Bij de keuze van een meetlocatie in een open waterloop moet aan een aantal eisen worden voldaan gegeven de maximaal toelaatbare onnauwkeurigheid van het te meten debiet. In dit hoofdstuk zijn de eisen opgesomd voor:
• Vaste meetopstellingen waaronder worden verstaan meetopstellingen voor incidentele of continue debietmeting waarbij de meetopstelling gefixeerd is op één plaats. Bijvoorbeeld meetstuwen en vast opgestelde meetinstrumenten maar ook meetinstrumenten die boven water langs een gefixeerd traject worden verplaatst.
• Varende meetopstellingen waaronder worden verstaan meetopstellingen voor meestal incidentele debietmeting waarbij de meetinstrumenten opgesteld zijn op een drijvend platform (meetschip of meetvlot). Het drijvend platform wordt tijdens de meting op een locatie gefixeerd of langs een meetraai verplaatst.
De onnauwkeurigheid van de afvoermeting neemt af als de gekozen meetraai zoveel mogelijk voldoet aan de volgende voorwaarden:
• de stroomrichting is in alle punten hetzelfde en staat loodrecht op de meetraai, • de snelheidsverdeling is regelmatig in het verticale en horizontale vlak,
• de meetraai ligt zo mogelijk in een recht traject van de waterloop met een uniform dwarsprofiel en uniforme helling. Dit geldt voor rechte trajecten tussen circa 5 maal de breedte bovenstrooms en circa 2 maal de breedte benedenstrooms van de meetraai, zie Figuur 4-1,
• de minimale waterdiepte bedraagt bij voorkeur 0,30 m, • de minimale stroomsnelheid bedraagt 0,10 m/s,
• het meettraject is vrij van bomen en andere obstakels in het stroomprofiel. Figuur 4-1 geSchiKTe lOcATie vAn een meeTrAAi in een WATerlOOp
Daarnaast spelen de volgende overwegingen een rol bij de keuze van het meettraject: • de meetraai moet goed bereikbaar zijn en de energievoorziening moet zijn gegarandeerd, • de bodem en oevers van de waterloop in het meettraject moeten stabiel zijn,
• de meetraai dient voldoende ver verwijderd te zijn van samenvloeiingen met andere waterlopen en beweegbare stuwen benedenstrooms (ter voorkoming van opstuwing), • ook in het geval van piekafvoeren moet het water binnen een bemeetbaar dwarsprofiel
blijven.
Nadat de locatie van het meettraject is bepaald, wordt de positie van de meetraai (loodrecht op de stroomrichting) op beide oevers duidelijk gemarkeerd. Daarnaast wordt een peilschaal of waterstandsrecorder geïnstalleerd, zodat de waterstand tijdens de duur van de meting regelmatig kan worden gecontroleerd, gerelateerd aan een standaard vergelijkingsvlak, bijvoorbeeld N.A.P.
Voor vaste en varende meetopstellingen geldt dat in open waterlopen wordt gemeten en in turbulente stroming. Door het karakter van turbulente stroming moet de stroomsnelheid over enige tijd worden gemeten om een representatief tijdsgemiddelde te verkrijgen. Enkele kengetallen:
• hoge stroomsnelheden meetduur 30 tot 50 s. • lage stroomsnelheden meetduur 60 tot 100 s.
De meetduur mag langer worden gekozen. In getijdegebieden verandert de stroomsnelheid in de tijd als gevolg van de getijdewerking. Binnen een periode van ongeveer zes uur kan de maximum stroomsnelheid van richting wisselen bij een dubbeldaagsgetij. In drie uur ver-andert de stroomsnelheid van nul naar een maximum. In een getijdegebied zou een debiet-meting niet langer dan circa 15 minuten moge duren om een representatief debiet te meten. De verdeling van de stroomsnelheid in het dwarsprofiel van een waterloop varieert zowel van oever tot oever als tussen bodem en wateroppervlak. Om de snelheidsverdeling in het dwars-profiel goed te bepalen, zijn metingen nodig in meerdere verticalen en per verticaal in één of meerdere meetpunten. Om de onnauwkeurigheid te beperken bij het bepalen van de stroom-snelheidsverdeling in een verticaal zijn de volgende kengetallen nuttig,
• twee meetpunten in een verticaal resulteert in een relatieve fout van 5-10% in de gemid-delde stroomsnelheid,
• vijf meetpunten in een verticaal resulteert in een relatieve fout van circa 3% in de gemid-delde stroomsnelheid.
De onnauwkeurigheid in het debiet wordt verder beperkt door het aantal meetverticalen, • tien meetverticalen in een meetraai resulteert in een relatieve fout van circa 5% in het
debiet,
• vijftien meetverticalen in een meetraai resulteert in een relatieve fout van circa 3% in het debiet.
In Bijlage C wordt een voorbeeld gegeven van de velocity-area methode met inbegrip van de bepaling van de totale toevallige fout.
Achtergronden van de onnauwkeurigheid van gemeten stroomsnelheden en debieten zijn opgenomen in hoofdstuk 8. In Boiten [Lit. 24] zijn achtergronden opgenomen over stroom-snelheidsverdeling in een dwarsprofiel en de keuze van een meetlocatie.
4.1 rAnDvOOrWAArDen meeTOpSTelling
Bij de keuze van een goede meetlocatie zijn de volgende randvoorwaarden te noemen waar-aan minstens voldwaar-aan zou moeten worden. De meeste randvoorwaarden gelden zowel voor een vaste als voor een varende meetopstelling. Daar waar specifieke randvoorwaarden gelden voor één van beide is dat aangegeven.
1 De stroomlijnen rond een meetlocatie moeten recht zijn. Dat houdt veelal in dat het traject waarin de meetlocatie ligt recht is over een voldoende afstand om effecten van bochtstro-ming zoveel mogelijk te voorkomen. Verder mogen er rond de meetlocatie geen stabiele neren of wervels aanwezig zijn (wel kortstondig) evenals zijtakken, meren en nabij de meetlocatie lozende gemalen of sluizen.
2 Het waterspiegelverhang in het traject rond de meetlocatie moet vrij zijn van stuwkromme- effecten en lokale versnelling of vertraging van de stroming. Meetlocaties bij splitsingspun-ten of samenvloeiingen moesplitsingspun-ten buisplitsingspun-ten het invloedsgebied van de stuwkromme liggen (dit geldt niet voor een vast opgestelde snelheidsmeting met een ADM).
3 De oever- en bodemligging ter plaatse van de meetlocatie moeten stabiel zijn en bij voorkeur niet sterk in de tijd veranderen (veranderen van doorstroomoppervlak). Langzame verande-ringen kunnen door geregelde profielmetingen worden gecorrigeerd.
4 Alle afvoer moet de meetraai passeren, dus geen ongemeten afvoer via de uiterwaard, zijtakken, geulen of een vistrap.
5 Op de meetlocatie moet voor het gehele afvoerbereik de totale afvoer kunnen worden geme-ten. Eventueel met extra vaste meetinstrumenten of met een (tijdelijk) varende meetopstel-ling tijdens (extreem) hoge afvoeren.
6 Als een meting wordt herhaald, moet de meting in nagenoeg dezelfde meetpunten worden uitgevoerd. Als andere meetpunten worden gebruikt, moet de verwerking van de snelheids-metingen tot debiet worden aangepast. Bij een varende meetopstelling kan hieraan moei-lijker worden voldaan. Daarvoor geldt dat een nauwkeurige plaatsbepaling van het meet-instrument van belang is om bij de verwerking van de opvolgende metingen te kunnen corrigeren voor verschillen in de gevaren meetraai.
7 Stabiele ophangconstructie voor een vaste opstelling: de meetinstrumenten mogen over het gehele stroomsnelheids- en waterstandsbereik niet hinderlijk trillen. Trillingen kunnen de meetresultaten ongewenst beïnvloeden.
Stabiele ophangconstructie voor een varende opstelling: de meetinstrumenten, gemonteerd aan of in een meetschip of meetvlot, mogen over het gehele stroomsnelheids- en waterstands-bereik niet hinderlijk trillen. Trillingen kunnen de meetresultaten ongewenst beïnvloeden. 8 Energievoorziening: de energievoorziening op de meetlocatie, meetschip of meetvlot moet
verzekerd zijn en bedrijfszeker.
9 Het sedimenttransport op de meetlocatie moet laag zijn. Sedimentconcentraties in het water beïnvloeden de nauwkeurigheid en de beschikbaarheid van bepaalde meetinstrumenten na-delig.
10 Passerende schepen verstoren het snelheidsprofiel tijdelijk en veroorzaken bellenbanen of reflecteren uitgezonden geluidsgolven (via de romp) die de nauwkeurigheid van bepaalde typen meetinstrumenten nadelig beïnvloeden. Voor een varende meetopstelling geldt dat een meetschip of meetvlot de beroepsvaart kan hinderen tijdens de meting, en omgekeerd. Informeren van de vaarwegbeheerder van voorgenomen metingen is vereist.
11 Temperatuurs- of dichtheidsvariaties: variaties in de watertemperatuur of de dichtheid van het water beïnvloeden de nauwkeurigheid van bepaalde meetinstrumenten nadelig.
FOTO 4-2 vASTe meeTOpSTelling ADm lebbenbrugge (FOTO: WS rijn en ijSSel)
12 Een vaste meetlocatie moet goed bereikbaar zijn voor een meetploeg. Maar een te een voudige bereikbaarheid en zichtbaarheid vanaf de openbare weg kan verstoring van de (onbemande) meting of vernieling van de meetopstelling tot gevolg hebben. Bij een varende meetopstel-ling moet de meetlocatie goed bereikbaar zijn voor het meetschip tussen de oevers. Als een onbemand meetvlot wordt gebruikt, vastgelegd of voortbewogen langs een kabel, moet de meet locatie via de oever goed bereikbaar zijn voor de meetploeg.
13 Bij een vaste meetopstelling kan schade ontstaan aan het meetinstrument door schroeven (passerende schepen), aanvaring door schepen, ijsafzetting en oever- en bodemvegetatie. Bij een varende meetopstelling kan schade aan het meetinstrument of meetplatform ont-staan door schroeven (passerende schepen), oever- en bodemvegetatie, harde oever- en bodem verdediging, ondiepte, kabels en lijnen onder water.
14 De meetlocatie (meetraai of vaarweg) moet in het landelijke coördinatenstelsel bekend zijn.
4.2 verSTOrenDe eFFecTen
Afwijking van een aantal van de genoemde eisen in de vorige paragrafen heeft invloed op het meetresultaat en/of de beschikbaarheid van een gebruikt meetinstrument. Voor de verschil-lende typen meetinstrumenten is in onderstaande tabel aangegeven welk effect invloed heeft op het resultaat.
TAbel 4-1 eFFecT verSTOring Op reSulTAAT per Type meeTinSTrumenT
type meetinstrument (x = effect, - = geen effect)
effect mechanisch elektro-magnetisch akoestisch (looptijdprincipe) akoestisch (Doppler)
trillingen x x x x slingeren x x x x luchtbellen - x x x temperatuur tijdvariaties x x - x temperatuur gradiënten x x x x dichtheid tijdvariaties - x - x dichtheid gradiënten - x x x sediment - - x x kabels/leidingen - 1x -