· · · Institutional Repository

In de Hoofdstukken 2,3,4,5 en 6 wordt iets verteld over waterkracht in het algemeen en het gebeuren er omheen. In Hoofdstuk 2 wordt uitgewijd over waterkracht in het algemeen in de paragrafen 1 en 2. In de paragrafen 3,4 en 5 wordt verteld over Klein Verval Waterkracht, iets algemeens, energieopbrengst, en iets over de problematiek die bij Klein Verval Waterkracht de kop opsteekt. Komen we bij Hoofdstuk 3, daar is het hele hoofdstuk gewijd aan turbines. Er wordt hier uitleg gegeven over de werking van de verschillende soorten turbines. Ook wordt er gekeken wat een tubine een turbine maakt. Tenslotte wordt voor iedere soort van turbine een toepassingsgebied aangewezen. In Hoofdstuk 4 wordt verteld over dynamo's en generatoren. Hieruit zal blijken dat er voor waterkracht meer komt kijken dan alleen verval en debiet, maar dat het.wenselijk is deze binnen bepaalde grenzen te houden. Via Hoofdstuk 4 gaan we dan dan naar Hoofdstuk 5 waar uitgebreid gekeken wordt naar de andere werken die de waterkrachtcentrale een waterkrachtcentrale maken. Men denke hier aan waterin en uitlaten, het turbinehuis en andere civiele werken. Na de hoofdstukken 1 t/m 5 gelezen en begrepen te hebben is het maar een kleine stap naar Hoofdstuk 6 waar eens nader op de kosten wordt ingegaan. Vervolgens wordt in Hoofdstuk 7 gekeken naar het belang van waterkracht in ontwikkelingslanden. "Is waterkracht hier een haalbare kaart?", is een belangrijk punt in ontwikkelingslanden. In Hoofdstuk 8 wordt ingegaan op de standaardisatie van kleine waterkrachtcentrales. Is het verstandig deze modulen te ontwerpen naar Nederlandse omstandigheden? In Nederland zijn de mogelijkheden immers niet toerijkend om een grootschalig project op poten te zetten. Zit er toekomst in de Klein Verval Waterkracht? Hoofdstuk 9 probeert onder andere op deze vraag een antwoord te geven. Ook staan in Hoofdstuk 9 een aantal punten die nog verdere aandacht vereisen.

Laboratory research on the distribution of stones during the dumping process from a side stone dumping vessel. Focus on the variation in the height of the toplayer of the bed protection (degree of leveling). Research in cooperation with Royal Boskalis Westminster.

Een van de meest toegepaste typen golfbrekers is de conventionele golfbreker. Dit is een constructie van meerdere lagen natuursteen soms afgedekt met een of twee lagen betonblokken waarbij verplaatsingen van elementen over het talud niet worden toegelaten. Een bermgolfbreker, opgebouwd uit meer, maar lichtere steen kan goedkoper zijn. Het idee bij dit type golfbreker is dat de taluds bij aanleg steil worden opgetrokken waarna de dwarsdoorsnede onder golfaanval zijn uiteindelijke vorm krijgt. Door het toelaten van verplaatsingen van de bekledingselementen loodrecht op de as van de golfbreker kunnen kleinere stenen worden toegepast, welke over het algemeen in grotere hoeveelheden in de groeves voorkomen waardoor ze goedkoper zijn. Omdat voor bermgolfbrekers meer eenvoudige uitvoeringsmethoden toegepast kunnen worden kan hierop ook vaak bespaard worden. Aan de hand van een case: 'de havenuitbreiding van Galle (Sri Lanka)' is als alternatief voor een gegeven ontwerp van een conventionele golfbreker met tetrapods (betonnen elementen) in de toplaag, een bermgolfbreker ontworpen. Op basis van materiaalkosten, uitvoeringskosten en het risico van schade tijdens de bouw is een afweging tussen bovengenoemde constructies gemaakt.

Dit is het verslag van het modelonderzoek naar de waterbeweging in de circulatiekommen ("eieren van Thijsse") bij de stuwen in de Neder Rijn. Het doel van het onderzoek was in de eerste plaats het bepalen van het stroombeeld in en rond de kommen. Kennis daarvan is onontbeerlijk ter bepaling van de uitwisseling van water en sediment tussen rivier en kommen ter bepaling van de sedimentatie in de kom. Vanwege de aanwezigheid van zeer fijn slib in de prototypekom kon het sediment niet gemodelleerd worden. Het model is eenvoudig gehouden, met verticale wanden en een vlakke bodem. Het daarin bepaalde stroombeeld liet een menglaag zien die de kom in gebogen is, waardoor een afname van de stroomsnelheid in de rivier ontstaat, die in de verschillende gevallen tussen 9 en 12,5 % lag. De snelheden in de menglaag zijn goed te beschrijven met een foutenintegraal. Het nut van een dergelijke beschrijving komt tot uiting in de theoretische bepaling van het uitwisselingsdebiet van water, waardoor ook de uitwisseling van zwevend sediment wordt bepaald.

De huidige veerverbinding tussen Boskamp en Jenny funktioneert onvoldoende om te kunnnen zorgen voor een goede verkeersafwikkeling en is onbetrouwbaar en onveilig. Uit de planologische vóór-studie (rapport 1) volgt dat de benodigde overzet kapaciteit in 2019, 130 personen-auto equivalenten per uur moet bedragen. Om dit doel te bereiken, is naar verschillende alternatieve oplossingen gekeken. Na afweging van de verschillende alternatieve oplossingen, blijkt dat het "twee veerboten en nieuwe steigers" systeem het hoogst skoort. Deze geheel vernieuwde veerverbinding zal op de huidige lokatie gesitueerd worden. De veerboten zijn van het type Roll-on/Roll-off en moeten een laadkapaciteit hebben van ongeveer 30 p.a.e .. De vereiste snelheid bedraagt 18 km/u (de normale trage boten). Bij de uitwerking van de steiger konstruktie zal zoveel mogelijk hout toegepast worden. De steiger afmetingen zullen worden aangepast aan de huidige verkeerseisen. Ook zullen de steigers beschermd worden tegen aanvaringen. In dit rapport zal dit alternatief verder uitgewerkt worden.

De in 1978 gereedgekomen golfbreker van Arzew werd in 1980 onverwacht zwaar beschadigd. In dezelfde periode traden vergelijkbare schadegevallen op bij andere grote golfbrekers rond de Middellandse Zee. Dit is onder andere aanleiding geweest tot veel onderzoek wat de kennis op het gebied van golfbrekerontwerp vergroot heeft. Voor dit afstudeerproject is in deel A een inventarisatie van de huidige kennis omtrent het ontwerp van golfbrekers van het type ' Arzew' gemaakt. In deze voorstudie is er vanuit gegaan dat de hoofdfunctie van de golfbreker 'het beschermen van de haven tegen invallende golven' is. De volgende oorzaken voor falen van een golfbreker zijn hierin beschreven: Transmissie, Golfoverslag en Instabiliteit van een of meerdere onderdelen van de golfbreker. Tot slot zijn enkele in deel B beschreven ontwerpen vergeleken met het oorspronkelijke ontwerp en de huidige situatie. De ontwerpgolfhoogte van het oorspronkelijke ontwerp (H.ad = 9.9 m) blijkt hoog te zijn in vergelijking tot de ontwerpgolfhoogte van het gekozen ('optimale') ontwerp (Hssd = 8.9 rn). Wanneer de huidige inzichten ten aanzien van het ontwerp van golfbrekers van het type 'Arzew' en een ontwerpgolfhoogte van circa 10 meter toegepast zouden zijn zou het ontwerp van de golfbreker van Arzew (EI Djedid) tetrapodes van 68 ton in plaats van 48 ton gehad hebben.

In dit deelrapport is de bekkendijk van een pompaccumulatiecentrale ontworpen. De dijk moet veertig meter water keren en wordt gebouwd van zand. Vanwege de consequenties bij een doorbraak van het bekken, wordt een faalkans kleiner dan Delta-norm geaccepteerd. Deze kans is aan de zeezijde van het bekken 10-4 en aan de landzijde 10-6. Als basis voor het ontwerp zijn gegevens verzameld over onder andere topografie, meteorologie en geologie. Uit inventarisatie van de grenstoestanden volgt onderzoek naar de kruinhoogte, kwel, stabiliteit en deformaties. Als laatste onderdeel in dit deelrapport wordt de bekleding van de bekkendijk onderzocht. De plas- of kreukelberm wordt bekleed met zinkstukken en stortsteen en het onderste gedeelte van het buitentalud met Haringmanblokken of open steenasfalt. Een verdediging van het bekken met een duinprofiel is een alternatief. Het bovenste gedeelte van het buitentalud wordt door klei en beplanting beschermd tegen erosie. Voor bekleding van het binnen talud komt alleen asfaltbeton in combinatie met een waterdicht membraan in aanmerking. Afhankelijk van de toelaatbare kwelverliezen, kan voor bekleding van de bekkenbodem een waterdicht membraan, klei of slib worden toegepast. In het deelrapport ' Uitvoering + Kosten Bekkendijk ' is aan de hand van de kosten een keuze gemaakt voor bekleding van de bekkendijk.

In Nicarugu kampt men met grote drinkwaterproblemen. Tijdens een voorstudie in 1984 is de drinkwatersituatie geinventariseerd. In dit afstudeerwerk wordt een studie gedaan naar wateropslagalternatieven, een geschikte damlocatie en ontwerpcriteria voor een aarden dam, alsmede een beschouwing van enkele ontwerpaspecten van een gekozen gabondam-oplossing voor een drinkwaterreservoir in de rivier Rio Cuisalá, Nicaragua.

Als eis is gesteld dat men probeert zoveel mogelijk energie op te wekken met een zo'n klein mogelijk reservoir. Er wordt rekening mee gehouden dat de theeplantage in de toekomst meer vermogen nodig zal hebben. Het reservoir peil komt te liggen op NP+ 210,50 m, zodat een re servoirdiepte wordt bereikt van 9,50 m. De reservoirinhoud bedraagt nu ongeveer 1.200.000 m3. Er wordt 200 l/s voor waterkrachtdoeleinden gebruikt. De rivier de Vitero wordt door middel van een dam afgesloten. In de Lime wordt een waterinlaat gemaakt die de gehele afvoer van de Lime, met een maximum van 110 l/s, naar een transportkanaal leidt. Dit kanaal transporteert de afvoer naar het reservoir. Op deze manier, zo is berekend, kan met deze reservoirinhoud een overschrijdingskans van 1 maal in de 25 jaar gehaald worden. Dit wil zeggen dat een dag in de 25 jaar geen energie opgewekt kan worden. De damhoogte is bepaald op NP+ 212 m, zodat de dam, gerekend vanaf de fundering 13 m hoog wordt. Er is gekozen voor een homogene aarden dam met een waterdichte laag in het bovenstroomse talud. ( Zie figuur 1.1 en 1.2 ) Het water wordt via een tunnel onder de dam door geleid, en vervolgens-via een drukleiding naar de turbines gevoerd. Er is gekozen voor twee turbines, die elk 150 l/s kunnen verwerken, om de kans dat er geen energie geleverd kan worden te verkleinen. Bij de berekening van de inhoud van reservoir is gerekend met een debiet voor waterkracht van 200 l/s. Wanneer men, overdag 300 l/s en 's nachts 100 l/s gebruikt voor energieopwekking, is dit gemiddeld toch 200 l/s, maar heeft men overdag de beschikking over meer vermogen. Per jaar kan op deze manier ongeveer 2.000 MWh opgewekt worden.

In dit rapport wordt een overzicht gegeven van de stroomgebieden in Nederland die door de natuurlijke omstandigheden mogelijkheden geven om kleinschalige waterkracht toe te passen. Na de afbakening van de omvang van het onderzoek \\Drdt in hoofdstuk 3 een overzicht gegeven van verschillende turbines en hun toepassingsgebieden. Het blijkt dat voor Nederlandse omstandigheden met zeer kleine valhoogtes (3 m of minder), de propeller-, Kaplan- en crossflow-turbine het meest geschikt zijn. Naast de keuze van het type turbine is de keuze van het type generator het belangrijkst. Er kan gekozen worden tussen synchrone en a-synchrone generatoren. Deze keuze is zeer gebruiks- en locatiegebonden. Er zijn uit de zeer vele stroomgebieden van de provincies Noord-Brabant, Limburg, Gelderland en Overijssel een aantal stroomgebieden geselecteerd. Deze selectie is uitgevoerd op grond van een globale economische berekening. Hierbij wordt een minimale grootte van een stroomgebied vastgesteld, zodat een redelijke kans bestaat dat er rendabele locaties in dat gebied aanwezig zijn. Er is hierbij uitgegaan van een minimaal vermogen van 25 kW en een minimale valhoogte van een meter. Er waren van enige stroomgebieden valhoogtegegevens beschikbaar, die in dit selectiecriterium zijn meegenomen. De provincie Drenthe is een apart geval. Dit gebied is in zijn geheel aan een onderzoek onderworpen. Van ieder stroomgebied zijn achtereenvolgens de locaties geïnventariseerd, waar het mogelijk zou kunnen zijn om kleinschalige waterkracht toe te passen. Dit is vooral het geval bij stuwen en sluizen. Het is niet mogelijk gebleken zonder verder onderzoek de economische haalbaarheid te bepalen, arrlat hierop vele factoren invloed hebben. Ben van de belangrijkste factoren, de bouwkosten van een klein waterkrachtwerk zou een nader onderzoek waard zijn. Er is van iedere locatie geprobeerd een schatting te maken van het op te ~en vermogen. Hiervoor heeft men debiet- en valhoogtegegevens nodig van elk stroomgebied. Debietgegevens zijn in ruime mate voorradig en deze waren goed tot ontwerp debieten voor iedere locatie te herleiden. Het bleek dus niet noodzakelijk te zijn aan de grenzen van een stroomgebied nauwkeurig te bepalen. Als maatgevend debiet is aangehouden het debiet dat 60% van de tijd overschreden wordt. Valhoogtegegevens zijn veel minder aanwezig. In het geval ze er niet waren, is er wel een bovengrens bekend van de maximaal te verwachten valhoogte. Aangezien bij vele locaties in het geheel geen valhoogtegegevens aanwezig zijn, is een nader onderzoek (bijvoorbeeld metingen) aan te bevelen.

Een belangrijk aspect bij het bepalen van de resulterende schuifspanning is de niet-lineaire interactie tussen golven en stroming. De grenslagen van de golven en de stroming beinvloeden elkaar wederzijds, waardoor de gemiddelde schuifspanning en de maximale schuifspanning voor de combinatie van golven en stroming groter zijn dan kan worden verwacht op grond van een lineaire interactie tussen golven en stroming. De experimenten zijn uitgevoerd in de zogenaamde "lange speurwerkgoot" van het laboratorium voor vloeistofmechanica. In de goot zijn twee meetgebieden aangebracht van 0,5 bij 0,5 m2. De meetgebieden zijn onderverdeeld in 10 gekleurde stroken van 5 cm breedte. De nominale diameter van de steentjes bedraagt 5,45 mm. Het uitgangspunt van het experimentele gedeelte van dit onderzoek is dat de verplaatsingen veroorzaakt moeten worden door de combinatie van golven en stroming. Daarom is de stroomsnelheid bewust laag gehouden, d.w.z. de mobiliteitsparameter (q-t) van de stroming varieert van 0,007 tot 0,021. Per stroomsnelheidserie is de golfhoogte gevarieerd van circa 0,05 m tot 0,15 m, bij een periode van 1,1 s. De periode van de golf is beperkt gevarieerd: er is aan serie experimenten uitgevoerd met een periode van 1 s. Wanneer de meetdata van de pick-up en het transport uit het experimentele onderzoek worden uitgezet tegen de gemiddelde gecombineerde mobiliteitsparameter t.g.v. van de golf-stroming interactie, dan blijkt dat de meetdata een puntenwolk vormen waaruit een trend afgeleid kan worden. In het onderzoek is een aantal formules afgeleid die de pick-up en het transport van stortsteen door een belastingscombinatie van golven en stroming beschrijven. Echter de spreiding van de meetwaarden t.o.v. de in dit onderzoek gevonden formules is zo groot dat het niet onomstotelijk vaststaat dat de gemiddelde gecombineerde schuifspanning de juiste maat voor de belasting op de steentjes is. De theorie van Grant en Madsen blijkt een goede theorie te zijn om de belasting op de bodem te bepalen; zowel in de gevonden pick-up formule als in de gevonden transportformule wordt de gemiddelde gecombineerde mobiliteitsparameter bepaald met de golf-stroming interactietheorie van Grant en Madsen. Bij het afleiden van een transportformule bleek dat er geen duidelijke voorkeur voor de golf-stroming interactietheorie van Grant en Madsen is. Ook wanneer de meetwaarden van de transporten worden uitgezet tegen de gemiddelde gecombineerde mobiliteitsparameter, berekend volgens de theorie van Fredsoe, blijkt dat de meetdata gaan samenvallen. Wanneer de gemiddelde gecombineerde mobiliteitsparameter volgens de theorie van Bijker wordt berekend, is er geen verband tussen belasting en verplaatsingen van steentjes af te leiden. Naast de vraag of de gemiddelde gecombineerde schuifspanning echt de juiste parameter is om de belasting in deze complexe belastingssituatie weer te geven, kleven er aan de resultaten van dit onderzoek kleven nog drie grote nadelen: 1. De afgeleide formules zijn beperkt geldig doordat een aantal relevante variabelen, zoals de diameter en vorm van het bodemmateriaal, de periode van de golven en de waterdiepte, niet of nauwelijks gevarieerd zijn. 2. De afgeleide formules zijn beperkt toepasbaar doordat het onderzoeksbereik niet groot genoeg is. Er zijn slechts meetwaarden bekend tot een gemiddelde gecombineerde mobiliteitsparameter van 0,035. Het interessegebied voor het ontwerpen van de toplaag van een bodemverdediging ligt bij waarden rondom de Shieldsparameter. 3. De resultaten hebben een geringe betrouwbaarheid. Het werkelijk optredende transport kan bij een lage gemiddelde gecombineerde mobiliteitsparameter tot 80% afwijken van de waarde die met de gevonden transportformules wordt voorspeld. Dit wordt veroorzaakt door het geringe aantal steentjes dat er bij zo een lage belasting verplaatst. Deze drie bezwaren zorgen ervoor dat de in dit onderzoek gevonden formules beperkt bruikbaar zijn voor het ontwerpen van de toplaag van de bodemverdediging, wanneer deze wordt belast door een combinatie van golven en stroming.

Vertical breakwaters are used in the design of harbours to create a protective area. This protective area can be an approach channel or the harbour itself. Because of large new projects, such as Maasvlakte 11 in the Netherlands and the increasing sizes of ships, many harbours have to be placed in deep water. Deep water requires higher breakwaters. For many years, in Europe the only breakwaters built were rubble mound breakwaters. They consists of rock material and have a more or less trapezoidal shape. With increasing depth this type of breakwaters becomes expensive and the vertical breakwaters seem to be the better alternative. To create new and better design tools for vertical breakwaters a research program has been initiated with financial support of the European Union. European research institutes and universities are doing extensive research in this program. This report presents the results of the research of an alternative method to determine horizontal wave forces on a vertical breakwater. Due to the horizontal wave forces many failure mechanisms, such as sliding and overturning, can occur. The alternative method, presented in this report, calculates with a given wave spectrum the wave force spectrum. A wave spectrum describes a wave field, by giving for a range of frequencies the contribution of each frequency (actually a regular wave with that frequency) to the total energy of the wave field. The waves that are subject of this study are long-crested, non-breaking waves, that approach the breakwater at a right angle. The wave spectrum is transferred into the wave force spectrum by multiplication with the so called transfer function. For this calculation it is assumed that there exists a linear relation between the incoming waves and the wave forces on the breakwater. This, however, is not entirely true. The transfer function is determined by calculating for a large number of regular waves with various periods the wave forces on the breakwater. The choice of the height for the regular waves poses difficulties which have been given extensive research. The pressure diagram on the front wall of the vertical breakwater at a wave crest can be divided into two parts: one part from the wave crest to mean water level and one part from mean water level to the bottom or, often, the top of the berm. From the latter part a linear behaviour can be recognised, however, the former part introduces a non-linearity. There remains a dependency on the size of the height for the regular waves. Therefore in the determination of the transfer function this wave height cannot be chosen arbitrarily. It can be stated that for a low wave height water depth ratio the non-linearity is small and the transfer function can be used easily, however for a large ratio the influence of the size of the chosen wave height cannot be neglected. Therefore two ways of calculating the transfer function are introduced in this study. One is a constant height for all regular waves in the determination of the transfer function. The other way takes the wave steepness constant over the frequency range. Some features of the latter way are that for low frequencies the values for the transfer function become unrealistically high and that for higher frequencies the influence of the non-linearity decreases. To study the transfer function and its application many comparisons have been made with results of model tests and with the General Wave Spectrum Model (GWSM). The model test are tests performed in the design of the Eastern Scheldt Storm Surge Barrier and model tests with caissons, both performed at Delft Hydraulics. The General Wave Spectrum Model enables the generation of a wave spectrum by chosing parameters (e.g. for energy, peak frequency and left and right flank). The generated wave spectrum allows to make calculations with different types of wave spectra. The model tests with caissons cannot give conclusive results to confirm the method of the transfer function. The tests give results for the transfer function that match the theoretical transfer function. The course of the measured transfer function seems to be best described by the transfer function with constant wave steepness. However the choice of which constant wave height or which wave steepness to use remains very difficult. The comparison with the model tests performed in the design of the Eastern Scheldt Storm Surge Barrier show that, also, the transfer function calculated with the constant wave steepness follows the course of the model test results better in a large frequency range. The values of the test results and the theoretical results deviate a lot, but that is probably due to the schematisation made for the theoretical results. Another comparison is made with the use of the GWSM. Beside the influence of the non-linearity of the transfer functions the influence of the shape of the spectrum is studied. The reason for this is the fact that other methods of determining the wave force neglect the influence of the shape of the wave spectrum, which appears to be not correct. Calculations with double-peaked wave spectra and wave spectra with varying steepness of the right flank prove the influence on the wave force. A method, that is widely used to determine the wave forces on vertical breakwaters, is the method of Goda. It is a method that includes both breaking and non-breaking waves. The calculation of the wave force is made by using a representative wave height and period. Various comparisons have been made between the method of the transfer function and Goda's method. The method of the transfer function takes the influence of the shape of the wave spectrum into account, opposite to the method of Goda. From comparative calculations with the method of Goda it shows that the influence of the shape of the wave spectrum is of importance. When more energy of a wave spectrum can be found at higher frequencies, because of a second, high frequency, peak or because of a less steep right flank, Goda gives relative high wave forces.

Experimental research on the stability of dumped stones for bed protections with focus on the gradation of the stones. A bottom protection has more roughness than anticipated. The Shields criterion is still applicable (psi=0.03)

De infrastructuur voor de luchtvaart in Nederland dreigt tekort te gaan schieten. Er zijn in de media en in de Tweede Kamer grate discussies gaande over het hoe, waar en waarom van een uitbreiding. In dit afstudeerproject is gekeken naar de mogelijkheid van de (gedeeltelijke) verplaatsing van de luchthavencapaciteit naar een luchthaven in de Noordzee. De locatie in de Noordzee is gekozen omdat hiermee het best kan worden voldaan aan de gestelde eisen. Zo mag de afstand tot Schiphol niet te groot zijn en moeten geluidsoverlast en veiligheidsrisico's worden geminimaliseerd. De exacte locatie is 10 km uit de kust, iets ten noorden van Noordwijk, de waterdiepte is hier 16 meter (zie bijlage 10-11). Als eerste is bepaald aan welke capaciteit de luchthaven zal moeten voldoen. Verwacht wordt dat de luchthaven in de Noordzee in eerste instantie naast Schiphol functioneert en later, als de luchtvaartindustrie nog verder is gegroeid en de eisen rond Schiphol verder zijn verhoogd, als enige grote luchthaven in Nederland zal functioneren. In het eerste geval is een capaciteit van 21 miljoen passagiers en 222.000 vliegbewegingen per jaar nodig. Dit kan worden bereikt met een vliegveld met een configuratie van twee banen, haaks op elkaar. Een baan met de richting 070-250 en een met de richting 160-340. Voor het tweede geval, met groei naar een capaciteit van 70 miljoen passagiers en 650.000 vliegbewegingen per jaar, zijn vijf banen nodig. Hiervoor is een configuratie met twee keer twee parallelle banen in de richtingen 070-250 en 160-340 en een baan in de richting 030-210 het aantrekkelijkst (zie bijlage 10-1). Aan de hand van de genoemde configuraties is bepaald op welke wijze een ondergrand voor een dergelijk vliegveld is te realiseren. Er zijn drie concepten beschouwd die hiervoor perspectief bieden: een polder, een opgespoten eiland en een constructie op palen. Het blijkt dat voor het polderconcept het minste materiaal is benodigd en dat, bij een uitgekiende plattegrond van de polder, uitbreiding van de capaciteit binnen de oorspronkelijke omtrek heel gemakkelijk is. Ook is in Nederland meer dan voldoende kennis beschikbaar voor een succesvol ontwerp. Nadeel van dit concept is dat er kwel de polder binnenstroomt die weer naar buiten moet worden gepompt. Het opgespoten eiland is een beproefd concept dat in de Nederlandse situatie zonder veel problemen uitgevoerd kan worden. Het concept is echter duurder dan een polder indien een uitbreiding noodzakelijk wordt. Een constructie op palen in zee, die zo groot is als nodig is voor een vliegveld, is nog nooit gebouwd. Dit wijst er op dat er in dit geval wellicht onvermoede problemen met stabiliteit of onderhoud kunnen optreden. Ook dit concept blijkt uiteindelijk duurder dan het polderconcept. Conclusies: - Voor de aanleg van een uitbreiding van de Nederlandse luchthaveninfrastructuur is de aanleg van een vliegveld op een locatie in de Noordzee het interessantst. - Dit is technisch op verschillende wijzen haalbaar, de uitvoering als polder lijkt hiervoor de meest aantrekkelijke. - De kwel die de polder zal binnendringen is niet te hoog voor een economisch rendabele exploitatie. Dit geldt indien de correcte aannames zijn gemaakt van de doorlatendheid van ondergrond en dijkmateriaal. - Indien men de polder wil beschermen tegen te hoge kwel is het afdichten van het buitentalud van de ringdijk het meest effectief. - Pompen is goedkoop, hierdoor is een polder uiteindelijk goedkoper dan de andere alternatieven.

Risk analysis to the uncertainties in the execution of reclamation works in front of the Dutch coast for the construction of a new airport in the North Sea.

This report is the result of the Master of Science thesis of the author, at the Delft University of Technology, sub-Faculty of Civil Engineering. Although a lot is known nowadays about the run-up on smooth and impermeable slopes as well as the run-up on slopes covered with a rock armour layer, the physical properties of the armour layer of a rubble mound breakwater are not incorporated in the relations describing the run-up on a breakwater's slope. The roughness of a slope and its permeability, which can be described by a characteristic diameter of the armour unit and the porosity of the layer, are not used in the description of the run-up. This report is an attempt to get insight into the influence that the roughness and the permeability of a slope have on the run-up on this slope. In order to achieve this goal, non-dimensional parameters are derived describing the roughness of a slope and its permeability. Firstly, the framework of the design of a breakwater is given in order to place the run-up on a rough, permeable slope. The run-up itself is dealt with separately. Experiments were performed in order to obtain data that can be used to quantify the influence of the roughness of the slope and its permeability. The experiments were performed leaving the permeability of the whole structure out of consideration. To achieve a difference in porosity of the armour layer, rock armour units were used as well as tetrapod armour units. Two approaches of data analysis are applied on the data obtained from these experiments. This first approach describes the run-up on a rough, permeable slope by a combination of a roughness parameter, a permeability parameter and the breaker parameter. The roughness parameter and the permeability parameter are derived by forming non-dimensional parameters that describe roughness and permeability. The run-up, usually made non-dimensional using the wave height (H) is made non-dimensional here using the nominal diameter. This gave better results in combination with the derived parameters describing the roughness and the permeability of a slope. The second approach describes the run-up on a rough, permeable slope by using the relative run-up R.lH and a newly derived non-dimensional parameter resembling the Iribarren parameter, but incorporating the influence of the permeability of the armour layer. When the relative run-up is put against the Iribarren parameter and is put against the newly derived non-dimensional parameter, the appearing scatter is less in the latter case. In both approaches, two relations describing the run-up on a rough permeable slope are derived. One for breaking waves and one for non-breaking waves. For the second approach, the found relations have a significant resemblance with the known formulae for run-up on a slope covered with rock armour units, derived by van der Meer and Starn. When the relations derived following the both approaches are compared, the relations derived by the second approach are the relations that give the best feeling with the physical processes as they occur. The relation for non-breaking waves, derived using the first approach, is applied on data obtained from physical model tests on a breakwater covered with tetrapod armour units. The calculated nondimensional run-up is compared with the measured non-dimensional run-up. The results show that the permeability of the whole structure can not be neglected, especially inthe case of non-breaking waves.

It is foreseen that the future expansion of the Port of Rotterdam will face the problem of lack of space. A typical Dutch solution to create the necessary area for harbour and industrial terrain, is reclamation of land from the sea. This can be achieved by expanding Maasvlakte I with Maasvlakte 2. The exact amount of required terrain is subject to many elements which are continuously changing such as political, economical, environmental and social views, and therefore is very difficult to predict accurately. A solution to meet this uncertainty, is to create the Maasvlakte 2 in several phases. By maintaining a flexible planning of the reclamation, the expansion works can be adapted to changed views if necessary. The construction works of the Maasv lakte 2 are very extensive, and consist of 3 main elements, the terrain itself which is to be created, sea-defence works which must protect the terrain against inundation and erosion, and a breakwater, which must reduce the height of the incoming waves from the North sea to an acceptable level in order to give access for shipping to the harbour under storm conditions and limit downtime of the harbour activities. For the phased execution of Maasvlakte 2, sections of the newly gained terrain must be protected against the sea by a breakwater during each phase. As breakwaters are very expensive structures, a flexible breakwater, a breakwater which can be reused several times, might be economical. Caissons are an ideal alternative for such a breakwater as these can be brought afloat again and repositioned at a new location. The caisson dimensions have been determined using the Goda design formulas to calculate the wave forces on vertical walls and the wave transmission over the caisson, and the formulas of rinchHanssen to calculate the bearing capacity of the soil layers. These formulas have been implemented in the computer program 'Outer Caisson Dimensions', (O.e.D. ) written in this study. This program indicates that for the conditions of the future Maasvlakte 2 breakwater site, slip of the subsoil is the decisive failure mode. Construction of the caissons will be on a floating construction yard moored in the Europe Harbour of the Maasvlakte I equipped with slip formwork. The main advantage of the floating caisson construction method is that there is no need of an expensive construction dock or specialised lifting equipment. When the caisson is completed, it is moored at a temporary location where it is trimmed for stability and prepared for transport to the breakwater site. The caissons are towed to the breakwater construction site by tugs, and are lowered onto the foundation by flooding the cells. Finally the cells are filled with sand, concrete capping plates are placed, and the rocks of the rubble mound bottom protection are placed. The caissons can be considered as building blocks, easily reusable components of the Maasvlakte 2 breakwater. For caisson reuse, the capping plates must be removed and the sand content of the cells replaced with ballast water. When the caisson is ready to be transported, the water is pumped from the cells and the caissons become buoyant. They can now be transported to their new destination. The construction method of caissons on a floating construction yard is technically feasible and financially competitive with other construction methods, such as the Dutch traditional construction method in a dock or the Japanese construction method on a yard located above the ground water level, with use of heavy lifting equipment. By designing the caisson in such a manner that it is capable to float on its own buoyancy, it is an ideal solution to form the components of a reusable breakwater.

New developments in the design of off-shore harbours, involving land reclamation and the use of large vessels (draughts larger than 10 meter) have made it necessary for breakwaters to be constructed in deeper water. In deep water, vertical caisson breakwaters have been found to provide better economical solutions than rubble mound breakwaters, because they use less material per cross-section. These vertical caisson breakwaters lead to a high level of wave reflection, a phenomenon that causes unfavourable disturbance and which creates a threat to safe navigation of vessels. Because ofthis high wave reflection factor the wave loads on a vertical breakwater are also become high. To reduce the high reflection of waves and the wave loads on the vertical breakwater the search for innovative breakwater designs, which dissipate the wave energy effectively, is necessary. New existing innovative breakwaters like perforated and slit-type caissons are effective in reducing wave reflection and wave loads, but only in a narrow range of wave frequencies. The main question of this study is whether it is possible to dissipate wave energy in a dynamical way by transferring the wave energy to a movable element, which is able to dissipate wave energy effectively in a wide range of wave frequencies? New innovative dynamic breakwaters with movable elements are presented in this report. The wave damping characteristics of the dynamic breakwater with a horizontally translating flap are analysed. A simple mass-spring-dashpot model has been derived and this can be used to describe the dynamic behaviour of the movable flap. The damping characteristics of a dynamic breakwater with movable flap depend entirely on the hydraulic boundaries (wave height, wave period and water depth) and the characteristics of the movable flap (mass, spring stiffness and damping). The hydraulic performance of the dynamic breakwater is described by the reflection of the waves in front of the movable flap. To study the hydraulic performance of the dynamic breakwater with movable flap the analytic solution is obtained and a computer model is used. The analytical solution is derived to describe the wave reflection for waves that are assumed to be long waves, so vertical accelerations are not simulated in the analytical solution. From the analytical solution it can be concluded that, in theory, the dynamic breakwater with movable flap can damp waves totally for one specific wave period if the characteristics of the flap are tuned to this wave period. The main conclusion drawn from this study is that a dynamic breakwater with a movable flap is able to reduce the wave heights in a wider range of frequencies than a static breakwater. For a dynamic breakwater with movable flap with characteristics that are tuned to certain target wave conditions it is possible to reduce the wave reflection by 50 % for a wide range of wave frequencies.

Wat betreft de jachthaven van Breskens hoeven we ons over het voorzieningen-niveau geen zorgen te maken. Het gaat in dit rapport niet om een ontwerp van een geheel nieuwe haven, maar om een reeds bestaande, goed funktionerende haven, die plannen tot uitbreiding heeft. De aanleiding en motivatie van deze plannen worden beschreven in hoofdstuk 1, de probleembeschrijving. Daarin worden ook enkele problemen in de huidige situatie aan de orde gesteld, die met het oog op de uitbreiding moeten worden aangepakt. De doelstelling die hieruit voortvloeit besluit dit hoofdstuk. Een van de belangrijkste redenen voor de uitbreiding is de wens tot vergroting van de capaciteit. De hiermee gepaard gaande vergroting van het havenbekken maakt de aanpassing van enkele voorzieningen noodzakelijk. Het gaat hier met name om: - aanpassing van de golfbreker - aanpassing van de steiger-indeling Ter voorbereiding op het ontwerp van de golfbreker heeft een gegevensverzameling plaatsgevonden. Belangrijke gegevens die van invloed zijn op de ontwerp-eisen betreffen stormvloedstanden, golfhoogten en windsnelheden. Het resultaat van deze informatieverzameling staat beschreven in hoofdstuk 2, verzameling hydraulische gegevens. Een andere onmisbare schakel in het vooronderzoek is een studie naar het effekt van de golfbreker op de plaatselijke hydraulische omstandigheden. In een literatuuronderzoek zijn de mechanismen bestudeerd, die het meest relevant bleken, namelijk golfoverslag en golfdoordringing. Hierbij is het raadzaam gebleken een onderscheid te maken tussen (water)doorlatende en ondoorlatende golfbrekers. In hoofdstuk 3 wordt hiervan verslag gedaan. Hoofdstuk 4 beschrijft vervolgens het eigenlijke ontwerpproces. Met behulp van de overige gegevens van bodem- en constructie-materialen, worden enkele conceptoplossingen ontwikkeld en met elkaar vergeleken. De oplossing, die na selektie als. meest geschikt naar voren kwam, is tot in detail uitgewerkt. Een beschrijving van de mogelijke uitvoeringswijze en enkele opmerkingen over het kostenvraagstuk ronden dit hoofdstuk af. De aanpassing van de steiger-indeling wordt kort behandeld in hoofdstuk 5. Hierbij zijn methoden toegepast, die afkomstig zijn uit het vakgebied van het funktioneel ontwerpen. Wegens de korte tijd die ons hierbij tot de beschikking stond, hebben we ons moeten beperken tot een aanzet voor een meer systematische aanpak van dit type lay-out problemen middels een logisch model. Tot slot worden in hoofdstuk 6 enkele aanbevelingen gedaan. Dit betreft enerzijds onderwerpen voor nader onderzoek en anderzijds voorstellen voor kostenbesparende ontwerpen.