· · · Repository Hydraulic Engineering Reports

In dit Technisch Rapport is de kennis gebundeld, die is opgedaan bij het onderzoek naar de veiligheid van boezemkaden in ons land. Aanleiding tot dit onderzoek was de doorbraak van een kade langs een zijtak van het Noordzeekanaal in januari 1960, die tot gevolg had dat een woonwijk in de polder Oostzaan inundeerde en de bevolking geëvacueerd moest worden. In een tijd, dat de ramp door de overstromingen als gevolg van de stormvloed van 1 februari 1953 nog levendig was, maakte dit grote indruk en het was voor de minister van Verkeer en Waterstaat aanleiding om opdracht te geven tot een algemeen onderzoek naar de veiligheid van de boezemkaden in Nederland. Dit was de directe aanleiding voor de vorming van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, die thans is uitgegroeid tot een algemeen adviesorgaan voor de waterkeringen en als zodanig is genoemd in de Wet op de Waterkering. Nadat een onderzoeksprogramma was opgesteld is veel onderzoek verricht naar de toestand van de kaden. Gebleken is dat veel kaden onvoldoende veiligheid bieden en verbeterd moeten worden. Op verschillende plaatsen is dit reeds gebeurd. Door de boezemkaden worden in toenemende mate vele belangen, zoals wegen, bedrijven en woningen beschermd tegen inundatie. De kaden hebben vaak minimale afmetingen, zijn opgebouwd uit weinig weerstand biedende grondlagen en worden constant belast door een waterstand die slechts weinig varieert. Bovendien neemt de te keren waterhoogte toe door de periodiek vereiste peilverlagingen in de beschermde en nog steeds inklinkende polders. De kaden zullen daarom periodiek opnieuw moeten worden getoetst op de vereiste hoogte en stabiliteit. Door de intussen tot stand gekomen schaalvergroting van de beherende waterschappen kunnen deze dit onderzoek thans zelf ter hand nemen dan wel begeleiden. Het Technisch Rapport kan daarbij goede diensten bewijzen.

In juni 1993 is een aanvullend rapport uitgebracht, waarin een uitgebreidere studie van de Maas is weergegeven dan mogelijk was tijdens het eerste rapport van januari 1993 (WL, 1993g). In de genoemde rapporten is voor de Rijn en de Maas de maatgevende afvoer gegeven voor een vooraf gekozen herhalingstijd van T = 1250 jaar. Om voor een willekeurig andere herhalingstijd de maatgevende afvoer te kunnen bepalen is voor beide rivieren de werklijn afgeleid. Voor de bepaling van de werklijn is de volgende procedure gevolgd: 1. frequentie-analyse gebaseerd op afvoerpieken en jaarmaxima; 2. correctie van de resultaten uit de frequentie-analyse voor het effect van rivierwerken bovenstrooms; 3. afleiden van een functie die het verband beschrijft tussen de herhalingstijd en de bijbehorende maatgevende afvoer (werklijn). De frequentie-analyse is in twee delen gesplitst: 1. tot een herhalingstijd van circa 10-25 jaar wordt de geëxtrapoleerde waarde gebaseerd op de algemene Pareto-verdeling, toegepast op een serie afvoerpieken die gelijk is aan het aantal jaren van meting; 2. voor de hogere herhalingstijden worden de geëxtrapoleerde waarden bepaald uit het gemiddelde van verschillende frequentie-verdelingen op basis van jaarmaxima. Deze twee-deling is noodzakelijk, omdat methode 2 een onderschatting geeft van de afvoer behorende bij korte herhalingstijden.

Het onderzoek naar de uitgangspunten voor de rivierdijkversterking bestaat uit vier deelonderzoeken en een integratie van de resultaten van de deelonderzoeken (zie ook Figuur S. 1): i de wijze van bepaling van de vanuit de maatschappij gewenste veiligheid tegen overstroming, hetzij als norm voor het gehele gebied, hetzij gedifferentieerd per deelgebied, bijvoorbeeld per dijkring; II de bepaling van de maatgevende belastingen voor de rivierdijken en maatregelen om deze belastingen te verminderen; m het constructief ontwerp van een stabiele beveiliging tegen overstroming; iv de afstemming van de waterkeringsfitnctie van rivierdijken met andere functies en waarden en de bij die afstemming gebruikte procedures; en v de integratie van het onderzoek naar de verschillende aspecten tot mogelijke strategische keuzen en het presenteren van de effecten van deze keuzen. Het onderzoek naar de effecten van de keuze van de veiligheid tegen overstroming en van mogelijke strategische keuzen voor de aanpak van dijkversterkingen is uitgevoerd volgens een beleidsanalytische methode. De analyse is in een aantal stappen uitgevoerd. Maatregelen die kunnen leiden tot een vermindering van de ingreep van de dijkversterkingen op de omgeving van de dijk zijn geëvalueerd en geselecteerd met behulp van een aantal relevante criteria, bijvoorbeeld het effect van de maatregel op landschaps-, natuur- en cultuurhistorische waarden (LNC-waarden) en de kosten van de maatregel. Door combinatie van de geselecteerde maatregelen zijn strategieën geformuleerd. De effecten van de verschillende waarden van de veiligheidsnorm, en een mogelijke regionale differentiatie daarin, zijn zichtbaar gemaakt met behulp van een aantal criteria. De effecten van de verschillende strategieën zijn op een overeenkomstige wijze zichtbaar gemaakt. Het resultaat van de analyse wordt gepresenteerd in zogenaamde 'scorekaarten', waarin het effect van de keuze voor de veiligheidsnorm en van de verschillende strategieën voor de aanpak van dijkversterkingen wordt weergegeven. Door de beleidsmaker kan, na het wegen van de effecten, een keuze worden gemaakt.

Over de gevolgde methodiek en de resultaten rapporteren we in het voorliggende rapport. De algemene procedure bestaat uit drie delen: 1. bepaling duren op basis van het waarnemingsmateriaal en extrapolatie van de duren naar de hogere afvoeren; 2. bepaling van de overschrijdingsfrequenties, gescheiden voor het bereik van het waarnemingsmateriaal en voor extrapolatie naar hogere afvoeren op basis van een frequentie-analyse, en het samenvoegen van de twee methoden tot één frequentielijn; 3. het vaststellen van dagfrequenties als het produkt van de duren en de overschrijdingsfrequenties, en het corrigeren van de bijbehorende afvoeren voor de effecten van rivierwerken in Duitsland en België. Allereerst is in Hoofdstuk 2 een beschrijving gegeven van de methode die RWS vroeger gevolgd heeft voor de bepalingen van de dagfrequenties. De aanname dat een afvoerpiek minimaal één volledige dag duurt is door WL als ongewenst beschouwd en dit concept is in de huidige analyse losgelaten. De bepaling van de duren uit het waarnemingsmateriaal is beschreven in Hoofdstuk 3. De duren zijn bepaald voor het winter- en zomerseizoen, waarbij de nauwkeurigheid is verhoogd door gebruik te maken van lineaire interpolatie voor de tussenliggende waarden. Voor de bepaling van de overschrijdingsfrequenties in Hoofdstuk 4 zijn twee methoden toegepast, waarvan de resulterende curves met elkaar zijn verbonden. Voor de lagere afvoeren is de overschrijdingsfrequentie gebaseerd op de analyse van de historische gemeten afvoeren. Voor de hogere afvoeren en de extrapolatie naar extreme waarden buiten het waarnemingsbereik is gebruik gemaakt van frequentie-analyse van de winter- en zomerjaarmaxima van de Rijn en de Maas. Van de verschillende verdelingen voldeed de Gumbel-verdeling het beste. De overschrijdingsfrequenties moeten voldoen aan het criterium dat de som van de winteren zomerfrequenties gelijk is aan de jaarfrequentie. Zonodig is hiervoor gecorrigeerd met een bepaalde factor. In Hoofdstuk 5 is de procedure beschreven waarmee de dagfrequenties zijn vastgesteld. Allereerst zijn, op basis van het produkt van de gemiddelde duren en de overschrijdingsfrequenties, de bijbehorende dagfrequenties (uitgesplitst voor het winter- en zomerseizoen) bepaald.

Op verzoek van de Minister van Verkeer en Waterstaat heeft het Waterloopkundig Laboratorium (WL) en het Europees Amerikaans Centrum voor beleidsanalyse (EAC-RAND) een studie uitgevoerd naar de uitgangspunten voor de rivierdijkversterking. De studie werd begeleid door de commissie 'Toetsing Uitgangspunten Rivierdijkversterkingen' (Commissie Boerden) en moest onder meer een antwoord geven op de vraag of zich sinds het in gang zetten van het lopende dijkversterkingsprogramma zodanige veranderingen in de uitgangspunten hebben voorgedaan dat thans andere keuzes zouden worden gemaakt. Deze studie is uitgevoerd voor het Nederlandse rivierengebied van Rijn en Maas. Omdat in de beperkte onderzoekstijd niet op verantwoorde wijze ook de maatgevende afvoer van de Maas kon worden onderzocht, heeft de Minister van Verkeer en Waterstaat het WL opdracht gegeven voor het uitvoeren van 'Aanvullend onderzoek maatgevende afvoer Maas'.Voor een effectieve inzet van een één-dimensionaal (1D) hydraulisch model moesten minimaal twee volledige series dwarsprofielen beschikbaar zijn. Omdat wij niet (tijdig) over deze gegevens konden beschikken, moest worden afgezien van simulaties met een lD-modellering. De analyse van afvoergegevens had onder meer tot doel vast te stellen met welke nauwkeurigheid de historische afvoeren zijn gemeten, zodat de piekafvoeren hiervoor kunnen worden gecorrigeerd

In deel I, 'Functies en waarden', wordt nagegaan of de waterkeringsfunctie van dijken beter afgestemd kan worden op de andere functies en waarden van de dijken en hun directe omgeving. Een betere afstemming, ofwel het beter inpassen van de dijk in zijn omgeving, kan leiden tot een vermindering van de schade aan of zelfs het beter benutten van kansen voor andere functies en waarden, zoals wonen, recreatie, en cultuurhistorische-, natuur- en landschapswaarden. Een goede afstemming van functies en waarden stelt eisen aan de procedures voor dijkversterking. Hier wordt in deel II van het rapport, 'Procedures', op ingegaan. Het doel van dit deel van het onderzoek is te schetsen waardoor de weerstand tegen de gang van zaken rond de voorbereiding van de dijkversterkingen wordt veroorzaakt en hoe die weerstand, voor zover het de procedurele aspecten betreft, kan worden weggenomen In deel III van het rapport, 'Financiering', wordt een overzicht gegeven van de huidige financieringsstructuur van de dijkversterking. De financieringsregelingen zijn geanalyseerd voor de fasen van planvorming en ontwerp, uitvoering en beheer. Daarnaast is een overzicht gemaakt van de mogelijkheden om extra kosten gerelateerd aan het integreren van functies en waarden te financieren door middel van aanpassingen in de huidige structuur of middels bijdragen uit andere bronnen.

In deel I 'Technische mogelijkheden voor de beoordeling van faal- en schademechanismen' wordt nagegaan in hoeverre op basis van de huidige inzichten en rekenmethoden mogelijkheden voorhanden zijn om, bij een gegeven normstelling voor de veiligheid, de ontwerpmethoden, zoals thans in de praktijk gehanteerd, zodanig te verbeteren dat dit ,leidt tot minder rigoureuze ingrepen in andere functies en waarden. Tevens wordt nagegaan in hoeverre die mogelijkheden daadwerkelijk worden benut en in hoeverre andere ontwerpaspecten dan strikt technische een rol spelen. In deel II 'Invloed van Maatgevende Hoogwaterstanden (MHW) op de noodzaak tot dijkversterking' is aan de hand van uitgevoerde case studies, beschikbare onderzoeksrapporten en interviews, nagegaan wat het. effect is van verlaging van MHW op de omvang van de d ij kversterkingen. In deel III 'Gebruik van uitgekiend ontwerpen' wordt nagegaan welke technische mogelijkheden voorhanden zijn om de dijkversterkingsmethoden zodanig te verbeteren dat dit tot minder schade aan landschaps-, natuur- en cultuurhistorische (LNC) waarden leidt. Tevens is een schatting gemaakt in hoeverre met een strategie, waarbij meer gebruik wordt gemaakt van uitgekiend ontwerpen, de schade in het onderzoeksgebied kan worden verminderd en welke extra kosten daarmee gemoeid zijn.

Uitgangspunt van het onderzoek is de thans geldende veiligheidsnorm. Volgens deze norm moeten de dijken een afvoer kunnen keren met een overschrijdingskans van 1/1250 per jaar. Uitgaande van deze norm hebben wij in Hoofdstuk 2 onderzocht wat de meest waarschijnlijke afvoer zal zijn bij de geldende veiligheidsnorm. We maken hierbij gebruik van frequentieanalyses van afvoerpieken. In 1977 is een dergelijke analyse door de Commissie Rivierdijken uitgevoerd. De Commissie heeft de negatief-exponentiële verdeling toegepast op afvoerpieken. Op basis van deze frequentieverdeling is de maatgevende afvoer voor de Bovenrijn vastgesteld op 16.500 m3/s te Lobith. De maatgevende afvoer voor de Maas is later door Rijkswaterstaat (RWS) vastgesteld op 3.650 m3/s te Borgharen. Bij onze analyse zijn wij uitgegaan van een aantal alternatieve frequentieverdelingen, zoals de Gumbelverdeling met censor, de Pearson III verdeling en de log-normale verdeling, die zijn toegepast op een serie jaarmaxima. De keuze van de juiste verdeling moet mede worden gebaseerd op kennis van het mechanisme van het ontstaan van piekafvoeren. Een hiertoe noodzakelijk model van het stroomgebied is nog niet voorhanden, zodat vooralsnog de maatgevende afvoer is gebaseerd op een middeling van de geëxtrapoleerde waarden met de drie verdelingen.

In dit deelrapport worden de effecten onderzocht van alternatieven voor het verschaffen van bescherming tegen overstroming voor de gebieden langs de Rijntakken en de Maas buiten de invloed van het getij. In het rapport wordt getracht een antwoord te geven op een van de vragen gesteld door de Minister van Verkeer en Waterstaat in haar brief aan de Tweede Kamer op 24 juli 1992. Zij vroeg daarbij na te gaan, of er elementen waren in de afweging die ten grondslag ligt aan de keuze van de veiligheidsnorm voor de rivierdijkversterkingen die zodanig veranderd zijn sinds de vaststelling van de norm in 1978, dat dit zou kunnen leiden tot een andere keuze. De huidige norm is gebaseerd op de bevindingen van de Commissie Rivierdijken (1977), die als aanbeveling gaf de dijken zodanig te ontwerpen dat 'waterstanden kunnen worden gekeerd die behoren bij een maatgevende Rijnafvoer te Lobith van 16.500 m3/s. Deze afvoer wordt overschreden met een kans van 1/1250 per jaar.' Bij het uitvoeren van de dijkversterkingen volgens deze nieuwe norm namen de protesten tegen de schadelijke effecten van de versterkingen op de landschappelijke, natuur- en cultuurwaarden sterk toe. De toenemende discussie over de uitgangspunten voor de rivierdijkversterkingen bij ieder project was aanleiding voor de Minister van Verkeer en Waterstaat voor de instelling van de Commissie 'Toetsing uitgangspunten rivierdijkversterking' (de Commissie Boertien) en het geven van een opdracht aan het Waterloopkundig Laboratorium (WL) en RAND'S European-American Center for Policy Analysis (EAC) om de uitgangspunten voor de rivierdijkversterkingen te toetsen.

Het onderzoek 'Toetsing uitgangspunten rivierdijkversterkingen' geeft antwoord op de vragen van de Minister van Verkeer en Waterstaat, zoals verwoord in haar brief aan de Tweede Kamer der Staten Generaal van 24 juli 1992: a. 'Zijn er elementen in de afweging die ten grondslag ligt aan de keuze van de norm, die nu zodanig veranderd zijn dat dat zou kunnen leiden tot een andere keuze? b. Zijn er op technisch/wetenschappelijk gebied zodanig nieuwe inzichten dat die kunnen leiden tot andere uitkomsten van berekeningen? c. Zijn er in de commentaren van de laatste tijd nieuwe elementen boven gekomen die eveneens tot een andere keuze of uitkomsten kunnen leiden en die niet in de voorgaande twee vragen zijn vervat?'Voor de beantwoording van de eerste vraag moeten de elementen worden genoemd die van belang zijn bij de vaststelling van de veiligheidsnorm. De bepaling van een norm voor de veiligheid (gedefinieerd als de kans op een ernstige schade door overstroming) ligt in het maatschappelijke spanningsveld tussen de schade door overstroming (persoonlijk, materieel) enerzijds en de schade als gevolg van de rivierdijkversterkingen (verlies aan waarden en functies) en de kosten van dijkversterking anderzijds. Het antwoord op de tweede vraag luidt eveneens bevestigend. De nieuwe inzichten hebben betrekking op de bepaling van de maatgevende afvoer van de Rijn, de invloed van ijsdammen en het grondmechanisch ontwerp. Het antwoord op de derde vraag valt in vijf delen uiteen. Het gaat daarbij om de aspecten: verlaging van de maatgevende hoogwaterstanden door maatregelen in het rivierengebied, 'uitgekiend' ontwerpen, de afstemming van de functie waterkering met andere functies en waarden van rivierdijken, de financiering van en de procedures voor het tot stand komen van dijkversterkingen.

Allereerst worden in een korte probleem-analyse de belangrijkste elementen voor het gevraagde onderzoek uiteengezet (hoofdstuk 2), resulterend in een pakket van eisen waaraan enerzijds de constructie in principe zal moeten voldoen en anderzijds de (potentiële) lokatie(s). In het daarop volgende hoofdstuk 3 wordt een voorstel gedaan ten aanzien van de mogelijke plaatsen langs de Nederlandse kust waar dit golfbreker-concept succesvol kan zijn en de hieruit te selecteren voorbeeld-lokaties. Na overleg met de door TAW-C aangewezen begeleidingsgroep zijn drie nader uit te werken voorbeeld-lokaties vastgesteld. Voor dit drietal is onderzocht wat het effect van offshore golfbrekers kan zijn. Hiertoe is eerst ingegaan op de achtergronden van een dergelijke toepassing en de effecten die hiervan het gevolg kunnen zijn (hoofdstuk 4), gevolgd door de meer specifieke ontwerp-parameters voor de golfbrekers zelf (hoofdstuk 5). In hoofdstuk 6 worden de randvoorwaarden per voorbeeld-lokatie bepaald. Op basis van deze informatie wordt vervolgens in hoofdstuk 7 overgegaan op de toepassing van de ontwerpregels voor Nederlandse omstandigheden, resulterend in initiële ontwerpen en de bepaling van de effecten. Op basis hiervan wordt een beoordeling gegeven ten aanzien van de toepassing van de vuistregels voor de Nederlandse condities, gevolgd door een bepaling van de morfologische effecten c.g. effectiviteit van de initiële ontwerpen (hoofdstuk 8). Hierna worden de ontwerpen constructief verder uitgewerkt (hoofdstuk 9), o.a. ten behoeve van de bepaling van de kosten en de algehele economische afweging (hoofdstuk 10). Tenslotte wordt dit rapport afgesloten met conclusies en aanbevelingen (hoofdstuk 11).

Een tweetal actieve stormdepressies die elkaar vrij snel opvolgden veroorzaakten in het gehele kustegebied aanzienlijke verhogingen van de waterstanden. De Oosterscheldekering is één keer gesloten, de kering in de Hollandse IJssel twee keer. Gemiddeld genomen was de duinafslag over de gehele kust matig; de grootste duinafslag was op Texel.

Verslag van de stormvloed van 21 februari 1993.

Een actieve stormdepressie veroorzaakte met name in het zuidelijke en westelijke kustgebied aanzienlijke verhogingen van de waterstanden, zodat daar vrij hoge waterstanden gemeten werden. Tijdens de stormvloed werden de Stormvloedkeringen in de Oosterschelde en de Hollandse IJssel twee maal gesloten. Het waarschuwingsbureau van de SVSD is bemand geweest van 14 november 06h30 tot 15 november 04h00. Gemiddeld genomen was de duinafslag over de gehele kust matig. De grootste afslag deed zich voor op Goeree.

Describes the process of bank erosion by currents and (ship) waves, investigations in prototype and model.

De uitgevoerde studie kent een drietal onderdelen: selectie relevante boegschroefinstallaties, bepaling initiele stroomsnelheid ter plaatse van de boegschroef, en bepaling van de stroomsnelheid in de boegstraal. Allereerst is een inventarisatie gemaakt van de geïnstalleerde typen boegschroefinstallaties resulterend in een drietal hoofdtypen. Van deze typen konden kenmerkende waarden, zoals specifieke stuwkracht en verband tussen schroefdiameter en schroefvermogen worden bepaald. Daaraan gerelateerd zijn gegevens verzameld inzake uitrustingsgraad van binnenvaartschepen met boegschroeven, geïnstalleerd vermogen en type boegschroef. Vervolgens is een methode opgesteld om de uitstroomsnelheden te bepalen voor de relevante typen boegschroefinstallaties. Hierbij is gebruik gemaakt van een bestaande formule voor hoofdschroeven, welke is aangepast in verband met extra energieverliezen. Deze energieverliezen konden worden afgeschat op theoretische en praktische gronden. Daarna is aangegeven op welke wijze de stroomsnelheid tussen een varend schip en de oever kan worden bepaald. Gegeven de uitstroomsnelheden en het snelheidsveld tussen schip en oever is daarna een rekenmethode ontwikkeld om de stroomsnelheden nabij de oever te kunnen berekenen. Dit is gebeurd door het modificeren van in de literatuur vermelde formules voor stralen die uitmonden in een stromend medium. De ontwikkelde rekenmethode zorgt ervoor dat de boegstraal afbuigt ten gevolge van de optredende retourstroomsnelheden tussen het varende schip en de oever. De gehele set formules voor de berekening van de stroomsnelheid in een boegstraal op een gegeven afstand van het schip is tenslotte samengevat en toegelicht met een voorbeeld.

Diktaat waterkeringen voor het HTS onderwijs gemaakt in opdracht van de vereninging K&O (VBKO, Vereniging van Waterbouwers) en de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat.

Parameterization of long waves for the calculation of cross shore transport.

In deze nota wordt de dijk te Terschelling qua hoogte getoetst aan het vereiste veiligheidsnivo, uitgaande van de herziene basispeilen, herziene randvoorwaarden voor de golfrandvoorwaarden voor de golfaanval en aktueel gemeten bestaande kruinhoogten. Daar waar de dijk niet voldoet worden alternatieven gegeven voor de benodigde dijkversterkingen

Deze rapportage volgt de indeling van de discussiemiddag: 1., Natuurlijk zeereepbeheer: onderzoek of beleid (dr. F. van de Meulen, Universiteit van Amsterdam) 2. Eolisch zandtransport in de zeereep (drs. S.M. Arens, Universiteit van Amsterdam) 3. Verstuivingen (prof. dr. P.D. Jungerius, Universiteit van Amsterdam) 4. De ecologie van zeereepbegroeiing (dr. W.H. van der Putten, Nederlands Instituut voor Oecologisch Onderzoek) 5. Monitoring verstuivingen en helmvitaliteit (ir. C H . Han en drs. E.H. Kloosterman, RWS-Meetkundige Dienst) 6. Dynamisch kustbeheer en waterkeringenbelang (drs. G. Veenbaas, RWS-Dienst Weg- en Waterbouwkunde) 7. Verslag van de discussie