mijn werk en de Bakkafjara haven

Na allerlei spannende verhalen over luxe lunches en avontuurlijke fietstochten is iedereen toch wel benieuwd wat ik in Hørsholm in het dagelijks leven allemaal doe. Natuurlijk ben ik hier om stage te lopen als onderdeel van mijn Master-studie, maar wat houdt dat nou precies in?
Ik werk bij het bedrijf DHI. DHI stond ooit voor Dansk Hydraulisk Institut, maar na verschillende fusies wordt die naam nooit meer gebruikt. DHI is een soort ingenieursbureau annex onderzoeksinstituut op het gebied van water en gezondheid. Dat kan variëren van kustbescherming tot irrigatie en van het bouwen van bruggen tot drinkwaterkwaliteit. In zijn totaliteit is DHI een enorm bedrijf met vestigingen in heel Europa, maar ook in Azië en in Zuid-Amerika (geloof ik). Het hoofdkantoor staat in Hørsholm. Ik werk daar bij de afdeling CED: Coastal and Estuarine nogwattes, waar mensen diep nadenken over sedimenttransport en veiligheid van kusten en estuaria. Voorbeelden van grote projecten waar men mee bezig is (geweest) is de invloed die de grote tunnelbrug van Kopenhagen naar Malmo heeft op zeestroming en sedimenttransport en de invloed van een in de toekomst misschien te realiseren brug of tunnel tussen Fehmarn in Duitsland en Rødby in Denemarken. Daar vaart nu nog een boot.

Een project waar DHI zich in 2006 en 2007 mee bezig heeft gehouden is de aanleg van een haven in Zuid-IJsland, de Bakkafjara haven. Ten zuiden van het grote eiland liggen een paar kleine vulkanische eilandjes, de Westman eilanden (zie http://nl.wikipedia.org/wiki/Westman_eilanden voor leuke info over geschiedenis en naam). Er was wel een bootdienst naar die eilandjes, maar dat duurde nogal lang en dus wilde men een nieuwe ferryhaven bouwen voor een nieuwe bootdienst. De vaartijd zou dan verkort worden tot 20 minuten. DHI heeft onderzoek gedaan naar de effecten van die haven op de topografie onder water en hoe de vaarcondities zouden worden. Na met allerlei computermodellen geprutst te hebben bleek dat de haven niet zo veel invloed had op de topografie en dat ook vaardieptes en andere nodige condities voor een veerboot redelijk gewaarborgd waren. Daar waren de IJslanders natuurlijk heel blij mee en de haven is in 2009 gebouwd en in gebruik genomen.
Einde verhaal, dacht iedereen, maar dat bleek tegen te vallen. Direct na de bouw van de haven kwamen er uitzonderlijke weerscondities voor. Normaal komen de meeste golven, zeker bij storm, uit het zuidwesten of zuidoosten. Daar had DHI dus ook al zijn berekeningen op gebaseerd. In 2009 en 2010 kwamen de meeste golven ineens uit het oosten! Op de grafiekjes is dat goed te zien. Hoe groter een stukje van de waaier, hoe meer golven er uit die richting komen. Hoe ernstiger het kleurtje, hoe groter de golven.
Deze uitzonderlijke omstandigheden hebben voor heel ander sedimenttransport gezorgd dan DHI had voorzien en als gevolg daarvan is de haven compleet dichtgeslibd. IJslanders natuurlijk boos, want die moeten nu ineens een heleboel baggeren en dat kost geld. Ook bij DHI zijn ze niet heel blij met de situatie, want ze willen hun klanten natuurlijk goed advies geven en dit was dat duidelijk niet.
Op dit punt in het verhaal kom ik tevoorschijn. DHI is eigenlijk wel benieuwd of hun computerprogramma’s het dichtslibben van de haven hadden kunnen voorspellen, als ze de juiste omstandigheden in die programma’s hadden gestopt. Er is natuurlijk niemand die daar veel geld voor wil betalen, dus besteden ze zo’n klusje uit aan een stagiair. De bedoeling is dat ik nu de oude modellen gebruik die in 2006 en 2007 gebruikt zijn en er de nieuwste meetgegevens van 2009 en 2010 in stop. Vervolgens kan ik uitkomsten van die modellen vergelijken met de metingen uit IJsland en als die twee een beetje overeen komen, dan had DHI dus kunnen voorspellen dat zoiets eventueel zou kunnen gebeuren. Als de modeluitkomsten niet de dichtslibbing kunnen voorspellen die in werkelijkheid heeft plaatsgevonden, is het model niet goed genoeg.

Hoe gaat zoiets nou precies in zijn werk? Ik gebruik het computerprogramma MIKE21. Waar MIKE voor staat weet ik niet, maar 21 staat niet voor versie 21, het betekent 2-1 dimensionaal. Dus 2-dimensionaal in de breedte (net als een kaart) maar 1-dimensionaal in de hoogte. Het model weet dus niet of het op de bodem sneller stroomt dan aan de oppervlakte, want in de verticaal gebruikt het alleen maar gemiddelde waarden. MIKE3 doet dat niet, dat is volledig driedimensionaal (en dus veel ingewikkelder, het vraagt veel meer rekentijd). MIKE is een gigantisch programma en heeft allemaal sub-programmaatjes. Zo is er een onderdeel dat golven in een gebied kan berekenen, een onderdeel dat stroming kan berekenen en een onderdeel dat sedimenttransport berekent.
Hoe je zo’n computermodel opzet is heel erg afhankelijk van de invoergegevens die je krijgt. Voor golven hebben wij alleen gegevens op de locatie 21°W en 63°N, daar ligt een boei die dat allemaal meet. Die locatie ligt echter wel een stukje van het eigenlijke probleem (de haven) af en dus hebben we het probleem opgesplitst. Eerst rekenen we golven en stromingen uit voor een heel groot gebied, waar we de beschikbare golfgegevens in kunnen voeren. Het computermodel rekent dan uit wat de juiste golfwaarden vlakbij de haven moeten zijn. Die gegevens (dus van het grote model) stoppen we vervolgens in een kleiner model, dat veel gedetailleerder is. Met dat kleine model rekenen we ook sedimenttransport uit en kunnen we bekijken hoeveel de haven in dichtgeslibd. De rekenvakjes van het model (cellen) verschillen van grootte, afhankelijk van de locatie. Op een plek waar je de dingen heel precies wilt weten, gebruik je kleine cellen. Op verderaf gelegen plaatsen gebruik je grote cellen. Dat is niet zo nauwkeurig, maar wel veel sneller.
Uiteindelijk zal ik het model van het kleine gebiedje drie keer doorrekenen. Er zijn vier metingen van topografie onder water (bathymetrie) gedaan en ik modelleer van meting 1 naar meting 2, zodat ik de uitkomsten van het model kan vergelijken met de meetgegevens. Vervolgens van meting 2 naar meting 3 en van 3 naar 4. Op zich was ik met dit alles heel leuk bezig, totdat bleek dat ik niet de juiste bathymetrie had, ik had maar een klein stukje van de totale beschikbare gegevens. Direct zijn er allerlei e-mails naar IJsland gestuurd om de juiste gegevens te krijgen. In de tussentijd kan ik niet verder en zit ik me eerlijk gezegd een beetje te vervelen. Ik heb al een verslag geschreven, maar daar kunnen natuurlijk nog geen resultaten in. Verder heb ik alles nog maar eens gecontroleerd op onjuistheden. Zodra ik de bathymetrie gegevens heb, ga ik ijverig aan de slag met het maken van een nieuw waterdieptemodel met een andere opstelling van de cellen en kan ik sedimenttransport uit gaan rekenen.
Intussen kan ik al wel een paar kleine dingetjes laten zien. Bij de plaatjes staat mijn grote model, mijn kleine model en een uitkomst van de golfberekeningen. Rood = hoge golven en groen = lage golven. Je kan dus goed zien hoeveel beschutting de Westman eilanden geven tegen hoge golven. Met zuidooster of zuidwesterstorm heeft de haven daarom veel minder last van hoge golven dan de rest van de kust.

Even tussendoor: de golven kunnen bij de Westman eilanden echt enorm hoog zijn. De IJslandse kust is relatief steil en er ligt niet, zoals in Nederland, een hele grote ondiepe zee voor. Het gevolg is dat hoge golven niet gebroken worden voordat ze bij de kust aankomen en tijdens stormen kan de golfhoogte makkelijk 12 meter worden. In Nederland is zo’n golfhoogte superextreem.

Als ik klaar ben met het rekenen aan deze haven, dan weten we natuurlijk of DHI wel of niet had kunnen voorspellen dat hij dicht zou slibben. Iedereen is heel nieuwsgierig naar de uitkomst, maar veel zal het niet uitmaken, want de haven ligt er toch al. Bovendien hebben de IJslanders nog meer pech, want door de uitbarsting van de Eyjafjallajokull-vulkaan is de gletsjer die op de vulkaan ligt ijverig aan het smelten. Dat levert veel meer smeltwater op dan normaal, dat ook veel meer sediment meeneemt (kijk bijvoorbeeld op http://www.youtube.com/watch?v=fJII-u-41Lg&feature=player_embedded). Al dat sediment komt via de rivier in zee terecht, zo’n twee kilometer ten oosten van de haven. Het is vooral veel fijn sediment (modder) dat heel veel in de haven zal sedimenteren. Ze kunnen in Bakkafjara dus wel alvast een abonnement nemen op een baggerboot, want die gaan ze nodig hebben.
Als ik klaar ben met het modelleren van zandtransport, kan ik altijd nog kijken of ik de extra modder van de rivier ook in mijn model kan stoppen. Het zal wat bedachte waarden voor bijvoorbeeld rivierdebiet en korrelgrootte vergen, maar is misschien wel leuk om eens even te proberen. Ik vind het in ieder geval heel leuk om met iets bezig te zijn wat zo actueel is en wat zo’n directe toepassing heeft als dit. Het wordt bovendien de hoogste tijd om op huwelijksreis te gaan of een sabbatical te nemen of zoiets, want ik wil nu echt heel graag een grote IJsland-toer maken om alles met eigen oogjes te zien! En anders vraag ik mijn baas hier wel even naar de veldwerk-mogelijkheden…

Hopelijk hebben jullie nu een beetje beeld van wat ik hier op mijn kleine kantoortje allemaal doe en ik hoop dat ik het duidelijk heb uitgelegd. Voor de aardwetenschappers onder mijn lezerspubliek zal het misschien wat makkelijk geweest zijn, voor anderen wat moeilijker, maar ik hoop dat jullie een goed beeld hebben. Vragen kan je natuurlijk altijd stellen en zodra ik een beetje resultaten heb, zal ik weer wat schrijven.

Hav det godt!

Nynke