· · · Institutional Repository

Volgens de Waterwet dienen elke zes jaar de Hydraulische Randvoorwaarden (HR) te worden vastgesteld. De HR bestaan uit hoogwaterstanden en golfrandvoorwaarden voor de toetsing van waterkeringen gegeven overschrijdingskansen welke in de wet zijn vastgesteld. Ook voor waterkeringen in havens en afgeschermde gebieden dienen de HR vastgesteld te worden, maar mag er rekening worden gehouden met een reducerende invloed als gevolg van de geometrie en de bathymetrie op de belasting door golfrandvoorwaarden. Voor het bepalen van de reductie van de golfrandvoorwaarden schrijven het Voorschrift Toetsen op Veiligheid (VTV, onderdeel van het wettelijk toetsinstrumentarium) en RIKZ (2004) een driestappenschema voor waarbij van grof naar fijn wordt gewerkt. In het schema moet worden overgegaan op een volgende stap als blijkt dat de te toetsen kering niet voldoet aan de gestelde veiligheidseisen bij de belasting uit de betreffende stap. Elke volgende stap levert een nauwkeuriger, betrouwbaarder en scherpere golfrandvoorwaarde op ten opzichte van de vorige stap. De eerste stap voor havens en afgeschermde gebieden wordt gevormd door het toepassen van ongereduceerde golfcondities en is het meest conservatief. De tweede stap bestaat uit het toepassen van het eenvoudige spreadsheetmodel ‘Golfbelasting in havens en afgeschermde gebieden’. De laatste stap in het bovengenoemde schema is de toepassing van numerieke modellen. Het spreadsheetmodel uit de tweede stap is vooral ontwikkeld voor simpele havengeometrieën en het gebruik is alleen toegestaan wanneer aan een aantal voorwaarden wordt voldaan. Een probleem is dat deze voorwaarden tot nu toe zijn gebaseerd op theorie en nog niet zijn geverifieerd aan de hand van metingen. Hierdoor is het niet duidelijk waar de werkelijke bruikbaarheidsgrenzen liggen van dit model en wanneer moet over worden gegaan op de derde meest gedetailleerde stap. De keuze welk numeriek model moet worden toegepast in de derde stap wordt overgelaten aan de gebruiker. Maar doordat modellen verschillende eigenschappen hebben, is een model niet altijd voor alle situaties geschikt voor het correct bepalen van de gereduceerde golfrandvoorwaarden. Door bruikbaarheidsgrenzen te formuleren voor numerieke modellen welke aangeven in welke situatie de modellen correcte antwoorden geven, zou deze keuze veilig en gefundeerd gemaakt kunnen worden. Onderliggend onderzoek is uitgevoerd om te bepalen binnen welke grenzen het spreadsheetmodel, SWAN (spectraal energiemodel) en Pharos (mild-slope model) geschikt zijn voor het modelleren van de indringing van golven in havens en afgeschermde gebieden en leiden tot conservatieve antwoorden. Hierbij is gefocust op havens waarvan de geometrie op het grensvlak van complex dan wel niet-complex ligt. Het effect van wind op golven niet beschouwd voor een zuivere vergelijking van de modellen. De modellen zijn toegepast op diverse cases en de resultaten zijn vergeleken met schaalmodelmetingen en resultaten van een meer gedetailleerd numeriek model. Ook zijn tests uitgevoerd waarmee de gevoeligheid van de modellen voor enkele hydraulische en numerieke aspecten is onderzocht. Op basis van de cases en de gevoeligheidstests is een oordeel gegeven over de prestaties van de modellen en zijn bruikbaarheids-grenzen opgesteld. Met het onderzoek is aangetoond dat het spreadsheetmodel waarschijnlijk breder ingezet kan worden dan de huidige richtlijnen doen voorkomen. De resultaten van het model blijken conservatief ten opzichte van gemeten waardes of numerieke modellen in situaties waarvoor het spreadsheetmodel is ontwikkeld. Echter ook in situaties waar het model oorspronkelijk niet voor ontwikkeld is, zoals havens met sterk reflecterende randen en/of veel afgeschermde gebieden, blijkt het spreadsheetmodel conservatief. Door het breder in kunnen zetten van het spreadsheetmodel kan tijd en geld bespaard worden op het gebruik van rekentechnisch duurdere en arbeidsintensievere numerieke modellen. Voor SWAN en Pharos is vanuit de opgestelde bruikbaarheidsgrenzen een schema afgeleid waarmee een onderbouwde keuze kan worden gemaakt uit de twee modellen. Pharos blijkt hierbij het breedst inzetbaar en SWAN vooral in een haven met een open geometrie welke belast wordt met een kortkammig golfspectrum. In dit laatste geval is het in SWAN missende golfproces diffractie van minder belang en komen de berekende golfpatronen van SWAN en Pharos sterk met elkaar overeen. SWAN geeft in dit geval over het algemeen wel conservatievere antwoorden. In alle andere gevallen zijn de prestaties van SWAN matig tot slecht door de afwezigheid van diffractie. Zo zijn de prestaties van SWAN matig in havens met veel afgeschermde gebieden welke belast worden met een kortkammig spectrum. Voor dit type haven wordt het aangeraden SWAN alleen te gebruiken om een eerste impressie te krijgen van het lokale golfpatroon. In havens welke belast worden met een langkammig spectrum levert SWAN slecht en wordt de toepassing van het model afgeraden. Bovenstaande conclusies zijn gebaseerd op een beperkt aantal cases. Aanbevolen wordt in een vervolgstudie de huidige dataset uit te breiden om de opgestelde bruikbaarheidsgrenzen nader te onderbouwen.