"uuid","repository link","title","author","contributor","publication year","abstract","subject topic","language","publication type","publisher","isbn","issn","patent","patent status","bibliographic note","access restriction","embargo date","faculty","department","research group","programme","project","coordinates"
"uuid:f1ca0f5e-93cc-4112-b91b-e65219292ec3","http://resolver.tudelft.nl/uuid:f1ca0f5e-93cc-4112-b91b-e65219292ec3","Wave Transformation on Shallow Foreshores: A Study with SWAN and SWASH","Kar, Attman (TU Delft Civil Engineering and Geosciences; TU Delft Hydraulic Engineering)","Verhagen, H.J. (mentor); Aarninkhof, S.G.J. (mentor); Zijlema, M. (graduation committee); Tas, S.A.J. (graduation committee); Delft University of Technology (degree granting institution); Norwegian University of Science and Technology (NTNU) (degree granting institution); University of Southampton (degree granting institution)","2017","Across the world, the presence of humans in coastal regions is always increasing. Hydraulic forcing from extreme events is a large risk around the global coastlines, the risk being complicated by the increased human presence along the coasts.
The knowledge that vegetation can be used as a coastal protection measure is not something new. The benefits of vegetation have been seen throughout history and are being researched on till date. If we know to a certain confidence what the wave heights are at the shoreline, coastal defence structures, used as a hybrid protection measure, can be designed accordingly. Not much research has been done on the wave behaviour on shallow foreshores.
Localised studies have been previously done on tropical vegetated coasts, but there is a lack of efficient and accurate analysis on a large scale. As we bring more clarity on how waves transform and attenuate in a typically vegetated coast, some questions get answered, and some more questions arise, which also happened during the research done for this thesis.
Observed data, be it laboratory or field, is very crucial in validating numerical models. A laboratory experiment was done in the TU Delft Laboratory of Fluid Mechanics flume, for a complete vegetation-free profile, where the surface elevations were observed for different wavemaker input conditions.
A lot of numerical models have been developed that predict wave transformation and dissipation through vegetated foreshores. However, these models lack validation from observed data. This thesis first focuses on understanding the wave transformation for two unique (and mainly theoretical) wave conditions: a regular sinusoidal wave and a bichromatic wave. It was checked if the transformation is reflected in the models – SWAN and SWASH, which they did.
The research proceeded on to validating the models by comparing the wave heights observed in the laboratory experiment versus when the models were inputted with the same conditions, including inputting the observed data into the models. When the laboratory conditions were replicated, the SWASH results obtained correlated quite well with what was observed in the laboratory. The same was not true in the case of SWAN.
When a spectral analysis was done for the observed data, a presence of very low frequencies (VLF) as well as some minor higher frequencies was noticed. To check its effect, if any, on the model results, they were filtered out. Both the original and filtered data was inputted into the models. The difference in the foreshore region was more distinct in the filtered case, i.e., making a bichromatic elevation input purer resulted in more pronounced undulations in the wave heights than what was predicted in the unfiltered data. This result does not fit well with the existing knowledge on wave dissipation processes. It is widely known that the presence of VLFs and higher frequencies are the driving mechanisms that result in the undulations in the foreshore region, but the predicted results were exactly opposite to this knowledge.
What can be thought of from the anomaly is that the presence of various frequencies (that is, waves with different periods) counteract each other’s effects and make the undulating wave heights milder, but when the signal is made purely bichromatic, it leads to more distinct undulations. This proposition is also backed by the similar SWASH results for the laboratory condition-replicating theoretical inputs. This anomaly needs further investigation.
Another interesting observation was that the changes happening in the offshore region did not affect the results in the foreshore region, for varying parameters in SWAN.
SWASH can be concluded as a better model for predicting wave heights, especially in the foreshore region. SWAN could not predict the fluctuations in the wave heights. Obtaining the wave heights at the shoreline with SWAN, and designing a dike with those results, for example, will lead to disastrous consequences, as SWAN underestimates the wave heights.
The study is limited by the consideration of hydrodynamics only, and by the many simplifications made to simulate the conditions. One of the recommendations formulated is to obtain field data and to make a similar comparison with the models to corroborate (or correct) the observations made.
This study tried to see the correlation between the models and observed data in the laboratory, for simple (and somewhat purely theoretical) cases. It is, nonetheless, a starting point for more complicated cases, the basis for which can be laid on this study.","CoMEM; SWAN; SWASH; Shallow Foreshores; Wave Transformations; Bichromatic Wave; Energy Spectrum","en","master thesis","","","","","","","","","","","","Coastal and Marine Engineering and Management (CoMEM)","",""
"uuid:4c139e62-cc55-4013-844f-ad5d5ab62e29","http://resolver.tudelft.nl/uuid:4c139e62-cc55-4013-844f-ad5d5ab62e29","A method to calculate the probability of dike failure due to wave overtopping, including the infragravity waves and morphological changes","Oosterlo, P.","Jonkman, S.N. (mentor); Van der Meer, J.W. (mentor); McCall, R. (mentor); Vuik, V. (mentor); Verhagen, H.J. (mentor)","2015","In this thesis, a method was developed, with which the infragravity waves and morphological changes of a sandy foreshore are included in the calculation of the probability of dike failure due to wave overtopping. Constructing a natural foreshore in front of the dike can be an attractive and innovative method to decrease the failure probability. However, the uncertainty in the morphological development of these foreshores leads to uncertainty with respect to their contribution in protection against flooding. The morphological stability of a foreshore during extreme conditions is not well known. The current Dutch safety assessment tools do not yet include the infragravity waves and morphological changes of a foreshore during a storm. Hence, it is not yet possible to guarantee the robustness and safety of dike-foreshore system. This thesis considered hybrid defences (dike-foreshore systems), where the dike is still of importance in the protection of the hinterland. The considered hybrid defence was a schematized version of the Westkapelle sea defence, located at the coast of Walcheren in the Netherlands. The morphological changes of the foreshore calculated in this thesis, were the changes during (severe) storms. Because a single model that includes all the different relevant processes does not exist, a model framework or ‘model train’ was developed, in which different models were combined. The modelling framework best fit to solve the research questions was determined as a combination of XBeach hydrostatic, the EurOtop formulae and the probabilistic method Adaptive Directional Importance Sampling (ADIS). Including infragravity waves (and wave set-up) lead to much larger failure probabilities for the hybrid defence considered in this thesis. This difference is mainly caused by the difference in wave period at the toe of the dike. Including the morphological changes lead to a somewhat larger failure probability. The fact that this difference was not that large, was mainly caused by less wave dissipation due to erosion of the foreshore, but at the same time less transfer of energy to the low frequencies, thus a smaller wave period. The combination of a (very) shallow foreshore and dike slope of 1:8 make that the case considered here is (largely) outside the previously studied wave overtopping area. It is possible, that when the wave period becomes very large, the wave overtopping is not dependent anymore on the dike slope, but on the wave parameters only. It is therefore questionable if the EurOtop formulae calculate the right amount of wave overtopping for these types of situations, because in the formulae, the wave overtopping is dependent on the dike slope. Furthermore, the EurOtop formulae use the Tm-1,0 wave period. This wave period is very sensitive to the low frequencies. Clear guidelines should be determined on which frequency resolution and, if necessary, cut-off frequencies should be used when determining wave spectra. This thesis presented a method with which infragravity waves and morphological changes of a sandy foreshore can be included in the calculation of the probability of dike failure due to wave overtopping. Before this thesis, this was not yet possible. As shown in this thesis, it is important that the infragravity waves are included in the calculation of the dike failure probability due to wave overtopping at this dike-foreshore system, because they had a large influence on the probability of failure. The method developed in this thesis can be used at other locations without many problems, however the influence of the infragravity waves and morphological change as determined in this thesis, could be different at another location.","dikes; flood defences; wave overtopping; infragravity waves; morphology; probabilistic; foreshores; overtopping; morphological changes; soft solutions; Building with Nature; levees; dike-foreshore system; safety assessment; stochastic; XBeach; EurOtop; Adaptive Directional Importance Sampling; ADIS; hybrid defences; flood risk; BE-SAFE; hydrodynamics; probability of failure; reliability function; shallow foreshore; Westkapelle; sea defence; wave period; wave spectra","en","master thesis","","","","","","","","","Civil Engineering and Geosciences","Hydraulic Engineering","","Hydraulic Structures & Flood Risk","","51.547492, 3.452201"
"uuid:2627c4b7-09d7-4066-9c35-4cf4e3fc4260","http://resolver.tudelft.nl/uuid:2627c4b7-09d7-4066-9c35-4cf4e3fc4260","De waterbeweging in het Sieperdaschor","Rabbers, H.H.","Wang, Z.B. (mentor); Verbeek, H. (mentor); De Vriend, H.J. (mentor); Stelling, G.S. (mentor)","1998","Het Sieperdaschor is ontstaan uit de voormalige Selenapolder, nadat in februari '90 tijdens een zware storm de zomerkade is doorgebroken. Reparatie bleek te kostbaar en daarom is in overleg met Zeeuws Landschap besloten om de dijk niet te herstellen. Dit bood een goede gelegenheid om de ontwikkeling van polder tot schor te onderzoeken. Dit mede in verband met de hUidige discussies over ontpolderen: het teruggeven van buitendijkse gebieden aan de natuur en het verlagen van de kans op stormvloeden benedenstrooms door het vergroten van de komberging in het estuarium. Gezien de interesse in de ontwikkeling van het gebied is in 1994 een monitoringsplan opgesteld. De metingen betreffen onder andere morfologie, vegetatie en waterstandsmetingen. Een belangrijke factor in de ontwikkeling van het gebied is de waterbeweging. In dit onderzoek is de waterbeweging gemodelleerd met het waterbewegingsmodel WETLANDS. Doelstellingen zijn het verloop van het horizontale en verticale getij te onderzoeken, de grootte van het getijvolume te berekenen, de mogelijkheden van het programma WETLANDS om de waterbeweging in een schor te modellereren te onderzoeken en de toekomstige ontwikkeling van het horizontale getij en het verticale getij te onderzoeken bij verschillende ontwikkelingsscenario's. Het Sieperdaschor is gelegen in Zuidwest-Nederland, ten zuiden van het Verdronken Land van Saeftinghe. In de laatste drie decennia heeft het gebied drie grote morfologische veranderingen ondergaan. Tot 1966 was het onderdeel van het Verdronken Land van Saeftinghe. In 1966 werd het van dit gebied afgesneden en werd het ingepolderd. Hierdoor ontstond de Selenapolder. Na een onherstelde dijkdoorbraak in 1990 werd het gebied weer schor: het Sieperdaschor. Het gebied in de huidige vorm is circa 100 ha groot, de breedte is 200m tot 400m en de lengte is 3500m. De opening naar de Westerschelde Iigt aan de Noordoost-kant. Het water stroomt het gebied in door een brede geul. Na circa 400m bevindt zich een weg. De doorgang bevindt zich door een opening in de weg. Deze opening is vastgelegd met stortsteen. Dit vormt een belemmering voor de uitstroom van het water het gebied uit. Aan de noordkant van het gebied bevindt zich een hoofdsloot. Op deze hoofdsloot monden zijsloten uit. De hoofdsloot staat in directe verbinding met de opening in de weg. De waterbeweging vertoont een duidelijk tweewekelijkse cyclus. Bij doodtij stroomt het ingestroomde water in dezelfde getijperiode het gebied uit. Als de hoogwaters hoger worden, blijft er achterin het gebied water staan. Na het hoogste hoogwater, bij springtij, stroomt het gebied in een aantal dagen leeg. De waterbeweging is gemodelleerd met het waterbegingsmodel WETLANDS. Dit modelleringsprogramma is speciaal geschreven voor schorgebieden. Het biedt de mogelijkheid om het gebied met een willekeurig grid weer te geven. Het heeft geen last van droogvallen, mits aan de courant voorwaarde wordt voldaan. Het geeft de mogelijkheid om kreken die binnen de gridresolutie vallen weer te geven en om wrijving als gevolg van vegetatie mee te nemen. Het programma maakt gebruik van de 2DH ondiepwatervergelijkingen. De Coriolis en viscositeitstermen zijn verwaarloosd ten opzichte van de wrijvingstermen. De berekeningen zijn uitgevoerd voor de situatie in 1996. De bodemschematisatie is gemaakt aan de hand van de volgende metingen: een aantal jaarlijks gemeten raaien in het kader van het monitoringsplan, een in 1994 uitgevoerde hoogtemeting van het gehele gebied en een aantal protiel gemeten in 1996. De dichtheid van deze metingen was niet overal voldoende. Dit is vooral het geval voor de sloot die aan de noordkant van het gebied Iigt. Het model is gecalibreerd met waterstands-, debiet- en stroomsnelheidsmetingen uit 1996. Om de toekomstige ontwikkeling van het gebied te bekijken zijn een aantal ontwikkelings- en beheersscenario's bekeken. Deze zijn de vofgende. fntensievere begrazing door het gebied, waardoor de wrijving van het schor afneemt. Vervolgens een kleiner doorstroomprofiel van de brug, waardoor de wrijving bij het uitstromen van het water toeneemt. En ten slotte is gekeken naar de ontwikkeling van de geul.","intertidal area; shallow foreshore; siltation; estuary","nl","master thesis","","","","","","","","","Civil Engineering and Geosciences","Hydraulic Engineering","","","",""
"uuid:e1794634-9a66-4624-ba1f-b7e4e301a035","http://resolver.tudelft.nl/uuid:e1794634-9a66-4624-ba1f-b7e4e301a035","Golfoploop op dijken met ondiep voorland","Holterman, S.R.","Schiereck, G.J. (mentor); Tönjes, P. (mentor); Battjes, J.A. (mentor); Vrijling, J.K. (mentor)","1998","kruinhoogte. Een te lage dijk kan onder extreme omstandigheden bezwijken, waarna inundatie van het achterliggende land volgt. Een te hoge dijk daarentegen betekent dat onnodig hoge aanlegkosten. Het is dus van groot belang de benodigde kruinhoogte van een dijk nauwkeurig te kunnen bepalen. Twee belangrijke faetoren die de benodigde kruinhoogte van een dijk bepalen zijn de waterstand en de golfoploop. De golfoploophoogte is voornamelijk afhankelijk van de golfhoogte, de golfperiode en de geometrie van de waterkering. In de praktijk is gebleken dat de meest recente golfoploopformule van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen [Van der Meer, 1997] niet geschikt is voor het berekenen van de golfoploophoogte op dijken met ondiep voorland. Deze studie heeft dan ook als doel antwoord te geven op de vraag: Hoe kan de golfoploophoogte berekend worden wanneer sprake is van ondiep voorland? Voor het beantwoorden van deze vraag is allereerst een korte literatuurstudie gedaan naar relevante theorieen en/of formules met betrekking tot onregelmatige golven en de oploophoogte die deze golven veroorzaken. Hierna is met behulp van analyses van bestaande laboratoriummetingen gekeken naar de oorzaak van het niet goed functioneren van de huidige golfoploopformule in geval van ondiep voorland. Uit dit probleemverkennend onderzoek is gebleken dat door aanwezigheid van ondiep voorland veranderingen optreden met betrekking tot de golfhoogte en het energiedichtheidsspectrum. Met betrekking tot de golfhoogte is geconstateerd dat, doordat de golven breken op het voorland, de golfhoogte bij de teen van de constructie beduidend lager is dan de golfhoogte in geval van diep voorland. Doordat met name de hoogste golven op het voorland breken wijkt bovendien de golfhoogteverdeling af van de zgn. Rayleigh-verdeling. Met betrekking tot het energiedichtheidsspectrum is geconstateerd dat door energiedissipatie van de golven op het voorland, het spectrum inzakt en van vorm verandert. Aangezien de huidige golfoploopformule is gebaseerd op een Rayleighverdeelde golfhoogte en een eentoppig spectrum is hierin een belangrijke oorzaak van het niet goed functioneren van de huidige golfoploopformule gevonden. Een andere methode voor de berekening van de golfoploophoogte in het geval van ondiep voorland is dan ook vereist. Twee nieuwe methoden voor de berekening van de golfoploophoogte bij dijken met ondiep voorland zijn ontwikkeld. Het uitgangspunt van beide methodes is het energiedichtheidsspectrum bij de teen van de constructie. De eerste methode is gebaseerd op opsplitsing van het energiedichtheidsspectrum. De tweede methode is gebaseerd op momenten van het energiedichtheidsspectrum. Met behulp van beschikbare natuur- en laboratoriummetingen is onderzocht of de opgestelde formules de golfoploophoogte op dijken met ondiep voorland beter benaderen dan de huidige golfoploopformule. Het is gebleken dat voor de laboratoriummetingen de huidige golfoploopformule de golfoploophoogte het best beschrijft. Dit is echter niet verwonderlijk, omdat deze formule gekalibreerd is met behulp van deze laboratoriummetingen. De formule, gebaseerd op de opdeling van het energiedichtheidsspectrum in twee pieken, overschat voor beide typen metingen de golfoploophoogte. De op momenten gebaseerde formules benaderen de golfoploophoogte in geval van natuurmetingen beter dan de huidige golfoploopformule. Dit was ook te verwachten aangezien de op momenten gebaseerde formules gekalibreerd zijn met behulp van deze natuurmetingen. Door het feit dat dit onderzoek slechts gebaseerd is op een beperkt aantal metingen, is de algemene geldigheid van deze formule voor natuurmetingen nog niet aangetoond. Daarom wordt aanbevolen deze formule met behulp van andere natuurmetingen te (her)ijken en te verifieren. Uit dit onderzoek is gebleken dat het energiedichtheidsspectrum een belangrijke bijdrage kan leveren aan het juist voorspellen van de golfoploophoogte. Omdat het energiedichtheidsspectrum aan de teen van de constructie niet vaak gemeten is bij laboratorium- en natuurmetingen, verdient het aanbeveling dat bij toekomstige laboratoriumproeven en natuurmetingen wel te doen.","run-up; shallow foreshore; wave impact","nl","master thesis","","","","","","","","","Civil Engineering and Geosciences","Hydraulic Engineering","","","",""
"uuid:fe03dda9-40d9-4046-87fb-459f01fcd3d3","http://resolver.tudelft.nl/uuid:fe03dda9-40d9-4046-87fb-459f01fcd3d3","Shallow foreshore wave height statistics","Groenendijk, H.W.","Battjes, J.A. (mentor); Vrijling, J.K. (mentor); Schiereck, G.J. (mentor); Van Gent, M.R.A. (mentor); Janssen, J.P.F.M. (mentor)","1989","Wave height distributions on shallow foreshores deviate from those in deep water due to the effects of the restricted depth-to-height ratio and of wave breaking. Laboratory data of wave heights on shallow foreshores of different slopes have been analysed to determine these effects and to derive generalised empirical parameterisation. A model distribution is proposed consisting of a Rayleigh distribution or a Weibull distribution with exponent equal to 2, for the lower heights and a Weibull with a higher exponent for the higher wave heights. The parameters of this distribution have been estimated form the data and expressed in terms of local wave energy, depth and bottom slope, yielding a predictive model that is to be significantly more accurate that existing expressions.","waves; shallow foreshore; weibull; rayleigh","en","master thesis","TU Delft, Civil Engineering and Geosciences, Hydraulic Engineering","","","","","","","","Civil Engineering and Geosciences","","","","",""
"uuid:439d0912-a38c-4d4b-9302-c86154f011c3","http://resolver.tudelft.nl/uuid:439d0912-a38c-4d4b-9302-c86154f011c3","Golfvervorming bij een hoog voorland","Van der Most, H.","Battjes, J.A. (mentor)","1979","Het rapport ""Literatuuronderzoek bij een hoog voorland"" bevat een systematische weergave van de bestaande kennis van het gedrag van golven in een bepaalde ondiepte-situatie. Die situatie betreft een tamelijk vlak, relatief hoog liggend voorland voor een kust met daar boven een geringe waterdiepte, en wel het gebied vanaf de lijn waar de golven het voorland bereiken tot aan de lijn waar de golven zich, voornamelijk t.g.v. brekingsverschijnselen, hebben aangepast aan de waterdiepte op het voorland. Het rapport geeft een beschrijving van de verschijnselen van het breken en van de overige oorzaken van energieverliezen in de golven. De in de literatuur gegeven kwantitatieve benaderingen voor het verloop van de golfhoogte en -periode in en na de brekerzone worden weergegeven. Dit leidt tot enkele praktisch hanteerbare resultaten.","wave run-up; shallow foreshore; shoaling; breaking waves; shallow water conditions","nl","master thesis","","","","","","","","","Civil Engineering and Geosciences","Hydraulic Engineering","","","",""