Voor de haven van Terneuzen zijn voor de modellering van de golfdoordringing met HARES 4 verschillende benaderingen gepresenteerd voor een extreme golfconditie met Tp=6.7s; Hs=2.15m; Dir=337°N; waterstand=NAP+6m.
Voor deze golfconditie is een JONSWAP spectrum aangehouden met een gamma=3.3 en een richtingspreiding van ongeveer 25° (m=4.0). De golfconditie die is gebruikt in de golfdoordringingsmodellering is gediscretiseerd op 4 verschillende manieren:
- Als een monochromatische golfconditie.
- Als een golfconditie met alleen frequentiespreiding.
- Als een golfconditie met alleen richtingspreiding.
- Als een golfconditie met zowel frequentiespreiding als richtingspreiding (volledige spectrum).
De discretisatie van de opgelegde golfconditie in verschillende frequenties en golfrichtingen is hieronder beschreven.
Monochromatisch golfconditie
Voor een monochromatische run wordt één enkele golfconditie opgelegd met maar één frequentie en één golfrichting.
Frequentiespreiding
Het figuur hieronder laat het 1D golfspectrum zien. Het spectrum is verdeeld in 23 frequenties. De gestippelde lijnen in het midden van de gekleurde bins representeren de 23 frequenties die zijn gemodelleerd in HARES, inclusief een lijn precies op de piek piekfrequentie. Voor elke frequentie bin wordt de hoeveelheid golfenergie bepaald. De piekfrequentie is 0.15Hz, wat overeen komt met een golfperiode van 6.7 seconden. De laatste frequentie bin bevat ook alle energie van de staart van het spectrum (f>0.31Hz). Het resultaat is een golfspectrum dat is gediscretiseerd in 23 frequentie bins waarbij de totale golfenergie van alle bins 100% is.
Richtingspreiding
De richtingspreiding is 25° (m=4.0). Om deze richtingspreiding toe te passen zijn verschillende HARES simulaties uitgevoerd met een golfperiode van 6.7s. De richtingspreiding is geschematiseerd door de golfenergie te verdelen over de hoofdgolfrichting en de golfrichtingen tot 50 graden aan beide kanten van de hoofdrichting, met een interval van 5 graden. De totale golfenergie is weer 100%. In het figuur hieronder is de verdeling van de golfenergie over de 21 golfrichtringen weergegeven.
Volledig spectraal
Voor de spectrale berekening worden de HARES simulaties van de 22 frequenties gecombineerd met die van de 21 golfrichtingen. Deze HARES berekening bestaat dan uit 462 individuele runs, elk met zijn eigen combinatie van frequentie en richting. De totale golfenergie van deze 462 runs is samen weer 100%.
In HARES wordt gebruik gemaakt van een iteratieve wijze om dissipatieve effecten als gevolg van bodemwrijving en golfbreking, gebaseerd op het complete golfspectrum, te bepalen. Hiervoor wordt tijdens iedere iteratiestap steeds het complete golfspectrum geconstrueerd waarmee vervolgens de bodemwrijving en golfbreking wordt bepaald. De berekende dissipatie wordt daarna evenredig verdeeld over alle componenten.
Resultaten voor de haven van Terneuzen
Voor de haven van Terneuzen (satellietfoto hieronder, links) is een numeriek model opgezet. Het rekendomein en de gebruikte bodem in de HARES berekeningen is hieronder in het rechter figuur weergegeven. Het HARES rekenrooster bestaat uit driehoekige cellen met een grootte van ongeveer 1.5 meter. Het totaal aantal roostercellen is 1.6 miljoen. Tijdens zeer extreme golfcondities zullen sommige onderdelen van de havendammen bezwijken, deze zijn daarom niet opgenomen in het moden en/of de bathymetrie.
Het resulterende golfveld van de 4 verschillende discretisaties van het golfspectrum zijn weergegeven in de afbeeldingen hieronder. De volledig spectrale benadering geeft het meest gedetailleerde en nauwkeurige resultaat. De 4 resultaten laten zien dat er significante verschillen zijn tussen de volledig spectrale schematisatie en de schematisaties zonder richtingspreiding (dit zijn de monochromatisch schematisatie en de discretisatie met alleen frequentie spreiding). Het verschil tussen de volledig spectrale benadering en de schematisatie met alleen richtingspreiding is veel minder groot. zekers wanneer de resultaten worden gemiddeld in een uitvoergebied ter grootte van de lokale golflengte. Dit laat zien dat richtingspreiding een belangrijk aspect is in de discretisatie van het golfspectrum.
De conclusie is dat voor golfklimaatstudies in havens met een relatief grote opening naar buiten (bijv. de zee) de aanpak met alleen richtingspreiding vaak al bevredigend is. In havens met een relatief kleine opening en voor gedetailleerde analyses is de aanpak met een volledig spectrum aan te bevelen.
Monochromatische run
Alleen frequentiespreiding
Alleen richtingspreiding
Volledig spectrum