Numerieke methoden voor morfologische berekeningen tijdens kortdurende hoogwatergolven

Voor een vaste rivierbodem is het mogelijk om met een bestaande analytische methode af te schatten in hoeverre de waterbeweging (= golfvoortplanting en demping) tijdens de passage van een hoogwatergolf beschreven kan worden met vereenvoudigde modellen. Met vereenvoudigde modellen worden modellen bedoeld die zijn gebaseerd op de basisvergelijkingen waarin termen zijn verwaarloosd. Het doel van het afstudeerwerk was te onderzoeken hoe voor een beweeglijke rivierbodem de bestaande analyse uitgebreid kan worden. De beweeglijkheid van de bodem geeft twee extra vergelijkingen. In de analyse wordt hierdoor de probleembeschrijvende lineaire differentiaalvergelijking orde één hoger. Met behulp van een periodieke randvoorwaarde kan een vergelijking in het complexe golfgetal worden afgeleid. Oplossing hiervan geeft wortels die de water- en sedimentbeweging in rivieren tijdens de passage van een hoogwatergolf karakteriseren. De analytische methode is toegepast op vier vereenvoudigde modellen (die één of meerdere termen in de basisvergelijkingen verwaarlozen) en het dynamische model (uitgaande van het complete stelsel basisvergelijkingen). Vergelijking van de resultaten van de vier modellen met die van het dynamische model geeft een indicatie over de toepasbaarheid van de modellen voor de bepaling van de water- en sedimentbeweging tijdens de passage van hoogwatergolven. Twee van de vereenvoudigde modellen blijken de bodembeweging zelfs onder zeer kortdurende golfverschijnselen (golfperiode orde 12 uur) nauwkeurig te kunnen beschrijven. Het eerste model is het weinig gebruikte stationair dynamische model, waarin slechts één term van de basisvergelijkingen is verwaarloosd. Het tweede model is het zeer veel gebruikte quasi-stationaire model. In dit model worden de tijdsafhankelijke termen in de basisvergelijkingen voor water verwaarloosd. Het model is de basis voor het aan de TUD ontwikkelde computerprogramma voor morfologische berekeningen ODIRMO. Voor het quasi-stationaire model is de analytisch toepasbaarheid voor bepaling van de bodembeweging getoetst met behulp van een ontwikkeld computerprogramma bestaandmorfologisch model (ODIRMO). De resultaten van deze controle zijn zeer bevredigend. Gesteld kan worden, dat de analytische methode een indicatie geeft over de mogelijke toepasbaarheid van het stationaire model.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience