IMIS | Flanders Marine Institute
 

Flanders Marine Institute

Platform for marine research

IMIS

Publications | Institutes | Persons | Datasets | Projects | Maps
[ report an error in this record ] Printer-friendly version

Voorhaven Zeebrugge - Nautische bodem

More:  Institutes | Project 
Original title: Alternatieve meetsystemen voor bepalen van nautische bodem te Zeebrugge
Period: 2005
Status: In Progress

Institutes (2)  Top | Project 
  • Vlaamse overheid; Beleidsdomein Mobiliteit en Openbare Werken; Vlaams Ministerie Mobiliteit en Openbare Werken; Departement Mobiliteit en Openbare Werken; Waterbouwkundig Laboratorium (WL), more, executant
  • Vlaamse overheid; Beleidsdomein Mobiliteit en Openbare Werken; Vlaams Ministerie Mobiliteit en Openbare Werken; Departement Mobiliteit en Openbare Werken; Afdeling Maritieme Toegang; Cel Kusthavens, more, proposer

Child project  Top | Institutes 
  • Validatie concept nautische bodem, more

Abstract:
PROBLEEMSTELLING

Bij de bepaling van de voor het scheepvaartverkeer beschikbare nautische diepte van een vaargeul of een haven maken de bevoegde instanties gebruik van twee karakteristieke peilen, nl. het waterpeil en het nautische-bodempeil.

Het waterpeil wordt mede bepaald door het getij, door op- en afwaaiing, door barometrische effecten en door golfwerking. Dit peil varieert bijgevolg in functie van de tijd; deze tijdsafhankelijkheid zal benut worden voor het bepalen van de zogenaamde tijvensters voor navigatie.
Voor een definitie van het nautische-bodempeil wordt verwezen naar het verslag van PIANC/IAPH Working Group 30:
..., nautical bottom could be defined as: the level where physical characteristics of the bottom reach a critical limit beyond which contact with a ship’s keel causes either damage or unacceptable effects on controllability and manoeuvrability. Accordingly, nautical depth can be defined as: the instantaneous and local vertical distance between the nautical bottom and the undisturbed free water surface
Indien deze twee peilen gekend zijn, kunnen kielspeling en toegelaten diepgang bepaald worden volgens gangbare procedures.

Beide peilen worden gedefinieerd ten opzichte van éénzelfde welbepaald referentievlak, dat in Vlaanderen meestal bepaald wordt door het peil van de gemiddelde laagste laagwaterstanden bij springtij (GLLWS); dit is een statistische bepaling steunend op vrij lange tijdreeksen van hydrografische tijwaarnemingen. Dezelfde tijdswaarnemingen worden ook benut voor de bepaling van de tijcurven voor verschillende tijcoëfficiënten; hierdoor kan het tijvenster vrij nauwkeurig bepaald worden.

Het bepalen van het peil van de nautische bodem in het geval van rots-, klei- of zandbodems is geen probleem, zowel op het vlak van de meettechnieken (echolood) als voor wat de interpretaties van de meetresultaten betreft. Meer problematisch wordt het in waterwegen waarvan de bodem bedekt is met een losse sliblaag, waarvan de fysische eigenschappen gradueel overgaan van deze van water naar een dichter wordende suspensie om dan tenslotte over te gaan naar een geconsolideerde slibbodem.

In dergelijke slibrijke gebieden zijn begrippen als bodem en diepte niet eenduidig gedefinieerd. Het bovenste gedeelte van de sliblaag kan inderdaad beschouwd worden als ‘zwart water’, gekenmerkt door een lage densiteit en een geringe rigiditeit, zodat een scheepsromp geen schade zal ondervinden in geval van contact. Het is dan ook niet logisch bij het bepalen van een toelatingsbeleid voor de scheepvaart de beschikbare diepte van de vaargeul te beperken tot de top van de sliblaag.
De verleiding voor de vaarwegbeheerder is in dat geval groot toe te laten dat een deel van de voorziene kielspeling onder het schip in het slib zou vallen. Hierdoor ontstaat immers een belangrijk voordeel: bij dezelfde baggerinspanning kunnen dieper liggende schepen toegelaten worden, of bij constante toegelaten diepgang dient er wellicht minder gebaggerd worden. Anderzijds moet de veiligheid van het scheepvaartverkeer gegarandeerd worden, wat impliceert dat het schip in staat moet zijn eventuele invloeden van de aanwezigheid van de sliblaag op zijn stuurbaarheid en manoeuvreerbaarheid te compenseren door eigen middelen of met behulp van externe assistentie (bvb. sleepboten).
De fysische eigenschappen van het slib (bvb. densiteit, viscositeit, rigiditeit) nemen geleidelijk toe met toenemende diepte, zodat op een zeker niveau een overgang tussen ‘vloeibaar’ en ‘vast’ slib gedefinieerd moet worden. Deze overgang dient volgens bovenvermelde definitie beschouwd te worden als de nautische bodem.
In slibrijke gebieden kan deze nautische bodem niet met klassieke meettechnieken, waaronder het echolood, gedetecteerd worden. De bepaling van de nautische bodem dient principieel gekoppeld te worden aan een rheologische eigenschap van het slib, die bepaalt of een sediment als ‘vloeibaar’ of ‘vast’ beschouwd kan worden. Tot op heden zijn er echter geen meetinstrumenten voorhanden die in staat zijn om de rheologische eigenschappen van de sliblaag op een continue wijze te meten; de huidige technieken zijn slechts geschikt voor statische metingen. Anderzijds bestaan er wel technieken die continue densiteitmetingen toelaten. Om deze reden wordt over het algemeen de definitie van de nautische bodem om praktische redenen gekoppeld aan een kritische densiteit, die op zijn beurt in relatie moet staan met een rheologische eigenschap. Daar de betrekking tussen densiteit en rheologie afhangt van verscheidene fysische en chemische parameters, is deze kritische densiteit plaats- en zelfs tijdsafhankelijk.

Ondanks deze moeilijkheden biedt het concept ‘nautische bodem’ tal van voordelen, met als voornaamste een aanzienlijke reductie van de onderhoudsbaggerwerken. Het concept wordt tegenwoordig dan ook toegepast in de toegangsgeulen tot verscheidene havens (bvb. Bordeaux, Emden, Nantes - Saint-Nazaire, Rotterdam, Zeebrugge, ...); de definitie van de nautische bodem is in al deze vaargebieden gebaseerd op een kritische densiteit, variërende van 1150 tot 1240 kg/m3. Nochtans laat de huidige stand van de wetenschap niet toe een optimaal compromis tussen efficiëntie en veiligheid te bereiken, wat te wijten is aan het ontbreken van:

een standaardmethode voor de selectie van een praktisch criterium (bvb. een kritische densiteit) voor de bepaling van de nautische bodem;
een grondig inzicht in de fysische mechanismen die het gedrag van een schip in slibrijke gebieden beïnvloeden.

All data in IMIS is subject to the VLIZ privacy policy Top | Institutes | Project