Modelonderzoek duinvoetverdedigingen: systematisch onderzoek naar de werking van duinvoetverdedingen; modelonderzoek op grote schaal in de Deltagoot

bibliotheek grenacfisrewcg 31 -4338 PG middelburg

modelonderzoek duinvoetverdedigingen

systematisch onderzoek naar de werking van

duinvoetverdedigingen; modelonderzoek op

grote schaal in de Deltagoot

verslag modelonderzoek

31 -middeltaunj,

SAMENVATTING

In het kader van het onderzoek naar de veiligheid van de Neder-landse kust is in opdracht van Werkgroep C van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW-C) modelonderzoek uitgevoerd naar de tijdens stormvloed te verwachten ontgronding voor een duinvoetverdediging en het effect van duinafslag van boven de verdediging op deze ontgronding. De resultaten worden gebruikt ter verbetering van het tijdsafhankelijke rekenmodel dat de profielveranderingen, zowel de ontgronding aan de teen als de afslag boven de verdediging, tijdens een stormvloed kan

s imuleren.

ABSTRACT

As a part of the research programrae concerning the safety of the Dutch coastline, experiments were carried out for the Technical Advisory Committee for Sea Defence (TAW) to investigate the scour development in front of dune revetments and the effects dune erosion above the revetment on the scouring proces during a storm surge. The results are used to formulate a time dependent compu-tational model that simulates the profile development during a storm surge, both scouring at the toe and erosion above the top of the revetment.

H298-Q1 deel A; Tekst en tabellen Samenvatting

Abstract 1 Inleiding

2 Opzet van het onderzoek 3 Beschrijving meetresultaten 4 Analyse meetresultaten 5 Conclusies en aanbevelingen Literatuur Tabellen Appendix H298-01 deel B; Figuren Figuren

Het onderzoek naar de werking van duinvoetverdedigingen bestaat uit verschillende delen. Vooraf gingen onder andere een oriënte-rende bureaustudie (M2051-I) en een modelonderzoek op kleine schaal (M2051-II), Dit is het derde deel, dat bestaat uit twee banden H298-01 band A (tekst en tabellen) en H298-01 band B (figuren).

1 Inleiding 1

1.1 Achtergrond 4... 1

1.2 Opdracht 1

1.3 Uitvoering.., 2

1.4 Samenvatting 2

2 Opzet van het onderzoek .3

2.1 Inleiding 3

2.2 Uitgangsprofiel 3

2.3 Verdedigingsconstructie 5

2.4 Meet wagens 5

2.5 Hydraulische randvoorwaarden 6

2.5.1 Waterstand 6

2.5.2 Golf hoogten , .,. .6

2.6 Proevenprogramma 7

2.6.1 Overzicht 7

2.6.2 Proef Tl; invloed schaaleffecten 7

2.6.3 Proef T2 en T3; effect toperosie 7

2.6.4 Proef T4; effect variërende waterstand 8

2.6.5 Proef T5; onverdedigd duin 8

2.6.6 Aanvullende metingen 9

3 Beschrijving meetresultaten 10

3.1 Inleiding 10

3.2 Proef beschrijvingen 10

3.2.1 Algemeen 10

3.2.2 Proef Tl 10

3.2.3 Proef T2 11

3.2.4 Proef T3 12

3.2.5 Proef T4 12

3.2.6 Proef T5 , 12

3. 3 Profielontwikkeling 12

3.3.1 Wijze van meten 12

3.3.2 Peilschema 13

3.3.3 Resultaten 14

3.3.3.1 Algemeen 14

3.3.3.2 Strand/duin-gedeelte 14

3.3.3.3 Vooroever 14

3.4 Waterstand , 14

3.5 Golfhoogte 14

3.5.1 Wij ze van meten 14

3.5.2 Meetschema , .15

3.5.3 Resultaten .[..15

3.6 Golf oploop J.. 15

3.6.1 Wijze van meten ..15

3.6.2 Meetschema 16

3.6.3 Resultaten ..16

3.7 Snelheden 16

3.7.1 Wijze van meten. ...16

3.7.2 Meetschema. 17

3.7.3 Resultaten .. 19

3.8 Concentraties .

f

.. 19

3.8.1 Wij ze van meten , ..19

3.8.2 Meetschema. .20

3.8.3 Resultaten 20 3.9 Korrelgrootte en valsnelheid 20 3.9.1 Inleiding 20 3.9.2 Aanbrengen zandprofiel 20 3.9.2.1 Wij ze van aanbrengen 20 3.9.2.2 Dichtheid van het zand 20 3.9.3 Resultaten 21 3.9.3.1 Korrelgrootte bodemmonsters 21 3.9.3.2 Valsnelheid zand in suspensie 22 3.9.3.3. Watertemperatuur 22 3.9.3.4 Conclusies 23 4 Analyse meetresultaten 24 4.1 Toetsing M2051-II-T2; proef Tl 24 4.1.1 Ontwikkeling ontgrondingskuil 24 4.1.2 Niet- lineariteit ontgrondingsproces 25 4.1.3 Taludhelling en helling voorland 25 4.1.4 Golfhoogten 26 4.1.5 Concentraties 26 4.1.6 Golfoploop 27 4.1.7 Conclusies , , 27 4.2 Toetsing M1263-III-T2} proef T5 28 4.2.1 Profielontwikkelingen 28 4.2.2 Ontwikkeling hoeveelheid afslag 28 4.2.3 Golfhoogten, 29 4.2.4 Concentraties , 29 4.2.5 Conclusies 30 4.3 Ontwikkeling ontgrondingen 31 4.3.1 Vaste condities 31 4.3.2 Variërende condities , 32 4.4 Grootschalige sediment verplaatsingen 34 4.4.1 Sluitfouten 34 4.4.2 Ontwikkeling afslag 35 4.4.2.1 Vaste condities ..35 4.4.2.2 Variërende condities. ,...,35 4.4.3 Ontwikkeling vooroever 36 .,5 Ontwikkeling dwarsprofiel , 38 4.5.1 Vergelijking profielontwikkeling 38 4.5.2 Ontwikkeling onderwaterprofiel.... 38 4.5.3 Oppervlakte onderwaterprofiel. 39 4.5.4 Conclusies 39 .,6 Golfhoogten , 41 4.6.1 Vaste condities , 41 4.6.2 Variërende condities 41 4.7 Initiële berekeningen 42 4.8 Snelheden., 43 4.8.1 Significante snelheden 43 4.8.2 Retourstroomsnelheden 44 4.9 Concentraties 45 4.9.1 Concentratieverticalen 45 4.9.2 Afhankelijkheid 45 4.10 Transporten 47 4.10.1 Kuberingstransporten 47 4.10.2 Transporten uit snelheid en concentraties... 47

4.10.3 Afhankelijkheid 48

5 Conclusies en aanbevelingen 49

5.1 Profielontwikkelingen in het prototype 49

5.1.1 Algemeen 49

5.1.2 Verwachte afslag 50

5.1.3 Verwachte ontgrondingen , 51

5.2 Aanbevelingen voor nader onderzoek. 53

Tabellen in tekst (per hoofdstuk):

2.01 Overzicht relevant eerder onderzoek

2.02 Niveau bovenzijde verdedigingsconstructie 2.03 Overzicht proevenprogramma

3.01 Peilscheraa proef Tl t/m T3 en T5 3.02 Peilscheraa proef T4

3.03 Positie golfhoogtemeters 3.04 Meetschema proef Tl t/m/ T3

3.05 Overzicht meetposities proef Tl t/m T3 3.06 Meetschema proef T4

3.07 Meetschema proef T5

3.08 Gemiddelde dichtheid zand in goot 3.09 Overzicht zandmonsters scheepsladingen 3.10 Overzicht D50 bodemmonsters

3.11 Overzicht w50 suspensiemonsters

3.12 Resultaten korreldiameter en valsnelheid

4.01 Vergelijking ontwikkeling ontgrondingsniveau1s; Tl vs. M2051-II-T2/3

4.02 Vergelijking geaccumuleerde transporten; T5 vs. M1263-III-T2

4.03 Ontwikkeling ontgrondingsniveauj invloed toperosie 4.04 Ontwikkeling ontgrondingsniveau T3 en T4

4.05 Vergelijking geaccumuleerde transporten; invloed verdedigingsniveau

4.06 Vergelijking geaccumuleerde transporten; invloed verdedigingsconstructie

4.07 Oppervlakte onderwaterprofiel landwaarts van 1-m-dieptelijn

5.01 Schaalrelaties prototype

5.02 Verwachte duinafslag voor vaste condities

5.03 Verwachte duinafslag voor stormvloedomstandigheden 5.04 Verwacht ontgrondingsniveau voor vaste condities 5.05 Verwachte maximale ontgronding tijdens

stormvloed-omstandigheden

Tabellen in bijlage:

1 Resultaten golfhoogtemetingen 2 Resultaten golfoploopmetingen 3a-c Resultaten snelheidsmetingen 4 Resultaten concentratiemetingen 5 Resultaten initiële berekeningen

6 Resultaten analyse gemiddeld snelheidsveld 7 Resultaten analyse concentratieverticalen 8a-b Snelheidsafhankelijkheid concentraties 9 Resultaten transportberekeningen

1.1 Achtergrond

Uit het onderzoek naar de stranderosie nabij de teen van een duinvoetverdediging (zie verslag modelonderzoek M2051-II) komt naar voren dat, zowel op basis van kleinschalig modelonderzoek (nd=30) als op basis van een in ontwikkeling zijnd rekenmodel, de te verwachten erosie onder superstormomstandigheden reikt tot ver onder N.A.P. (een en ander natuurlijk afhankelijk van de speci-fieke omstandigheden). Aangezien de meeste duinvoetverdedigingen slechts tot hooguit N.A.P. reiken is de kans op ondermijning van dergelijke verdedigingen niet verwaarloosbaar. Er moet in deze gevallen dan ook ernstig rekening worden gehouden met het

instabiel worden van de totale constructie, waardoor de duin-af slagreducerende werking van de verdedigingsconstructie geheel of gedeeltelijk teniet wordt gedaan. Het thans in de Deltagoot uitgevoerde onderzoek geeft de mogelijkheid de op kleinere schaal gevonden erosie te verifiëren, de invloed van mogelijke schaaleffecten af te schatten en het rekenmodel te verbeteren. Het tweede onderzoeksaspect is de erosie boven de bovenbegrenzing van de duinvoetverdediging. Afslag van boven de verdediging, in het vervolg aangeduid als toperósie, zal reducerend werken op de mate van teenerosie. Uitvoering van proeven op grote schaal in de Deltagoot levert een fysisch juistere weergave van de erosie bo-ven de waterlijn dan in modellen op kleine schaal mogelijk is. Het doel van het onderzoek is dus tweeledig, te weten:

- het nader onderzoeken van het proces van teenerosie; - het bestuderen van het proces van toperósie en het effect

ervan op de teenerosie,

Het uiteindelijke doel van deze studie is te beschikken over een tijdsafhankelijk rekenmodel (DUROSTA) dat de transporten, concen-traties en profielveranderingen voor een willekeurig, onverdedigd of (gedeeltelijk) verdedigd profiel onder willekeurige storm-vloedomstandigheden op een betrouwbare wijze berekent.

1.2 Opdracht

Per brief HK4044/H298/HJS/AR d,d. 10 september 1986 is door het Waterloopkundig Laboratorium aan de Dienst Weg- en Waterbouwkunde van Rijkswaterstaat een voorstel gedaan voor een vervolgonderzoek naar de werking van duinvoetverdedigingen. Dit onderzoek betreft

een uit vier proeven bestaand modelonderzoek op grote schaal in de Deltagoot» waarbij naast de erosie nabij de teen van de verde-digingsconstructie tevens aandacht wordt besteed aan de afslag boven de verdedigde zone. Bij brief WB779 d.d. 20 oktober 1986 is door de Dienst Weg- en Waterbouwkunde ten behoeve van Werkgroep 5 van de Technische Adviescommissie voor de Water-keringen opdracht verleend tot het uitvoeren van het voorgestelde onderjsoek.

Tijdens de uitvoering van het onderzoek werd op basis van onder-ling telefonisch overleg (d.d. 5 december 1986) tussen de pro-jectleider ir. H.J. Steetzel en de begeleider ir. H.J. Verhagen overeengekomen om na afloop van proef 4 nog een aanvullende proef uit te voeren. Voor deze referentieproef (proef 5) werd de verde-digingsconstructie volledig verwijderd.

1.3 Uitvoering

Het modelonderzoek is uitgevoerd in de periode eind oktober tot half december 1986 in de Deltagoot van het Waterloopkundig Labo-ratorium "De Voorst" en stond onder leiding van ir. H.J.

Steetzel, die tevens dit verslag heeft samengesteld.

Tijdens de voorbereiding van het modelonderzoek en de uitwerking van de resultaten is er regelmatig contact geweest met de sub-groep duinvoetverdedigingen van Werksub-groep 5 (C). Deze begelei-dingsgroep bestond uit ir. J. van de Graaff, ir. R. Heinalda en ir. H.J. Verhagen. Tijdens de uitvoering van het onderzoek werd de voortgang, zowel inhoudelijk als qua kosten, wekelijks aan laatstgenoemde doorgegeven. Ir. H.J. Verhagen trad hierbij op als begeleider van de opdrachtgever.

Tijdens de uitvoering van het modelonderzoek werden er naast de direct bij het onderzoek behorende metingen, op de vooroever nog concentratiemetingen (ir. L.C, van Rijn (W.L.) t.b.v. fundamen-teel speurwerk; proef T3 en T4) en snelheidsmetingen (R.W.S. Dienst Hydro Instrumentatie, dhr. W.G. Bos; proef T4) uitge-voerd.

1.4 Samenvatting

Na vaststelling van het in hoofdstuk 2 beschreven proevenpro-gramma zijn de op schaal 1:5 in de Deltagoot gevonden profielont-wikkelingen bestudeerd.

Naast de erosie bij de teen van een volledig doorgetrokken verde-digingsconstructie (proef 1) is ook het effect van een niet vol-ledig doorgetrokken verdediging aan de stormvloedomstandigheden onderworpen. Hét effect van de erosie boven de verdedigings-constructie is voor twee verdedigingsniveau1s onder constante hy-draulische condities onderzocht (proef 2 en 3) en voor een ver-dedigingsniveau onder variërende condities onderzocht (proef 4 ) . Ten slotte is als referentieproef nogmaals de situatie bekeken bij afwezigheid van een verdediging (proef 5 ) ,

In hoofdstuk 3 zijn de resultaten van het onderzoek bijeenge-bracht, waarna in hoofdstuk 4 de voornaamste relevante resul-taten nader zijn geanalyseerd. In hoofdstuk 5 zijn enige conclusies gegeven voor de onder prototypeomstandigheden te verwachten profielveranderingen, alsmede de voornaamste conclusies en aanbevelingen voor nader onderzoek.

2 OPZET VAN HET ONDERZOEK 2.1 Inleiding

Het doel van het onderzoek is tweeledig, te weten: - het nader onderzoeken van het proces van teenerosie; - het bestuderen van het proces van toperosie en het effect

ervan op de teenerosie.

Het uiteindelijke doel is een tijdsafhankelijk rekenmodel

(DUROSTA) dat de transporten, concentraties en profielveranderin-gen voor een willekeurig, onverdedigd of (gedeeltelijk) verde-digd, initieel profiel onder willekeurige stormvloedomstandighe-den op een betrouwbare wijze berekent.

Het onderzoek omvat de uitvoering van proeven in de Deltagoot (zie figuur 2.1) alsmede de uitwerking van de resultaten.

In tabel 2.1 is aangegeven welke resultaten uit eerder uitgevoerd modelonderzoek relevant zijn voor deze studie.

model-onderzoek M1263-III M2051-II proef nr T2 T3 Tl T2 T3 T4 diepte schaal 5 5 30 30 30 30 verdediging onverdedigd onverdedigd 1 : 1,8 1 : 1,8 1 : 3,6 1 : 3,6 hydraul. condities vast variërend variërend vast vast variërend Tabel 2.1: Overzicht relevant eerder onderzoek.

De genoemde onderzoeken zijn respectievelijk uitgevoerd in de Deltagoot en de Scheldegoot. Vaste condities hebben betrekking op de maximale stormomstandigheden, variabele condities op tijdsaf-hankelijke superstorraomstandigheden. De in de Scheldegoot aanwe-zige verdedigingsconstructie betrof een doorgaande verdediging. In het vervolg van dit verslag zal hierop nog nader worden terug-gekomen.

2.2 Uitgangsprofiel

Het uitgangsprofiel werd zodanig gekozen dat dit overeenkwam met de in eerder dulnafslagonderzoek (M1263-III) toegepaste profie-len.

De gebruikte overwegingen om te komen tot het gekozen profiel zijn de volgende:

Uitgaande van het bekende geschematiseerde referentieprofiel (vooroever 1:180) blijkt, gebruikmakend van de schaalrelatie voor de verhouding tussen de lengte- en diepteschaal volgens:

dit voor diepteschaal 5 en prototype duinzand (D50= 225 te resulteren in een gewenste samentrekking:

n i

/ n

d

= (5)°>

28

= 1,57

Als gevolg van de beperkte lengte van de Deltagoot is dit profiel slechts in een samengetrokken versie in de goot te passen» het-geen leidt tot een steilheidsfactor S = 1,27. Samen met de ver-houding tussen lengte- en diepteschaal (1,57) is het model in de goot t.o.v. het referentieprofiel dus een factor 2 (= 1,57 * 1,27) steiler (vooroever Is90).

Dit profiel komt dus overeen met het profiel zoals gebruikt voor proef 2 en 3 van het Ml263-III-onderzoek. In verband met de te verwachten ontgrondingen en het aanwezig zijn van een betontalud onder 1:6 aan het eind van de goot (vanaf x = 181 m) is besloten ora dit profiel aanvullend over 5 meter in de richting van het golfschot te verschuiven. De doorsnede van de watervoerende laag tussen de onderzijde van de verdedigingsconstructie en de

bovenzijde van het genoemde betontalud leek nu voldoende om de circulatie van overslaand en infiltrerend water op een veilige manier te kunnen verwerken.

Aan de zijde van het golfschot is het profiel afgesnoten. Vanaf x = 15 m begint het zandlichaam onder een helling van ongeveer 1:17 op te lopen tot x - 35 m (z = 1,15 m ) , overgaand in het vooroevertalud van Is90.

Met betrekking tot het onderzoek in de Scheldegoot (M2051-II; n^SO) gelden iets andere waarden. Op basis van de

schaalrelaties voor de verhouding tussen de lengten en diepteschaal geldt uitgaande van Asserzand (Dgo= 93 urn; !V= 2,94):

(30 / (2,94)2)0'28 «• 1,42

Ook in dit geval was er weer een extra samentrekking nodig om het profiel passend in de goot krijgen en wel S • 1,18, zodat dit profiel t.o.v, het referentieprofiel een factor 1,67 (= 1,18 *

1,42) steiler is (vooroever 1:107).

Figuur 2.2 geeft een doorsnede van het dwarsprofiel. Tijdens de uitvoering van het onderzoek is onderscheid gemaakt tussen een tweetal secties, namelijk het vooroeverdeel x £ 150 m en het strand/duin-gedeelte voor x > 150 m. Op de vooroever zijn de, op basis van eerder uitgevoerd onderzoek, te verwachten profielver-anderingen relatief gezien zeer gering. De significante profiel-veranderingen treden op in het strand/duingedeelte. Dit is ook de reden dat na beëindiging van een proef alleen dit laatste deel opnieuw volledig onder profiel gebracht werd.

2.3 VerdediginRsconstructie

De verdedigingsconstructie bevindt zich in de duinvoet van het gootprofiel (x - 193 m en z = 3,80 ra; prototype: N.A.P. +3,00 m ) , als gegeven in figuur 2.3, De helling van de constructie bedraagt 1:1,8, dit overeenkomstig die van het onverdedigde duintalud van de M1263-III-proeven.

Het niveau van de onderzijde van de constructie werd op basis van te verwachten ontgrondingen en de minimaal noodzakelijk geachte doorstroomopening onder de constructie in overleg

vastgesteld op 2,50 m boven de gootbodem (prototype: N.A.P. -3,50 m ) .

Het niveau van de bovenbegrenzing van de constructie is voor proef Tl gelijk aan de totale duinhoogte, terwijl voor de proeven T2 en T3 (en T4) een lagere bovenbegrenzing is vastgesteld. Op basis van afschattingen van golfoploop en overslag is gekomen tot de in de tabel 2.2 aangegeven opeenvolgende "afbreek"-niveau's van de verdedigingsconstructie.

proef Tl

T2

T3

T4

T5

hoogte t.o 6,20 5,40 4,80 4,80 n.v. .v.gootbodem

m

m

m

m

t. prototypeniveau N.A.P. + N.A.P. + N.A.P. + N.A.P. + n.v.t 15,00 11,00 8,00 8,00

•

m

ra

m

m

Tabel 2.2: Niveau bovenzijde verdedigingsconstructie.

De verdedigingsconstructie is uitgevoerd als een afgestreken be-tontalud van voldoende sterkte (dikte 15 tot 25 cm), voorzien van horizontale breuklijnen op de T2- en T3-afbreekniveau's.

De ruwheid van de verdediging is waarschijnlijk van wezenlijk belang voor de golfoploop en de daaraan gerelateerde eroderende verschijnselen. Daar ook bij het modelonderzoek op kleine schaal

in de Scheldegoot gebruik is gemaakt van een relatief glad talud (houten schot), is ook hier weer gekozen voor een relatief gladde constructie, Omdat tijdens de modellering wordt getracht de mate van erosie in het rekenmodel fysisch te koppelen aan de waterweging op het vaste talud is in principe deze keuze dus geen be-zwaar mits er tevens een golfoploopoverschrijdingskromrae wordt bepaald.

2.4 Meetwagens

Voor het uitvoeren van de verschillende metingen werd gebruik ge-maakt van een drietal meetwagens, welke over de op de gootrand aangebrachte rails in x-richting konden worden verplaatst.

Gekozen is voor een opstelling van achtereenvolgens (in positieve x-richting) twee kleine raeetkarren voor het uitvoeren van golf-hoogtemetingen en een grote meetwagen (ongeveer 7 m lang).

Op de grote meetwagen zijn naast een mechanische peilinstallatie twee, d.m.v. lieren in verticale richting, beweegbare,

meetpalen gemonteerd. Door aan deze palen snelheidsmeters en de concentratiemeter te monteren, kan op eenvoudige wijze in een willekeurige positie (x- en z-waarde) worden gemeten.

De meetwagen zelf is voorzien van een motor waardoor deze met een constante snelheid van ongeveer 0,08 of 0,60 m/s over de goot kan worden verplaatst.

2.5 Hydraulische randvoorwaarden 2.5.1 Waterstand

Voor de proef met variërende condities is opnieuw uitgegaan van het door het Centrum voor Onderzoek Waterkeringen voorgestelde waterstandverloop. Een maximale waterstand van N.A.P. +5,00 m, gerealiseerd tijdens een eentoppige storm met samenvallend

hoogwater (astronomisch getij variërend tussen N.A.P. -0,55 m en N.A.P. +1,45 m met een periode van 12:25 uur) en maximum storra-effect (cos2-vormige functie met basis van 45 uur en een maximum opzet van 3,55 m ) .

Gebruikmakend van de relaties voor de diepteschaal (nd = 5) en de tijdschaal (nt = J5 - 2,24) levert dit het waterstandsverloop in het model als gegeven in figuur 2.4. De waterstand varieert hier-bij tussen z = 3,40 m en z = 4,20 m boven de gootbodem; dit is in het prototype tussen N.A.P. +1,00 m en N.A.P, +5,00 m.

De tijdsduur van de proef met variërende condities (proef T4) be-draagt 14:20 uur.

Voor de proeven met vaste condities is de maximale waterstand aangehouden: z = 4,20 m boven de gootbodem (in prototype N.A.P. +5,00 m ) .

2.5.2 Golfhoogten

Voor de proef met variërende condities is het inkomend golfveld (Pierson-Moskowitz spectrum) symmetrisch aangenomen rond het hoogtepunt van de storm. De maximale prototypegolf bedraagt Hs = 7,60 m, Tp • 12 s. Gebruikmakend van de schaalrelaties levert dit voor de gootomstandigheden Hs = 1,52 m, Tp = 5,37 s.

Tijdens de proef met variërende condities (proef T4) is voor de golfhoogte tijdens de tweede hoogwatergolf van 4:00 tot 10:20 uur constant de maximale conditie gebruikt. Tijdens de eerste en de laatste hoogwatergolf geldt voor de inkomende golf Hs = 1,08 m, Tp = 4,50 sj dit is in prototype Hs = 5,40 m, Tp = 10 s. In figuur 2.4 is het golfhoogteverloop weergegeven.

Voor de proeven met vaste condities is de maximale golfhoogte aangehouden: Hs = 1,52 m met Tp = 5,37 s.

2.6 ProevenproRramna 2.6.1 Overzicht

Het in de Deltagoot van het Waterloopkundig Laboratorium uitge-voerde modelonderzoek omvat in totaal vijf proeven, waarvan vier langeduur-proeven met vaste condities (Tl t/m T3 en T5) en een met variërende condities (T4).

Proef T5 is hierbij de, later toegevoegde, aanvullende proef.

proef

Tl

T2 T3

T4

T5

waterstand (ra tov NAP)

+5,00 +5,00 +5,00 +1,00/5,00 +5,00 sign. golf

(m)

7,60 7,60 7,60 5,40/7,60 7,60 verdedigingsniveau (m tov NAP) +15,00 +11,00 + 8,00 + 8,00 n.v.t. Tabel 2.3: Overzicht proevenprogramma.

In tabel 2.3 is een overzicht gegeven van het proevenprogramma met vermelding van de gehanteerde prototypecondities. In de volgende paragrafen zal nader worden ingegaan op het doel en de achtergrond van elke proef afzonderlijk.

2.6.2 Proef Tl; invloed schaaleffecten

Deze proef is te zien als een referentieproef met vergelijkbare omstandigheden als de proeven 2 en 3 van het M2051-II-onderzoek. Ook hierbij was sprake van vaste condities met een volledig door-getrokken verdediging.

Vergelijking van de resultaten van proef Tl met de resultaten van de Scheldegootproeven, M2051-II-T2 en -T3, geeft inzicht in de mogelijke schaaleffecten en maakt een betere afregeling van het op basis van het Scheldegootonderzoek geformuleerde ontgrondings-model (versie 851020) mogelijk. Hierdoor wordt de onzekerheid in de stap naar prototypeomstandigheden verkleind en mag aan de resultaten van berekeningen een hogere mate van geloofwaardigheid worden toegekend.

De duur van de proef is afhankelijk van de snelheid waarmee de ontgrondingskuil zich zal ontwikkelen (tussen 10 en 20 uur).

2.6.3 Proef T2 en T3; effect toperosie

Dit zijn proeven met identieke condities als proef Tl, echter met dit verschil dat de bovenbegrenzing van de verdediging onder het niveau van de maximaal te verwachten golfoploop ligt. De boven dit niveau optredende erosie en het effect ervan op de erosie aan de teen zijn in detail bestudeerd.

Proef T2 heeft hierbij een hogere beëindiging dan proef T3 (zie hoofdstuk 2.3), zodat de mate van duinafslag navenant kleiner zal zijn,

2,6.4 Proef TA; effect variërende waterstand

De verdediging is gelijk aan die in proef T3, maar nu onderworpen aan de in hoofdstuk 2.4 beschreven tijdsafhankelijke hydraulische omstandigheden.

Deze proef is vooral bedoeld om het op basis van Tl t/m T3 aange-paste rekenmodel (d.w.z. met bovenaanvoer) te kunnen verifiëren. Als zeer bruikbaar referentiemateriaal moeten de resultaten van proef 3 van het M1263-III-onderzoek worden genoemd. Met inachtne-ming van een verschuiving van het profiel in de richting van het golfschot over 5 m (zie hoofdstuk 2.2) zijn nu de profielontwik-kelingen voor de situatie met gedeeltelijke verdediging van het duinfront (proef T4) en zonder verdediging (M1263-III-T3) verge-lijkbaar.

2.6.5 Proef T5; onverdedigd duin

Deze (aanvullende) proef is vergelijkbaar met proef 2 van het M1263-III-onderzoek

Uitvoering van deze aanvullende proef maakt het mogelijk om te onderzoeken of de profielontwikkeling reproduceert, dit met het oog op de thans op het golfschot aanwezige golfschotcompensatie. Door deze compensatie worden de lange golven, welke ontstaan in de brandingszone, niet opnieuw via het golfschot teruggekaatst, waardoor de tijdens de uitvoering van het M1263-III~onderzoek in de goot waargenomen halingen niet meer aanwezig zijn. De profie-len zijn mogelijkerwijze afwijkend in de nabijheid van de

waterlijn.

Door het uitvoeren van deze meting, waarbij er ten opziche van M1263-III-T2 minder vaak gestopt werd voor een peiling, wordt de eventuele afslagreducerende invloed van deze onderbrekingen op de pro f ielontwikkeling aantoonbaar.

Naast de al genoemde beweegredenen maakt de uitvoering van deze proef het mogelijk om het totale traject van volledig verdedigd (Tl en M2Q51-II-T2/3) via deels verdedigd (T2 en T3) tot onver-dedigd duin (T5 en M1263-III-T2) te bestuderen. De profielontwik-keling op verschillende tijdstippen is nu voor exact identieke hydraulische en sedimentologische omstandigheden bekend.

Overeenkomstig het in de Scheldegoot uitgevoerde M2Q51-II-onder-zoek zijn er tijdens de uitvoering van de proeven met vaste con-dities (Tl t/m T3; T5 in mindere mate) op basis van een vast schema, zowel wat betreft positie als tijdstip, golfhoogten, golfoploop, watersnelheden en sedimentconcentraties gemeten. Tevens zijn er zeer frequent bodempeilingen uitgevoerd waardoor de profielontwikkeling, als belangrijkste gegeven van deze proe-ven, zeer nauwkeurig kan worden gevolgd. Een meer uitgebreide be-schrijving van deze metingen is gegeven in het volgende hoofd-stuk.

3 BESCHRIJVING MEETRESULTATEN

3.1 Inleiding

De voornaamste resultaten van het onderzoek zijn in de volgende paragrafen samengebracht, waarbij eveneens wordt ingegaan op de uitvoering van een specifieke meting.

3.2 Proefbeschrijvingen 3.2.1 Algemeen

In de volgende paragrafen zal per proef een korte beschrijving worden gegeven van het verloop van de uitvoering.

Van markante situaties zijn bovendien foto's gemaakt» terwijl enkele interessante proeffasen, zoals bijvoorbeeld het begin van een proef, op video zijn vastgelegd.

3.2.2 Proef Tl

Na aanvankelijke grote opstartproblemen kon toch worden begonnen met de uitvoering van de proef. T.b.v. de leden van Werkgroep 5 werd er zonder aanvullende metingen 5 minuten "show"-gegolfd.

De-ze 5 minuten werd gevolgd door een peiling, een wijziging in het geplande peilingsschema welke, om wille van eenheid in de

resultaten, ook tijdens de andere proeven werd doorgevoerd. Als gevolg van golfoverslag kwamen er zo nu en dan aanzienlijke hoeveelheden water over de bovenkant van de verdediging. Door het ongehinderd kunnen doorlopen van deze watermassa's werd er veel materiaal achter de verdediging weggespoeld, uitmondend in een e-rosiekuil met een diepte van ca. 0,15 m. De vorm van de achter-zijde van deze kuil kreeg langzamerhand de vorm van een strand met helling 1:25 a 1:30 Nu het overslaande water in steeds min-dere mate aan de achterzijde afvloeide bleef er constant een hoe-veelheid water op het duin staan (piasberm), waarbij het

vol-ledige duinmassief dus blijkbaar verzadigd was. Na het beëindigen van een proeffase bleek het water, als gevolg van het stationaire drukverschil, in circa 15 minuten uit te zakken tot onder het niveau van de genoemde erosiekuil, door uitstroming door de zich onder de verdediging bevindende doorstroomopening.

Na 9:30 uur golven was de ontgrondingskuil aan de teen gevorderd tot de onderzijde van de verdedigingsconstructie (z » 2,50 m ) , Het water in de piasberm op het duin bleek nu in ongeveer 1 minuut af te vloeien, als gevolg van het plotseling onderloops worden van de verdedigingsconstructie. Met name langs de goot-wanden bleken zich grote stroomgaten te ontwikkelen met als

resultaat dat er vanaf de achterzijde tot ongeveer 1,5 m onder de verdediging kon worden gekeken. De resterende zanddekking op de teen van de verdediging was blijkbaar onvoldoende om de drukgra-diënt geleidelijk af te laten nemen, zodat er een forse hoeveel-heid materiaal (ca. 0,5 nr) van onder de verdediging in de

Deze situatie geeft nog eens het gevaar aan van een forse kuil-vorming voor de verdedigingsconstructie. Een minder stevige of uit losse materialen bestaande verdediging zou onder deze kritie-ke omstandigheden waarschijnlijk van het ene op het andere mo-ment bezweken zijn en zijn afslagreducerende werking derhalve rotendeels verliezen.

3.2.3 Proef T2

De uitvoering van de proef verliep zonder problemen. Wel bleek dat boven de verdediging de teruggang van het duinfront aan de beide randen initieel groter was dan in het midden. Door tijdens een peilstop een kleine hoeveelheid afgeslagen zand uit het mid-den van het duinfront naar beide zijmid-den te verplaatsen bleek het duinfront al snel de gewenste twee-dimensionale situatie aan te gaan nemen. De indruk bestaat, dat deze randeffecten tijdens een proef met een verdediging relatief gering zijn door het

"sturend" optreden van de verdediging, welke immers een rechte horizontale begrenzing bezit.

De eroderende werking van de tegen het duinfront aanlopende golf lijkt uit een tweetal onafhankelijke fasen te bestaan, namelijk:

- de "aanvoer-fase": vanuit het duinfront naar de duinvoet, beide gelegen boven de verdediging;

- de "afvoer-fase" : vanuit de duinvoet over de verdediging naar het voorland.

De aanvoer vindt enerzijds plaats doordat de golven het volledige duinfront aanvallen en een deel van het duinfront als gevolg hiervan naar beneden valt. Het afgeslagen materiaal hoopt zich vervolgens op aan de onderzijde van het duinfront in de duinvoet. Deze wijze van aanvoer treedt vooral in het begin van het afslag-proces op, Later in het afslag-proces lijkt een andere vorm van aanvoer overheersend. Op het moment dat de golftong ongehinderd kan doorlopen tot tegen het duinfront concentreert de aanval zich in de duinvoet. Het duin wordt hierbij ondergraven, maar nog voor het echt ver is gevorderd, stort het front in en begint de

erosie/afslag-cyclus weer opnieuw. Hiervoor zal echter eerst het nu in de duinvoet opgehoopte afslagzand moeten worden

afgevoerd.

De afvoer vindt plaats door de van het duinfront teruglopende golftong en lijkt derhalve gerelateerd aan de hoeveelheid water welke de duinvoet bereikt. In tegenstelling tot het discrete aan-voerproces is hier relatief gezien sprake van een vrij continu proces.

Een en ander leidt tot de conclusie dat er pas materiaal kan worden afgeslagen op het moment dat een deel van het materiaal van de vorige afslag is afgevoerd. De discrete , momentane

afslag wordt derhalve bepaald door de eroderende werking van de golven en de erosiebestendigheid van het duinmateriaal. De ti.-jdsflemiddelde afslag lijkt echter volledig bepaald te worden door het zandtransporterend vermogen van de teruglopende

golftong. Dit is een mogelijke verklaring voor het feit dat het al dan niet doorweekt zijn van het duinfront niet tot uitdrukking

komt in de (gemiddelde) mate van afslag. Een droog duinfront, zoals 's-morgens bij aanvang van een proef, laat duidelijk

momentaan meer afslag laat zien dan later bij een doorweekt duin. Blijkbaar is hier dus sprake van minder frequent grotere afslag-hoeveelhedën in plaats van meer frequent minder afslag.

3.2.4 Proef T3

Het verloop van deze proef geeft, naast de al bij proef T2 ge-noemde aspecten, geen aanleiding tot aanvullende opmerkingen.

3.2.5 Proef T4

Tijdens deze proef bleek de waterstand weer eens een zeer belang-rijke parameter in het kustafslaggebeuren. Tijdens het eerste hoogwater vond er nog geen afslag van betekenis plaats, zodat zich een kuil kon vormen ter plaatse van de teen van de verdedi-ging. Het gevaar voor ondergraving is hierbij dus aanwezig. Tijdens de tweede hoge hoogwaterpiek met vergrote golfaanval vond er vervolgens wel afslag plaats zodat de kuil aan de teen weer werd opgevuld. Onder deze meer extreme omstandigheden is er derhalve sprake van een, voor de teenconstructie, minder gevaar-lijke situatie.

Hieruit blijkt nog eens, dat het voor deels verdedigde kusten per definitie niet zo is, dat de meest ongunstige omstandigheden ge-relateerd zijn aan de meest zware golf- en waterstandscondities.

3.2.6 Proef T5

Het verloop van deze proef geeft geen aanleiding tot aanvullende opmerkingen. De voor proef T2 beschreven wijze van kusterosie is voor deze proef nog sterker van toepassing.

Er bleken geen randeffecten in de vorm van geconcentreerde terug-gang van het duinfront aan de gootranden op te treden, waar-schijnlijk als gevolg van de langere golfduur tussen de opeenvol-gende peilingen. De teruggang van het duinfront kon vrij goed worden voorspeld op basis van proef M1263-III-T2.

3.3 Profielontwikkeling 3.3.1 Wijze van meten

Voor het vaststellen van de profielligging is gebruik gemaakt van een op de meetwagen gemonteerd mechanisch peilsysteem. Het

niveau wordt vastgesteld m.b.v. een vijftal peilstokken, elk geplaatst in het midden van een breedtesectie van een meter, zodat bij een redelijk tweedimensionaal zandbed de gemiddelde waarde overeenkomt met de gemiddelde profielligging.

In langsrichting is, voor wat betreft de grootte van de inter-vallen tussen de meetposities, onderscheid gemaakt in een tweetal secties, te weten: de vooroever (x *= 0 - 150 m) en het strand-/duin-gedeelte (x = 150 - 210 m ) .

De afstand tussen de peilingposities is op de vooroever vastge-steld op 2,00 m en voor x > 150 m op 0,25 m.

3.3.2 Pellschema

Het tijdsinterval tussen de peilingen is zo gekozen dat de optre-dende profielveranderingen ongeveer gelijkwaardig zijn , dus in het begin kort op elkaar, later met langere tussenpozen.

Het peilschema voor de proef Tl t/m T3 en T5 (vaste condities) is gegeven in tabel 3.1. peilingnr

(-0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

(1)

(1)

(1)

CD

tijdstip

(h:m)

0:00 0:05 0:20 0:36 1:15 2:15 3:30 5:00 7:00 9:30 12:30 16:00 <*) (*) (*) (*) (*) opmerkingen nulpeiling eindpeiling Tl eindpelling T2, T3 en T5 Tabel 3.1: Peilschema proef Tl t/m T3 en T5.

De aanduiding (l) achter het peilingnummer duidt op een lange peiling, d.w.z. over beide peilintervallen (0 150 m en 150 -210 m ) . Peilingen met een (*)-teken hebben betrekking op het (uitgedunde) peilschema van proef T5.

Het peilschema voor proef T4 is gegeven in tabel 3.2.

De peilingen zijn uitgevoerd tijdens elk hoog- (nr. 2, 4 en 6) en laagwater (nr. 3 en 5). De aanduiding (1) duidt ook hier op een lange peiling.

peilingnr (-)

1 (1)

2

3

4 (1)

5

6

7 (1) tijdstip (h;m) 0:00 1:50 4:00 7:10 10:20 12:30 14:20 opmerkingen nulpeiling maximale condities eindpeiling Tabel 3.2; Peilschema proef T4.

Daar er op de vooroever (x < 150 m) geen significante veranderin-gen optraden is dit deel van het bodemprofiel gedurende de hele uitvoering van het onderzoek niet hersteld. Dit betekent dat een eindpeiling van een proef voor wat betreft de vooroever te

gebruiken is als nulpeiling voor een volgende proef.

3.3.3 Resultaten 3.3.3.1 Algemeen

Een overzicht van de resultaten van de gemeten profielontwikke-lingen is gegeven in de figuren 3.1 t/m 3.5.

Voor de vaste waterstandsproeven is hierin het dwarsprofiel gege-ven na respectievelijk 0:00, 0:36, 3:30, 9:30 en 16:00 uur.

Voor proef T4 (figuur 3.4) is de bodemligging gegeven tijdens de opeenvolgende laagwaterfasen, te weten 0:00, 4:00, 10:20 en 14:20 uur.

3,3.3.2 Strand/duin-gedeelte

In de figuren 3.6 t/m 3.10 is voor x > 150 m de ligging van het dwarsprofiel gegeven voor alle meettijdstippen.

3.3.3.3 Vooroever

Daar de vooroever tijdens het verloop van de proeven niet is ge-vlakt kan de profielontwikkeling tijdens het hele onderzoek in een figuur worden samengebracht. In figuur 3.11 is zichtbaar wat het effect is van 71:50 uur golven op de vooroever.

3.4 Waterstand

De waterstand werd bepaald als het gefilterde gemiddelde signaal van de waterstandsmeter op het golfschot en kon aldus in de meet-cabine worden afgelezen. Ter controle is regelmatig het waterni-veau aangepeild met behulp van een meetlint t.o.v. de gootrand. Het waterstandsverloop tijdens proef T4 werd via het instellen van porapdebieten en afsluiters aan de hand van het gefilterde terstandsniveau bijgeregeld. In vergelijking tot het gewenste wa-terstandsverloop konden de gemeten waterstanden binnen een nauw-keurigheid van ±0,02 m worden gerealiseerd.

3.5 GolfhooRte

3.5.1 Wijze van meten

Het verloop van de golfhoogte over de goot is vastgesteld m.b.v. twee op meetkarren gemonteerde capacitatieve golfhoogtemeters, aangeduid als ghml en ghm2. Deze bestaan uit een capacitatieve

draad met een gewicht aan de onderzijde. Het traject waarover de draad nat wordt is een indicatie voor de geleidbaarheid en daar-mee voor het niveau van de waterspiegel.

De registraties van de beide golfhoogtemeters zijn telkens gedu-rende minimaal een half uur bemonsterd om een bruikbaar gemiddeld signaal te verkrijgen.

3.5.2 Meetschema

Golfhoogtemeter nr 1 is constant op x = 15 m geplaatst, terwijl de andere (ghm2) op verschillende posities is ingezet, als gegeven in tabel 3.3. gh. meter (nr) ghml ghm2 positie (m) 15,00 40,00 150,00 172,00 181,00 187,00 opmerkingen

vaste positie (diep water)

Tabel 3.3: Positie golfhoogtemeters.

3.5.3 Resultaten

Tijdens het begin van proef T3 bleek golfhoogtemeter ghm2 defect, zodat voor proeffase T3A t/m T3E hier geen golfhoogtemetingen beschikbaar zijn.

De resultaten van de golfhoogtemetingen zijn gegeven in tabel 1. Hierin staan naast testnummer (zie ook tabel 3.4), tijdfase en positie, de gemiddelde lokale waterdiepte dgem, de significante golfhoogte Hs, het spectrumoppervlak M0, de piekperiode Tp, de gemiddelde periode Tz en het aantal geregistreerde golven n. In de figuren 3.12 t/m 3.47 zijn de energiedichtheidsspectra en de overschrijdingsrelaties gegeven.

3.6 Golfoploop

3.6.1 Wijze van meten

De golfoploop is overeenkomstig de golfhoogte gemeten m.b.v. een capacitatieve draad. Deze draad werd bevestigd in de duinvoet en op een hoogte van circa 2 cm boven het verdedigde talud afgespan-nen.

3.6.2 Meetschema

De golfoploop is bepaald voor de proeven Tl t/m T4, Bij afwezig-heid van een verdedigd beloop is in T5 de bepaling van de golfop-loop op deze wijze niet mogelijk.

3.6.3 Resultaten

Tijdens proef Tl bleken de registraties als gevolg van een verlopende ijking onbruikbaar, waardoor alleen de golfoploop tijdens de laatste fase (T1H2) bruikbaar bleek. Tijdens de uitvoering van proef T2 brak de meetkabel (na T2C).

In figuur 3.48 is een voorbeeld gegeven van een golfoploop-registratie.

De resultaten zijn gegeven in tabel 2, waarin achtereenvolgens testnummer, tijdfase» aantal golven n, gemiddelde periode Tgem en de overschrijdingspercentages voor de verschillende verdedigings-nlveaus (zie tabel 2.2) gegeven zijn. Een eenduidige numerieke verwerking van de registraties blijkt erg moeilijk, zodat de gegeven resultaten gebaseerd zijn op een simpele handmethode. Hierbij is in eerste instantie het totaal aantal golven en vervolgens percentage van deze golven dat boven een gegeven niveau uitkomt bepaald. De resulterende golfoploopoverschrij-dingskrommen zijn gegeven in de figuren 3.49 t/m 3.67.

3.7 Snelheden

3,7.1 Wijze van meten

Voor het bepalen van het snelheidsveld is gebruik gemaakt van meerdere boven elkaar geplaatste electro-magnetische snelheidsme-ters (EMS). Het principe van dit soort instrumenten is gebaseerd op het feit dat bij beweging van een geleidende vloeistof (in dit geval dus gewoon water) loodrecht op een magneetveld, een electrische spanning ontstaat. De grootte van deze spanning is een maat voor de snelheid van het water. De eigenlijke sensor bestaat uit een klein knoopvormig lichaam, waarin zich een spoel die een magneetveld opwekt en twee paren van electroden onder een hoek van 90° bevinden. Het is een relatief eenvoudig en mecha-nisch robuust instrument dat tegenwoordig voor 2-dimensionale snelheidsmetingen dan ook regelmatig wordt toegepast.

Per snelheidsmeter zijn er dus twee signalen, namelijk die van de snelheid in de horizontale x-richting van de goot en die in ver-ticale z-richting. Aan een van de in hoofdstuk 2.4 beschreven meetpalen zijn vier van deze instrumenten boven elkaar geplaatst, op afstanden van respectievelijk 0,20, 0.40 en 0.70 m boven de laagstgeraonteerde. De onderlinge afstanden zijn zo gekozen dat de magnetische velden elkaar niet beïnvloeden (zwerfstromen).

3.7.2 Meetschema

Het meetschema zoals is vastgesteld voor proef Tl t/ra T3 is

gege-ven in tabel 3.4.

peilingnr

(-)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

tijdst.

(h:m)

0:00

0:05

0:20

0:36

1:15

2:15

3:30

5:00

7:00

9:30

12:30

16:00

code

(-)

Al

BI

Cl

Dl

D2

El

E2

Fl

F2

F3

Gl

G2

G3

G4

Hl

H2

H3

H4

H5

II

12

13

14

15

16

Jl

J2

J3

J4

J5

J6

J7

tijdfase

(him)

0:05- 0:20

0:20- 0:36

0:36- 1:15

1:15- 1:45

1:45- 2*. 15

2:15- 2:50

2:50- 3:30

3:30- 4:00

4:00- 4:30

4:30- 5:00

5-.00- 5i30

5:30- 6:00

6:00- 6:30

6:30- 7:00

7:00- 7:30

7:30- 8:00

8:00- 8:30

8:30- 9:00

9:00- 9:30

9:30-10:00

10:00-10:30

10:30-11:00

11:00-11:30

11:30-12:00

12:00-12:30

12:30-13:00

13:00-13:30

13:30-14:00

14:00-14:30

14:30-15:00

15:00-15:30

15:30-16:00

meetpositie

(m)

193,00

191,50

190,00

-172,00

181,00

187,00

190,00

191,50

193,00

191,50

190,00

187,00

_

-181,00

187,00

190,00

191,50

190,00

187,00

181,00

172,00

157,00

Per meting is, waar mogelijk, een half uur gereserveerd, voldoen-de om voldoen-de meetpositie in te nemen, voldoen-de apparatuur op voldoen-de juiste hoogte in te stellen en de meting uit te voeren.

In het totaal zijn er per proef in principe 21 metingen uitgevoerd.

In tabel 3.5 zijn de 7 meetposities met het aantal metingen nog eens overzichtelijk bij elkaar gebracht. De nadruk ligt hierbij op x = 190 m, de plaats waar de kuil zich naar verwachting zou ontwikkelen. positie (m) 193,00 191.50 190.00 187.00 181.00 172.00 157.00 aantal (-) 2 A 5 A 3 -2 1 meetfasen A1.G1, BI,13,G2,II C1,F2,G3,H5,I2 Fl,GA,HA,13 E2,H3,IA El, 15 16 opmerkingen pos. duinvoet positie kuil?

Tabel 3.5: Overzicht meetposities proef Tl t/m T3. Het meetscheraa voor proef TA is gegeven in tabel 3.6.

peilingnr (-)

1

2

3

A

5

6

7

tijdst. (h:m) 0:00 1:50 A:00 7:10 10:20 12:30 14:20 code (-)

A

B

Cl C2 C3 CA C5 C6

D

E

F

tijdfase (h:m) 1:20- 1:50 3:30- 4:00 4:00- 4:40 4:40- 5:10 5:10- 5:40 5:40- 6:10 6:10- 6:40 6:40- 7:10 9:50-10:20 12:00-12:30 13:50-14:20 meetpositie

On)

-172,00 181,00 187,00 190,00 191,50 193,00

-Tabel 3,6: Meetschema proef T4.

De zes metingen zijn uitgevoerd tijdens het tweede opkomende hoogwater, waarbij met het getij mee de meetpositie steeds in

landwaartse richting verschuift.

peilingnr

(-)

0 (0)

1 (3)

2 (6)

3 (9)

4 (11)

tijdst.

(h:ra)

0:00 0:36 3:30 9:30 16:00 code

(-)

A

BI

B2

B3

Cl

C2

C3

Dl

D2

D3

tijdfase

(h:m)

0:00- 0:36 0:36- 1:00 1:00- 1:30 2s00- 2:30 3:30- 5:00 6:30- 8:00 8:00- 9:30 9:30-10:45 10:45-11:15 13:45-14:15 meetpositie

(m)

-187,00 187,00 187,00

-187,00 187,00

Tabel 3.7: Meetschema proef T5.

Tijdens deze meting is er slechts op een positie gemeten.

3,7.3 Resultaten

De snelheidsignalen (tot 200 bemonsteringen per seconde; 8 maal 25 Hz) zijn met behulp van speciale programma's verwerkt. De resultaten van een eerste bewerkingslag voor de horizontale x-componenten zijn gegeven in tabel 3a t/m 3c,

Hierin staan achtereenvolgens naast het testnummer, de tijd, de positie en de gemiddelde (lokale) waterdiepte, per hoogte Z boven de gemiddelde bodem: de (tijd)gemiddelde snelheid Ugem (retour-stroom), de significante snelheden Usig+ en Usig- (positief in golfvoortplantingsrichting), de resulterende significante snel-heid Ures (effect golfasymmetrie) en het spectrumoppervlak M0. Voor wat betreft de x-component in het onderste meetpunt zijn de energiedichtheidsspectra en de snelheidsoverschrijdingsrelaties gegeven in de figuren 3.68 t/m 3.123.

3.8 Concentraties 3.8.1 Wijze van roeten

De tijdsgemiddelde concentraties zijn bepaald met behulp van het systeem van dwarse afzuiging. Hiertoe is aan een van de in hoofd-stuk 2.4 beschreven meetpalen een afzuigkam bevestigd. Deze be-staat uit tien op verschillende niveau's gemonteerde afzuigbuis-jes met een diameter van 3 mm. Door met behulp van pompafzuigbuis-jes per niveau gedurende circa 15 minuten 10 liter zand/watermengsel af te zuigen en de gevangen hoeveelheid zand te bepalen kan de

geraiddelde concentratie zoals deze tijdens de periode van af-zuigen op de meetpositie aanwezig was op eenvoudige wijze worden vastgesteld.

3.8.2 Meetschema

De meetschema's zijn overeenkomstig die van de snelheidsmetingen (zie hoofdstuk 3.7.2), met het oog op het transport dat immers gerelateerd is aan het produkt van snelheden en concentraties. Uitgaande van een volledig tweedimensionale situatie zijn op deze wijze simultaan de momentane snelheidsverticaal en de tijdsgemid-delde concentratieverticaal bekend.

3.8.3 Resultaten

De resultaten van de concentratiemetingen zijn samengebracht in de figuren 3.124 t/m 3.150, waarin voor elke positie de concen-tratieverticaal voor de verschillende proeffasen ten opzichte van de initiële bodemligging is uitgezet.

In tabel 4 zijn de resultaten bijeengebracht, waarin de concen-traties in de 10 afzuigpunten (C01 t/m CIO), de gemiddelde waterdiepte dgem en de gemiddelde hoogte van het onderste meetpunt boven de bodem is gegeven (dzc(l)j initieel 0.05 m ) .

3,9 KorrelRrootte en valsnelheid 3.9.1 Inleiding

Voor het uitvoeren van de proeven is met behulp van binnenschepen zo'n 2100 m3 zand aangevoerd. Het betreft hier zand uit een win-put in de Waddenzee met een korrelkarakteristiek welke in vol-doende mate overeenkomt met het prototype duinzand. Het zand is per schip vervoerd naar de haven van Vollenhove om vervolgens met vrachtwagens op afroep naast de Deltagoot te worden gestort,

3.9.2 Aanbrengen zandprofiel 3.9.2.L Wijze van aanbrengen

Het zand is in lagen van 0,5 m in de Deltagoot aangebracht en vervolgens met een zware trilplaat verdicht. Het onder profiel brengen gebeurde aan de hand van op de wanden aangebrachte krijt-lijnen.

3.9,2.2 Dichtheid van het zand

De dichtheid van het zand in de Deltagoot is voor aanvang van proef Tl bepaald op verschillende posities in de goot.

parameter

gemiddeld stand.af w.

gewicht nat zand (gr/l) 1540,6 25,3

gewicht droog zand (gr/l)

1469,4 22,5 Tabel 3,8: Gemiddelde dichtheid zand in goot,

3.9.3 Resultaten

3.9,3.1 Korrelgrootte bodemmonsters

De resultaten van de bemonsteringen per scheepslading zijn gegeven in tabel 3.9. scheeps-lading schip nr.1 schip nr.2 schip nr.3 schip nr.4 gemiddeld D10 (Mm) 168 160 160 156 161 D50 (Mm) 218 204 208 200 208 D90

(nm)

271 265 270 255 265 opmerkingen

Tabel 3.9: Overzicht zandmonsters scheepsladingen.

De grootte van de D50 bleek per scheepslading af te nemen zodat de gemiddelde zanddiameter in de goot enigszins varieerde met de positie. positie

U)

150,00 160,00 170,00 180,00 185,00 188,00 190,00 191,00 196,00 200,00 204,00 gemiddeld

gemiddelde korreldiameter (urn) T 1 210 202 206 218 209 216 220

T 2

200 211 202 219 204 149 217

T 3

219 198 233 223 159 191 220 230 220 210 T 5 gem. 210 204 214 220 191 185 219 220 230 220 210

212

Na afloop van elke proef zijn er op verschillende posities monsters genomen. In tabel 3.10 is een overzicht gegeven van de D50-waarden.

3.9.3.2 Valsnelheid zand in suspensie

Bij een aantal metingen is het door afzuiging verkregen materiaal bewaard. Deze suspensiemonsters zijn met behulp van een valpijp geanalyseerd. De resultaten hiervan zijn samengebracht in tabel 3.11. positie (m) 172,00 (El) 181,00 (E2) 187,00 (Fl) 190,00 (F2) 191,50 (F3) 191,50 (II) 190,00 (12) 187,00 (13) 181,00 (14) 172,00 (15) 157,00 (16) gemiddeld gemiddelde valsnelheid (m/s)

T 1

0,0183 0,0205 0,0222 0,0217 0,0203

T 2

0,0180 0,0211 0,0219 0,0194 0,0196

T 3

0,0189 0,0220 0,0230 0,0241 0,0232 0,0230 0,0208 0,0244 0,0237 0,0233 0,0201

T 5

gem. 0,0184 0,0212 0,0224 0,0217 0,0210 0,0209 Tabel 3.11; Overzicht W5Q suspensiemonsters.

De gemiddelde valsnelheid van het suspensiemateriaal bedraagt 0,0209 m/s. Voor een watertemperatuur van 9°C levert dit een gemiddelde korreldiameter van het gesuspendeerde materiaal op van 187 Mm.

3.9.3.3 Watertemperatuur

Elke dag is de temperatuur van het water bepaald, met het oog op de invloed hiervan op de valsnelheid van het korrelmateriaal. De temperatuur van het water bleek tijdens het onderzoek slechts

in geringe mate te variëren, namelijk van 8.2 tot 10.0 °C. Aanname van een gemiddelde temperatuur van 9°C lijkt voldoende nauwkeurig.

3.9.3.4 Conclusies

Op basis van een gemiddelde korreldiameter en een gemiddelde wa-tertemperatuur kan een gemiddelde valsnelheid van het bodem-materiaal berekend worden [M1263-IV-b].

In de tabel 3.12 zijn de resultaten samengevat.

Boderaraateriaals Suspensiemat. : gein. gera. gem. gent. diameter valsnelh. diameter valsnelh. D50 w50

D50

w50 = 0 = = 0 212 ,0248 187 ,0209 Mm m/s Mtn m/s

4 ANALYSE MEETRESULTATEN

4.1 Toetsing M2051-II-T2/3; proef Tl 4.1.1 Ontwikkeling ontgrondingskuil

In tabel 4.1 is de laagste ligging van het aansluitniveau

verdediging/strand gegeven voor proef Tl. Deze is vergeleken met de omgerekende aansluitniveau1s van de Scheldegootproeven

M2051-II-T2 en -T3. De verhouding tussen de diepteschalen bedraagt 30/5 = 6, en tussen de tijdschalen <Jb - 2,45.

tijdstip (htm) OJOO 0:05 0:20 0:36 1:15 2:15 3:30 5:00 7:00 9:30

niveau aansluiting in m boven gootbodem

Tl

(1 : 1,8) 3,80 3,53 3,36 3,27 3,10 2,92 2,79 2,69 2,59 (2,70) M2051-II-T2 (1 : 1,8) 3,80 3,68 3,55 3,48 3,35 3,21 3,09 3,00 2,95 2,89 M2051-II-T3 (1 : 3,6) 3,80 3,68 3,55 3,46 3,36 3,24 3,13 3,03 2,93 2,83

Tabel 4.1: Vergelijking ontwikkeling ontgrondingsniveau's. Uitgaande van een niet samengetrokken model, d.w.z. diepte- en lengteschaal identiek, blijken de ontgrondingen in de Scheldegoot circa 70% te bedragen van de in de Deltagoot gemeten ontgrondin-gen. Onderzoek op grotere schaal resulteert dus blijkbaar in een grotere diepte van de ontgrondingskuil! Figuur 4.1-a geeft de ontwikkeling van de verschillende ontgrondingsniveau's, waarbij de vergelijking tussen Tl en M2051-II-T2 het meest relevant is vanwege de overeenkomst in taludhelling (1 : 1,8).

De mogelijke oorzaken voor dit "afwijkende gedrag" kunnen zijn: - een significant ander fysisch proces (sterk niet-lineair); - verschillen in korreldiameter en valsnelheid, met de effecten

daarvan op de taludhelling en helling van het voorland (samen-trekking) j

- verschillen in golfaanvalj

- verschillen in de sedimentconcentraties; - verschillen in golfoploop (ruwheid talud).

In de volgende paragrafen worden de genoemde aspecten nader bekeken.

4.1.2 Niet-lineariteit ontgrondingsproces

Gebruikmakend van de op de Scheldegootproeven afgeregelde versie

van het ontgrondingsmodel kan het mogelijk niet-lineair zijn van

de ontgrondingsprocessen wqrden afgeschat door de

ontgrondings-ontwikke1ing met dit model na te rekenen. In figuur 4.1-b zijn de

resultaten van een tweetal verkennende berekeningen toegevoegd.

De berekeningen zijn uitgevoerd voor een tweetal golfhoogten op x

- 150 m; Hs = 1,0 m en Hs = 1,3 ra. Dit is in de orde van grootte

van de inkomende respectievelijk resulterende golfhoogte.

De berekende ontgrondingsontwikkeling (figuur 4.1-b) is nagenoeg

gelijk aan de door toepassing van de schaalregels gevonden

ontwikkeling (figuur 4.1-a). Derhalve moet geconcludeerd worden

dat de nlet-lineariteit niet in die mate aanwezig is dat het

verschil in ontgrondingen daardoor verklaard kan worden. Dit

natuurlijk uitgaande van de veronderstelling dat de niet-lineaire

processen goed in het rekenmodel zitten.

4.1.3 Taludhelling en helling voorland

Uitgaande van de Deltagoot als prototype gelden voor het

Schelde-gootonderzoek de volgende schaalrelaties:

- diepte : n^ = 6

- tijd : n

t

= <J6 = 2,45

- valsnelheid: n

w

= 0,0248/0,0085 • 2,91

De gewenste verhouding tussen de lengte- en de diepteschaal volgt

uitt

- (6/(2,91)

2

)°>

28

= 0,91

De helling van het voorland in de Scheldegoot bedroeg 1:107,

zo-dat deze in het prototype (=Deltagoot) 1»97 zou moeten zijn. In

werkelijkheid bedraagt deze 1:90. Op dit relatief iets te steile

profiel zijn de transporten en daarmee de ontgrondingen

mogelij-kerwijze iets groter.

Naast de profielvorm kan ook de valsnelheid zelf dienen als

uitgangspunt voor een vergelijking tussen model en prototype.

Volledige overeenkomst in de profielsteilheid zou zijn verkregen

bij valsnelheidsschaal n„ = 3,34, ofwel D50 » 242 Mm (w =

0,0284 m/sj dit levert nj/na = 90/107 - 0,84). Het

toegepaste sediment (D50 = 208 jjm) is dus iets te fijn, hetgeen

zou kunnen resulteren in relatief iets grotere ontgrondingen.

Als de Scheldegoot wordt vergeleken met de Deltagoot en de

schaalregels van toepassing zijn, dan lijken er aanwijzingen

aanwezig om te veronderstellen dat de ontgrondingen in de

Schel-degoot inderdaad iets minder diep zijn dan in de Deltagoot. Het

grote verschil lijkt hier echter niet door verklaard te kunnen

worden.

4.1.4 Golfhoogten

Uitgaande van een relatieve diepteschaal n^ = 6 en dus n^ = 6, kan het golfhoogteverloop in de Scheldegootproeven en de Deltagootproeven worden vergeleken. In figuur 4.2 sijn de resultaten van proef Tl en M2051-II-T2 (taludhelling 1:1,8) en een tweetal ENDEC-berekeningen samengebracht. In M2051-II-T2 is onderscheid gemaakt tussen de significante golfhoogte van de

inkomende golf (reflectiemetingj zie M2051-II) en de resulterende golf. In proef Tl is alleen de resulterende golf gemeten.

De diepwatergolf is voor Tl circa 10% groter dan voor M2051-II-T2, deels als gevolg van een mogelijk iets te hoge uitsturing van het golfschot, deels als gevolg van de relatief grotere reflectie op het 19% steilere voorland. De grootte, van de inkomende golf bedraagt circa 1,6 m als blijkt uit de golfhoogtemetingen in de

eindfase van proef T5 (zie tabel 1).

Het berekende verloop van de inkomende golf, voor zowel een hoge (Hs = 1,70 m) als een lage waarde (Hs = 1,52 m ) , beantwoordt re-delijk aan de gemeten golfhoogte tot x = 140 m.

De resulterende golf voor x > 150 ra zijn voor zowel proef Tl als proef M2051-II-T2 van dezelfde orde van grootte, zodat op basis hiervan geen al te grote afwijkingen in de profielontwikkelingen mogen worden verwacht. De hoge mate van reflectie en de grote

invloed hiervan op de resulterende golfbeweging geven nog eens aan wat het belang van reflectie kan zijn op de profielontwikke-lingen.

4.1.5 Concentraties

Relaties voor de schaalfactor voor de concentraties zijn tot nu toe niet door meetresultaten onderbouwd.

Een mogelijke relatie zou zijn [Vellinga, 1986]:

Substitutie levert n^ = 0,91, waaruit zou volgen dat de in prototype O Deltagoot) gemeten concentraties iets kleiner zijn dan de Scheldegootwaarden.

In de figuren 4.3 t/m 4.8 zijn de concentratiemetingen met elkaar vergeleken. De meetposities zijn nagenoeg overeenkomstig,

Onderlinge vergelijking van concentratieverticalen lijkt het meest gerechtvaardigd als in de eerste plaats de waterdiepte d overeenkomt (zelfde H/d-verhouding); het tijdstip komt op de tweede plaats.

Het verloop van de concentratiegradiënt over de verticaal vertoont grote overeenkomsten. De grootte van de concentraties lijkt iets achter te blijven bij de Scheldegootresultaten, hetgeen inderdaad zou duiden op tig < 1.

Deze verhouding lijkt zelfs kleiner dan 0,91, zodat de concentraties in de Deltagoot zelfs relatief lager zijn.

Het totaalbeeld voor met name x > 180 m geeft geen aanleiding om te veronderstellen dat er sprake is van grotere transporten en daarmee diepere ontgrondingen.

4.1.6 Golfoploop

In figuur 4.9 is een vergelijking gegeven tussen de golfoploop in vergelijkbare fasen van de proef (Tl na 7,75 uur en M2051-II-T2 na 7,75/^6 =3,16 uur).

In beide gevallen is er sprake van een overschrijdingskromme welke lijkt te zijn opgebouwd uit een tweetal "Raylelgh-achtige" bijdragen (zie ook M2051-II). Afgezien van mogelijke afwijkingen voortvloeiend uit de manier van uitwerking van de meetresultaten

is er in proef Tl relatief meer golfoploop.

Er zijn een tweetal mogelijke oorzaken aan te wijzen voor de relatief grotere golfoploop, te weten: relatief gladder talud of een schaaleffect in de golfoploop (helling immers gelijk). Dit laatste lijkt minder aannemelijk aangezien de golfhoogten wel op de juiste schaal zijn weergegeven.

Het lijkt niet ondenkbaar dat door deze relatief grotere oploop de ontgronding direct aan de teen sterk beïnvloed wordt, waarbij met name gedacht wordt aan de terugloop van de zich over het talud verplaatsende watermassa's.

4.1.7 Conclusies

Concluderend lijkt de terugloop van het golfoploopvolume te zorgen voor een extra diepe en relatief steile ontgrondingskuil. Deze verklaring voor de extra mate van ontgronding kan mogelijk onderbouwd worden aan de hand van figuur 4.10, waarin een verge-lijking is gegeven tussen het Deltagootprofiel na 7sOQ uur en een vergelijkbaar Scheldegootprofiel (na 3i/6 uur = 7:20 uur). Het to-taalbeeld van de beide profielen is overeenkomstig, afgezien van de diepe en relatief steile ontgrondingskuil direct tegen de verdediging.

Het is met name de vrij steile helling aan de zeewaartse zijde van de kuil (1:3 a 1:4) welke opvallend is. Deze helling blijft zelfs in stand bij variërende condities (zie figuur 3.9).

Voor de modelvorming betekent dit dat niet alleen het breken van golven en de daarmee gepaard gaande retourstroom bepalend zijn voor de mate van ontgronding, maar dat ook de golfoploop op het talud meegenomen moet worden. Hierbij dient zelfs onderscheid gemaakt te worden tussen de oploop- en de terugloopfase, alsmede de effecten van de taludruwheid op de beide processen.

4.2 Toetsing M1263-III-T2; proef T5

4.2.1 Profielontwikkelingen

In figuur 4.11 is een vergelijking gegeven tussen het eindprofiel van proef M1263-III-T2 (t=10:00 uur) en het profiel van proef T5 na 9:30 uur. Vergelijking laat, zowel wat betreft de positie van het duinfront als het verspreidingsfront, een erg grote overeen-komst zien. Het verschil zit voornamelijk in de hoogteligging van het afslagprofiel. In M1263-III-T2 ligt dit profiel lager voor

165 < x < 190 en hoger voor 190 < x < 204.

Voor het onderwaterdeel lijkt het M1263-III-T2-profiel iets flauwer te zijn dan het T5-profiel. Dit is waarschijnlijk toe te schrijven aan de toepassing van een iets kleinere korreldiameter, waardoor de lengte van het afslagprofiel volgens het DUROS-model groter zou moeten zijn. Bij gelijkblijvende hoogte van het

profiel zou de lengte ervan moeten toenemen met een factor:

6L/L = (X

D 5 0

/X

2 2 5

) = n

w

°»

5

6

Voor n„ = 0,0268/0,0248 =1,08 levert dit een relatieve

lengtetoename op van 4%. Dat wil zeggen dat de afstand tussen de doorsnijding van de waterlijn en elke dieptelijn een factor 1,04 groter zou moeten zijn.

In de omgeving van de waterlijn is het profiel van M1263-III-T2 relatief steiler, iets wat mogelijkerwijs in verband zou kunnen worden gebracht met de in de goot aanwezige halingen.

Op basis van de profielontwikkelingen lijkt er geen aanleiding aanwezig om te veronderstellen dat het al dan niet aanwezig zijn van halingen in de goot (bij T5 afwezig als gevolg van golfschot-compensatie) een significant effect heeft op de hoeveelheid duin-afslag. Dit zou hoogstens het geval kunnen op de profielvorm in de omgeving van de waterlijn.

In de volgende paragrafen zullen nog enkele relevante parameters van de beide proeven met elkaar worden vergeleken; achtereenvol-gens de hoeveelheid afslag, de golfhoogten en de sedimentconcen-traties.

4.2.2 Ontwikkeling hoeveelheid afslag

In tabel 4.2 zijn de geaccumuleerde transporten door de duinvoet (x - 193 m) voor proef T5 en M1263-III-T2 samengebracht. Het betreft hier de hoeveelheden los gepakt materiaal zoals gevonden bij een kubering uitgaande van het duin.

tijdstip (htm) 0:00 0:06 0:18 0:36 1:00 3:00 3:30 6:00 9:30 10:00 16;00 geacc.transp

T5

0,00 6,55 12,63 16,72 19,05 duinvoet (m2) M1263-III-T2 0,00 2,20 4,36 7,32 11,26 13,54 15,32

Tabel 4.2: Vergelijking geaccumuleerde transporten.

In figuur 4.12 zijn de afslagresultaten samengebracht. De ontwik-kelingen zijn nagenoeg gelijkwaardig. De grotere afslag in T5 van

circa 10% na 10 uur is voornamelijk een gevolg van het lager gelegen zijn van het strandgedeelte voor x > 193 m. De ontwikke-ling van de teruggang van de duinvoet en de afslag boven storm-vloedpeil zijn nagenoeg identiek.

4.2.3 GoXfhoogten

In figuur 4.13 is het verloop van de golfhoogte over de goot ge-geven. De uitsturing van het golfschot is voor beide proeven identiek.

De streeplijn geeft het resultaat aan van het berekende golfhoog-teverloop voor het uitgangsprofiel met Hs = 1,70 m op x = 0 m. De meetresultaten van T5 sluiten hierbij goed aan (NB: Voor proef Tl is dit duidelijk niet het geval als gevolg van de hoge reflectie-graad (zie figuur 4,2); in T5 ontwikkelt zich immers een energie-absorberend kustprofiel).

Voor o.a. x = 150 m zijn de gemeten resulterende significante golfhoogten voor proef M1263-III-T2 circa 10 % hoger, iets wat mogelijkerwijs te maken heeft met de in de goot aanwezige halin-gen, dan wel met de meetmethode. Het in figuur 4.14 gegeven verloop van het spectrumoppervlak M0 geeft een betere overeen-komst .

4.2.4 Concentraties

In figuur 4.15 is een vergelijking gegeven tussen de transporten in x = 187 m voor de beide proeven. Het verloop van het transport in de tijd is nagenoeg identiek.

De voor het transport benodigde concentraties zullen, gezien de grote overeenkomst in golfhoogten, ook een goede overeenkomst moeten vertonen.

In proef T5 zijn concentraties gemeten in een vijftal tijdfasen in x = 187 m. In de figuren 4.16 t/m 4.18 zijn deze vergeleken met tijdens M1263-III-T2 in x = 182 m gemeten concentraties, Globaal gezien zijn de concentraties bij vergelijkbare diepte en tijd overeenkomstig.

In vergelijking tot de eerder gemeten concentraties laten de huidige nauwelijks spreiding zien en zijn derhalve vele malen beter bruikbaar. Bij de vroegere metingen is er, naast een tekort aan punten in de verticaal, veelal sprake van "toevalstreffers" als gevolg van een te korte meetduur.

Opvallend is zelfs dat de tijdsgemiddelde concentratie voor posities boven het gemiddelde golfdal, dus in niveaus die niet continu onder water gelegen zijn, redelijk het concentratiever-loop van de lager gelegen punten volgen.

4.2.5 Conclusies

Kort samengevat lijken er geen significante effecten aanwezig van halingen op de mate van duinafslag, d.w.z. er is geen waarneem-baar effect van de golfschotcompensatie. De meting is reprodu-ceerbaar.

Wat betreft de concentraties zijn er grote vorderingen gemaakt in de uitvoering van concentratiemetingen, waardoor zelfs onder duinafslagomstandigheden "nette" concentratieverticalen kunnen worden gemeten.

4.3 Ontwikkeling ontgrondingen 4.3.1 Vaste condities

Tabel 4.3 geeft de laagste ligging van het aansluitniveau verde-diging/strand, dit is de diepte van de ontgrondingskuil voor de proeven Tl t/m T3. tijdstip (h:m) O J O O 0:05 0:20 0:36 1:15 2:15 3:30 5:00 7:00 9:30 12:30 16:00 relatief

niveau aansluiting in m t.o.v. gootbodem proef Tl 3,80 3,53 3,36 3,27 3,10 2,92 2,79 2,69 2,59 (2,70)

-100

%

proef T2 3,80 3,58 3,49 3,45 3,34 3,20 3,06 2,96 2,88 2,79 2,70 2,67 ± 75 % proef T3 3,80 3,61 3,55 3,54 3,50 3,45 3,41 3,33 3,30 3,26 3,23 3,22 ± 40 % Tabel 4.3: Ontwikkeling ontgrondingsniveau; invloed

toperosie.

In figuur 4,19 zijn deze ontwikkelingen grafisch weergegeven. Afslag boven de verdediging (toperosie) heeft een duidelijk ver-tragende invloed op de mate van ontgronding. Uitgedrukt in per-centages t.o.v. proef Tl bedraagt de ontgronding t.o.v. de oor-spronkelijke teenligging in T2 circa 75 % en in T3 circa 40 %. De in de figuur aangegeven ontgrondingssnelheid is in de begin-fase erg groot en wordt in deze begin-fase waarschijnlijk sterk over-heerst door de terugloop van het water over het talud. De snel-heid in proef T3 is verhoudingsgewijs in de eindfase erg klein

door het grote absorberende voorland en geringe terugloop. Voor T2 is deze het grootst, waarbij het zelfs niet ondenkbaar is dat de lange-termijn-ontgronding in de buurt van die in Tl komt. In figuur 4.20 is het ontgrondingsniveau als functie van de hoogte van de verdediging gegeven met lijnen voor gelijke duur van de golfaanval. Een ontgronding tot circa 3,0 m wordt voor een verdedigingsniveau van 6,2 m bereikt na circa 2 uur, terwijl voor een verdedigingsniveau van 5,4 m deze pas na circa 5 uur bereikt wordt (zie figuur 4.19). Opgemerkt moet worden dat deze figuur in principe alleen van toepassing is voor de onderzochte duinhoogte-van 6,20 m boven de gootbodem.

De te verwachten "evenwichts-ontgronding11 is afhankelijk van de hoogte van de verdediging t.o.v. de hoogte van het duin en wordt als zodanig bepaald door de "golfoploopintensiteit" ter plaatse

van de verdediging. Deze "intensiteit" lijkt afhankelijk van de mate van energiedissipatie op de vooroever, ontstaan door de afzetting van ontgrondings- en afslagzand, en de mate waarin er golfterugloop op het verdedigingstalud aanwezig is. Deze laatste

is weer afhankelijk van de taludlengte, die op zich weer afhanke-lijk is van de verdedigingshoogte, en de ruwheid van het talud.

4.3.2 Variërende condities

In de tabel 4.4 is een vergelijking gegeven tussen de ontgronding in proef T4 (variërende condities) en T3 (vaste condities). De laatse kolom geeft de verhouding (T4 / T3) tussen de beide ontgrondingsdiepten beneden het niveau van 3,80 ra.

tijdstip (him) 0:00 1:50 4:00 7:10 10:20 1 2 J 3 0 14:10

niveau aansluiting in m t.o. proef T4 3,80 3,32 3,18 3,39 3,27 3,18 3,16 proef T3 3,80 3,46 3,36 3,28 3,25 3,23 3,22 v. gootbodem rel. ontgr.

-1,42

1,41

0,79 0,96 1,09 1,10 Tabel 4.4; Ontwikkeling ontgrondingsniveau T3 en T4.

In figuur 4.21 zijn een aantal verschillende ontgrondingsontwik-kelingen samengebracht, te wetens

- een vergelijking tussen vaste en variërende condities (T3 vs. T4)

- een vergelijking tussen een volledig verdedigd en een deels verdedigd talud bij variërende condities (M2051-II-T1 en -T4 vs. T3).

Een vergelijking van de ontgronding in proef T4 met die in proef T3 (streeplijn in de figuur) laat zien dat na de eerste

hoogwatergolf de maximale ontgronding bij variërende condities relatief groter is (circa 40%, zie ook tabel 4.4), ofschoon de hydraulische condities minder extreem zijn.

Een bepaalde combinatie van minder extreme condities kan

blijkbaar een diepere kuil opleveren dan voor extreme maar vaste condities het geval is. Ter indicatie kan bijvoorbeeld een lagere waterstand, bij overigens gelijke golfaanval, resulteren in een diepere ontgronding.

De eindontgronding in T4 overtreft de ontgronding bij vaste condities (T3). Dit verschil wordt in hoofdzaak bepaald door de grotere afslag boven de verdediging bij vaste condities (10 i.p.v. 5 m3/m; zie Hfdst. 4.4.2.2). Opvallend in dit verband is

ook de tijdelijke afname van de ontgrondingsdiepte tijdens de tweede hoogwatergolf door het opvullen van kuil met zand van boven.

Het (kwalitatieve) effect van toperosie op de mate van teenerosie in geval van variërende condities blijkt uit een vergelijking van de met de diepteschaal omgerekende resultaten van de Scheldegoot-proeven M2051-II-T1 en -TA met die van T4.

Uitgaande van een gemiddeld ontgrondingsniveau van M2051-II-T1 en -TA tot een niveau van 2,85 m (0,95 m onder duinvoet) en rekening houdend met de in Hfdst, A.l geconstateerde onderschatting van circa 1/0,7 zou de ontgronding voor een volledig verdedigd duin in de üeltagoot 0,95/0,7 = 1,35 m bedragen. In proef T4 bedraagt deze 0,85 m, zodat er sprake is van een reductie in ontgrondings-diepte tot circa 60% van de waarde bij volledige verdediging. Deze waarde sluit redelijk goed aan bij de voor constante condi-ties gevonden verhouding (zie Hfdst, 4.3.1).

Opwaardering van de M2Q51-II-ontgrondingen met 43% (vermenigvul-digingsfactor = 1/0,7} zie Hfdst.A.1.1) levert de in de figuur gegeven verbanden, welke zouden moeten optreden in de Deltagoot onder variërende condities voor een volledig doorgetrokken verdediging. Afwijkingen van dit verloop t.o.v. proef TA geven het effect van de bovenaanvoer van sediment (toperosie). De reductie van de ontgrondingssnelheid is het grootst tijdens de eerste helft van het tweede hoogwater; de ontgrondingssnelheid wordt zelfs negatief.