Berekening van het interne
windeffect op afgesloten
bekkens
De invloed die de wind uitoefent op een
watervlak waar hij langdurig overheen strijkt,
komt vooral tot uiting in golfbewegingen aan
de oppervlakte van dat water, waterstands
veranderingen en waterstromingen. In dit
artikel wordt niet de golfbeweging besproken,
maar de twee laatstgenoemde windeffecten.
Men noemt een windeffect extern wanneer de
waterbeweging op een bepaald stuk water
verandert onder invloed van de windkracht
elders, bij voorbeeld op zee; men noemt ze
intern wanneer er verschijnselen optreden
tengevolge van de windkracht in het gebied
zelf.
Voldoende kennis van allerlei windeffecten is
een onmisbare voorwaarde voor de veiligheid
van het zeeweringenstelsel. Men moet immers
zowel op lange termijn als op zeer korte
termijn kunnen voorspellen wat voor wind
krachten er kunnen optreden, en wat de uit
werking ervan zal zijn op de waterbeweging.
Bij degenen die geïnteresseerd zijn in de
gevolgen die de wind kan hebben voor
waterstromingen, hebben zich recentelijk de
milieu-deskundigen gevoegd. Juist deze groep
stelt veel belang in interne windeffecten in
afgesloten bekkens, waardoor de vermenging
van waterlagen in zulke bekkens kan worden
bewerkstelligd en daarmee aan een voor
waarde voor een goed kwaliteitsbeheer van
het water tegemoetgekomen.
De te verwachten invloed van de wind op de
waterbeweging is ook een factor van belang
bij het ontwerpen van compartimenterings
plannen voor de Oosterschelde; bij iedere
compartimentering zal ook de windinvloed
anders zijn.
De berekening van interne windeffecten -
waar dit artikel meer bepaald over gaat -
geschiedt altijd aan de hand van modellen.
Welke resultaten men krijgt, hangt voor een
groot deel af van het model dat men hanteert.
Voor we nu een aantal van de tegenwoordig
gebruikte modellen de revue laten passeren,
is het nodig eerst een paar begrippen te
definiëren. De waterstand na eliminatie van de
golfbeweging wordt de gemiddelde water
stand genoemd. De gemiddelde waterstands
verhoging die in een punt optreedt tengevolge
van de wind wordt windopzet genoemd, en het
tegenovergestelde verschijnsel windafzet. In
een afgesloten bekken waar een constante
wind overheen strijkt, zullen ook punten zijn
waar de waterstand noch omhoog noch
omlaag gaat. De lijn door deze punten heet
de zwaartelijn; wat hoogte betreft stemt hij
overeen met de gemiddelde waterstand.
Modellen
De modellen, waarmee men de waterbeweging
onder invloed van de wind tracht te benade
ren, zij van drieërlei aard.
Men kent mathematische modellen, hydrau
lische en analoge modellen. Onder de term
mathematisch model verstaat men de wis
kundige beschrijving van het verschijnsel met
behulp van formules en het oplossen van de
daarbij gehanteerde vergelijkingen. Er zijn
één-, twee- en driedimensionale mathema
tische modellen. Bij de ééndimensionale
modellen wordt het beschreven gebied - een
meer, een zeearm, of iets dergelijks - gesche
matiseerd tot een samenstel van geulen, alle
met een verondersteld rechthoekig dwars
profiel. De waterbeweging over ondiepten en
zandplaten wordt in deze modellen verwaar
loosd. Met behulp van deze modellen kan
men de waterstandsveranderingen berekenen
die in de geulen optreden bij een veronder
steld permanent windveld, dat wil zeggen
een wind van over het gehele gebied gelijk
blijvende snelheid en richting, die ook in de
tijd niet veranderen. Verder berekent men met
dit model de gemiddelde stroomsnelheden in
het dwarsprofiel van de geulen.
Het voordeel van deze methode is daarin
gelegen, dat ze voor niet te grote gebieden
vrij eenvoudig met de hand kan worden uit
gevoerd. Daartegenover staan echter nadelen.
De sterke schematisering brengt mee dat de
berekende waterstanden nog wel eens belang-
50
