Rapportage in-situ proeven

A3 87.22

I

M Dienst Weg- en Waterbouwkunde R 5 februari 1987 ing J.A.Muijs

I

I

I

I

INHOUD: blz.

1 INLEIDING

1.1 Doel van de in-situ-proef 3 1.2 Taakverdeling 3

2 DIMENSIONERING VAN DE IN-SITU-PROEF

2.1 Oorspronkelijk voorstel voor erosieproeven 5 2.1.1 Stroomgoot 5 2.1.2 Dimensionering van een stroomgoot 5 2.2 Ontwerp voor een sproeiproef 7 2.2.1 Aanpassing van de laboratoriumproef 7 2.2.2 Dimensionering van de sproeiproef 7 2.2.3 Uiteindelijke afmetingen van de proefopstellingen 8

/

3 UITVOERING VAN DE PROEFOPSTELLING

3.1. Constructie 9 3.2. Kosten 10

4 METEN VAN DE EROSIE

4.1 Verschillende methoden 11 4.2 Weging van het afgespoelde materiaal 11 4.2.1 Ontwikkelen van de methode 11 4.2.2 Meting van afgespoeld materiaal bij de in-situproef12 4.3 Reliëfmeting 12 4.4 Stereofotografie 13 5 UITVOERING VAN DE PROEVEN

5.1 Proeflokaties en -programma 14 5.2 Uitvoering van de proeven 14 5.3 Problemen tijdens de uitvoering 14 5.4 Personele inzet door DWW. 15 5.5 Wensen bij herhaling van dit type proef * 15

6 TOEPASSING VAN DE RESULTATEN 16

I

BIJLAGEN 17

INLEIDING

1.1 Doel van de in-situ-proef

Door de Landbouwuniversiteit Wageningen is in opdracht van de Dienst Weg- en Waterbouwkunde, Afdeling MI, onderzoek gedaan naar de vegetatie op rivierdijken. De nadruk lag hierbij op het voorkomen van de zogenaamde stroomdalvegetatie.

Kern van het onderzoek was de inventarisatie van plantenge-meenschappen op dijken. Daarnaast is onderzoek gedaan naar de bodemsamenstelling, de doorworteling en de wijze van be-heer. Voorts zijn relaties gezocht tussen deze factoren en de aanwezige plantengemeenschappen.

Voor de veiligheid van dijken als waterkeringen is het van belang, dat het taludoppervlak voldoende erosiebestendig is. Die erosiebestendigheid moet geleverd worden door de samen-werking van vegetatie en substraat. In kringen van dijkheerders wordt getwijfeld aan de erosiebestendigheid van be-paalde, met name kruidenrijke vegetaties. Om die reden is tijdens het bovengenoemde onderzoek de relatieve erosiege-voeligheid van verschillende plantengemeenschappen bepaald. De erosiegevoeligheid is in eerste instantie bepaald op mon- • sters. Kleine cilindrische monsters zijn beproefd in het

LGM-erosietoestel; grotere monsters: zoden van 0,3 x 0,3 m zijn beproefd in een sproei-opstelling.

Mede omdat de met stroomdalvegetatie begroeide oppervlakten erg klein en kwetsbaar zijn, is besloten de erosiegevoelig-heid in situ.en gemeten over een groter oppervlak te be-palen. Het te beproeven oppervlak kan dan op zijn plaats blijven liggen. De proefopstelling moest verder zo min moge-lijk schade aan het terrein toebrengen. De stroomdalvegeta-tie is de laatste jaren sterk achteruit gegaan, zodat nog slechts sporadisch kleine goed ontwikkelde vegetaties van dit type voorkomen. Deze kleine stukken moeten zo goed moge-lijk in stand worden gehouden.

De resultaten van de verschillende erosieproeven dienen voor een kwalitatieve vergelijking van verschillende vegetatie-typen. De inzichten in de in werkelijkheid optredende

erosiemechanismen schieten momenteel nog te kort om bijvoor-beeld de bij maatgevend hoogwater optredende erosie te

kunnen kwantificeren.

Dit rapport beschrijft de uitvoering van de in-situ-proef en de uitwerking van de resultaten.

1.2 Taakverdeling

In november 1985 deed de LUW een voorstel voor in-situ-proe-ven. Omdat het budget voor het gehele vegetatieonderzoek daarvoor te beperkt was, werd de assistentie aangeboden van DWW-WBOP. Er waren al contacten met DWW-WBOG over de bepa-ling van grondparameters, i.v.m. het door WBOG verrichte kleionderzoek.

Het schetsontwerp van LUW voor de proefopstelling is door WBOP en WBOG aangepast en uitgevoerd. De uitvoering van de insituproeven berustte bijna geheel bij WBOP en WBOG.

geïn-ventariseerde lokaties. De LUW assisteerde, mede voor het aangeven van de exacte ligging van de lokaties op de dijk. Het betrekken van WBO bij deze proeven is voor de hand lig-gend, gezien de bruikbaarheid van de resultaten.

Het onderzoek werd verricht in overleg met de voormalige TAW-subwerkgroep 9A "Beheer en onderhoud van grasmatten op rivierdijken". De rapportage wordt beschikbaar gesteld aan de nieuwe TAW-werkgroep A, die naar verwachting een project-groep zal instellen voor voortgezet onderzoek naar gras op klei.

2 DIMENSIONERING VAN DE IN-SITU-PROEF

2.1 Oorspronkelijk voorstel voor erosieproeven 2.1.1 Stroomgoot

Op 6 februari 1986 werd door Liebrand (LUW) voorgesteld ero-sie op rivierdijktaluds op te wekken door afstromend water. Bij de uitvoering van de proef zou water afstromen over een taludoppervlak van 1 m2, zijdelings ingeperkt door in het

talud gestoken strippen. Voor de verdeling van het water moest een verdeelbak worden opgesteld aan de bovenzijde van het proefstuk, terwijl aan de benedenzijde een opvangbak zou worden ingegraven. Het water wordt rondgepompt. Geërodeerd materiaal zou bezinken en worden gewogen na afloop van de proef om een maat voor de erosiegevoeligheid van het talud te krijgen.

2.1.2 Dimensionering van een stroomgoot

Om de erosiegevoeligheid van verschillende taluds te kunnen vergelijken, is het nodig de kracht die het water op de taluds uitoefent steeds gelijk te houden. Er wordt gesteld

(lit. 1, 2 ) , dat de hoeveelheid geërodeerd materiaal afhan-kelijk is van de schuifkracht tussen water en bodem.

Voor de schuifspanning geldt, uitgaande van een turbulent strömingsbeeld: v 2 ,i v w • -i o i 1 2 R —~ (1), waarbij c = 18.log c2 D9 0 I = s c h u i f s p a n n i n g i n N / m2 p = 1 0 0 0 k g / m3 b i j z o e t w a t e r g = 9 , 8 m / s2

R = hydraulische straal, bij brede stroomgoten ongeveer de waterdiepte

D9 o = k = wandruwheid

I = verhang, in dit geval de taludhelling

Uitgaande van een aangenomen wandruwheid (die natuurlijk af-hangt van de aanwezige vegetatie en het relief) en van

schuifspanningen waarbij in vorige proeven erosie bleek op te treden, valt het vereiste debiet te berekenen met:

p.g.—2" (1), waarbij c" = 18.log en v = c.

(2) in m

Q = v.b.R (3), debiet in m3/s

Q • b. -j- (— ) '2 (2+3) in m3 /s

Het debiet is omgekeerd evenredig met het verhang en recht evenredig met I3/2.18.1ogl2 .1 .

Vereiste debieten

De te beproeven taludhellingen lopen uiteen van 12° tot 34°, dus de verhangen liggen tussen:

I = 0,213 en 0,67? .

Om kleine monsters in het LGM-erosie-apparaat te eroderen was een schuifspanning nodig van:

I = 5 è 20 N/m2 .

In de proefgoot van Lith trad bij een groot monster van een taludhelling met vegetatie erosie op bij een schuifspanning van:

I = 30 è 100 N/m2 .

Voor de wandruwheid van kale grond wordt aangenomen: k = 0,001 m.

Bij de erosieproef in Lith werd gesteld: k = 0,01 m.

Met deze gegevens zijn schattingen gemaakt van de benodigde debieten: R in m I 0,213 0,675 k - 0,001 m 1 = 5 0,002 (0,0008) I = 100 0,048 0,015 k = 0,01 m 1= 100 0,048 0,015 Q in m3/s I 0,213 0,675 k = 0,001 m 1 = 5 0,0014 (0,0003) T = 100 0,240 0,062 k = 0,01 m I = 100 0,153 0,035

Uit deze cijfers blijkt, dat het benodigde debiet sterk af-hangt van de aanwezige wandruwheid (die we nog niet kennen) en de taludhelling. Pas na het construeren van een proefop-stelling kan worden bepaald bij welke debieten erosie binnen een redelijke tijd optreedt. Een bezwaar is dan nog, dat de opgetreden schuifspanning niet valt terug te rekenen uit het debiet. De wandruwheid blijft onbekend.

Een ander bezwaar is de praktische uitvoerbaarheid van de proef. De ons ter beschikking staande pomp heeft een

capaciteit van ongeveer 0,008 m3/s . De afmetingen van

ver-deel-, opvang- en sedimentatiebakken en leidingen zullen nogal fors moeten zijn, gezien de mogelijk zeer grote debie-ten (240 m3/ s ) . De dan vereiste hoeveelheid water is op

verschillende lokaties niet aanwezig of aan te voeren.

Bovendien valt zo'n fors systeem bij eventueel lage debieten niet goed te regelen.

2.2 Ontwerp voor een sproeiproef

2.2.1 Aanpassing van de laboratoriumproef

In het laboratorium van de LUW werden succesvol erosieproe-ven verricht op zoden door middel van besproeiing uit een sproeikop (broes). Met het daar gebruikte debiet trad binnen redelijke tijd meetbare erosie op. Dit debiet was veel lager dan het eventueel voor een stroomgoot benodigde. Bovendien is het vereiste debiet bij sproeien niet afhankelijk van de taludhelling. Bij de laboratoriumproef werden een eventuele invloed van de helling geëlimineerd door alle zoden bij de-zelfde helling te beproeven.

Het leek aantrekkelijk deze methode aan te passen voor in-si tu-me tingen, ook al is het mechanisme van eroin-sie t.g.v.

(regen-)stralen niet goed te beschrijven. We mogen echter aannemen, dat de erosie afhangt van de kinetische energie van het water. De uitstroomsnelheid uit de broes moet dus slechts constant worden gehouden.

2.2.2 Dimensionering van de sproeiproef

Omdat de laboratoriumproef goed werkte, d.w.z. in een rede-lijke tijd een goed meetbare erosie gaf, was het de bedoe-ling om in de in-situ-proef de uitstroomsnelheid en het de-biet per oppervlak gelijk te nemen.

Afmetingen van de laboratoriumproef zoals verondersteld; Debiet Q = 40 l/min

afmetingen broes 0,3x0,3 m

gaatjes, verondersteld op 2 cm-stramien, 14x15 stuks, 0 1 mm, geeft:

At ot = 164,9 mm2 .

dikte van de gaatjesplaat: 4 mm

De drukhoogte bepaalt de snelheid, dus de energie van het uitstromende water. Hij werd in het laboratorium niet

geme-ten en moet dus worden berekend met de formules: v - 1/2.g.h' (4) en Q = k.A. 1/2.g.h' (5) g = versnelling van de zwaartekracht

k = een factor die afhangt van de verhouding tussen lengte en diameter van de uitstroomopeningen; is die

verhouding >1,5 , dan is k = 0,85 ; <1,5 , dan is k = 0,6

De gebruikte drukhoogte valt te berekenen op: h = 1,15 m H2O .

De uitstroomsnelheid was daarbij: v = 2,16 m/s .

Vereiste afmetingen voor de in-situ-proef: afmetingen broes 0,5x0,5 m

gaatjes op-2 cm-stramien, 25x25 = 625 stuks, 0 1 mm geeft: Atot = 490,9 mm2 .

490,9

Q = U 4 9 . 4 0 = 1 1 9 , 1 l / m i n .

(controle: doorsnede pomp en slangen 0 43 mm = 1452 mm2)

Bij de uitvoering van de proef zijn er twee controlemoge-lijkheden:

- de drukhoogte constant houden op 1,15 m H2O m.b.v. een manometer

- het debiet constant houden op 119,1 l/min .

2.2.3 Uiteindelijke afmetingen van de proefopstellingen De afmetingen van de laboratoriumproef bleken af te wijken van de aannamen:

Q = 40 l/min

gaatjes 20x24 = 480 stuks, 0 1,5 mm , geeft: At ot = 848,2 mm2 .

dikte van de gaatjesplaat 2 è 2,5 mm

k = 0,85 (hoewel de plaat dan >2,25 mm dik moet zijn) Met formules (5) en (4) is te berekenen:

h = 0 , 0 4 4 ra H2O , v = 0 , 9 2 9 m/s .

De in-situ-proef werd uitgevoerd met:

Q = 120 l/min , controle met debietmeter

gaatjes, 2 cm-stramien, uitgeboord tot 0 2 mm om verstoppen tegen te gaan , 625-5 = 620 stuks, geeft:

Atot =1947,8 mm2 .

(vergeleken met A Van pomp en slang = 1 4 5 2 mm2 is dit veel)

Met formules (5) en (4) is te berekenen:

h = 0,074 ra H2O ;dit was te laag om goed op de manometer af te lezen,

v = 1,208 m/s .

De opgetreden snelheid is l,3x de snelheid in het lab.; de energie per debietseenheid is l,69x die in het lab. Ook had het debiet volgens de verhouding Aia-sitn/Aiab

91,9 l/min hoeven zijn. De in-situ-proef zal dus wat sterker eroderen dan de laboratoriumproef. Dit is bij de uitvoering gecompenseerd door een kortere duur van de proef.

3ij de in-situ-erosieproef is onafgebroken gesproeid gedu-rende 30 minuten.

3 UITVOERING VAN DE PROEFOPSTELLING

3.1 Constructie

Voor het ontwerp van de sproei-installatie voor de in-situ-proef golden de volgende uitgangspunten:

-schade aan de vegetatie moet te verwaarlozen zijn. Voor de ontworpen opstelling is geen gegraaf nodig in het talud, -de stroomsnelheid van het uit de broes stromende water moet

constant zijn,

-de totale hoeveelheid water in het systeem wordt beperkt tot circa 500 1 door de maximaal mee te nemen

watervoorraad. Bij recirculatie is deze hoeveelheid ruim voldoende voor het gevuld houden van het systeem,

-de erosie moet goed te meten zijn. Daartoe moet het geëro-deerde materiaal worden opgevangen of anderszins in het

systeem blijven. Ook kan de verlaging van het taludoppervlak worden gemeten,

-de installatie moet zo mobiel zijn, dat minstens twee proeven per dag op verschillende lokaties gedaan kunnen worden. Hieraan voldoet de opstelling geheel, omdat gebruik is gemaakt van lichte, eenvoudig te plaatsen onderdelen. De gehele sproei-installatie bestaat uit drie hoofddelen: het sproeigedeelte met de broes en de opvangconstructie, de bezinkbakken en de retourleiding met de pomp.

Foto 392/1 (bijlage 3) geeft een overzicht van de gehele op-stelling. Uit de tekeningen op bijlagen 1 en 2 blijkt de constructie van het sproeigedeelte.

De opvangconstructie (zie bijlage 2) bestaat uit een raam van 0,5 x 0,5 m met een daaraan vast verbonden opvangbak. Het raam begrenst het te beproeven oppervlak. Het wordt daartoe een stukje in de grond geslagen. Verder dient het raam als ondersteuning van de broes en als referentievlak voor de later te bespreken reliëfmeting.

De opvangbak blijft op het talud liggen. Hij is trechtervor-mig om te voorkomen dat het grovere geërodeerde materiaal erin achterblijft.

De broes en de opvangconstructie zijn in staal uitgevoerd; slechts de gaatjesplaat van de broes is van PVC.

De gaatjes in de broes werden bij de eerste proef opgeboord van 1 tot 2 mm 0, omdat ze te snel verstopten door zwevende plantedelen en kluitjes.

Het sproeiwater stroomt van de opvangbak via een slang naar drie lager op het talud opgestelde bezinkbakken. Hierin be-zinkt het grove geërodeerde materiaal. Met zeven aan de overlooppijpen wordt getracht zwevende plantedelen op te vangen. De bezinkbakken dienen tevens als bufferbekkens bij onregelmatigheden in de watercirculatie (zoals bij lekkage via mollegaten of scheuren, of bij kortstondige verstop-ping) .

Vanuit de onderste bak wordt het water door. een motorpomp (cap. 500 l/min) opgezogen. Het debiet wordt geregeld met een kraan. Voor het meten van het debiet is tussen de pomp en de broes een watermeter geplaatst.

Het met deze opstelling haalbare debiet wordt beperkt door de capaciteit van de bezinkbakken en de door de gaatjesplaat opneembare waterdruk.

3.2 Kosten

De kosten voor het vervaardigen van de broes en de opvang-constructie plus de aanschaf van verschillende materialen bedroegen circa f 2800,- incl BTW.

4 METEN VAN DE EROSIE

4.1 Verschillende methoden

In het laboratorium werd de erosie bepaald door de gewichts-afname in 2 uur van de (met water verzadigde) zoden te me-ten. Zo'n bepaling is in het terrein natuurlijk niet moge-lijk. Daarom is gezocht naar andere methoden.

De volgende drie methoden zijn overwogen: -Weging van het afgespoelde materiaal

-Bepaling van het geërodeerde volume door reliëfmeting -bepaling van het geërodeerde volume met stereofotografie De eerste twee methoden zijn uiteindelijk toegepast.

Alle beproefde terreinoppervlakken zijn voor en na het sproeien gefotografeerd.

4.2 Weging van het afgespoelde materiaal

De lage bezinksnelheid van kleideeltjes zou zeer lange wachttijden vergen voor het sedimenteren van alle zwevende stof. Daarom is de hoeveelheid afgespoeld materiaal op de volgende manier benaderd.

Direkt na het beëindigen van het sproeien worden water en zwevende stof van het in de bezinkbakken gesedimenteerde grove materiaal gescheiden. Het sediment wordt verzameld en in het laboratorium gewogen. Van het water plus zwevende stof wordt een representatief monster genomen. Met de hoe-veelheid zwevende stof uit dit monster en de tatale hoeveel-heid circulatiewater wordt het totale gewicht aan zwevende stof berekend.

4.2.1 Ontwikkelen van de methode

Bij de laboratoriumproef is nagegaan of het aldus bepaalde gewichtsverlies overeenkomt met het direkt gewogene.

Water en zwevende stof werden van het in het opvangreservoir achtergebleven sediment afgeheveld. De hoeveelheid water was:

Vw = 67 liter.

Deze vloeistof werd goed gemengd, waarna er 4 monsters van 0,5 liter uit zijn genomen. Deze 4 monsters zijn gedroogd. De droogresten waren: W2w = 0,00209 0,00201 0,00217 0,00214 totaal = 0,00841 kg in 2 liter.

In alle circulatiewater zat dus 67 / 2 x 0,00841 =

WZw = 0 , 2 8 1 7 3 5 kg

Het droog gewicht van het sediment in het opvangreservoir is:

W8 = 0,642170 kg

Het droog gewicht van al het in 2 uur afgespoelde materiaal

i s dan Wz * + W8 :

Wd = 0 , 9 2 3 9 0 5 k g .

Om dit gewicht te kunnen vergelijken met het door direkte

weging bepaalde erosieverlies is het oorspronkelijke water-verzadigde gewicht berekend. Hiertoe is direkt aan het eind van de sproeiproef een monster genomen van de zode. Het

(nat) gewicht daarvan was: Wn = 0,62741 kg.

Het gewicht na droging in een stoof is bepaald op: Wd = 0,40111 kg.

De v e r h o u d i n g Wn / Wd = 1 , 5 6 4 1 8 4 4

Hiermee valt het nat gewicht van het erosieverlies te berekenen: 0,923905 x 1,5641844 =

Wer,n= 1,445 kg.

Door direkte weging was een erosieverlies vastgesteld van: Wer,n= 1,498 kg.

Het verschil tussen de twee methoden is ongeveer 3,5 %. Door weging van het sediment plus bemonstering van de zwevende stof valt dus bij de erosie in in-situ-proeven een waarde te bepalen die direkt te vergelijken is met de in het labora-torium vastgestelde waarden.

4.2.2 Meting van afgespoeld materiaal bij de in-situ-proef In verband met de beschikbare tijd waarin de in-situ-proef afgewerkt moest worden, is getracht om minimaal twee experi-menten per dag uit te voeren. Omdat voor de bepaling van de hoeveelheid afgespoeld materiaal een tijdrovende procedure moest worden gebruikt, is besloten om deze bepaling slechts aan het einde van elk experiment te doen en niet op diverse tijdstippen, zoals bij het laboratoriumonderzoek. Tussen-tijdse weging van de zoden vergde bij die proef weinig extra tijd.

Na afloop van de experimenten wordt als eerste de totale hoeveelheid circulatiewater bepaald. Vervolgens wordt door overhevelen het sediment gescheiden van het water met de zwevende fractie. Het sediment wordt verzameld en later in het laboratorium gedroogd en gewogen. Van het water met de zwevende fractie wordt na goede menging door roeren een li-ter afgenomen en opgeslagen in glazen potten. In het labora-torium wordt het droog gewicht van deze fractie bepaald. Direct na ieder experiment wordt uit de waterverzadigde bodem van het proefvlak een monster gestoken. Aan de hand van deze monsters is voor elke lokatie de verhouding Wn/Wd

bepaald.Met deze verhouding is het totale droog gewicht van sediment plus zwevende fractie omgerekend naar het waterver-zadigd gewicht. De resultaten staan vermeld in bijlage 8. De totale hoeveelheid afgespoeld en opgevangen materiaal is een maat voor de relatieve erosiegeveoeligheid van de

proeflokaties.

4.3 Reliëfmeting

Ter controle van de meting van het afgespoelde materiaal is de grootte van de erosie bepaald door reliëfmeting. Daartoe is de hoogteligging van een aantal punten ten opzichte van een referentievlak (bovenkant van het raam van de opvangcon-structie) voor en na het sproeien gemeten. Uit de veran-dering van de gemiddelde hoogteligging van de grond valt het volume te berekenen en daaruit weer het geërodeerd gewicht.

Voor de reliëfmeting is telkens een regelmatig raster ge-bruikt van 8 x 8 meetpunten. Zowel voor als na elk experi-ment is van deze 64 punten de hoogteligging te opzichte van het referentievlak bepaald. Door de gemiddelde hoogteligging van het proefvlak vor het experiment in mindering te brengen op de gemiddelde hoogteligging na de proef verkrijgt men de verandering van het relief, ofwel de verandering van de ge-middelde hoogteligging. Normaliter zal bij afspoeling van materiaal de gemiddelde hoogteligging afnemen.

Vermenigvuldiging van de verandering in hoogteligging met de oppervlakte van het proefvlak geeft het volume aan afge-spoeld materiaal. Aangezien tijdens de proeven niet het nat volumegewicht van het bodemmateriaal is bepaald, kan het be-rekende volume niet worden omgezet in een geërodeerd

gewicht.

De verandering van de gemiddelde hoogteligging van de bodem, veroorzaakt door afspoeling van bodemmateriaal, kan worden beschouwd als een maat voor de relatieve erosiegevoeligheid van de onderzochte lokaties.

De resultaten van de reliefmeting staan vermeld in bijlage 8.

4.4 Stereofotografie

Met stereofoto's kan men het uiterlijk van het grondopper-vlak voor en na de proef goed documenteren. Ook is het moge-lijk om naderhand de veranderingen in hoogteligging van het oppervlak te berekenen door de parallax van verschillende punten in de fotoparen te meten.

Om de mogelijkheden van deze methode te verkennen, zijn ge-durende de eerste proefdagen foto's gemaakt met een stereo-camera op zwart-witfilm met negatiefformaat (2x) 23 x 24 mm en een opnamebasis van 72 mm. De los bijgevoegde afdrukken

(bijlage 7 ) kunnen worden bekeken met een spiegelstereo-scoop (zoals luchtfotoparen) of, na afsnijden en montage op kaarten, met een Holmes- of Brewster-stereoscoop. Voor een visuele indruk van de opgetreden erosie is de gebezigde me-thode geschikt.

Berekening van geërodeerde volumen door fotogrammetrie eist echter een professionelere aanpak.

Nodig zijn dan:

-een groter scheidend vermogen; door een groter

beeldformaat, betere lenzen, langere sluitertijden op statief,

-een constante, bekende opname-afstand; door te werken met een speciaal statief,

-fotogrammetrische uitwerking door specialisten.

UITVOERING VAN DE PROEVEN

5.1 Proeflokaties en -programma

De proeven werden volgens planning uitgevoerd in de week van 14 t.e.m. 18 april 1986. Er moest een gemiddelde van twee proeven per dag worden gehaald. De rijtijd naar en de be-reikbaarheid van de lokaties en de aanwezigheid van water is bepalend voor het aantal proeven dat per dag kan worden uit-gevoerd. Aan de planning werd ruimschoots voldaan, zodat ook nog enkele reservelokaties konden worden beproefd.

Op de situatietekeningen (zie bijlage 4) zijn de lokaties aangegeven, waarbij de nummering van LUW is gevolgd. Deze lokaties waren uitgezocht op basis van de eerder verrichte vegetatie-inventarisatie. Bijlage 5 is een lijst van loka-ties en de data waarop deze zijn beproefd.

5.2 Uitvoering van de proeven

Het uitzoeken van een te beproeven stuk van 0,5 x 0,5 m vraagt enige zorg, omdat de vegetatie daarop een goede af-spiegeling moet zijn van die op het gehele omringende talud. Ook moet het proefstuk vrij vlak zijn, omdat anders lekkage langs de randen kan optreden.

Bovendien mogen er geen molle- of muizegangen uitmonden in het proefstuk, omdat daarin veel water met geërodeerd mate-riaal verdwijnt.Op één lokatie (nr. 75) is dit laatste opge-treden, hetgeen in eerste instantie werd waargenomen als een groot waterverlies. Op deze lokatie is het daarom noodzake-lijk om voorzichtig te zijn bij het bepalen van de erosiege-voeligheid uitsluitend m.b.v. de hoeveelheid geërodeerd ma-teriaal.

De meetgegevens en berekeningsresultaten staan in bijlage 8. Ter ondersteuning van de meetgegevens zijn foto's gemaakt van elke lokatie en van de grasmat, zowel voor als na de proef. Op bijlage 5 staat aangegeven welke foto's zijn ge-maakt op welke lokaties. Bij dit rapport is een aantal

foto's ter illustratie opgenomen. Deze zijn gemaakt op twee verschillende lokaties (zie bijlage 6 ) . De overige foto's zijn opgeborgen in het foto-archief van DWW-WB.

5.3 Problemen tijdens de uitvoering

Bij de uitvoering van een nieuw ontwikkelde proef stuit men natuurlijk op enkele onvolkomenheden, zeker als er nog niet is proefgedraaid. Op de eerste proefdag verstopten de

gaatjes in de broes al snel door grasjes en grotere geëro-deerde delen. De gaatjes zijn daarop ter plaatse uitgeboord. Dit had weer gevolgen voor de eroderende werking van de wa-terstralen (zie 2.2.2). Ook zijn geimproviseerde filters aangebracht aan de overlooppijpen tussen de bezinkbakken. Zoals al gezegd geeft het ook problemen, als men bij het eroderen stuit op een mollegang.

Bij de analyse van de resultaten van de reliëfmeting bleek, dat de hoogteligging soms een toename in plaats van een af-name vertoonde. Dit kan het gevolg zijn van verplaatsing van

bodemmateriaal ten opzichte van de meetpunten, maar binnen het proefvlak blijvend, of van zwelling van de moslaag of de bovenste bodemlaag. Door besproeien van het proefvlak voor de eerste reliëfmeting kan men zwelling tijdens het erosie-experiment voorkomen.

Een ander probleem is van meer theoretische aard. De erosie-proeven werden uitgevoerd op dijktaluds met verschillende hellingen (15 tot 30 graden). Het debiet uit de broes wordt op alle lokaties- gelijk gehouden met het oog op de energie van het uitstromende water.

Bij een flauw talud zal het water echter minder snel afstro-men dan bij een steil talud. De dikte van de waterlaag op het talud en dientengevolge de "afremming" van de waterstra-len in die laag hangen dus mede af van de taludhelling. In hoeverre de taludhelling aldus van invloed is geweest bij deze proevenreeks, is niet bekend. Er zijn geen extra metin-gen voor verricht.

Bij de laboratoriumproeven speelde dit probleem niet zo

sterk, omdat de helling van het monsteroppervlak gelijk werd gehouden. Dan resteert slechts de ruwheid van het oppervlak als variabele.

5.4 Personele inzet door DWW

De onderafdeling praktijkonderzoek (WBOP) heeft in totaal ongeveer 40 mensdagen besteed aan de voorbereiding, uitvoe-ring en rapportage van dit onderzoek. De bijdrage van de onderafdeling geotechniek (WBOG) kostte ongeveer 35 dagen.

5.5 Wensen bij herhaling van dit type proef

De proef heeft in de huidige opzet zeker resultaten opgele-verd. Mocht men echter besluiten om op deze wijze meer proe-ven te doen, dan zouden de volgende verbeteringen in opzet en uitvoering in ogenschouw moeten worden genomen:

-meten van de helling van het talud t.p.v. het proefvlak en de opvangbak,

-versterken van de sproeiplaat,

-grotere bezinkbakken met een flexibele uitlaat («J 100 mm) , -regelkranen en verwisselbare filters/zeven op de uitlaten

van de bezinkbakken,

-een verwisselbaar filter tussen pomp en broes,

-verstelbare tafels voor de bezinkbakken (aanpassing aan de taludhelling), '

-verbeterde methode voor de reliefmeting in de opvangbak met een groter aantal meetpunten.

-vooraf iicht besproeien van het proefvlak, om zwelling tij-dens de erosiefase te voorkomen en om op alle proeflokaties een gelijke begintoestand te scheppen.

6 TOEPASSING VAN DE RESULTATEN

De resultaten van deze erosieproeven zullen worden gebruikt bij het onderzoek van LUW naar vegetatie op rivierdijken. Dit rapport zal deel uitmaken van de totale rapportage van dat onderzoek.

Een belangrijke toepassing van de resultaten van het erosie-onderzoek is het zoeken naar relaties tussen de erosiegevoe-ligheid en het vegetatietype.

LITERATUUR

1) Nortier, W. en H. van der Velde, Hydraulica voor waterbouwkundigen, Culemborg 1968

2) WL, LGM, Erosiebestendigheid van gras op klei taluds, M 1930, CO 265412/15, 1984

BIJLAGEN

nr. onderwerp verwijzing in hfdst. 1 tekening 86.092, constructie sproeikop 3.1

2 tekening 86.091, opvangconstructie 3.1 3 foto 392/1 overzicht proefopstelling 3.1 4 situatietekeningen, kaarten 5.1 5 lijst van lokaties, proefdata, foto's 5.1,5.2 6 fotoseries van twee lokaties 5.2 7 stereofoto's in mapje 4.4

8 tabel met proefresultaten 4.2.2,4.3,5.2

n.b. fotonummering: foto 392/1 betekent film 392, foto 1

r

n

foto 392/1, overzicht proefopstelling, lokatie 63, bij Olst

Lijst van lokaties, proefdata en fotonummers Lokatie 361 3 6 " 20 21 75 25 5 88 11 10 17 63 64 61 tr e r II I I datum proef 14 april 1986 9 9 15 april 1986 r r t t 16 april 1986 r / r t 17 april 1986 t e t r 1 9 9 9 18 april 1986 r / t f binnentalud buitentalud film/fotonummer 387/18,19 387/20-24 387/25,26,28-37 387/27, 388/21-26 388/27-34 388/35-37 391/0-3 391/4-6 391/7-10 391/11-14 * 391/15-17 391/18-21 * 391/22-25 391/26-28 391/29-37 392/0-2 bi ... bi . bi bu bu bu bu bu bi bi bi bi bu 3 3 3 X I X ) X I

* zie de foto's van bijlage 6

foto 391/ 11

f et o 3S I / 15

stereo-foto's

links

rechts

STEREO FOTOPAAR LOKATIE 36 I I VOOR PROEF

rijkswaterstaat ge* 9 » formaul

bijlage 7.1

schaal

stereo-foto's

links

rechts

STEREO FOTOPAAR LOKATIE 36 II NA PROEF

rijkswaterstaat

DIENST WEG- EN WATERBOUWKUNDE

hoofdafdeling waterbouw _{i l} gt» _gez lormaaf

bijlage 7.2

schaal

BIJLAGE 8

Gegevens betreffende gemeten en berekende erosie

T

j

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

1511 is meting na tweede sproeiperiode van 30 minuten op dezelfde

iokatie

751 is meting aan lokatie met en vrij hoge bedekking van de vegetatie

751 1 is meting aan lokatie met een dik strooiselpakket, waaronder veel

kale bodem voorkomt

De resultaten van het eerste experiment op lokatie 36 zijn niet verder uitgewerkt, omdat tijdens en na de proef de opstelling veranderd is, waardoor onderlinge vergelijking onmogelijk is geworden.

I

bovenaanzicht p.vc.-plaat (gepèrf) C

7 0 . . 60 • • ,

f - - '

620,gaatjies 0 2 K.o.h. 20 , 1 gaf 0 9 voor doorvoer M8 bout p'wc.'plaat 4m.m . .

bout

i aanzichtbak opbouw cïekset

onderaanzicht strip 0

60 'opstaande kant strip wegstijpen ( 2 x )

over breedfe v a n . 6 mm'

plaatje 3mm diR L gat 0 8 hoeken afronden hoekstaalprofiel 20-x20x 3 sptjoeikopdeksel jvasrubber water toevoer .jS. sS\ . ' ^•'"' ^ • • :• • . *" "deel steekt grastolud in het * m a t e n . in. .mm . . . . ' ' " • ••* \,, . '

[ ntet nader aa.ngèjdvidÊ boorgaten zijo ^ 5 t,b.v. 18 boutjes M'5'x2St* 34 slüitringen MS) waferafvoer

sproeikèpdëksel , samenstelling ; opstelling erosie

pfoefbak tb.v. dijkbekleding grasmatonderioek

DIENST WEG- EN WATERBOUWKUNDE h o o f d a f d e l i n g waterbouw

gew gez

bijlage

SGhüal 1:50 (detail U2i

•formaat ' _{werknr. S-86.03}

•'«•

- -" i " * " " " • • P" " C •* " • • *

bovenaanzicht sproëikopdeksel A

70

2 voor manometer (mox. 2.5a.to

Mossen/slijpen

vooraanzicht/doorsnede

sproëikopdeksel

X i

bovenaanzicht afdichtingsrubber B

dikte canvasrubber i*mm

detail A (sfraalbreker)

s c h a a l 1 : 2

draadeinc! doorvoeren'•. tassen /slijpen ' ' '

V//////7?

•i 'M 8 ' 100x100*5

l* gaten M5 h.o.h 80 plaatje aanbrengen ónder hart watertoevoer * 2"

vooraanzicht

i

j

\

h

..•..J- )

_{.... _ --J}

achteraanzicht

erosieproefbak t.b.v, dijkbekleding grasmatondepzoek

DIENST WEG-EN WATERBOUWKUNDE hoofdafdeling waterbouw ge» gew g e i

bijlage

schaal

1:50.

3Z

bovenaanzicht

zijaanzicht

LJ.

i

I i l

t

'50 > ^ 8-50.'-'-" -Coupure i afsluitb.men schotbalksp. n\ ' ..' L ' / 9-45 ' '. .10.35 • P » ^ . . / •-••

%J

e m e / e n t/e

B u/-i t é

situatie erosieproef lokatie 36

Waal linkeroever Ooijse Bandijk hmp 82 binnentalud rijkswaterstaat

DIENST WEG- EN WATERBOUWKUNDE htfttj'dafdeling waterbouw

get.

.Tif

gew. gez. formaat

A3

bijlage

schaal 1:5000

w e r k n r . W B N O 8 7 . 0 3 0 t e k . n r . 8 7 . 0 3 6

X

X

e m e e n t e

e m m e i

situatie erosieproef lokatie 20 en 21

Waal rechferoéver Waaldijk ca. hmp 17 (kmr 870)binner^en

rijkswaterstaat get. gew gez. formaat

bijlage 4.2.1

schaal 1:5000

II % \ \ \ \ \

"^^X^

lichtopstand

RIVIERKAART 105/201

bijlage Jf;2.2

Pannerdensdh Kanaal lihkéfoever.Ikmr 868/869) buïtentalyd

schööl' 1:5000

. fijkswdterSfaüt .

DIENST WEG- EN. WATERBOUWKUNDE hbófdafdeling waterbouw ' .

" ^

I

I

I

I

I

situatie erösieproef lokatie 75.

Waal rechteroever'Oosterhóut kmr ±888 buitentaiüd ca.hm194

rijkswaterstaat get. gew. gez. formaüt

bijlage 4 . 3 .

schaal 1:5000

'~'n

T1

•

- //'

I

1

11

1

I

e r v

i

:

i

/V.V-- w e n

l / '"

Si/

A f »••

^v^^-^T^M^

'U:f 'fi • ^o Work in uitvoering

-A

O E

U L

v . , ^ < ^ ^ ^ ...

situatie erosieproef lokatie 25

Bijlandsch Kanaal rechteroever ca. kmr 863,7 buitentalud

rijkswaterstaat

DIENST WEG- EN WATERBOUWKUNDE hoofdafdeling waterbouw

get. gew. gez. formodt

A3

bijlage 4.4

• 8.35 ••-~e.3o"'<t-••;;•>,•• - : i . ' - ' . • ' . . ; ' • - co n ^ ^ ^ ^ , ' ; : ^ . 4 / ^ L < ^ Z ^ F ; . ' V 7 . r - . - - • • 6 . 3 0 ..;! 15L8 •?5.5<J . Lichte stat • . • • • • • . 4 ^ 9-80Zand plaat \J\J WV4_ V/VS •

-e -e n t .-e

situatie erosieproef lokatie 05 en 88

Waal linkeroever Winssen hm 108,6 en 112 binhentalud

rijkswaterstaat get. gew. gez. formaat

bijlage

s 'o 1 8.65 '11.70, l) t I I h " ' ' ' 'L 10.10

I

1

i

I

I

I

'i

-Tul

'1S'P?\-" 'm

'm

::

-.

Wi

\

I

I

situatie erosjepröef fokatie 10 en 11

Waal linkeroever Wêurt hm 35 en 37 binnentalud

rijkswaterstaat

DIENST WEG> ËN,WATERBÓUWKUNDE • hoofdafdetifiQ waterbouw

gef.

6* : •

gew. gez. formoat

A3

bijlage 4 . 6 schaal 1:5000

werknr.WBNO87.030 tek. nr. 87.0^2

7 /

R1VIERKAART 417

I

I

situatie erosieproef lokatie 61,63 en 64

rijkswaterstaat get. gew. gez. _formaat

bijlage 4.7

schaali:5000

I - | ' x • ; ; > • • • . • - • • • . • V • • • : : • • > < • : y ; :' • 10,45 » • « * < • :o. o. «o.' O. O- O . O Q o o o o . O;Q o . -ó , 11 50 * • ' - ' . ' '.'2.35 ••' "••'•'\\;.'»-.?*;, ••:-4030426 11 90 . yyRtyiERKAART 109 _

situatie erosieproef lokatie 17

Waal rechteroever ca. hm 129.5 Eist kmr.881-buitentalud

bijlage 4 . 8

schaal 1:5000

rijkswaterstaat

DIENST WEG- EN WATERBOUWKUNDE hoofdafdeling, waterbouw