In waterbouwkundig onderzoek behandelen we vragen van waterbouwkundige, nautische, hydraulische, sedimentgerelateerde en hydrologische aard. In de praktijk gebeurt dat op basis van de volgende activiteiten:

  • desktopstudies
  • ontwerpen en bouwen van schaalmodellen en uitvoeren van schaalmodelproeven
  • numerieke berekeningen
  • projectmatige meetcampagnes en staalanalyses.

Instrumenten en installaties

Wij gebruiken tijdens ons onderzoek een breed scala aan instrumenten en installaties:

  • fysische (schaal)modellen
  • scheepsmanoeuvreersimulatoren
  • numerieke modellen en de ondersteunende IT-infrastructuur
  • het meetnet voor permanente monitoring van hydrologische en fysische parameters op en langs bevaarbare waterlopen
  • instrumenten voor meetcampagnes
  • het sedimentologisch laboratorium
  • ons eigen documentatiecentrum voor literatuuronderzoek en desktopstudies.

We passen de technologische innovaties toe, ontwikkelen specifieke expertise en gebruiken de meest geschikte combinatie van expertise en onderzoeksinstrumenten en -installaties om zo tot een wetenschappelijk onderbouwd resultaat te komen.

Kennisdomeinen

Wij leveren studies en advies in vier sterk met elkaar verbonden onderwerpen/kennisdomeinen:

  • Havens en vaarwegen
  • Waterbouwkundige constructies (waterkeringen, schutsluizen, vispassages…)
  • Waterbeheer (rivieren en kanalen)
  • Hydraulica en sediment (kusten en estuaria).

Havens en vaarwegen

Voor dit domein doen we de volgende activiteiten:

  • de criteria die we hanteren om schepen al dan niet toe te laten wetenschappelijke onderbouwen
  • een veilige en vlotte scheepvaart bevorderen op de trajecten naar de Vlaamse havens en op de binnenwateren
  • het manoeuvreergedrag onderzoeken van schepen (via schaalmodellen in onze eigen sleeptank)
  • de uitvoerbaarheid testen van manoeuvres in functie van stroming, wind, snelheid, sleepbootassistentie… (met scheepssimulatoren, in samenwerking met loodsen).

Waterbouwkundige constructies (waterkeringen, schutsluizen, vispassages…)

Voor dit domein doen we de volgende activiteiten:

  • Het onderzoeken van het hydraulisch gedrag van waterbouwkundige constructies.
  • Het onderzoeken van de wisselwerking van waterbouwkundige constructies met de omgeving, zoals bijvoorbeeld het bepalen van de belasting op de constructie of de belasting van een constructie in de invloedszone door stroming, scheeps- of windgolven, waterdruk…
  • Het onderzoeken van de invloed  van de erosieve werking van hydraulische belastingen op de stabiliteit van waterbouwkundige constructies of onderdelen ervan.
  • Onderzoek naar het faalgedrag van dijken.
  • Het maken van een hydraulisch ontwerp voor of het leveren van advies bij het ontwerp van nieuwe sluizen of de renovatie van bestaande stuwsluiscomplexen
  • Bijdragen tot de vispasseerbaarheid van stuwsluiscomplexen.
  • Hydraulische studies voor andere waterbouwkundige constructies zoals stuwen, in- en uitwateringsconstructies, duikers, turbines of pompgemalen.

Waterbeheer

Voor dit domein doen we de volgende activiteiten:

  • de waterafvoer in rivieren en kanalen begrijpen en simuleren, rekening houdend met alle functies van de waterweg. We focussen daarbij op oppervlaktewaterbeheer maar hebben – in samenwerking met partners – ook aandacht voor een meer integrale benadering (inclusief hemel- en grondwater).
  • overstromingsmodellen en waterbeschikbaarheidsstudies opmaken (via scenarioanalyses)
  • de Vlaamse beleidsverantwoordelijken en de beheerders van de bevaarbare waterlopen en in de kustzone ondersteunen
  • de waterregelgeving in de praktijk helpen uitwerken (van lokaal tot internationaal), strategische plannen opmaken en het operationeel beheer verbeteren.
     

Hydraulica en sediment (kusten en estuaria)

Voor dit domein doen we de volgende activiteiten:

  • hydrodynamisch onderzoek aan kusten en estuaria
  • studie van getijden, de getijstroming, golven en zoutindringing aan de hand van terreinmetingen, fysische modelproeven en numerieke simulaties
  • onderzoek naar cohesief sediment (slib) om inzicht te krijgen in het sedimenttransport, de consolidatie van sediment en de turbiditeit om:
    • baggerwerken uit te voeren
    • meer te weten over de reologie (nautische bodem) om de manoeuvreerbaarheid van schepen te bepalen en de grenscondities waarin ze nog veilig de havens in kunnen.
  • morfodynamische studies om de stranddynamiek en kustafslag in detail te bestuderen, nodig bij het uitwerken van de gewenste kustverdediging en –veiligheid:
    • het dwarstransport (vooroever – strand – duin)
    • het langstransport
    • het gedrag van grootschalige structuren zoals zandbanken of systemen van geulen en platen in estuaria.
Voorbeeldproject: Sigmaplan Demer

Het project: In de Demervallei tussen Diest en Werchter zijn er regelmatig overstromingen. Daarbij worden soms woongebieden bedreigd. De waterbeheersingswerken die in het verleden uitgevoerd werden (rechttrekking, verdieping, indijking) konden nieuwe overstromingen niet voorkomen en hebben bovendien geleid tot verdroging en verlies van habitats. Het doel van het Sigmaplan Demer is dan ook om het waterbeheer in de Demervallei te verbeteren en de natuurwaarden te herstellen. Om schade door overstromingen in woongebieden te vermijden, zullen onbewoonde delen van de vallei terug overstroombaar gemaakt worden volgens het principe van “ruimte voor de rivier”. Elk alternatief bestaat uit een verzameling maatregelen, waaronder:

  • dijken volledig afgraven
  • bressen slaan in dijken
  • oude meanders opnieuw aantakken
  • stuwtjes in de Demerbedding bouwen
  • kleine veiligheidsdijken rond woonkernen aanleggen

Onze taken: We evalueerden alle alternatieven met behulp van een 1D hydrodynamisch model. Dat model omvat de Demer, de afwaartse delen van de belangrijkste zijlopen en de laagste delen van de Demervallei. Elk alternatief werd in het numerieke model ingebouwd en onderworpen aan historische gebeurtenissen en synthetische ontwerpgebeurtenissen. We vergeleken de verschillende alternatieven daarna met elkaar op basis van berekende waterstanden in de Demer en overstromingen in de Demervallei.

Voorbeeldproject: Hydraulisch ontwerp van het nivelleersysteem voor de vernieuwde Royerssluis

Het project: De Royerssluis verbindt de Schelde met het havengebied Antwerpen - Rechteroever en is 22 m breed en 180 m lang. De afdeling Maritieme Toegang stelde een grondige aanpassing van de bestaande Royerssluis voor met een verbreding (symmetrisch) tot 36 m en verlenging (naar Schelde toe) tot 250 m. Hierdoor vermindert de lengte van de voorhaven tot 300 m. Simulaties moesten aantonen of deze stopafstand voldoende is en welke geleidingswerken noodzakelijk zijn om manoeuvres aan de rivierzijde uit te voeren.

Onze taken: In 2012 werd met een tweedaagse simulatiestudie op de binnenvaartsimulator beoordeeld of de voorhaven in een ontwerp van het WL nog toegankelijk zou zijn voor een duwbakconvooi met vier bakken (CEMT-klasse VIb). Met de resultaten van de simulaties en de opmerkingen van de schippers werd het voorontwerp bijgestuurd en vervolgens gerapporteerd aan de afdeling Maritieme Toegang.

In 2013 werd een hydraulisch ontwerp uitgevoerd van een nivelleersysteem met openingen in de roldeuren. Bij dit systeem was een relatief groot aantal openingen met grote doorsnede nodig om de gewenste nivelleertijd te bereiken, wat het systeem zowel in prijs als in onderhoud duur maakte.

Daarom maakten we in 2014-2015 een hydraulisch ontwerp voor een nivelleersysteem met korte omloopriolen. Hiervoor stelden we een 1D hydraulisch netwerkmodel op. Met dit programma berekenden we de krachten op het ontwerpschip in de sluiskolk en bepaalden we de openingswet van de hefschuiven.

Termijn en capaciteit

Termijn: De doorlooptijd van waterbouwkundige studies en adviezen is variabel, en gaat van 2 maanden tot meerdere jaren, afhankelijk van de complexiteit en aard van de vraag. Gelieve contact op te nemen om samen een projectplan op te stellen. Een projectplan bevat naast inhoudelijke informatie over het project ook een gedetailleerde planning en budget, de termijnen en het projectteam.

Capaciteit: We starten jaarlijks ongeveer 100 à 120 nieuwe dossiers op.

Aanvragen

We hebben de volgende informatie nodig:

  • algemene omschrijving van de vraag
  • domein waarbij de vraag aansluit: havens en vaarwegen, waterbouwkundige constructies, waterbeheer of hydraulica en sediment
  • contactgegevens van de projectverantwoordelijke of expert.

Bij het eerste contactmoment bespreken we welke verdere input nodig is.
 

Contact

Waterbouwkundig Laboratorium (WL)

Adres
Berchemlei 115
2140 Antwerpen
Telefoon
+32 3 224 60 35
E-mail
waterbouwkundiglabo@vlaanderen.be
Website

Doelgroepen

    1. De Vlaamse Waterweg (DVW)
    2. Departement Mobiliteit en Openbare Werken (DMOW)
    3. Externe klanten
    4. Instituut voor Natuur- en Bosonderzoek (INBO)
    5. Maritieme Dienstverlening en Kust (MDK)
    6. Universiteiten en kennisinstellingen
    7. Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO)
    8. Vlaamse Milieu-Maatschappij (VMM)