Randvoorwaarden voor golfperioden langs de Nederlandse kust

Abstract

Om te kunnen voldoen aan de in de "Wet op de Waterkering" gestelde voorwaarden voor de berekening van de veiligheid van waterkeringen, zijn verdelingen van extreme waarden nodig van combinaties van parameters op het gebied van onder andere golven, waterstand en wind. Bij deze multivariabele statistiek worden, als randvoorwaarden, de enkelvoudige extreme-waarden-verdelingen (marginale verdelingen) gebruikt van deze parameters. In dit rapport worden de marginale verdelingen van de golf-periode parameters Tm02 (gemiddelde periode) en Tp (piekperiode) bepaald. Dit rapport is te beschouwen als een vervolg op het rapport "Golfrandvoorwaarden langs de Nederlandse kust op relatlef diep water" (RIKZ-95.024). In dat rapport wordt meer informatie gegeven over de achtergronden van dit onderzoek en het kader, waarbinnen dit in het project HYDRA wordt uitgevoerd. Meestal zal voor de golfperiode de parameter Tm02 bruikbaar zijn. Dit is de spektraal gemiddelde golfperiode; een stabiele karakterisering van de golfperiode verdeling. Bij de berekening van de veiligheid van dijken speelt de piekperiode Tp een belangrijke rol (golfoploop). De direct uit de spektra afgeleide waarden van deze parameter zijn echter zeer instabiel. Daarom is een stabielere variant ontwikkeld (Tpb) die goed bruikbaar is als alternatief voor Tp' Deze blijkt een vrijwel zuivere schatler van Tp met een nauwkeurigheid van dezelfde orde als die van de golfhoogte Hmo. Vervolgens zijn opgetreden maxima geselecteerd van de golfperiode parameters Tm02 en Tp. Daarbij bleken veel maxima voor te komen, behorend bij geringe golfhoogten en lage windsnelheden, veroorzaakt door deining. Omdat deze condities niet van belang zijn voor de veiligheidsberekeningen aan de kust, behoren deze de extreme-waarden-statistiek niet te be'invloeden. Er is daarom een methode gekozen om uit de geselecteerde maxima de storm maxima af te splitsen. De verdere statistiek wordt uitsluitend op deze storm maxima gebaseerd. Ook de afhankelijkheid tussen golfhoogte maxima en maxima van golfperioden is onderzocht. Deze bleek groot, ongeveer 80% van de onafhankelijk geselecteerde maxima van golfhoogten en -perioden bleek binnen dezelfde storm te vallen. Uit de geselecteerde maxima van golfperioden zijn, op dezelfde manier als bij de golfhoogten, extreme waarden en extreme-waarden-verdelingen geschat. Daarbij is gebruik gemaakt van de conditionele Weibull-verdeling, waarbij de drempelperiode van die verdeling werd gevarieerd, zodat een drempeltraject kon worden vastgesteld, waarover de schatlingsprocedure optimaal is. Vervolgens zijn gemiddelden van de verdelingsparameters over het gekozen drempeltraject bepaald en aan de hand daarvan is gekozen voor vaste waarden voor alle meetstations van de krommingsparameter a, namelijk 4,0 voor de golfperiode Tm02 en 3,0 voor Tp. Hiermee zijn de extreme waarden van be ide golfparameters voor de 5 meetstations berekend. Voor de golfperiode parameter Tm02 bleken de 10·4-extremen tussen 9,4 en 11,9 seconden te liggen en voor Tp tussen 13,3 en 19,4 seconden. Bij de extreme waarden zijn ook betrouwbaarheidsintervallen berekend. Bij de golfperiode Tm02 bedraagt de breedte van het 90%_betrouwbaarheidsinterval voor 10·4-extremen gemiddeld ongeveer 2 seconden met kleine onderlinge verschillen tussen de stations en voor Tp is ditzelfde interval gemiddeld 4,6 seconde breed. Bij Tp zijn de onderlinge verschillen in betrouwbaarheid tussen de stations groter.