· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

Nota beleid ten aanzien van de bescherming van Nederland tegen overstromen; benodigde sterkte van dijken en waterkeringen (inclusief de zandige duinen kust). Algemeen veiligheidsbeleid. Kans op overstromingen. Noodmaatregelen, rampenbeheersing

In het kader van risicoanalyse van alle faalmechanismen voor waterkeringen is een aantal studies naar deelaspekten uitgevoerd. Daarnaast is een projekt gedefinieerd waarin de gehele procedure aan de hand van een voorbeeld wordt gedemonstreerd. Om dit mogelijk te maken, zijn de gebruikte mechanisch-fysische modellen eenvoudig gehouden en is tevens het aantal beschouwde faalmechanismen beperkt. Voor de te ontwerpen dijk is een rivierdijk genomen. Dit rapport beschrijft de uitgangspunten, berekeningsmodellen en resultaten van genoemd projekt. Het optimale dijkprofiel is bepaald op basis van de som van de bouwkosten en de schadeverwachting. De optimaliseringsparameters zijn de kruinhoogte en de taludhelling. De dijk, die uit zand bestaat, is gefundeerd op een kleilaag die weer op een zandpakket rust. De dijk is aan de rivierzijde afgedekt met een kleilaag. De dijk beschermt een gebied dat in gebruik is voor wonen, landbouw en industrie tegen overstroming vanuit een rivier, waarvan wordt aangenomen dat deze eens per jaar een hoogwatergolf moet afvoeren. Indien er inundatie van het beschermde gebied optreedt, zal er schade ontstaan. In dit rapport is geen aandacht besteed aan mogelijke immateriële schade. In de voorbeeldberekening is aangenomen dat de schade een funktie is van de inundatiediepte. De inundatiediepte is berekend met formules voor overlaten en uit de continuïteitsvergelijking. Als oorzaak voor het falen van de dijk is een viertal mechanismen beschouwd, te weten: - overloop - macro-instabiliteit binnentalud - piping - micro-instabiliteit binnentalud

Voor het toepassen van meerlaagsveiligheid zijn nieuwe kaders en spelregels nodig. Dit syntheserapport geeft echter geen concreet recept hoe de meerlaagsveiligheid benadering vorm gegeven zou moeten worden. De pilots zijn niet ingezet om een vergelijking te maken met huidig beleid en de conclusie of het slimmer of beter kan, wordt dan ook niet getrokken in dit rapport. De keuze voor verdere toepassing van de benadering is onlosmakelijk verbonden met de keuzes over hoe om te gaan met waterveiligheid op basis van een risicobenadering. Hiermee is er een directe link met de Deltaprogramma's Veiligheid en Nieuwbouw en Herstructurering en de voorziene Deltabeslissing over normering. De synthese van de gebiedspilots staat echter los van de discussie over hoe de normen moeten worden ingevuld. Dit is een politiek/ bestuurlijke keuze. Op basis van de toepassing van meerlaagsveiligheid zijn wel enkele ervaringen opgedaan die input kunnen zijn voor deze discussie. In deze rapportage zijn deze ervaringen gepresenteerd: • De synthese doet geen uitspraak over hoogtes van normen of de wijze waarop die ingevuld kunnen worden voor een gebied. • De synthese schetst wel behoeftes zoals die zijn gedefinieerd vanuit de toepassing van meerlaagsveiligheid die relevant zijn voor de Deltabeslissing over normering als hierin meerlaagsveiligheid een plaats krijgt. Het rapport geeft ook conclusies en aanbevelingen voor de verdere implementatie van meerlaagsveiligheid. Hierbij wordt zowel ingegaan op de regionale toepassing van meerlaagsveiligheid als de randvoorwaarden en spelregels die daarbij gewenst zijn. Deze randvoorwaarden en spelregels zijn ontwikkeld gedurende de uitvoering van de synthese op basis van reflectie en discussie over de resultaten van de gebiedspilots. Daarbij is tevens gebruik gemaakt van al aanwezige kennis, lopende studies over deltadijken, VNK2, WV21, kennis over ruimtelijke (plan)processen en recente literatuur.

Overzicht van de toetsing van primaire waterkeringen in Nederland.

De MKBA richt zich op de kosten en baten van maatregelen die tot doel hebben om de kans op een overstroming te reduceren. Voor de dijken die het achterland direct beschermen tegen grootschalige overstromingen vanuit de kust, rivieren en meren (de zgn. A-keringen) zijn economisch optimale beschermingsniveaus berekend. Daarnaast zijn de kosten in beeld gebracht die nodig zijn om de economisch optimale beschermingsniveaus te realiseren. In het onderzoek is uitgegaan van dijkversterking als maatregel. Maatregelen die er op gericht zijn om, in plaats van de overstromingskans te reduceren, de gevolgen te beperken, zijn niet in de MKBA meegenomen. In de MKBA is gebruik gemaakt van een economisch model dat een optimale, lange termijn investeringsstrategie in dijkverhogingen beschrijft. ‘Optimaal’ wil zeggen dat de totale kosten van investeringen in dijkverhoging en verwachte schade (kans maal schade) over een langere periode worden geminimaliseerd. Daarbij is rekening gehouden met economische groei (waardoor de schade bij overstromen in de tijd stijgt) en met klimaatverandering en bodemdaling (waardoor de overstromingskansen in de tijd toenemen). Het model rekent een optimale investeringsstrategie uit met optimale tijdstippen en optimale omvang van dijkverhogingen. Vervolgens zijn uit deze strategie economisch optimale overstromingskansen afgeleid. Omdat is toegewerkt naar één getal (een economisch optimale overstromingskans) zijn – ook al zitten daar lastige kanten aan – zo veel mogelijk aspecten van veiligheid monetair gewaardeerd. Dat geldt ook voor slachtoffergerelateerde schade en schade aan landschap, cultuur en natuur.

Om te weten of de primaire waterkeringen in een goede staat verkeren en voldoen aan de wettelijk voorgeschreven veiligheidsnormen, worden deze eens in de vijf jaar getoetst. Medio 2011 is de derde toetsing van de primaire waterkeringen afgerond. Hiermee is een periode van vijf jaar afgesloten, waarin het Directoraat-Generaal Water (DGW) van het ministerie van Infrastructuur en Milieu, de Waterdienst van Rijkswaterstaat, de waterschappen, de regionale diensten van Rijkswaterstaat, de provincies en de Inspectie van Verkeer en Waterstaat (IVW) een intensief toetsproces doorliepen. De Landelijke Rapportage Toetsing (LRT) beschrijft het resultaat hiervan. Dit toetsproces is geëvalueerd, met als resultaat voorliggend eindrapport. ‘Betrokken overheidspartijen leren van de derde toetsing primaire waterkeringen voor volgende toetsingen’, dit is samengevat het doel van deze evaluatie. De conclusie is dat de derde toetsing van de primaire waterkeringen beter is verlopen dan de tweede toetsronde. Dit komt mede doordat een groot aantal van de verbeterpunten die volgden uit de evaluatie van de tweede toetsronde, is opgepakt. Dit heeft ook tot betere resultaten geleid. Nog nooit is er zoveel zicht geweest op de staat van de primaire waterkeringen.

Voor verschillende dijkringgebieden zullen geavanceerde berekeningen moeten worden gemaakt, waarmee de kans op een doorbraak van de waterkering en inundatie kan worden bepaald. Bij het berekenen van de kans op falen van een dijkring zijn de zogenoemde 'lengte-effecten' van groot belang. Onder het lengte-effect wordt verstaan de mate waarin een faalkans, ofwel een kans van optreden van een bepaald faalmechanisme, afhankelijk is van de lengte van de dijkring. De volgende faalmechanismen zijn onderzocht: macrostabiliteit, piping, duinafslag, golfoverslag, dijkbekleding (en reststerkte) en micro-instabiliteit

This report describes the flood defence structures of the pilot site River Schelde Estuary and the overall probability of failure of all flood defences in the area. First, the flood prone area is briefly described as follows: ¾ the flood prone area ¾ the failures observed in the past ¾ an overview of all defence structures ¾ the flood defence structures in detail together with their potential failure modes The report then continues to describe the algorithm how the flood defences are split into various sections. For each section the probability of failure is then calculated using level II and III methods. From this, the overall failure probability Pf is calculated. The overall purpose of this report is to provide a first idea on the failure probability calculations of the flood defences in the pilot site. This information will identify the gaps in knowledge (e.g. failure modes) and incomplete procedures to calculate Pf. Results will be fed into Theme 1 to improve understanding and knowledge where identified necessary. Calculations have been made by DHV Consultancy and Engineering (Amersfoort, NL) and TU Delft with checks by VNK (Ministry of Water Management, Delft, NL) and assessments by WZE (Waterboard, Zeeland, NL).

Uncertainties are introduced in probabilistic risk analysis when we deal with parameters that are not deterministic (exactly known) but that are unknown instead, hence uncertain. This report describes how uncertainties influence the reliability of flood defence systems. The purpose of the study is to identify all uncertainties that influence the reliability of dike ring systems, to determine which uncertainties contribute most to the probability of failure and how can be dealt with uncertainties.

This report describes individual flood defence structures of all pilot sites in FLOODsite. For each of the 10 pilot sites the following details are described: Ø the flood prone area Ø the failures observed in the past Ø an overview of all defence structures Ø the flood defence structures in detail together with their potential failure modesThe overall purpose of this report is to give an overview of all flood defence structures of the pilotsites. This information will be needed by Theme 1 to concentrate research efforts on the key flood defence structures and their failure modes. Details of available knowledge on failure modes are then described in a different report so that further needs for research within FLOODsite can be concluded.

Risk identification consists of defining the hazard, loss causing event E, probability P(E) of that event, perception Pe(E,P(E)) and consequences C(Pe) of that perception. Risk identification is followed by risk management, whose purpose is to mitigate the risks, for example by reducing P(E) or C(Pe) and providing suitable risk communication to the population at risk. Task 7 has focused in this approach for the safety issues of flood defences on the failure probability P(E). It has been subdivided into 4 activities: preliminary probability analyses of flood defences uncertainty analyses of all issues which are related to flood defences review and development of software codes for reliability calculation applicability of improved methods.

Risk identification consists of defining the hazard, loss causing event E, probability P(E) of that event, perception Pe(E,P(E)) and consequences C(Pe) of that perception. Risk identification is followed by risk management, whose purpose is to mitigate the risks, for example by reducing P(E) or C(Pe) and providing suitable risk communication to the population at risk. Task 7 has focused in this approach for the safety issues of flood defences on the failure probability P(E). It has been subdivided into 4 activities: preliminary probability analyses of flood defences uncertainty analyses of all issues which are related to flood defences review and development of software codes for reliability calculation applicability of improved methods.

This report provides an analysis of flood defence asset failure modes, structured acccording to asset and loading type. Failure mode information for each asset is presented in a common format and structured for use within reliability analysis models. The intention is that this document forms a central store of agreed failure mechanisms for flood defence assets and that indivdiual failure mode templates are updated within the report as new or refined methods are developed.

This report describes reliability analysis undertaken on flood defences along the Dartford Creek to Gravesend Stretch of the Thames Estuary. This stretch comprises flood defences of varying types that are can potentially fail through different mechanisms. Fault trees have been constructed that identify the primary, historically observed, failure mechanisms associated with defence types. These fault trees have been used within the context of a reliability analysis. Some of the primary outputs from this analysis comprise annual probability of failure for each defence length and fragility curves for each defence length.

This report describes the flood defence structures of the pilot site ‘German Bight Coast’ and the overall probability of failure of all flood defences in the area. First, the flood prone area is briefly described as follows: ¾ the flood prone area ¾ the failures observed in the past ¾ an overview of all defence structures ¾ the flood defence structures in detail together with their potential failure modes The report then continues to describe the algorithm how the flood defences are split into various sections. For each section the probability of failure is then calculated using level II and III methods. From this, the overall failure probability Pf is calculated using a fault tree approach. The overall purpose of this report is to provide a first idea on the failure probability calculations of the flood defences in the pilot site. This information will identify the gaps in knowledge (e.g. failure modes) and incomplete procedures to calculate Pf. Results will be fed into Theme 1 to improve understanding and knowledge where identified necessary.

Risk identification consists of defining the hazard, loss causing event E, probability P(E) of that event, perception Pe(E,P(E)) and consequences C(Pe) of that perception. Risk identification is followed by risk management, whose purpose is to mitigate the risks, for example by reducing P(E) or C(Pe) and providing suitable risk communication to the population at risk. Task 7 has focused in this approach for the safety issues of flood defences on the failure probability P(E). It has been subdivided into 4 activities, which are: - preliminary probability analyses of flood defences - uncertainty analyses of all issues which are related to flood defences - review and development of software codes for reliability calculation - applicability of improved methods --- The defence reliability analysis has been developed in this task to support a range of decisions and adopt different levels of complexity (feasibility, preliminary and detailed design). Each tier in the analysis of the reliability of the defence and defence system demands different levels of data on the condition and form of the defence and its exposure to load, but also different types of models from simple to complex. As a result each level will be capable of resolving increasing complex limit state functions. During the project, these levels has been considered and complexity of models and amount of data has been adjusted accordingly.

This report reviews previous investigations on hydraulic loading conditions for different types of flood defence structures such as sea dikes, dunes, beaches and seawalls. For each of these structures the physical processes involved are discussed in some detail and methods are given to either predict relevant input parameters for failure modes of flood defences or the behaviour of the flood defence system under actions from waves or currents.

Dit verslag is gebaseerd op een aantal onderliggende rapporten van WL-Delft Hydraulics en Prof. dr. P.Glasbergen. Alle kwantitatieve gegevens in dit eindrapport worden in de onderliggende achtergrondrapporten uitvoerig onderbouwd. Dit geldt ook voor de bestuurlijk-juridische analyse. De opbouw van dit rapport is als volgt: Hoofdstuk 1 Achtergrond van het Onderzoek. Hierin wordt ingegaan op de aanleiding en doelstelling van het onderzoek. Hoofdstuk 2 Vraagstelling met betrekking tot risicoprofielen. Uit bestuurlijk juridisch onderzoek naar het begrip 'buitenwater' in de Wet op de waterkering is naar voren gekomen dat het begrip 'risico' een centrale rol speelt bij de beantwoording van de vraag of het Markermeer al dan niet als buitenwater moet worden beschouwd. Een definitie wordt gegeven van het begrip 'risicoprofiel' van een watersysteem. Hoofdstuk 3 Kwantificering van de risicoprofielen. Voor Markermeer en IJsselmeer worden in dit hoofdstuk de risicoprofielen afgeleid en met elkaar vergeleken. Hoofdstuk 4 Resultaten van het technisch onderzoek. Een samenvatting wordt gegeven van de technische onderbouwing van de resultaten in hoofdstuk 3. Hierbij komen aan de orde: de beheersbaarheid van het meerpeil, waterstanden, golven en inundatieschades. Hoofdstuk 5 Consequenties van aanwijzing van het Markermeer als buitenwater. In dit hoofdstuk wordt een aantal bestuurlijke en juridische consequenties geschetst van een Markermeer als het aangewezen zou worden als buitenwater. Ook worden de kosten berekend voor noodzakelijke aanpassingen van de dijken die uit een dergelijke keuze zouden voortvloeien. Hoofdstuk 6 Conclusies. Dit hoofdstuk geeft de belangrijkste antwoorden op de gestelde onderzoeksvragen. Hoofdstuk 7 Nabeschouwing. Het onderzoek heeft naast beantwoording op de primaire vragen tevens een flink aantal elementen van 'spin-off opgeleverd, zowel ten aanzien van systeemkennis als met betrekking tot de methode van analyse en de methode van werken. In dit hoofdstuk wordt hier op ingegaan.

Interne rijkswaterstaat notitie over het gebruik van doorbraakvrije zeedijken (feitelijk overslagbestendige zeedijken) als alternatief voor extremen dijkverhogingen, vergelijkbaar met de "deltadijken"van de tweede deltacommissie (Veerman). Reactie van Wemelsfelder over het politiek onhaalbare van dit concept.

Kern van dit werkdocument vormt het hoofdstuk over de maatregelen. Telkens wordt (van bijv. Rijn Maasmond afsluitbaar open houden) een beeld samengevat om greep te krijgen op de kern van de maatregelen. Zonodig wordt apart ingegaan op uitgangspunten, aannames en veronderstellingen. Vervolgens wordt aangegeven wat nodig is en wordt een indicatie gegeven van wat dat kost. Dan komen de onder- en bovengrens van die kosten aan de orde. Eventueel worden gebruikte bronnen vermeld en tenslotte als wijziging van het areaal wordt verwacht, daarvan een inschatting gegeven . De maatregelen zijn in hoofdzaak gericht op wijzigingen in het hoofdsysteem. Op een beperkt aantal punten wordt geconstateerd dat ook aanpassing van het regionaal systeem nodig is en daar wordt dit ook meegenomen. Voorbeelden daarvan zijn de vergroting van de opvoerhoogte in de gemalen rond het IJsselmeer als het peil wordt verhoogd en wijziging van de zoetwateraanvoersystemen op Flakkee en in West-Brabant. De kosten zijn inclusief BTW gegeven en op prijspeil 2008.