geSchiKTe meeTinSTrumenTen De geschikte instrumenten zijn:

• een H-ADCP voor horizontale plaatsing

• een ADCP speciaal geschikt voor bodem plaatsing

• ingebouwde druksensor, naar boven of beneden gerichte ultrageluidsensor +/- 0,5 % Het doorstroomoppervlak wordt vastgesteld door het uitvoeren van lodingen in het profiel waarin de ADCP meet.

6.4.5 mOgelijKheDen en beperKingen

Voor alle ADCP’s geldt dat deze reflectie nodig hebben om goed te kunnen functioneren. Het water moet dus deeltjes en/of luchtbellen bevatten. In heel schoon/helder water functioneren ADCP’s niet of minder goed. Bij veel luchtbellen overigens ook niet, bijvoorbeeld achter een stuw. Verder heeft een ADCP-meting ook hinder van plantengroei.

Snelheid van geluid in water varieert met de dichtheid, die een functie is van de temperatuur en het zoutgehalte. Bij sterke variatie van temperatuur en zoutgehalte (in tijd en/of in waarde) kan het nodig zijn deze apart te meten en te correleren met de gemeten data van de ADCP. Voor continue ADCP’s geldt in het algemeen:

• De straalbreedte is de spreiding van de straalkegel rond de as van de kegel en wordt beïn-vloed door de geluidsfrequentie en diameter van de transmitter. Een nauwe kegel heeft

een lagere hoekfout met minder bereik, maar wel met een verdere reikwijdte. Een brede straalkegel is meer geschikt bij een niet uniforme snelheidsverdeling.

• Een lagere geluidsfrequentie komt doorgaans verder, maar vereist een grotere trans ducent bij een gegeven breedte van de straalkegel.

• Meting dient plaats te vinden in regelmatig stromingspatroon, dus in een lange regel-matige sectie met een uniform dwarsprofiel. Bij voorkeur plaatsing in een hard profiel. • In versnellende stroming kan de snelheid van deeltjes in het water afwijken van de

water-snelheid. Bij de H-ADCP wordt aangenomen dat deeltjes zich met dezelfde snelheid en richting voortbewegen als de waterdeeltjes. Dit is echter alleen geldig bij stationaire stroming. Bij turbulentie en golven etc. gaat de virtuele massa meespelen van een deeltje waardoor het betreffende deeltje zich sneller of langzamer beweegt t.o.v. de waterdeeltjes in zijn omgeving. Deeltjes met een ander soortelijk gewicht dan water zoals zand en luchtbellen (b.v. door scheepvaart, cavitatie van brugpijlers) zullen zich altijd met een andere snelheid voortbewegen

.

• De snelheidsbepaling van de ADCP is direct afhankelijk van de heersende geluidssnelheid in water (zie par. 7.3.3) Hiertoe is de H-ADCP uitgerust met een temperatuursensor die de temperatuur ter plaatse meet en uit een tabel de geluidssnelheid bepaald. De nauw-keurigheid van de toegepaste temperatuursensoren is ±0,1 tot ±0,4 °C. Dit levert bij een watertemperatuur van 10°C een fout in de snelheidsmeting op van resp. ±0,03 tot ±0,1%. Verder is er het verschil in temperatuur tussen de plaats van de H-ADCP en de meetcel. Een verschil van 2 graden tussen de positie waar de H-ADCP is opgesteld en de positie van de meetcel geeft een fout van 0,56%. Verschil in saliniteit wordt niet gecompenseerd. Een saliniteitswijziging van 5‰ geeft een fout van 0,4% bij een watertemperatuur van 10°C (zie Tabel 6-7).

TAbel 6-7 geluiDSSnelheiD in WATer in m/S AlS FuncTie vAn TemperATuur en SAliniTeiT bij een luchTDruK vAn 100 KpA (brOn: liT.35)

Temperatuur Saliniteit ‰ ° c 0 5 10 15 20 25 30 35 0.0 1402.4 1409.0 1415.7 1422.4 1429.0 1435.7 1442.4 1449.1 5.0 1426.1 1432.4 1438.8 1445.2 1451.5 1457.9 1464.3 1470.6 10.0 1447.2 1453.3 1459.3 1465.4 1471.5 1477.6 1483.7 1489.8 15.0 1465.9 1471.7 1477.5 1483.3 1489.2 1495.0 1500.8 1506.7 20.0 1482.3 1487.9 1493.5 1499.1 1504.7 1510.2 1515.8 1521.5 25.0 1496.7 1502.1 1507.4 1512.8 1518.2 1523.5 1528.9 1534.3 30.0 1509.1 1514.3 1519.5 1524.6 1529.8 1535.0 1540.2 1545.4 35.0 1519.8 1524.8 1529.8 1534.8 1539.9 1544.9 1549.9 1555.0 40.0 1528.9 1533.7 1538.6 1543.5 1548.4 1553.3 1558.2 1563.1

• De meting is hierdoor slechts beperkt gecompenseerd voor veranderingen in de geluids-snelheid. Een verschil in temperatuur tussen de opstelplaats van de continue ADCP en b.v. het midden van de waterloop levert een afwijking in de snelheidswaarde op.

• Bij de aanwezigheid van dichtheidsgradiënten treedt er afbuiging van het akoestische signaal op waardoor niet bekend is vanwaar uit de waterloop het signaal (dat de Dopplerverschuiving bevat) terugkomt bij de ADCP. Dit levert een extra onzekerheid op t.a.v. de ingestelde / bepaalde calibratie factor.

• Dwarsprofiel van de meetraai dient schoon te zijn; evenzo direct bovenstrooms van de meetraai. Bij dichte begroeiing zoals riet werkt de meting niet.

• Gangbaar meetbereik: 0,05 – 5 m/s. Bij lage stroomsnelheden is er geen relatie tussen de gereflecteerde signalen uit de cellen van de verschillende bundels. Een combinatie van deze reflectie informatie tot een gemiddelde snelheid levert dan grote afwijkingen op. • Geschikt voor stroming in beide richtingen.

• Verstoring door scheepvaart. De meetwaarden van een H-ADCP of een bodem-ADCP worden beïnvloed door de passage van schepen daar deze, zelf en met de bellenbaan en het opgewervelde sediment, voor extra reflectiesignaal zorgen. Scheepspassages zijn in de waarnemingen eenvoudig terug te vinden als een tijdelijke verhoging in de reflectie-sterkte. De verhoging in de reflectiesterkte blijft nog minuten lang aanwezig na passage van een schip door turbulentie en sediment in het water. Als er veel scheepvaartverkeer is en de data gefilterd zou worden op reflectiesterkte zou te veel bruikbare data kunnen ver-loren gaan. Scheepspassages gaan ook gepaard met een verhoging van de dwarsstroming in de watergang. Mogelijke remedie is om de scheepspassages uit te filteren op basis van de verhoging van deze dwarscomponent.

• De snelheidswaarde wordt beïnvloed door de hogere reflectie sterkte uit het onderste deel van het snelheidsprofiel als er bij hogere snelheden een verhoogde concentratie opgelost sediment aanwezig is in het onderste deel van de waterloop of als er door passerende schepen sediment wordt opgewoeld.

Voor bodem ADCP’s geldt daarnaast:

• Geschikt voor smalle waterlopen tot 5 m breed, waterdiepte < 2 m, minimum waterdiepte 0,20 m.

• Alleen toepassen bij hoge stroomsnelheden.

• Plaatsing in de bodem onder de waterlaag, doorgaans in het midden van de waterloop, waarbij de straalkegel de uiteinden bereikt.

• Geen signalering nabij de bodem. Als de waterdiepte relatief laag is kan de hoek tussen de straalkegel en de bodem worden verkleind.

• Obstructie van de stroming door de bodemsensor; verzanding kan echt probleem worden. • Reflectie door oeverranden vermijden.

Voor H-ADCP’s geldt:

• Minimale waterdiepte: 0,5 m boven en 0,5 m onder het instrument; bij iedere 20 m meetafstand 1 m waterdiepte vereist.

• Meting over de gehele breedte is technisch niet mogelijk vanwege zijwand reflecties. Hiervoor moet een locatie-afhankelijke correctie worden uitgevoerd.

• Er moet gecontroleerd worden of zijlobben geen extra reflecties geven die het meetresul-taat beïnvloeden.

• Alert zijn op situaties dat het waterpeil stijgt tot buiten het bereik van de straal van de transducent, eventueel ADCP mee laten stijgen met de waterstand.

• Minder geschikt in nauwe watergangen met een asymmetrische bodem. • Plaatsing van de sensor geschiedt in de oeverwand.

6.4.6 vOOrbeelDen

Onderstaand een overzicht van in Nederlandse watergangen vast opgestelde H-ADCP’s en bodem ADCP’s:

TAbel 6-8 OverzichT OpgeSTelDe ADcp’S vOOr cOnTinue meTing TOT 2010

watergang type locatie waterbeheerder in gebruik vanaf

Uitstroom spui- en maalcomplex de drie delfzijlen

H-adcp beweegbaar delfzijl wS noorderzijlvest 2009 oostermoerse Vaart H-adcp de groeve wS Hunze en aa’s 2007

gasterense diep H-adcp gasteren wS Hunze en aa’s 2007

afwateringskanaal H-adcp ane (gramsbergen) wS Velt en Vecht 2005 overijsselse Vecht H-adcp de Haandrik wS Velt en Vecht 2007 kanaal coevorden-alte picardie H-adcp coevorden wS Velt en Vecht 2007

Hoogeveense Vaart H-adcp Veenoord wS Velt en Vecht 2007

kanaal almelo-de Haandrik H-adcp mariënberg wS Velt en Vecht 2007 dinkel H-adcp beweegbaar 2 locaties ter hoogte van de lutte wS regge en dinkel 2001

bornsebeek H-adcp wS regge en dinkel 2007

Flereingermolenbeek H-adcp wS regge en dinkel 2007

broekhuizerwater H-adcp bevermeer wS rijn en iJssel 2005

diverse H-adcp 7 locaties wS rijn en iJssel 2009

FOTO 6-23 h-ADcp in OnDerhOuDSpOSiTie OpgeSTelD Op een verSchuiFbAAr FrAme, inSTelbAAr Op TWee meeThOOgTen. lOcATie Ane, WS velT en vechT (FOTO: jOS SneeK)

FOTO 6-24 zelFDe OpSTelling bij hOOgWATer (FOTO: jOS SneeK)

6.4.7 iSO-STAnDAArDen

De ISO-standaard die betrekking heeft op horizontale (H-ADCP) en verticale (“bed mounted”) Doppler stroomsnelheidsmeters, is de volgende:

• ISO 15769 Guidelines for the application of acoustic velocity meters using Doppler and echo correlation methods

6.5.8 DOpplerrADArSnelheiDSmeTing

De Dopplerradarmeting van de stroomsnelheid berust op de meting van de dopplerverschui-ving van de echo van radiogolven die optreedt als gevolg van de beweging van het wateropper-vlak. De radarzender stuurt radiogolven naar het wateroppervlak die als gevolg van de water-beweging terugkomen met een andere frequentie. Door de frequentie van het uitgezonden signaal te vergelijken met de frequentie van het ontvangen signaal, ontstaat er een maat voor de beweging van het wateroppervlak.

Omdat alleen de stroomsnelheid van het wateroppervlak wordt gemeten is deze methode alleen geschikt voor meting in een rechthoekig of cirkelvormig profiel met uniforme stro-ming. De sensor wordt boven het wateroppervlak opgesteld tot een hoogte van maximaal 1,5 m. Voor de bepaling van het doorstroomoppervlak is de meting van de waterhoogte nood-zakelijk. Deze kan met dezelfde opstelling worden gemeten in de vorm van een akoestische niveaumeting.

De onnauwkeurigheid van de radar snelheidsmeting bedraagt circa 0,5 % met een meet-bereik van 0,23 tot 6,1 m/s. De onnauwkeurigheid van de debietmeting bedraagt circa 5% voor meting in een profiel met uniforme stroming. De onnauwkeurigheid van de akoestische niveaumeting is circa 1%.

De meting is toepasbaar in ondiepe kanalen met een zeer laag waterniveau en is mogelijk tot hoge snelheden. De montage is relatief eenvoudig en er is weinig onderhoud vereist. Een zichtbare ophanging is gevoelig voor vandalisme.

De Dopplerradarmeting werkt pas bij hoge snelheden stroomsnelheden en wordt in Neder-land weinig toegepast. Bij snelstromende wateren is het een methode om contactloos debie-ten te medebie-ten. De methode is minder geschikt voor incidenteel traag stromend en stilstaand water.

95