· · · Institutional Repository

This study further develops the method of probabilistic design and to address a knowledge gap in its application regarding safety and reliability, risk assessment and risk evaluation to the fields of flood defences. The thesis discusses: - a generic probabilistic design framework for assessing flood defence systems; - statistical techniques in establishing a probabilistic hydraulic boundary conditions regarding to the extreme environmental hydraulic load variables. - safety assessment and reliability based design in answering the questions of e.g how safe is the system; where is the weakest link of the system and how can be improved the safety of the system in order to meet a pre-defined target safety against floods. - risk assessment and evaluation frameworks for low-lying flood prone regions taking into account region/country specific characteristics, such as social economic development, local attitude towards flood risk etc. The proposed approaches can be further developed to apply to various common problems in civil engineering design. Applying these modern approaches in the same fields in developing countries, where the safety of the actual flood defences are relatively low and safety regulations are not well defined, is still limited and therefore promoted. These approaches have been tested for a case study of coastal flood defences in Vietnam. It has been proved that the specific reliability and risk based models developed in this study can be applied adequately to these situations in developing countries. In addition, the models are able to overcome problems of limited data.

For the probability-based design and assesment of marine structures interacting with sea waves, a reliable knowledge of the long-term wave climate is required. Wave climate data are commonly presented in the form of histograms of spectral wave parameters. The severity of a sea state is usually expressed in terms of significant wave height H, and corresponding wave period T. From the earlier stages of the development of a statistical approach to wave climate, the advantage of an analytical representation of empirical distributions of data through parametric models was recognized. The compactness of analytical description, the standardization of the representation, and the filling of information gaps, led researchers to use specific marginal and bivariate parameter models, suitable for the description of wave height and wave period statistics. A large amount of case studies is present in the literature with regard to the marginal distribution functions of H, and T and with regard to the bivariate distribution functions of Hs and T.Besides the above bivariate models that are based on the marginal distribution functions also exist. The aim of the present study is to find a particular bivariate distribution function for Hs and T, which provides a close fit to long-term (extreme) wave data presenting a deep water wave field. Several types of joint distribution function for H, and T are compared with reference to measured data. The comparison is based on the utility of the distribution functions for predictions of extreme sea states. The report is thus concerned with the estimation of extreme significant wave heights and wave periods (zero-up-crossing periods or spectral peak periods). The present study of bivariate functions is similar to the above mentioned case studies of marginal distributions. It provides a detailed analysis of the influence of the data selection procedure, the parameter estimation method and the chosen distribution function on the estimation of bivariate return values. In total flve bivariate probability models are tested for the joint statistics of Hs and T. These are: 1. the bivariate Log-normal distribution 2. the bivariate Log-normal distribution with correction for skewness (the Fang and Hogben distribution) 3. the bivariate distribution constructed from a marginal distribution for Hs and a conditional distribution for T 4. the bivariate distribution based on a marginal distribution for Hs and a marginal distribution for the (deepwater) wave steepness 5. the bivariate distribution with given marginals developed by Morton and Bowers (1997) The fourth model is proposed by Vrijling (1996). It is based on the assumption that the significant wave height (Hs) and the wave steepness (s) are independent. With in the calculations, first the bivariate distribution of Hs and s is computed by simply taking the product of the marginals of Hs and s. Then the bivariate distribution of Hs and T is determined by transforming the joint model of H, and s. The fifth model is a distribution of the Frechet class. Morton and Bowers (1997) have published an article in which a detailed description is given about the application of the model to extreme wave height and windspeed observations. They obtained good results. No further tests of the model are known to the author. Therefore, the model is included in the present study.

The Maasvlakte II project is a joint venture between Boskalis and Van Oord. During the construction, they have measured the relative density for different kind of work methods, by making cone penetration tests. The result of those measurement is, that the measured relative density for the Maasvlakte II project is higher than the values that can be found in literature for the different kind of work methods. Thus the objective of this MSc-thesis is to understand the influencing and determining processes for the relative density of dumped or sprayed sand underwater. This MSc-thesis can be divided in four parts. The first part describes the characteristics of sand and the relation between the density and the relative density. Laboratory testing is executed to determine the relevant parameters of the sand, such as the minimum and maximum density and the particle size distribution. The second part describes the used work methods, such as dumping, rainbowing, back filling through the suction pipe and spraying with a spray pontoon, that are used by the construction of the Maasvlakte II project. The third part describes the analysis of the CPT data. The CPT data is linked to the work methods and the relative density based on the correlations of Baldi and Lunne and Christoffersen. Also, a statistical analysis is made. The statistical analysis is based upon different kinds of statistical tests, such as Kruskal-Wallis and Wilcoxon Rank Sum Test. The last part consist of physical hypotheses that explain the potential influencing and determining processes for the relative density of dumped and sprayed sand underwater. The work methods used for the hydraulic placement, the discharge conditions, the layer thickness, the water depth and the soil properties of the borrow area are all important in the achieved relative densities. From statistical testing, with the Kruskal-Wallis and Wilcoxon Rank Sum Test, the used work method has an influence on the achieved relative density.

Probabilistic techniques in engineering problems are needed because they provide a deeper understanding of failure mechanisms and occurrence probabilities than deterministic techniques. In addition, they draw our attention to the consequences of failure at an early stage in the design process. However, to achieve these advantages, a well-defined model of the structure together with a robust reliability technique is needed. On the other hand, complex engineering problems with complicated boundary conditions usually are analysed with the finite element technique as presented. The finite element method provides an implicit approximation to the limit state equation (LSE) that is far more accurate than other approaches. Therefore, if one wants to have the full advantage of the probabilistic approach one needs both an advanced model and a supporting reliability technique. Known reliability techniques can be classified in three levels according to their performance. For the reliability analysis of engineering structures a variety of methods is known, of which Monte Carlo simulation is widely considered to be among the most robust and most generally applicable. The absence of systematic errors and the fact that its error analysis is well-understood are properties that many competing methods lack. A drawback is the often large number of runs needed, particularly in complex models, where each run may entail a finite element analysis or other time consuming procedure. Variance reduction methods may be applied to reduce simulation cost. This study describes methods to reduce the simulation cost even further, while retaining the accuracy of Monte Carlo, by taking into account widely-present monotonicity in limit state equations or other prior information. This dissertation focuses on problems where a highly accurate estimate of the failure probability is required, but an explicit expression for the limit state equation is unavailable and the limit state equation can only be evaluated without loss of accuracy via finite element analysis or some other time consuming process.

Momenteel wordt er hard gewerkt aan het VINEX-project Nesselande. Deze VINEX-locatie ligt aan de rand van het Groene Hart, ten noordoosten van Rotterdam. Er zullen in de komende jaren meer dan 5.000 woningen verrijzen. Een onderdeel van dit project is de uitbreiding van de bestaande Zevenhuizerplas met ongeveer 100 ha. Het diepste gedeelte van deze uitbreiding zalliggen rond NAP -65 m. Met een gedeelte van het zand dat gewonnen wordt, wordt het plangebied opgespoten. Voor een zo groot mogelijke zandopbrengst is een steil talud gunstig, echter dit vergroot de kans op het bezwijken ervan, wat grote schade tot gevolg kan hebben. Het inschatten van de risico's was het uitgangspunt van deze afstudeeropdracht. Hiervoor zijn de verschillende faalmechanismen gemventariseerd: overschrijding van maximale taludhelling afhankelijk van 1) de hoek van inwendige wrijving; 2)cohesie en grondwaterstroming; 3) afschuiving; 4) erosie ten gevolge van windgolven; 5) bresvorming; 6) zettingsvloeiingen. Na deze inventarisatie blijkt dat over een aantal van deze mechanismen niet voldoende bekend is om een volledige risicoanalyse te maken. Dit geldt ook voor het mechanisme zettingsvloeiing. Zettingsvloeiing is de benaming voor een bezwijkmechanisme, waarbij plotseling een grote hoeveelheid grond als het ware wegvloeit. Er ontstaat een zeer flauw talud. Dit verschijnsel kan zich alleen voordoen in los gepakte zandlagen. Als gevolg van een inleidend mechanisme, bijvoorbeeld trillingen opgewekt door een aardbeving of bouwwerkzaamheden, zal het zand naar een vastere korrelpakking willen overgaan. Echter het water in de porien verhindert dit, waardoor er wateroverspanningen ontstaan. Door deze wateroverspanningen kan het zand verweken, waardoor het zich als een dikke vloeistof gaat gedragen. De huidige adviespraktijk ter voorkoming van zettingsvloeiingen is grotendeels gebaseerd op statistieken die afkomstig zijn van de oevervallen opgetreden in Zeeland. Voor situaties als het maken van een zandwinput zijn deze statistieken niet representatief en daarmee niet goed toepasbaar. Omdat de kans op een zettingsvloeiing bij de uitbreiding van de Zevenhuizerplas wel aanwezig wordt geacht en de eventuele schade ervan groot zou kunnen zijn, heeft het verdere onderzoek zich hierop gericht. Om te komen tot betere adviezen zijn modellen ontwikkeld. Tot nu toe werd ervan uitgegaan dat verweking van het zand een zettingsvloeiing tot gevolg heeft. Het idee achter de hier ontwikkelde modellen is dat het verweekte zand eerst de niet-verweekte grond weg moet drukken alvorens het verweekte zand kan gaan vloeien. Aan de hand van de modellen kan de veiligheid van verschillende ontwerpen met elkaar vergeleken worden. Ook worden er vergelijkingen gemaakt met afschuifberekeningen en het blijkt dat als zand verweekt er eerder een zettingsvloeiing op zal treden dan een afschuiving. Daarnaast kunnen er uitvoeringseisen worden afgeleid uit de modellen. Zo is er een veiligheidszone te berekenen waarbinnen er geen werkzaamheden plaats mogen vinden die trillingen opwekken, zodat een zettingsvloeiing voorkomen kan worden. Bij een afgraving is ook een gebied te berekenen dat verdicht kan worden om een vloeiing te voorkomen bij de graafwerkzaamheden. Het model kan op verschillende punten verbeterd worden, zodat de berekende stabiliteitsfactoren beter met de praktijk overeenkomen. Een paar voorbeelden hiervan zijn: de invoer van minder eenvoudige profielen moet mogelijk zijn, alle mogelijke schuifvlakken moeten berekend kunnen worden en er moet rekening gehouden worden met de verhoging van de waterspanningen in de grond random het verweekte gebied.

In dit rapport wordt een probabilistisch (diepte-) ontwerp gepresenteerd voor het binnengebied van de haven van Rotterdam. Ook worden de mogelijke faalmechanismen (bodemberoering en verminderd manoeuvreerbaarheid) bestudeerd. Als referentie modellen zijn bestudeerd de modellen Harap en Protide van Rijkswaterstaat, en CADET van US Army Corps of Engineers. Deze modellen zijn echter toepasbaar in open wateren (buiten de haven) en verschillen hiermee, zoals in het rapport naar voren zal komen, met het model voor het binnengebied. Het probabilistische ontwerp beoogt inzicht te verkrijgen in de sterkte “R” (resistence) en de belasting “S” (sollicitation) van een systeem. De nautisch gegarandeerde diepte kan dan gezien worden als sterkte (R) in het model en het getij, de golven, squat en diepgang als belasting (S). In deze studie worden twee zogenaamde faalmechanismen onderscheiden: • Bodemberoering • Verminderde manoeuvreerbaarheid/bestuurbaarheid De verschillen tussen de twee faalmechanismen in de bepaling van de kielspeling zijn onderzocht. Daarin zijn de hiervoor genoemde parameters gerelateerd aan het faalmechanisme. Zo is gebleken dat niet alle factoren relevant zijn voor elk faalmechanisme. In geval van het faalmechanisme bodemberoering is logischerwijs geen rekening gehouden met de manoeuvreermarge. In geval van verminderd manoeuvreren wordt het aspect ‘scheepsbewegingen in golven’ niet in beschouwing genomen, vanwege het dynamische karakter van het aspect. Gezien de zeer beperkte golfindringing kan gesteld worden dat het faalmechanisme bodemberoering niet dominant is. Bovendien ligt de referentiediepte bij dit faalmechanisme (geconsolideerde bodem) lager dan de referentiediepte van het faalmechanisme verminderd manoeuvreren (nautische bodem). Het faalmechanisme verminderd manoeuvreren is dan ook het uitgangspunt van het model. Hierbij is de aanvaardbare kans (het criterium) op verminderd manoeuvreren 1%. Met behulp van de Monte Carlo Simulatie is de kielspeling Z bepaald aan de hand van verdelingen van de parameters in formule (1), waarbij moet gelden Z<1 om falen te voorkomen. De simulatie is uitgevoerd voor de havens en het Beerkanaal in de Maasvlakte 1. Vervolgens is de diepte in de havenbekkens geoptimaliseerd door de nautisch gegarandeerde diepte te verhogen of verlagen tot dat de diepte net voldoet (<1,0%). De conclusies uit deze studie zijn: • Het is mogelijk om ook voor het binnengebied de diepte op een probabilistische manier uit te rekenen; • In het onderzochte gebied is het faalmechanisme “verminderd manoeuvreren” dominant ten opzichte van het faalmechanisme “bodemberoering”; • De probabilistische methode lijkt een voordeel op te leveren in de orde grootte van tienden meters tot zelfs meer dan 1 meter; • Toepassing van een toelatingsbeleid binnen de probabilistische methode is noodzakelijk; • De mogelijkheid bestaat om het toegepaste model uit te breiden tot een operationele tool.

De Maas kent een aantal waterbouwkundige kunstwerken die het einde van hun ontwerp levensduur van 50 tot 100 jaar naderen. Het is daardoor van belang te bepalen wat de huidige conditie van de kunstwerken is om de betrouwbaarheid van de Maascorridor te waarborgen. Om de huidige conditie van de kunstwerken te bepalen, dienen de constructieve elementen conform de voorschriften getoetst te worden. De uitkomst van de toetsing van een elementen geeft aan of het element wel of niet voldoet aan de voorschriften. Het resultaat zegt niks over de betrouwbaarheid van een element. Het doel van het onderzoek is: Het komen tot een algemene relatie tussen de “Unity Check” van onderdelen van natte kunstwerken en de faalkansen, dat uiteindelijk voor elk onderdeel toegepast kan worden, om zo tot een nauwkeurige faalkans voor de corridor te komen die op een snelle manier toegepast kan worden. In dit onderzoek wordt uiteindelijk gewerkt vanuit de basis van de relatie naar de relatie voor een aantal case studies. Voor het modelleren van de case studies moeten de kansverdelingen met bijbehorende verdelingsparameters voor de stochastische variabelen bepaald worden. Voor en deel van de stochastische variabelen is in het verleden al onderzoek naar gedaan. De sterkte van materiaal en afwijkingen in de dimensies zijn variabelen waarvoor al onderzoek is gedaan, maar belastingen zijn erg situatie afhankelijk, waardoor hiervoor in dit onderzoek extra aandacht aan besteed is. In dit onderzoek zijn voor twee stuwen in de Maas een aantal stalen en op druk belaste betonnen elementen als case studies genomen. De uitkomsten van de probabilistische berekeningen (uitgedrukt in betrouwbaarheidindices) zijn vergeleken met de unity checks van de elementen. De resultaten zijn gecategoriseerd om uiteindelijk de betrouwbaarheidsindex voor de unity check te kunnen bepalen.

To date no study has been done to analyse the effect on water level for the Dutch coast from the passage of storms over the North Sea. This research examines the feasibility of developing a joint probability method to determine the extreme water level for the Dutch coast, resulting from these storms. This has been done by means of a parametric model, which determines the hydraulic boundary conditions from a set of significant storm parameters. The objective of this research is to obtain physical knowledge in predicting the water level for the Dutch coast. This provides a better understanding of the contribution of storm characteristics to high water levels, and can therefore be very useful in the forecasting of extreme surges from the passage of these storms. Secondly, possible changes in meteorology can be taken into account in this model, in contrast to the current method. Another advantage is that the simulated wind field based on storm parameters may also be a tool for simulating and understanding the behaviour of waves for the North Sea and the joint probability with the water level.

Introduction Floods are a threat to millions of people who live in lowlands like the Netherlands. Therefore the Dutch government has been given re-quirements for primary flood defence systems like dikes. The current condition of most of these dikes does not fulfill to these requirements based on flood risk analyses of RWS. The most logical step is to take measures by constructing new structures or planning regular maintenance activities over time. It is most commonly used to focus on economical most beneficial measures and maintenance intervals for a primary flood defence system like the Afsluitdijk. Research goal RWS aims to launch a certain risk-driven maintenance concept named RAMSSHEEP which should be developed by the current market. The objective is to assess whether or not RAMSSHEEP can be applied as a risk-driven maintenance tool for primary flood defence systems based on the results of the existing method of Probabilistic Approach. By describing the two approaches of a flooding problem more insight will be gained in the advantages and disadvantages of RAMSSHEEP. Methodology and approach A general flooding problem has been ap-proached by analyzing the system on its main functions. Subsequently, a probabilistic analysis has been made by estimating the possible damage and its annual probability of occurrence which together lead to the monetary risk. To decrease this probability of occurrence some measures can be taken which will cost a certain amount of money. Eventually these investments will be analyzed whether or not this amount is lower than the expected level of damage in the old situation, so is the criterion of gaining safety larger than the improvement costs met? Moreover, it is not always profitable to take such investments in an existing system. There-fore maintenance can be applied to decrease the probability of occurrence temporarily. Dominant failure events have been approached by describing scientific deterioration models which illustrates decrease of strength over time. A maintenance optimization describes the most economical beneficial time intervals in which maintenance should be applied based on the deterioration model. Eventually these results form the basis for the translation to RAMSSHEEP requirements. This result illustrates which requirements have been used and which not. This comparison (Proba-bilistic Approach vs. RAMSSHEEP) gives more grip on the assessment of the correctness of RAMSSHEEP as a risk-driven maintenance tool in the hydraulic engineering. Conclusion and recommendation The probabilistic analysis always gives the most economical beneficial solution which forms the main driver of all the problems in society. RAMSSHEEP has proven not to be able to use as a risk-driven maintenance tool with economics as the main driver. By combining the probabilistic analysis and maintenance optimization, it is recommended to apply a new given model named EMAR.

The aim of this study is to develop new interpretation methods and overall risk assessment models for navigation aspects in association with waterway design. The methods, which are based on the results achieved from ship maneuvering simulation and numerical models, address two ship accident scenarios (i.e. grounding or collision with fixed objects) in terms of the occurrence probability of such accidents. The final results derived from risk assessment are straightforwardly used in the optimal design of waterway dimensions. Several important procedures pertaining to the application of design tools and techniques for such purposes have also been discussed.

Om problemen betreffende ruimtetekort in de Rotterdamse haven het hoofd te bieden wordt onderzocht of een nieuw haventerrein voor de kust kan worden aangelegd, de TweedeMaasvlakte. Dit terrein moet voldoende worden beschermd tegen golven afkomstig uit zee en hoge waterstanden. Om golfbrekers en andere civieltechnische constructies ten behoeve van dit project te ontwerpen en uit te voeren is een goede beschrijving van het hydraulische klimaat in de uiterste grenstoestanden in de bruikbaarheidsgrenstoestand vereist. Het afstudeerrapport heeft betrekking op de beschrijving van het hydraulisch klimaat in de uiterste grenstoestand. Dit klimaat zou kunnen worden vastgelegd door een gezamenlijke kansdichtheidsfunctie van de hydraulische lange termijn variabelen. Deze hydraulische variabelen zijn tenminste: de waterstand, de significante golfhoogte, de piekperiode en de hoofdgolfrichting. De vraag is, hoe deze gezamenlijke kansdichtheidsfunctie moet worden beschreven. Dit kan geschieden door middel van fysische modellen of door modellen gebaseerd op de meetdata. De beoogde locatie van de Tweede Maasvlakte ligt ter plaatse van relatief ondiep water terwijl er slechts metingen beschikbaar zijn op relatief diep water (Euro-O platform). De beoogde werkwijze is het hydraulische klimaat eerst ter plaatse van de relatief diep waterlocatie te beschrijven met behulp van fysische modellen en later te vertalen naar de relatief ondiep waterlocatie. Deze vertaalslag valt buiten de hoofdlijn van dit afstudeeronderzoek. Het verband tussen de waterstand en de significante golfhoogte kan worden beschreven door de methode van Vrijling en Bruinsma, welke gebruik maakt van een gemeenschappelijke ontstaansbron, het windveld. Het verband tussen de significante golfhoogte en de piekperiode kan worden beschreven door het golfsteilheidsmodel voorgesteld door Vrijling. Hierbij wordt de koppeling gelegd via de diep water golfsteilheid. Tenslotte kan de hoofdgolfrichting worden gekoppeld aan de windrichting binnen een storm. Om de modellen te verifieren en te kalibreren is er een dataset geselecteerd met onderling onafhankelijke stormen door een combinatie van de Peak Over Threshold methode en de methode van depressiebaan selectie. Bij verificatie van de geinplementeerde modellen geeft de golfgroeirelatie van Bretschneider, welke onderdeel is van het model van Vrijling en Bruinsma, voor golven op ondiep water en beperkte strijklengte te lage waarden voor de significante golfhoogte. Een ander onderdeel van de methode van Vrijling en Bruinsma is de windopzet-windsnelheidsrelatie, waarvan het gemiddelde goed te bepalen is. De metingen vertonen echter wel behoorlijke spreiding om dit gemiddelde. Kennis van de meteorologische weerssituatie boven de gehele Noordzee lijkt belangrijk te zijn om dit laatste aspect te kunnen verklaren. Indien deze twee problemen worden verholpen, kunnen de geimplementeerde modellen het hydraulische klimaat waarschijnlijk goed beschrijven. Extrapolatie kan in dat geval ondersteund worden door fysica. Er is bekeken in hoeverre het geimplementeerde golfsteilheidsmodel wordt ondersteund door het modelvan Battjes/ Mitsuyasu gebaseerd op de piekfrequentie van het zeegangsspectrum. Ook het op metingen gebaseerde model van De Haan is met dit geimplementeerde golfsteilheidsmodel vergeleken. Tenslotte is het geimplementeerde model van Vrijling en Bruinsma vergeleken met deze methode DeHaan. Het fysisch-theoretisch model van Battjes/ Mitsuyasu lijkt het golfsteilheidsmodel niet tegen te spreken en ook de methode De Haan geeft redelijk overeenkomende resultaten, ondanks de verschillende aannames. Bij vergelijking van de modellen voor de relatie tussen waterstand en significante golfhoogte treden er niet te verwaarlozen verschillen op tussen de methode De Haan en de methode van Vrijling en Bruinsma.

In Singapore, large-scale land reclamations are executed, in which among else Van Oord ACZ is participating. The subsoil of these reclamations often consists of soft, compressible materials, such as marine clay. Depending on the clay properties, the thickness of the soft layer and the thickness of the placed sand layer, a certain settlement will occur within a certain consolidation time. To control the occurring settlement and/or to shorten the consolidation time, different measures are available, for instance: installation of prefabricated vertical drains, installation of a temporary surcharge, a combination of vertical drainage and surcharge. The measures above are recapitulated called "soil improvement". During the tender procedure as well as during the actual execution of the reclamation works, it is of great importance to predict the settlement and consolidation time (possibly including a soil improvement) accurately. The main objective was to answer the following question: "Can a probabilistic analysis of the soil parameters and calculation models give a surplus value in the prediction of the settlement, consolidation time and the soil improvement needed?". The conventional method to calculate the consolidation time and the settlement is a deterministic one. From a set of data, a representative value is determined, which is then used in the consolidation calculations. In order to calculate the settlement and consolidation time, with stochastic variables, a Monte Carlo simulation is executed. For this purpose a model has been developed, from which the basic outline is visualised in the left figure. Risk can be defined as the product of the probability of a failure and the results of that failure, expressed in a financial value. In general one should minimise the total costs to obtain an optimal design. The minimum total costs represent the optimum combination of surcharge and vertical drainage. Probabilistic calculations increase the insight in the costs involved in a soil improvement and make an economically optimal design possible."

In Nederland bestaat 81% van de primaire waterkeringen uit duinen. Deze duinen worden in de huidige praktijk beoordeeld op veiligheid aan de hand in 1984 opgestelde 'Leidraad voor de beoordeling van de veiligheid van duinen als waterkering' [TAW, 1984], welke de ontwerp-duinafslag met een overschrijdingsfrequentie van eens per 100.000 jaar berekend. Door toegenomen inzichten in duinafslagbepalende factoren blijkt deze leidraad belangrijke factoren te verwaarlozen. Stormduur, piekperiode en tijdsafhankelijkheid van de processen worden niet meegenomen in de berekening. Tevens wordt in de praktijk geen rekening gehouden met de aanwezigheid van een platen en geulengebied voor de kust en wordt gerekend met diep-water randvoorwaarden. De doelstelling van dit rapport is het berekenen van de veiligheid van de duinen nabij het zeegat van Texel, waarbij de bezwaren van de huidige leidraad weggenomen worden. Er wordt daarbij gebruik gemaakt van de probabilistische methode 'De Haan' [van Marle, J.G.A., 2000] om de frequentieverdeling van de duinafslag te bepalen. Deze methode wordt thans gebruikt om dijken te ontwerpen. De basis van de methode De Haan is een dataset van simultaan gemeten stormparameters op diep water, bestaande uit windsnelheid, golfhoogte, waterstand en piekperiode. Door het aantonen van asymptotische afhankelijkheid tussen de stormparameters is het mogelijk om deze stormparameters te extrapoleren naar extreme waarden. Doordat er een opdeling is gemaakt naar stormrichting zijn er verbanden aangetoond tussen stormduren en de overige parameters zodat ook de stormduur meegenomen wordt in de uitwerking volgens 'De Haan'. De uitwerking is een case-studie waarbij een buitendelta aanwezig is. Het golfveld dat ter plaatse tijdens extreme situaties optreedt is berekend met het golfmodel SWAN [Holthuijsen, L.H., e.a., 2000]. De duinafslag is vervolgens berekend met het tijdsafhankelijke duinafslagprogramma DUROSTA [Steetzel, H.J., 1993]. De volgende conclusies zijn getrokken: De veiligheid van de duinen, berekend met de methode De Haan, is groter dan de wet vereist. De duinen ter plaatse zijn breed en hoog genoeg om stormen te kunnen weerstaan met een overschrijdingsfrequentie die kleiner is dan eens per 100.000 jaar. De invloed van de buitendelta op het golfveld is groot. Ten opzichte van diep water is de significante golfhoogte nabij de kust met zon 50% afgenomen. De methode 'De Haan' is een bruikbare methode om een duinverdediging te toetsen. De resultaten geven helder de duinafslag weer bij elke overschrijdingsfrequentie. Door het gebruik van het tijdsafhankelijke duinafslagmodel DUROSTA is het mogelijk om de stormduur in de berekening op te nemen, welke een belangrijke duinafslagbepalende factor is.

Rijkswaterstaat, als grootste beheerder van civieltechnische kunstwerken, is erg actief op het gebied van het onderhoud van kunstwerken. Een specifieke groep kunstwerken op het gebied van onderhoud wordt gevormd door kunstwerken met een groot aantal gelijksoortige componenten. Voorbeelden hiervan zijn de schuiven en hydraulische cilinders van de Oosterschelde Stormvloedkering. Deze componenten hebben ongeveer dezelfde levensduurverdeling en een zelfde leeftijd. Door deze eigenschappen en doordat er een groot aantal van deze componenten in een systeem zitten, kan het vervangen tot problemen leiden. Deze problemen liggen op het gebied van de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van het kunstwerk, of worden veroorzaakt door een te kleine vervangingscapaciteit, capaciteit van de leverancier of een niet toereikend budget. Rijkswaterstaat wilde om deze reden weten hoe het vervangen van componenten die in grote aantallen voorkomen het beste in zijn werk kan gaan. In dit afstudeerwerk is er een model opgezet, waarmee een optimale vervangingsstrategie kan worden bepaald. In dit model wordt het systeem gedrag onder invloed van het vervangen van componenten bepaald met behulp van een Monte Carlo Simulatie. Als uitgangspunt is hierbij genomen dat er preventieve vervangingen gespreid in de tijd worden uitgevoerd. De optimale vervangingsstrategie is de strategie met de laagste totale contante waarde van de kosten. Als er vroeg wordt begonnen met het uitvoeren van preventieve vervangingen neemt de faalkans voor de meeste systemen af, waardoor de risicokosten eveneens afnemen. Het vroeger beginnen met het uitvoeren van preventieve vervangingen zorgt er echter voor dat er niet volledig gebruik wordt gemaakt van de levensduur van de componenten, hierdoor gaat er economische waarde verloren. Om een optimale vervangingsstrategie te bepalen moet er een evenwicht worden gevonden tussen de vervangingskosten van de componenten en de risicokosten. Aan de hand van een casestudie naar de vervanging van de axiaal plunjerpompen is de praktische toepasbaarheid van het model getest. Hieruit bleek dat een groter aantal component, een kleinere standaardafwijking van de levensduur van een component en een langere vervangingsduur leiden tot een hogere faalkans van een systeem met grote aantallen gelijksoortige componenten. Het preventief vervangen van componenten is gunstig als de kosten van een preventieve vervanging laag zijn ten opzichte van de kosten van een correctieve vervanging. Ook als falen van een systeem grote gevolgen heeft is het uitvoeren van preventieve vervangingen gunstig.

De aandacht voor veiligheid is de laatste jaren enorm toegenomen. In Nederland is dit voornamelijk aangewakkerd door de cafand in Volendam (2001) en de vuurwerkramp in Enschede (2000). Binnen de transportsector hebben zich in het buitenland calamiteiten voorgedaan, zoals de brand in een skitrein in Kaprun (Oostenrijk) en de metrobrand in Daegu (Korea). Op dit moment worden in Nederland een aantal ondergrondse tram- en metroprojecten aangelegd, namelijk de Noord/Zuidlijn, de RandstadRail en de IJtram. Elke projectorganisatie moet aantonen dat het bouwwerk veilig is, voordat de gemeente de bouwvergunning zal afgegeven. Er is echter geen gestandaardiseerde methode om de veiligheid van een bouwwerk aan te tonen. Ook is er in de wet geen veiligheidsnorm vastgelegd, waaraan de veiligheid van een project kan worden getoetst. In dit afstudeeronderzoek is een opzet gemaakt voor een kwantitatieve risicoanalyse (QRA), waarmee het risico van een metrosysteem berekend kan worden. Door een viertal Nederlandse tram- en metrosystemen met elkaar te vergelijken is een ontwerp gemaakt van een standaard metrosysteem. Hierbij is de geometrie van het metrosysteem en verschillende veiligheidsmaatregelen vastgelegd. Uit de scenarioanalyse is gebleken dat brand het meest bedreigende scenario is voor metrosystemen, hierbij vallen de meeste slachtoffers. Daarnaast is een veiligheidsnorm vastgesteld voor ondergrondse metrosystemen. Gegeven de bovengenoemde input (norm, metrosysteem, scenario) is het QRA-model gebouwd. De input van de veiligheidsmaatregelen is variabel. Uit de figuur blijkt dat het standaard metrosysteem nog niet geheel voldoet aan de gestelde normering. Daartoe is een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd voor de gehanteerde faalkansen in de QRA. Ook is de geometrie aangepast en bekeken wat de invloed hiervan is op de veiligheid. Hieruit is gebleken dat het menselijk handelen (bestuurder evenals passagiers) een grote invloed heeft op de veiligheid in het metrosysteem. Ook is de geometrie van het systeem van erg groot belang voor de veiligheid. Aanbevolen wordt om het aspect veiligheid zo vroeg mogelijk in het ontwerpproces mee te nemen. Ook moet de bestuurder een gedegen opleiding krijgen. Daarnaast zou een onderzoek moeten worden gestart naar het kwantificeren van veiligheidsmaatregelen.