Sedimentatie haven van Harlingen – proef D-HYDRO Suite

De Waddenzeehaven van Harlingen heeft te kampen met een hoge jaarlijkse sedimentatie, wat voor de gemeente Harlingen hoge onderhoudskosten betekent voor het uitbaggeren. Om deze onkosten te beperken en geschikte maatregelen te kunnen nemen, wil de gemeente Harlingen graag weten wat de onderliggende processen van de aanzanding zijn. In dit verkennende onderzoek zijn de relatieve bijdragen van de onderliggende aanzandingsprocessen gekwantificeerd met behulp van een numeriek model. In het kader van onderzoek en ontwikkeling is deze oefening later herhaald (alleen voor hydrodynamica) als proeftoepassing voor de D-HYDRO Suite – een nieuwe software engine voor hydrodynamische simulaties op ongestructureerde rasters.

Haven Harlingen. harlingeboeit.nl

Doelstellingen

De natuurlijke processen die aanzanding van de haven beïnvloeden zijn de getijdenwerking, horizontale wervelingen in de havenmond, en door dichtheid veroorzaakte verticale circulatie. Dit onderzoek had als doel het kwantificeren van de relatieve bijdragen van deze processen, in het bijzonder de rol van de instroming van zoet water in de haven. Vervolgens zijn op basis van deze kennis mogelijkheden aangegeven om de jaarlijkse hoeveelheid sedimentatie te beperken.

Aanpak

Hiervoor hebben we een driedimensionaal D-HYDRO model opgezet voor de haven van Harlingen, ingebed in het beschikbare regionale D-HYDRO model van het Nederlandse deel van de Waddenzee. Dit model is gebruikt voor het analyseren van de rol van de getijdenwerking, de horizontale wervelingen, en de door dichtheid veroorzaakte verticale circulatie voor twee havengeometrieën en een aantal verschillende scenario’s voor de instroming van zoet water.

Resultaten

De analyse gaf aan dat (1) getijdenwerking en (2) door dichtheid veroorzaakte circulatie de belangrijkste sedimentatiemechanismen zijn. De invloed van het eerste mechanisme kan worden beperkt door het oppervlak van de havenkom te verminderen, wat kostbaar is en in strijd met de ambities van de haven. De invloed van het tweede mechanisme kan worden tegengegaan door de instroming van zoet water in de haven te beperken. Dit is een veelbelovender en realistischer oplossing die de gemeente heeft geholpen bij het verder onderzoeken van oplossingen in deze richting.

Pilot D-HYDRO Suite

Door de complexe geometrie van de haven zal Harlingen waarschijnlijk baat kunnen hebben bij de ongestructureerde rasters van de D-Flow Flexible Mesh (D-Flow FM) module van de D-HYDRO Suite. Daarom is in het kader van onderzoek en ontwikkeling Harlingen gekozen als proefproject voor het (kwalitatief) onderzoeken van de prestaties, flexibiliteit en efficiëntie van de nieuwe software vergeleken met een curvilineair Delft3D-FLOW model (uitsluitend gebaseerd op hydrodynamica). Hiervoor zijn twee D-Flow FM-modellen opgezet: (1) een raster dat identiek is aan het curvilineaire Delft3D-FLOW raster en (2) een flexibel raster. Het laatste maakt optimaal gebruik van de voordelen van D-Flow FM doordat het totale aantal rastercellen wordt verminderd met ongeveer 40% en een betere verdeling ontstaat van rastercellen met hoge resolutie in het te onderzoeken gebied. De resultaten geven een goede overeenkomst tussen verschillende modellen wat betreft verdeling over de verticaal van getijdensignaal, wervelcirculatie en aanzanding. Dit betekent dat de D-Flow FM een veelbelovende module van de D-HYDRO Suite lijkt te zijn voor toekomstige onderzoeken van havens.