Project realisatie meetpaal Eemshaven Eisen aan het systeem,volgend uit de meetstrategie

72 Pages·2013·5.65 MB·Dutch

Project realisatie meetpaal Eemshaven

Eisen aan het systeem,volgend uit de meetstrategie

Bijlage 1 bij vraagspecificatie
Datum 11 november 2013
Status definitief (2)

Pagina1van72
| 18 september 2013

Colofon
Uitgegeven door Projectgroep “Realisatie Stroommeetpaal Eemshaven”
Informatie De in dit document genoemde eisen zijn overgenomen uit het
rapport:
Advies Meetsrategie Stroommeetpaal Eemshaven d.d. 4 juli
2013. Daarop zijn, op verzoek van de beheerder van het LMW,
de volgende wijzigingen gedaan:
- één LPI met toebehoren vervangen door een UMTS verbinding
- YSI inwinnen via Westermo Modem met RWS simkaart in
plaats van het modem van de OMC45-III.
- bijplaatsen van een Pt sensor voor het meten van watertem-
peratuur
- verhogen van de autonomietijd van 21 naar 60 dagen.
- laten vallen van de verwarming van de vlotterbuis

De eisen in dit document zijn opgesteld om goede werking van
de instrumentatie te kunnen garanderen. Eisen t.b.v. beheer en
onderhoud, constructief, toegankelijkheid, veiligheid, ARBO
enz. zijn hier niet in opgenomen.
Uitgevoerd door I. Hagendoorn
Datum 11 november 2013
Status
Versienummer Definitief (2)

Pagina 2 van 72
Inhoud
1 Meetinstrumenten 5
1.1 Uithouder voor twee ADCP’s op de bodem 5
1.2 Uithouder voor twee Radars op minimaal NAP+12 m 6
1.3 Één DNM in een waterdichte ruimte op minimaal NAP+6,15 m, met vlotterbuis en
toevoeropening in de constructie 8
1.3.1 Vlotterbuis 8
1.3.2 Toevoeropening 9
1.3.3 DNM op werkhoogte boven NAP+6,15m 10
1.4 Windkop bovenop een 6 m hoge mast bovenop de constructie 11
1.5 Één YSI 6600v2 buiten de constructie op NAP-3,50 m, welke vanaf de constructie
tot werkhoogte boven de constructie te brengen moet zijn 12
1.6 Één TRDI Citadel CT-EK buiten de constructie op NAP-3,50 m, welke vanaf de
constructie tot werkhoogte boven de constructie te brengen moet zijn 14
1.7 Één Pt2000 sensor 15
1.8 Minimaal één telemetriekast, een richtantenne en een UMTS antenne 16
2 RMI, datacommunicatie en telemetrie 17
2.1 Rijkswaterstaat Meetnet Infrastructuur (RMI) 17
2.2 Datacommunicatie en telemetrie (data aan de wal krijgen) 17
2.2.1 Inwinning meetgegevens 19
2.2.2 Stroom en spanning monitoren 19
2.2.3 Verzenden meetgegevens van de paal naar de wal 19
2.2.4 Plaatsing apparatuur in 19” kast 19
3 Vermogen en stroomvoorziening instrumentatie en telemetrie 20
3.1 Te realiseren vermogen 20
3.2 Autonomietijd 20
3.3 Gescheiden stroomvoorziening 20
4 Aan te leveren door Rijkswaterstaat 21

Bijlage 1: Tekeningen 23
Bijlage 2: Datasheets instrumenten 53

Pagina3van72
| 18 september 2013

Pagina 4 van 72
1 Meetinstrumenten
Bij het ontwerp van de meetconstructie dient onder andere rekening te worden ge-
houden met de eisen die volgen uit de gekozen instrumenten. Hierbij moet gedacht
worden aan opstelhoogtes, uithouders, masten, meetframe enz. Deze eisen zijn
hieronder per instrument samengevat.

1.1 Uithouder voor twee ADCP’s op de bodem
Voor het meten van stroomsnelheid en stroomrichting worden op
de bodem bij de constructie twee ADCP’s geplaatst (figuur 1).
Hiervoor is dwars op de stroming aan weerszijden van de con-
structie een uithouder of frame nodig waaraan op een afstand
van 12 m van de constructie een ADCP gemonteerd kan worden.
De ADCP moet daarbij 1 m boven de bodem geplaatst worden
met de transducenten omhoog gericht (zie figuur 2).
Figuur 1: TRDI ADCP

Figuur 2: zijaanzicht plaatsing van de ADCP’s bij een enkele meetpaal

Bij de oriëntatie van de ADCP’s moet de transducent met nummer 3 naar het noor-
den gericht zijn (figuur 3, en de handleiding van de ADCP). De oriëntatie van de
ADCP’s ten opzichte van de constructie en de stroming is in figuur 4 weergegeven.
In de figuur is uitgegaan van een ronde constructie.

Figuur 3: oriëntatie transducenten Figuur 4: oriëntatie ADCP’s dwars op de ten
opzichte van het noorden stroming (30˚en 210˚t.o.v. noord)

Pagina5van72
| 18 september 2013

De ADCP’s dienen horizontaal en stabiel geplaatst te worden. De ADCP mag niet
verdraaien rond zijn as zodat transducent 3 altijd naar het noorden gericht blijft.
Ook moeten de ADCP’s voor onderhoud eenvoudig te (de)monteren zijn. Bij onder-
houd of vervanging van de ADCP moet de ADCP op exact dezelfde locatie en met
dezelfde oriëntatie terug te plaatsen zijn. Voor montage van een ADCP 600 kHz is in
bijlage 1 een tekening opgenomen van de montagepunten. Tevens is in die bijlage
als voorbeeld een tekening toegevoegd van de constructie bij de stroommeetpaal
IJmuiden. De twee ADCP’s zijn daar aan een uithouder op de bodem geplaatst
waarbij de uiteinden van de uithouders zijn verankerd in de bodem.

De bekabeling van de ADCP dient op een degelijke manier naar de meetpaal geleid
te worden waarna de kabels binnen de paal tot aan de telemetriekast geleid worden.
De kabels mogen niet los hangen en dienen toegankelijk te blijven voor onderhoud.
Ook moet de doorvoer van de kabels in de paal waterdicht zijn aangezien de paal bij
onderhoud leeggepompt moet kunnen worden. Voor de kabels van de ADCP’s geeft
RWS voorkeur aan kabels zoals opgenomen in bijlage 1. Deze worden niet bij het
instrument geleverd.

Op maximaal 2 m afstand tot de meest noordelijke ADCP, moet een montagepunt
voor een troebelheidsensor gerealiseerd worden (figuur 16). Dit instrument wordt
vooralsnog niet geplaatst, maar omdat deze in de toekomst mogelijk bijgeplaatst
wordt, moeten hier nu alvast voorbereidingen voor getroffen worden. Het montage-
punt mag zich op dezelfde constructie bevinden als waar de ADCP op gemonteerd
wordt.

1.2 Uithouder voor twee Radars op minimaal NAP+12 m
Voor het meten van onder andere golfhoogte, worden er op de paal
twee Radac Waveguide Radars geplaatst (figuur 5). Beide radars dienen
boven water aan de meetopstelling bevestigd te worden waarbij de
radar vrij zicht heeft tot de laagst verwachte waterstand. Ook dient de
radarmeting zo min mogelijk beïnvloed te worden door hydrodynami-
sche effecten nabij de constructie. Hiervoor dient bij het ontwerp van de
meetopstelling rekening te worden gehouden met de ophanghoogte (h)
van de radar, de afstand van de radar tot de constructie (x), de afstand
tussen de twee radars onderling en de oriëntatie van de radars ten op-
Figuur 5: Radac
zichte van de stroming en de golven.
Waveguide Radar

Ophanghoogte (h)
De ophanghoogte (h) die RWS eist om een goede werking van de radars te kunnen
garanderen bedraagt NAP+12 m. Dit volgt uit een optelling van onder andere het
basispeil, de hoogst te verwachten golf en de blanking van de radar (blanking: de
radar kan geen betrouwbare meting doen in de eerste 1,5 m vanaf de antenne).

Afstand tot de constructie (x)
De afstand tot de constructie (x) is afhankelijk van de ophanghoogte (h) van de
radar en de hydrodynamische effecten op golven en waterstand nabij de construc-
tie. Wanneer voor deze locatie gekozen wordt voor een dichte ronde constructie,
kan de afstand tot de constructie bepaald worden met de volgende vuistregels (zie
ook figuur 6):

Pagina 6 van 72
De radar moet vrij zicht hebben tot het laagste water. Er mogen zich geen obstakels
binnen de radarbundel bevinden. Om te zorgen dat de constructie zelf niet binnen
de bundel valt, kan de minimale afstand berekend worden waarbij de radar nog vrij
zicht heeft naar het wateroppervlak. Vanwege de openingshoek van de bundel kan
deze afstand berekend worden door 10% van de ophanghoogte boven laag water te
nemen. De laagst verwachte waterstand op deze locatie is NAP-3,55 m.
De minimale afstand van de radar wordt daarmee: 0,1(h + 3,55) = 1,56 m.

Wanneer een constructie in het water geplaatst wordt, zal deze constructie invloed
hebben op de stroming, golven en waterstand nabij de constructie. Deze invloed is
het grootst direct op de constructie en neemt af naarmate de afstand groter wordt.
De TU Delft heeft in opdracht van team Hydro onderzoek gedaan naar deze effecten
bij gebruik van een dichte ronde constructie (meetpaal) en heeft geconcludeerd dat,
in elk geval voor golfmetingen, de invloed vanaf een afstand van drie maal de paal-
diameter verwaarloosbaar is.

Figuur 6: zijaanzicht plaatsing van de radars bij een enkele meetpaal

Wanneer gekozen wordt voor een dichte ronde constructie, moeten beide radars op
een afstand van x=0,1(h+3,55)+3d buiten de constructie geplaatst worden, waarbij
h=NAP+12 m. De radar mag hierbij niet verticaal bewegen omdat dit zorgt voor een
grotere onzekerheid in de waterstand- en golfhoogtemeting.

Oriëntatie van, en afstand tussen de radars
De twee radars dienen zoveel mogelijk dwars op de stroming en dwars op de gol-
frichting geplaatst te worden. Omdat de stroom- en golfrichting beide voornamelijk
uit het noordwesten komen (stroming ook uit het zuidoosten), moeten de radars
dwars op de golfrichting geplaatst worden omdat golfrichting in deze eisen dominant
is (figuur 7). Zie ook het rapport van Deltaresover de maatgevende randvoorwaar-
den nabij de Eemshaven.

De bundel van een radar mag niet te dicht bij de bundel van een andere radar ko-
men omdat dit voor verstoring van de meting kan zorgen. De minimale afstand tus-

Pagina7van72
| 18 september 2013

sen twee radars is 5 m. Wanneer aan weerszijden van de constructie (tegenover
elkaar) een radar wordt geplaatst, wordt ook aan deze voorwaarde voldaan. In fi-
guur 7 is een bovenaanzicht gegeven waar de radars aan weerszijden van een con-
structie zijn geplaatst.

Figuur 7: bovenaanzicht oriëntatie van de radarsten opzichte
van de stroom- en golfrichting (45˚ en 225˚ t.o.v. noord)

De radar dient horizontaal en zoveel mogelijk trillingsvrij geplaatst te worden. De
uithouder dient daarom uit een stabiele en stevige constructie te bestaan. Voor
montage wordt vanuit het CIB een montageplaat (zie figuur 5) bij de radar gele-
verd. Daarnaast is het van belang om te zorgen dat de radar toegankelijk is voor
onderhoud (bijvoorbeeld door middel van een schuif- of kniksysteem).

1.3 Één DNM in een waterdichte ruimte op minimaal NAP+6,15
m, met vlotterbuis en toevoeropening in de constructie
Voor het meten van waterstand wordt één DNM geplaatst (figuur
8). De DNM dient in of op de meetconstructie, op een degelijke
ondergrond (vloer) geplaatst te worden. De DNM moet horizontaal
en stabiel geplaatst worden. De DNM is verbonden met een vlotter
welke zonder belemmeringen binnen de constructie tot aan het
wateroppervlak gebracht moet kunnen worden. Hiervoor is binnen
de constructie een vlotterbuis nodig. De binnenkant van de
Figuur 8: DNM op statief
vlotterbuis dient in verbinding te staan met het open water. Hiervoor
is een toevoeropening in de constructie nodig.

1.3.1 Vlotterbuis
Een vlotterbuis is een open buis met een binnendiameter van 400 mm. De onder-
kant van de vlotterbuis loopt taps toe waarbij de diameter over een afstand van 268
mm afneemt tot 108 mm (zie figuur 9). De vlotterbuis wordt dubbel uitgevoerd (fi-
guur 10). Bij storing in een van de vlotterbuizen moet de DNM te verplaatsen zijn
naar de andere vlotterbuis, de DNM moet daarom boven beide vlotterbuizen te
plaatsen zijn. Beide vlotterbuizen moeten binnen de constructie doorlopen vanaf de

Pagina 8 van 72
vloer tot NAP-5 m (zie figuur 12). De vlotterbuizen worden door de constructie be-
schermd tegen golven en ijsgang.

Figuur 9: Doorsnede onderkant vlotterbuis. De genoemde maten zijn in mm en zijn
geschat aan de hand van een tekening. De binnendiameter van 400mm is vast. De
overige maten mogen 1% afwijken.

1.3.2 Toevoeropening
De binnenkant van de vlotterbuis dient in verbinding te staan met het open water.
Hiervoor zijn twee toevoeropeningen in de constructie (paal) nodig. De toevoerope-
ningen moeten afsluitbaar zijn (bijv. door middel van een dichtschroefbare flens)
zodat de constructie voor onderhoud kan worden leeggepompt. Deze toevoerope-
ningen zijn de enige openingen in de constructie onder NAP+10 m waar water door
binnen de constructie kan komen.

De twee toevoeropeningen moeten beide op NAP-8 m geplaatst worden (zie figuur
12. De toevoeropeningen moeten tegenover elkaar en in de stroming geplaatst wor-
den (figuur 10). De grootte van de toevoeropening hangt, bij een ronde paal, af van
de diameter van de paal.Bij een paal met een diameter van 1,5 m heeft de toevoer-
opening een diameter van 10 cm en bij een paaldiameter van 2 m is dat 16 cm. De
juiste maat van de toevoeropening hangt dus af van het ontwerp (diameter) van de
paal. Bij andere paaldiameters dan hierboven genoemd, dient de diameter van de
toevoeropening bij RWS opgevraagd te worden. Tekeningen met maten van een
standaard toevoeropening zijn gegeven in bijlage 1.

Figuur 10: bovenaanzicht oriëntatie toevoeropeningen en vlotterbuizen t.o.v. de
stroming bij een ronde constructie

Pagina9van72
| 18 september 2013

1.3.3 DNM op werkhoogte boven NAP+6,15m
De DNM zelf wordt in een waterdichte ruimte boven de vloer geplaatst. De vloer
bevindt zich op een hoogte van minimaal NAP+6,15 m (de hoogste waterstand die
gemeten moet kunnen worden). Het heeft echter de voorkeur om deze net zo hoog
te plaatsen als de overige instrumenten en telemetrie (met uitzondering van de
windsensoren en ADCP’s). Rond de DNM moet genoeg werkruimte zijn voor onder-
houd aan de DNM. Dit geldt ook bij toepassing van een DNM kast waar rond de
kastdeur genoeg ruimte vrij moet blijven voor openen van de deur en het doen van
onderhoud (figuur 11). Indien gekozen wordt om de DNM in een DNM kast te plaat-
sen, moet de kast op werkhoogte boven de vloer op de vlotterbuis worden ge-
plaatst. Omdat onder de kast een buis van 1 m voor het contragewicht moet worden
geplaatst, dient er minimaal 1,10 m ruimte onder de kast vrij te blijven. Voor het op
hoogte monteren van de kast, kan de vlotterbuis verlengd worden tot boven de
vloer. In het deel van de vlotterbuis dat boven de vloer uitsteekt, bevindt zich een
luik tot 15 cm onder de kast. Het luik is 50 x 50 cm en geeft toegang tot de vlotter
en de vlotterbuis (voor onderhoud en inmeten t.o.v. NAP). Team Hydro heeft voor
een dergelijke opstelling een tekeningenpakket beschikbaar.

Figuur 11: DNM in een kast

Naast een DNM kast, kan de DNM ook op een statief boven de vloer geplaatst wor-
den (zie figuur 8). Hiervoor is een waterdichte ruimte in of op de constructie nodig.

Pagina 10 van 72