· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

Dit rapport, dat een overzicht geeft van golfvoorspellingsmethoden, is samengesteld op verzoek van werkgroep 1 "Golfproblemen bij dijken" van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen. Het doel dat de werkgroep hiermee voor ogen stond was het verkrijgen van een basis op grond waarvan aanbevelingen kunnen worden geformuleerd over toe te passen methoden c.q. formules voor het bepalen van golfrandvoorwaarden door beheerders, ontwerpers en constructeurs van waterkerende constructies.

Serie artikelen uit Otar 1988-1990 over kustwaterbouw en kustbeleid gebaseerd op een bijscholingscursus voor technici van Rijkswaterstaat, provincies en waterschappen. Behandeld worden de golven bij de kust, getij en getijstromen, sedimenttransport, kustprocessen, kustverdediging na 1990

Het doel van het onderzoek is om te komen tot een inventarisatie van literatuur met betrekking tot snelheidvelden in golven. Aan de hand van deze inventarisatie kan in een later stadium inzicht worden verkregen in de toepasbaarheid van bestaande golftheorieen of worden overgegaan tot de opzet van een beschrijvend model van het snelheidsveld onder een golf, wanneer deze de kust nadert.

Onderzoek naar de orde van de grootte van de fout die gemaakt wordt door het convectietransport te stellen of het product van de gemiddelde waarde van de concentratie en de horizontale snelheid in plaats van de gemiddelde waarde van het produkt van beide te nemen.

Samenvatting van Japans onderzoek onder leiding van Horikawa en Homma in de periode 1960-1970

In deze rapportage wordt de toetsing van steenbekleding op een helling gedurende belasting door golven behandeld. De werking van het golffront en golfklap worden hierin constructief benaderd. Afgesloten wordt met de dynamische respons en de zwakte punten in de toplaag.

Dit stormverslag heeft betrekking op de stormcondities van 18 maart 2007 in de Waddenzee. Dit verslag is opgesteld in het kader van het monitoring programma “Sterkte en Belasting Waterkeringen” (SBW) conform het productblad stormverslag Waddenzee. “Boven de noordelijke Noordzee stond er op 18 maart rond het middaguur een zware noordwesterstorm (10 Bft). Boven het zeegebied tussen Nederland en Noorwegen stond er toen een westerstorm (9 Bft). In de loop van de nacht van 18 op 19 maart ruimde de wind naar het noorden en nam op zee af tot een krachtige wind (6 Bft). In de vroege ochtend van 20 maart nam de wind boven het westelijke deel van de Noordzee weer toe tot een harde noordenwind (7 Bft). In de loop van de nacht van 20 op 21 maart nam de wind over de hele Noordzee af tot een vrij krachtige tot krachtige noordenwind (5 á 6 Bft).” Doordat de astronomische getijden vanwege springtij erg hoog waren veroorzaakte de storm met name in het noordelijke kustgebied een grote wateropzet. De hoogste opzet vond plaats bij Delfzijl (213 cm). Gezien in het licht van de veeljarige statistieken komt de opzet die is opgetreden bij Den Helder (163 cm) het minst voor (3 maal per 10 jaar). De hoogste scheve opzet is gemeten in de avond van 18 maart. Voor de analyseperiode is daarom de periode 18 maart 00:00 tot en met 19 maart 24:00 genomen op de locaties Texel Noordzee en Huibertgat.

Dit stormverslag heeft betrekking op de stormcondities van 11 januari 2007 in de Waddenzee en is opgesteld in het kader van het monitoring programma “Sterkte en Belasting Waterkeringen” (SBW) conform het productblad stormverslag Waddenzee [1]. “Over de gehele kust kwam in de middag van 11 januari een zuidwesterstorm (9 Bft) te staan. In het begin van de middag passeerde het koufront van de depressie de Nederlandse kust. Na de passage van dit front ruimde de wind naar het westen en nam in kracht af tot stormachtig (8 Bft). Boven de Wadden ruimde de wind in de loop van de avond verder naar het west-noordwesten en nam weer toe tot storm (9 Bft). In de loop van de nacht van 12 januari nam de wind langs de hele kust af tot een krachtige wind (6 Bft) en kromp naar het zuidwesten.” Kenmerkend voor deze storm was vooral de grote wateropzet. Omdat er sprake was van doodtij zijn extreem hoge waterstanden echter uitgebleven. De hoogste scheve opzet is gemeten in de nacht van 11 op 12 januari. Voor de analyseperiode is daarom de periode 11 januari 00:00 tot en met 12 januari 24:00 genomen op de locaties Texel Noordzee en Huibertgat.

Dit stormverslag heeft betrekking op de stormcondities van 18 januari 2007 in de Waddenzee. Dit verslag is opgesteld in het kader van het monitoring programma “Sterkte en Belasting Waterkeringen” (SBW) conform het productblad stormverslag Waddenzee. “Op de zuidelijke Noordzee en langs de hele kust kwam in de loop van de ochtend een zware zuidwesterstorm (10 Bft) te staan, windstoten bereikten zelfs orkaankracht. Aan het einde van de middag ruimde de wind naar west. In de loop van de avond ruimde de wind ten noorden van de Wadden zelfs nog voor korte tijd naar noordwest. De windkracht bleef vrijwel de hele dag rond 10 Bft. Na de passage van de back-bent occlusie nam de wind langs de hele kust in zeer snel tempo af. Rond middernacht was de wind langs de hele kust afgenomen tot een krachtige tot harde westenwind (6 á 7 Bft).” Het maximale effect van de zware (zuid)westerstorm viel in de avond van 18 januari gelijk met het hoogwater in het noordelijk kustgebied. De bijdrage van het getij aan de stormvloedstanden is gemiddeld te noemen. De hoogste scheve opzet is gemeten in de nacht van 18 op 19 januari. Voor de analyseperiode is daarom de periode 18 januari 00:00 tot en met 19 januari 24:00 genomen op de locaties Texel Noordzee en Huibertgat.

Dit stormverslag beschrijft de wind-, golf- en waterstandgegevens die zijn gemeten in de Waddenzee tijdens de storm van 1 maart 2008. Dit verslag is mede bedoeld als hulpmiddel om te bepalen of de data van deze stormperiode bruikbaar zijn voor onderzoek. Daartoe worden tijdreeksen van de belangrijkste golfparameters gepresenteerd, golfspectra op een aantal representatieve tijdstippen getoond en de databeschikbaarheid geïnventariseerd. Dit verslag is opgesteld in het kader van het monitoring programma “Sterkte en Belasting Waterkeringen” (SBW) conform het productblad stormverslag Waddenzee. “In de loop van de avond van 29 februari nam de zuidwestenwind toe tot stormkracht (9 Bft). Hierna ruimde de wind langs het hele kustgebied naar het westen. De windkracht nam over het algemeen tijdelijk af, maar was rond een uur of 8 weer toegenomen tot stormkracht (9 Bft). In de loop van de ochtend nam de wind van het zuiden uit langzaam af in kracht en ruimde verder naar het noordwesten. Rond het middaguur was de wind langs de Hollandse kust afgenomen tot hard (7 Bft). Boven het noordelijke kustgebied was de windkracht nog stormachtig tot storm (8 á 9 Bft). In de loop van de middag nam de wind verder af en kromp naar het westen. Tegen de avond stond er langs de hele kust een matige tot krachtige westenwind (6 á 7 Bft).” De tijfase bevond zich rond doodtij. Hierdoor werden de hoogwaterstanden niet extreem hoog. De hoogwaterstand bij Den Helder neemt de 11e plaats in van de 50 hoogste waterstanden sinds de afsluiting van de Zuiderzee in 1932. Statistisch gezien trad de grootste scheve opzet op bij Den Helder. Een dergelijke opzet komt gemiddeld ongeveer 8 maal per 100 jaar voor.

Dit stormverslag beschrijft de wind-, golf- en waterstandgegevens die zijn gemeten in de Waddenzee tijdens de storm van 8 november 2007. Dit verslag is mede bedoeld als hulpmiddel om te bepalen of de data van deze stormperiode bruikbaar zijn voor onderzoek. Daartoe worden tijdreeksen van de belangrijkste golfparameters gepresenteerd, golfspectra op een aantal representatieve tijdstippen getoond, en de databeschikbaarheid geïnventariseerd. Dit verslag is opgesteld in het kader van het monitoring programma “Sterkte en Belasting Waterkeringen” (SBW) conform het productblad stormverslag Waddenzee. “Aan het einde van de middag van 8 november ruimde de wind naar het noordwesten. Met name langs de Noorse kust waren de windsnelheden erg hoog (10 – 11 Bft). Over de hele Noordzee stond een stormachtige wind (8 Bft) tot storm (9 Bft) uit het noordwesten. In de loop van de avond van 9 november nam de wind af tot een harde noordwestenwind (7 Bft).” De tijfase bevond zich rond gemiddeld tij. De stormvloedstanden van Den Helder, Harlingen en Delfzijl krijgen respectievelijk een 7e, 8e en 9e plaats in de top 50 van hoogste standen van de afzonderlijke stations. Statistisch gezien trad de grootste scheve opzet op bij Delfzijl (268 cm). Een opzet zoals bij Delfzijl is opgetreden komt gemiddeld ongeveer 1 maal per 10 jaar voor. Deze hoogste scheve opzet is gemeten in de ochtend van 9 november. Voor de analyseperiode is daarom de periode 8 november 20:00 tot en met 9 november 20:00 genomen.

Dit stormverslag beschrijft de wind-, golf- en waterstandgegevens die zijn gemeten in de Waddenzee tijdens de storm van 31 januari 2008. Dit verslag is mede bedoeld als hulpmiddel om te bepalen of de data van deze stormperiode bruikbaar zijn voor onderzoek. Daartoe worden tijdreeksen van de belangrijkste golfparameters gepresenteerd, golfspectra op een aantal representatieve tijdstippen getoond en de databeschikbaarheid geïnventariseerd. Dit verslag is opgesteld in het kader van het monitoring programma “Sterkte en Belasting Waterkeringen” (SBW) conform het productblad stormverslag Waddenzee. “Langs de Nederlandse kust stond in de middag van 31 januari een zuidwesterstorm (9 Bft). Na de passage van het koufront ruimde de wind aan het einde van de middag naar het westen en nam sterk in kracht af tot een harde wind (7 Bft). In de loop van de middag van 1 februari nam de wind weer toe tot een harde tot stormachtige westenwind. Rond middernacht (1 op 2 februari) stond er langs de Hollandse kust enige uren een westerstorm (9 Bft). In de loop van de nacht van 2 februari ruimde de wind verder naar het noordwesten en nam af tot krachtig (6 Bft)” De tijfase bevond zich rond doodtij. Hierdoor werden de hoogwaterstanden niet zo hoog. De grootste scheve opzet tijdens de verschillende hoogwaters langs de kust varieerde van 70 cm bij Vlissingen tot 138 cm bij Delfzijl. Statistisch gezien trad de grootste scheve opzet op bij Hoek van Holland (105 cm). Een opzet zoals bij Hoek van Holland is opgetreden komt gemiddeld ongeveer 2 maal per jaar voor.

Als de aanstaande nieuwe "Wet op de waterkeringen" van kracht wordt, moet om de vijfjaar een toetsing van de primaire waterkeringen op veiligheid plaatsvinden. Deze toetsing dient op uniforme wijze te gebeuren, zowel wat betreft de ontwerpregels alsook de toepassing van randvoorwaarden, waaronder de hydraulische randvoorwaarden. Hiertoe worden door de TAW (Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen) leidraden opgesteld. De hydraulische randvoorwaarden worden in het project HYDRA (HYDraulische RAndvoorwaarden) onderzocht en berekend. In de toekomst zal steeds meer probabilistisch ontworpen worden. Dit vereist een simultane statistiek van hydraulische parameters. Thans wordt echter nog de enkelvoudige statistiek van waterstanden (ontwerppeilen) met de daarbij behorende waarden voor golven toegepast. Voor waterstanden zijn deze beschikbaar ("De basispeilen langs de Nederlandse kust"), voor golven nog niet. Het doel van dit rapport is om te komen tot een uniforme bepaling van de enkelvoudige statistiek van significante golfhoogten langs de Nederlandse kust op relatief diep water (ongeveer op de NAP -20m lijn). Voor het verkrijgen van de golfrandvoorwaarde bij de waterkeringen zelf moet vervolgens nog een vertaalslag uitgevoerd worden van relatief diep water naar de kust met golfvoortplantingsmodellen, zoals HISWA. De enkelvoudige extreme-waardenstatistiek is vanwege het robuuste karakter uitgevoerd met de conditionele 2-parameter Weibull-verdeling en gefit met de maximum likelihood methode. De statistiek is toegepast op meetreeksen van ongeveer 15 jaar, in gewonnen op de lokaties SON, ELD, K13, YM6 en EUR (fig 1.1) en op dezelfde meetreeksen aangevuld met NESS-gegevens tot reeksen van ongeveer 30 jaar. Deze laatste zijn hindcastgegevens, uitgevoerd in het kader van de North European Storm Study. Omdat 30 jaar nog steeds een korte periode is voor de benodigde extrapolatie naar overschrijdingskans van gemiddeld 10'4 per jaar, is ook onderzocht in hoeverre klimaatcorrecties toegepast kunnen en moe-ten worden. Dit is gedaan met waterstandsgegevens vanwege het redelijke verband tussen golven en waterstanden onder extreme omstandigheden en omdat hiervan betrouwbare reeksen van circa 110 jaar beschikbaar zijn. Om meer inzicht te verkrijgen in de betrouwbaarheid van de extreme-waardenstatistiek zijn de verkregen resultaten vergeleken met die van fysisch numerieke modellen. Hierbij is gebruik gemaakt van verkregen verbanden tussen de maximale significante golfhoogten en de waterdiepten. Bij de uiteindelijke keuze tussen de verschillende varianten binnen de bovengenoemde toegepaste statistische aanpak heeft fysisch inzicht op basis van kennis en ervaring een belangrijke rol gespeeld. De belangrijkste resultaten zijn gepresenteerd in hoofdstuk 8. Deze zijn verkregen via toepassing van een voor het gehele gebied gelijke waarde van de krommingsparameter van de Weibull-verdeling op de meetreeksen uitgebreid met NESS gegevens, Vanwege de geringe verkregen betrouwbaarheid van de klimaatcorrecties zijn ze niet toegepast. Ze hebben in de ovengenoemde uiteindelijke keuze binnen de statistiek echter wel een rol gespeeld.

Binnen de Rijkswaterstaat werkt men aan een wiskundig model om het gedrag van slib in het Eems-Dollard estuarium te kunnen voorspellen. Hiervoor is onderzoek naar de slibconcentratie bij de stortlokatie in het Groote Gat gedaan. Door slibsensoren werd de troebelheid gemeten. Hieruit kon door ijking aan de hand van monsters het slibgehalte bepaald worden. De waarden voor de saliniteit zijn op dezelfde manier verkregen. De stortingen blijken effect te hebben op de spreiding in de verdeling van zowel gemiddelde als extreme waarden in het slibgehalte. Waterstanden, Eemsafvoeren, wind, golven en bodemhellingen zijn hierin ook invloedsfactoren.

Dit zijn de bijlagen behorende bij het rapport 'Onderzoek naar de invloed van de baggerspeciestortingen op de slibconcentratie in het groote gat, Deel II: Tekst' (Heide & Ploeg, 1992).

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.