Presentatie door Ron Agtersloot (Agtersloot Hydraulisch Advies) voor de "Simona Gebruikersmiddag", tijdens de Deltares Software Dagen- Editie 2017. Donderdag 15 juni 2017, Delft.

1. Renovatie Stuwensemble Nederrijn
Lek en het gebruik van WAQUA
WAQUA is als
een Zwitsers zakmes

2. Overzicht
• Het project RSN en het TKM
• WAQUA en veranderingen in
inundatie/stroomsnelheden (2005/2013)
• WAQUA bij de Waterwetaanvraag (2016)
• WAQUA ter controle van het stuwprogramma
(2016/2017)
• WAQUA/TRIWAQ voor stroomsnelheden (2017)
• WAQUA voor sturing afvoerverdeling/vervallen
(2017)

3. Het project RSN en het TKM (1)
• Rijnkanalisatie in jaren 50/60, o.a. voor
bevaarbaarheid en drinkwatervoorziening
• Onderdeel zijn de 3 stuwcomplexen Hagestein
(1960), Amerongen (1965) en Driel (1970)
• Na circa 50 jaar renovatie van bediening,
technische installaties, sluiscomplexen en de
stuwbogen
• Tijdens werkzaamheden moet gestuurd kunnen
worden op bevaarbaarheid en afvoerverdeling

4. Het project RSN en het TKM (2)
• Er is gekozen voor een tijdelijk keermiddel (TKM)
wat één stuwboog vervangt
• In gesloten toestand zorgt TKM voor handhaving
waterstand
• In (deels) geopende toestand beperkt TKM de
belasting op de andere vizierschuif
• Uitgebreide studie naar de effecten en sturing
van het TKM
• Project wordt uitgevoerd door Siemens met als
contractpartners BSB Staalbouw en DIMCO

5. Het project RSN en het TKM (3)

6. Het project RSN en het TKM (4)

7. Het project RSN en het TKM (5)
TKM (vooraanzicht)
element 1 element 2 element 3 element 4 element 5 element 6 element 7 element 8
segment 1 1.1 2.1 3.1 4.1 5.1 6.1 7.1 8.1
segment 2 1.2 2.2 3.2 4.2 5.2 6.2 7.2 8.2
segment 3 1.3 2.3 3.3 4.3 5.3 6.3 7.3 8.3
TKM (in WAQUA) CEL 2 CEL 3 CEL 4 CEL 5 CEL 6 CEL 7
segment 1 3.1 4.1 - - 5.1 6.1
segment 2 3.2 4.2 - - 5.2 6.2
segment 3 3.3 4.3 - - 5.3 6.3
- - 5.5 6.5 7.5 /8.5
segment 4
segment 5
- - 5.4 6.4 7.4 / 8.4
7.1 / 8.1
7.2 /8.2
7.3 / 8.3
SCHOTJE
1.1 / 2.1
1.2 / 2.2
1.3 / 2.3
1.4 / 2.4
1.5 / 2.5
3.4
3.5
4.4
4.5
7.4
7.5
8.4
8.5
SCHOTJE CEL 1 CEL 8
2.5 3.5 4.5
5.4
5.5
6.4
6.5
ZUID MIDDEN NOORD
segment 4
segment 5
1.4 2.4 3.4 4.4
1.5

8. WAQUA en veranderingen in
inundatie en stroomsnelheden (1)
• In 2005 een eerste onderzoek naar effect van
permanent gesloten stuwboog op
stroomsnelheden
• Actualisatie in 2013 met nieuwe modellen,
ook beoordeling verandering in inundatie
• Conclusie dat de verandering in inundatie-
frequentie beperkt was, stroomsnelheden in
stuwopening nemen wel toe

9. WAQUA en veranderingen in
inundatie en stroomsnelheden (2)

10. WAQUA en veranderingen in
inundatie en stroomsnelheden (3)

11. WAQUA bij Waterwetaanvraag (1)
• Als gevolg van verhoogde stroomsnelheden
tijdelijke extra bestorting nodig
• Per stuwcomplex is op basis van WAQUA-
simulaties eerst bepaald welk type en welke
sortering bestorting noodzakelijk is
• Als de bestorting (dus verruwing van de bodem)
leidt tot hogere waterstanden zijn mitigerende
maatregelen noodzakelijk
• Afstemming met RWS over modellering
bestorting in WAQUA

12. WAQUA bij Waterwetaanvraag (2)

13. WAQUA bij Waterwetaanvraag (3)
• Uniforme K-waarde van 0,25 voor zomerbed
• Op basis van literatuuronderzoek zijn de
volgende K-waarden toegepast bij de
verschillende stuwen
Locatie K-waarde (m)
Bovenstrooms Benedenstrooms
Driel 0,250 0,311
Amerongen 0,250 0,356
Hagestein 0,356 0,554

14. WAQUA bij Waterwetaanvraag (4)
• Opstuwing enkel bij Hagestein groter dan 1
mm en daarom maatwerk oplossing gezocht

15. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (1)
• Het TKM heeft verschillende functies:
– Handhaving stuwpeil in normale situaties
– Bij licht verhoogde afvoeren gedeeltelijk openen
om naastgelegen vizierschuif te ontlasten
– Bij hoge afvoeren (geopende stuw) volledig
geopend om zo min mogelijk opstuwing te geven
• Invloed meenemen van waterkrachtcentrale,
cylinderschuif en naastgelegen vizierschuif
• Dus drie nieuwe kunstwerken in WAQUA

16. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (2)
• WAQUA-model uitgebreid met:
– WKC Amerongen, sturing op afvoer Nederrijn:
• Tot 400 m3/s volledig door WKC
• Surplus boven 400 m3/s via cylinderschuif/vizierschuif
• Dicht als verval < 1 meter
– Cylinderschuif Amerongen, geen sturing:
• Vaste opening
• Afvoer bepaald door verval, maximale afvoer circa 90 m3/s
– TKM, sturing op waterstand Lobith:
• Verwijderen schotten bij stijgende waterstand
• Volledig geopend als vizierschuif open is (Lobith = 11,4 m+NAP)

17. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (3)

18. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4)
• WAQUA-model getest op:
– Handhaving waterstand

19. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4a)

20. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4b)

21. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4)
• WAQUA-model getest op:
– Handhaving waterstand
– Afvoeren door WKC, vizierschuif, cylinderschuif en
TKM

22. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4c)

23. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4)
• WAQUA-model getest op:
– Handhaving waterstand
– Afvoeren door WKC, vizierschuif, cylinderschuif en
TKM
– Stroomsnelheden t.b.v. bestorting

24. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4c)

25. WAQUA ter controle van
het stuwprogramma (4)
• WAQUA-model getest op:
– Handhaving waterstand
– Afvoeren door WKC, vizierschuif, cylinderschuif en
TKM
– Stroomsnelheden t.b.v. bestorting
• Punt van stroomsnelheden uitwerken

26. WAQUA/TRIWAQ voor
stroomsnelheden (1)
• WAQUA berekent diepte gemiddelde
stroomsnelheden, schiet hier lokaal tekort
• Inzet van TRIWAQ kan meer inzicht geven in
3D-stroombeeld
• Modellering op drie manieren:
1. Deelmodel met 10 lagen
2. DD-VERT modellering
3. Nieuw WAQUA/TRIWAQ model

27. WAQUA/TRIWAQ voor
stroomsnelheden (2)
• Deelmodel met 10 lagen
– Beschrijft gebied van circa 10 km rondom stuw
Amerongen
– Probleem met sturing kunstwerken (Lobith
ontbreekt in model)
– Testen met sturing op afvoeren Nederrijn,
opgelegde waterstandsreeks bij Amerongen-
boven en Amerongen-beneden

28. WAQUA/TRIWAQ voor
stroomsnelheden (3)
• DD-VERT model van de Nederrijn
– Sturing kunstwerken conform WAQUA (uitkomst
helaas niet helemaal)
– Weir_and_culvert niet mogelijk in 3D => concessie
voor TKM
• Ligging van het TKM wijkt teveel af van de
feitelijke situatie

29. WAQUA/TRIWAQ voor
stroomsnelheden (4)
• Nieuw WAQUA/TRIWAQ model
– Beschrijft gebied van circa 1 km rondom stuw
Amerongen
– Nadruk op weergave ligging stuwbogen
– Concessies aan sturing kunstwerken
• Toepassing voor lokaal stroombeeld t.b.v.
hijsschip

30. WAQUA/TRIWAQ voor
stroomsnelheden (5)

31. WAQUA/TRIWAQ voor
stroomsnelheden (6)

32. WAQUA voor sturing
afvoerverdeling en vervallen (1)
• Mogelijkheden voor beperking stroomsnel-
heden door beïnvloeding afvoeren en/of
vervallen
• Test op effectiviteit ingrepen voor stuw
Amerongen

33. WAQUA voor sturing
afvoerverdeling en vervallen (2)
• Sturing op afvoer door instelling stuw Driel
– Tot 2.400 m3/s normale sturing
– Tussen 2.400 en 3.600 m3/s stuw 1,5 meter
gehesen
– Boven 3.600 m3/s normale sturing (open)
– Opstuwing tot circa 0,60 meter bij Driel-boven
– Effect op afvoerverdeling is (eigenlijk) maar
beperkt, circa 30 m3/s

34. WAQUA voor sturing
afvoerverdeling en vervallen (3)

35. WAQUA voor sturing
afvoerverdeling en vervallen (4)
• Sturing op verval door peilaanpassing van
Amerongen-boven en Hagestein-boven
– Vanaf circa 3.000 m3/s peil bij Hagestein-boven
met 0,50 meter verhogen
– Tegelijkertijd peil bij Amerongen-boven met 0,15
meter verlagen
– Verval over stuw Amerongen vermindert met circa
0,50 meter -> snelheden dalen met circa 1,5 m/s
– Extra belasting op stuw Hagestein

36. WAQUA voor sturing
afvoerverdeling en vervallen (5)