Brekercriteria voor de mond van de Oosterschelde

ijkswaterstaat

I

I

I

•

)

~

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

-1

-I

I

I

I

I

1

I

I

1

I

1

I

I

I

I

I

I

I

I

Ol

I

§

j;?

rijkswaterstaat

behoort bij: _Nota nr. DDWT-79.031 bladnr: ₃

2. Aanpak en uitgangspunten van het onderzoek

In het mathematisch model wordt rekening gehouden met het breken van golven aan de zeewaartse rand van de onderwaterdelta. In het kader van de probabilistische benadering zijn voor de dimensionering

van de stormvloedkering waterdiepten boven de platengebieden van circa 6 à 12 m van belang. De hellingen ter plaatse van het brekingsgebied zijn ongeveer 1 : 200 à 1 : 400.

Ten behoeve van het onderzoek is waarnemingsmateriaal onderzocht met zoveel mogelijk vergelijkbare omstandigheden. In aanmerking komen

golfregistraties verzameld onder stormachtige omstandigheden t.p.v.

de meetpalen BG 11, HA I en HA VI (bijlage 1).

De taludhellingen bij de BG 11 zijn in de orde van grootte van 1 : 200 à 1 : 400 en de waterdiepten tijdens stormachtige omstan

-digheden circa 10 à 12 m. Voor de beide HA-palen zijn de waarden respectievelijk 1 100 à 1 : 200 en 6 à 8 m. Daarbij is aangenomen dat het gedrag van brekende golven, bij de waargenomen stormomstan

-digheden niet essentieel anders is dan bij superstormen.

Voor de bepaling van het brekerkriterium is een selectie van o

registraties, gemeten tijdens stormen van 8 Bft ( ~ 19m/sec) of meer gebruikt. Voor de BG 11 zijn voor de westelijke tot zuidweste

-o

lijke windrichtingen < 285 )I i.v.m. beperkte strijklengte, echter

stormen van 90Bft ( ~23m/sec) en hoger gebruikt. Bij deze selectie kan met een grote mate van zekerheid breking van golven ter plaatse verondersteld worden.

Bij de gevolgde empirische aanpak bij het opstellen van het breker

-kriterium is voortgebouwd op de resultaten van Koelé, nl:

LI z ,1/3 D (1) 0,52 voor 0 -.< 0,115. L m H z,l/3 D 0,103 Lm- 0,005 (Lm/ D D voor 0 115~

é'

m ~ 0,5 (2)

I

rijkswat

e

r

s

ta

at

--

--

---

behoor

t

bij

:

Nota

n

r

.

DDWT-79.0

3

1

1

b

l

adnr

:

4

I

•

H

z

,

l/3

-D

0,093 L

m

voor

_D

L

m

0,5

(3 )

I

D

H

--het gemiddeld

e

van het

~/3 h

o

ogste

deel van de golv

e

n

z

,

l/3

I

D

waterdiepte

L

m

-

volgt uit T

z

; T

z

,/

_V

2TC

_g

L coth 2

TC

D

\

m

L

I

m

T

z

-

gemiddelde

golfperiode

I

Voor ondiep water is Koelé uitgegaan

van de door Mc Cowan afg

e

-leide formule voor solitary waves en vlakke bodem:

I

(H) max

_

0

,78

(litt.

2).

D

I

Voor diep water:

I

is uitgegaan

van de door Miche voor regelmatige

g

olven en vlakke

bodem afgeleide

formule:

I

H

(

L)max

=

0,14 tanh

2

TC

D

L

(litt. 3)

I

Voor

het overgangsgebied

heeft Koelé de relatie aan de hand

van zijn waarnemingsmateriaal,

gebruikmakend

van de maximale

golfhoogte

(H

),

op empirische wiJ'ze bepaald.

Deze relatie

max

-geldt als een bovengrens.

Voor het omzetten van H

in

H

1/3

in

(1),

(2) en

(3) heeft

max

z,

,

Koelé de door hem,

voor gebroken

onregelmatige

golven,

empi-rische

(

uit 1

0

minuten-registrati

e

s)

bepaalde

relatie

I

I

I

H

_max

z

1,5 H

_z,

1/3

aangenomen.

(

Hbr

=

brekergolfhoogte)

I

I

•

I

I

•

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

C>

I

~

rijkswaterst

aat

behoort bij: Nota nr.DDWT-79.031 bladnr:

5

Bij dit onderzoek is bij het bepalen van het brekerkriterium voor het mathematisch model, in het kader van de probabilis

-tische benadering, echter geen bovengrens bepaald, doch een kromme geschetst die zoveel mogelijk aansluit bij het geselec

-teerde waarnemingsmateriaal van BG 11, HA I en HA VI.

Daarbij is getracht een wiskundige uitdrukking die gelijkenis vertoont met die van Miche te verkrijgen.

bovengrens van

van Koelé, voor diep water

- -2

de steilheid Hz,l/3 / (gTz /2 TI) (litt. 4) de zeegang, namelijk 0,06 genomen.

Bovendien is, in afwijking (~ ~ 0 5) voor

L '

Deze steilheid, voor jonge zeegang, sluit ook beter aan op

,

meer recente onderzoekingen aan de hand van registraties van het voormalige platform Triton (litt. 5).

I

rijkswa

ter

s

ta

at

---

behoort b

i

j

:

Nota

nr

.

DDWT

-

79

.

0

31

1

bladnr

:

6

I

•

3

.

R

e

sultaten

I

De resultate

n

van het onderzo

e

k

zijn op bijlag

e

2

weergegev

e

n

.

Hori

z

ontaal

is D

/

Lm en vertikaal Hz

,l

/3

/D

uitgezet

.

M.b

.

t

.

de

uitgez

e

tte

waard

e

n

i

s

tevens aan

g

eg

e

v

e

n

:

I

1

.

van we

l

ke meet

l

okatie

de punten

afkomstig

zijn

.

I

2

.

de w

i

ndrichtingsk

l

asse

:

;

285

0

(noordwest

e

lijk

e

e

n

noordoostelijke

w

i

ndr

i

cht

ing

en)

en

<

2

85

0

(

zuidwest

e

lijk en weste

l

ijke

I

ri

chtingen

) .

o

0

3

.

windsnelhe

i

dsk

l

asse

:

8

B

ft

(

1

9

t

/

m

22

m/sec) en~

Bft

(

~

2 3

m/

sec)

.

I

Het empirisch

b

e

p

aald

e

br

e

kerkr

i

t

e

rium

is als volgt geformu

-l

e

erd

:

I

,

H

z

,

l

/

3

=

(0

,

1

0

4

-

0

,

0

733 D )

L

m

L

m

tanh 2

TC

D

L

m

I

D

vo

o

r

O

,

lll

~lm~

D

O

,

6

.

o

I

,

B

ij

het bepalen hi

e

rvan

heeft het ac

c

ent gelegen op een goede

aansluit

i

ng

in het gebied 0

,

12

<

D

/

L

m<

O

,

25

,

omdat dit g

e

bied

van belang

is voo

r

het filtermodel

.

Het laatst

e

heeft

als

co

n

sequentie

dat de aanslu

i

t

in

g

op diep wate

r

nie

t

bi

j

D/L

=

O

,

S ligt

,

maar bij D/

L

=

0

,

6

.

m

m

I

I

De spr

e

iding

in de

r

esultaten

is aa

n

gegeven

doo

r

e

en band

w

a

arbinn

e

n

de uitgezette waar

d

en

li

ggen

.

Deze sp

r

e

i

ding word

t

en

e

rzijds

veroorzaakt

doo

r

de be

p

erkte

nau

w

keurighe

i

d

van de

met

i

ng

e

n

and

e

rzijds

doo

r

d

at

he

t

waarnemingsmateriaa

l

onvol

-doende homogeen

is

,

i

mmers e

r

i

s

b

.

v

.

niet gese

l

ecteerd

naar

stroomsnelheid

en r

i

chting

in relatie tot de golfvoortplant

i

ngs

-richting

.

I

I

I

I

•

I

I

•

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

r

i

j

k

swaterst

a

at

behoortbij: bladnr: 7 nr. DDWT-79.031 Nota 4. Konklusies en aanbevelingen

Het blijkt dat het brekerkriterium, opgesteld door Koelé, dat reeds in het filtermodel gebruikt is, in het belangrijke gebied van ongeveer 0,12<O/Lm<0,25 slechts weinig afwijkt in Hz,1/3/D waarden « 5%) t.O.V. het in dit onderzoek

bepaalde kriterium. Voor DIL > 0,25 beginnen er grotere afwij

-m

kingen op te treden. Dat t.g.v. het verschil in uitgangspunt voor diep water (DIL > 0,5).

m

Hoewel het brekerkriterium van Koelé min of meer gepresenteerd is als een bovengrens, blijkt het dat het in niet onbelangrijke mate overschreden kan worden.

Het in dit onderzoek empirisch bepaalde brekerkriterium is afge

-leid voor brekende golven op hellingen van 1 : 100 en flauwer.

M.b.v. de formule ~b=

tga/VHo

/

Lo'

< 0,4 )litt.5) blijkt dat de gebroken golven uit "spillingbreakers" bestaan. Bij steile hellingen treden meer "plunging en collapsing breakers"

op. Uit metingen is gebleken dat dan hogere waarden dan

Hz,1/3D

=

0,52 kunnen optreden. Het in dit onderzoek bepaalde brekerkriterium is daarom zeker niet algemeen geldend en mag voorshands alleen t.b.v. het filtermodel gebruikt worden.

Resulterend worden voor het filtermodel de volgende relaties voor het brekerkriterium aanbevolen:

H z,1/3 D 0,52 voor ~ ~ 0,111 m H z,1/3 D (0,104-0,0733 ~ )Lm L -m D

o

tanh 2 Tt: D, voor 0,111~Lm~0,6 L m H z,1/3 D L 0,06 m D voor D :.?!: 0,6 L m

I

rijkswa

te

rst

a

a

t

---

_beho

_{ort b}

_ij:

_n

_ota

_nr

_.

_DDW

_T

_-

₇₉

_.

₀₃

₁

1

b

l

adn

r

:

8

I

I

•

Li

te

r

a

t

u

u

r

I

1

.

K

oe

l

é

,

L

.

A

.

Fr

eq

u

en

ties

v

an

g

olfho

ogt

e

n

en

waterst

a

n

den

o

p

d

e

M

aa

s

v

l

akte

als

r

an

dvo

o

r

w

a

a

rden

voor

het ontwerp

v

a

n de havenmond

van Eur

opo

ort

.

N

o

ta

K-3

6

2

va

n

de Waterl

o

opk

und

ige

af

de

ling

,

Deltadiens

t

dec

e

mb

e

r

1

96

5

.

I

2

.

Mc Cowan

,

J

.

On the solitar

y

wav

e

,

London

,

Edingburg

h

,

Dubli

n

P

h

il

.

Mag

.

J

.

Sci

.,

3

2

,

5

,

1

89

1

,

p

.

45

-

5

8

.

I

I

3

.

Mic

h

e

,

R

.

Le pouvoir

réfléc

h

i

s

s

a

nt

des ouvrag

e

s

ma

r

i

ti

me

s

ex

p

o

sés

à

l

'

action

d

e

la

h

eule

,

Ann.

d

e

s P

o

nts

e

t Chaussé

e

s

1

2

1

è

An

n

ée

,

195

1

,

I

p

.

2

85

-

3

1

9

.

I

4

.

Battjes

,

J

.

A

.

Invloed

stro

o

m

o

p golven

,

no

t

itie

t

.

b.v

.

COPROB

-

Randvoorwaar

-den

,

De

l

ft

,

november

1

97

7

.

I

5

.

Battjes

,

J

.

A

.

Computati

o

n

of set

-

up

,

longshore

currents

,

run

-

up

and ov

e

r-topping

due t

o

windgen

e

rat

e

d

wav

e

s

.

Pr

oe

fschr

i

ft

,

m

a

a

r

t

1

9

74

.

I

I

I

I

I

•

I

I

I

•

,

~

I

·0

-I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

rijkswaterstaat

Lijst van bijlagen

behoort bij: nota

bladnr: 9

1. Situatie golfmeetpalen HA-I, HA-VI en BG-II 2. Brekerkriterium t.b.v. filtermodel

DinA4

DinA3

nr. DDWT-79.031

78W0323

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

.-':..- ...,.

...

'.,:' ". r .~ ..-; -. ,,' ;;;:".' " ...' ~ ; ,,,I " , ,, .>,.i.,.•: ... ,~ .:.< :~""';" _.... ~,'.",.;,;~)•...:

.

: '/ .~. -...»>: ',-':' ;,..:

.

, ,,' v IN E N ," " ."'.! ,I' ,.,.

.

..~, ,ir~'>_•. ,

.

" ..:,.-', deltadienst hoofdafdeling .:': ,~. . '. ~,t

SITUATIE

,

I"

r-GOLFMEETPALEN

'

'~

HA - I

. ,.'\", '..~.~,', " " din A 4 ....' :.-':.

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

..J LIJ 0 0 l:

-~

-lIJ a: ..J ..J LIJ LIJ LIJ ~ 0 0 i:i: :w:: :0::

"

Z .D ~ ~

..

₊

z '0 ₀ LIJ

I

E

-

.... ~ E Cf < ..J ~

....

..J ..J

I

0> co ::l 0 0

!g

Ol) a es LIJ _-'

/

Ol " a: LIJ 0 0 CL 0

I

.... ""':.... 0 0 ~ .=::

z

•.i

...

0 _a:

I

II II₁ a: _LIJ c:> LIJ ~

/

o· LIJ Ol) < I.L. al

,.

I

LIJ o ..:i

...

ti

l: l:

_I

::l ₂ a: 0:::

/

1

E LIJ LIJ ~ !::::

/

~ Cl ä: Cl: 0 o' :w:: :.: ~ Cl: Cl:

/

N LIJ LIJ s: :.: :.: LIJ LIJ

/

l: Cl: Cl: 0 al CD

/

...

~ N !IE 0 0 E ..JE

_ó

_'

..J

.r:

IO E 0 ..J 0 è

/

a

.

....M

/Q

0 ,..,

-

0 E C5' ..J I

....

'Ct

..,

$2

_g-

0 o" o

..

' " 0 0

-.!:' .!:l ~.

..

-

.

N I:Z: 0: N o'

1

_ó' N N I() I{) a Cf 11

..

0 0

-

..,

10

~

..

.;::-'

..

; II I:Z:

!

t

Cl ~ I M N 0 o' o' o' Cf 0-oIE/L'ZH aJ N I .. 04-~ MN <:( :t: N

I

~

e- .. aJ

+

N I M

....

N .'{ :t: N N j-.. , 0<:) ~ a:l N I

..

..

M Ft N \!)

I

al N N

D

I

I Ol

-

1 u co

.

I

·

...

~

I

~

f (11 N Z " v

-e

\!)

j

l.!)

w Z Z :t: _....

....

..J :Z:1:t: w Z u u V1 ë:: ä:: 0 0,0 z

_~

_i

_~

~

~

I

~

or o.ectcoce . rijkswaterstaat

d<!ltajj,,"sl - h()ofd~tdeli"g wat..,k>oplwnOe K771SS-40

'"'012DDWT-79,031 bo:,aç~ 2 BREKERKR1T;::R1UM t.b.v. FILTERMODEL

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

'

I

I

I

I

I

1

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I

I