Een kantelende brakke zone

Op SWIM17, afgelopen mei 2002 in Delft, ontstond er een discussie over een hypothetisch geval van stroming van zoet, brak en zout water in een verticale doorsnede. Initieel heeft de brakke zone een constante breedte en zowel het grensvlak tussen het zoete en brakke water, als het grensvlak tussen het brakke en zoute water maken een hoek van 45 graden met de horizontaal (figuur 1). De drie watertypen hebben een constante dichtheid en worden gemodelleerd als niet-mengbare vloeistoffen (geen diffusie of dispersie; dit is natuurlijk niet reëel voor zeewater, maar hier wordt specifiek het kantelen van de brakke zone bestudeerd). Als alle randen van het modelgebied ondoorlatend zijn, zal de brakke zone kantelen naar de horizontale positie; figuur 2 laat de beginsituatie zien (donker grijs), de brakke zone na 2000 dagen (grijs), en na 12000 dagen (lichtgrijs). Wat nu wellicht onverwacht was, is dat gedurende de kantelende beweging de brakke zone in het midden dikker wordt dan aan de uiteinden, en de vraag werd gesteld of dit realistisch is. Daarbij komt nog dat de resultaten die op de SWIM gepresenteerd werden, afkomstig waren van een model waarin de weerstand tegen stroming in de verticale richting verwaarloosd werd (hier verder het Dupuitmodel genoemd). De geldigheid van de Dupuit-benadering voor dit geval wordt hier ook bestudeerd.