Interne notitie t.b.v. de subwerkgroep "Leidraad duinafslag". Stabiliteit van het grensprofiel tijdens een superstormvloed.

(1)

Interne n o t i t i e

t.b.v.

de cubwerk-

groep "Lei draad &ui naf s 1 ag

"

.

S t a b i l i t e i t van het grensprofiel

tijdens een superstormvioed

S-81.040

Cent

r

urn

voo

r

Onderzoek W

t e rke

a

ri

n

gen

september

1983.

(2)

Bijlagenli j s t

Bijlage I

Waterstandsverloop

van

een superstormvloed ( in tabelvorm).

Bijlage I1

Duinafslagprofiel t . b . v . onderzoek naar de s t a b i l i t e i t

van

het duin ten t i j d e

van

een superstormvloed.

Bijlage I11

Geschematiseerd duinafslagprofiel

t . b . v .

het computer-

programma SOFIA 104

voor

de bepaling van het waterstands-

verloop in het duin ten t i j d e

van

een superstormvloed.

Bijlage

IV

Bijlage V

Bijlage

VI

Geschematiseerd duinafsl agprofiel

t.

b.

v.

het computer-

programma

STAGRO

10 voor

de bepaling van de s t a b i l i t e i t

van

het binnentalud ten t i j d e van een superstormvloed.

Freatisch niveau in het duin t i j d e n s de superstormvloed.

Freatisch niveau in het duin volgens het

programma

MOTGRO 11 b i j een buiten-randvoorwaarde

van

NAP

t

5,OO

m

en een randvoorwaarde binnen van

NAP

+

0,O

m.

Duinprofiel met enkele g l i j vl a k c ir k e l s met bijbehorende

vei ligheidsfactoren

( v .

f.)

volgens het computerprogramma

STAGRO

10.

(3)

Bijlagen1 ijst (vervolg)

formaat

Bijlage I 1

Bijlage I 1 1

Bijlage

I V

Bijlage

V

Bijlage

V I

A4

52 A3

tek. nr.

83.067

83.068

83.069

83.070

83.071

(4)

- 1 -

S t a b i l i t e i t

van

het grensprofiel tijdens een superstormvloed

Naar

aanleiding

van

de

vraag

hoe stabiel het binnentalud

van

het

zoek verricht.

.

grensprofiel i s tijdens een superstormvloed i s het volgende onder-

Met behulp

van

het computerprogramma

SOFIA

104 (Verruijt) i s het water-

standsverloop in het

d u i n

berekend tijdens de superstormvloed.

Aan

de hand

van

"de meest ongunstige freatische l i j n " i s

met

behulp

van het computerprogramma

STAGRO 10

(LGM)

een stabi l i tei tsberekening

gemaakt.

Verder i s met behulp

van

het computerprogramma

MOTGRO

11 (van

der Veer)

voor

stationai re

grondwaterstromingsberekeningen

de freatische l i j n in

het afslagprofiel bepaald b i j een vaste waterstand gelijk

aan

de hoogste

s t a n d

van

een supers

tormvl oed.

(5)

- 2 -

Enkele opmerkingen betreffende het uitgevoerde onderzoek

Voor

de invoer

van

SOFIA i s een schematisering toegepast

op

het

eigenlijke afslagprofiel. Dit profiel (zie bijlage 11) heeft

n.

1 .

een taludhelling

van

ongeveer

1:20

b i j de duinvoet. Een

zo

flauwe

helling

kan

n i e t worden ingevoerd in SOFIA

104. Derhalve i s voor

d i t

programma

een schematisering gebruikt zoals weergegeven

op

bijlage 111. Bovendien i s aangenomen d a t d i t profiel gedurende

de gehele

storm

aanwezig i s .

Voor

de

invoer

van

STAGRO

10 i s een

schematisering gebruikt zoals gegeven

op

bijlage

IV. Op bijlage

V

i s een beeld gegeven

van

het freatisch niveau in het duin

op

diverse tijdstippen

van

de superstormvloed.

Ook

i s in d i t over-

zicht de freatische l i j n opgenomen zoals die berekend i s volgens

MOTGRO

11. Deze "stationaire" oplossing b l i j k t duidelijk ongunstiger

t e

zijn dan

de niet stationaire oplossing voïgens

SOFIA 104.

Op bijlage

VI

zijn in het duinafslagprofiel enkele glijvlakcirkels

getekend met

de

b i j behorende berekende vei

1 i gheidsfactoren. De tal ud-

helling 1:2 geeft

aan

het oppervlak kleine afschuivingen t e zien.

Een

andere minimale veiligheidsfactor i s gevonden b i j de in de tekening

(6)

- 3 -

Concl usi es

Door

de gebruikte schematisering

van

het duinafslagprofiel

voor

de

di verse computerprogramma's zullen de berekeningsresul

taten

ongunstiger

z i j n

dan de werkelijkheid.

Er k a n

dan

ook

geconcludeerd

worden

d a t

het duin s t a b i e l i s t i j d e n s (en

na)

de superstormvloed. De g l i j v l a k -

c i r k e l s aan het oppervlak met een veiligheidcfactor

van

M

1.1 EI

1 . 2

geven

aan

dat de taludhelling

van

1:2 mogelijk i e t s aan de s t e i l e

k a n t

i s .

Er

i s ceen rekening gehouden met beplanting.

Het berekende verval

aan

de binnenteen

van

het duin i s maximaal

1:6

à

1:7.

cow

(7)

- 4 -

In

voergegevens

SOFIA

104 Randvoorwaarde

voor:

s

upe

rs

tormvl oedve

r

1 oop

.

Randvoorwaarde achter: NAP

t

0,O

m.

Hoek linker taludhelling

Hoek rechter taludhelling

Aantal r i j e n

Aan t a l

kol ommen

Lengte basis van model

Doorlatendhei dscoëffi c iën t

Effectieve p o r o s i t e i t

Waterniveau op

t = O

t.o .v . onderzijde model

Aantal i t e r a t i e s in de numerieke oplossing van de l i n e a i r e

vergelijkingen

Aantal i t e r a t i e s in de berekening

van

het nieuwe f r e a t i s ch e

oppe

rv

1 ak

Aantal t i jdstappen

Ti jdstapgrootte

Ove r-re

1 axati e factor

STAGRO

10 bron

!%?e

9e!!ens

Rho-droog (volumieke massa)

Rho-nat

(vol

umieke

massa)

Kohesi e

Phi (hoek van inwendige wrijving)

Freatisch niveau

---

Zie b ijlage

IV

Middelpunten en raaklijnen

x1

Y 1

x2

y 2

x3

y 3

12 N23

25,O

-6,5

25,O

-14,s

35,O

-14,5

5

5 : 60'

: goo

:

7 : 15

: 3 1

rn

:

1 0 - ~

m/s

:

0,3

:

10 m

:

50 :

2 : 82

:

1600

:

1,5

3

3 :

2.0,

meg/m

:

2-01

rneg/m

2 :

O

kN/m

:

30"

Bovenraakli

j n

-1.0

Onderraaklijn

3.0 Toename

1.0

(8)

- 5 -

MOTGRO

11 Enkele relevante gegevens

Randvoorwaarde

voor

:

NAP

+

5,OO

m

Randvoorwaarde ach t e r

: NAP

+

0,O

m

D o o r l a t e n d h e i d c c o ë f f i c i ë n t

---

-

---

: 8,64

m/etm

( = 10e4 m / c )

An

i s

o

t

ropi e factor

:

l , o

Porositeit

:

0,38

(9)

BIJLAGE

I

(10)

- _ - 2 . 4 5

2 . 5 &

2 . 6 7

2 . 7 9

2 . y

2 . ? %

3.04

3.

Cib

3.03

2 , P a 2 . 8 3 2 . 4 6 2 . 4 4 2 . 1 P 1

.

'9

1

.

6

1.23

,Y7

.67

.

39

,15

-

~5

ci

-.

19 - . 2 P

-.31

-

"'7 .31

BIJLAGE

I

( v e r v o l g )

(11)

Bijlage

VII

...

_{1 3 -}

1 4

1 5

. . . .

1 6 .

. . . . . '

I ?

1 8

1 9

.

2 0

- . - . .

2 1 .

..

2 2 . '

' .,:

2 3 . - ~ . .

2 4-

.

2 5

2 6.

2 7

28 2 9

30 3 1

3 2

3 3

3 4

3 5

37

-

3 9

. . . .

40

41 4 2

~ ~

4 3

4 4

4 5 .

. . .

4 7 . ~

-

4 8

..

49

. . .

5 0

...

51

. .

5 2 . . ~

. . . .

5 3

5 4

5 5

. . . . ... . . - .

3 6 -

L . ~~.

4

6

. .- . D O U W E . S O F I A ? V ( N I E U Y E V E R S I E V A Y D O U U E . S O F I 4 P .~ ~ ..- . . . . . . ... ... ... . . . -

1 o.

2-'

- . ..

0 0 -

- ~ . . . ~ . - - ~ . . . . ~ -. . . . ~ . . . . . . ...

5 .

3.0

5.0 15r3.0

5.0

153.0 - 2 5 . 0

.... . . . . . . . . . . . . .

l.-.

- - - - . . . .

0 3 8

.... . . .- ...

1 1

... . ... ...

2

1 2 1

... ... -. . . . . . .

2 t

. . . ... . . .

2 1

... . ..: . . . ... . . . . ~.

2 1

-

1

. . .

2

. . . ... -. . . ... . . .

1

...

z...

. .... ... ...

l.?...

. . .

2.-.

. . . . . . . ... . . . . . .

1

... - - . . .

2

. ... - ... - . . . . .~ - .. . . ~ ~ ... ~ . . - ~

1 1

2

. - .~..

1 1

2

. . .

1

. . .

2

. . . ... ._ . . . .- . . .

1 1

. . .

2-

.... . . . . .

11..

1 1

2

- -. . . .

1 1

~ - .

2 1 1

2 2 1

2 1

21 2 1 . -

. '

2 1

2

1

~ . ' --

2 1

- - . - -

21-

- . . ~ - ~ - ~ ~ -

21..

. . . ...

2

7

. . . .... .... z. ... ...

1 1 1

.

1,

. . .

1

. . . . . .

1 1

1 l f

1 1 1 . ~ .

. .

1

. . . . . . ~ ~ . ~ . . ~ . .

1 1 . ~ .

...

1

. . .

1-1-.

_ _

l...

1 1

. . .

1

. . . . . .

l i -

-

,-.

...

.l..

... . ... I . :. . ... . . . . . . . . ... . . . ... ... .. _~.. . . . . . . ~ . ... l..l,., ~ - . ~ . . . . . . ... . . . . . . . . . . . .

2

. - ' - . . . . . . ... ~ ~. . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . ... ... . . . . . . . . . _. . . . . . .~ . . ... . . . .-

__

- . . . - . . . . .~ .~ - . . . . . . . . - . - ... . . . . . . . . ... ... . . . . _- . . .

1

. ~~ .. . . . ... .... - . . . ~~. . . . ... .- I____..I.._... ... ~. . . 5 6

1

3

(12)

(13)

stormvloedpei

I

afslagprofiel schuift in landwaartse richting

tot

afslag = aanzanding

afslagprof iel

:

(

7,6/HoS)

y

=

0,471L [(7,6Hos1

(w!

0,02681

x

+

18 ]

O

,

'

-

2,OO

(Hos

is

significante goifhoogte

OP

diep water

;

w

is valsnelheid van d u i n z a n d

;

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

1,28

O, 56

0,5

(K)

y

=

0,4714

E(->

.

(

z

x

+

)

181 -

2,OO

Hos

0,0268

G*

=

O,IOA + 20

[rn’/m’]

up

2 .

f

d=-

[ m l

275 ho= RP +0,12?

echter

ho

E

R P

+

2,5m

[ m l boven NAP

-

l o l o g ( l / w l

= 0,476 (101ûgD12

+

2,180 I 0 l o g D

+

3,226

i

l

(20)

9 -5

--

i m l

4 --

S

t

1::

1 o

wind

-

/+--O\

o

+

w

richting

z .

\

/

\ O

\

/O

\

O \ y - a s

/

\

I I

'

c a

\

O\ , ' O

/

O

--

I

3 60'

goo

O

2 +oo

-+

(21)

leidraad voor de

beoordeling van de

veiligheid van duinen

als waterkering

(22)

leidraad

voor

de

beoordeling

van

de

veiligheid van duinen

_-

als waterkering

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen

(23)

secretariaat: Koningskade4

2500EX 's-Gravenhage tel. 070

-

264011

TECHNISCHE ADYIESCOMMISSIE VOOR DE WATERKERINGEN

A a n d e M i n i s t e r v a n V e r k e e r e n W a t e r s t a a t P l e s m a n w e g 1-6

' S - G R A V E N H A G E

Uw kenmerk: Uw brief van: Ons kenmerk: nr.: 5 8 4 - 2 0 Bijlagen: 1 Onderwerp: L e i d r a a d d u i n a f s l a g >s-Gravenhage, 1 5 m e i 1984 I n 1 9 7 2 w e r d d o o r d e T e c h n i s c h e A d v i e s c o m m i s s i e voor d e Wa- t e r k e r i n g e n ( T A W ) d e " R i c h t l i j n v o o r d e b e r e k e n i n g v a n d u i n - a f s l a g t e n g e v o l g e v a n e e n s t o r m v l o e d " u i t g e g e v e n . M e t d e z e r i c h t l i j n w e r d g e e n s z i n s b e o o g d e e n d e f i n i t i e f a n t w o o r d t e g e v e n o p h e t p r o b l e e m v a n d e v e i l i g h e i d s b e o o r d e l i n g v a n e e n d u i n in z i j n f u n c t i e a l s w a t e r k e r i n g . D e R i c h t l i j n v a n 1972 w e r d in d e w a n d e l i n g d a n o o k d i r e c t met V o o r l o p i g e R i c h t l i j n a a n g e d u i d . H e t d u i n a f s l a g o n d e r z o e k w e r d m e t k r a c h t v o o r t g e - z e t door w e r k g r o e p 5 " D u i n e n a l s w a t e r k e r i n g " v a n d e T A W . D i t o n d e r z o e k w a s e r o p g e r i c h t o m t e g e l e g e n e r t i j d door d e u i t g i f t e v a n e e n n i e u w e , b e t e r e , r i c h t l i j n ( v e r d e r l e i d r a a d g e n o e m d ) d e k u s t b e h e e r d e r s e e n h a n d r e i k i n g t e g e v e n , w a a r m e e h e t p r o b l e e m v a n d e t o e t s i n g v a n b e s t a a n d e d u i n e n a l s v e i l i - g e w a t e r k e r i n g e n h e t o n t w e r p v a n n i e u w e d u i n e n , in de m e e s t v o o r k o m e n d e g e v a l l e n , a f d o e n d e k a n w o r d e n o p g e l o s t . M e t d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n k o n in p r i n c i p e d e a f s l a g w o r d e n b e r e k e n d t e n g e v o l g e v a n e e n w i l l e k e u r i g e (lage) s t o r m - v l o e d . H e t s t o r m v l o e d p e i l , d e s i g n i f i c a n t e g o l f h o o g t e en d e l i g g i n g v a n h e t k u s t p r o f i e l ( d u i n e n , s t r a n d en v o o r o e v e r ) k o r t vóór d e s t o r m v l o e d d i e n d e n d a a r t o e b e k e n d te zijn. De 3

(24)

v o o r l o p i g e R i c h t l i j n b o o d d a a r m e e t e v e n s d e m o g e l i j k h e i d d e v e i l i g h e i d v a n b e s t a a i d e d u i n e n t e b e o o r d e l e n en n i e u w e , of in h e t k a d e r v a n d e D e l t a w e t t e v e r s t e r k e n , d u i n e n te o n t - w e r p e n . B i j d e t o e p a s s i n g v a n d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n a l s t o e t s c r i t e r i u m v o o r d e v e i l i g h e i d w e r d a a n b e v o l e n d e d o o r d e D e l t a c o m m i s s i e a a n g e g e v e n o n t w e r p p e i l e n e n s i g n i f i c a n t e g o l f h o o g t e n i n d e a f s l a g b e r e k e n i n g e n in t e v o e r e n . E K w e r d d a a r m e e b e o o g d z o g o e d m o g e l i j k a a n t e s l u i t e n b i j d e g a n g - b a r e o n t w e r p p r a k t i j k v a n p r i m a i r e z e e w e r i n g e n . D e b e r e k e - n i n g s m e t h o d e v e r e i s t e d e k e u z e v a n e e n u i t g a n g s s i t u a t i e v a n d e l i g g i n g v a n h e t k u s t p r o f i e l . I n d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n w e r d a a n b e v o l e n d a a r v o o r " d e l a a g s t e l i g g i n g v a n h e t uit- g a n g s p r o f i e l a a n t e h o u d e n d i e in e e n r e e k s v a n j a r e n is v o o r g e k o m e n " . D e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n v o l g d e d u s in f e i t e d e " d e t e r m i n i s t i s c h e " o n t w e r p m e t h o d e , z i j h e t d a t v o l g e n s d e h i e r v o o r g e c i t e e r d e z i n s n e d e w e l r e k e n i n g w e r d g e h o u d e n m e t d e o n z e k e r h e i d in d e l i g g i n g v a n h e t u i t g a n g s p r o f i e l . S e d e r t d i e n is v e e l o n d e r z o e k v e r r i c h t , d a t u i t e i n d e l i j k g e - r e s u l t e e r d h e e f t in d e " L e i d r a a d v o o r d e b e o o r d e l i n g v a n d e v e i l i g h e i d v a n d u i n e n a l s w a t e r k e r i n g " . D e z e l e i d r a a d b i e d e n w i j u h i e r b i j a a n . I n d e l e i d r a a d w o r d e n a c h t e r e e n v o l g e n s h e t t o e te p a s s e n re- k e n m o d e l v o o r d u i n a f s l a g e n d e t o e t s i n g s r e g e l s voor d e v e i - l i g h e i d b e s c h r e v e n . R e k e n m o d e l v o o r d e v e r w a c h t i n g v a n d u i n a f s l a g t i j d e n s s t o r m - v l o e d

-

H e t o n d e r z o e k d a t s i n d s h e t v e r s c h i j n e n v a n d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n is u i t g e v o e r d , is er in e e r s t e a a n l e g o p g e r i c h t g e w e e s t e e n b e t e r k w a n t i t a t i e f i n z i c h t t e v e r k r i j g e n in h e t d u i n a f s l a g m e c h a n i s m e . U i t g e b r e i d e s e r i e s d u i n a f s l a g p r o e v e n o p k l e i n e e n l a t e r in d e D e l t a g o o t o p g r o t e s c h a a l z i j n d o o r h e t W a t e r l o o p k u n d i g L a b o r a t o r i u m in o p d r a c h t v a n d e T A W u i t g e v o e r d . D e a n a l y s e s v a n d e m o d e l p r o e v e n en v a n n a t u u r m e t i n g e n h e b b e n g e l e i d t o t e e n n i e u w r e k e n m o d e l v o o r d u i n a f s l a g . D a t r e k e n m o d e l k a n o o k 4

(25)

weer g e b r u i k t worden bij het n a r e k e n e n van w i l l e k e u r i g e s t o r m v l o e d e n en is als zodanig d i r e c t vergelijkbaar met h e t eerst g e n o e m d e d o e l van d e V o o r l o p i g e Richtlijn. B i j berekeningen v o l g e n s d e V o o r l o p i g e Richtlijn w e r d e n d r i e parame- t e r s van belang g e a c h t ( s t o r m v l o e d p e i l , s i g n i f i c a n t e g o l f - hoogte en uitgangsprofiel). B i j b e r e k e n i n g e n m e t het nieuwe r e k e n m o d e l s p e e l t ook d e k o r r e l d i a m e t e r van h e t duinmate- riaal een r o l van betekenis. B o v e n d i e n w e z e n d e uitkomsten v a n d e a n a l y s e s ten behoeve van d e afleiding van het n i e u w e r e k e n m o d e l e r o p d a t h e t , g e g e v e n bepaalde r a n d v o o r w a a r d e n , niet verantwoord leek te besluiten t o t een é é n d u i d i g e uit- k o m s t , maar d a t d e uitkomst beter in termen van pen v e r w a c h - t i n g s w a a r d e en een spreiding g e g e v e n kon worden.

Er k a n , uiteraard afhankelijk van de preciese randvoorwaar- d e n , w o r d e n g e s t e l d , d a t er in h e t algemeen met het nieuwe r e k e n m o d e l aanzienlijk (ca. 35%) minder afslag w o r d t berekend d a n met d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n , als van g e l i j k e rand- voorwaarden wordt uitgegaan. Voor een r e d u c t i e van een der- g e l i j k e o r d e v a n g r o o t t e w a r e n r e e d s in een tamelijk vroeg s t a d i u m van het o n d e r z o e k s t e r k e aanwijzingen. O p grond h i e r v a n o n t s t o n d d e indruk dat d e v e i l i g h e i d v a n d e d u i n e n werd o n d e r s c h a t door d e toets van d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n , m.a.w. dat d e v e i l i g h e i d s n o r m v a n d e V o o r l o p i g e Richtlijn t e

zwaar was.

P r o b a b i l i s t i s c h o n t w e r p

V o o r a l door h e t t o e d o e n van W e r k g r o e p 1 0 " P r o b a b i l i s t i s c h e methode" van d e T A W , is het z i c h bewust w o r d e n van faal- e n b e z w i j k k a n s e n van (primaire) w a t e r k e r i n g e n sterk g e s t i m u - leerd. W e r k g r o e p 1 0 heeft er bij herhaling o p g e w e z e n dat er bij d e beoordeling van d e veiligheid van b e s t a a n d e w a t e r k e - r i n g e n en b i j het o n t w e r p van n i e u w e w a t e r k e r i n g e n t e r d e g e met het s t o c h a s t i s c h e karakter v a n d e " b e l a s t i n g " - en de " s t e r k t e " - p a r a m e t e r s rekening dient te w o r d e n gehouden. D e TAW heeft d a n o o k , o p initiatief van werkgroep 5 , besloten d e n i e u w e leidraad o p een in principe p r o b a b i l i s t i s c h e ont-

(26)

w e r p f i l o s o f i e te baseren. D e t o e t s i n g s m e t h o d e voor d e vei- l i g h e i d s b e o o c d e l i n g v a n d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n , g e b a s e e r d o p e e n v e r w a c h t e hoeveelheid duinafslag bij het o p t r e d e n van d e door d e D e l t a c o m m i s s i e aangegeven o n t w e r p p e i l e n en s i g n i - f i c a n t e g o l f h o o g t e n , wordt thans a l s o n v e i l i g beschouwd in vergelijking met a n d e r e primaire waterkeringen.

D a t w e r k g r o e p 5 e e n p r o b a b i l i s t i s c h e o n t w e r p f i l o s o f i e a l s g r o n d s l a g voor d e s a m e n s t e l l i n g van d e leidraad heeft geko- z e n , i s v o o r a l ook ingegeven door d e o m s t a n d i g h e i d dat een groter a a n t a l p a r a m e t e r s bepalend blijkt te z i j n voor d e mate van d u i n a f s l a g d a n indertijd b i j d e p r e s e n t a t i e v a n d e V o o r l o p i g e R i c h t l i j n werd aangenomen. ( V o o r l o p i g e Richtlijn:

3 parameters: leidraad: 7 parameters). O m te v o o r k o m e n dat door e e n o n g u n s t i g e k e u s van d e m a a t g e v e n d e r a n d v o o r w a a r d e n van een o p e e n s t a p e l i n g van v e i l i g h e d e n s p r a k e z a l z i j n , d i e n t een d e r g e l i j k p r o b l e e m meer s y s t e m a t i s c h te w o r d e n aangepakt. D e p r o b a b i l i s t i s c h e r e k e n m e t h o d e n bieden een d e r - g e l i j k e mogelijkheid.

I n e e n p r o b a b i l i s t i s c h e o n t w e r p a a n p a k is het van belang dat vooraf een bezwijkkans wordt vastgesteld. D a t is d e k a n s d a t in een w i l l e k e u r i g jaar er een dusdanig o n g u n s t i g e c o m b i n a - tie van r a n d v o o r w a a r d e n o p t r e e d t d a t , in d i t g e v a l , het d u i n doorbreekt.

B i j d e opzet v a n d e leidraad bleek in e e n v r i j vroeg stadium dat er in Nederland g e e n pasklaar antwoord v o o r h a n d e n w a s o p d e vraag wat d e m a x i m a a l t o e l a a t b a r e b e z w i j k k a n s voor e e n duin is. Voor het v a s t s t e l l e n h i e r v a n is uiteindelijk aan- s l u i t i n g g e z o c h t b i j d e v e i l i g h e i d van d i j k e n d i e van d e wind af g e l e g e n z i j n , met een m i n i m u m waakhoogte. D i j k e n o p d e w i n d , met e e n g r o t e w a a k h o o g t e , h e b b e n vermoedelijk een g r o t e r e r e s e r v e aan veiligheid bij het o p t r e d e n van het o n t - werppeil. B i j d e z e k e u z e heeft een r o l g e s p e e l d d a t binnen e e n z e l f d e g e b i e d ( b i j v o o r b e e l d Centraal-Holland) d e w a t e r k e - r i n g e n in beginsel d e z e l f d e bezwijkkans z o u d e n m o e t e n heb- ben. Door W e r k g r o e p 1 0 is n a g e g a a n wat, in het licht van d e j o n g s t e i n z i c h t e n , d e bezwijkkans van de v o l g e n s d e o n t w e r p -

(27)

r e g e l s v a n d e D e l t a c o m m i s s i e o n t w o r p e n d i j k e n l a n g s d e n o o r d o e v e r v a n d e N i e u w e W a t e r w e g is. V o o r d e d u i n e n r i j v a n C e n t r a a l - H o l l a n d z o u d a n e e n z e l f d e b e z w i j k k a n s a l s u i t g a n g s - p u n t v o o r d e p r o b a b i l i s t i s c h e b e n a d e r i n g g e n o m e n d i e n e n t e w o r d e n . W e r k g r o e p 10 h e e f t h a a r b e v i n d i n g e n in e e n n o t i t i e v a s t g e - legd. D a a r i n is b o v e n d i e n nog e e n s s a m e n g e v a t w a t d e D e l t a - c o m m i s s i e in h a a r r a p p o r t a g e o v e r d e b e z w i j k p r o b l e m a t i e k v a n d i j k e n h e e f t v a s t g e l e g d e n h o e d a t in het l i c h t v a n b e z w i j k - k a n s e n t e g e n w o o r d i g g e ï n t e r p r e t e e r d z o u k u n n e n w o r d e n . D e D e l t a c o m m i s s i e h e e f t i n d e r t i j d g e s t e l d d a t b i j e e n s t o r m - v l o e d w a a r b i j h e t o n t w e r p p e i l ( v o o r e e n b e l a n g r i j k d e e l v a n d e k u s t g e l i j k a a n h e t b a s i s p e i l ; h e t b a s i s p e i l h e e f t e e n o v a r s c h r i j d i n g s k a n s per j a a r v a n 1 0 - 4 ) w o r d t b e r e i k t , er n o g " v o l l e d i g e v e i l i g h e i d " t e g e n b e z w i j k e n a a n w e z i g d i e n t t e zijn. H i e r o n d e r d i e n t t e w o r d e n v e r s t a a n d a t " e n i g e o v e r - s c h r i j d i n g " v a n het g e n o e m d e o n t w e r p p e i l n i e t m e t e e n tot be- z w i j k e n m a g l e i d e n . D e D e l t a c o m m i s s i e h e e f t d u s h e e l n a d r u k - k e l i j k n i e t b e d o e l d d a t h e t o n t w e r p p e i l t e v e n s het c a m p p e i l z o u zijn. W e r k g r o e p 10 i s t o t d e a a n b e v e l i n g g e k o m e n , en d e - z e a a n b e v e l i n g i s d o o r d e T A W o v e r g e n o m e n , d a t d e m a x i m a a l t o e l a a t b a r e b e z w i j k k a n s g e s t e l d z o u k u n n e n w o r d e n o p e e n f a c t o r 1 0 k l e i n e r d a n d e o v e r s c h r i j d i n g s k a n s v a n h e t o n t - w e r p p e i l . V o o r C e n t r a a l - H o l l a n d b e t e k e n t d i t b i j v o o r b e e l d e e n b e z w i j k k a n s per j a a r v a n 10-5. D e z e f a c t o r 10 r e p r e s e n - t e e r t d u s d e v e r o n d e r s t e l d e m a r g e t u s s e n d e o v e r s c h r i j d i n g s - k a n s v a n het o n t w e r p p e i l en d e b e z w i j k k a n s , v o o r d e s i t u a t i e a a n d e n o o r d o e v e r v a n d e N i e u w e W a t e r w e g . D e v o o r a f V a s t t e s t e l l e n t o e l a a t b a r e b e z w i j k k a n s voor e e n w i l l e k e u r i g d u i n p r o f i e l m a a k t h e t v e r v o l g e n s m o g e l i j k a a n d e h a n d v a n p r o b a b i l i s t i s c h e b e s c h o u w i n g e n d e m i n i m a a l b e n o d i g - d e a f m e t i n g e n v a n e e n d u i n v a s t t e s t e l l e n . D e b e r e k e n i n g s - m e t h o d e d i e in d e l e i d r a a d is o p g e n o m e n , is z o d a n i g o p g e z e t d a t d e u i t k o m s t e n v a n d i e r e l a t i e f e e n v o u d i g e m e t h o d e n a g e - n o e g o v e r e e n k o m e n m e t d i e v a n m e e r u i t g e b r e i d e p r o b a b i l i - s t i s c h e b e r e k e n i n g s m e t h o d e n . D o o r in e e n a f s l a g b e r e k e n i n g met h e t n i e u w e r e k e n m o d e l z e e r s p e c i f i e k e r a n d v o o r w a a r d e n 7

(28)

a a n t e n e m e n e n d a a r o p b o v e n d i e n e n k e l e t o e s l a g e n in r e k e - n i n g t e b r e n g e n , w o r d t d i e m a t e v a n d u i n a f s l a g v e r k r e g e n d i e e e n o v e r s c h r i j d i n g s k a n s h e e f t g e l i j k a a n d e v a s t g e s t e l d e m a - x i m a a l t o e l a a t b a r e b e z w i j k k a n s . D e 7 p a r a m e t e r s d i e u i t e i n d e l i j k w o r d e n g e a c h t d e m a t e v a n a f s l a g t e b e p a l e n , z i j n i n 3 g r o e p e n in h e t r e k e n r e c e p t v a n d e l e i d r a a d v e r w e r k t . I n h e t n a v o l g e n d e w o r d t d a t in h e t k o r t a a n g e g e v e n . A) S t o r m v l o e d p e i l ; s i g n i f i c a n t e g o l f h o o g t e ; k o r r e l d i a m e t e r A f h a n k e l i j k v a n d e v o o r e e n g e k o z e n l o c a t i e g e l d e n d e b a s i s - r a n d v o o r w a a r d e n w o r d e n r e k e n w a a r d e n a f g e l e i d d i e in h e t re- k e n m o d e l w o r d e n i n g e v o e r d . I n d e l e i d r a a d z i j n d e a a n t e h o u d e n r e k e n w a a r d e n in p a r a g r a a f 3 . 1 . 1 a a n g e g e v e n . €3) T i j d s d u u r s t o r m v l o e d : o p t r e d e n b u i - o s c i l l a t i e s e n b u i s t o - t e n ; n a u w k e u r i g h e i d v a n h e t r e k e n m o d e l D e i n v l o e d d i e v a n d e m o g e l i j k e v a r i a t i e v a n d e g e n o e m d e p a - r a m e t e r s o p d e o n t w e r p a f s l a g u i t g a a t , is v e r w e r k t d o o r in d e l e i d r a a d e e n t o e s l a g o p d e u i t k o m s t v a n d e o n d e r A ) a a n g e g e - v e n b e r e k e n i n g a a n t e nemen. I n p a r a g r a a f 3 . 1 . 2 v a n d e l e i - d r a a d is d e g r o o t t e v a n d e t o e s l a g a a n g e g e v e n . C ) B e g i n p r o f i e l D e i n v l o e d v a n d e v a r i a t i e in d e l i g g i n g v a n h e t b e g i n p r o - f i e l o p d e o n t w e r p a f s l a g is in d e l e i d r a a d v e r w e r k t d o o r e e n e x t r a l a n d w a a r t s e v e r s c h u i v i n g v a n d e o n t w e r p a f s l a g l i j n a a n t e h o u d e n . I n p a r a g r a a f 3 . 1 . 3 v a n d e l e i d r a a d is d e m a t e v a n d e in t e v o e r e n v e r s c h u i v i n g a a n g e g e v e n . I n d e l e i d r a a d is in p a r a g r a a f 3 . 1 . 4 e e n r e k e n w i j z e a a n g e g e - v e n w a a r m e e d e i n v l o e d v a n e e n e v e n t u e l e g r a d i ë n t in h e t l a n g s t r a n s p o r t o p d e m a t e v a n d u i n a f s l a g v e r w e r k t k a n w o r - den. E e n d e r g e l i j k e g r a d i ë n t is s l e c h t s voor e e n b e p e r k t a a n t a l p r o f i e l e n v a n b e l a n g . D e w i j z e w a a r o p d e i n v l o e d v a n d e g r a d i ë n t is v e r w e r k t , is g e e n o n d e r d e e l v a n p r o b a b i l i s - 8

(29)

r

t t i s c h e b e s c h o u w i n g e n g e w e e s t . I n d e l e i d r a a d w o r d t h e t e f - f e c t v a n d e g e n o e m d e g r a d i ë n t v e r w e r k t i n e e n e x t r a l a n d - w a a r t s e v e r s c h u i v i n g v a n d e o n t w e r p a f s l a g l i j n . M i s s c h i e n t e n o v e r v l o e d e w o r d t n o g m a a l s b e n a d r u k t d a t h e t g e h e e l v a n r e k e n w a a r d e n e n t o e s l a g e n in d e l e i d r a a d j u i s t z o d a n i g a f g e l e i d e n g e k o z e n i s , d a t m e t e e n r e l a t i e f g e r i n g a a n t a l b e r e k e n i n g e n e e n a a n v a a r d b a r e s c h a t t i n g v a n d e o n t - w e r p a f s l a g b e p a a l d k a n w o r d e n . H e t a l t e r n a t i e f z o u z i j n d a t e e n t a m e l i j k i n g e w i k k e l d s t e l s e l v a n p r o b a b i l i s t i s c h e b e r e - k e n i n g e n d o o r d e k u s t b e h e e r d e r s u i t g e v o e r d z o u d i e n e n t e w o r d e n o m e e n n a g e n o e g g e l i j k e e i n d u i t k o m s t t e v e r k r i j g e n . D e T A W h e e f t v o o r d e e e n v o u d i g e r w e g g e k o z e n . E i n d r e s u l t a a t H e t e i n d r e s u l t a a t v a n d e l e i d r a a d - b e r e k e n i n g e n i s d a t e e n d u i n o v e r h e t a l g e m e e n z w a a r d e r d i e n t t e z i j n om a l s v o l - d o e n d e v e i l i g g e k e n s c h e t s t t e k u n n e n w o r d e n , d a n d e b e n o d i g - d e z w a a r t e d i e v r o e g e r m e t e e n b e r e k e n i n g v o l g e n s d e V o o r l o - p i g e R i c h t l i j n k o n w o r d e n v a s t g e s t e l d . D e T A W m e e n t e c h t e r t o t d e z e b e n a d e r i n g t e m o e t e n a d v i s e r e n , o m d a t h e t v e r d i e p t e i n z i c h t h e e f t g e l e e r d , d a t d e o u d e b e n a d e r i n g t o t e e n in r e - l a t i e t o t a n d e r e w a t e r k e r i n g e n t e o n v e i l i g e s i t u a t i e z o u l e i d e n . S a m e n v a t t e n d a d v i s e e r t d e T e c h n i s c h e A d v i e s c o m m i s s i e v o o r d e W a t e r k e r i n g e n u d a n o o k b i j d e t o e t s i n g v a n d e v e i l i g h e i d e n b i j h e t o n t w e r p v a n d u i n e n a l s w a t e r k e r i n g d e u h i e r b i j a a n - g e b o d e n l e i d r a a d t e h a n t e r e n e n t e r k e n n i s t e b r e n g e n v a n d e b e l a n g h e b b e n d e p r o v i n c i a l e b e s t u r e n . I D e v o o r z i t t e r , D e s e c r e t a r i s , p r o f . i r . P . A . v a n d e V e l d e ir. J.R. H o o g l a n d . 9

(30)

(31)

Inhoud Blz.

1 Inleiding

2 Rekenmodel voor de verwachting van duinafslag tijdens stormvloed

2. i Inleiding

2.2 Uitgangspunten

2.3 2.4 2.5

De vorm van het afslagprofiel

Praktische uitvoering van het rekenmodel bij willekeurige stormvloed D e nauwkeurigheid van duinafslagberekeningen met het rekenmodel

3 Veiligheidsbeoordeling van een dwarsdoorsnede van een duinkust

3.1 3.1.1 De afslagberekening 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 Het grensprofiel 3.2

3.3 Toetsing aan lagere veiligheidsnormen

De toetsingsmethode voor de beoordeling o p veiligheid De toeslag op de afslaghoeveelheid boven rekenpeil De verwerking van de profielfluctuaties

De verwerking van een gradiënt in het langstransport De invloed van geleidelijke kustachteruitgang o p de veiligheid

4 Opmerkingen 4.1 Zijdelingse herverdeling 4.2 Strandhoofden en paalrijen 4.3 Duinvoetverdedigingen 4.4 Relatieve zeespiegelrijzing 4.5 Niet-lineaire regressie Literatuur 12 14 14 14 14 16 19 21 21 23 29 30 30 33 34 34 35 35 35 35 35 35 37 11

(32)

1 INLEIDING

De ,,Leidraad voor de beoordeling van de veiligheid van duinen als waterkering’’ komt in de plaats van de ,,Richtlijn voor de berekening van duinafslag tengevolge van een stormvloed” van 1972 [î].

D e leidraad, die in eerste instantie bedoeld is voor de beoordeling van de veiligheid van duinen als primaire waterkering, is opgebouwd uit de volgende drie hoofdelementen:

-

Een rekenmodel voor de verwachting van duinafslag tijdens stormvloed. Dit rekenmodel vormt een belangrijk onderdeel van de hierna genoemde toetsingsmethodes (hoofdstuk 3) en wordt daarom eerst beschreven (hoofdstuk 2 ) .

Een methode voor het toetsen van een duinkust aan de vastgestelde veiligheidsnormen voor duinen als primaire waterkering.

- Een methode voor het toetsen van een duinkust aan lagere veiligheidsnormen. O p grond van uitgebreid model- en prototype-onderzoek werd het rekenmodel van de richtlijn van 1972 aanzienlijk verbeterd [2]. Met behulp van het nieuwe rekenmodel kan de mate van duinafslag ten gevolge van een willekeurige stormvloed worden berekend met een bepaalde nauwkeurigheid. De voor de berekening benodigde gegevens zijn het stormvloedpeil, de significante golfhoogte, de korreldiameter van het duinzand en het kustprofiel vlak voor de stormvloed. Het rekenmodel kan, behalve bij de toetsingsmethodes, ook gebruikt worden voor evaluatie- en studiedoeleinden, zoals bijvoorbeeld het narekenen van opgetreden duinafslag.

Ten behoeve van de veiligheidsbeoordeling is een toetsingsmethode ontwikkeld op basis van een probabilistische veiligheidsbeschouwing [3]. Hierbij wordt rekening gehouden met de nauwkeurigheid van het rekenmodel en het stochastische karakter van de duinafslagbepalende factoren die van belang worden geacht. Behalve de hierboven reeds aangegeven factoren zijn dit de stormvloedduur en het optreden van buistoten en bui-oscillaties.

-

Bij een probabilistische veiligheidsbeschouwing wordt, o p basis van de waarschijnlijk- heidsrekening en uitgaande van de statistische verdelingen van de duinafslagbepalende factoren, de kans o p doorbreken berekend. Als norm voor de veiligheidsbeoordeling dient derhalve een maximaal toelaatbare doorbreekkans te worden aangegeven. Deze doorbreekkans dient te passen in de geest van het rapport van de Deltacommissie, zodat een gelijkwaardige sterkte wordt verkregen voor de verschillende typen waterkeringen. Als uitgangspunt voor de verbetering van zeedijken dienen de door de Delta- commissie vastgestelde ontwerppeilen. Van een goed dijkontwerp wordt geëist dat ”enige overschrijding” van het ontwerppeil niet meteen tot doorbreken zal leiden. De

overschrijdingsfrequentie van het ontwerppeil mag dus niet geïnterpreteerd worden als een bezwijkfrequentie. Deze vereiste reserve aan veiligheid

bij

het optreden van

(33)

een waterstand gelijk aan het ontwerppeil is nu tot uitdrukking gebracht in een factor waarmee de overschrijdingsfrequentie van het ontwerppeil vermenigvuldigd moet worden o m tot een maatgevende doorbreekkans per jaar voor een duinprofiel te komen. Deze factor is gesteld o p 10-1

[4].

Voor Centraal-Holland bijvoorbeeld betekent dit een maatgevende doorbreekkans per jaar van 10-5.

Met behulp van de leidraad kan van het grootste deel van de duinkust worden nage- gaan of wordt voldaan aan de gestelde veiligheidsnorm. Voor een aantal kustvakken is nog verder onderzoek noodzakelijk. Dit betreft met name zeer sterk gebogen kustvakken (zie paragraaf 3.1.4.), met harde constructies verdedigde duinvakken en duinvakken die aansluiten aan kunstwerken.

D e geleidelijke kustachteruitgang is van groot belang voor de veiligheid in de toekomst. Aangegeven is hoe inzicht kan worden verkregen omtrent het tijdstip waarop de vereiste veiligheid verloren dreigt te gaan.

De wijze waarop de leidraad dient te worden toegepast is o p tamelijk directe wijze aangegeven. Uitgebreide toelichtingen zijn hierbij zoveel mogelijk achterwege gelaten. Voor meer achtergrondinformatie wordt verwezen naar de opgegeven literatuur. De leidraad is samengesteld door werkgroep 5 ,,Duinen als waterkering" van de Tech-

nische Adviescommissie voor de Waterkeringen (SAW). De samenstelling van deze werkgroep ten tijde van het uitkomen van de leidraad was als volgt:

voorzitter: prof.dr.ir. E.W. Bijker secretaris: ir. D . Dillingh

leden: ir. W.Th.J.N.P. Bakker drs.

P.

Brolsma dr. J. Bruinsma ir. J. v.d. Graaff ir. P.C. Mazure ir. R. Reinalda ir.

P.

Slijkhuis ir.

P.

Vellinga ir.

C.

Visser

(Technische Hogeschool Delft) "(Centrum voor Onderzoek Waterke- ringen)

(District Kust en Zee, RWS) (Adviesdienst Hoorn,RWS) (Deltadienst, RWS)

"(Technische Hogeschool Delft) (Centrum voor Onderzoek Waterke- ringen)

(Waterloopkundig Laboratorium) (Hoogheemraadschap Delfland) '+(Waterloopkundig Laboratorium) '&((Provinciale Waterstaat in Zeeland) De leidraad is ontwikkeld en opgesteld door de subgroep ,,Leidraad" bestaande uit de met een "aangeduide leden van de werkgroep.

(34)

2 REKENMODEL V O O R D E VERWACHTING V A N DUINAFSLAG TIJ-

D E N S STORMVLOED

2.1 Inleiding

O p basis van uitgebreid modelonderzoek en metingen in de natuur is een rekenmodel ontwikkeld waarmee de verwachtingswaarde en de standaardafwijking kunnen worden bepaald van de hoeveelheid duinafslag ten gevolge van een willekeurige stormvloed. Hierbij wordt uitgegaan van het kustprofiel vóór de stormvloed, de korrel- grootte van het duinzand ( D ~ o ) , het stormvloedpeil en de significante golfhoogte. Het rekenmodel is van toepassing voor alle normale en extreme stormvloedcondities en profielvormen langs de Nederlandse duinkust.

2.2 Uitgangspunten

Tijdens stormvloed met duinafslag wordt het kustprofiel omgevormd tot een

be-

paald afslagprofiel.

De vorm van dit afslagprofiel is een functie van de significante golfhoogte en de valsnelheid van het afgeslagen zand in stilstaand zeewater.

De vorm van het afslagprofiel is onafhankelijk van de golfinvalsrichting, van het kustprofiel vóór de stormvloed en van het stormvloedpeil.

Aangenomen wordt dat het afgeslagen zand uitsluitend in zeewaartse richting ge- transporteerd wordt.

Het afslagprofiel is zodanig gesitueerd ten opzichte van het profiel vóór de stormvloed, dat de totale oppervlakte van het afgeslagen zand gelijk is aan de oppervlakte van het afgezette zand (zie figuur 1). Er wordt hierbij in het algemeen veron- dersteld dat er geen netto verlies van zand is in zijwaartse richting. Voor situaties waarbij dit wel het geval is wordt verwezen naar paragraaf 3.1.4.

2.3 De vorm van het afslagprofiel

Het afslagprofiel wordt als volgt samengesteld:

- _{De duinvoet}

_-

_{het punt waar het steile front van het afgeslagen duin overgaat in het}

relatief flauwe profiel van het strand - ligt ná afslag op het stormvloedpeil. De helling van het afgeslagen duintalud bedraagt i : î .

Vanaf de duinvoet (x = O, y = O) zeewaarts, loodrecht o p de kust, verloopt het profiel parabolisch volgens de formule:

-

( E >

y = O , L 7 1 L

[(x)

1.28 .

(

1

0,56 x + 18]0'5

)

- 2,OO

Hos Hos 0,0268

(35)

tot het punt waarvoor geldt

y = 5,717(HoS/7,6).

-

_{Zeewaarts van}

_dit

_{punt gaat het profiel over in een rechte lijn onder een helling}

van 1:12,5 tot het oorspronkelijke profiel wordt gesneden. In formule (1) is:

Hos

w

x

y

= de significante golfhoogte op diep water [m].

= de valsnelheid van het duinzand in zeewater [m/s].

= de afstand tot de nieuwe duinvoet [m].

= de diepte beneden stormvloedpeil [m].

N 0,75H0,

I

-afslagprofiel schuift in l a n d w a a r t s richting tot afslag = aanzanding

Fig. î Principe van het rekenmodel voor duinafslag.

D e valsnelheid w kan worden berekend met de formule

l o l o ~ ( l / ~ l = 0.L76 ("logDI2 + 2,180 l o I ~ g D + 3,226 ( 2

I

In formule ( 2 ) is:

w = de valsnelheid van het duinzand in zeewater [m/s.]

D

= D50 van het duinzand [m].

(36)

Formule (2) is afgeleid voor zeewater met een temperatuur van

5°C

[6]. De aldus berekende valsnelheden kunnen in de praktijk worden gebruikt voor de gehele periode waarin de stormvloeden kunnen worden verwacht.

De invloed van de golfhoogte en de korreldiameter (valsnelheid) van het duinzand op het afslagprofiel wordt geïllustreerd in de figuren 2 en 3.

Y = afstand vanaf de waterlijn i m l

-

O

Fig. 2 De invloed van de golfhoogte op het afslagprofiel (voor Dreken = 240 ym).

2.4 Praktische uitvoering van het rekenmodel bij willekeurige stormvloed Voor een gegeven kustprofiel kan de mate van duinafslag ten gevolge van willekeurige stormvloedcondities als volgt worden bepaald:

-

De vorm van het afslagprofiel wordt bepaald door de significante golfhoogte en de korreldiameter (zie formule (i)).

(37)

De positie van het afslagprofiel in vertikale zin wordt bepaald door het storm- vloedpeil (x-as op stormvloedpeil).

De positie in horizontale zin wordt bepaald door het afslagprofiel zodanig in het kustprofiel te leggen dat een sluitende zandbalans in de richting loodrecht op de kust ontstaat.

Voor stormvloedpeil en significante golfhoogte dienen de waarden te worden ingevoerd zoals die gelden net buiten de brekerzone. Hiervoor kunnen in het algemeen de peilen van de peilmeetstations en de significante golfhoogte op diep water worden aangehouden.

Wanneer vlak onder de kust een platengebied voorkomt, dient de significante golfhoogte net buiten de brekerzone behorende bij de vaste kust in de afslagberekening te worden ingevoerd. Deze kan worden berekend uit de golfcondities op diep water, waarbij, afhankelijk van de plaatselijke situatie, rekening dient te worden gehouden met refractie, diffractie, energiedissipatie door breking en wrijving over dit platengebied en met golfgroei door lokale wind.

x = afstand vanaf de waterlijn Iml

-

Fig.

3

De invloed van de korreldiameter

op

het afslagprofiel (voor

Hos

= 7,6 m). 17

(38)

r t o i m v l o e d p r i l I S.V.PI r t o r m v i o d p r i i i S.V.PI

-

I _ / - - - /-

-

/ voor de stormvloed / _rm d e stormvloed Fig.

4

18

(39)

In figuur 4 wordt één en ander verduidelijkt aan de hand van een aantal voorbeelden. Aan de linkerzijde is de toestand vóór en aan

de

rechterzijde de toestand ná de stormvloed getekend. De vorm van het uitgangsprofiel en van het afslagprofiel zijn bepalend voor het voorkomen van één van de toestanden.

Gevul A: Deze situatie komt gewoonlijk voor bij hoge stormvloeden.

Geval

B:

Deze situatie kan zich voordoen bij een kustprofiel met flauwe hellingen. In

de

uiteindelijke toestand ligt het afslagprofiel gedeeltelijk beneden het oorspronkelijke kustprofiel. Omdat geen rekening wordt gehouden met een landwaartse verplaatsing van zand tijdens een stormvloed, wordt het oorspronkelijk profiel slechts opgevuld met van het duin afgeslagen zand.

Het

afslagprofiel krijgt niet de gelegenheid zich vol- ledig te ontwikkelen.

Gevul

C:

Deze situatie is vergelijkbaar met geval

B.

In feite zijn de'iandverplaatsingen aan de zeewaartse zijde van de bank van geen belang voor de uiteindelijke teruggang van het duin. O o k in dit geval heeft het uiteindelijke kustprofiel zich slechts gedeelte-

lijk

omgevormd tot het afslagprofiel.

Gevul

D:

De

voor de kust gelegen bank wordt in

dit

geval geheel geërodeerd tot aan het afslagprofiel. De verdere benodigde hoeveelheid zand voor

de

vorming van het af-

slagprofiel wordt aan het duin onttrokken.

Gevul

E:

In deze situatie ligt het afslagprofiel geheel beneden het oorspronkelijke kust-

profiel. Deze situatie zal zich veelvuldig voordoen

bij

lage stormvloeden. Volgens het rekenmodel zal er geen duinafslag optreden. In de praktijk zal evenwel in veel gevallen een geringe hoeveelheid duinafslag kunnen optreden in verband met de oploop van

de

golven.

2.5

De nauwkeurigheid van duinafslagberekeningen met het rekenmodel

De berekende hoeveelheid duinafslag zal in het algemeen niet precies overeenkomen met de in de natuur optredende hoeveelheid duinafslag.

De volgende oorzaken kunnen worden genoemd:

- De nauwkeurigheid van het rekenmodel.

Het rekenmodel is een relatief eenvoudige schematisatie van een gecompliceerd na- tuurlijk proces. Door deze schematisatie worden onvermijdelijk onnauwkeurighe- den geïntroduceerd.

De nauwkeurigheid van het rekenmodel wordt aangegeven met een afwijking ten opzichte van de berekende hoeveelheid duinafslag boven het stormvloedpeil. Deze afwijking heeft een normale verdeling met gemiddelde nul en een standaardafwijking

(40)

G A = O,IOA + ZO [m3/m’]

A = de berekende hoeveelheid duinafslag boven stormvloedpeil [m3/m1]. De nauwkeurigheid van de invoerparameters.

Men zal vrijwel nooit beschikken over een profielmeting vlak voor de stormvloed. Bovendien zal er vrijwel altijd onzekerheid bestaan over de precieze waarden voor stormvloedpeil, golfhoogte en korreldiameter.

De effecten van buistoten, bui-oscillaties en stormduur.

D e effecten van waterstandsfluctuaties tijdens de stormvloed t.g.v. buistoten en bui-oscillaties zijn niet in het rekenmodel opgenomen. Het rekenmodel is in principe afgeleid voor relatief hoge stormvloeden, waarbij het niveau van stormvloed- peil minus 1,O m gedurende 4

à

6 uur wordt overschreden. Afwijkingen hiervan beïnvloeden de mate van duinafslag.

Herverdeling van zand in langsrichting.

O p grond van het uitgangspunt dat geen netto verlies van zand uit het dwarsprofiel optreedt, kan in nabijgelegen dwarsprofielen een verschillende mate van duinach- teruitgang worden berekend. In de natuur zal in dat geval herverdeling van zand in langsrichting optreden. D e mate waarin dat gebeurt is afhankelijk van de plaatselijke situatie.

Bij kustvakken met een sterke kustlijnkromming en/of een onderbreking van het strand- of duinprofiel is het uitgangspunt van een sluitende zandbalans in dwars- richting ook niet correct. Voor dergelijke kustvakken dient een extra hoeveelheid duinafslag in rekening te worden gebracht ten gevolge van een gradiënt in het langstransport (zie paragraaf 3.1.4).

(41)

3 VEILIGHEIDSBEOORDELING V A N E E N DWARSDOORSNEDE V A N E E N DUINKUST

3.1 De toetsingsmethode voor de beoordeling op veiligheid

Voor de beoordeling van de veiligheid van een dwarsdoorsnede van een duinkust is een relatief eenvoudige toetsingsmethode ontwikkeld, zodanig dat de uitkomst over- eenkomt met die van de meer gecompliceerde probabilistische berekeningen. De toetsingsmethode omvat een aantal rekenregels voor het bepalen van die mate van duinafslag waarbij nog juist geen doorbreken o p mag treden. D e in de berekeningen in te voeren waarden voor de beschouwde duinafslagbepalende factoren (hoofdstuk i) zijn daarbij zodanig bepaald, met behulp van probabilistische rekentechnieken, dat de aldus berekende mate van duinafslag een overschrijdingskans heeft, die gelijk is aan de vereiste maximaal toelaatbare doorbreekkans.

Voor een aantal kustvakken dient nog rekening te worden gehouden met extra duinafslag ten gevolge van een gradiënt in het langstransport. De wijze waarop dit in rekening wordt gebracht is niet ontleend aan de aan de toetsingsmethode ten grondslag lig- gende probabilistische berekeningen. Dit aspect was hierbij buiten beschouwing gebleven.

De lange termijn ontwikkeling van een duinprofiel is van groot belang, in het bijzon- der voor een eroderende kust. De toetsingsmethode is zodanig opgezet dat tegelijker- tijd een goede indruk wordt verkregen omtrent het tijdstip waarop de vereiste veiligheid van het duinprofiel eventueel verloren dreigt te gaan, zodat tijdig maatregelen ge- nomen kunnen worden.

Er wordt vanuit gegaan dat beschikt kan worden over een reeks profielmetingen, gedurende de laatste circa vijftien jaar of meer. Hiervoor kan met voordeel gebruik worden gemaakt van de jaarlijkse kustmetingen die zijn opgenomen in de gegevensbestan- den van het geautomatiseerde verwerkingssysteem (Jarkus-programmatuur) van de Rijkswaterstaat. Behalve voor de veiligheidsontwikkeling in de toekomst is een dergelijke tijdreeks ook noodzakelijk voor het verwerken van de invloed van de profielfluctuaties o p de veiligheid. Met deze fluctuaties dient rekening te worden gehouden omdat niet precies bekend is welk profiel aanwezig is vlak voor de stormvloed. De werkwijze van de toetsingsmethode is als volgt:

- _{Voor elk profiel uit de reeks profielmetingen wordt een afslagberekening gemaakt}

met behulp van het in hoofdstuk 2 beschreven rekenmodel. Hierbij dienen speci- fieke rekenwaarden voor de overige invoerparameters (stormvloedpeil, significante golfhoogte en korreldiameter) te worden ingevoerd.

Bij elke afslagberekening wordt de berekende hoeveelheid duinafslag boven stormvloedpeil vermeerderd met een toeslag voor de invloeden van de nauwkeurigheid van het rekenmodel, de bui-oscillaties en -stoten en de onzekerheid omtrent de tijd gedurende welke de waterstand rond het maximum verblijft. Het effect van deze

21

(42)

toeslag uit zich in een extra teruggang van het steile duinfront. Punt

P

is het snijpunt van dit verplaatste duinfront met het stormvloedpeil (zie figuur 5 ) .

Bovenstaande berekeningen leveren een tijdreeks o p voor de positie van punt

P.

Deze posities kunnen in een grafiek worden uitgezet als functie van de tijd (zie figuur 6). Uit de ligging is eenvoudig af te leiden of er sprake is van een stabiele, eroderende of vooruitgaande kust. Met behulp van de regressie-analyse kan de trend van de ligging van punt P als functie van de tijd worden benaderd. Meestal zal een lineaire benadering voldoen. D e profielfluctuaties komen tot uiting in de gespreide ligging van de punten

P

o m deze regressielijn (zie figuur 6).

-

R

A berekende hoeveelheid duinafsiag boven rekenpeil 3 . 2 )

T = toeslag op A voor

-

stormvloedduur

-

buistoten en -oscillaties

](

5

3 . 3 )

-

muwkeurigheid rekenmodel

Fig. 5 Definitieschets.

- _{De invloed van de onzekerheid van de profielligging wordt nu in rekening ge-}

bracht door de regressielijn over een bepaalde afstand, afhankelijk van de grootte van de profielfluctuaties, landwaarts te verschuiven. De verschoven regressielijn, de ontwerpafslaglijn, geeft de positie van het ontwerpafslagpunt als functie van de tijd. Het ontwerpafslagpunt is hierbij het snijpunt van het steile duinfront en het stormvloedpeil, waarvan de positie een overschrijdingskans heeft die gelijk is aan de beschouwde maximaal toelaatbare doorbreekkans. Voor de schone kust van Centraal-Holland bijvoorbeeld is deze overschrijdingskans per jaar gelijk aan 10-5. De invloed van een gradiënt in het langstransport op de duinafslag is in het voorgaande buiten beschouwing gebleven.

Voor kustprofielen waarbij wel rekening moet worden gehouden met verlies van zand uit het profiel als gevolg van een gradiënt in het langstransport wordt de uiteindelijke ontwerpafslaglijn verkregen door de in het voorgaande verkregen verschoven regressielijn over een bepaalde afstand extra landwaarts te verschuiven.

-

(43)

- _{Wanneer landwaarts van de ontwerpafslaglijn niet meer een minimaal profiel, het}

grensprofiel, aanwezig is, voldoet het betreffende profiel niet meer aan de gestelde veiligheidsnorm. Dit grensprofiel biedt dus geen reserve aan veiligheid maar geeft de situatie van juist niet doorbreken weer (grenstoestand).

In de volgende paragrafen wordt het bovenstaande verder uitgewerkt,

posi tie van het punt P

i

Fig. 6 tijd

-

1960 1970 jaar 1980

zeezijde d + 9 = afstand waarover de regressielijn landwaarts verschoven wordt voor

-

verwerking profielfluctuaties ( d i

- invlotd gradient langstransport ( 4 )

ontwerpafslag lijn

--.

kritieke positie

-

grensprof iel verwacht tijdstip waarop de veiligheidsnorm wordt overschreden

Principe van de toetsingsmethode voor

de

beoordeling van

de

veiligheid.

3.1. i

De afslagberekening

Voor elk profiel van de beschikbare reeks profielmetingen wordt een afslagberekening gemaakt met behulp van het in hoofdstuk 2 beschreven rekenmodel. Voor het stormvloedpeil,

de

significante golfhoogte en de korreldiameter van het duinzand dienen de volgende waarden te worden ingevoerd:

-

Het stormvloedpeil.

Bij beoordeling op de veiligheid als primaire waterkering is de rekenwaarde voor het stormvloedpeil gelijk aan het ontwerppeil zoals dat vastgesteld is door de Delta- commissie [ 5 ] vermeerderd met tweederde deel van de decimeringshoogte. Dit peil wordt het

rekenpeil

genoemd.

Rekenpeil

= ontwerppeil

+

2/3 decimeringshoogte.

De decimeringshoogte is hierin het hoogteverschil tussen

de

waterstand behorende 23

(44)

bij een i 0 maal zo kleine overschrijdingsfreqüentie als die van het ontwerppeil en het ontwerppeil.

D e overschrijdingsfrequentie van het rekenpeil is derhalve 0,215 maal de overschrijdingsfrequentie van het ontwerppeil, en dus 2,15 maal zo groot als de betreffende maximaal toelaatbare doorbreekkans (zie ook paragraaf 3.3).

In tabel i zijn voor een aantal locaties langs de Nederlandse kust ontwerppeil, decimeringshoogte en rekenpeil gegeven.

Voor de significante golfhoogte Hoc wordt de verwachtingswaarde behorende

bij

het rekenpeil in rekening gebracht. Voor een aantal locaties langs de Nederlandse kust zijn kansdichtheidsfuncties bepaald voor de significante golfhoogte als functie van de waterstand [ 101. De verwachtingswaarden van de significante golfhoogte voor deze locaties zijn af te lezen uit de grafiek van figuur 7. D e gegeven waarden gelden voor diep water condities.

-

De significante golfhoogte. 11,o m 10.0

t

9'0

2

8,O

ö

8 7.0 I I O > u

L

6,O I m C .- E 5,O - L Y > 4 0 Fig. 7 24 Ba D H = Den Hcldcr EG = Eierlandrchc Gat IJ = IJmuidcn Bo = Borkum

H v H = Hoek van Holland V i = Vlissingen t )

+ ) buiten het platcogebicd

stormvloedpeil í m + NAPI

-

Verwachtingswaarde van de significante golfhoogte als functie van het stormvloedpeil op enkele locaties voor de Nederlandse kust

[lol.

(45)

De voor een bepaald duinvak in rekening te brengen waarde voor de significante golfhoogte behorende bij het rekenpeil kan aan de hand van deze grafiek worden vastgesteld.

De invloed van eventuele platengebieden voor de kust dient nog te worden ver- werkt (zie ook paragraaf 2.4).

Tabel 1. Ontwerppeilen, decimeringshoogten en rekenpeilen langs de Neder- landse kust.

Plaats Ontwerppeil [5] Decimerings- Rekenpeil z,

in in

m boven N A P hoogte in m m boven N A P

Vlissingen H o c k van Holland (1) Scheveningen Katwijk IJmuiden Den Heldcr Texel Vlieland Tersc helli ng Ameland Schiermonnikoog 5,40 5,25 5,40 5,40 5,15 5,05 4,90 4,70 4,80 5,lO 5,15 0,72 0,72 0,70 0,70 0,67 0,66 0,68 0,68 0,68 0,68 0,68 5,90 5,75 5,85 5,85 5,60 5,so 5,35 5,15 5,25 5,55 5,60 i) buiten de hoofden

2) rekenpeil = ontwerppeil

+

2/3 decirneringshoogte D e rekenpeilen zijn afgerond o p een vceivoud van 5 crn.

-

D e korreldiameter.

De rekenwaarde voor de korreldiameter Dr&en is:

Hierin is:

p~~~ = de verwachtingswaarde van de D50 ~ ~= de standaardafwijking van de D50 5 0

In tabel 2 zijn hiervoor aan te houden waarden aangegeven voor de Nederlandse duinkust.

(46)

Tabel 2. Gemiddelde, standaardafwijking en rekenwaarde voor de korrel- grootte van de zeereep langs de Nederlandse kust.

Plaats Schiermonnikoog 1.04 3.02 5.01 7.00 9.20 11.00 13.00 15.00 Ameland Terschelling Vlieland 4.01 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 21.40 24.00 1 .o0 3.00 5.00 7.00 9 .o0 11.00 13.00 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 25.00 27.00 29.00 40.00 41.87 43.765 45.175 47.00 48.62 50.77 150 169 165 164 163 164 159 159 187 178 172 176 161 164 170 163 170 170 2 10 202 206 189 187 178 183 181 188 187 188 190 19 1 189 192 199 195 194 194 202 205 194 8 148 8 167 8 163 8 162 8 161 8 162 8 157 8 157 10 184 9 176 9 170 18 167 8 159 15 157 9 168 8 161 9 168 9 168 11 207 10 199 11 203 9 187 9 185 9 176 9 181 9 179 9 186 9 185 9 186 10 188 10 189 9 187 10 190 10 197 10 193 10 192 10 191 10 199 20 195 10 192 26

(47)

Plaats Texel Noord-Holland 52.50 54.00 9.60 12.10 13.92 15.86 18.53 19.52 20.91 22.51 24.40 26.40 28.60 30.41 2.10 4.09 6.08 7.89 9.48 12.65 14.62 16.47 18.27 20.15 26.54 28.32 30.00 32.00 34.00 36.00 40.00 42.00 44.00 46.00 48.00 50.00 52.00 54.00 56.75 58.50 62.00 64.00 66.00 68.00 70.00 194 194 203 207 191 186 194 202 196 203 206 213 203 193 232 233 224 247 261 219 253 277 25 1 237 242 235 246 25 1 242 259 243 231 236 224 223 218 195 188 214 262 218 204 180 210 214 11 10 10 10 10 9 10 11 10 10 10 29 10 10 12 12 25 14 16 18 17 14 13 14 14 12 12 13 15 26 12 12 12 11 11 11 35 9 11 20 30 37 9 24 31 191 192 200 204 189 184 192 199 194 200 203 193 200 191 299 230 210 243 256 212 247 274 248 233 238 232 243 248 237 246 240 228 233 22 1 220 215 164 186 21 1 254 197 170 178 196 192 27

(48)

Plaats Zuid-Holland 72.00 74.00 76.00 78.00 80.00 82.00 84.00 85.94 88.00 90.00 92.00 94.00 96.00 97.95 102.00 103.91 105.925 108.07 109.96 112.00 114.00 116.10 Maasvlaktc Voornt. Goeree Schouwen 4.90 7.00 6.60 8.00 12.00 14.00 3.00 7.00 9.00 11.00 13.00 15.01 17.01 19.00 0.84 2.841 4.842 6.789 8.789 10.841 12.883 199 222 220 217 224 22 1 224 237 226 227 224 219 199 201 236 205 186 22 1 224 214 213 255 254 302 177 161 181 207 176 204 217 207 211 267 242 248 205 211 211 208 212 206 218 14 12 11 11 15 11 15 15 26 17 12 15 10 15 21 20 9 33 11 11 19 15 24 39 9 8 38 17 10 10 17 10 11 37 19 23 12 11 11 10 15 12 11 194 219 217 214 219 218 219 232 211 22 1 22 1 214 197 195 227 195 184 196 22 1 211 205 25 1 243 277 175 159 141 200 173 201 210 204 208 241 235 237 201 208 208 205 207 203 215 28