Technische haalbaarheid van het hangende strand concept met geotextiele containers

Technische haalbaarheid van het hangende strand concept met geotextiele containers

De Rover, R.

Verhagen, H.J. (mentor)
Veldhoen, R. (mentor)
Stive, M.J.F. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

2006-06-01

Als gevolg van erosie langs de kust van Nederland worden er periodiek zandsuppleties uitgevoerd om te voorkomen dat de basiskustlijn verder landinwaarts verplaatst. Bij zeer steile onderwateroevers kan erosiebestrijding met zandsuppleties problematisch zijn, de zuidwestkust van Wa1cheren is zo'n probleem 10catie. De vraag rijst dan ook of voor dit gebied de erosie bestreden kan worden met andere methoden. Voor een vervangende op10ssing van de zandsupp1eties kan aan een hangend strand gedacht worden. Een hangend strand bestaat uit een onder water gelegen golfbreker waarachter het strand opgehoogd is. Normaliter worden golfbrekers uit stortsteen of betonnen elementen geconstrueerd. De laatste jaren wordt er steeds vaker gekeken naar oplossingen, die goedkoper zijn dan het gebruik van stortsteen en betonnen elementen. Een alternatief kan het gebruik van geotextiele containers zijn, welke aanzienlijk lager zijn in kosten. Met betrekking tot het toepassen van geotextiele containers voor constructies in kustgebieden is echter niet veel ervaring. Het doel van dit onderzoek is dan ook als volgt: "Het onderzoeken ofhet technisch haalbaar is om een hangend strand voor de zuidwestkust van Walcheren te realiseren met een onderwaterdam bestaande uit geotextiele containers". Het accent van het onderzoek ligt hierbij voornamelijk op het onderzoeken of 1. het toepassen van het hangende strand principe in het onderzoekgebied voordelen biedt ten opzichte van de huidige zandsuppleties, en 2. het technisch haalbaar is om de onder water gelegen golfbreker te construeren met geotextiele containers. Het onderzoek wordt uitgevoerd voor het kustgedeelte van zuidwest Walcheren tussen Jarkus raaien 2484 - 2583 met een totale lengte van 1000m. Ad 1. Voor de bepaling van de erosie is uitgegaan van de waterstanden bij N.A.P., GHW en GHHWS. Aan de hand van de sediment transport formules van Rouse/ Einstein en Kalinske-Frijlink is bepaald dat de maatgevende erosie optreedt bij GHHWS (+2.24m N.A.P.) en een significante golfhoogte van 2.34m. Voor deze situatie is een zo optimaal moge1ijk voorontwerp van het dwarsprofiel van het hangende strand met onderwaterdam gemaakt, om zo de erosie te minimaliseren. Uit dit onderzoek is gebleken dat, in het geval van het optimale dwarsprofiel, de erosie per jaar 6700m3 voor het onderzoekgebied bedraagt, wat in vergelijking tot de huidige erosie van 30000m3 per jaar een factor 4.5 lager is. Deze uiteindelijke erosie vormt een ontgrondingkuil achter de dam met een breedte van 8.40m en een diepte van 1.33m, dit kan echter verholpen worden door bodembescherming of zandsuppleties achter de dam toe te passen. Het hangende strand heeft tevens een positief effect op de duinafslag bij stormvloed, hiervoor heeft Rijkswaterstaat de normfrequentie 1/4000 gesteld. Bij het optreden van de storm behorende bij deze normfrequentie zal het evenwichtsprofiel van het strand, 2.70m minder landinwaarts komen te liggen voor de situatie met hangend strand in vergelijking tot de huidige situatie. Evalueren we de verwaarloosde optredende fenomenen en gedane aannames en kijken we in welke mate deze effect hebben op de berekende erosie, dan blijkt dat, met het in rekening brengen van deze fenomenen en aannames, de uiteindelijke erosie 30% lager uitvalt dan de in eerste instantie berekende 6700m3 per jaar. Ad. 2. Voor het bepalen van de afmetingen van de geotextiele containers is de ontwerpstorm met een significante golfhoogte van 3.6m gebruikt. Deze storm is bepaald voor een economische levensduur van 50 jaar van de golfbreker en heeft een kans van optreden van 1/225 per jaar. AIs veiligheidfactor voor de afmetingen van de geotextiele container is 1.2 aangehouden. Voor de stabiliteit van de onderwaterdam bestaande uit geotextiele containers is naar de volgende faalmechanismen gekeken: stabiliteit stapeling geotextiele containers stabiliteit individuele geotextiele container onder golven kritieke stroomsnelheid boven de kruin van de constructie invloed verweking van de geotextiele container interne stabiliteit geotextiele container. Hieruit is gebleken dat, de stabiliteit van de individuele geotextiele container onder golven, maatgevend is voor de dikte van de geotextiele container. De afmetingen van de geotextiele containers, bepaald aan de hand van de faalmechanismen, zijn dan d = 2.3m en b = 5.0m bij een vullingsgraad van 0.80, voor de lengte is 25.0m aangenomen. Uit de berekeningen is tevens gebleken dat de wrijvingsfactor van de geotextiele containers onderling een grote variatie heeft, wat de nauwkeurigheid van de bepaling van de stabiliteit niet ten goede komt. Voor de plaatsing van de elementen wordt gebruik gemaakt van een geleid systeem® met een nauwkeurigheid van plaatsing van orde 0.25 - 0.50m, welk afhankelijk is van de omstandigheden waaronder gewerkt wordt. Aan de hand van de bepaalde geotextiele containers en het voorontwerp van het dwarsprofiel zijn 4 alternatieven voor het detailontwerp gegenereerd. Hierbij is gekeken naar de volgende aspecten: bodembescherming aan de voet van de onderwaterdam beschermende toplaag geotextiele containers dimensies onderwaterdam bestaande uit geotextiele containers bodembescherming onder de dam Uiteindelijk is gekozen voor het detailontwerp bestaande uit een stapeling van 2 lagen geotextiele containers met totaal 6 elementen, waarvan 2 op de kruin van de constructie. Dit ontwerp is gekozen met het oog op de kosten en de stabiliteit van de constructie. Onder de dam is gebruik gemaakt van zinkstukken om de stabiliteit van de constructie te vergroten. Voor het gehele onderzoekgebied zijn uiteindelijk in totaal 240 geotextiele containers en 20000 m2 aan zinkstuk nodig voor de constructie van de onder water gelegen golfbreker. Voor iedere container is 244m3 zand en 310m2 geotextiel doek nodig. Totaal geeft dit voor de gehele constructie 58560 m3 zand en 74400 m2 geotextiel doek, dat nodig is voor het construeren van de onderwaterdam. Vergelijken we de kosten van een onderwaterdam bestaande uit geotextiele containers met de kosten van een onderwaterdam bestaande uit breuksteen, dan zien we dat de onderwaterdam bestaande uit geotextiele containers meer dan € 2.000.000,- goedkoper is dan een onderwaterdam bestaande uit breuksteen (dit bedrag geeft de orde grootte van het kostenverschil aan).

geocontainer
perched beach
coastal stabilization

http://resolver.tudelft.nl/uuid:b5adbe55-6140-4d66-8b26-78bedb492280

Student theses

student report

(c) 2006 De Rover, R.