NL2025787B1

NL2025787B1 - METHOD AND DEVICE FOR TRANSPORTING SEDIMENT ALONG A SOIL OF A WATER MASS

Info

Publication number: NL2025787B1
Application number: NL2025787A
Authority: NL
Inventors: Cornelis Groenendijk Floor
Original assignee: Arcadis Nederland B V
Priority date: 2019-06-08
Filing date: 2020-06-08
Publication date: 2021-10-26
Also published as: EP3748084A1; NL2025787A

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het transporteren van sediment, in het bij zonder zand langs een bodem van een watermassa, omvattende de stappen van: 5 - het ter plaatse van een stroming in de watermassa op een uitgangspositie op de bodem plaatsen van ten minste een obstakel, zodanig dat de stroming een deel van de bodem rond het ten minste ene obstakel in beweging brengt en in een gewenste transportrichting dwingt; en - het na verloop van tijd in de transportrichting naar een volgende positie verplaatsen van het ten minste ene obstakel. 10 De uitvinding betreft verder een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze, omvattende ten minste een op de bodem plaatsbaar obstakel en middelen voor het in een gewenste transportrichting verplaatsen van het ten minste ene obstakel.The invention relates to a method for transporting sediment, in particular sand along a bottom of a body of water, comprising the steps of: - at the location of a flow in the body of water, placing at a starting position on the bottom of at least at least one obstacle such that the flow moves a portion of the bottom around the at least one obstacle and forces it in a desired conveying direction; and - moving the at least one obstacle in the transport direction to a next position after a period of time. The invention further relates to a device for carrying out the method, comprising at least one obstacle that can be placed on the ground and means for displacing the at least one obstacle in a desired direction of transport.

Description

METHOD AND DEVICE FOR TRANSPORTING SEDIMENT ALONG

EEN BODEM VAN EEN WATERMASSA De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het transporteren van sediment, in het bijzonder zand langs een bodem van een watermassa. Meer specifiek betreft de uitvinding een werkwijze en inrichting voor het transporteren van zand vanaf een dieper gelegen deel van een zeebodem naar een kust ter vorming van een natuurlijke zeewering.A BOTTOM OF A WATER MASS The invention relates to a method and device for transporting sediment, in particular sand, along a bottom of a body of water. More specifically, the invention relates to a method and device for transporting sand from a deeper part of a seabed to a coast to form a natural sea wall.

Duinen vormen een natuurlijke zeewering en beschermen daarachter gelegen kustgebieden. Duinen zijn in het verleden ontstaan doordat golven zand naar de kust transporteerden. De doorgaans aanlandige wind stoof het zand landwaarts waar het door vegetatie werd ingevangen. Zo zijn de duinen gevormd en eeuwenlang gevoed.Dunes form a natural sea wall and protect coastal areas beyond. Dunes were created in the past when waves transported sand to the coast. The usually onshore winds carried the sand inland where it was captured by vegetation. This is how the dunes were formed and nourished for centuries.

Dit proces is langzaamaan stilgevallen doordat de bodem verdiepte als gevolg van het feit dat het zand naar de kust was getransporteerd, terwijl tegelijkertijd de zeespiegel steeg. De golven konden daardoor het sediment op de bodem niet meer mobiliseren. Hierdoor werd er geen zand i5 meer aangevoerd van de diepere delen van het kustfundament - het deel van het kustprofiel tussen de 20 m en de 12 m dieptelijn - naar de ‘near shore’ kustzone - het deel van het kustprofiel vanaf de 8 m dieptelijn tot het strand.This process has gradually come to a halt as the bottom deepened as a result of the sand being transported to the coast, while at the same time the sea level was rising. As a result, the waves could no longer mobilize the sediment on the bottom. As a result, no more sand was supplied i5 from the deeper parts of the coastal foundation - the part of the coastal profile between the 20 m and the 12 m isobath - to the 'near shore' coastal zone - the part of the coastal profile from the 8 m isobath to the beach.

De zeespiegel steeg echter wel verder, waardoor de golven op het diepere deel de bodem niet meer in beweging konden brengen en geen kustwaarts transport meer konden opwekken.However, the sea level rose further, as a result of which the waves in the deeper part could no longer move the bottom and no longer generate coastal transport.

Daardoor viel de toevoer van zand stil en begonnen de golven de kust aan te vallen, in plaats van deze op te bouwen. Met elke storm werd er zand afgeslagen, aangeduid als kustafslag, maar in rustige periodes werd dat zand niet meer aangevoerd. Zo ontstond in de loop der jaren kusterosie; het verschijnsel dat er gemiddeld meer zand uit een kustvak verdween dan er aanzandde.As a result, the supply of sand stopped and the waves began to attack the coast, instead of building it up. With each storm, sand was knocked off, referred to as coastal erosion, but in calm periods that sand was no longer supplied. This is how coastal erosion developed over the years; the phenomenon that on average more sand disappeared from a coastal section than accumulated there.

Gelet op het belang van duinen voor de kustbescherming besloot de Nederlandse overheid in 1990 dat de kust zoals die toen was zou worden gehandhaafd door middel van zandsuppletie. Daarmee werd de op geologische tijdschaal weggevallen aanvoer van zand kunstmatig hersteld. Sinds de jaren 90 wordt er ieder jaar gemiddeld 7 miljoen m3 zand gesuppleerd in kustvakken langs de Nederlandse kust. Het zand wordt gewonnen in de diepere delen (dieper dan -20 m) en aan de kust gebracht.In view of the importance of dunes for coastal protection, the Dutch government decided in 1990 that the coast as it was then would be maintained by means of sand nourishment. In this way the supply of sand that had been lost on a geological time scale was artificially restored. Since the 1990s, an average of 7 million m3 of sand has been replenished every year in coastal sections along the Dutch coast. The sand is extracted in the deeper parts (below -20 m) and brought to the coast.

De techniek van zand suppleren (winnen, transporteren, suppleren) is een kunstmatig alternatief voor het wegvallen van een natuurlijke constante aanvoer van zand vanuit de ondiepe randzee naar de kust. Bij een strandsuppletie wordt het zand door een sleephopperzuiger via een pijpleiding naar het strand gepompt. Bulldozers verdelen het zand verder over het strand.The technique of sand nourishment (extraction, transport, nourishment) is an artificial alternative to the loss of a natural constant supply of sand from the shallow fringe sea to the coast. In beach nourishment, the sand is pumped to the beach by a trailing suction hopper dredger via a pipeline. Bulldozers further distribute the sand over the beach.

In de achterliggende periodes zijn al meerdere onderzoeken uitgevoerd naar hoe zand zich gedraagt in de dynamische kustzone. Zo heeft het Europese project NOURTEC (NOURishment TEChnology), onderdeel van het Europese onderzoeksprogramma MAST (Marine Science andSeveral studies have already been carried out in the previous periods into how sand behaves in the dynamic coastal zone. For example, the European project NOURTEC (NOURishment TEChnology), part of the European research program MAST (Marine Science and

Technology), uitgewezen dat een onderwater-oeversuppletie heel effectief is: hips/cordiaewopaewprolectrcn/S62Wfactcheet/en. Zand dat op de ondiepe vooroever wordt gestort (rond een diepte van 6 m) ligt in het bereik van de golven. De golfkrachten transporteren het zand in de richting van de kust. Actieve strandsuppletie door middel van het via een pijpleiding verpompen van opgezogen zand is dan niet nodig.Technology), it has been shown that underwater shore nourishment is very effective: hips/cordiaewopaewprolectrcn/S62Wfactcheet/en. Sand deposited on the shallow foreshore (around a depth of 6 m) is within reach of the waves. The wave forces transport the sand towards the coast. Active beach nourishment by means of pumping sucked up sand via a pipeline is then not necessary.

Inmiddels begint de klimaatverandering door te zetten. De noodzaak om CO,-emissies te reduceren is groot, Het op conventionele wijze suppleren van de Nederlandse kust gaat gepaard met een hoge uitstoot van CO,. De winning en het transport van het zand met baggerschepen kost veel energie, die bij baggerschepen geleverd wordt door verbrandingsmotoren op stookolie.Meanwhile, climate change is starting to set in. There is a great need to reduce CO2 emissions. Conventional nourishment of the Dutch coast is associated with high CO2 emissions. The extraction and transport of the sand with dredgers costs a lot of energy, which is supplied by combustion engines on fuel oil in dredgers.

De uitvinding heeft tot doel een werkwijze en inrichting te verschaffen waarmee zand gesuppleerd kan worden met een lagere CO.-uitstoot dan haalbaar is met de conventionele suppletietechnieken, Volgens de uitvinding wordt dit bij een werkwijze als in beschreven in de aanhef bereikt door de stappen van: - het ter plaatse van een stroming in de watermassa op een uitgangspositie op de bodem plaatsen van ten nunste één obstakel, zodanig dat de stroming een deel van de bodem rond het ten minste ene obstakel in beweging brengt en in een gewenste transportrichting dwingt; en - het na verloop van tijd in de transportrichting naar een volgende positie verplaatsen van het ten minste ene obstakel.The object of the invention is to provide a method and device with which sand can be replenished with a lower CO 2 emission than is achievable with conventional replenishment techniques. According to the invention, this is achieved in a method as described in the preamble by the steps of : - placing at least one obstacle at a starting position on the bottom at the location of a flow in the water mass, such that the flow sets a part of the bottom in motion around the at least one obstacle and forces it in a desired transport direction; and - moving the at least one obstacle in the transport direction to a next position after a period of time.

Zo kan zonder gebruik te maken van zuigers en pijpleidingen eenvoudigweg door een geschikte plaatsing van het ten minste ene obstakel een zandtransport op gang gebracht worden in een bepaalde richting.For example, a sand transport can be initiated in a specific direction without the use of pistons and pipelines, simply by a suitable placement of the at least one obstacle.

Bij een toepassing van de werkwijze kan de watermassa een zee zijn, kan de stroming een getijdestroming zijn, en kan het zand van een dieper gelegen deel van de zeebodem in de richting van de kust getransporteerd worden. Zo zorgt het op de bodem geplaatste obstakel ervoor dat er zand vanuit de diepere delen van het kustprofiel in de richting van de kust getransporteerd wordt en zo in het bereik komt van golfkrachten die het zand verder op de kust kunnen brengen. De uitvinding kan zo gebruik maken van de natuurlijke krachten die dagelijks in de Noordzee aanwezig zijn, te weten getij en golven. De uitvinding is gebaseerd op het verschijnsel van ‘scouring’; wanneer een obstakel in de kustzone geplaatst wordt ontstaat er een ontgrondingskuil. De getijstroming versnelt rondom het obstakel en neemt sediment mee. Aan de voet van het obstakel ontstaat een ontgrondingskuil tot er een bepaald evenwicht is bereikt. Dit principe staat dus aan de basis van de werking van de uitvinding; plaatsing van een voorwerp in een kustzone induceert een tijdelijk zandtransport.In an application of the method, the water mass can be a sea, the current can be a tidal current, and the sand can be transported from a deeper part of the seabed in the direction of the coast. For example, the obstacle placed on the bottom ensures that sand is transported from the deeper parts of the coastal profile in the direction of the coast and thus comes within reach of wave forces that can bring the sand further to the coast. The invention can thus make use of the natural forces that are present daily in the North Sea, namely tides and waves. The invention is based on the phenomenon of 'scouring'; when an obstacle is placed in the coastal zone, an excavation pit is created. The tidal current accelerates around the obstacle and carries sediment with it. At the foot of the obstacle, a scour pit is created until a certain equilibrium is reached. This principle thus forms the basis of the operation of the invention; placing an object in a coastal zone induces a temporary sand transport.

Om het zandtransport in de richting van de kust te versnellen kan de stap van het in de transportrichtng verplaatsen van het ten minste ene obstakel meermaals herhaald worden.In order to accelerate the sand transport in the direction of the coast, the step of moving the at least one obstacle in the transport direction can be repeated several times.

Bij een uitvoeringsvorm van de werkwijze is het ten minste ene obstakel geprofileerd en bepaalt het profiel van het ten minste ene obstakel de transportrichting. De vorm van het obstakel beïnvloedt de grootte van dat zandtransport; een vorm die een grote versnelling teweegbrengt zal een grotere ontgrondingskuil tot gevolg hebben, en dus een groter zandtransport veroorzaken.In an embodiment of the method, the at least one obstacle is profiled and the profile of the at least one obstacle determines the transport direction. The shape of the obstacle influences the size of that sand transport; a shape that causes a large acceleration will result in a larger excavation pit, and thus cause a larger sand transport.

De bodem in de nabijheid van het ten minste ene obstakel kan bewaakt worden en op basis van de bewaking kan bepaald worden wanneer het ten minste ene obstakel naar een volgende positie verplaatst wordt. Zo kan het zandtransport naar de kust worden bestuurd.The ground in the vicinity of the at least one obstacle can be monitored and based on the monitoring it can be determined when the at least one obstacle is moved to a next position. In this way the sand transport to the coast can be controlled.

Om de opbrengst te vergroten en een gelijkmatige suppletie van zand te waarborgen kunnen meerdere obstakels in een patroon op de bodem worden geplaatst en al dan niet synchroon worden verplaatst.In order to increase the yield and ensure an even nourishment of sand, several obstacles can be placed in a pattern on the bottom and moved synchronously or not.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het transporteren van sediment, in het bijzonder zand langs een bodem van een watermassa, waarmee de hiervoor beschreven werkwijze kan worden uitgevoerd. Een dergelijke inrichting is volgens de uitvinding voorzien van ten minste één op de bodem plaatsbaar obstakel en middelen voor het in een gewenste transportrichting verplaatsen van het ten minste ene obstakel. De verplaatsingsmiddelen kunnen elektrisch, hydraulisch of pneumatisch aangedreven worden. De verplaatsingsmiddelen kunnen bij voorbeeld aangedreven wielen of rupsen omvatten, waarmee het obstakel over de bodem verrijdbaar is. Het is ook denkbaar dat de verplaatsingsmiddelen verplaatsbare zuigankers met elektrische pompen, trekstangen en een besturing omvatten, waardoor het mogelijk is om het obstakel als het ware te laten “lopen” over de bodem.The invention also relates to a device for transporting sediment, in particular sand, along a bottom of a body of water, with which the above-described method can be carried out. According to the invention, such a device is provided with at least one obstacle that can be placed on the ground and means for displacing the at least one obstacle in a desired direction of transport. The displacing means can be driven electrically, hydraulically or pneumatically. The displacing means can for instance comprise driven wheels or caterpillars, with which the obstacle can be moved over the ground. It is also conceivable that the displacing means comprise movable suction anchors with electric pumps, tie rods and a control, which makes it possible to let the obstacle "walk" over the bottom, as it were.

Zoals hiervoor besproken kan het ten minste ene obstakel geprofileerd zijn ter bepaling van de transportrichting. In het bijzonder kan het ten minste ene obstakel een in de transportrichting wijzend uitstekend deel vertonen.As discussed above, the at least one obstacle can be profiled to determine the direction of transport. In particular, the at least one obstacle can have a projecting part pointing in the conveying direction.

Om het obstakel werkzaam te laten zijn bij twee in hoofdzaak tegengestelde stromingsrichtingen van het water, bijvoorbeeld in getijdestroming, kan het obstakel symmetrisch zijn ten opzichte van een dwars op de stromingsrichtingen verlopende lijn. Zo kan de vorm van het obstakel bij voorbeeld in hoofdzaak driehoekig zijn, met een basis die in hoofdzaak evenwijdig verloopt met de kustlijn en twee vanaf de basis naar de kustlijn gerichte schuine zijden die samenkomen in een hoekpunt - of driedimensionaal beschouwd een rand, De driehoek is een vorm die een grote versnelling teweegbrengt, en dus een groot zandtransport veroorzaakt.In order for the obstacle to operate in two substantially opposite directions of flow of the water, for instance in tidal currents, the obstacle may be symmetrical with respect to a line extending transversely to the flow directions. For example, the shape of the obstacle may be substantially triangular, with a base substantially parallel to the shoreline and two oblique sides facing the shoreline from the base toward the shoreline that meet at a vertex - or, three-dimensionally, an edge, The triangle is a shape that causes a large acceleration, and thus causes a large sand transport.

Het ten minste ene obstakel kan aan weerszijden van het uitstekend deel holle delen vertonen. Het enigszins holle profiel van de schuine zijden zorgt voor een gelijkmatige geleiding van de stroming vanaf de basis in de richting van de punt.The at least one obstacle may have hollow parts on either side of the projecting part. The slightly concave profile of the slanted sides ensures even flow guidance from the base towards the tip.

Om te waarborgen dat het obstakel/de obstakels alleen verplaatst wordt/worden op een gewenst moment en in een gewenste richting, kan de inrichting verder voorzien zijn van middelen voor het althans tijdelijk op de bodem verankeren van het ten minste ene obstakel. Deze al dan niet tijdelijke verankeringsmiddelen kunnen een of meer zuigankers omvatten.To ensure that the obstacle(s) is/are only moved at a desired moment and in a desired direction, the device can furthermore be provided with means for anchoring the at least one obstacle at least temporarily on the ground. These anchoring means, temporary or otherwise, may comprise one or more suction anchors.

De inrichting volgens de uitvinding kan zijn voorzien van middelen voor het bewaken van de bodem in de nabijheid van het ten minste ene obstakel. Dergelijke bewakingsmiddelen kunnen sensoren omvatten die de toestand van de bodem waarnemen en op basis daarvan een signaal afgeven dat een maat vormt voor de werking van het obstakel. De sensoren kannen onderdeel vormen van een zogeheten “multibeam bodemscanner”.The device according to the invention may be provided with means for monitoring the bottom in the vicinity of the at least one obstacle. Such monitoring means may comprise sensors which detect the condition of the ground and on the basis thereof generate a signal which forms a measure of the functioning of the obstacle. The sensors can form part of a so-called “multibeam soil scanner”.

Bij een uitvoeringsvorm is de hiervoor beschreven inrichting verder voorzien van met de bewakingsmiddelen verbonden middelen voor het bepalen wanneer het ten minste ene obstakel naar een volgende positie verplaatst moet worden. Deze bepalingsmiddelen kunnen een processor omvatten die signalen van de sensoren ontvangt en verwerkt en op basis daarvan vaststelt dat een evenwichtssituatie is bereikt. Dit gebeurt wanneer het obstakel enige tijd op een bepaalde plaats heeft gestaan, en leidt ertoe dat het zandtransport tot stilstand komt. Op dat moment geven de bepalingsmiddelen aan dat het obstakel moet worden verplaatst.In one embodiment, the above-described device is further provided with means connected to the monitoring means for determining when the at least one obstacle has to be moved to a next position. These determining means may comprise a processor which receives and processes signals from the sensors and on the basis thereof determines that an equilibrium situation has been reached. This happens when the obstacle has been in a certain place for some time, and causes the sand transport to come to a standstill. At that moment, the determining means indicate that the obstacle must be moved.

Zoals hierboven gezegd kan een gelijkmatig zandtransport worden bereikt wanneer de inrichting verder is voorzien van meerdere in een patroon op de bodem plaatsbare en al dan niet synchroon verplaatsbare obstakels.As stated above, an even sand transport can be achieved when the device is further provided with several obstacles which can be placed in a pattern on the bottom and which may or may not be displaced synchronously.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen, waarin: Fig. 1 een dwarsdoorsnede toont van een kustprofiel met een golfgedomineerde zone en een gedeelte waar de uitvinding invloed heeft; Fig. 2 een perspectivisch aanzicht is van een kust met een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding met een enkel obstakel en de bijbehorende sedimentatie- en erosiepatronen; Fig. 3 een perspectivisch aanzicht is van de kust met een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding met een aantal obstakels en de bijbehorende sedimentatie- en erosiepatronen; Fig. 4 een schematische weergave is van een obstakel op een bodem van een watermassa en de vervorming van de bodem onder invloed van stroming van de watermassa; en Fig. 5 een schematische weergave is van een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding.The invention will now be elucidated on the basis of an example, reference being made to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows a cross-section of a coastal profile with a wave dominated zone and a portion where the invention affects; fig. 2 is a perspective view of a coast with a single obstacle embodiment of the device according to the invention and the associated sedimentation and erosion patterns; fig. 3 is a perspective view of the coast with another embodiment of the device according to the invention with a number of obstacles and the associated sedimentation and erosion patterns; fig. 4 is a schematic representation of an obstacle on a bottom of a body of water and the deformation of the bottom under the influence of flow of the body of water; and FIG. 5 is a schematic representation of an embodiment of the method according to the invention.

Wanneer een obstakel 1 op een bodem 2 van een watermassa 3 geplaatst is (Fig. 4), wordt hierdoor een stroming F van de watermassa in principe verstoord. Deze verstoring van de waterstroming F leidt tot een versnelde stroming langs het obstakel len een turbulent zog Z stroomafwaarts van het obstakel 1, waardoor sediment, bijvoorbeeld zand uit de bodem 2 losgewoeld wordt. Dit losgewoelde zand wordt door de stromende watermassa meegevoerd, en slaat uiteindelijk op enige afstand stroomafwaarts van het obstakel 1 neer wanneer de snelheid van de waterstroming laag wordt, Het losgewoelde zand kan zo over een bepaalde afstand getransporteerd worden.When an obstacle 1 is placed on a bottom 2 of a water mass 3 (Fig. 4), a flow F of the water mass is in principle disturbed as a result. This disturbance of the water flow F leads to an accelerated flow along the obstacle and a turbulent wake Z downstream of the obstacle 1, as a result of which sediment, for example sand, is stirred up from the bottom 2 . This loosened sand is carried along by the flowing water mass, and eventually precipitates at some distance downstream of the obstacle 1 when the speed of the water flow becomes low. The loosened sand can thus be transported over a certain distance.

Zo ontstaat uiteindelijk rondom het obstakel 1 een (gestippeld weergegeven) holte of ontgrondingskuil 4 in de bodem 2, terwijl verder stroomafwaarts van het 5 obstakel 1 een (eveneens gestippeld weergegeven) ophoping 5 van zand ontstaat.In this way, a cavity (shown in broken lines) eventually arises around the obstacle 1 in the bottom 2, while further downstream of the obstacle 1 an accumulation 5 of sand (also shown in broken lines) is formed.

De bodemvorm rondom het obstakel is in evenwicht en past bij het stromingsprofiel.The bottom shape around the obstacle is balanced and matches the flow profile.

Daar waar het water sneller stroomt is het dieper en daar waar luwte is is het ondieper.Where the water flows faster it is deeper and where there is lee it is shallower.

Dit principe staat aan de basis van de werking van de uitvinding.This principle forms the basis of the operation of the invention.

Door namelijk het obstakel 1 na verloop van tijd op een andere positie te plaatsen (in Fig. 4 met stippellijnen aangeduid), kan ook daar een dergelijk zandtransport worden veroorzaakt.Namely, by placing the obstacle 1 in a different position after some time (indicated by dotted lines in Fig. 4), such a sand transport can also be caused there.

Zo kan door het herhaaldelijk in de richting van de stroming verplaatsen van het obstakel 1 uiteindelijk een behoorlijke hoeveelheid zand worden getransporteerd in de stromingsrichting.Thus, by repeatedly displacing the obstacle 1 in the direction of the flow, a considerable amount of sand can ultimately be transported in the direction of flow.

Wanneer echter de stromingsrichting verandert, zal ook de transportrichting van het losgewoelde zand veranderen.However, when the flow direction changes, the transport direction of the loosened sand will also change.

In het geval van een getijdestroming vindt een volledige omkering van de stromingsrichting plaats.In the case of a tidal current, a complete reversal of the flow direction takes place.

Hierdoor zou zand aan de andere zijde van het obstakel 1 losgewoeld en in tegengestelde richting getransporteerd worden, waardoor het netto zandtransport over een volledige cyclus van eb en vloed nihil zou zijn.As a result, sand on the other side of the obstacle 1 would be stirred up and transported in the opposite direction, so that the net sand transport over a complete ebb and flow cycle would be nil.

Om zowel bij afgaande getijdestroming als opkomende getijdestroming {in Fig. 2 en Fig. 3 weergegeven met dubbele pijlen Fr) eenzelfde transportrichting T van het losgewoelde zand te bereiken, kan het obstakel 1 in hoofdzaak symmetrisch zijn uitgevoerd ten opzichte van een symmetrielijn 6 die in hoofdzaak dwars op de getijdestroming Fr verloopt.In order to be able to use both a descending tidal current and an emerging tidal current {in Fig. 2 and FIG. 3 with double arrows Fr) in order to achieve the same transport direction T of the loosened sand, the obstacle 1 can be designed substantially symmetrically with respect to a line of symmetry 6 which runs substantially transversely to the tidal flow Fr.

Daarbij kan het obstakel 1 een uitstekend deel 7 vertonen, dat in de transportrichting T wijst.In this case, the obstacle 1 can have a projecting part 7, which points in the transport direction T.

In het getoonde voorbeeld is het obstakel | in bovenaanzicht in hoofdzaak driehoekig, met een basis 8 die in hoofdzaak evenwijdig is aan de opkomende en afgaande getijdestromingen, en twee zijden 9 die samenkomen in een top, die in het driedimensionale obstakel 1 gevormd wordt door een eindrand 10. De basisvorm van het obstakel 1 is hier dus een gelijkbenige driehoek, zij het dat de benen niet recht zijn maar een hol profiel vertonen.In the example shown, the obstacle is | in plan view substantially triangular, with a base 8 substantially parallel to the rising and falling tidal currents, and two sides 9 meeting at a apex, which in the three-dimensional obstacle 1 is formed by an end edge 10. The basic shape of the obstacle 1 is therefore an isosceles triangle, albeit that the legs are not straight but have a hollow profile.

Hierdoor wordt de stroming die de stroomopwaarts gelegen zijde 9 raakt gelijkmatig afgebogen in de richting van de eindrand 10, dus naar de transportrichting T.As a result, the flow that touches the upstream side 9 is evenly deflected in the direction of the end edge 10, i.e. towards the transport direction T.

De transportrichting T is naar de kustlijn C gericht, en staat dus dwars op de getijdestroming Fr, die in hoofdzaak evenwijdig aan de kustlijn C verloopt.The transport direction T is directed towards the coastline C, and is thus transverse to the tidal current Fr, which runs substantially parallel to the coastline C.

Door de gelijkmatige afbuiging door middel van de hol geprofileerde zijde 9 wordt de stroming daar versneld en spoelt het zand weg {erosie, schematisch aangeduid door de zandwolken E), waarna dat zand op enige afstand kustwaarts van het obstakel 1 weer neerslaat (sedimentatie, aangeduid door de zandwolken S). Door de symmetrische vorm van het obstakel 1 doet dit verschijnsel zich zowel voor bij de opkomende getijdestroom als bij de daaraan tegengestelde afgaande getijdestroom.Due to the uniform deflection by means of the hollow profiled side 9, the flow is accelerated there and the sand washes away {erosion, schematically indicated by the sand clouds E), after which that sand precipitates again at some distance coast from the obstacle 1 (sedimentation, indicated through the sand clouds S). Due to the symmetrical shape of the obstacle 1, this phenomenon occurs with the rising tidal current as well as with the opposite descending tidal current.

Zo ontstaat er dus over een volledige getijdecyclus een netto zandtransport in de gewenste richting, in dit geval in de richting van de kustlijn C. Om dit effect te versterken kan het obstakel 1 verder voorzien zijn van stromingsgeleiders, zoals bijvoorbeeld gedraaide stroomnaden om langsstromend water in een werveling te brengen.In this way, a net sand transport is created over a complete tidal cycle in the desired direction, in this case in the direction of the coastline C. To enhance this effect, the obstacle 1 can furthermore be provided with flow guides, such as for example twisted stream seams to allow water to flow past. to make a whirl.

Zoals gezegd zal na verloop van tijd rond het obstakel | een evenwicht ontstaan. De bodemvorm rondom het obstakel 1 past dan bij het stromingsprofiel, met diepere delen waar de stromingssnelheid hoger is en ondiepere delen in de luwte van het obstakel 1. Dan is het tijd om de bakens te verzetten en het obstakel 1 over een bepaalde afstand, bij voorbeeld een paar meter in de richting van de kustlijn C te verplaatsen, zodanig dat het opgehoopte zand S2 door de getijdestroming opnieuw opgewerveld wordt en weer verder kustwaarts getransporteerd wordt.As mentioned, over time around the obstacle | create an equilibrium. The bottom shape around the obstacle 1 then matches the flow profile, with deeper parts where the flow speed is higher and shallower parts in the lee of the obstacle 1. Then it is time to change the beacons and move the obstacle 1 over a certain distance, at example by moving a few meters towards the shoreline C, such that the accumulated sand S2 is resuspended by the tidal current and transported further towards the coast.

Voor het verplaatsen van het obstakel | kunnen (hier niet getoonde) verplaatsingsmiddelen voorzien zijn, bijvoorbeeld in de vorm van grote wielen waarmee het obstakel 1 over de bodem 2 verrijdbaar is. In plaats van wielen zijn ook rupsen denkbaar. De wielen of rupsen kunnen elektrisch, hydraulisch of zelfs pneumatisch worden aangedreven, hoewel in de praktijk een elektrische aandrijving de voorkeur geniet. Het is ook mogelijk om het obstakel 1 over de bodem 2 te laten “lopen” door middel van verplaatsbare zuigankers met elektrische pompen, trekstangen en een besturing, die tezamen de verplaatsingsmiddelen kunnen vormen. De voor de verplaatsing benodigde elektrische energie kan worden opgewekt door zonnepanelen of windturbines en kan worden opgeslagen in accu’s.To move the obstacle | Displacing means (not shown here) may be provided, for instance in the form of large wheels with which the obstacle 1 can be moved over the bottom 2 . Instead of wheels, tracks are also conceivable. The wheels or tracks can be driven electrically, hydraulically or even pneumatically, although in practice an electric drive is preferred. It is also possible to make the obstacle 1 "walk" over the bottom 2 by means of movable suction anchors with electric pumps, tie rods and a control, which together can form the displacement means. The electrical energy required for the movement can be generated by solar panels or wind turbines and can be stored in batteries.

Wanneer het obstakel | op een bepaalde positie geplaatst is moet het daar blijven tot een evenwichtstoestand is bereikt. Daartoe is het obstakel 1 in het getoonde voorbeeld zwaar uitgevoerd, bijvoorbeeld van roestvrijstaal of composietmateriaal verzwaard met beton. Wanneer het gewicht van het obstakel 1 onvoldoende is om dit op zijn plaats te houden kan het ook voorzien zijn van (hier evenmin getoonde) verankeringsmiddelen, bijvoorbeeld in de vorm van een of meer zuigankers. Deze zuigankers kunnen tegelijkertijd een rol spelen bij de verplaatsing van het obstakel 1, zoals hierboven beschreven.When the obstacle | placed in a certain position, it must remain there until a state of equilibrium is reached. To this end, the obstacle 1 in the example shown is of heavy construction, for instance of stainless steel or composite material weighted with concrete. When the weight of the obstacle 1 is insufficient to keep it in place, it can also be provided with anchoring means (also not shown here), for instance in the form of one or more suction anchors. These suction anchors can simultaneously play a role in the displacement of the obstacle 1, as described above.

Om te bepalen wanneer het obstakel 1 verplaatst moet worden kan een elektronisch besturingssysteem worden gebruikt (hier niet getoond). Dit besturingssysteem kan samenwerken met (hier evenmin getoonde) sensoren die de veranderingen aan de bodem 2 bewaken, en kan op basis van signalen van die sensoren bepalen wanneer een evenwichtsligging van de bodem Zontstaat en hoever het obstakel 1 dan opgeschoven moet worden. Zoals gezegd kan daarvoor bijvoorbeeld gebruik gemaakt worden van een multibeam bodemscanner.An electronic control system (not shown here) can be used to determine when the obstacle 1 has to be moved. This control system can cooperate with sensors (not shown here either) that monitor the changes to the bottom 2, and can determine on the basis of signals from those sensors when an equilibrium position of the bottom is in position and how far the obstacle 1 must then be moved. As mentioned, use can be made for this, for example, of a multibeam soil scanner.

Met het oog op de veiligheid moet de inrichting moet voldoende signalering hebben voor doorgaande scheepvaart en voor visserij. Hiervoor is het nodig dat er een deel van het obstakel 1 boven water uitsteekt. Dit kan wel een rank deel zijn, bijvoorbeeld masten of een frame, dat weinig weerstand heeft van de golven.With a view to safety, the establishment must have sufficient signaling for through shipping and for fishing. For this it is necessary that part of the obstacle 1 protrudes above the water. This can be a slender part, for example masts or a frame, that has little resistance from the waves.

Om de transportcapaciteit van de inrichting te vergroten kunnen meerdere obstakels | in een patroon bij elkaar in de nabijheid geplaatst worden (Fig. 3). Deze obstakels 1 kunnen hetzij synchroon, hetzij in een bepaalde volgorde verplaatst worden in de richting van de kust C, enigszins op de wijze waarop een krab zijn poten beweegt. De inrichting wordt daarom wel aangeduid als “zandkrab”.To increase the transport capacity of the facility, several obstacles | placed in a pattern near each other (Fig. 3). These obstacles 1 can be moved either synchronously or in a certain order in the direction of the coast C, somewhat like the way a crab moves its legs. The device is therefore referred to as a “sand crab”.

Afhankelijk van de behoefte aan zandsuppletie kunnen op meerdere plekken in de kustzone dergelijke inrichtingen geplaatst worden, waardoor er op meerdere plaatsen een kustwaarts transport van zand optreden.Depending on the need for sand nourishment, such installations can be placed at several locations in the coastal zone, resulting in a coastal transport of sand at several locations.

De stappen van de werkwijze volgens de uitvinding zijn samengevat in Fig. 5. In eerste IO instantie wordt een obstakel | op een bepaalde positie op de bodem 2 van een watermassa 3, bijvoorbeeld de zeebodem nabij de kust geplaatst (stap 100). Vervolgens kan het obstakel 1 op die positie worden verankerd (stap 101). Als gevolg van de aanwezigheid van het obstakel 1 wordt de stroming beïnvloed, waardoor zand van de bodem 2 wordt losgewoeld in de gewenste richting, bijvoorbeeld naar de kust wordt getransporteerd. De toestand van de bodem 2 rond het obstakel 1 wordt voortdurend bewaakt (stap 102). Op basis van gegevens uit die bewaking wordt bepaald of zich een evenwichtstoestand heeft ingesteld (stap 103). Wanneer dat nog niet het geval is wordt de toestand verder bewaakt (stap 102). Wanneer wordt vastgesteld dat een evenwicht is bereikt wordt het obstakel 1 over een bepaalde afstand verplaatst (stap 104). Op de nieuwe positie wordt het obstakel | weer verankerd (stap 101) en gaat het transport van zand verder.The steps of the method according to the invention are summarized in FIG. 5. Initially IO becomes an obstacle | placed at a certain position on the bottom 2 of a body of water 3, for example the seabed near the coast (step 100). Then the obstacle 1 can be anchored at that position (step 101). As a result of the presence of the obstacle 1, the current is influenced, whereby sand is stirred up from the bottom 2 in the desired direction, for instance transported to the coast. The condition of the ground 2 around the obstacle 1 is continuously monitored (step 102). On the basis of data from that monitoring, it is determined whether a state of equilibrium has been established (step 103). If not yet, the condition is further monitored (step 102). When it is determined that an equilibrium has been reached, the obstacle 1 is moved a certain distance (step 104). At the new position, the obstacle | anchored again (step 101) and the transport of sand continues.

De inrichting volgens de uitvinding is dus niet een statisch apparaat; het is een apparaat dat zich traag voortbeweegt. De voortbewegingsnelheid wordt bepaald door de snelheid waarmee de evenwichtsligging van de bodem bereikt wordt. Bij turbulentie door hoge golven en bij springvioed zal de evenwichtssituatie eerder ingesteld zijn dan bij lage golven en bij doodtij. De verplaatsing van het obstakel moet dus bepaald worden door een mechanisme dat de bodemveranderingen rondom het obstakel meet.The device according to the invention is thus not a static device; it is a device that moves slowly. The speed of propulsion is determined by the speed at which the equilibrium position of the bottom is reached. In the event of turbulence caused by high waves and in spring tides, the equilibrium situation will be established earlier than in the case of low waves and neap tide. The displacement of the obstacle must therefore be determined by a mechanism that measures the ground changes around the obstacle.

Zoals gezegd biedt deze techniek een integraal transport van zand. Heel strikt genomen zijn alle drie de fases van conventionele zandsuppletie door middel van opzuigen, verpompen en verdelen van zand inbegrepen; I. Winnen; als winnen betekent het mobiliseren van zand en gereed maken voor transport, dan is het mechanisme van ‘scouring’ gelijk aan het winnen.As mentioned, this technique offers an integral transport of sand. Strictly speaking, all three phases of conventional sand nourishment by means of suction, pumping and distribution of sand are included; I. Winning; if winning means mobilizing sand and preparing it for transport, then the mechanism of scouring is equivalent to winning.

2. Transport; door de asymmetrische vorm van het obstakel ontstaat een transport van zand naar de kust toe.2. Transportation; the asymmetrical shape of the obstacle creates a transport of sand towards the coast.

3. Suppletie; ‘scouring’ is lokaal en het zand sedimenteert vanzelf op enige afstand van het obstakel.3. Supplementation; scouring is local and the sand naturally sediments at some distance from the obstacle.

Daarmee is de reeks “winnen-transporteren-suppleren” een continuüm geworden.In this way, the series of “winning-transporting-supplying” has become a continuum.

De uitvinding is toepasbaar op elke zandige kust waar een getijstroming is. Het is toepasbaar op het gedeelte 11 van het kustprofiel (Fig. 1) waar de golven gewoonlijk geen kustwaarts zandtransport opwekken omdat het daar te diep is. De aanwezige golven zullen het principe versterken. Afhankelijk van hoe robuust het systeem uitgevoerd wordt en van de schaalgrootte kan het systeem continu werken; het ‘staat’ (eigenlijk kruipt) in de kustzone en door de twee stromingsgeleidende zijden verplaatst de inrichting bij elke eb- én vloedstroom een volume zand in de richting van de kustlijn C. In de golfgedomineerde zone 12 van het kustprofiel nemen de golven de transportfunctie over.The invention is applicable to any sandy coast where there is a tidal current. It is applicable to the part 11 of the coastal profile (Fig. 1) where the waves usually do not generate coastal sand transport because it is too deep there. The waves present will reinforce the principle. Depending on how robust the system is designed and on the scale, the system can operate continuously; it 'stands' (actually crawls) in the coastal zone and due to the two current-conducting sides the device moves a volume of sand in the direction of the coastline during each ebb and flood current C. In the wave-dominated zone 12 of the coastal profile, the waves take on the transport function about.

De uitvinding zou ook kunnen werken in een situatie waarin water constant in eenzelfde IO richting stroomt, bijvoorbeeld in een rivier. Het obstakel zou dan niet aan twee zijden een stromingsgunstige profielvorm hoeven te hebben, maar slechts aan een zijde.The invention could also work in a situation where water is constantly flowing in the same IO direction, for example in a river. The obstacle would then not have to have a profile shape favorable to flow on two sides, but only on one side.

De milieubelasting van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding is minimaal. De inrichting volgens de uitvinding is een grote en zware installatie die zich met een lage snelheid, die bepaald wordt door een elektronisch systeem, elektrisch aangedreven in de richting van de kust voortbeweegt. De inrichting genereert daarbij slechts minimale emissies. De enige milieulast is de bouw, de plaatsing en verplaatsing van de inrichting. Na een cyclus van een ‘kustwaarts kruipen’ moet de inrichting weer zeewaarts verplaatst worden.The environmental impact of the method and device according to the invention is minimal. The device according to the invention is a large and heavy installation which moves at a low speed, which is determined by an electronic system, electrically driven in the direction of the coast. The facility generates only minimal emissions. The only environmental burden is the construction, installation and relocation of the facility. After a cycle of 'coastal creep', the device must be moved seaward again.

De werkwijze en inrichting volgens de uitvinding zijn bijzonder kosteneffectief; de kosten zitten vooral in de bouw van de inrichting. De operationele kosten zijn beperkt; eenmaal in zee geplaatst kan de inrichting bijna passief zijn werk doen en dus tegen minimale kosten.The method and device according to the invention are particularly cost-effective; the costs are mainly related to the construction of the facility. The operational costs are limited; once placed in the sea, the device can do its work almost passively and therefore at minimal cost.

De uitvinding maakt het mogelijk om op een semi-passieve manier een kustwaarts zandtransport teweeg te brengen. Dit zandtransport is niet groot, maar wel continu met elke eb- en vloedstroom aanwezig. De inrichting kan eenvoudig opgeschaald worden. De ideale schaalgrootte is afhankelijk van het hydraulische regime en van de zandkarakteristieken. Hoe dan ook, de uitvinding kan opgeschaald worden per installatie — bijvoorbeeld een inrichting met 8 obstakels of met 20 obstakels - maar ook in aantal, door meer inrichtingen per kustvak te plaatsen. Een en ander hangt ook af van de onderlinge beïnvloeding door de obstakels.The invention makes it possible to bring about a coastal sand transport in a semi-passive manner. This sand transport is not large, but it is continuously present with every ebb and flow stream. The device can be easily scaled up. The ideal scale size depends on the hydraulic regime and the sand characteristics. In any case, the invention can be scaled up per installation - for example a device with 8 obstacles or with 20 obstacles - but also in number, by placing more devices per coastal section. This also depends on the mutual influence of the obstacles.

De inrichting volgens de uitvinding is betrouwbaar omdat het een relatief eenvoudige installatie betreft met weinig beweegbare delen.The device according to the invention is reliable because it concerns a relatively simple installation with few movable parts.

Robuustheid is een ontwerp-eis aan de inrichting. De inrichting moet in de kustzone zeewaarts van de brandingszone zeewaardig zijn in extreme omstandigheden. De inrichting wordt uitgevoerd met zuigankers die ten tijden van extreme stormen worden geactiveerd. De inrichting komt niet in de brandingszone, maar zorgt er Juist voor dat het zand van dieper gelegen delen van de kust in de richting van de brandingszone getransporteerd wordt. Daar nemen de golven het over; het golfgedreven zandtransport dat zorgt voor de opbouw van een kustRobustness is a design requirement for the furnishing. The facility must be seaworthy in extreme conditions in the coastal zone seaward of the surf zone. The device is equipped with suction anchors that are activated during extreme storms. The device does not enter the surf zone, but rather ensures that the sand from deeper parts of the coast is transported in the direction of the surf zone. There the waves take over; the wave-driven sand transport that ensures the construction of a coast

Hoewel de uitvinding hiervoor beschreven is aan de hand van een naatal voorbeelden, zal het duidelijk zijn dat deze daartoe met beperkt is en op velerlei wijze kan wordne gevarieerd binnen het kader van de nu volgende conclusies.Although the invention has been described above with reference to a few examples, it will be clear that it is not limited thereto and can be varied in many ways within the scope of the following claims.

Claims

Conclusions

A method for transporting sediment, in particular sand along a bottom of a water mass, comprising the steps of: - placing at least one obstacle at a starting position on the bottom at the location of a flow in the water mass, such that the flow moves a portion of the bottom around the at least one obstacle and forces it in a desired conveying direction; and - moving the at least one obstacle in the transport direction to a next position after a period of time.

Method according to claim 1, wherein the step of displacing the at least one obstacle in the conveying direction is repeated several times.

Method according to claim 1 or 2, wherein the at least one obstacle is profiled and the profile of the at least one obstacle determines the transport direction.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the ground in the vicinity of the at least one obstacle is monitored and it is determined on the basis of the monitoring when the at least one obstacle is moved to a next position.

Method as claimed in any of the foregoing claims, wherein a plurality of obstacles are placed in a pattern on the ground and moved either synchronously or not.

A method according to any one of the preceding claims, wherein the water mass is a sea, the current is a tidal current, and the sand is transported from a deeper part of the seabed in the direction of the coast.

A method according to claims 3 and 6, wherein the at least one obstacle is profiled such that the transport direction with an emerging tidal current is substantially the same as the transport direction with a declining tidal flow.

8. Device for transporting sediment, in particular sand along a bottom of a body of water, comprising at least one obstacle that can be placed on the bottom and means for displacing the at least one obstacle in a desired direction of transport.

Device according to claim 8, wherein the at least one obstacle is profiled to determine the direction of transport.

10. Device as claimed in claim 9, wherein the at least one obstacle has a projecting part pointing in the transport direction. i.

Device as claimed in claim 9 or 10, wherein the obstacle is symmetrical with respect to a line extending transversely to two substantially opposite flow directions of the water mass.

12. Device as claimed in claims 10 and 11, wherein the at least one obstacle has hollow parts on either side of the projecting part.

13. Device as claimed in any of the claims 8-12, further provided with means for anchoring the at least one obstacle at least temporarily on the ground.

An apparatus according to any one of claims 8-13, further comprising means for monitoring the bottom in the vicinity of the at least one obstacle.

An apparatus according to claim 14, further comprising means connected to the monitoring means for determining when the at least one obstacle is moved to a next position.

16. Device as claimed in any of the claims 8-15, further provided with a plurality of obstacles which can be placed in a pattern on the ground and which may or may not be displaced synchronously.