Dimensioneren op wateroverdrukken, Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen versie 3.

(1)

Rapport

Dimensioneren op wateroverdrulclcen. Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen

Documentnr. Revisie Datum RB071098.004 3 29 januari 1999 <L* K^ \J C 0 0 Opdrachtgever

(2)

(3)

1. Rapport nr. 2. Serie nr. 3. Ontvanger catalogus nummer

Titel en sub-titel

Dimensioneren op wateroverdrukken, presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen

5. Datun rapport

januari 1999

6. Kode uitvoerende organisatie

81969

7. Schrijvers

A.K. de Looff

8. Nr. rapport uitvoerende organisatie

9. Naam en adres opdrachtnemer

Oranjewoud Bouw & Infra Postbus 642

2900 AP CAPELLE A/D IJSSEL

10. Projektnaam

TAUA/ASFDIM2

11. Kontraktnummer

3100/0473

12. Naam en adres opdrachtgever Dienst Weg- en Waterbouwkunde, van der Burghweg 1,

Postbus 5044, 2600 GA DELFT

13. Type rapport

eindrapport

14. Kode andere opdrachtgever

15. Opmerkingen

16. Referaat

Een gesloten bekleding dient te worden gedimensioneerd op wateroverdrukken die ten gevolge van waterstandsver-schillen binnen en buiten het dijklichaam kunnen ontstaan. Er zijn twee criteria waarop dient te worden gedimensioneerd:

- het afschuifcriterium, een bekleding mag onder frequent voorkomende belastingen (bijvoorbeeld springtij) niet afschuiven

- het opdrijfcriterium, het eigen gewicht van de bekleding moet groter zijn dan de opwaartse waterdruk onder de bekleding

Voor zeedijken zijn in het recente verleden met behulp van niet-stationaire grorKJwaterstromingsberekeningen ontwerpen toetsingsnormen voor het opdrijfcriterium opgesteld. In dit rapport worden de resultaten van niet-stationaire grondwaterstromingsberekeningen met betrekking tot het opdrijfcriteriim voor meer- en rivierdijken gerapporteerd. Daarnaast zijn berekeningen gemaakt om na te gaan of het afschuifcriterium bij zeedijken een relevant criterium is. De resultaten van de berekeningen zijn geïnterpreteerd. Op grond hiervan zijn aanbevelingen voor het ontwerp gegeven.

(4)

oranjewoud Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen _{Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen}

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 1 van 23

Inhoud

Blz.

1 inleiding 2 1.1 Algemeen 2

1.2 Doel van het rapport 2 1.3 Opzet van het rapport 2

2 Opzet berekeningen 3

2.1 Het programma SEEPA/V 3 2.2 Schematisatie geometrie 3 3 i-iydraulisclie randvoorwaarden 5 3.1 Hoogwatergolf 5 3.1.1 Zeedijken 5 3.1.2 Rivierdijken 5 3.1.3 Meerdijken 6 3.2 Getijgolf bij springtij 7

3.3 Golfoverslag 8 3.4 Neerslag 9 4 Berekeningsresuitaten 11 4.1 Zeedijken 11 4.2 Rivierdijken 14 4.3 Meerdijken 16

5 Interpretatie van de resultaten 18

5.1 Dimensioneren op het afschuifcriterium 18 5.2 Dimensioneren op het opdrijfcriterium 21

5.2.1 Rivierdijken 21 5.2.2 l\/leerdijken 21 Referentielijst 23 Bijlagen Bijlage 1: Bijlage 2:

Nadere uitwerking berekening ontwerpstorm bij ondergrond met grote doorlatendheid

Nadere uitwerking berekening getijgolf bij een ondergrond met een kleine doorlatendheid

(5)

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969 Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3 Capelle a/d IJssel Blad 2 van 23

1 Inleiding

1.1 Algemeen

Een waterdichte dijkbekleding dient bij ontwerp te worden gedimensioneerd op wateroverdrukken onder de bekleding. Hiervoor zijn deels ontwerpregels voorhanden. In [TAW, 1984] is een methode opgenomen om de maximale overdruk onder een gesloten bekleding te bepalen ten gevolge van een hoge grondwaterstand en een lage buitenwaterstand. Er zijn twee criteria waarop volgens de Leidraad dient te worden gedimensioneerd:

het afschuifcriterium, een bekleding mag onder frequent voorkomende belastingen (bijvoorbeeld springtij) niet afschuiven

het opdrijfcriterium, het eigen gewicht van de bekleding moet groter zijn dan de opwaartse waterdruk onder de bekleding

Omdat er geen goed beeld was welke waterstanden in een maatgevende situatie op zouden kunnen treden zijn in 1992 met het computermodel SEEP

niet-stationaire grondwaterstromingsberekeningen uitgevoerd [GD, 1992]. Hierbij is met name de wateroverdruk na het optreden van een ontwerpwaterstand bij zeedijken beschouwd. Op basis van deze berekeningen is in 1996 een rapport opgesteld waarin een vereenvoudigde methode is opgenomen om een bekleding te dimensioneren en te toetsen op het opdrijfcriterium [Oranjewoud, 1996].

1.2 Doel van het rapport

Voor het dimensioneren van rivier- en meerdijken op het opdrijfcriterium is nog geen eenvoudige methode beschikbaar. Daarnaast is het niet duidelijk of dimensioneren op het afschuifcriterium noodzakelijk is. Mogelijk is het opdrijfcriterium altijd maatgevend. Voor dit onderzoek zijn twee doelen geformuleerd:

1) Nagaan of het afschuifcriterium een maatgevend mechanisme kan zijn bij het ontwerp van een gesloten dijkbekleding. Als uit de berekeningen blijkt dat het afschuifcriterium kan resulteren in een grotere benodigde laagdikte dan het opdrijfcriterium, dan moet een eenvoudige ontwerpregel worden opgesteld. 2) Nagaan of het opdrijfcriterium bij rivier en meerdijken relevant is. Als uit de berekeningen blijkt dat gesloten bekledingen op rivier- en meerdijken op het opdrijfcriterium moeten worden gedimensioneerd, moet hiervoor een eenvoudige ontwerpprocedure worden opgesteld.

Het onderzoek wordt uitgevoerd door middel van niet-stationaire

grondwaterstromingsberekeningen met het computermodel SEEP/W. Met de resultaten hiervan worden indien noodzakelijk, ontwerpregels opgesteld.

1.3 Opzet van het rapport

In hoofdstuk 2 worden enige achtergronden van het computermodel SEEPAA/ gegeven en is aangegeven op welke wijze de verschillende geometriëen zijn geschematiseerd.

(6)

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969 Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1 999, revisie 3 Capelle a/d IJssel Blad 3 van 23

2

2.1

2.2 Opzet berekeningen

Het programma SEEP/W

De berekeningen zijn uitgevoerd met het computermodel SEEPA/V 4. SEEP/W is een programma op basis van eindige elementen waarmee stationaire en niet-stationaire grondwaterstromingsberekeningen kunnen worden uitgevoerd. Het programma heeft geen beperkingen ten aanzien van het aantal knopen in de mesh zodat een nauwkeurig beeld kan worden verkregen van verloop van de optredende wateroverdrukken onder de bekleding.

Schematisatie geometrie

Bij dit onderzoek zijn dezelfde geometriëen aanhouden als in de eerder uitgevoerde studie door Grondmechanica Delft [GD, 1992]. In de afbeeldingen 1 tot en met 3 zijn de geometriëen gegeven.

0

-4

4

4L

4

n ' T -öi-' T -12- -14-

-18-3

-4. -1:4 Kf<

A

4 4 11 fl TT T,

k

SS

K

• M l l l l l llll m

A

Aj NAP+4.25m

ffrfïl 11II111! ITI! 11II

lil'h-jiitif TIT 1 1 rfflll *i II II 1! 1 II 11

[H j II

mill n m^ m

piiiipi p]i[[n]]j]i[[ Liyii

1 j 1 1 1 1

111 111 I l l l i l l l

AIAIA1/\IA1/\|A[A1/\1AIA1A1/\1A1^^ h4AP-10m 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I I I I 1 1 1 1 1 1 "T>>^ 1:4 TnTlT>, Tr> 1-6

4ti M f n

flffiii-ffifflfflfflffii

_{' '<^i 1}

l l l i N i l l 1111

M M A I A I M ^ /IAIAlAlAIAIAl^L^lAlAlAlAiAJ

11111 l i i l i i l l l l l l i l

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 M l ! -34-32-30-2»'26-24-22-20-1S.16-14-12-10-e-6-4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 1618 2022 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74

(7)

oran|ewoud Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen _{Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen}

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 4 van 23 s 4 3 2 0 -2 -3 -6 -7 -9 10 1 2 3 r -l-'ï [f -\ -\ 1 T [ V

A

A >i YïTimïïïïïïïï

1

m^U 1 I I 1 1 1 1 W W N A ïïïïi m

_Kv\

A VI A m

A

ffl ffl w

AA

111 I I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 m.v.+5m ^ I I R K ^ii B é TE . T D E WAAJA^At" 11 nv 1111111 rtv JAAlAj/JAlA m.v. -lOm 1 1 1 1 1 1 1 1 M 1 1 i w n

lil

AWA n.v.-lm 1 A AAWAL

l l l l

1 1 1 1 1 1 M 1 ---tÜJ

lElffi

mmA Mil ! 11 Apr 1 1 1 1 1 1 1

r"i

yAA 11

A^AA L *ü AM I l l l i l l l - 4 8 - 4 4 - 4 0 - 3 6 - 3 2 -28 -24 -20 -16 -12 -8-6-4-2 0 2 4 6 81012141618202224262830323436384042444648505254565860626466687072747678

(8)

^y , J Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen

Oran|eWOUa Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen

Capelle a/d IJssel

3

3.1

3.1.1 Hydraulische randvoorwaarden

Hoogwatergolf

In de paragrafen 3.1.1 tot en met 3.1.3 is aangegeven op welke wijze de hoogwatergolven voor zee-, rivier- en meerdijken zijn bepaald welke als

randvoorwaarde in de berekeningen met bertrekking tot het opdrijfcriterium zijn gebruikt.

Zeed/Jken

Uit [RIKZ, 1991] is de gemiddelde getijkromme met de grootste amplitude gekozen. Dit is de getijgolf bij Bath in de Westerschelde. De getijgolf is

vereenvoudigd tot een sinusgolf. Hierop is een stormopzet gesuperponeerd zoals aangegeven in [TAW, 1996]. De top van de hoogwatergolf ligt op 6,50 m -i-N.A.P. (= Toetspeil). De stormduur is 35 uur. Het aldus gevonden

waterstandsverloop is gegeven in afbeelding 4.

20 40 60 80 100 120 140

Time(x 1000) Afbeelding 4: Waterstandsverloop tijdens

ontwerpstorm voor zeedijk (stijghoogte in meters, tijd in seconden)

3.1.2 Rivierdijken

Voor de vorm van de hoogwatergolf bij rivierdijken is de afvoerkromme bij Lobit gebruikt zoals deze is gegeven in [TAW, 1985]. Met de evenstandslijnen uit

[TAW, 1989] zijn bij de gegeven debieten waterstanden bepaald. De

afvoerkromme is zodanig gekozen dat de top van de kromme 0,5 meter onder de kruin van de dijk ligt. Het gekozen referentievlak is de hoogte van het voorland. De totale duur van de hoogwatergolf is 1,48.10® seconden ( = 1 7 dagen). In afbeelding 5 is de gehanteerde hoogwatergolf bij rivierdijken gegeven.

(9)

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 6 van 23 X 2 0.5 1.0 Time(x 1e+006)

Afbeelding 5: gehanteerde hoogwatergolf bij

rivierdijken (stijghoogte in meters, tijd in seconden)

3.7.3 Meerdijken

Het waterstandsverloop tijdens een ontwerpstorm bij meerdijken is bepaald zoals aangegeven in [TAW, 1996]. In [RIKZ, zijn overschrijdingsfrequenties gegeven van

1/100, 1/1.000 en 1/10.000 per jaar. Voor de locatie met de hoogste te

verwachten waterstanden aan de oost- en zuidzijde van het IJsselmeer (Kadoelen in de Noordoostpolder) is de waterstand bepaald die behoort bij de

overschrijdingsfrequentie (1/400) van de dijkring waarin de betreffende plaats gelegen is. De top van de grafiek ligt op 3,43 m -i- N.A.P. De basis van de grafiek ligt op 0,40 m - N.A.P. ( = winterstreefpeil). De tijdsduur van de hoogwatergolf is 35 uur. In afbeelding 6 is de betreffende hoogwatergolf gegeven.

(10)

oranjewoud Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen _{Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen}

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 7 van 23 / ' ^ \

\A

o 20 40 60 80 100 120 140 Time(x 1000)

Afbeelding 6: gehanteerde hoogwatergolf bij

meerdijken (stijghoogte in meters, tijd in seconden)

3.2 Getijgolf bij springtij

Voor dimensioneren op het afschuifcriterium zijn berekeningen uitgevoerd waarbij de getijgolf bij springtij als randvoorwaarde is gehanteerd. Hierbij is uitgegaan van de getijgolf met de grootste amplitude. Deze golf treedt op bij Bath in de

Westerschelde. De golf is vereenvoudigd tot een sinusgolf. Als randvoorwaarde is opgegeven dat de stijghoogte niet lager mag worden dan het niveau van het voorland. In afbeelding 7 is de betreffende getijgolf gegeven.

7 V

\ _ / _ -3

O 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Time(x 1000)

Afbeelding 7: aangehouden getijgolf tijdens springtij

(11)

3.3 Golfoverslag

Voor dimensioneren op het opdrijfcriterium zijn berekeningen uitgevoerd met en zonder de invloed van infiltratie van water via de kruin en het binnentalud ten gevolge van golfoverslag. Bij berekeningen waarbij rekening is gehouden met infiltratie van water in het dijklichaam door golfoverslag is het toegevoegd debiet bepaald op basis van het volgende:

- In bepaalde omstandigheden is een overslagdebiet van 10 l/s/m toelaatbaar. Hierbij dienen grasmat en kleilaag van zeer goede kwaliteit te zijn. Bij een overslagdebiet van 10 l/s/m zal een groot deel van het overslaande water niet in het dijklichaam infiltreren maar direct in de erachter gelegen kwelsloot terecht komen. Bij de berekeningen is een overslagdebiet van 1 l/s/m gehanteerd en is er vanuit gegaan dat het water via de kruin en het binnentalud volledig in de dijk infiltreert.

- Bij minder erosiebestendig kernmateriaal is het gebruikelijk dat de kruin en het binnentalud zijn afgedekt met een (weinig doorlatende) kleibekleding. Vaak is deze kleibekleding gescheurd wat de doorlatendheid vergroot. Bij de

berekeningen is geen afdekkende kleilaag op het kruin het binnentalud in de geometrie opgenomen.

- Het debiet op de knopen in de kruin en het binnentalud wordt bepaald door de hoeveelheid water ten gevolge van golfoverslag gelijk over de knopen te verdelen. Het maximale debiet (q) op de kruin en het binnentalud wordt dus: • meerdijken: 1 l/s/m = 1.10'^ m/s, verdelen over 35 meter = 28,6.10"® m/s • rivierdijken: 1 l/s/m = 1.10"^ m/s, verdelen over 23 meter = 43,5.10® m/s - De hoeveelheid water die kan infiltreren in de grond is deels afhankelijk van de

doorlatendheid van de grond. De hoeveelheid water die per tijdseenheid ten gevolge van neerslag of golfoverslag in de grond kan infiltreren is ten hoogste gelijk aan de doorlatendheid van de verzadigde grond. In de gevallen waarbij de doorlatendheid van de verzadigde grond kleiner is dan het debiet dat per tijdseenheid aan de knopen op de kruin en het binnentalud wordt toegevoegd, is in de invoer van de berekeningen aangegeven dat er geen

wateroverspanning in de betreffende knopen mag ontstaan. Hierdoor wordt het toegevoegde debiet per tijdseenheid nooit groter dan de doorlatendheid van de verzadigde grond.

- Het overslagdebiet is niet constant in de tijd maar afhankelijk van de hoogte van de waterstand. Het debiet is afhankelijk gesteld van de hoogte van de waterstand. Het minimumdebiet is op 0,1 l/s/m gesteld, het maximumdebiet op 1 l/s/m. Het maximumdebiet wordt bereikt op de top van de

hoogwatergolf. In de afbeeldingen 8 en 9 zijn de debiet ten gevolge van golfoverslag bij rivier- en meerdijken gegeven.

- Om een beter inzicht te krijgen in de invloed van golfoverslag bij een doorlatende ondergrond zijn twee extra berekeningen uitgevoerd, één voor meerdijken en één voor rivierdijken. Bij de berekeningen is een overslagdebiet gehanteerd van 1/20 van het debiet zoals gegeven in de figuren 8 en 9 en een doorlatendheid van de grond van 1.1 O* m/s. Dit komt neer op een maximaal overslagdebiet van 0,05 l/s/m

(12)

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 9 van 23 40 35 ^ 30 O 25 0) •^ 20 CT 15 10 S 0 / / / / / /

r

/ ^ \ \ \ \

j

450 500 550 60O 650 Time(x 1000) 700 750 50 60 70 80 Time(x 1000) 90 100

Afbeelding 8: debiet t.g.v. golfoverslag

bij rivierdijken (debiet in meters per seconde, tijd in seconden)

Afbeelding 9: debieten t.g.v.

golfoverslag bij meerdijken (debiet in meters per seconde, tijd in seconden)

De periode waarin golfoverslag plaats vindt (t) is in de figuren 10 en 11

weergegeven. Bij rivierdijken is dit ongeveer 64 uur en bij meerdijken ongeveer 16 uur. t t \ /

l

f

1

\ _\ 1 i

K

\ \ . DJ5 10 TimeCxle+OOO) U 6D 01 im T i m e ( x 1 0 0 0 )

Afbeelding 10: Periode (t) waarin bij Afbeelding 11 Periode (t) waarin bij

rivierdijken golfoverslag optreedt meerdijken golfoverslag optreedt (stijghoogte in meters, tijd in seconden) (stijghoogte in meters, tijd in seconden)

3.4 Neerslag

Bij de berekeningen ten behoeve van het afschuifcriterium is geen rekening gehouden met golfoverslag omdat de optredende waterstanden te laag zijn om golfoverslag te veroorzaken. Wel zijn berekeningen uitgevoerd met en zonder de invloed van infiltratie door regenval. De regenintensiteit is vastgesteld op 35 mm gedurende 35 uur, dus 1 mm/uur. Dit is een regenbui met een

overschrijdingsfrequentie van circa 1 keer per jaar. De genoemde regenintensiteit is vastgesteld met behulp van afbeelding 12 uit [Heidemij, 1988].

(13)

E Ui g g n (E ^ n

ts

• / / > / /

//V

_U^

k^

ï/^

/

Y

^ / " ^ ^ ^ .^"^ ^-^ ^^ '^ „,---' -" ^ --— • -—" _^

1—^

^__--V^

,^—-• , -^ — .—-- .—-- ' • ' .—" — - — ' " —— • -" • ^ " —-^ ^j^rU i j s r -— • " _-— ^j^s^-^ _ i j i j . i_K ' O J U „ - ^ A 1 -1 " J " \ -—^\ —

1 -=A

T I J D In u r e n IHEERSLR6H0EUEELHE0EN p e r T I J O ( b a s l sper lode i g a h e l e j a a r >

HERHfiLIMGSTrJD 1 X l . O i 1 X 2 . 0 ) 1 X S.Oi 1 X 1 0 . 0 ) 1 X 2 5 . 0 ) 1 X 1 0 0 . 0 JHRR

Afbeelding 12: Neerslaghoeveelheden voor verschillende

(14)

4 Berekeningsresultaten

4.1 Zeedijken

Voor zeedijken zijn 48 berekeningen uitgevoerd, 24 berekeningen met een springtij als randvoorwaarde en 24 berekeningen met een ontwerpstorm als

randvoorwaarde.

In bijlage 1 is een berekening met een ontwerpstorm bij een ondergrond met een grote doorlatendheid nader uitgewerkt.

Bij het doorrekenen van het springtij stelt de grondwater-stand zich gedurende enkele getijbewegingen in. Dit is zichtbaar in afbeelding 13. Er zijn zoveel getijcycli doorgerekend dat het verschil van de maximale wateroverdruk van de laatste en de een na laatste getijcyclus minder dan 5% is en het verschil in wateroverdruk op elke willekeurige plaats gelijk of minder dan 0,03 meter. Er zijn steeds vijf getijcycli doorgerekend.

Er is bij de berekeningen met springtij als randvoorwaarde gerekend in tijdstappen van 2220 seconden. Bij de berekeningen met een maatgevend hoogwater als randvoorwaarde zijn tijdstappen van 2520 seconden gehanteerd.

De grootte van de gekozen tijdstappenkunnen de resultaten van de berekeningen beïnvloeden. Dit is mede afhankelijk van de doorlatendheid van de ondergrond. Hoe kleiner de doorlatendheid van de grond, hoe kleiner de tijdstappen dienen te zijn voor een goed berekeningsresultaat. Om na te gaan in welke mate de grootte van de tijdstappen de berekeningsresultaten beïnvloedt, is een extra berekening gemaakt met tijdstappen van 550 in plaats van 2220 seconden bij een

doorlatendheid van de grond van 2,5.10^ m/s. Dit is nader uitgewerkt in bijlage 2. Uit de vergelijking van de twee berekeningen volgt dat het verschil tussen de maximaal optredende wateroverdrukken maximaal 0,04 m (5%) is. Dit wordt acceptabel geacht.

Total Head vs. Time

0 i j r

A

! M * ^ '

r P**! P * ^**

J M ta) lod \ X

A

h4

! W 1

boo i5d boo 2od

< *

ax 25(i

Afbeelding 13: Verloop van de stijghoogte in een vrije knoop en in een knoop

onder de bekleding op 0,75 m -i- N.A.P.

Door en vergelijking te maken tussen de optreden wateroverdrukken en de daaruit volgende benodigde laagdikten bij het afschuifcriterium en het opdrijfcriterium is nagegaan of er situaties zijn waarin het afschuifcriterium maatgevend is ten opzichte van het opdrijfcriterium. De berekeningen zijn uitgevoerd voor

verschillende geometriëen en voor verschillende doorlatendheden. De benodigde laagdikte voor het afschuifcriterium is bepaald met de volgende formule:

(15)

h = H

cos(a)

1 -tan((p)J Pa-P« Pw (1) Hierin is:

h = benodigde laagdikte asfaltbekleding H = maximale stijghoogteverschil a = hellingshoek talud (1:4)

cp = inwendige wrijvingshoek ondergrond (30°) p^„ = dichtheid van water ( 1 0 0 0 kg/m^)

P3 = dichtheid van het asfalt ( 2 2 0 0 kg/m^)

[m] [m]

n

[kg/m^] [kg/m^] De benodigde laagdikte voor het opdrijfcriterium is bepaald met de volgende formule: h 2 H

cos(a)

^ P ^ ^ Pa Pw, (2) Hierin is:

h = benodigde laagdikte asfaltbekleding H = maximale stijghoogteverschil a = hellingshoek talud (1:4)

p „ = dichtheid van water ( 1 0 0 0 kg/m^) p3 = dichtheid van het asfalt ( 2 2 0 0 kg/m^)

[m]

[ml

n

[ k g / m ' ] [ k g / m ' l In de tabellen 4.1 en 4 . 2 zijn de resultaten samengevat. Bij de constructie met een geloten vooroever zijn bij de resultaten de maximale overdruk onder de bekleding van de vooroever en onder de bekleding van het talud apart weergegeven. In de tabel is de benodigde laagdikte bij springtij bepaald met behulp van het afschuifcriterium (formule 1) en bij maatgevend hoogwater met behulp van het opdrijfcriterium (formule 2).

(16)

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969 Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3 Capelle a/d IJssel Blad 13 van 23

Tabel 4 . 1 : Resultaten van berekeningen zonder infiltratie door neerslag

doortatend-

teen-heid constructie

1 .OE-04 open vanaf 5.4E-05 Om + N.A.P. 4.3E-06 2.5E-07 plaats max. overdruk talud talud talud talud 1 .OE-04 vooroever over vooroever

5 m dicht 5.4E-05

4.3E-06 2.5E-07

1 .OE-04 damwand tot 5.4E-05 2,5 m - N.A.P. 4.3E-06 2.5E-07 talud vooroever talud vooroever talud vooroever talud talud talud talud talud springtij maximale stijghoogteverschil [ml 0.16 0.11 0.03 0.54 0.52 0.43 0.32 0.22 0.30 0.20 0.81 0.19 0.57 0.35 0.30 0.25 T a b e l 4 . 2 : R e s u l t a t e n v a n b e r e k e n i n g e n m e t doorlatend- teen-heid constructie

1 .OE-04 open vanaf 5.4E-05 Om + N.A.P. 4.3E-06 2.5E-07 plaats max. overdruk talud talud talud talud 1.OE-04 vooroever over vooroever

5 m dicht 5.4E-05

4.3E-06 2.5E-07

1.0E-04 damwand tot 5.4E-05 2,5 m - N.A.P. 4.3E-06 2.5E-07 talud vooroever talud vooroever talud vooroever talud talud talud talud talud springtij maximale stijghoogteverschil [m] 0.16 0.11 0.03 0.54 0.52 0.43 0.32 0.22 0.30 0.20 0.81 0.19 0.57 0.35 0.30 0.25 benodigde laagdikte [m] 0.24 0.17 0.04 0.82 0.77 0.65 0.47 0.34 0.44 0.30 1.20 0.29 0.86 0.53 0.45 0.38 maatgevend hoogwater maximale stijghoogteverschil [ml 0.42 0.23 0.15 0.84 0.50 0.59 0.28 0.34 0.12 0.15 0.91 0.20 0.57 0.31 0.11 0.13

nfiltratie door neerslag

benodigde laagdikte [m] 0.24 0.17 0.04 0.82 0.77 0.65 0.47 0.34 0.44 0.30 1.20 0.29 0.86 0.53 0.45 0.38 maatgevend hoogwater maximale stijghoogteverschil [m] 0.42 0.23 0.15 0.84 0.50 0.59 0.28 0.34 0.12 0.15 0.91 0.20 0.57 0.31 0.11 0.13 benodigde laagdikte [m] 0.36 0.20 0.12 0.72 0.65 0.50 0.23 0.29 0.10 0.13 0.76 0.17 0.49 0.27 0.10 0.11 benodigde laagdikte fm] 0.36 0.20 0.12 0.72 0.65 0.50 0.23 0.29 0.10 0.13 0.76 0.17 0.49 0.27 0.10 0.11

Uit de resultaten zoals weergegeven in de tabellen 4.1 en 4 . 2 blijkt het volgende: - Er zijn situaties waar het maximale stijghoogteverschil bij springtij hoger is dan

bij het maatgevend hoogwater. Het betreft hier de schematisaties met een gesloten vooroever en een damwand ter plaatse van de teen.

- Bij de gesloten vooroever is de overdruk bij springtij op één berekening na (nl. Bij k = 4,3.10"* m/s) alleen onder de bekleding van de vooroever zelf groter dan de overdruk bij maatgevend hoogwater. Voor de bekleding van de vooroever is het afschuifcriterium niet relevant omdat de bekleding horizontaal ligt.

(17)

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969 Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3 Capelle a/d IJssel Blad 14 van 23

waar de grootste wateroverdruk optreedt (nl. bij k = 1.10" m/s) is dit echter niet het geval.

Voor elk van de drie schematisaties geldt dat de grootst gevonden wateroverdruk optreedt ten gevolge van maatgevend hoogwater. De invloed van infiltratie door neerslag is bij de gekozen regenintensiteit verwaarloosbaar en leidt niet tot een grotere benodigde laagdikte.

Een gesloten vooroever en een damwand ter plaatse van de teen leiden tot een grotere wateroverdruk dan een constructie die open is vanaf de teen. Een uitzondering hierop is de situatie waarbij de ondergrond slecht doorlatend (k = 2,5.10^ m/s) is. Hier wordt de grootste wateroverdruk gevonden bij de constructie die open is vanaf de teen. Dit is ook weergegeven in de

afbeeldingen 14 en 15. on nfi 04 0? 0. \ \ ^ s

: 5 ::

_^

lirrfn

--. 1 --. ' ' t 1.0E-06 1.0E-05 dooriatendhekl (m/s)

% open vanaf teen j dichte vooroever

Afbeelding 14: Invloed van de

door-latendheid en het constructietype op de maximale overdruk bij stormvloed

"«1 0 5 J S 1 0.3 . f ''2-0 1 . 0 — \ * ••

s

imiii

1.06-07 r-\ \ \

s

1 —

„^

1 wm^

m

-LWfl t . o e ^ » i o e - 0 5 doo(lat8ndheid(m/s)

_ « _ open vanaf teen _ « _ dichte vooroever _^_ damwand

.oe-Afbeelding 15: Invloed van de

door-latendheid en het constructietype op de maximale overdruk bij springtij

De grootste wateroverdruk wordt gevonden bij een weinig doorlatende ondergrond (k = 2,5.10"' m-s) in combinatie met een open teenconstructie of met een gesloten vooroever. In het laatste geval treedt de grootste

wateroverdruk op onder de bekleding op de vooroever. Het is echter niet waarschijnlijk dat deze wateroverdruk zal leiden tot het bezwijken van de bekleding omdat de grond niet in staat is snel water aan te voeren. Daardoor zullen er geen grote vervormingen optreden bij weinig doorlatende

ondergronden.

Als uitgangspunt bij de berekening is het hoogwaterverloop bij Kadoelen aan het Zwarte meer aangehouden. Hier treedt de hoogste maatgevende

hoogwaterstand op ten gevolge van opwaaiing. Na het gereedkomen van de stormvloedkering bij Ramspol zullen de hydraulisch randvoorwaarden voor de dijken achter de stormvloedkeringen aanmerkelijk gunstiger worden. Het waterstandsverloop voor de stormvloedkering bij Ramspol is eveneens gunstiger. Het aangehouden waterstandsverloop is dus conservatief.

(18)

Met name bij een doorlatende ondergrond is de invloed van infiltratie ten gevolge van golfoverslag op de freatische lijn in het dijklichaam groot. Daarom is een aanvullende berekening uitgevoerd met een overslagdebiet van 1/20 maal het oorspronkelijke debiet (zie ook paragraaf 3.3).

De berekeningen zijn uitgevoerd in tijdstappen van 20.000 seconden waarbij gedurende de tijd dat een wateroverdruk optreedt de tijdstappen zijn verkleind tot 4.000 seconden.

In tabel 4.3 zijn de resultaten van de berekeningen samengevat.

Tabel 4.3: resultaten van de berekeningen

filenaam ontwerppeil talud- max. tov onder helling overslagdebiet kant(m) [1:n] [l/s/m] k [m/s] H(SEEP/W) [m] R01 R01b R01c R01d R01e R01f 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 3 3 3 3 3 3 1.OE-04 5.4E-05 4.3E-06 2.5E-07 1.5E-08 8.4E-09 0.00 0.00 0.20 0.20 0.26 0.30 R01a1 R01b1 R01c1 R01d1 R01e R01f1 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 3 3 3 3 3 3 1 1.OE-04 1 5.4E-05 1 4.3E-06 1 2.5E-07 1 1.5E-08 1 8.4E-09 0.00 0.15 0.33 0.22 0.26 0.30 Rq20 4.5 0.05 1.OE-04 0.00

Uit de resultaten zoals weergegeven in tabel 4.3 blijkt het volgende: Bij een doorlatende ondergrond treden geen wateroverdrukken op.Golfoverslag beïnvloedt de wateroverdrukken slechts in geringe mate. Bij een doorlatende (k=1.10"" m/s) en een weinig doorlatende (k< 1,5.10® m/s) ondergrond wordt de wateroverdruk niet beïnvloedt door golfoverslag. In het tussenliggende gebied wordt de

wateroverdruk met maximaal 0,15 m verhoogd.

In figuur 16 is de invloed van de doorlatendheid en golfoverslag op de maximale wateroverdruk weergegeven.

(19)

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 16 van 23 0.35 . "E 03 o 0 25 J 2 > 0 2 . 0) " - ^ g 0 15

W ni

<o " • ' • « 0.05 . E 0.

k

V i

Tfr

_L

R

n

J

/

m

/]

r

s,

\ \ \ N

M

1 b

\ \

H

1 h 1

U

.1

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 doorlatendheid (m/s)

1.OE-04

_ • - zonder golfoverslag -m- met golfoverslag

4.3

Afbeelding 16: Invloed van de doorlatendheid en golfoverslag op de maximale wateroverdruk

Meerdijken

Voor meerdijken zijn 13 berekeningen uitgevoerd, 7 berekeningen met infiltratie van water in de kruin en het binnentalud ten gevolge van golfoverslag en zes zonder. Er is steeds één geometrie doorgerekend, elk met een andere

doorlatendheid van de ondergrond.

Met name bij een doorlatende ondergrond is de invloed van infiltratie ten gevolge van golfoverslag op de freatische lijn in het dijklichaam groot. Daarom is een aanvullende berekening uitgevoerd met een overslagdebiet van 1/20 maal het oorspronkelijke debiet (zie ook paragraaf 3.3).

De berekeningen zijn uitgevoerd in tijdstappen van 2.520 seconden. In tabel 4.4 zijn de resultaten van de berekeningen samengevat.

Tabel 4.4: Resultaten van de berekeningen filenaam ontwerppeil tov onder kant [m] talud-helling [1:n] max. overslagdebiet [l/s/m] k [m/s] H(SEEP/W) [m] M01 M01b MOIc M01d MOIe 3.43 3.43 3.43 3.43 3.43 3 3 3 3 3 -1.OE-04 5.4E-05 4.3E-06 2.5E-07 1.5E-08 0.11 0.05 0.00 0.15 0.17

(20)

Capelle a/d IJssel

Uit de resultaten zoals weergegeven in tabel 4.4 blijkt het volgende:

- Bij een grote doorlatendheid wordt de maximale wateroverdruk grotendeels bepaald door de invloed van infiltrerend water door golfoverslag, bij een kleinere doorlatendheid heeft golfoverslag geen invloed op de wateroverdruk. Dit is ook weergegeven in afbeelding 17.

- Zonder golfoverslag zijn de optredende wateroverdrukken in alle gevallen laag (< 0,17 m). Alleen bij een doorlatende grondsoort in combinatie met

golfoverslag dient rekening te worden gehouden met het mechanisme wateroverdrukken. §0.8 'si ü ¥ 0.6 S 0.4 0.2

IW--fl

\i—H"^

It I I 1 ]''[

h4 1 1

If

' 1 [-]-[

J. m

1

1 Ij

f

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.OE-04 doorlatendheid (m/s)

» zonder golfoverslag _ a - met golfoverslag

Afbeelding 17: Invloed van de doorlatendheid en golfoverslag op de maximale wateroverdruk

(21)

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969 Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3 Capelle a/d IJssel Blad 18 van 23

5

5.1 Interpretatie van de resultaten

Dimensioneren op het afschuifcriterium

In hoofdstuk 4 bleek dat de benodigde laagdikte op basis van het

afschuifcriterium in bepaalde gevallen groter is dan de benodigde laagdikte op basis van het opdrijfcriterium. Dit betekent dat met het ontwerp rekening

gehouden dient te worden met het afschuifcriterium. Hierbij w o r d t de mogelijkheid dat het afschuifcriterium wellicht een te streng criterium is buiten beschouwing gelaten.

Om een eenvoudige ontwerpmethode op te stellen w o r d t formule 1 herschreven t o t :

h =

^ " a '^w,

tan((p)-H

tan({p)-cos(a)-sin(a) (3)

Het maximale stijghoogteverschil kan volgens Van der Veer worden bepaald met:

/-/ = —• arccos n n V I e a + V met 6 = arctg{n)

n

(4)

In figuur 18 is de betekenis van de parameters a en v grafisch weergegeven.

buitenwater stand grond-waterstand Afbeelding 18: De parameters a en v Hierin is:

a de verticaal gemeten afstand van onderkant bekleding t o t de buiten waterlijn [m]

V de verticaal gemeten afstand van de buiten waterlijn t o t het

(22)

Capelle a/d IJssel

Numerieke uitwerking van substitutie van formules (4) en (5) in formule (3) waarbij de laagdikte is genormeerd op (a-l-v) levert de grafiek zoals gegeven in afbeelding 19 op. 0.5 0.4 0.3 > + co 0.2 0.1

k

\

r

/ / '/ / ' / / / ^ ' / ,—'

N

\ , \ \ \ \

1

met invloed laagdikte

zonder invloed laagdikte

O 0.2 0.4 0.6 0.8 1 v/(a+v)

Afbeelding 19:Bepaling waar de maximale wateroverdruk op het talud volgens de formule van Van der Veer plaatsvindt

Uit de grafiek blijkt dat de grootste wateroverdruk bij v = 64% van (a-t-v) als geen rekening wordt gehouden met de invloed van de laagdikte op de maximale

wateroverdruk. Dit gegeven wordt gebruikt om de resultaten van de berekeningen met SEEP/W te vergelijken met de formule van Van der Veer.

Als wel rekening wordt gehouden met de invloed van de bekiedingsdikte wordt de grootste wateroverdruk gevonden als v = 48% van (a-(-v). Bij deze verhouding tussen onderkant asfaltbekleding, buitenwaterstand en grondwaterstand kan de benodigde laagdikte als volgt worden bepaald:

/7 = 0,26 (a + v) ₍₆₎

ofwel:

h = 0,31 (a + v) Ptv

^ " a " w ,

(7)

In tabel 5.1 zijn de maximale wateroverdrukken volgens SEEP/W vergeleken met de maximale wateroverdrukken volgens Van der Veer waarbij de grondwaterstand midden tussen springtij en de gemiddelde waterstand is geschat.

(23)

oranjewoud Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen _{Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromlngsberekeningen}

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Blad 20 van 23 T a b e l 5 . 1 : v e r g e l i j k i n g m a x i m a l e w a t e r o v e r d r u k w a a r b i j l i g t filenaam Z01 ZOIb ZOIc ZOId Z11 Z l l b Z l l c Z l l d Z31 Z31b Z31C Z31d d e g r o n d w a t e r s t a n d m i d d e n t u s s e n teen-constructie open vanaf Om + N.A.P vooroever over 5 m dicht damwand tot 2,5 m -N.A.P. k Im/sl 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1.OE-04 5,4E-05 4.3E-06 2,5E-07 H(SEEP/W) lm] 0,16 0,11 0,03 0,54 0,43 0,22 0.20 0,19 0,57 0,35 0,30 0,25 ligging grondwater stand [m tov onderkl 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 1,57 v o l g e n s S E E P / W s p r i n g t i j qof fm] 0 0 0 0 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 a+v fm] 1,57 1,57 1,57 1,57 2,78 2,78 2,78 2,78 2,78 2,78 2,78 2,78 en d e v (64%) fm] 1,00 1,00 1,00 1,00 1,78 1,78 1,78 1,78 1.78 1.78 1,78 1,78 e n V a n d e r V e e r g e m i d d e l d e w a t e r s t a n d a (36%) lm] 0,56 0,56 0,56 0,56 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 H(vdveer) afwijking vd Veer tov fml 0,43 0,43 0,43 0,43 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 0,76 SEEP (%) 166 287 1320 -21 77 239 284 298 33 116 152 202

In tabel 5.2 is dezelfde berekening uitgevoerd maar is de grondwaterstand 3/10 boven de gemiddelde waterstand geschat.

Tabel 5.2: vergelijking maximale wateroverdruk volgens SEEP/W en Van der Veer waarbij de grondwaterstand 3/10 boven de gemiddelde waterstand ligt

filenaam Z01 Z01b ZOIc ZOId Z11 Z l l b Z l l c Z11d Z31 Z31b Z31C Z31d teen-constructie open vanaf k fm/sl 1,OE-04 5,4E-05 Om + N.A.P.4,3E-06 vooroever over 5 m dicht damwand tot 2,5 m -N.A.P. 2,5E-07 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 H(SEEP) fmwkl 0,16 0,11 0,03 0,54 0,43 0,22 0,20 0,19 0,57 0,35 0,30 0,25 ligging grondwater stand [m tov onderkl 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 0.94 0.94 0,94 0.94 qof r fm] 0 0 0 0 1.21 1,21 1,21 1,21 1,21 1,21 1.21 1.21 a+v fm] 0,94 0,94 0,94 0,94 2,15 2,15 2,15 2,15 2,15 2,15 2.15 2,15 V (64%) fm] 0,60 0,60 0,60 0,60 1,38 1,38 1,38 1,38 1,38 1.38 1.38 1,38 a (36%) [m] 0,34 0,34 0,34 0,34 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 0,77 H(vdvee fmwkl 0,26 0,26 0,26 0,26 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0,59 0.59 ) afwijking vd Veer tov SEEP (%) 60 132 752 -53 37 163 198 208 3 67 95 134

Een gesloten bekleding kan met formule (6) worden gedimensioneerd op afschuiven waarbij de grondwaterstand op 0,3 (a-t-v) boven de gemiddelde waterstand wordt geschat. Voorwaarde hierbij is dat de ondergrond doorlatender moet zijn dan 1E-6 m/s.

(24)

5 . 2 Dimensioneren op het opdrijfcriterium

5.2.1 Rivierdijken

Een gesloten bekleding op een rivierdijk kan worden gedimensioneerd met de volgende formule uit [Oranjewoud, 1996]:

tl = 0,21-Q„(a+v)- P^

V " a " w /

(8)

In tabel 5.3 zijn de maximale wateroverdrukken volgens SEEP/W vergeleken met de maximale wateroverdrukken volgens Van der Veer waarbij de grondwaterstand op 3/10 van het verschil tussen springtij en de gemiddelde waterstand is geschat.

filenaam R01 ROlb ROlc ROld ROle R01f ROlal ROlbl R O l d ROldl R01e ROlfl Rq20 ontwerppeil tov onder kant (m) 4,5 4,5 4.5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4.5 4,5 4,5 4,5 k [m/s] 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1.5E-08 8,4E-09 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1,5E-08 8,4E-09 8,4E-09 H(SEEP/W) [m] 0,00 0,00 0,20 0,20 0,26 0,30 0,00 0,15 0,33 0,22 0,26 0,30 0,00 a+v [m] 1,35 1,35 1,35 1,35 1.35 1,35 1,35 1,35 1.35 1,35 1,35 1,35 1,35 V (64%) [m] 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 a (36%) [ml 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49 H(vdveer) [ml 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0.37 0.37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 afwijking vd Veer tov SEEP (%) 85 86 41 24 151 11 67 41 24

Een gesloten bekleding op een rivierdijk kan met formule (7) worden

gedimensioneerd op opdrijven waarbij de grondwaterstand op 0,3 (a-i-v) boven de gemiddelde waterstand wordt geschat.

5.2.2 Meerdijken

Een gesloten bekleding kan met formule (7) worden gedimensioneerd op opdrijven.

In tabel 5.4 zijn de maximale wateroverdrukken volgens SEEP/W vergeleken met de maximale wateroverdrukken volgens Van der Veer waarbij de grondwaterstand op 2/10 van het verschil tussen springtij en de gemiddelde waterstand is geschat.

(25)

filenaam M01 MOIb MOIc MOId MOIe MOlf MOIal MOIbl M O I d M01d1 MOIe MOIfl Mq20 ontwerppeil tov onder kant (m) 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 3,43 k [m/sj 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1,5E-08 8,4E-09 1,OE-04 5,4E-05 4,3E-06 2,5E-07 1,5E-08 8,4E-09 1,OE-04 H(SEEP/W) [ml 0,11 0.05 0,00 0,15 0,17 0,09 0,81 0,44 0,00 0,15 0,17 0,09 0,13 a+v [m] 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 0,69 V (64%) [m] 0.44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 a (36%) [ml 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 H(vdveer) [ml 0,19 0.19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19 afwijking vd Veer tov SEEP (%) 76 253 -23 10 122 -77 -57 6394 23 10 122 45

Een gesloten bekleding op een meerdijk kan met formule (7) worden

gedimensioneerd op opdrijven waarbij de grondwaterstand op 0,2 (a-i-v) boven de gemiddelde waterstand wordt geschat. Voorwaarde hierbij is dat bij

doorlatende bekledingen moet worden voorkomen dan overslaand water ongehinderd en met grote hoeveelheden (k1 l/s/m) in het dijklichaam infiltreert.

(26)

Referentielijst [GD, 1992] ['t Hart, 1995] [Heidemij, 1988] [Oranjewoud, 1996] [RIKZ, 1991] [TA W, 1984] [TAW, 1985] [TAW, 1989] [TAW, 1996]

Overdrukken onder asfaltbekleding, 00-329570/10, Grondmechanica Delft, Delft, oktober 1992.

Dimensioneren op het opdrijfcriterium, R. 'T Hart, Delft, maart 1995.

Regenduurlijnen voor het ontwerp en beheer van waterbeheersings- en rioleringsprojecten, Heidemij Adviesbureau Arnhem/Landinrichtingsdienst Utrecht, mei 1988

Dimensioneren van een gesloten dijkbekleding op wateroverdrukken. Ingenieursbureau Oranjewoud, projectnummer 27766, Capelle aan de IJssel, mei 1996 Gemiddelde getij-kromme, 1991.0, RIKZ, Den Haag, 1991 Leidraad voor de toepassing van asfalt in de waterbouw, Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, Staatsuitgeverij, 's-Gravenhage, 1984

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, Leidraad voor het ontwerpen van rivierdijken. Deel 1 -Bovenrivierengebied, Staatsuitgeverij, 's-Gravenhage, september 1985.

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, Leidraad voor het ontwerpen van rivierdijken. Deel 2 -Benedenrivierengebied, Uitgeverij Waltman,

's-Gravenhage, september 1989.

Leidraad Toetsen op Veiligheid, Groene versie. Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen, Delft, augustus

(27)

^y J J Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen

Oran|eWOUa presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Bijlage 1 , Blad 1 van 4

Bijlage 1: Nadere uitwerking berekening ontwerpstorm bij ondergrond met

grote doorlatendheid

In deze bijlage wordt het resultaat beschouwd van een dijk een grondwaterstromingsberekening van een dijk met een open teenconstructie op N.A.P. en een doorlatendheid van de grond van k = 1.10* m/s. De dijk wordt belast door een maatgevend hoogwater. In figuur 1 is het verloop van de stijghoogte in een knoop waarop de randvoorwaarde is opgelegd (knoop 603) en in een knoop op op het talud (knoop 688) uitgezet tegen de tijd. Op de plaatsen waar de stijghoogte in knoop 688 groter is dan de stijghoogte in knoop 603 is een wateroverdruk aanwezig.

Total Head vs. Time

•a ra <D X 1 o 8-1^ 2 0

A /

A

l\

m M

A

\ 50Ó00 100000 • Node 603 D Node 688 150000 Time

Afbeelding 1 : Verloop van de stijghoogte in de tijd van

twee knopen

y.

y

^

(28)

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Bijlage 1, Blad 2 van 4

Afbeelding 3: Grondwaterstroming ter plaatse van de teen in de tijdstap waarin de maximale

wateroverdruk optreedt In figuur 4 is de wateroverdruk (het stijghoogte-verschil) onder de bekleding in de tijdstap van de grootste wateroverdruk gegeven. 1 5 -1 . 05 0 -/ ^ / /

y'

^ /

y^

- — ^

y

:y

y

ligging t.o.v. teen (m)

Afbeelding 4: Wateroverdruk in de tijdstap waarin de maximale

wateroverdruk optreedt

In de figuren 5, 6 en 7 zijn achtereenvolgens de stroomsnelheid (in zowel de x- als de y-richting) de conductiviteit en het volumieke watergehalte van de knopen langs het talud gegeven in de tijdstap waarin de maxiale wateroverdruk optreedt.

(29)

^y , , Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen

Oran|eWOUa presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen

Capelle a/d IJssel

0.00004

0.00000

XY-Velocity vs. X

Afbeelding 5: Stroomshelheid langs het talud in de

tijdstap waarin de maximale wateroverdruk optreedt

0.00015

0.00000

X-Conductivity vs. X

Afbeelding 6: Conductiviteit langs het talud in de

(30)

^y , , Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen

O r a n | e w o u a presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen

Capelle a/d IJssel

Projectnr.: 81969 januari 1999, revisie 3 Biilage 1 , Blad 4 van 4

Vol. Water Content vs. X

0.35n

Afbeelding 7: Volumieke watergehalte langs het talud in

(31)

Capelle a/d IJssel

Bijlage 2: Nadere uitwerking berekening getijgolf bij een ondergrond met een

kleine doorlatendheid

In deze bijlage wordt het resultaat beschouwd van een grondwaterstromingsberekening van een zeedijk met een gesloten

bekleding op de vooroever en een Total Head VS Time ondergrond met een kleine

doorlatendheid (k = 2,5.10^ m/s). Om de invloed van de tijdstapgrootte op het berekeningsresultaat te

beschouwen is de berekening twee keer uitgevoerd. De eerste keer met een tijdstapgrootte van 2.220

seconden. Van de laatste getijcyclus is de stijghoogte in de tijd van drie knopen gegeven. • Node 512 D Node 533 Node 628 100000 150000 Time 200000 250000

Afbeelding 1 Verloop van de stijghoogte in de tijd voor

een vrije knoop (512) een knoop op x = -4 t.p.v. de vooroever (533) en een knoop op x = 0,25 t.p.v. talud (628) - 1 tijdstap = 2220 s

Total Head vs. Time

<D

I

i2

Node 512

In figuur 2 is het resultaat gegeven van een berekening waarin een tijdstapgrootte van 550 seconden is aangehouden.

n Node 533

Node 628

(32)

^y , , Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969

Oran|eWOUa presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3

Capelle a/d IJssel Bijlage 2, Blad 2 van 4

De uitkomsten van de twee berekeningen zijn met elkaar vergeleken en weergegeven in figuur 3 en tabel 1. 0.8 0.6 > o o 0.2 / / /

L

- ^ ^ ^-«> ^ ^ . ^ \ .

s

N

_{< ,} 1 tijdstap = 2220 s 1 —•— 1 1 tijdstap = 550 s 1

"K

_^ y / / / — 1 —

n

— 1 — -5 -4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 O 0.5 1 1.5

ligging t.o.v. teen (m)

Afbeelding 3: Omhullende van de maximale overdrukken voor twee

verschillende berekeningen

Tabel 1: Vergelijking van de twee berekeningen Y-Coordinate oud 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.13 0.25 0.38 nieuw 0.00 0.81 0.73 0.57 0.44 0.35 0.19 0.04 0.00 verschil 0.00 0.86 0.76 0.58 0.45 0.36 0.19 0.04 0.00 (m) 0.00 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00

Uit de figuur volgt dat de grootste wateroverdruk onder de gesloten bekleding van de vooroever optreedt. Het maximale verschil is 0,04 meter. De maximale overdruk onder het talud is 0,19 m.

In de figuren 4 en 5 is de stroming van het grondwater ter plaatse van de teen gedurende de tijdstap waarin de maximale wateroverdruk optreedt weergegeven. De grootte van de pijlen geven de stroomsnelheid aan. De contouren geven het verloop van de stijghoogte weer.

(33)

^y , , Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969

Oran|eWOUa Presentatie en Interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3

Capelle a/d IJssel Biilage 2, Blad 3 van 4

^ 8 -44 ^ 0 -36 -32 -28 -24 -20 -16 -12 - 8 - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 8101214161820222

Afbeelding 4 grootte en richting van de grondwaterstroming tijdens tijdstap 4 5

(34)

^y . , Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen Projectnr.: 81969

Oran|eWOUa presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen januari 1999, revisie 3

Capelle a/d IJssel Bijlage 2, Blad 4 van 4

In figuur 6 is het verloop van de stijghoogte langs de vooroever en het talud tijdens de tijdstap waarin de grootste wateroverdruk optreedt weergegeven.

Total Head vs. X 1.00 8 S 0 6

-1

040 2 -0 -0 \

1

\ \

.f-.

\ 5 , 4 1 • \ ^ 3 2 k^ • ^. - ^ ^ i 1 C ' ! i 1 I S i i.

Afbeelding 6: Verloop stijghoogte tijdens tijdstap 45

(35)

Ingenieursbureau 'Oranjewoud'

profiel

' O r a n j e w o u d ' , r a a d e n d a a d op m a a t !

' O r a n j e w o u d ' , in 1951 opgericht, is één van de grootste onafhankelijke, multidisciplinair opererende ingenieursbureaus in Nederland. H e t bureau levert, tegen een concurrerende prijs, kwalitatief hoogwaardige diensten op het brede t e r r e i n van infrastructuur, natuur en land-schap, vrijetijdsvoorzieningen, milieu, b o u w en vastgoedzaken.

Van de lokale t o t de landelijke overheid, van handel t o t industrie, van midden- en klein be-drijf t o t multinational, van non-profit sector t o t particulier: alle opdrachtgevers zijn belangrijk. De diensten variëren van onderzoek, (beleids)-advisering, planvorming, projectvoorbereiding en directievoering t o t en met realisatie, (geautomatiseerd) beheer en o n d e r h o u d van voorzieningen. A l naar gelang de wens van de opdrachtgever verzorgt ' O r a n j e w o u d ' één specifiek gedeelte, een combinatie van meer-dere onderdelen, óf het gehele traject.

' O r a n j e w o u d ' , s t e r k in t e a m w e r k

' O r a n j e w o u d ' beschikt over 1.800 ervaren, goed opgeleide en enthousiaste medewerkers, met verantwoordelijkheidsgevoel naar op-drachtgever én collega. N u c h t e r e vakmensen, flexibel en marktgericht in aanpak en m e t gevoel v o o r kwaliteit in dienstverlening én samenwerking.

' O r a n j e w o u d ' , a l t i j d b i n n e n h a n d b e r e i k

' O r a n j e w o u d ' speelt alert in op ontwikkelingen en veranderingen, of deze zich nu v o o r d o e n in de samenleving of in de techniek. ' O r a n j e w o u d ' staat dicht bij de opdrachtgever. In letterlijke zin zelfs: vijf volledig geoutilleerde vestigingen opereren slagvaardig, efficiënt en effectief in de verschillende regio's.

De afdeling Grondzaken &Vastgoedadvisering en O r a n j e w o u d Fotodata B.V., de specialist o p fotogrammetrisch gebied, zijn landelijk actief. Dat geldt o o k v o o r O r a n j e w o u d Infragroep B.V. waarin alle specialistische kennis (van Oranje-w o u d B o u Oranje-w & Infra, B V N en Intersec) v o o r

District N o o r d Kon.Wilhelminaweg 1 Postbus 24 8440 AA Heerenveen Telefoon: (051 3) 63 45 67 Telefax: (0513) 63 33 53 District Oost Keulenstraac 3 Postbus 321 7400 A H Deventer Telefoon: (0570) 67 94 44 Telefax: (0570) 63 72 27 District Midden Wisselweg I Postbus 10044 1301 AA Almere-Stad Telefoon: (036) 539 64 I I Telefax: (036) 533 81 89 District W e s t Rivium Quadrant I Capelle a/d IJssel Postbus 8590 3009 A N Rotterdam Telefoon:(0l0)288 45 45 Telefax: (010) 288 47 47 District Zuid Beneluxweg 7 Postbus 40 4900 AA Oosterhout Telefoon:(OI62)48 70 00 Telefax: (0162) 45 I I 41 K a n t o o r Geleen Mijnweg 3 6167 AC Geleen Telefoon: (046) 478 92 22 Telefax: (046) 478 92 00

Tevens vestigingen in: Groningen, Assen, Stadskanaal, Jisp, Goes en Lomm

Grondzaken & Vastgoedadvisering

Beneluxweg 7 Postbus 40 4900 AA Oosterhout Telefoon: (0162) 48 72 59 Telefax: (0162) 48 72 08 Oranjewoud Infragroep Essebaan I9d Capelle a/d ijssel Postbus 8590 3009 A N Rotterdam Telefoon: (OIO) 264 07 77 Telefax: (010) 264 07 78

Tevens vestigingen in: .- ' Rijswijk (BVN)

en Zoetermeer (Intersec)

Oranjewoud Fotodata

Wisselweg I Postbus 10044

Dimensioneren op wateroverdrukken, Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen  versie 3.

Inhoud

Blz.

1 Inleiding

1.1 Algemeen

1.2 Doel van het rapport

1.3 Opzet van het rapport

2

2.1

2.2

Opzet berekeningen

Schematisatie geometrie

-4

4

4

-18-3

A

k

K

K

1

A

k

1

A

kj

\k

A

"rl

1

A

k

A

K

k

k

A

h''

A

A

A

k

k

k

A

'A

u

k

k

k

k

A

k

A.

rf

1

l l l l

1 il

A

[H j II

piiiipi p]i[[n]]j]i[[ Liyii

1 j 1 1 1 1

111 111 I l l l i l l l

4ti M f n

flffiii-ffifflfflfflffii

l l l i N i l l 1111

11111 l i i l i i l l l l l l i l

A

1

Kv\

A

AA

lil

l l l l

lElffi

r"i

yAA 11

3

3.1

3.1.1

Dimensioneren op wateroverdrukken, Presentatie en interpretatie resultaten grondwaterstromingsberekeningen versie 3.

_Kv\

_U^

r P**! P * ^**

_L