· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

Uit de kustnota is gebleken dat het zandgolfverschijnsel langs de Zeeuwse en Zuid-Hollandse eilanden de kustontikkeling sterk kan beinvloeden. Een zandgolf wordt hierbij gedefinieerd als een horizontale uitbouw van de kust welke in de tijd lateraal langs de kust verplaatst. De fluktuaties in kustaanwas een kustafslag die hiermee samengaan maken een lineaire extrapolatie van een aanwezige trend in de kustveranderingen onmogelijk. Om het gedrag van zandgolven te verkennen wordt in het kader van het projekt KUSTGENESE*2 onderzoek naar de zandgolfbeweging gedaan. Het doel van het onderzoek is het zandgolfgedrag te beschrijven en hypothesen te stellen ten aanzien van de mechanismen die ze veroorzaken en op grond daarvan onderzoek te doen om het verschijnsel te verklaren en te modelleren (Louters en Louisse, 1990). Het voorliggende rapport geeft een beschrijving van de relevante kustmorfologische kenmerken van het onderzoeksgebied. Relevante publicaties voor het zandgolfmechanisme in Zeeland worden vervolgens beschreven. Deze wordt gevolgd door een overzicht van de gebruikte gegevens en de analyse hiervan. Tot slot wordt het ontstaan en het verdwijnen van het golfverschijnsel besproken.

Experimenteel onderzoek naar de erosiebestendigheid van gras op klei.

Open taludbekledingen die bestaan uit in verband geplaatste betonblokken met gaten, bieden de mogelijkheid vegetatie te doen groeien, waardoor mogelijk een milieuvriendelijke oever kan worden verkregen. In het pioniersstadium van de vegetatie is het evenwel ongewenst dat de gatvulling uitspoelt. Teneinde de relatie tussen waterbeweging en erosie van de gatvulling vast te stellen, is door de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat per brief d.d. 16 maart 1987 (kenmerk WB 570), opdracht verleend aan het Waterloopkundig Laboratorium tot het uitvoeren van onderzoek naar de erosie door open taludbekledingen. Het doel van het onderzoek is het ontwikkelen van ontwerprichtlijnen voor taludbekledingen met gaten die groter zijn dan de zand- of filterkorrels eronder. Hiertoe dient de kritieke waterbeweging bij een oever- of dijkbekleding te worden vastgesteld, waarbij nog toelaatbare erosie is te verwachten. De toelaatbare erosie mag daarbij maximaal gelijk zijn aan de hoeveelheid sediment in de gaten. Filter- of basismateriaal gelegen onder de elementen mag dus niet uitspoelen. Bij oeverbekledingen waar vegetatie een rol moet gaan spelen, is de toelaatbare erosie kleiner, dat wil zeggen in de gaten dient sediment achter te blijven.

Het handboek ontgrondingen beoogt een instrument te zijn om de grootte van lokale ontgrondingskuilen rondom brugpijlers, kribben, achter drempels met of zonder bodembescherming, uitlaatconstructies, strandmuren, strandhoofden, etc. te voorspellen. Met het handboek kunnen ontwerpers en adviseurs een eerste schatting van het ontgrondingsproces maken. In het kader van het afronden van het handboek ontgrondingen worden verschillende deelstudies uitgevoerd. In deze deelstudie worden empirische ontgrondingsformules getoetst die de evenwichtsdiepte achter dammen bepalen. Naast deze verificatie wordt ook een ontgrondingsformule gebaseerd op de impulsvergelijking (Fahlbusch, 1994) gemodificeerd.

Als supplement op een onderzoek naar de bodemvorming van klei-onderlagen onder gezette steen is een schatting van de reststerkte van de onderlagen van 11 locaties in Zeeland uitgevoerd. Het blijkt dat eerdere aannamen over de opbouw van onderlagen onder gezette steen tekort schieten in het indelen van heterogeniteit in de onderlaag. Een belangrijke uitbreiding in dit opzicht betreft de invloed van goed verdichte lagen in de onderlaag en het voorkomen van oude dijklichamen in of direct onder de onderlaag. De reststerkte van een groot aantal locaties wordt daardoor aanmerkelijk verhoogd ten opzichte van schattingen volgens een voorstel voor de TAW Leidraad Toetsing (in voorbereiding).

Deze nota geeft de tekst van een lezing, gegeven door de eerste auteur bij de start van "Taakgroep 100" van het project "Kustgenese" op 27 januari 1986. Oudere en nieuwere "waarheden" omtrent het kustgedrag, geponeerd door diverse deskundigen worden geevalueerd, zoals de "Waarheid van Edelman": "holle kusten zanden aan en bolle eroderen". Geconstateerd wordt, dat het bijzonder moeilijk zal zijn het ongelijk van deze waarheid voor de schone Hollandse kust aan te tonen. Deze "waarheid" is gesimuleerd in een mathematisch model in appendix A. De tekst in deze appendix is van de tweede auteur, vervaardigd aan de hand van aantekeningen en berekeningen van de eerste. Geconstateerd wordt verder, dat vermoedelijk de snelste manier om een redelijke voorspelling van het kustgedrag in het kader van Taakgroep 1-- te maken de bestudering van het Jarkusbestand is met behulp van Kalman - filtering.

Er is een analyse van de waarnemingen en metingen met betrekking tot ontgronding uitgevoerd voor de 1:1 modelproef in 1992 in de Deltagoot met golven van Hs 0.75 m tot 1.35 m op een grastalud van een dijk. De gemeten ontgronding is veel geringer dan tijdens vergelijkbare proeven op klei met een bodemstructuur, maar zonder zodelaag. Pas na vele uren belasten met 1.35 m golven kan de zodelaag plaatselijk bezweken beschouwd worden. Een gat in de zodelaag dat tussen 3 en 9 uren golven met 1.35 m golven ontstond lijkt niet sterk uit te breiden. Tijdens proeven met 1.35 m golven is er een daling van het oppervlak door onder andere veranderingein in de waterstand in de opstelling. Er blijkt ook een onregelmatige permanent vervormingen van het talud op te zijn getreden als gevolg van verschuiving van de grond tijdens de proef, hetgeen gepaard ging met veranderingen in het patroon van de signalen van waterspanningsmeters en hetgeen wijst op aanpassing van de structuur in de grond tijdens vervorming bij golfbelasting. De gemeten waterspanning in het talud is niet hydrostatisch, vanwege de opbouw en inrichting van de modeldijk in de Deltagoot en het daarmee samenhangende stromingspatroon door de graszode en onderlaag. Tot ongeveer 15 minuten na het beginnen van golfproeven stijgt de waterspanning in het talud, evenals na verhoging van de waterstand in de proefopstelling. Het patroon van het signaal van bijna alle opnemers reflecteert de waterdrukken op het talud, echter de ampitude en gemeten drukvariatie verschilt sterk tussen de opnemers als gevolg van lokale verschillen in directe omgeving van de opnemers, drukopnemers die in verbinding met grotere porien hebben een hoge amplitude. Waterspanningsmetingen geven een goede indruk van de variatie in waterspanningen in het talud tijdens golfaanval. De uit de metingen afgeleide gradienten in druk zijn zodanig hoog en frequent gedurende 0.5 tot 1 s aanwezig dat bij golven van 1.35 m de zodegrond zeker opgetild kan worden. Uit modellering van de effecten van de golfbelasting op het talud blijkt dat de elasticiteit en sterkte van de intacte zode voldoende zijn om bezwijken door golven van 1.35 m te weerstaan. De grond onder de zode blijkt wel plastisch te worden door belasting, wat geen directe consequenties voor ontgronding heeft zolang de zode instand blijft. De effecten van de verandering in de tijd van de waterdrukken over het talud domineren de in de ondergrond opgeroepen waterspanningen. Het effect van samendrukbaarheid van water met lucht lijkt niet zeer sterk beneden de bovenste centimeters. Voor de bovenste millimeters kunnen door dit effect de hogerfrequente fluctuaties van turbulentie en dergelijke de oppervlakkige ontgronding beinvloeden. Ontgronding tot golven van tenminste 0.75 m wordt gedomineerd door het verwijderen van (bijna) losliggende gronddeeltjes aan het oppervlak en de daarbij behorende ontgrondingssnelheid bedraagt minder dan 1 mm per uur bij 0.75 m golven. Bij golven van 1.35 m treedt zodanige vervorming van de zodelaag op dat de dunne wortels die de zode-aggregaatjes bijeenhouden kunnen gaan bezwijken waardoor er snellere ontgronding kan optreden, 2.5 tot 5 mm per uur is gemeten. Bij hogere golven kan de zodelaag als geheel gaan bezwijken, scheuren, echter hiervoor zijn geen directe waarnemingen of berekeningsresultaten beschikbaar. Er is waargenomen dat de zode bij 1.35 m golven is bezweken ruim beneden de stilwaterlijn waar grotere uitwaarts gerichte verhangen optreden. De verschillende ontgrondingsmechanismen zijn vereenigd in een zeer beknopt model voor het evalueren van de bezwijkduur van graszoden van dijktaluds bij golfaanval, waarin gegevens van andere en veldwaarnemingen zijn verwerkt.

Dit rapport bevat de evaluatie van een 3-tal zeewaartse projecten, die mede op advies van de POK's *) ter plaatse van Texel-Eierland, West-Ameland en Noordoost-Vlieland zijn gerealiseerd. Nu, na bijna 5 jaar worden -per individuele oplossing- de eerste conclusies getrokken of het beoogde doel om in het kustvak de kustlijnhandbaving te optimaliseren, wordt bereikt. De conclusies zijn vervolgens vertaald naar conclusies en aanbevelingen op een generiek beleidsniveau. De voorliggende evaluatie is aangekondigd in Kustbalans 1995, de tweede kustnota, onder actiepunt 5. Eindconclusie met betrekking tot de "juistheid" van de keuze van de aangelegde constructies is nog niet helemaal te geven. De periode van 5 jaar is nog relatief kort in vergelijking met planperiode voor de constructies (25-5OJ). De combinaties van "harde" constructies met een aanvullende zandsuppletie tijdens de aanleg leiden bij Texel en Vlieland tot reductie van de structurele erosie, maar een inschatting van de uitstraling naar de omgeving is op dit moment niet te geven. Uit een analyse van potentiële locaties langs de Nederlandse kust blijkt dat er geen aanleiding is om op dit moment zeewaartse constructies aan te leggen. Mocht die behoefte in de toekomst toch ontstaan, dan is "maatwerk" een vereiste. Belangrijke constatering is dat de resultaten van de evaluatie het geformuleerde beleid uit de nota "Kustbalans 1995" bevestigen. Daarnaast zijn twee aanbevelingen geformuleerd: Bij kustvakken die een cyclisch patroon van erosie en sedimentatie vertonen is "timing" van de aanleg van zeewaartse verdedigingen van belang (bijvoorbeeld Ameland). Dit vereist inzicht in de specifieke morfologische processen over lange tijdsperioden. Een gefaseerde aanleg van een zeewaartse kustverdediging is daarom aan te bevelen, zodat optimaal op ontwikkelingen kan worden ingespeeld. Na de aanleg van een zeewaartse kustverdediging moeten specifieke aanvullende metingen inzicht geven of voorspelde ontwikkelingen (met rekenmodellen) ook werkelijk optreden. De resultaten dienen vervolgens ter verbetering van de rekenmodellen. De ontgrondingskuil bij dam Eierland was in 1993 niet nauwkeurig voorspeld. Het rekenmodel is inmiddels geoptimaliseerd met behulp van meetresultaten.

Er is een onderzoek uitgevoerd naar bodemvorming onder gezette steen op 11 dijktaluds in Zeeland in verband met de reststerkte bij golfaanval en in verband met geulvorming onder de stenen. Voor het onderzoek zijn ongeveer 1 m brede sleuven in de klei-onderlaag gegraven en is de ondergrond in detail beschreven en zijn er monsters voor classificatie-doeleinden genomen.Duidelijk herkenbare bodemvorming blijkt algemeen voor te komen in kleionderlagen onder gezette steen. De belangrijkste invloeden op de bodemvorming, en de bodemstructuur, is de wijze van aanbrengen en verdichten van kleigrond en de samenstelling van de grond. In goed verdichte lagen is op meer dan 0.3 tot 0.4 m diepte de bodemstructuur meestal nog massief, dat wil zeggen dat er bijna geen spleten of scheuren als gevolg van krimpen en zwellen worden aangetroffen. Van dergelijke goed verdichte lagen, indien niet te dun, kan een belangrijke bijdrage in de reststerkte van de onderlaag verwacht worden. In dit onderzoek zijn een aantal dijktaluds aangetroffen waarbij het oude dijklichaam deel van de klci onderlaag uitmaakt. Dit oude dijklichaam bestaat in cen aantal gevallen uit zeer dichte cohesieve grond die een /.eer grote bijdrage aan de reststerkte van de dijk kan leveren. In bijlage 10 is de ressterkte van de onderzochte locaties beschreven. De bovenste 0.15 tot 0.25 m van klci-onderlagen heeft nagenoeg altijd een bodemstructuur van millimeters-grote blokjes die vaak los gestapeld zijn. Deze toplaag zal nagenoeg niet kunnen bijdragen in de reststerkte van de onderlaag. Op veel locaties zijn lagen aangetroffen van grond die na het aanbrengen niet of weinig is verdicht. Naar verwachting is de bijdrage van dergelijke lagen aan de reststerkte zeer beperkt. Een belangrijke factor daarbij is dat bodemleven welig heeft kunnen tieren in zulke lagen hetgeen de erosieresistentie van een laag sterk ondermijnd. Uit deze studie kan in het licht van de thans bestaande inzichten over erosie van klei-onderlagen worden afgeleid dat de reststerkte van onderlagen zeer beperkt is als er beneden ongeveer 0.3 m veel zeer zandige of niet verdichte grond voorkomt en als bodemvorming tot grotere diepte een herkenbare bodemstruetuur heeft veroorzaakt.Bij klei-onderlagen treedt nagenoeg altijd enige oppervlakkige erosie van de grond onder de stenen op hetgeen op bijna al de onderzochte locaties tot geulvorming heeft geleid. Deze erosie is beperkt tot een zone met een breedte van 1.5 tot 2.5 m boven de ovcrgangsconstructic naar stortsteen (mijnsteen, slakken en dergelijke) en is niet afhankelijk van de ligging ten opzichte van de hoogwaterlijn. De gculvorming neemt in het algemeen af met toenemend gehalte afslibbaar (< 16um) en komt vooral voor in vergraven, meestal slecht verdichte lagen.Samenvattend kan worden gesteld dat zowel de reststerkte van klei-onderlagen als het beperken van geulvorming daarin gebaat zijn bij het aanbrengen van geschikte, zware of vette klei en het goed verdichten daarvan over de gehele dikte van de klei-onderlaag. Het verkennen van de gesteldheid van klei-onderlagen en van de opbouw van het dijklichaam onder gezette steen kan met sonderingen, aangevuld met waarnemingen in enige kuilen in de onderlaag worden uitgevoerd. Voorafgaand archiefonderzoek en interviews met bij de aanleg betrokkenen lijkt een voor de hand liggende eerste stap in de verkenning ten behoeve van het vaststellen van de noodzaak en het stellen van prioriteiten voor gedetailleerde verkenningen. De meeste grond in klei-onderlagen heeft karakteristieken van hydromorfe gronden met gley en pseudo gley verschijnselen.