Article de recherche / Research Article

Navigation simulations as support to lock approaches design. Application to Ampsin-Neuville new lock, Meuse, Belgium

Simulations de navigation pour la conception des accès aux écluses. Application à la nouvelle écluse d'Ampsin-Neuville, Meuse, Belgique

¹ Hydraulic Research Laboratory, Service Public de Wallonie, Châtelet, Belgium
² Formerly, Development Centre for Ship Technology, Systems Transport DST, Duisburg, Germany
3 Formerly, International Marine and Dredging Consultants (IMDC), Antwerpen, Belgium

^* Correspondence: didier.bousmar@spw.wallonie.be

Received: 1 December 2018
Accepted: 11 February 2019

Abstract

The existing 136 × 16 m lock at Ampsin-Neuville, on River Meuse, Belgium, is close from saturation. A new lock, sized 225 × 25 m, has been designed in order to increase the capacity and will soon be built. Site constraints are significant: existing lock on the outer side of a river bend, limited space between existing lock and weir, hydropower station on the left bank, etc. Two layouts were successively tested in details: (1) replacing the right hand pass of the weir by the new lock, and building a new spillway around the hydropower station; and (2) building the new lock on the location of the existing 136 × 16 m lock, with use of a secondary lock to maintain navigation during works. Civil engineering studies were supported by different nautical simulations. Fast-time simulations were used in a first stage, with the ClusterTool software (DST), to check the availability of waiting berths in each design, with no current. In a second stage, real-time simulations were performed on the SANDRA simulator at DST, to check manoeuvrability with current. Lastly, manoeuvring times were used in capacity simulations, using IMDC-Locks software (IMDC). In particular, the capacity of the secondary lock of the second layout had to be tested. All the results collected helped to choose the appropriate design for the new lock, and to optimize future operation rules.

Résumé

L'écluse d'Ampsin (136 × 16 m) sur la Meuse belge est proche de la saturation. Afin d'augmenter la capacité du site, une nouvelle écluse de 225 × 25 m a été étudiée et sera prochainement construite. De nombreuses contraintes rendent son implantation difficile : l'écluse existante est située sur l'extérieur d'une courbe, il n'y a que peu d'espace entre l'écluse existante et le barrage, une centrale hydroélectrique est localisée en rive gauche, etc. Deux solutions ont fait successivement l'objet d'une étude approfondie : (1) le remplacement de la passe droite du barrage par la nouvelle écluse, avec la construction d'un évacuateur de crue complémentaire contournant la centrale hydroélectrique ; et (2) la construction de la nouvelle écluse en lieu et place de l'écluse existante, avec l'installation d'une écluse annexe pour maintenir le trafic durant la période des travaux. Différentes simulations nautiques ont appuyé les études de génie civil. Dans un premier temps, des simulations accélérées sans courant, au moyen du logiciel ClusterTool (DST), ont permis d'établir la disponibilité de postes d'attentes. Dans un second temps, des simulations en temps réel ont été réalisées sur le simulateur SANDRA de DST, pour vérifier la manœuvrabilité avec du courant. Enfin, les temps de manœuvre ont été utilisés dans des simulations de capacité, au moyen du logiciel IMDC-Locks (IMDC). En particulier, la capacité de l'écluse annexe a été vérifiée pour la seconde solution. L'ensemble des résultats a permis de choisir une conception appropriée pour la nouvelle écluse et d'optimiser ses règles d'utilisation.