Notitie t.b.v. "Verzwaring Lekdijk"

d i j k "

A-75.030

Centrum voor Onderzoek Waterkeringen O ktober 1979

- 1 -

Grondwaterstroming Lekdi j k hmp. 108,5 1. Inleiding

Bij de berekening van de verbetering van de L e k d i j k van de Prinses Irenesluis t o t de Beusichemse veerstoep i s onder

meer

de opdruk- potentiaal nabij de binnenteen bepaald. Dit in verband met opbarsten. N a b i j hmp. 108,5 gaf deze berekening aan d a t er een berm benodigd was om het opdrukken tegen t e gaan.

Teneinde deze berekeningswi j z e , waarbij twee stromingsbeelden op e l kaar gesuperponeerd z i j n

,

t e control eren,

i s de s i t u a t i e , n a b i j hmp. 108,5, nagerekend m.b.v. de "ELNAG". ELNAG i s een e l e c t r i sch netwerkanalogon waarmee twee-dimensionale g rondwa

te

rs

t romi ng wordt ges i

mu

1 ee rd

.

Zowel stationai re als t i jdsafhankel i jke randvoorwaarden kunnen worden ingevoerd in een netwerk van weerstanden en condensatoren.

Op bijlage 1 i s een geschematiseerd dwarsprofiel t e r plaatse

van

hmp. 108,5 weergegeven zoals dat ook berekend i s

met

de theorie van Turnball. De uiterwaard i s ca. 700 m l a n g en voor het achterland i s , in e e r s t e i n s t a n t i e , ca. 750

m

aangehouden,

Uit de doorlatendheden van de verschillende lagen b l i j k t dat de zand- tussenlaag ( k = 5,O m/etm.) zeer doorlatend i s ten opzichte van de andere lagen. Het grondwaterstromingsbeeld zal dan ook voornamelijk bepaald worden door deze zandtussenlaag, mede doordat de eronder liggende laag IV vrijwel d i c h t i s ( k = 0,0075 m/etm.) ten opzichte

van

de andere lagen.

Opgemerkt dient nog t e worden d a t de horizontale

en

v e r t i c a l e schalen p l a a t s e l i j k veranderen zodat het beeld van bijlage 1 wat o n j u i s t overkomt. Dit vooral met betrekking t o t de lengten van uiterwaard en achterland en t o t de d i k t e

van

laag V ,

een

zégr doorlatend zand- pakket van ca. 40 m dikte.

Aangezien de rivierbodem door laag IV s n i j d t i s

t e

verwachten d a t e r in laag V vrijwel horizontale stroming zal ontstaan vanwege de zeer beperkte afvoer naar bovenliggende lagen.

Op bijlage 1 z i j n tevens de plaatsen aangegeven waar in het ELNAG- model de potentiaal gemeten i s .

Het

model in de ELNAG i s gebouwd t o t ca. 1500 m u i t de r i v i e r (ca. 750

m ,

achterland) waarna het achterland eenvoudig nog schematisch verlengd kan worden door zuiver horizontale stroming

aan

t e nemen.

Bij de verschillende metingen i s de lengte van het achterland ge- varieërd en b i j elke lengte

van

het achterland zijn twee metingen verricht waarbij a l c verticale randvoorwaarde in h e t achterland

(einde van het model) òf een stroomlijn Ò f een potentiaallijn met een waarde van NAP

+

4,50 m (polderpeil) i s aangebracht.

Teneinde een eventuele invloed

van

het A'dam-Rijnkanaal

na

t e gaan i s e r een serie metingen gedaan waarbij op de zandtussenlaag een verticale randvoorwaarde

van

NAP t 0,OO m g e d r u k t i s ; d i t a l s zijnde de meest extreme s i t u a t i e waarbij het al dam-Ri jnkanaal direct i n verbinding s t a a t met de zandtussenlaag.

Een schematisch overzicht van de metingen s t a a t op bijlage 2. Als MHW i s NAP t 9,OO

m

aangehouden.

2 . De metingen

Op bijlage 3 zijn de resultaten

van

meting 2 (meting 1 i s een controle- meting) weergegeven waarbij tevens een zeer globaal potentiaallijnen-

beeld geschetst i s d a t enigszins discutabel i s gezien het beperkt aantal meetpunten. Niettemin zal het beeld een j u i s t e i n d r u k omtrent de grondwaterstroming geven.

Duidelijk b l i j k t de vrijwel horizontale stroming in de diepe zandlaag en u i t stromingsmetingen bleek een geringe afvoer naar boven (via

l a a g IV) t e bestaan.

Opvallend i s het enorme verval t e r plaatse van de binnenteen i n de zandtussenlaag; d i t komt waarschijnlijk door de verbreding

van

het, r e l a t i e f , goed doorlatende pakket (ook laag I i s v r i j doorlatend). Ter plaatse van de binnenteen i s een potentiaal aan de bovenkant van de zandtussenlaag gemeten van NAP t 4,80

m

2 NAP

+

5,OO

m.

Bij meting 2 s t r e k t het achterland zich u i t t o t x = 2500 m ( r i v i e r i s x = O ) en op de verticale rand van het model i s polderpeil gedrukt. Meting 3 (verticale randvoorwaarde verwijderd) geeft een identiek beeld, alleen zijn de potentialen in de diepe zandlaag wat lager. I n de zandtussenlaag veranderd e r niets.

Ook b i j een model t o t x = 3500 m en x = 1500 veranderen de potentialen in de zandtussenlaag nauwe1 i jks (metingen 4 t / m 7).

Bij meting 8 en 9 i s de diepe zandlaag losgekoppeld van het model b i j

x

= 3500 m respectievelijk

x

= 1500 m; ook

nu

bleef het beeld van de zandtussenl aag vrijwel gel i j k , hetgeen

een

bevestiging i s

van

de idee d a t door l a a g IV vrijwel niets stroomt.

- 3 -

NAP t 0,OO

m

gedrukt; ook _{d i t} heeft geen i n v l o e d op de stroming i n

de zandtussenlaag.

De metingen 6 , 7 en 10 z i j n herhaald

voor een

model d a t zich u i t - s t r e k t t o t x = 1200

m

(metingen 11, 1 2

en

13) en daarna nog eens voor x = 1000

m

(metingen 14, 15 en 1 6 ) .

Alle metingen gaven vrijwel hetzelfde r e s u l t a a t i n de zandtussenlaag. Tot s l o t i s meting 1 7 gedaan; b i j x = 1000 m i s de zandondergrond losgekoppeld wat wederom geen invloed had.

3. Conclusies

De diepe zandlaag heeft vrijwel geen invloed op de grondwaterstroming i n de zandtussenlaag.

Ook de lengte van het achterland heeft geen grote invloed op de grootte van de stijghoogte i n de zandtussenlaag b i j de binnenteen.

Een verticale randvoorwaarde

van

NAP

+

0,OO

m

op de zandtussenlaag aan het eind van het model (invloed A'dam-Rijnkanaal) geeft evenmin verander i

n

gen.

De stijghoogte i n de zandtussenlaag bedraagt tussen de NAP

+

4,80

m

centra Ie technische afdelingen

a-

utrechtseweg 62 postbus I 53 telefoon telex zeist 3700AD zeist 030-76791 1 70279

grontmij

briefnu m mer

Centrum voor Onderzoek Waterkeringen .BenH 10642

Hooftskade 1, ‘s-GRAVENHAGE. ordernummer .7 4 / 8 8 19-4 O doorkiesnummer 0767449 Zeist, 1979.11.23 Ref.Pl/PvL

- Betreft: Onderzoek Verbetering Lekdijk

-

trajekt HM 108 tlm 140

---

...

Bijgaand ontvangt u 1 exemplaar van het Eindrapport met betrekking tot bovengenoemd onderzoek.

Wij vertrouwen erop u hiermee van dienst te zijn. Hoogachtend, - Grontmij n.v. Ir. J.H. Pool, afd. Bodemkunde en Hydrogeologie. Bijl. 1 hoofdkantoor de holle bilt 22 de bilt telefoon 030-76791 I telex 47947 giro I 56222 handelsregister utrecht no. 29428 1 0123

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

U

I

I

I

C

I

I

I

I

I

GRONTMIJ

n.v.

De

B i l t . W A T E R S C H A P " K R O M M E R I J N "

ONDERZOEK VERBETERING LEKDIJK

TRAJEKT HM 108 TOT HM 141

PRINSES IRENESLUIS

-

BEUSICHEMSE VEERSTOEP 4e FASE

-

ADVIES EINDONTWERP

Afdeling Bodemkunde

en

Hydrogeologie.

INHOUD - 1 - PAG I NA 1. INLEIDING

I -

I

2. WERKZAAMHEDEN 4e FASE 3.

4. VERGELIJKING HUIDIGE EN TOEKOMSTIGE DIJKHOOGTE 5. BODEMONDERZOEK

6. BESCHRIJVING BODEMOPBOUW

DE GEOMETRIE VAN DE BESTAANDE DIJK

6.1 Algemeen 6.2 Dijklichaam 6.3 Achterland 6.4 Binnenteen 6.5 Bui tenteen 6.6 Voorland 6.7 Zandtussenl agen 7 . 1 In1 eidi ng

7.2 Vol umegewi chten

7.3 Sterkte-eigenschappen 8.1 Inleiding

8.2

Het

watervoerend vermogen . 8.3 De hydraulische weerstand 8.4 9.1 Inleiding 9.2 Benodigde zandaanberming 9.3 10.1 Hydrologische berekeningen 10.1.1 Inleiding 10.1.2 Schematisering 10.1.3 Resul

taten

10.2.1 Inleiding 10.2.2 Schemati

sering

10.2.3 Veiligheid tegen afschuiven

van

het bi nnental ud

10.2.4 Verweking van het binnentalud door uittredend

water

10.2.5

De

standzekerheid

van

het buitentalud 7. GRONDMECHANISCHE SCHEMATISERING

8. HYDROLOGISCHE SCHEMATISERING

Invloed

van

kleiwinning in de uiterwaard 9. MAATREGELEN TEGEN OPDRUKKEN

Keuze

van

dwarsprofielen voor detailonderzoek 10. DETAILONDERZOEK BOVENSTROOMS DWARSPROFIEL

10.2 Grondmechanische berekeningen

11. DETAILONDERZOEK BENEDENSTROOMS DWARSPROFIEL 11.1 Hydrologische berekeningen 11.1.1 Inleiding 11.1.2 Schemati seri ng 11.1.3 Resultaten 3 4 8 11 13 1 5 15 15 1 5 16 1 8 19 19 23 23 23 24 26 26 26 27 29 31 3 1 3 1 33 35 35 35 35 36 38 38 38 38 41 42 43 43 43 43 44

11.2 Grondmechanische berekeningen 46

11.2.1 I n l e i d i n g 46

11.2.2 Schematisering 46

11.2.3 V e i l i g h e i d tegen a f s c h u i v e n van h e t

b i nnental ud 46

11.2.4 Verweki ng van h e t b i nnental ud door

u i t t r e d e n d water 49

11.2.5 De standzekerheid van h e t b u i t e n t a l u d 50

12. DETAILONDERZOEK VAN DIJK BIJ KOLK 5 1

12.1 Algemeen 12.2 Benodigde aanpassingen 12.3 Hydrologische berekeningen 12.3.1 I n l e i d i n g 12.3.2 Schematisering 12.3.3 R e s u l t a t e n 51 5 1 52 52 53 53

12.4 Grondmechani sche berekeni ngen 54

12.4.1 I n l e i d i n g 54

12.4.2 Schematisering 55

12.4.3 S t a b i 1 i t e i t van de onderwaterberm 55

12.4.4 V e i l i g h e i d tegen a f s c h u i v e n van h e t

b i n n e n t a l ud 56

12.4.5 Verweking van h e t b i n n e n t a l u d door

u i t t r e d e n d w a t e r 57 12.4.6 De standzekerheid van h e t b u i t e n t a l u d 57

13. ADVIES EINDONTWERP 59

14. BRONVERMELDING 65

APPENDIX I : BEPALING VOLUMEGEWICHTEN APPENDIX I 1 : TRIAXIAALPROEVEN

APPENDIX I I I : BEPALING DOORLAATFAKTOREN

APPENDIX I V : HET OPDRUKGEVAAR VAN BINNENDIJKSE DEKLAGEN

APPENDIX V : INVOERGEGEVENS EN RESULTATEN VAN DE GLOBALE HYDROLOGISCHE BEREKENINGEN

BIJLAGEN

1. S i t u a t i e t e k e n i n g

2. L e n g t e p r o f i e l e n met r e s u l t a t e n bodemonderzoek 3. R e s u l t a t e n bodemonderzoek b i j k o l k

4. B1 ad 1 : Ver1 oop zandtussenl agen B l a d 2: Kenmerkende d w a r s p r o f i e l e n

5. D i k t e en h y d r a u l i s c h e weerstand d e k l aag

6. B1 ad 1 : Verloop hydraul i sche weerstand dekl aag B l a d 2: Idem

7. D e t a i londerzoek bovenstrooms dwarsprof i e l

8 . D e t a i 1 onderzoek benedenstrooms dwarsprof i e l 9. Detailonderzoek van d i j k b i j k o l k

V e r k l a r i ngsbl Uden b o o r p r o f i e l tekens en geo-el e k t r i s c h e i n t e r p r e t a t i e

- 3 -

1. INLEIDING.

I n

opdracht van het waterschap "Kromme

R i j n "

i s door Grontmij

n.v. een onderzoek ingesteld naar de noodzakelijke verbeteringen

van de Lekdijk tussen de Prinses Irenesluis en de Beusichemse

Veerstoep.

Dit d i j k v a k ,

ter lengte van circa

3 , 2 km, l o o p t

van

HM 108 t o t HM 141

en i s aangegeven

op

het overzichtskaartje

van

F i g u u r 1.

I n

het kader van

d i t

onderzoek

z i j n

t o t

nu toe de volgende

rap-

porten uitgebracht:

-

Verslaggeving

le

Fase: april

1975 [l]'

-

Verslaggeving

2e

Fase:

j u l i 1975 [2]

-

Verslaggeving

3e

Fase: april 1976

[3]

Naar

aan1

eidi

ng

van het

1

aatstgenoemde rapport, waarin

,

a l

s

a f - ronding

van

het onderzoek, de resultaten van een grondmechani-

sche en hydrologische studie

z i j n

opgenomen, i s besloten

i n

een

4e

Fase aanvullende gegevens t e verzamelen en enige parameters

aan

een nader onderzoek t e onderwerpen. De

omvang

en

aard

van

de-

ze werkzaamheden

z i j n g l o b a a l

vastgesteld

i n een

bespreking tus-

sen vertegenwoordigers

van

de opdrachtgever,

?WS, RWS, COW

en

Grontmij

n . v . ,

die gehouden i s

o p 10

november 1976.

Een nadere detaillering

van

de aktiviteiten heeft plaatsgehad

i n

aansluitende besprekingen tussen vertegenwoordigers

van

ket

COW

en

Grontmij

n.v.

'

Het onderhavige rapport bevat, naast een samenvatting van de

i n

de genoemde besprekingen voorgestelde werkzaamheden

,

de resul t a -

ten

van

het

aanvullend

onderzoek en een herwaardering

v a n

de be-

l a n g r i j kste

grondmechanische

en

hydrologische parameters.

Daar-

naast worden de uitkomsten van globale

en

gedetai

11

eerde

hydrol

o-

gische analyses en grondmechanische berekeningen vermeld,

op

basis

waarvan

tenslotte het advies voor

het

ei ndontwerp

voor de verbe-

tering

van het onderhavige

d i j k v a k wordt

gegeven.

- 4 -

2. WERKZAAMHEDEN 4e FASE.

Aan de hand van h e t v e r s l a g van de bespreking op 23 november 1976, kunnen de i n h e t kader van de 4e Fase v o o r g e s t e l d e werkzaamheden a l s v o l g t worden samengevat: A. AANVULLINGEN

_...

OP TEKST 3e FASE

-

RAPPORT

1. Aangeven d a t t e r p l a a t s e van de k o l k een o v e r l a a t - k o n s t r u k t i e i n de kwelkade aangebracht d i e n t t e worden.

2. De u i t v o e r i n g s w i j z e van h e t o n d e r w a t e r t a l u d i n de k o l k nader s p e c i f i c e r e n .

3. Konklusie t r e k k e n o m t r e n t de v e i l i g h e i d tegen a f s c h u i - ven van h e t bestaande b i n n e n t a l u d .

4. B i j de b e s c h r i j v i n g van de bodemgesteldheid ook i n f o r - matie, i n d i e n beschikbaar, van h e t a a n s l u i t e n d e d i j k v a k

(benedenstrooms

HM

140) verwerken.

B. AANVULLEND VELDWERK

---

1. Boringen t e r p l a a t s e van de binnenteen van de d i j k met a l s voornaamste doel een b e t e r i n z i c h t i n h e t v e r l o o p van zandtussenl agen t e v e r k r i j g e n .

2. Boringen i n de u i t e r w a a r d t e r v e r k r i j g i n g van .een meer. v o l l e d i g b e e l d van de omvang en aard van de b u i t e n d i j k s e k l e i - a f d e k k i n g .

C . BESCHRIJVING

...

BODEMOPBOUW

1. Aan de hand van a l l e t o t

nu

toe verzamelde gegevens een schematisering van de bodemopbouw i n en onder de d i j k en i n het voor- en achterland maken.

1. De beschikbare gegevens over de doorlatend- heid van de diverse materialen opnieuw analy- seren.

2 . De voor de berekeningen benodigde parameters, zoals de hydraulische weerstand van de deklaag, de breedte van de deklaag en de afstand t o t de r i v i e r opnieuw vaststel 1 en.

3 . De waterspanningen onder de deklaag en in zandtussen- lagen berekenen ten behoeve van de analyse van het op- drukgevaar. Hierbij met een zandberm a l s maatregel te- gen opdrukken rekening houden.

4 . De recul t a t e n van de e l e k t r i s c h e analogons kontroleren en het verloop van de waterspanningen in de d i j k en de deklaag gedetailleerd vaststel1 en.

E. HERBESCHOUWING GRONDMECHANISCHE

...

BEREKENINGEN

1. De beschikbare gegevens over de volumegewichten en sterkte-eigenschappen van de diverse materialen analy-

seren en deze parameters voor de grondmechanische bere- keni ngen opnieuw vaststel 1 en.

I

R

I

I

- 6 -

2 . Met b e h u l p van de

resultaten

van de

hydrologische

berekeningen

het

opdrukgevaar en het daarmee samen-

hangende gevaar voor interne erosie

( p i p i n g ) analy-

seren en de mogelijke tegentiiaatregelen

aangeven.

3.

Met behulp

van

de opnieuw vastgestelde sterkte-para-

meters en de gedetailleerde gegevens over de waterspan-

ningen

i n

en onder

d e d i j k aanvul 1

ende stabi

1 i

tei tsbere-

keni ngen

u i

tvoeren. Hier

.i

n

met name de gevoel

i g

hei

d

voor variaties

i n

de sterkte-eigenschappen

nagaan.

F. KONKLUSIES

_...

EINDONTWERP

1.

De resultaten

van

de opnieuw uitgevoerde hydrologische

en grondmechani sche berekeningen rapporteren.

2 .

Konklusies trekken omtrent de

voor

de verbetering

van

het

d i j k v a k

benodigde maatregelen

i n

de vorm van een

def

i n i t i

ef ontwerp.

De

h i

ervoor omschreven

onderzoekswerkzaamheden,

behorend t o t de

4e

Fase, dienen t e worden beschouwd als een

a a n v u l l i n g op

en

een verfijning van eerdere aktiviteiten, met name van die, welke

i n

de

3e

Fase

z i j n

gerapporteerd. Hiertoe werd besloten

na de

bespreking van het 3e-Fase-rapport

i n

de Technische Werkgroep,

bestaande

u i t

vertegenwoordigers

van het waterschap "Kromme

R i j n " , RWS, COW

en

PWS.

Met name dienden enige, reeds

globaal

onder-

zochte aspekten, meer gedetailleerd te worden beschouwd, zoals

het

verloop

van zandtussenlagen onder de

d i j k

en de uitgestrekt-

heid van weerstandbi edende

k l ei 1

agen

i n

de

u i

terwaard, met

i

nbe-

g r i p

van de effekten

van eventuele toekomstige kleiwinningen.

Daarnaast

was het wenselijk, mede

op grond

hiervan, de

aan

t e

houden waarden voor de hydraulische weerstand, alsmede het ver-

loop

ervan evenwijdig aan en loodrecht

op

de

d i j k , opnieuw

vast

te stellen en tevens

i n d e

berekeningen met een zekere spreiding

Dit

laatste aspekt

g o l d ook voor

de grondmechanische berekeningen,

hoewel daar met name een

rol

speelde, dat nieuwe inzichten

om-

t r e n t

de

interpretatie

en

verwerki

ng van tri axi aal

proef resul

t a -

ten, onder meer ontwikkeld

b i j

het

COW,

ingebouwd moesten worden,

waarvan ten t i j d e

van eerdere fasen

nog

geen sprake was.

Met behulp

van

de nieuwe en reeds beschi kbare berekeni ngsresul-

taten diende tenslotte een advies

voor het eindontwerp t e worden

opgesteld.

- a -

hA

NAP

8

3 . DE GEOMETRIE VAN DE BESTAANDE DIJK.

h B hC hD h E hF

v

-

v

- Y

-

v

-

v

Uit de beschikbare dwarsprofielen zijn de volgende geometrische gegevens van de dijk in de bestaande toestand bepaald:

hA = Globale hoogteligging buitenmaaiveld

hB = Niveau buitenteen

hC = Kruinhoogte

hD = Niveau

van

de over-

naar berm

g bi nent 1 ud

hE = Niveau bermteen ( = binnenteen d i j k ) hF = Globale hoogteligging binnenmaaiveld b = Kruinbreedte

B = Breedte

van

d i j k z a t e

ï : a = Helling buitentalud

l:P = Helling binnentalud boven berm l : y = Helling berm

( m t . o . v .

N.A.P.)

(m

t . o . v . N.A.P.)

( m

t . o . v .

N . A . P . ) (m

t . o . v .

N . A . P . )

( m

t . o . v . N.A.P.)

( m

t.o.v.

N.A.P.)

( m )

(m)

Bovenstaande symbol en z i j n t e r verduidel ijking aangegeven i

n

Figuur 2.

m 47 50 48 49 48 49 52 51 49 B a 2.75 2.95 2.85 3.00 3.20 3.00 3.00 3.00 2.90

hA

m+NAP 4.10 3.50 3.50 4.00 4 .O0 3.40 3.50 3i20 3.20 f3 2.65 2.40 2.45 2.45 2.70 2.20 2.30 2.30 2.15 Y 9.40 8.20 6.80 6.40 7.30 6.80 6.20 6.00 5.60

-

I

hF

n+NAP 4.40 3.50 3.50 k o l k 3.80 3.40 2.20 2.50 2.20 n+NAP m+NAP

$

b

m

7.00 7.00 7.00 7.50 7.00 7.50 7.50 7.50 7.50

h D

m+MAP 6.10 108.0 109.0 114.5 116.5 118.5 120i5 124.0 130.0 138.0 3.60

I

9.60

I

5.85 109.0 114.5 116.5 118.5 120.5 124.0 130.0 138.0 141.0 4.20 4.20 4.70 4.00

4.00

4.00 3.80 9.60 9.60 9.60 9.60 9.60 9.50 9.50 5.85 6.00 6.20 5.80 5.40 5.40 5.30

h E

m+NAP 4.40 3.90 3.50 4.50 4.00 3.45 2.50 2.50 2.45 “ Y l-t u2 rD i I W I

-

10

-

I n p r i n c i p e z i j n 2 t r a j e k t e n met m i n o f meer overeenkomstige geometrische kenmerken t e onderscheiden, namel i j k :

1. Bovenstrooms t r a j e k t van HM 108.5 t / m 124 (met u i t z o n d e r i n g van de k o l k tussen HM 116.5 en 118.5): hB = t 4.05 m =

+

5.90 m hE = t 3.80 m = t 3.45 m = t 3.65 m a = 1 : 3.0 fl = 1 : 2.4 = t 9.60 m

7

= 1 : 7.5 hA hC hD hF 2. Benedenstrooms t r a j e k t van HM 125 t / m 140.5: hA = t 3.30 m a = 1 : 3.0 =

+

9.55 m y = 1 : 6.0 = t 5.40 m hE = t 2.50 m = t 2.50 m hB = t 3.95 m p = 1 : 2.3 hC hD hF

4. VERGELIJKING H U I D I G E EN TOEKOMSTIGE DIJKHOOGTE.

Tabel 2 bevat de waarden voor h e t Maatgevend Hoog Water (MHW),

zoals d i e voor de Lek t e r hoogte van h e t t e verbeteren d i j k v a k z i j n vastgesteld.

Deze waterstanden z i j n gebaseerd op een afvoer van de R i j n b i j 3

L o b i t h t e r g r o o t t e van' 18.000 m

/s

met een geschatte overschri j -

dingsfrekwentie van 1 maal per 3333 j a a r .

Door de kruinhoogte van de d i j k i n de bestaande s i t u a t i e ( z i e Tabel 1, onder hC) t e v e r g e l i j k e n met de waarden van MHW, kan een i n d r u k worden gekregen van de beschikbare waakhoogte.

U i t de r e s u l t a t e n hiervan, d i e eveneens z i j n vermeld i n Tabel 2, b l i j k t , d a t 1 angs de gehele d i j k een waakhoogte van 0.70 à 1 .O5 m aanwezig i s , wat a l s voldoende kan worden beschouwd.

Een d i j k v e r h o g i n g behoeft dan

ook

n i e t t e worden uitgevoerd. B i j toepassing van MHW, gebaseerd op de nieuwe 1/1250-norm, o n t s t a a t i n d i t o p z i c h t een nog gunstiger s i t u a t i e .

.

Tabel 2

-

Waakhoogte en kerende hoogte

T r a j e k t HM t o t

HM

108.0 109

.o

114.5 116.5 118.5 120.5 124. O 130.0 138. O 109.0 114.5 116.5 118.5 120.5 124.0 130. O 138.0 141.0 - MHW m

+

N.A.P. 9.00 8.90 8.80 8.75 8.70 8.65 8.60 8.50 8.45 hC m

+

N.A.P. 9.80 9.60 9.60 9.60 9.60 9.60 9.60 9.50 9.50

Waakhoogte Kerende hoogte

m

I!

m

0.80 0.70 O .80 0.85 0.90 O. 95 1 .o0 1 .o0 1.05 4.60 5.40 5.30 5.15 4.90 5.25 6.40 6.00 6.25

-

1 2

-

B i j het ontwerp van een verbeterd d i j k p r o f i e l s p e e l t de kerende hoogte

een

belangrijke r o l .

De waarde hiervan

komt globaal

over-

een met het niveauverschil tussen NHEI en het b i n n e n d i j k s gelegen maaiveld ( z i e Tabel 1, onder h F ) .

De

op deze wijze

voor

de v e r s c h i l l w d e trajekten berekende kerende hoogten z i j n ook gegeven i n Tabel 2 .

Van

het dijkgedeelte

van

HM

116.5

t o t

118.5, waar zich b i n n e n d i j k s de kolk b e v i n d t , is een maximale

waterstand

van

NAP

+

3.60

m

i n de

5, BODEMONDERZOEK

Het uitgevoerde bodemonderzoek

kan a l s vol g t

worden omschreven:

le

Fase

---

.

.

Geo-elektrische trenchmeting langs de binnenteen.

7

Boringen

i n

de binnenteen ten behoeve

van

de interpretatie

van het geo-elektrisch onderzoek.

13

Boringen

i n

de

uiterwaard op

een afstand

van

circa

50 m

van de dijkteen.

43

Boringen

i n

het achterland

op

een afstand van circa

7 5 m

van de dijkteen.

Boringen

i n

en

n a b i j

de

k o l k

tussen

HM 116.5

en

118.5.

.

.

.

2e

Fase

---

.

.

.

.

.

3

Sonderingen t e r plaatse van de buitenteen.

7

Sonderingen

en 2

boringen

i n

de

k r u i n

van de

d i j k . 13

Sonderingen

b i j

de binnenteen.

Enige verlengingen

van

boringen

u i t

de

le

Fase.

Continu-boringen

i n

het

voor- en

achterland en t e r plaatse

van de binnenteen voor het verkrijgen

van

ongeroerde monsters

voor

1

aboratoriumonderzoek.

.

Aanvullende boringen

i n

de binnenteen t e r verkrijging van on-

geroerde monsters voor extra triaxiaalproeven.

4e

---

Fase

.

22

Boringen ter plaatse van

de

binnenteen

waarvan 1 a l s

een

verlenging van een

boring u i t

de

le

Fase.

1

Boring iri

het achterland.

20

Boringen

i n

de uiterwaard,

waarvan 11

als verlengingen

van boringen

u i t

de

le

Fase.

.

.

-

14

-

De boor- en sondeerpunten en de meetpunten van het geo-elektrisch onderzoek zijn aangegeven op de Situatietekening

van

Bijlage 1. De boorprofielen en de sondeerdiagrammen, al mede de resultaten van een globäle interpretatie

van

het geo-elektrisch onderzoek z i j n verzameld op Bijlage 2.

De resultaten van het bodemonderzoek i n en nabij de kolk zijn ge- detail l eerd weergegeven o p Bijl age 3.

Het aanvullend veldwerk i n de 4e Fase i s uitgevoerd om een beter inzicht

t e

verkrijgen in het verloop

v a n

zandtussenlagen en de aard en uitgestrektheid

van

afdekkende kleilagen in de uiterwaard.

6. BESCHRIJVING BODEMOPBOUW.

6.1

---

Algemeen.

---

I

i

I

-I Op basis

van

al l e beschikbare

boor-

en

sondeergegevens

,

aange-

v u l d met de resultaten van het geo-elektrisch onderzoek, k a n

een

goed beeld worden verkregen van de bodemopbouw t e r plaatse

van

de dijk en i n het voor-

en

achterland. In de hiernavolgende beschrijving van de grondgesteldheid worden het materiaal in de bestaande dijk en de aard en omvang van de afdekkende lagen aan de land- en rivierzijde

van

de dijk behandeld.

Daarnaast

wordt meer in het bijzonder ingegaan op het verloop van zandtussenla- g e n .

6.2

---

Dijklichaam.

---

Het dijklichaam bestaat voornamelijk u i t lichte klei en matig

zware

t o t zware zavel, d i e plaatselijk gelaagd kan z i j n .

De konusweerstanden hierin variëren van circa 0.8 t o t 1.5 M N / m wijzend op een s t i j f materiaal.

Op enige plaatsen zijn matig dichte zandlenzen i n de d i j k aan- wezi g

.

2

6.3 Achterland.

Figuur 3 bevat een geschematiseerd bodemprofiel van het achterland. Dit i s gebaseerd op de b o r i n g e n , die op een afstand van circa 75

m

van

de d i j k z i j n gemaakt. Op deze afstand

van

de d i j k b l i j k t

een

vrij uniforme bodemgesteldheid aanwezig

te

zijn.

---

De deklaag, bestaande uit klei en veen varieert in d i k t e van circa 6

t o t

7

m ,

behalve b i j het beginpunt van het d i j k v a k (HM 108),

waar een

meer

dan 9

m

dik pakket aanwezig i s .

De veenlaag heeft een praktisch konstante dikte

van

circa 2 m.

Onder het klei-veenpakket

k o m t zand

voor,

d a t

bovenin

matig f i j n t o t matig grof

en overwegend

matig

klei-arm i s .

Ter plaatse

van HM 108, 125, 130

en 140 bevinden

zich

doorsnij-

dingen

van zandlagen,

a l o f

niet afgedekt

door

sterk gelaagde

afzettingen

van

zand

en zavel.

6.4 B i

_---

nnenteen.

F i g u u r 4

bevat een geschematiseerd bodemprofiel

,

d a t

gebaseerd

i s

op

de resultaten

van

het

i n

de binnenteen

van

de

d i j k

uitge-

voerde bodemonderzoek.

Ook

hier

i s ,

evenals

i n

het achterland,een deklaag, bestaande

u i t

klei en veen aanwezig, die een

vrij

konstante dikte heeft

van

6 i 7

m.

In

vergelijking met het achterland i s echter een

grotere variatie

i n

de dikte

van

het veen aanwezig.

Maximaal

be-

d r a a g t

deze dikte

2.5 i 3.0

m.

2

De conusweerstanden

i n

de deklaag variëren

van

0.4 t o t 0.8 MN/m

,

wijzend

op

een

matig

s t i j f materiaal.

Daar ter plaatse van de binnenteen een relatief uitgebreid bodem-

onderzoek i s uitgevoerd,

kan

de bodemopbouw hier meer gedetailleerd

worden beschreven

dan i n

de overige raaien. De resultaten

van deze

verdergaande schematisering,

waarbij

de textuur en kleur

van het

aangetroffen materiaal en de recul taten

van het geo-elektri

sch

on-

derzoek

a l

s voornaamste richtlijn hebben gediend

s z i j n

aangegeven

i n F i g u u r 4 .

Bij

de

totstandkoming van

deze laagindel

i n g

i s tevens reeds

i n

globale

z i n van

de resul-taten

van

het laboratoriumonderzoek, en

dan

met name de volumegewichtsbepal

i n g e n , g e b r u i k

gemaakt.

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

Laag 1A Laag 16 Laag ZA Laag 2B Laag 2C Laag 3 Laag 4A Laag 46 Laag 5

-

17

-

: Zware ZAVEL o f l i c h t e KLEI; b r u i n ; bovenin humeus o n t w i k k e l d .

: Zware ZAVEL o f l i c h t e KLEI; b r u i n g r i j s ; bovenin humeus o n t w i k k e l d .

: L i c h t e t o t m a t i g zware KLEI; g r i j s o f b l a u w - g r i j s ; met p l a a t s e l i j k een veenlaagje.

: M a t i g zware t o t zware KLEI; g r i j s o f b l a u w - g r i j s ; m a t i g humeus t o t humusri j k o f venig.

: M a t i g zware t o t zware KLEI; g r i j s o f b l a u w - g r i j s .

: VEEN; b r u i n ; p l a a t s e l i j k k l e i i g .

: L i c h t e t o t m a t i g zware KLEI; b r u i n - g r i j s ; h u m u s r i j k

.

o f venig.

: M a t i g zware ZAVEL t o t l i c h t e KLEI; g r i j s ; p l a a t s e - l i j k zandig gelaagd.

: M a t i g f i j n o f m a t i g g r o f ; zeer k l e i - a r m t o t m a t i g k l e i - a r m ZAND; g r i j s ; m a t i g d i c h t t o t d i c h t .

D o o r s n i j d i n g e n van zandlagen komen voor b i j HM 108, 113, 122, 125 en 139. Het zand h i e r i n i s overwegend m a t i g f i j n en m a t i g k l e i - a r m t o t k l e i i g . Op enkele p l a a t s e n komt e c h t e r m a t i g g r o f en zeer k l e i - a r m t o t m a t i g k l e i - a r m zand voor. De zandlagen hebben een m a t i g d i c h t e pakking.

Verder worden op e n i g e p l a a t s e n i n h e t k l e i - v e e n p a k k e t d o o r s n i j d i n g - en van lagen a a n g e t r o f f e n , d i e bestaan u i t s t e r k zandig gelaagde ma-

-

18

-

Tussen HM 116 en 119, waar zich binnendijks een kolk bevindt, komt waarschijnlijk een diskontinuiteit in de veenlaag

voor,

terwijl de bovenkant van de zandondergrond relatief hoog l i g t . De hier beschreven gedetail leerde bodemopbouw

vormt

de basis voor de grondmechanische schematisering, die i n Hoofdstuk 7 aan de orde komt.

6.5 Bui tenteen.

Figuur 5 bevat een geschematiseerd bodemprofiel, d a t gebaseerd i s op de resultaten van het in de buitenteen uitgevoerde bodem- onde rzoe k

.

---

De dikte van de afdekkende laag, bestaande u i t klei

en

veen be- d r a a g t circa 8

m ,

met uitzondering

van

het gedeelte tussen HM

113 en 123, waar slechts een dikte van circa 6

m

aanwezig i s . Deze reduktie h a n g t samen met de hier relatief hoog. gelegen zand- ondergrond. De veenlaag varieert i n dikte

van

circa 0.30 m

t o t

2.50

m.

Tussen HM 128 en HM 141 i s het veen sterk samengedrukt door een erop liggende zandlaag. Doorsni jdingen van zandlagen, die zich volledig in de klei bevinden, komen voor tussen HM 109 en 114 en tussen HM 122 en 127.

De zandondergrond heeft dezelfde samenstelling a l s

t e r

plaatse

van

-

19

-

I

I

I '

De Figuren 6 en 7 bevatten geschematiseerde bodemprofielen voor 4 raaien door de uiterwaard. De ligging van deze raaien ( I /m IV) i s weergegeven op Bijlage 1.

t

I n raai I , op circa 50 m van de bui tenteen van de dijk, komt de bodemopbouw globaal overeen

met

die t e r plaatse van de buitenteen. Ook h i e r i s over de volle lengte van het dijkvak een 6 ti 8 m dik klei- veenpakket aanwezig a l s deklaag op de zandondergrond. Wel be- vindt zich

echter,

over vrijwel de gehele lengte, op het

veen

een

circa 2 à 4 m dikke zandlaag.

Tevens komt, tussen HM 117

en

121, een doorsnijding

van

een zand- laag

voor,

die zich geheel in de klei bevindt.

Het bodemprofiel van raai I 1 t o o n t de afsluiting van de op het veen rustende zandlaag

en

de overgang naar een profiel, waarin

de

veenlaag volledig ontbreekt.

Het

zand begint hier al op circa 1.50 m onder het maaiveld en wordt afgedekt door zavel of k l e i , waarin veel zand1 aagjes voorkomen, Een soortgel i j k beeld kan worden waargenomen in de profielen

van

raai I11

en raai

IV.

Deze

gegevens vormen

een

belangrijk hulpmiddel b i j de hydrologische schematisering, zoals die in Hoofdstuk 8 wordt behandeld.

De bodemprofielen, die in de vorige paragrafen globaal r i j n omschre-

ven,

kunnen,-met betrekking t o t de er a l of

niet

i n voorkomende ondiepe zandlagen, a l s v o l g t worden ingedeeld:

TYPE 1 :

Een

zeer dikke zandlaag, die van geringe diepte (onder

een

relatief dun kleidek) doorloopt

t o t

aan

de oudere, diepe zandondergrond.

TYPE ZA : Een d i k k e zandlaag in het klei-veenpakket.

I

TYPE 26 : Een dunne zandlaag in het klei-veenpakket.

TYPE 3 : Een d i k

klei-veenpakket

m;dgr

zandlagen,

rustend

op d e

diepe zandondergrond.

In

de

volgorde van TYPE 1

naar

TYPE 3 ,

i s sprake

van een

uitwiggen

v a n

een dikke

zandlaag i n

het klei-veengebied.

De verbrei

d i n g van

de genoemde bodemprof iel

en i n

het onderzoeksge-

bied, voor zover deze

o p grond

van het verrichte veldwerk kan

wor-

den vastgesteld i s aangegeven

op Bijlage 4, Blad 1.

Enige kenmer-

kende dwarsprofielen

z i j n

verzameld

o p

Bijlage

4, Blad 2 .

Hierbij

dient t e worden opgemerkt,

d a t het

systeem

van

zandlagen als één

geheel i s beschouwd

en

niet,

wat

wellicht meer met

d e

werkelijk-

heid overeenkomt, als een el

kaar

rakend en doorsni jdend geheel

van stroomsystemen van verschi

1

lende ouderdom. Deze verfijning

wordt i n

het kader van

d i t

onderzoek echter

a l s

minder relevant

beschouwd.

Het diepe

zand,

bestaande

u i t

materiaal,

d a t

gedurende het

Pleistoceen is afgezet door een vlechtend rivierensysteem,

is

overal

i n

de ondergrond,

ook i n

de wijde omgeving van het be-

schouwde

d i j k v a k ,

t e vervolgen.

De zandlagen, die voorkomen

i n

de profieltypen

1, 2A

en

2B,

heb-

ben een beperkte verbreiding. Ze

z i j n

van

holocene ouderdom, even-

als de

klei

en het veen, en afgezet door een meanderend rivieren-

systeem, o.a. gekarakteriseerd

door

een slingerend verloop van

de stroomgeulen, een zandige

o p v u l l i n g

van de beddingen,

m i n of

meer zandige aan weerszijden hiervan opgebouwde oeverwallen en

lagere, verder

van de rivier

af

gelegen komgebieden, waarin het

f i j n s t e

dus

kleiigste materiaal t o t afzetting

i s

gekomen. Geduren-

de periodes met geringe rivieractiviteit

kon

hier tevens veen

ontstaan.

De zeer dikke doorlopende zandlagen (Type l),komen voor

i n

twee

gebieden

i n

het oosten van het brede deel

van

de uiterwaard.

Stroomafwaarts van het zuidel

i

jke

van deze twee gebieden i s

i n vrijwel d e

gehele uiterwaard een dikke zandtussenlaag van Type

ZA

t e vervolgen; slechts ter

hoogte van HM 134

schijnt deze

laag

een

veel geringere dikte te bereiken.

-

2 1

-

Rondom het tweede meer noordel i j k gel egen gebied

met

prof i el type 1 wigt het zand

aan

weerszijden v r i j snel u i t in het klei-veenpak- ket. Stroomafwaarts i s het echter nog v r i j ver t e vervolgen a l s een dunne zandtussenlaag van Type 2B.

Vermoedelijk i s h i e r sprake

van

minstens twee belangrijke

stroom-

geulen

van

verschillende ouderdom, welke stroomafwaarts ongeveer sanienvall

en.

Opmerkelijk i s , d a t

tussen

beide belangrijke stroomgeulopvullingen i n het brede deel

van

de uiterwaard

een

gebied voorkomt,

waar het

ononderbroken klei-veenpakket (Type 3 ) n i e t i’s weggeërodeerd of verstoord door werking van de r i v i e r .

De

d i k k e zandtussenlaag (Type ZA) w i g t z i j d e l i n g s u i t i n de rich- t i n g van de d i j k . Slechts op enkele plaatsen, bijvoorbeeld b i j HM 128,

tussen

HM 133

en

134 en tussen HM 138

en

139, bevindt zich vermoedelijk nog t o t onder de d i j k een d e r g e l i j k e tussenlaag.

In dezelfde richting gaat elders de dikke zandtussenlaag over i n een dunne laag (Type 28) om vervolgens helemaal t e verdwijnen. Dit l a a t s t e i s deels het geval aan de

voet

van

de d i j k , bijvoor- beeld b i j HM 109, HM 118 en in

grote

delen

van het

t r a c é

tussen

HM 124

en

134, terwijl

voor

het overige,op enkele belangrijke u i t - zonderingen na, de zandtussenlaag al

voor

het bereiken van de d i j k -

voet

volledig i s verdwenen.

Deze uitzonderingen

,

d i e

van

groot belang z i j n voor de hydrol o- gische schematisering, komen naar voren u i t een vergelijking van de s i t u a t i e i n het voorland

met

d i e i n het achterland. Hieruit bl i j k t , d a t verschi 11 ende

van

de dunne zandtussenl agen (Type 2B)

onder

de d i j k

door

t i j n

t e

vervolgen. Waarschi jnl i j k z i j n d i t

zan-

dige opvullingen van geulen, d i e z i j n ontstaan b i j oeverwaldoor- braken u i t d e t i j d vóór de bedijking. Deze kleinere geulopvullin- gen komen voor b i j HM ,108, 113, tussen HM 121 en 1 2 2 , twee tussen HM 123 en 125, b i j HM 128 en t e n s l o t t e tussen HM 138 en 140.

Het l a a t s t e geval ( z i e doorsnede A - A ' op Bijlage 4 , Blad 2 ) i s in

zoverre

bijzonder, d a t de uitwiggende zandlaag hier zeer waarschijn- l i j k i n kontakt s t a a t met een tweede zandlaag van een i e t s andere samenstelling, d i e binnendijks ( i n noordelijke r i c h t i n g ) dikker wordt en die vermoedelijk behoort t o t een oeverwal of overslagaf- z e t t i n g van een meer noordel i j k gel egen stroomrug, mogel i j k beho- rende t o t het Kromme Rijnsysteem.

-

23

-

7. GRONDMECHANISCHE SCHEMATISERING.

De gedetai 1 leerde beschrijving

van

de bodemopbouw t e r plaatse

van

de binnenteen vormt de grondslag

voor

de grondmechanische schematisering. Deze gelaagdheid kan namelijk i n elk dwarspro- f i e l worden geëxtrapoleerd naar de overige punten, zoals het achter1 and y de bui tenteen en het voor1 and.

Voor de toekenning

van

grondmechanische paranieters aan de d i - verse lagen staan de resultaten van l aboratoriumproeven t e r be- schikking.

Van enkele lagen blijken geen representat beproefd, zodat van een schatting gebruik den.

Bij de hiernavolgende behandeling van de

eve monsters te zijn gemaakt dient te wor-

rondmechanische para-

.

meters wordt onderscheid gemaakt tussen de vaststelling

van

het verzadigd volumegewicht en

van

de sterkte-ei genschappen.

z

-1 -!&l

umegewl

c-i

te!!:

In het kader van het stabiliteitsonderzoek speelt met name de waarde van het verzadigd volumegewicht

van

het materiaal i n elke

l a a g een rol.

De i n eerdere Fasen [ Z ] ,

p]

reeds gerapporteerde gegevens over het veldvochtig en het droog volumegewicht worden hier dan ook b u i

ten

beschouwi ng gel aten.

Appendix I

van

d i t rapport bevat de volledige resultaten van proe- ven t e r bepaling van het verzadigd volumegewicht ( y ) ¶ met een sta- tistische bewerking van:de gegevens. De daaruit resulterende waar- den voor y met een onderschri jdi ngskans

van

5%, die als een onder- grens voor de laageigenschappen kunnen worden beschouwd, zijn ver- zameld i n Tabel 3 . Als een veilige benadering wordt in de s t a b i l i - tei tsberekeningen uitsluitend van deze waarden gebruik gemaakt.

Tabel 3

-

Grondmechanische parameters Laag 1A 1B 2A 29 2c 3 4A 48 5 Materiaal KLEI KLEI KLEI KLEI KLEI VEEN KLEI ZAVEL ZAKD Y kN/m3 16.6 18.8 16.3 13.9 17.4 11.2 15.5 19.2 20.0 __ ~. ONDERGRENS

-

cp 19.3O 25.7O 19.30 20'. 50 24.20 21.20 20.5O 27.3O 31.8O

-

C kN/m2 2.6 2.5 2.6 4.3 3.4 O .4 4.3 1.5 0.0 STEEKPROEF 22.8' 30. Oo 22.8' 24.7O 24.6' 26.6' 24.70 31.8O 36.6'

-

kN/m2 5.2 5.0 5.2 5.9 6.8 2.6 5.9 3.0 8.8

Aan het materiaal in de zandtussenlagen kan een verzadigd volume- gewicht van 19.0 kN/m worden toegekend, terwijl d a t voor de zandig gelaagde zavel op 18.0 kN/m kan

worden

gesteld.

3

3

---

7.3.Sterkte-eigenschaepen.

---

---

De

resultaten

van

de triaxiaalproeven, op basis waarvan de effek- tieve sterkte-ei genschappen

van

het rnateri aal in de meeste aange- troffen grondlagen kunnen worden bepaald, zijn gedetai 11 eerd behan- d e l d in Appendix I1 van d i t rapport. De afgeleide waarden voor de effektieve hoek

van

inwendige wrijving

(6)

en de kohesie

( E ) ,

d i e a l s een ondergrens

voor

de laageigenschappen zijn

t e

beschouwen,

evenals de waarden voor

qS

en

E,,

die overeenkomen met steekproef- gemiddelden, zijn

samengevat

in Tabel 3.

-

25

-

Van de lagen

1A

en

4 A

zijn geen monsters beproefd, z o d a t de eigenschappen

van

die lagen slechts kunnen worden geschat. Daar l a a g

lA,

qua textuur en volumegewicht, een grote overeen- komst vertoont met laag ZA worden de sterkte-eigenschappen

van

beide lagen gelijk gesteld. Dit i s waarschijnlijk, met name

voor

de waarde

van

de kohesie, een veilige benadering, daar laag

U,

meer dan laag 2A,aan fluktuaties

van

de grondwaterspie- gel onderhevig i s , hetgeen k a n leider)

t o t

een zekere mate

van

over- konsolidatie, die op zijn beurt een hogere kohesie kan veroorzaken.

Ook de overeenkomst i n materiaa? van l a a g 4A en 28 i s zodanig,

d a t

aan

deze lagen dezelfde sterkte-eigenschappen -kunnen worden toegekend. Gezien het volumegewicht van l a a g

4 A

ten opzichte

v a n

d a t van l a a g 28 kan i n d i t geval waarschijnlijk ook

van

een vei: lige benadering worden gesproken.

Bij benadering kân worden gesteld, d a t de sterkte-eigenschappen

van

laag l B ,

waarvan

de monsters uit het bestaande dijklichaam

ter

plaatse

van

de k o l k afkomstig z i j n , ook toepasbaar z i j n voor het dijklichaam i n de rest van het d i j k v a k . Volgens de sondeerre- sultaten z i j n namelijk geen grote variaties i n de opbouw van de bes taande d i j k aanwez i g

.

8. HYDROLOGISCHE SCHEMATISERING.

Voor de bepaling van de waterspanningen

i n

en onder de

d i j k

staan

meerdere technieken t e r beschikking

,

zoals analytische rekenmetho-

den en

numerieke of elektrische simul atiemodel len. De toepasbaar-

heid

van een bepaalde methode i s afhankel

i j k

van de mogel

i jke

hydrologische schematisering en de gewenste nauwkeurigheid.

De voornaamste gegevens

,

die ten behoeve van een hydrologische

schematisering moeten worden verzameld, z i j n :

a. De bodemopbouw

i n

het voor- en achterland.

b .

De geometrie van

de d i j k .

c. De Maatgevend Hoog Waterstand.

d .

De afstand tussen

d i j k

en r i v i e r .

e. De hydrologische parameters, zoals de hydraulische weerstand

van de deklaag en

het watervoerend vermogen van de zandonder-

grond

o f

andere watervoerende pakketten.

- _

De

punten

a ,

b

en c

z i j n

reeds uitvoerig behandeld

i n

eerdere

Hoofdstukken van

d i t

rapport, terwijl de gegevens met betrekking

t o t

p u n t d ,

de afstand t o t de r i v i e r , kunnen worden afgeleid

u i t

de Situatietekening van Bijlage

1.

In d i t

Hoofdstuk komt

de

toekenning

van d e

hydraiogische parame-

t e r s aan de orde. Verder wordt ingegaan op

de

mogelijke wijzi-

gingen h i e r i n ,

die

een gevolg z i j n van eventuele toekomstige

k l

ei

w i n n i

ngen

i

n de u

i

terwaard.

Het watervoerend vermogen van een watervoerend pakket wordt bere-

kend a l s produkt van de doorlaatfaktor

( k )

van het materiaal

i n de

laag en de dikte

( D )

van

de

laag en wordt daarom aangeduid a l s

kD-waarde.

Voor

de diepe

m

'

/

e trn

word

en een 1 aagdi kte

Q

-

27

-

zandondergrond

kan e n

kD-waarde van 2000 aangehouden. Deze waarde recul t e e r t u i t

van 40

m

en een doorlaatfaktor van 50 m/etm voor het overwegend matig grove zand.[l] y [2] y [4] y r5]

Op grond van de veldschattingen van de doorlatendheid, waarvan de resultaten z i j n verzameld i n Appendix I11 van d i t rapport,

k a n

aan het materiaal i n de zandtussenlagen t e r plaatse van de d i j k een k-waarde van 5 m/etm worden toegekend. Na aflezing van de d i k t e van deze lagen u i t de geschematiseerde bodemprofielen (Figuur 3 t / m 7 )

kan dus het watervoerend vermogen worden bepaald.

De hydraulische weerstand ( C ) van een laag wordt berekend a l s het quotiënt van de laagdikte en de v e r t i k a l e doorlaatfaktor van het materiaal i n de laag. Indien een laag i s samengesteld u i t meerdere. materialen; dienen de C-waarden van elk afzonderlijk laagje t e

wor-

den opgeteld om de hydraulische weerstand van

het

t o t a l e pakket t e verkrijgen.

In het kader van de hydrologische berekeningen s p e e l t met name de hydraul ische weerstand van de deklaag

,

overwegend bestaande u i t r e l a t i e f s l e c h t doorlatend materiaal

,

een belangrijke r o l .

Hierbij i s ook de v a r i a t i e van deze parameter i n de richting

v a n

en . loodrecht 6p de d i j k van belang.

De berekening van de hydraulische weerstand van de deklaag i s in het onderhavige geval gebaseerd op de geschematiseerde bodempro- f i e l e n (Figuur 3

t / m

7 ) voor wat betreft de laagdikten en op de konklusies van Appendix 111, waar het de toekenning van doorlaat- faktoren b e t r e f t . Deze l a a t s t e z i j n gebaseerd op een gekombineer- de evaluatie van resultaten van laboratoriumproeven en veldschattin- gen.

De waarden voor de dikte en de hydraulische weerstand van de t o - t a l e deklaag, dus inklusief eventueel aanwezige zandtussenlagen, zijn op Bijlage 5 naast de boorpunten aangegeven. Daarbij kan wor- den opgemerkt, dat de zandtussenl agen een verwaarloosbaar kleine bijdrage

aan

de hydraulische weerstand 1 everen, terwijl verreweg

de

grootste bijdrage

wordt

geleverd

door

het

materiaal

,

dat zich dieper dan 4.50 m onder het maaiveld bevindt.

Het

verloop van de hydraulische weerstand in de richting van de dijk, langs de raaien, die ook voor de schematisering van de bodemopbouw zijn gebruikt, i s weergegeven op B i j l a g e 6; Hieruit kunnen de volgende konklusies worden getrokken:

-

De hydraulische weerstand in het achterland i s betrekkelijk kon- stant. Door de aangenomen variatie i n de grootte van de door- latendheid van het materiaal onder 4.50

m

+

maaiveld, resulte- ren een maximumwaarde van circa 500 etm en een minimumwaarde

van

circa 250 etm. Relatief lage waarden komen

voor

tussen HM 133 en 139, terwijl relatief hoge waarden aanwezig z i j n tussen HM 110 en 113, HM 119 en 123 en HM 139 en 141.

-

De hydraulische weerstand van de deklaag in de overige raaien (binnenteen, bui tenteen en uiterwaard)

vertoont

een sterke varia- t i e i n grootte. Dit i s deels het gevolg v a n een groter aantal boorpunten in deze raaien dan in het achterland, waardoor de bo- demschematisering meer gedetailleerd i s . Anderzijds i s e r met name in het voorland een grotere variatie in rivierafzettingen en komen daar plaatselijk afgravingen

voor.

Naast de waarde

van

de hydraulische weerstand van de totale deklaag zijn ook waarden berekend voor de weerstand van het materiaal, d a t zich boven zandtussenlagen bevindt, Dit i s met name gedaan voor die punten langs de d i j k , waar deze lagen

van het

voorland

t o t

in het achterland doorlopen, omdat daar gevaar

voor

het opdrukken

van

opper- vlakkige afdekkende lagen aanwezig i s . De resultaten van deze bereke- ningen z i j n ook weergegeven in de diagrammen van Bijlage 6 , waarbij de plaatsen o p de lengteprofielen z i j n gebaseerd op het verloop van de zandtussenlagen, zoals d a t op Bijlage 4 i s ingetekend.

-

29

-

Door

kleiwinning

i n

de uiterwaard verandert de hydraulische weer-

stand van het

voorland,

waardoor tevens de waterspanningen

i n

en

onder de

d i j k

een verandering k u n n e n ondergaan.

Om

deze reden i s

nagegaan, wat de praktische mogelijkheden t o t kleiwinning

z i j n

(zonder overigens de geschiktheid

van

de klei als delfstof

i n

deze

beschouwing t e betrekken) en

op

welke wijze hiermee

i n

de

hydrolo- gische

schematisering rekening gehouden moet worden.

Uitgaande

van

de praktische

r i c h t l i j n , d a t

kleiwinning ekonomisch

niet meer aantrekkelijk i s , wanneer de hoeveelheid terug t e zet-

ten onbruikbare

grond

groter i s

dan de

hoeveelheid winbare klei,

kan

het afgraven

van de diepe kleilaag onder het veen buiten be-

schouwing worden gelaten.

Met een

verandering

van

de hydraulische

weerstand, die hier een gevolg

van zou

z i j n ,

behoeft

dan ook

geen

rekening t e worden gehouden.

I n

vrijwel de gehele uiterwaard

van het onderhavige deel van de

Lekdijk bevindt

zich

direkt

op

het veen een zandtussenlaag. Het

aaneengesloten

klei-zavelp pakket, d a t zich

hierboven bevindt,

komt i n

principe

i n

aanmerking

voor w i n n i n g .

B i j

de bepaling

van

de invloed hiervan

op

de hydrologische toestand

wordt

echter het uitgangspunt gehanteerd,

d a t i n

een zone t e r breed-

t e van

50

m,

gerekend

van de buitenteen, geen afgravingen mogen

plaatshebben, overeenkomstig een plaatselijk

i n

Nederland reeds

gel dende norm. Tevens

wordt

ervan

u i

tgegaan,

d a t

de teel aarde1

aag

,

t e r dikte van tenminste

0.30

m,

wordt

teruggezet

op

het

zand. Daar

verreweg de grootste bijdrage

aan de hydraulische weerstand

v a n

de totale deklaag

wordt

geleverd

door

het veen en de klei

on-

der de zandtussenl

aag,

heeft

het

verwijderen van de oppervlakkige

kleilaag

hierop

een zeer geringe invloed. De verlaging

b l i j k t maxi- maal 5 à 10%

t e bedragen.

Als een veilige benadering

wordt i n

de hydrologische berekeningen

t e r bepaling van de waterspanningen onder de totale deklaag, echter

rekening gehouden met een reduktie

van

de hydraulische weerstand

van 20% i n

het gedeelte

van

het

voorland, d a t

zich verder

dan 50 m

v a n de

d i j k

bevindt.

De hydraulische weerstand boven de zandtussenlaag

kan door

kleiwin-

ning

worden gereduceerd

t o t circa

1

etm.

Door de geringe dikte

van

de zandtussenl agen onder de

d i j k ,

name1

i j k 1

a

2 m,

i s de spreidings-

lengte

zo klein,

d a t

hydrologisch gezien de toestand buiten

10 à 20 m

van de dijkteen geen

rol

meer speelt. Een verandering

op

meer

dan 50

m

afstand heeft dus zeker geen invloed, zodat het effekt

van

k l

eiwi

n n i ng op

de waterspanni ngen

i

n

de zandtussenl agen

b u i

ten

beschouwing gel aten

kan

worden.

-

31

-

9. MAATREGELEN TEGEN OPDRUKKEN.

Het opdrukgevaar

van

binnendijkse deklagen speelt een belangrijke rol in het kader

van

de totale s t a b i l i t e i t

van

een d i j k .

Ook hebben de eventueel benodigde tegenmaatregelen aanzien1 i j ke konsekwenties ten aanzien van de aan de landzijde benodigde ver- beteringen. Om deze reden wordt d i t Hoofdstuk speciaal gewijd

aan

het opdrukgevaar en komen de overige stabi 1 i tei tsaspekten 1 ater aan de orde.

De

uitgangspunten

voor

de beoordeling

van

het opdrukgevaar van bin- nendijkse deklagen en de kriteria

voor

de vaststelling

van

de

berm-

afmetingen zijn beschreven in Appendix IV

van

d i t rapport.

Appendix V bevat de gedetailleerde invoergegevens

en

de basisresul- taten

van

de hydrologische berekeningen, die ten grondslag liggen

aan

de analyse van het opdru kgevaar. De belangrijkste k o n k l usi es worden in de volgende paragrafen behandeld, terwijl

tevens,

mede op grond van deze konklusies,wordt vastgesteld, welke dwarsprofielen via gedetailleerde berekeningen aan een stabiliteitsonderzoek dienen t e worden onderworpen.

Voor

de volledigheid wordt opgemerkt, d a t opdrukgevaar b i j de k o l k niet

aan

de orde i s .

Uit de in Appendix V gepresenteerde berekeningsresultaten b l i j k t , d a t langs het gehele dijkvak gevaar voor opdrukken

van

de totale dek1 aag aanwezig i s , zodat een bi nnenberm moet

worden

toegepast. Tevens kan worden gekonkludeerd, d a t op enige p u n t e n opdrukgevaar

voor

de klei 1 aag boven

een

zandtussenl aag bestaat. De waterspanni n- gen zijn dan echter zodanig, d a t

met

geringere bermafmetingen kan worden volstaan, dan die welke nodig zijn

ter

voorkoming van het opdrukken

van

de t o t a l e deklaag.

I n de hierna volgende meer g e d e t a i l l e e r d e beschouwing over de ver- e i s t e aanberming wordt dan ook h e t opdrukgevaar van oppervlakkige k l e i lagen bui t e n beschouwi ng gel aten.

Figuur 8 bevat een schematische weergave van h e t bodemprofiel b i j de huidige binnenteen van de d i j k , met de d a a r i n p l a a t s e l i j k voor-

komende, doorlopende zandtussenl agen. Tevens i s i n deze Figuur h e t verloop van de s t i j g h o o g t e van h e t water onder de deklaag i n - getekend, zoals d a t u i t de hydrologische berekeningen voor de meest ongunstige schematiseringen v o l g t . Het verloop van de waterspan- ningen, d i e op grond hiervan kunnen worden berekend, i s weergegeven i n f i g u u r 9a. Ter v e r g e l i j k i n g z i j n tevens i n h e t z e l f d e diagram de waarden van h e t verzadigd gewicht van de deklaag aangegeven, ge- baseerd op de i n Figuur 3 gegeven schematisering en de parameters u i t Tabel 3. Via d e l i n g van deze beide grootheden kan voor e l k punt de v e i l i g h e i d tegen opdrukken b i j de binnenteen, zoals d i e i n de huidige s i t u a t i e bestaat, worden berekend. De r'esulterende

waarden z i j n weergegeven i n Figuur 9b en bevestigen de eerder ge- noemde konklusie over de noodzaak t o t een aanberming, hoewel b i j HM 112 en 119 j u i s t een gemiddelde v e i l i g h e i d van c i r c a 1.2 wordt b e r e i k t .

Met betrekking t o t de v e i l i g h e i d tegen opdrukken kunnen duidel i j k 2 t r a j e k t e n worden onderscheiden, namelijk een bovenstrooms t r a j e k t van HM 108.5 t / m 124 en een benedenstrooms t r a j e k t van HM 125 t / m

140.5. De gemiddelde veiligheden h i e r i n bedragen respektievel i j k c i r c a 1.05 en 0.87. Het v e r s c h i l wordt m e t name veroorzaakt

door

een b e t r e k k e l i j k abrupte w i j z i g i n g i n maaiveldhoogte, en dus i n kerende hoogte,en d i e p t e van de zandondergrond tussen HM 124 en HM 125.

De theoretische hoogte van h e t knikpunt, gelegen op 4.00

rn

l a n d i n - waarts van de huidige binnenteen en 15.00 m van de o o r s p r o n k e l i j k e d i j k t e e n , i s aangegeven i n Figuur 8. Ten behoeve van de u i t v o e r i n g kan een zekere l i n e a r i s e r i n g worden toegepast t o t het i n Figuur 8 en op B i j l a g e 2 getekende verloop, d a t gebaseerd i s op de volgende waarden :

1

I

i

1

I

Hm 140 135 130 125 120 115 110 i10 m -- -I--I--- - -I--- - -I- - -+5 m N.A.P -5 m -10 rn

/

STIJGHOOGTE _{BEREKENDE HOOGTE KNIKPUNT} TOE TE PASSEN HOOCTE KNIKPUNT

-I 6 a . . BOVENSTROOMS TRAJEKT . . . . BENEDENSTROOMS TRAJEKT

-- - ---

Achterland ( ca. 7 5 m van binnenteen 1

Bodemprof iel

en

stijghoogte

bij binnenteen

figuur 8

N

-

[Ioo-

E \ Z Y

-

c aJ W c al c c LI c .- .- .- n 50 - rn O O Y aJ U J Z o al rn u rn U 0 W

-

c .- I .- !2

’

0 - 1.20 cl. 10 al al

%

_c f .- n 1 .o0

:=

13 C al Y Y -0 20.90 Q O C 01 Qi OSC 0 at K rn .-

-

.- ?0.70 H m

b

1: 50 ) 1: I 1 > 1

I

I

I

I

i

I

I

I

/

WATERSPANNING

Waterspanning

en

gewicht

bij

binnenteen

figuur 9 a

I

I

I

I

115 110

I

I

BENEDENSTROOMS TRA JEKT

I I I I 135 130 125 120 115 1

bi nnenteen

figuur 9 b ,100

-

N E \ z Y

-

C al oi C ai C c 4- .- n n := -50 Y 3 U al CJ L L 4- 3

tx

a

+ L a 0 - o o