Verificatie DUROSTA

(1)

C1 92.17

o

H 1201

Opdrachtgever:

Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen;

Werkgroep C

o o o o

Verificatie DUROSTA

o o o o

o

Deel I, verslag onderzoek December 1992 O O O

o

waterloopkundig laboratorium|wi_

(2)

Verificatie DUROSTA

HJ. Steetzel

(3)

1. Rapport nr. Deel 1 4. Titel en sub-titel Verificatie DUROSTA 2. Serie nr. TAW-C 7. Schrijvers H.J. Steetzel

9. Naam en adres opdrachtnemer Waterloopkundig Laboratorium Voorsterweg 28, Marknesse Postbus 152, 8300 AD Emmeloor

12. Naam en adres opdrachtgever Rijkswaterstaat

Dienst Weg- en Waterbouwkunde Postbus 5044, 2600 GA Delft

d

3. Ontvanger catalogus nummer

5. Datum rapport december 1992

6. Kode uitvoerende organisatie H 1201

8. Nr. rapport uitvoerende organisatie H 1201, deel I 10. Projektnaam TAWC-DIMCRIT 1 1 . Kontraktnummer 3.1.0064 1 3. Type rapport

Deelrapport uit serie 14. Kode andere opdrachtgever

15. Opmerkingen

WL-projectleider: H.J. Steetzel DWW-projectleider: A.W. Kreek

16. Referaat

In deze notitie zijn een aantal aanvullende verificatie-berekeningen van het tijdsafhankelijk duinerosiemodel DUROSTA bijeen-gebracht. Afgezien van enige systematische afwijkingen nabij de waterlijn is er over het algemeen sprake van een goede over-eenkomst.

Some additional verification computations for the time-dependent dune erosion model DUROSTA are presented. Apart from a systematic difference near the waterline an overall good agreement is found.

17. Trefwoorden duinafslag, verificatie 19. Classificatie

Vrij toegankelijk

18. Distributie systeem

(4)

Verificatie DUROSTA H1201-1 december 1992

Inhoudsopgave

Lijst van figuren

1 Inleiding 1

1.1 Doel 1

1.2 Aanpak 1

1.3 Opdracht 1

1.4 Samenvatting 1

2 Meetdata laboratoriumopstellingen 3

2.1 Inleiding 3

2.2 Binnenland 3

2.3 Buitenland 5

2.4 Conclusies t.a.v. modeldata 7

3 Meetdata prototype 8

3.1 Inleiding 8

3.2 Binnenland 8

3.3 Buitenland 9

3.4 Conclusies t.a.v. prototypedata 9

4 Vergelijking metingen en berekeningen 10

4.1 Inleiding 10

4.2 Vaststelling nauwkeurigheid 10

5 Constructies 11

5.1 Inleiding 11

5.2 Verborgen keringen 11

5.2.1 Algemeen 11

5.2.2 Vergelijkingen metingen berekeningen 11

5.3 Hoge verdedigingen 12

5.3.1 Algemeen 12

5.3.2 Vergelijkingen metingen berekeningen 12

5.3.3 Conclusies . 13

5.4 Lage verdedigingen 13

5.4.1 Algemeen 13

5.4.2 Vergelijkingen metingen berekeningen 13

5.4.3 Conclusies 14

5.5 Dammen 14

5.6 Combinaties van constructies 15

5.7 Conclusies 15

6 Langstransportgradienten 16

6.1 Inleiding 16

6.2 Voorbeelden 16

6.3 Conclusies 16

l

waterloopkundig laboratorium | wi

(5)

Verificatie DUROSTA Hl201-1 december 1992

Inhoudsopgave (vervolg)

Speciale toepassingen 17

7.1 Inleiding 17

7.2 Typische dwarsprofielen 17

7.3 Tweede duinregel/doorbraak 17

7.4 Constructies en langstransportgradiënten 17

Conclusies en aanbevelingen 18

8.1 Algemeen 18

8.2 Onverdedigde dwarsprofielen 18

8.2.1 Vergelijkingen meting en berekening 18

8.2.2 Te verwachten afslag 18

8.2.3 Vergelijking met DUROS-model 18

8.3 Verdedigde dwarsprofielen 19

8.4 Langstransportgradiënten 19

8.5 Aanbevelingen 19

Literatuurlijst

Figuren

waterloopkundig laboratorium | Wl

(6)

Verificatie DUROSTA Hl 201-1 december 1992

Lijst van figuren

2.1 Hydraulische randvoorwaarden, Modelonderzoek M1797. 2.2 Vergelijking afslagprofïelen, Modelonderzoek M1797, proef T l . 2.3 Hydraulische randvoorwaarden, Modelonderzoek M1811. 2.4 Vergelijking afslagprofielen, Modelonderzoek M1811. 2.5 Hydraulische randvoorwaarden, Modelonderzoek M1819-III. 2.6 Vergelijking afslagprofielen, Modelonderzoek M1819-III, proef T l . 2.7 Vergelijking afslagprofielen, Grofie Wellen Kanal, Test 1.

2.8 Vergelijking afslagprofielen, Grofie Wellen Kanal, Test 2. 2.9 Vergelijking afslagprofielen, Grofie Wellen Kanal, Test 3. 2.10 Vergelijking afslagprofïelen, Grofie Wellen Kanal, Test 4. 2.11 Vergelijking afslagprofielen, Grofie Wellen Kanal, Test 5. 2.12 Vergelijking afslagprofielen, Grofie Wellen Kanal, Test 6. 3.1 Hydraulische randvoorwaarden, stormvloed 1953.

3.2 Vergelijking afslagprofielen, overzicht, stormvloed 1953. 3.3 Vergelijking afslagprofielen, detail, stormvloed 1953. 3.4 Hydraulische randvoorwaarden, hurricane Eloise. 3.5 Vergelijking afslagprofïelen, hurricane Eloise. 3.6 Hydraulische randvoorwaarden, extreme event. 3.7 Vergelijking afslagprofielen, extreme event.

4.1 Vergelijking meting en berekening, Overzicht op lineaire schaal. 4.2 Vergelijking meting en berekening, Detailoverzicht op lineaire schaal. 4.3 Vergelijking meting en berekening, Overzicht op logaritmische schaal. 4.4 Vergelijking meting en berekening, Detailoverzicht 'laboratorium'-data. 4.5 Vergelijking meting en berekening, Detailoverzicht 'prototype'-data. 5.1 Vergelijking afslagprofielen, Modelonderzoek M1819-III, proef T4. 5.2 Vergelijking afslagprofielen, Modelonderzoek M1797, proef T2. 5.3 Vergelijking afslagprofielen, Modelonderzoek M1819-III, proef T2. 5.4 Vergelijking afslagprofielen, Modelonderzoek M1819-III, proef T3.

(7)

Verificatie DUROSTA H l 201-1 december 1992

1 Inleiding

1.1 Doel

In het DUROSTA-onderzoeksrapport [WL, H298 deel III, november 1990] is voor een beperkte hoeveelheid gegevens een eerste voorlopige verificatie van het tijdsafhankelijke duinafslag-model gegeven. Er is echter nog meer verificatiemateriaal voorhanden.

Het doel van deze studie is dan ook tweeledig, te weten: • het verkennen van het toepassingsgebied van DUROSTA;

• het vaststellen van de betrouwbaarheid van de berekeningsresultaten.

Deze notitie vat de huidige resultaten met betrekking tot deze aspecten samen bij toepassing van het DUROSTA-1.11-rekenmodel.

1.2 Aanpak

Ter vaststelling van de nauwkeurigheid van het rekenmodel zijn eerst de nog beschikbare en nog niet eerder gebruikte toetsinggegevens bijeengebracht. Na een eerste controle van de volumebalans is een vergelijking gemaakt tussen 'post-storm' dwarsprofielen volgens modelberekeningen en de gemeten profielen. Deze benadering is uitgewerkt voor diverse categorieën kustprofielen (onverdedigd, verdedigd) en verschillende gegevensbronnen (laboratoriumopstellingen en prototypemetingen).

Daarnaast is een vergelijking gegeven tussen de berekende en gemeten afslaghoeveelheden, dit met het oog op het gebruik van het model voor de veiligheidstoetsing. Een (enigszins) uitgebreidere toetsing is gegeven in [Steetzel, 1993].

1.3 Opdracht

Op verzoek van werkgroep C van de Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen

(TAW-C), is voor de uitvoering van dit onderzoek door het Waterloopkundig Laboratorium

een offerte uitgebracht met kenmerk HK3101/H1201/HJS, d.d. 11 april 1991. Middels brief met kenmerk WB/BX912804 d.d. 21 juni 1991 werd opdracht (onder verplichtingennummer 3.1.0064) verleend tot uitvoering van deze studie. De onderliggende berekeningen en analyses werden uitgevoerd door ir. H.J. Steetzel, die tevens verantwoordelijk is voor deze verslaggeving.

1.4 Samenvatting

Ter vaststelling van de nauwkeurigheid van het rekenmodel zijn eerst voor onverdedigde dwarsprofielen ('kale' duinen) de relevante laboratoriumdata en prototypedata (Hoofdstuk 2 en 3) verzameld, waarna in Hoofdstuk 4 de vergelijking tussen metingen en berekeningen voor wat betreft de hoeveelheid duinafslag boven stormvloedpeil nader is uitgewerkt.

(8)

Verificatie DUROSTA H12O1-I december 1992

Hoofdstuk 5 gaat in op de betrouwbaarheid en bruikbaarheid van het rekenmodel bij aan-wezigheid van constructies in het dwarsprofiel.

In Hoofdstuk 6 komt de toepassing van het model bij aanwezigheid van gradiënten in het langstransport aan de orde waarna ten slotte in Hoofdstuk 7 een aantal nog niet genoemde toepassingen van het model worden beschreven.

Hoofdstuk 8 vat de voornaamste conclusies en aanbevelingen samen.

(9)

2 Meetdata laboratoriumopstellingen

2.1 Inleiding

In dit hoofdstuk wordt gekeken naar de in laboratoriumopstellingen gemeten profiel-ontwikkelingen voor (in principe) onverdedigde dwarsprofielen (duinen).

Hierbij kan er onderscheid gemaakt worden tussen verschillende schalen waarop het onder-zoek is uitgevoerd. Te noemen zijn:

• een relatief kleine schaal (bijvoorbeeld Scheldegoot: n = 30); • een relatief grote schaal (bijvoorbeeld Deltagoot: n » 5).

Hierbij verdienen de op grotere schaal uitgevoerde proeven natuurlijk de voorkeur, daar deze het best aansluiten bij de omstandigheden in het prototype.

Bij de vergelijking tussen meetresultaten en de uitkomsten van berekeningen zijn steeds de echte 'gootomstandigheden' aangehouden. Van het omrekenen van 'goot' naar 'prototype' is dus geen gebruik gemaakt van de beschikbare schaalrelaties.

Een groot deel van de in de literatuur beschreven laboratoriumproeven heeft betrekking op onderzoek met regelmatige golven, zie bijvoorbeeld [Kraus, 1991]. Voor wat betreft de profielontwikkeling resulteert dit meestal in de vorming van een patroon van grootschalige banken en troggen. Er zijn dan ook geen vergelijkingen gegeven tussen deze meetresultaten en uitgevoerde berekeningen.

In de volgende paragrafen komen een aantal nog niet eerder bekeken proeven en prototype-data aan de orde. In al de gevallen is in eerste instantie het uitgangspunt van de gebruikte formulering (sluitende volumebalans) nader geverifieerd. In de gemeten profielen moet immers een overeenkomst aanwezig zijn tussen het geërodeerde volume (erosie) en de grootte van de afzetting (beide uitgedrukt in nvVm1). Als dit niet het geval is dan zal er per definitie

nooit een volledige overeenkomst tussen de gemeten en de berekende profielen kunnen bestaan.

2.2 Binnenland (Waterloopkundig Laboratorium)

Voor vergelijking tussen gemeten en berekende profielontwikkelingen komen de volgende (nog niet eerder gebruikte) proefresultaten in aanmerking:

Ml797, proef T l . Deltagoot [WL, 1982]

Dit, in de Deltagoot uitgevoerde, modelonderzoek betrof de werking van een duinvoet-verdediging t.p.v. het Noorderstrand te Schouwen, waarbij proef Tl de referentieproef (zonder constructie) was.

Figuur 2.1 toont de in het model gemeten en dus ook in de berekening toegepaste hydrau-lische condities.

De vergelijking tussen gemeten en berekende eindprofielen na 14,25 uur is gegeven in Figuur 2.2. Er is sprake van een erg goede overeenkomst in de ligging van het uiteindelijke

(10)

Verificatie DUROSTA H1201-I december 1992

afslagprofiel, ofschoon er ter plaatse van het duin verschillen aanwezig zijn. Zowel de ligging van de kop van de (onderwater-)afzetting als de uiteindelijke helling van het onderwaterdeel stemmen in grote lijnen overeen. De hoeveelheid afslag boven het stormvloedpeil (gemeten 32,0 nrVm1) wordt door de berekening iets onderschat (26,2 mVm1).

Deze onderschatting, groot 5,8 nrVm1 (zijnde 18%), is deels het gevolg van de relatief

lossere pakking van het afgeslagen duinmateriaal. Een verschilkubering over het interval 80 < x < 180 m laat dan ook zien dat er na afloop van de proef 4,1 rrrVm1 materiaal

verdwenen is. D it volumeverlies wordt voor een belangrij k deel veroorzaakt door het verschil in pakking tussen het uit het relatief los gepakte duinfront afgeslagen zand en de grotere pakking van het onder golfwerking afgezette materiaal. Bij een totale erosie (oppervlakte van geërodeerd volume) van 35,6 mVm1 bedraagt het relatieve materiaalverlies in de goot

dus 12%. Een correctie op de gemeten afslag resulteert in een 'echt' afgeslagen volume van (1 - 0,12). 32,0 = 28,2 mVm1, waardoor het verschil met de berekende afslag nog 'slechts'

28,2 - 26,2 = 2,0 nvVm1 bedraagt.

Deze onderschatting, zijnde (2,0/28,2). 100 = 7%, is het gevolg van een onjuiste simulatie van de transporten en erosie ter plaatse van strand en duinfront als reeds aangegeven in het DUROSTA-onderzoeksrapport [WL, H298 deel III, 1990].

M 1 8 1 1 , Deltagoot [WL, 1982]

Dit onderzoek had ten doel de effecten van bunkers op het duinafslagproces vast te stellen. Daar deze weinig (grootschalige) invloed bleken te hebben is het gebruik van de testresultaten voor de toetsing van het duinafslagmodel mogelijk.

Figuur 2.3 toont de toegepaste hydraulische condities. De vergelijking tussen gemeten en berekende eindprofielen is gegeven in Figuur 2.4. Opvallend hierin is overigens de (onver-klaarbare) sprong aan de voet van het gemeten dwarsprofiel.

Er is opnieuw sprake van een vrij goede overeenkomst in de ligging van het uiteindelijke afslagprofiel. De hoeveelheid afslag boven stormvloedpeil wordt echter onderschat; er is 6,3 nvVm1 berekend terwijl er boven svp 9,4 nrVm1 is afgeslagen. Een gedetailleerde

kubering laat zien dat er ook hier zand 'weg' is en wel 2,1 mVm1. Ten opzichte van het

totale erosievolume van 11,2 mVm1 is dit maar liefst 19,4%. Het verschil in de gemeten en

berekende afslag (3,1 mVm1) wordt dus voor circa 60% (zijnde 19,4% van 9,4 is 1,8 nrVm1)

verklaard uit de optredende porositeitsverschillen.

Ml263-111, proef T l t/m T5, Deltagoot [WL, 1983]

Voor de uitgebreide vergelijking tussen gemeten en berekende profielen kan worden ver-wezen naar [WL, H298-II, 1990]. Afgezien van de goede overeenkomst voor met name de calibratieproef T2 ten aanzien van de vorm van het onderwaterprofiel is er in alle gevallen sprake van een geringe systematische onderschatting van de hoeveelheid afslag boven het stormvloedpeil.

M1819-I, 28 proeven, Scheldegoot [WL, 1983]

Voor een uitgebreide vergelijking tussen gemeten en berekende profielen kan worden ver-wezen naar [WL, H298-II, 1990]. Op basis van de daar uitgevoerde vergelijking kan worden geconcludeerd dat er sprake is van een redelijke overeenkomst tussen de gemeten en de berekende profielen en afslaghoeveelheden.

(11)

Verificatie DUROSTA H12011 december 1992

Bovendien werkt de afhankelijkheid van profielvorm en hydraulische condities op betrouw-bare wijze door in het eindresultaat; de berekende afhankelijkheden zijn conform die van de metingen.

M1819-111, proef T 1 , Scheldegoot [WL, 1983]

De vergelijking tussen gemeten en berekende profielen is gegeven in Figuur 2.6, terwijl de hydraulische randvoorwaarden zijn gegeven in Figuur 2.5.

Ofschoon de gemiddelde profielligging redelijk overeenstemt is er, zeker in vergelijking tot de eerder genoemde grootschalige Deltagootproeven, sprake van een minder goede overeen-komst.

De berekende afslag (0,29 nvVm1) blijft ver beneden de gemeten waarde van 0,54 nvVm1.

Een serie kuberingen toont aan dat er maar liefst 0,14 nrVm1 materiaal uit het profiel

verdwenen is, hetgeen overeenkomt met (0,14/0,58) . 100% = 26% van het geërodeerde volume.

Dit verklaart echter slechts een gering deel van het verschil tussen berekende en gemeten afslag boven svp (gecorrigeerd afslagvolume: (1,00 - 0,26) . 0,54 = 0,40 rrrVm1).

H298-I. proef T5, Deltagoot [WL, 1987]

Voor de vergelijking tussen gemeten en berekende profielen kan worden verwezen naar [WL, H298-II, 1990]. Deze overeenkomst in het onderwaterprofiel is goed te noemen, terwijl er ter plaatse van het duinfront opnieuw sprake is van de al eerder aangeduide verschillen.

2.3 Buitenland

Voor vergelijking tussen gemeten en berekende profielontwikkelingen is gebruik gemaakt van een proevenserie uitgevoerd in het Grofie Wellen Kanal [Dette, 1988].

Er is een uitgebreide vergelijking uitgevoerd voor een zestal proeven met wel zeer uiteen-lopende (constante) hydraulische condities. Deze testserie is met name interessant omdat deze aansluit bij 'ons' Deltagoot-onderzoek en omdat er in deze testserie een aantal (soms weinig voor de hand liggende) sterk afwijkende hydraulische condities is onderzocht.

De vergelijking tussen gemeten en berekende profielen is gegeven in de figuren 2.7 t/m 2.12. De toegepaste (constante) hydraulische condities zijn vermeld in de betreffende figuren.

Test 1

In het geval van (lange duur) Test 1 wordt de profielligging redelijk goed voorspeld (zie Figuur 2.7). Dit geldt zowel voor de ligging van de kop van de afzetting (op ongeveer 1,2 . H8ig) als de helling van het onderwaterprofiel. Het rekenmodel verzuimt een hoeveelheid

zand op het 1 : 6 talud af te voeren, waardoor de hoeveelheid afslag enigszins wordt onderschat (19,8 i.p.v. 22,0 nrVm1).

Een meer diepgaande beschouwing laat zien dat er ook hier sprake is van sedimentver lies; er is 2,2 nrVm1 'weg', zijnde 12% van het totale erosievolume van 30,7 mVm1. Door de

aanwezigheid van het kale talud levert een correctie op de gemeten hoeveelheid afslag hier echter geen zinvolle resultaten.

(12)

Test 2

Bij deze test, met relatief lage golven en geringe karakteristieke steilheid S ( = ^

1^ = 1,56 Tp2) van circa 2,0%, vindt er zowel in het fysisch als het mathematisch model

slecht een geringe profielverandering plaats. Er is daarbij echter wel sprake van een goede overeenkomst tussen de gemeten en de berekende profielen (zie Figuur 2.8), iets wat zowel geldt voor de positie en hoogteligging van de kop van de afzetting (op ongeveer 1,2 . Hsig)

als de helling van het afslagprofiel. De berekende afslag van 0,49 mVm1 overtreft zelfs de

gemeten waarde (0,17 nrVm1).

Nadere kuberingen leren echter dat er tijdens de proef in het gemeten profiel 0,13 nrVm1

materiaal is bijgekomen (0,72 mVm1 erosie en 0,96 nrVm1 aanzanding). Dit wel zeer

opmerkelijke verschil is waarschijnlijk het gevolg van de vorming van een 'tonrondte' in de bodemprofielen dwars op de goot-as (a.g.v. secundaire stromingen). Hierdoor ligt het bedniveau bij de gootrand relatief lager dan in het midden van de goot en wordt bij het uitvoeren van langspeilingen (alleen in het midden van de goot, dan wel in meerdere langsraaien) altijd een netto zandwinst geconstateerd. Het verlies aan materiaalvolume a.g.v. het verschil in porositeit tussen het zand uit het duinfront het afgezette materiaal is overigens gering gezien de slechts beperkte afslag uit het duinfront.

Vanwege de genoemde onzekerheden in de mate van afslag is het resultaat van deze proef niet meegenomen in de vergelijking tussen gemeten en berekende afslagwaarden als beschre-ven in Hoofdstuk 4.

Test 3

De profielligging bij deze test (met S = 1,8%) als gegeven in Figuur 2.9, toont een redelijke overeenkomst, waarbij met name de kop van de afzetting goed wordt gereproduceerd. T.p.v. het duinfront zijn de onderlinge afwijkingen duidelijk groter. De berekende afslag van 4,50 nvVm1 overtreft de gemeten waarde van 3,67 mVm1 met 0,83 nxVm1. Een nadere

kubering leert echter dat er ook hier volgens de peilingen sprake is van een materiaalwinst ter grootte van 0,58 nvVm1 (6,57 nvVm1 erosie ten opzichte van 7,15 mVm1 afzetting).

Het berekende afslagverschil zou na correctie van de gemeten afslag kleiner worden. De vergelijking tussen gemeten afzetting (7,15 m3/ml) en de berekende waarde van 7,09 mVm1

(beide 'zeewaarts' van de positie x = -59 m) laat een goede overeenkomst zien. Test 4

De gemeten en berekende profielen (voor een klein golfje met S = 2%) laten een redelijke overeenkomst zien (Figuur 2.10). Een kwantitatief oordeel over het verschil tussen de gemeten en de berekende afslag, respectievelijk 0,22 en 0,43 nrVm1, wordt ook hier

bemoeilijkt door de niet sluitende zandbalans. Er blijkt lokaal 0,12 m3/m' weg (0,42 nrVm1

erosie en slechts 0,30 mVm1 afzetting).

Test 5

De onderlinge verschillen in de gemeten en berekende profielligging zijn voor dit geval (zie Figuur 2.11) duidelijk veel groter. Dit mag echter op basis van de golfcondities ook worden verwacht. Er is immers sprake van een (extreem) lange golf (Tp = 10 s bij

Hsig = 0,50 m en dus S = 0,3%), waarbij er sprake zal zijn van een reductie van het

offshore transport door (niet gemodelleerd) onshore transport. De berekende hoeveelheden erosie en sedimentatie overtreffen dan ook de gemeten waarden. De berekende afslag van 0,69 m3/m' is dan ook niet vergelijkbaar met het meetresultaat waarbij er volgens de

metingen zelfs sprake is van een 'negatieve afslag' (er is boven het + 3 m-niveau sprake van een zandwinst van 0,25 nvVm1).

(13)

Test 6

De gemiddelde profielligging wordt goed voorspeld (zie Figuur 2.12). Dit geldt met name voor het niveau van de kop van de afzetting (op ca. 1,2 . H^ beneden de waterspiegel) en de helling van het afslagprofiel. Uit de figuur blijkt er ter plaatse van het duinfront echter een grotere afwijking aanwezig (14,29 nrVm1 berekend afslag tegen 19,40 nrVm1 in het

fysisch model). Deze kan voor een deel worden verklaard uit de aanwezige porositeits-verschillen daar er in de goot sprake is van een zandverlies van 1,93 mVm1 (18,99 nvVm1

afzetting bij 20,92 m3/m' erosie).

Samenvattend is er, met name ter plaatse van de afzetting, sprake van een goede overeen-komst tussen de gemeten en de berekende profielen. De afhankelijkheid van de hydraulische condities wordt door het mathematisch model dus goed weergegeven. Het niveau van de kop van de afzetting ligt in alle gevallen op ongeveer 1,2 . H,^ beneden de waterspiegel. Deze relatief grote waarde (vergelijk 0,75 . H8ig in het DUROS-model) is het gevolg van het hier

erg steile voorland (1 : 20 t.o.v. 1 : 90 in de Deltagoot).

Verder zijn alleen de testen T l , T3 en T6 bruikbaar voor een verdere vergelijking tussen gemeten en berekende afslagwaarden, dit ofschoon de resultaten voor de andere proeven (m.u.v. T5) bemoedigend te noemen zijn.

2.4 Conclusies t.a.v. modeldata

Er is in het algemeen sprake van een goede overeenkomst tussen gemeten en berekende profielontwikkelingen. Dit geldt in het bijzonder voor de proeven welke zijn uitgevoerd op een relatief grote schaal. De gemeten hoeveelheid afslag boven stormvloedpeil wordt veelal onderschat. Dit is voor een belangrijk deel te wijten aan de effecten van de ruimtelijk gezien niet constante porositeit. Verder is er sprake van een restfout welke kan worden toege-schreven aan een onjuiste formulering voor het transport in de omgeving van de waterlijn. Een nadere vergelijking tussen gemeten en berekende afslaghoeveelheden is gegeven in Hoofdstuk 4.

(14)

3 Meetdata prototype

3.1 Inleiding

De in Nederland gemeten profielontwikkelingen en afslaghoeveelheden zijn in Paragraaf 3.2 in chronologische volgorde beschreven. In Paragraaf 3.3 zijn een (beperkt) aantal prototype-data uit de (buitenlandse) literatuur bijeengebracht.

Ten opzichte van de in laboratoriumopstellingen verkregen toetsingsdata zijn veelal zowel de vaststelling van de profielligging voorafgaand aan de storm, als de hydraulische condities tijdens de storm een probleem.

3.2 Binnenland

Voor wat betreft de in Nederland bekende (en potentieel bruikbare) toetsingsdata kunnen achtereenvolgens (in chronologische volgorde) worden genoemd.

Februari 1953

Alleen in Delfland zijn kort na de 1953-stormvloed metingen verricht waaruit de hoeveelheid duinafslag kan worden afgeleid. Interpretatie van deze metingen resulteert in een hoeveelheid duinafslag welke varieert van minimaal 55 nrVm1 tot maximaal 155 nrVm1. Het afslagprofiel

is geschat op basis van de uit de gemiddelde afslag (zijnde 90 nrVm1) bepaalde teruggang

van het duinfront. Over het onderwaterdeel van het afslagprofiel bestaat geen informatie. De voor de berekening gebruikte hydraulische randvoorwaarden zijn samengebracht in Figuur 3.1. Deze zijn aangenomen op de NAP-20m-dieptelijn. Figuur 3.2 en 3.3 geven een verge-lijking tussen initiële en berekende dwarsprofielen en de waarschijnlijke ligging van het duinfront na de storm.

Qua orde van grootte sluit de berekende afslag (zijnde 72 mVm1) redelijk aan bij de

metingen.

Januari 1976

De gemiddelde hoeveelheid afslag in de TAW-raaien bedraagt 32 mVm1. Het stormvloedpeil

komt slechts iets boven de gemiddelde duinvoet uit. Er zijn dan ook geen verificatie-berekeningen uitgevoerd. Bovendien bleken de voor de DUROS-verificatie gebruikte profielen niet meer eenvoudig toegankelijk.

Februari 1990: Suppletiegebied Ameland (Krokusstorm)

De vergelijking tussen gemeten en berekende afslagprofielen is gegeven in [WL, H1201-III, 1992]. De gemeten afslag overtreft, waarschijnlijk als gevolg van de aanwezigheid van langstransportgradiënten, de berekende waarde in sterke mate. Uitgevoerde kuberingen laten grote verliezen zien.

Februari 1990: Delfland (Krokusstorm)

De vergelijking tussen gemeten en berekende afslagprofielen is gegeven in [WL, H1201-III, 1992]. De hoeveelheid afslag wordt in de helft van de raaien onderschat, terwijl er voor de andere helft wel sprake is van een redelijke overeenkomst. De bijna nooit sluitende zand-balans maakt dat een goede overeenkomst tussen meting en berekening vrijwel uitgesloten is.

(15)

Februari 1990: Zeeuwsch-Vlaanderen (Krokusstorm)

Ook hier is er sprake van niet sluitende zandbalans. Mede vanwege de bovendien vrij geringe duinafslag zijn hier geen systematische verificatieberekeningen uitgevoerd (zie [WL, 1201—III,

1992]).

3.3 Buitenland (literatuur)

In het navolgende komen een tweetal goed gedocumenteerde stormen aan de orde.

Hurricane Eloise [WL, M1263, 1983]

Deze storm is reeds eerder gebruikt voor de toetsing van het DUROS-model. De gehanteerde hydraulische condities zijn samengebracht in Figuur 3.4.

Figuur 3.5 geeft een vergelijking tussen de gemeten en berekende afslagprofielen.

Er is sprake van een redelijk goede overeenkomst, iets wat overigens ook het geval was bij de DUROS-verificatie. De uit de gemeten profielen af te leiden afslag bedraagt 32,6 mVm1,

terwijl de DUROSTA-berekening resulteert in 38,3 nvVm1. De zandbalans is ook hier overigens

niet echt sluitend; op het interval -78 < x < +60 m blijkt 10,3 mVm1 weg.

De afslag volgens het DUROS-model bedraagt overigens 34,1 mVm1.

Extreme event [Möller en Swart, 1988]

De gehanteerde hydraulische condities zijn samengebracht in Figuur 3.6.

Figuur 3.7 geeft een vergelijking tussen de berekende en gemeten profielen. Het post-storm profiel is alleen boven water bekend. Hier is er sprake van een goede overeenkomst. De geschatte afslag bedraagt 54 nvVm1, terwijl uit de berekening 45,6 mVm1 volgt.

3.4 Conclusies t.a.v. prototypedata

Er lijkt sprake van een redelijke overeenkomst tussen gemeten en berekende profielontwik-kelingen, dit ondanks de grote mate van onzekerheid in profielen en hydraulische randvoor-waarden. De orde-van-grootte van de hoeveelheid afslag komt redelijk overeen.

Een verificatie aan de hand van modelresultaten is natuurlijk veel betrouwbaarder.

(16)

Verificatie DUROSTA H12O1-I december 1992

4 Vergelijking metingen en berekeningen

4.1 Inleiding

In de vorige hoofdstukken was er nog sprake van een globale vergelijking tussen gemeten en berekende dwarsprofielen.

Hierbij moet worden opgemerkt dat de afregeling van het rekenmodel was gericht op een goede weergave van de profielontwikkeling onder water. Op basis van de gepresenteerde vergelijkingen mag worden geconcludeerd dat dit redelijk tot goed is gelukt.

Omdat echter de grootte van de hoeveelheid duinafslag de mate van veiligheid van een waterkering bepaald, is in het volgende de vergelijking toegespitst op de hoeveelheid afslag boven stormvloedpeil.

4.2 Vaststelling nauwkeurigheid

In Figuur 4.1 en 4.2 is een vergelijking gegeven tussen (ongecorrigeerde) gemeten en berekende afslaghoeveelheden voor onverdedigde duinen, waarbij is uitgegaan van afslag boven het maximum waterstandsniveau (svp).

Figuur 4.3 toont deze vergelijking bij gebruik van logaritmische schalen.

Er is, om al eerder genoemde redenen, veelal sprake van een systematische onderschatting van de hoeveelheid afslag boven stormvloedpeil. Deze afwijking bedraagt maximaal 20 a 30%.

Een nadere analyse van het verband tussen de berekende afslagwaarden Aber en de gemeten

waarden Agem laat zien dat de gemiddelde onderschatting van de meetwaarde 11,5% bedraagt.

Het onderlinge verband luidt:

A ^ (0,885 ± 0 , 1 3 9 ) . ^ (4.1) Hierin is dus sprake van een standaardafwijking van 13,9%. De kwaliteit van deze lineaire relatie komt tot uitdrukking de correlatiecoëfficiënt R welke 0,987 bedraagt.

In de genoemde figuren is zowel de 'best fit'-lijn als de spreidingsband (stippellijn) gegeven. In Figuur 4.4 en 4.5 is aanvullend nog een onderscheid gemaakt tussen kleinschalige 'laboratorium-data' en de grootschaliger 'prototype-data' (de onderlinge grens is gelegd bij een afslag van 1 nvVm1)

Als per dataset de relatie tussen gemeten en berekende waarden opnieuw wordt bekeken, dan blijkt dat voor de kleinere afslagwaarden geldt Aber = (0,888 ± 0,119) . A ^ , terwijl

voor de prototype-data A ^ = (0,879 ± 0,177). Ag^ wordt gevonden. De verhouding voor beide datasets is nagenoeg overeenkomstig (0,888 vs. 0,879). De spreiding bij de prototype-waarden is echter groter.

Bij een perfect model zou overigens moeten gelden dat er afgezien van een zekere spreidings-maat o in ieder geval sprake is van een 'een-op-een' relatie, dus Araodcl = (1,0 ± ó) . A.

In de huidige versie van het rekenmodel (versie 1.11) is dit nog niet gerealiseerd.

(17)

Verificatie DUROSTA H l 201 -I december 1992

5 Constructies

5.1 Inleiding

Bij de mogelijke constructies in het dwarsprofiel kan een onderscheid gemaakt worden naar de plaats van deze constructie.

Beginnende aan de landzijde, zijn dan respectievelijk de volgende mogelijkheden te onder-kennen:

• in of achter het duin (verborgen keringen);

• in het duinfront (duinvoetverdedigingen), te weten: - hoge (doorgaande) verdedigingen;

lage verdedigingen; • verder zeewaarts (dammen).

Ook harde lagen kunnen hierbij gezien worden als een soort van constructie (bijv. slecht erodeerbare laag op rand van getijgeul in Zeeland). Dit geldt ook voor bestortingen. Verschillende aspecten van deze keringen worden in de komende paragrafen nader bespro-ken.

5.2 Verborgen keringen

5.2.1 Algemeen

Een verborgen kering heeft initieel geen invloed op de ontwikkeling van het dwarsprofiel. Pas na de eventuele erosie van de deklaag is er sprake van een situatie als bij een duinvoet-verdediging (zie volgende paragrafen).

Er is alleen een aantal resultaten uit modelonderzoek beschikbaar. 5.2.2 Vergelijkingen metingen berekeningen

In het navolgende zijn (alle) beschikbare toetsingsdata samengebracht.

M1205, div. proeven, golf bassin [WL, 1974)

Het M1205-onderzoek is niet bruikbaar vanwege de effecten van stoorgolven en reflecties op de profielontwikkeling.

Ml819-111, proef T3, Scheldegoot [WL, 1983]

De resultaten van dit onderzoek komen bij de behandeling van de lage verdedigingen aan de orde (zie Figuur 5.4).

GroBe Wellen Kanal; Test 1 [Dette, 1988]

Voor deze resultaten kan worden verwezen naar Paragraaf 2.3 en Figuur 2.7.

(18)

5.3 Hoge verdedigingen

5.3.1 Algemeen

Bij een hoge verdediging (per definitie zonder toperosie) zal zich aan de zeewaartse zijde van de constructie een ontgrondingskuil ontwikkelen.

5.3.2 Vergelijkingen metingen berekeningen

M1819-111, proef T4, Scheldegoot [WL. 1983]

De hydraulische condities zijn reeds beschreven in paragraaf 2.2 (Figuur 2.5).

De vergelijking tussen metingen en berekeningen is gegeven in Figuur 5.1. Ondanks de niet geheel overeenkomstige eindprofïelen (het fijne Asserzand wordt in het fysisch model verder 'zeewaarts' afgevoerd), wordtdedieptevandeontgrondingskuilredelijkvoorspeld(+0,33 m i.p.v. + 0.30 m t.o.v. de gootbodem). Ten opzichte van de maximale waterstand is er dus sprake van een onderschatting van de kuildiepte van 17%. Een kubering laat overigens zien dat ook hier de volume balans niet sluitend is, er lijkt zelfs 0,02 mVm1 te zijn bijgekomen.

M1202, div. proeven. Schelde- en Deltagoot [WL, 1985]

Dit betreft een serie proeven met stortstenen golfbrekers, waarvoor geen verdere vergelijking is uitgevoerd.

M2051-II, proef T1 t/m T4, Scheldegoot [WL, 1985]

Voor de vergelijking tussen metingen en berekeningen kan worden verwezen naar het onder-zoeksrapport [WL, H298-III, 1990]. Voor de lange-duur proeven met constante condities (test T2 en T3) is er initieel sprake van een zowel kwalitatief als kwantitatief redelijke overeenkomst tussen gemeten en berekende kuilontwikkeling. In de eindfase blijft de berekende kuildiepte achter bij de gemeten waarde. Uitgedrukt in een kuildiepte t.o.v. de waterstand is er dan sprake van een onderschatting van 10 a 15%. Voor de proeven met variërende condities geldt (t.o.v. het stormvloedpeil) ongeveer eenzelfde verhouding.

H298-I, proef T 1 , Deltagoot [WL, 1987]

Voor de vergelijking tussen metingen en berekeningen kan worden verwezen naar het onder-zoeksrapport [WL, H298-III, 1990]. In de eindfase (na 5 uur) blijft de berekende kuildiepte achter bij de gemeten waarde. Uitgedrukt in een kuildiepte t.o.v. de waterstand is er dan sprake van een onderschatting van de optredende kuildiepte met 15 a 20%.

Walcheren, storm november 1973 [WL, 1987]

De gemeten profielontwikkelingen zijn gegeven in [WL, H298-IV, 1987]. A.g.v. het ontbreken van de hydraulische condities zijn geen verificatieberekeningen uitgevoerd. De waargenomen kuilvormen sluiten kwalitatief aan bij de tijdens modelonderzoek gemeten profielen.

Noord-Holland, Helderse Zeewering [DWW, 1990]

Een vergelijking tussen metingen en uitgevoerde berekeningen is gegeven in [DWW, 1990].

(19)

5.3.3 Conclusies

Een vergelijking tussen gemeten en berekende ontgrondingskuildiepten laat zien dat het mathematisch model de kuildiepte redelijk goed voorspelt.

Bij constante hydraulische condities wordt de ontwikkeling van de kuildiepte initieel goed beschreven, in een later stadium ontstaan er echter afwijkingen, waarbij de berekende diepte 10 a 20% te klein is. Deze situatie treedt bij niet-constante condities (stormvloed) minder op.

5.4 Lage verdedigingen

5.4.1 Algemeen

Analoog aan de situatie bij een hoge verdediging is er mogelijkerwijze sprake van de vorming van een ontgrondingskuil aan de zeezijde van de constructie. Verder zal er sprake zijn afslag boven de verdediging (toperosie). De afslag boven de verdediging heeft een reducerend effect op de mate van kuilvorming a.g.v. de hiermee samenhangende zeewaartse uitbreiding van de golfenergie-dissiperende afzetting.

Let op: Ter voorkoming van ongewenste (numerieke) profielontwikkelingen (bij PC-model DUROSTA-1.11) t.p.v. de bovenzijde van de verdediging verdient het

aanbeveling om de verdediging ter plaatse van deze beëindiging over enige afstand in landwaartse richting te verlengen ('versterf').

5.4.2 Vergelijkingen metingen berekeningen

Hierbij is alleen gebruik gemaakt van gegevens uit modelonderzoek.

M1797, proef T2, Deltagoot [WL, 1982]

De vergelijking tussen metingen en berekeningen is gegeven in Figuur 5.2. De hydraulische condities zijn overeenkomstig die van proef T l (zie Paragraaf 2.2, Figuur 2.1).

De ligging van het zeewaartse profiel wordt goed voorspeld. De hoeveelheid afslag boven de verdediging wordt echter onderschat, waardoor de 'kuilontwikkeling' voor de constructie enigszins wordt overschat. Een nadere beschouwing laat zien dat er maar liefst sprake is van een volumeverlies van 8,2 mVm1. Ten opzichte van het totale erosievolume van 32,2 mVm1

is dit maar liefst 25%. Dit verklaard echter maar ten dele het verschil tussen de gemeten en berekende afslag (boven svp), zijnde respectievelijk 30,5 en 18,7 mVm1. Dit grote verschil

komt ook tot uitdrukking in de kuilvorming. Door de relatief geringere bovenaanvoer is er sprake van een overschatting van de kuildiepte met ca. 40%.

Opgemerkt moet worden dat er voor het onderwaterprofiel (zeg voor x < 145 m) sprake is van een welhaast perfecte overeenkomst.

Ml819-111, proef T2 en T3, Scheldegoot [WL, 1983]

De vergelijking tussen metingen en berekeningen is gegeven in Figuur 5.3 en 5.4. De hydraulische condities zijn overeenkomstig die van proef Tl (zie Paragraaf 2.2, Figuur 2.5). Vergelijking laat zien dat in beide gevallen de hoeveelheid afslag wordt onderschat. Verder wordt in het fysisch model relatief meer sediment naar dieper water afgevoerd.

(20)

Een nadere beschouwing voor test T2 laat zien dat er maar liefst sprake is van een volume-verlies van 0,04 nvVm1. Ten opzichte van het totale erosievolume van 0,56 mVm1 is dit maar

liefst 7,5%. Dit verklaart echter maar ten dele het verschil tussen de gemeten en berekende afslag (boven svp = +0,665 m), zijnde respectievelijk 0,53 en 0,29 nrVm1. Dit grote

verschil komt ook tot uitdrukking in de hier mee samenhangende kuilvorming. Het berekende kuilniveau (ca. +0,5 m) verschilt sterk van de gemeten waarde daar er in het model zelfs geen sprake is van enige kuilvorming. Als reeds geconstateerd in Hoofdstuk 2 komt dit verschil deels voort uit een onjuiste formulering van het 'strandtransport'. De helling van het gemiddelde onderwaterprofïel klopt overigens wel.

Bij test T3 gelden soortgelijke opmerkingen. Het verlies bedraagt hier 0,08 mVm1, hetgeen

ca. 22% van het totale erosievolume is (0,36 mVm1).

De hoeveelheid afslag wordt ook hier onderschat (0,24 i.p.v. 0,32 n^/m1), ofschoon dit

verschil dus voor een overgroot deel is toe te schrijven aan het optredende porositeitsverscb.il; het gecorrigeerde afslagvolume bedraagt immers (1-0,22) . 0,32 = 0,25 mVm1.

De optredende kuildiepte voor de verdediging (uitgedrukt t.o.v. svp) wordt met ca. 15% onderschat.

M l 9 5 8 , proef T1 en T 2 , Deltagoot [WL, 1984]

Deze proeven hebben betrekking op de erosie van een dunne kleilaag boven een harde verdediging. Een vergelijking tussen metingen en berekeningen is dan ook niet uitgevoerd.

H298-I, proef T2 t/m T4, Deltagoot [WL, 1987]

Voor de vergelijking tussen metingen en berekeningen kan worden verwezen naar het onder-zoeksrapport [WL, H298-ÜI, 1990]. Er blijkt veelal sprake van een onderschatting van de hoeveelheid afslag.

5.4.3 Conclusies

Samenvattend kan geconcludeerd worden dat het mathematisch model de hoeveelheid afslag boven de verdediging veelal onderschat, waardoor de diepte van de ontgronding voor de constructie soms wordt overschat.

5.5 Dammen

Een uitgebreide bureaustudie naar de effecten van een dam op dieper water op de ontwik-keling van het dwarsprofiel voor een situatie met een zogenaamd hangend strand, is gegeven in [WL, H1291, 1991].

In sommige gevallen is hierbij, met name aan de zeezijde van de dam, sprake van enige ont-gronding (analoog aan de situatie met duinvoetverdedigingen). Het effect van een zeewaartse dam op de profielontwikkelingen achter de dam blijft slechts beperkt tot de zone waarin de dam invloed heeft op het golfhoogteverloop (invloedszone, zie [WL, H1291, 1991]).

NB: Een harde (klei-)laag kan in dit opzicht ook worden gezien als een constructie en kan derhalve, in het DUROSTA-model [WL, 1991], op dezelfde wijze worden gemodelleerd.

(21)

5.6 Combinaties van constructies

Combinaties van dammen en/of verdedigingen en/of keringen zijn in principe ook mogelijk. Het mag duidelijk zijn dat er echter (vooralsnog) geen verificatiegegevens voor dit soort toepassingen beschikbaar zijn. De interpretatie van eventuele berekeningsresultaten moet dan ook met de nodige zorgvuldigheid gebeuren.

Let op: Bij het opgeven van de verdedigingsarray Zvd(x) in het DUROSTA- 1.11 -model [WL, 199IJ dient voor het onverdedigde profieldeel tussen de constructies een relatief veel lager niveau te worden ingevoerd. Bij een keuze van Zvd = -99.90 m wordt dit stuk verder als onverdedigd beschouwd.

5.7 Conclusies

Het DUROSTA-model blijkt zeer wel bruikbaar voor de voorspelling van de profielontwik-kelingen bij aanwezigheid van duinvoetverdedigingen. Bij ontwerpberekeningen verdient het echter aanbeveling om uit te gaan van een onderschatting van de kuildiepte door het reken-model met ca. 10 è 20%.

De afwijkingen in het geval van lagere verdedigingen zijn, mede vanwege de reeds in Hoofdstuk 2 aangegeven overwegingen, groter. Een veilige afschatting van de maximaal te verwachten kuildiepte kan overigens worden verkregen door de berekening uit te voeren voor een doorgaande verdediging (dus zonder potentiële bovenaanvoer).

(22)

6 Langstransportgradienten

6.1 Inleiding

Met de toepassing van het DUROSTA-model voor situaties met langstransportgradiënten is vooralsnog geen (uitgebreide) ervaring opgedaan.

Bij deze gradiënten kan een onderscheid gemaakt worden tussen een opgelegde gradiënt in de langsstroom (gradiënt in het getijverhang) en een langsgradiënt in de golfinvalshoek (a.g.v. kustkromming).

6.2 Voorbeelden

Voor een situatie met geschematiseerde kustkromming zijn enkele verkennende berekeningen uitgevoerd [WL, H298-V, 1990]. De resultaten met betrekking tot de hiermee samenhangende extra teruggang van het duinfront bij verschillende kromtestralen van de kust komen qua orde van grootte overeen met de in de leidraad gegeven waarden [TAW, 1984].

In [Steetzel, 1993] is een vergelijking gegeven tussen de DUROSTA-langstransporten en een aantal standaard formuleringen. Er blijkt voor normale omstandigheden sprake van een redelijke overeenkomst.

6.3 Conclusies

Door het ontbreken van ijkingsgegevens is de nauwkeurigheid van het rekenmodel voor situaties met langstransportgradiënten niet vast te stellen.

(23)

7 Speciale toepassingen

7.1 Inleiding

In dit hoofdstuk zijn enige, nog niet eerder genoemde, toepassingen van het DUROSTA-model genoemd.

7.2 Typische dwarsprofielen

In [WL, H1201-II, 1992] is de ontwikkeling van het dwarsprofiel voor een elftal karakteris-tieke Nederlandse dwarsprofielen [Rijkswaterstaat, 1988] bepaald. Uit deze berekeningen bleek duidelijk het grote effect van de vooroever op de mate van afslag. Bij het aanwezig zijn van banken en/of platen op het voorland is er bij gelijkblijvende diepwatercondities met name bij minder extreme waterstanden, sprake van een aanzienlijke golfhoogtereductie. Opgemerkt moet worden dat het effect hiervan op de 'dwarstransportcapaciteit' en dus op de hoeveelheid afslag in het DUROSTA-model wordt meegenomen. Dit impliceert eveneens dat de hoeveelheid afslag met het DUROS-model zal worden overschat (zie ook Paragraaf 8.2.3).

7.3 Tweede duinregel/doorbraak

In het geval van een te klein primair duin zal door duinafslag dit duin doorbreken (weg-eroderen) en vervolgens het tweede duin worden aangevallen. De golfaanval op het tweede duin is relatief gering vanwege de forse golfenergiedissipatie t.p.v. het primaire duin.

7.4 Constructies en langstransportgradiënten

Met betrekking tot het gebruik van DUROSTA in situaties met zowel constructies (in het dwarsprofiel) als langstransportgradiënten is vooralsnog geen ervaring opgedaan. De resultaten van dit soort berekeningen dienen dan ook met de nodige voorzichtigheid te worden bekeken.

(24)

8 Conclusies en aanbevelingen

8.1 Algemeen

Het feit dat in de formuleringen van het DUROSTA-model de lokale dwarstransport direct gekoppeld is aan de lokale hydraulische condities maakt dat de gevoeligheid hiervoor op een betrouwbare wijze tot uitdrukking komt in de berekende profielontwikkeling. De afhanke-lijkheid van zowel golfhoogte, golfperiode als waterstand bij afwijkend voorland en/of variërende hydraulische condities is goed te noemen (zie ook [WL, H298-III, 1990], [Steetzel, 1993]).

8.2 Onverdedigde dwarsprofielen

8.2.1 Vergelijkingen meting en berekening

Het mathematisch model voorspelt de profielontwikkeling van met name het onderwaterdeel (afzetting) redelijk goed. Voor de nauwkeurigheid van het rekenmodel m.b.t. de hoeveelheid duinafslag bij onverdedigde duinen kan worden uitgegaan van een afwijking van maximaal 25 % als gegeven in Vergelijking (4.1). De hoeveelheid afslag in het prototype is veelal groter als gevolg van onder andere een afwijkende pakkingsdichtheid in het duinfront.

8.2.2 Te verwachten afslag

Om te komen tot een eerste afschatting van de werkelijk optredende afslag A, uitgaande van met het DUROSTA-model berekende waarden, kan voorlopig gebruik gemaakt worden van de volgende relatie (réciproque verband van Vergelijking (4.1)):

A = (1,13 ± 0,18) . A ^ o ^ (8.1) De verwachte afslag bedraagt dus 95 tot 130% van de berekende waarde.

8.2.3 Vergelijking met DUROs-model

Uit de vergelijking tussen DUROS- en DUROSTA-afslagwaarden komt naar voren dat er sprake is van een systematische onderschatting van de DUROS-afslagresultaten [WL, H1201-II, 1992]. Op basis van een afslagvergelijking voor een twaalftal karakteristieke dwarsprofielen onder prototype superstorm-omstandigheden, geldt als onderlinge verhouding:

ADU80CTA = (0,705 ± 0,070) . ADUS0S (8.2a)

ofwel:

ADUS0S = (U42 ± 0,14) . ADUR0CTA (8.2b)

Op basis hiervan zou kunnen worden geconcludeerd dat voor de verhouding tussen de DUROS-afslag en de werkelijke afslag met gebruikmaking van Vergelijking (4.1) geldt:

ADUSOS = (1,42 ± 0 , 1 4 ) (0,89 ± 0,14) . A « (1,26 ± 0,28) . A

De 'winst' verkregen door toepassing van het meer geavanceerde model is duidelijk. De werkelijk optredende afslag tijdens superstorm-omstandigheden is waarschijnlijk minder dan die welke met behulp van het DUROS-model wordt voorspeld.

(25)

8.3 Verdedigde dwarsprofielen

Met betrekking tot de voorspelbaarheid van de profielontwikkeling bij de aanwezigheid van constructies zoals hoge duinvoetverdedigingen is er sprake van een redelijk tot goede overeenkomst tussen gemeten en berekende diepten van de ontgrondingskuil. De verschil-lende vergelijkingen geven aan dat er sprake is van een gemiddelde onderschatting van

10 a 20%.

Bij lagere verdedigingen wordt de hoeveelheid afslag boven de verdediging onderschat, waardoor de kuildiepte voor de constructie wordt overschat. Enige reserve ten aanzien van dergelijke berekeningen is dus gepast.

8.4 Langstransportgradiënten

De nauwkeurigheid van het rekenmodel voor situaties met langstransportgradiënten is door het gebrek aan ijkingsgegevens vooralsnog niet vast te stellen.

8.5 Aanbevelingen

Aanbevolen wordt om bij het beschikbaar komen van bruikbare toetsingsdata deze verificatie verder uit te breiden. Op deze wijze kan de betrouwbaarheid van het rekenmodel aanzienlijk worden vergroot. Dit lijkt met name raadzaam voor de effecten van langstransportgradiënten, daar er voor deze toepassing nog geen verificatiemateriaal voorhanden is.

Verder kan worden gedacht aan een verbetering van de beschrijving van het transportverloop rond de waterlijn en aan het toevoegen van de effecten van een variabele porositeit. Door deze aanpassingen kan ook voor het 'stranddeel' een betere overeenkomst tussen metingen en berekeningen worden verkregen.

Bij een aanpassing van het rekenmodel (zeg update tot versie 2.0) zal de verhoudingswaarde in Vergelijking (8.1) moeten afnemen (van 1,13 naar 1,00) en de spreidingsmaat moeten reduceren (kleiner dan 0,18).

(26)

Literatuurlijst

Dette, H-H. and K. Uliczka, SeegangserzeugteWechselwirkungzwischen Vorland und Vorstrandsowie Kusten-schutzbauwerk, Univ. Hannover, Technischer Bericht Nr.7-9 SFB205/TPA6.

Hoogheemraadschap Delfland, Profielen stormen februari 1990, (via ir. J. v.d. Kolff)

Kraus, N.C., Shoreline change and storm-inducedbeacherosionmodeling; A collection of sevenpapers Misc. report CERC-90-2, march 1990.

Möller, J.P. and D.H. Swart, Extreme erosion event on an artificial beach, Proc. Coastal Eng. Conf. 1988, pp. 1882-1896, 1988.

Rijkswaterstaat, Dienst Getijdewateren,BeleidsanalyseKustverdediging;Typeringnederlandselcustdwarsprofielen ten behoeve van duinafslag-analyses, Notitie GWAO-88.400, november 1988.

Rijkswaterstaat, Dienst Getijdewateren, Verslag van de krokus-stormvloedperiode 26 februari t/m 2 maart 1990, Notitie StonnvloedwaarschuwingsdientSR63, april 1990.

Rijkswaterstaat, Directie Friesland, Afslag suppletiegebied Ameland, Notitie ANW 90.26,1990. (via J. Wiersma) Rijkswaterstaat, Directie Noord-Holland, Afslag suppleties Noord-Holland stormen september 1990, (via

D. Rakhorst)

Steetzel, H.J., Cross-shore transport during storm surges, Proefschrift TUD, 1993 (in voorbereiding). Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen (TAW), Leidraad voor de beoordeling van de veiligheid

van duinen als waterkering, mei 1984.

Waterloopkundig Laboratorium, Duinafslag ten gevolge van de stormvloed op 3 januari 1976; Toepassing van de voorlopige richtlijn, Verslag onderzoek R587, mei 1978.

Waterloopkundig Laboratorium, Duinafslag ter plaatse van de hotels "La Spezia" en "De Blanke Top" in Zeeuws-Vlaanderen, Verslag modelonderzoek M1811, februari 1982.

Waterloopkundig Laboratorium, Duinafslag tijdens superstormvloed, Noorderstrand Schouwen; Onderzoeknaar de werking van een duinvoetverdediging tijdens superstormvloed. Verslag modelonderzoek M1797, augustus 1982.

Waterloopkundig Laboratorium, Oriënterend onderzoek naar de werking van een duinvoetverdediging tijdens superstormvloed, Verslag modelonderzoek M1819 deel III, maart 1983.

Waterloopkundig Laboratorium, Rekenmodel voor de verwachting van duinafslag tijdens stormvloed, Verslag onderzoek M1263, deel IV, november 1982.

Waterloopkundig Laboratorium, Verification of predictive computational model for beach and dune erosion during storm surges; Verification for field data of dune erosioncaused by Hurricane Eloise at Walton County in Florida, september 1975, Verslag onderzoek M1263, februari 1983.

Waterloopkundig Laboratorium, Schaalserie duinafslag. Proeven op grote schaal, Verslag modelonderzoek M1263, deel III, 1984.

Waterloopkundig Laboratorium, Systematisch onderzoek naar de werking van duinvoetverdedigingen; Model-onderzoek naar de ontgronding nabij de teen van een duinvoetverdediging, Verslag modelModel-onderzoek M2051, deel II, december 1987.

Waterloopkundig Laboratorium, Modelonderzoek duinvoetverdedigingen; Systematisch onderzoek naar de werking van duinvoetverdedigingen ; Modelonderzoek op grote schaal in de Deltagoot, Verslag modelonderzoek H298, deel I, december 1987.

Waterloopkundig Laboratorium, Ontgrondingskuilen; Analyse van de voor de kuilvorm bepalende factoren op basis van uitgevoerd modelonderzoek en beschikbare literatuurgegevens, Verslag onderzoek H298, deel IV, september 1988.

Waterloopkundig Laboratorium, Golfhoogteafname tijdens extreme condities; beschrijving, calibratie en verificatie van de golfvoortplanting in het DUROSTA-model, Verslag onderzoek H298, deel II, november 1990.

Waterloopkundig Laboratorium, DUROSTA; Tijdsafhankelijkdwars tra nsportmodelvoorextreme condities, Vers lag onderzoek H298, deel III, november 1990.

Waterloopkundig Laboratorium, Praktijkproef hangend strand; voorstudie, Verslag onderzoek H1291, februari 1991.

Waterloopkundig Laboratorium, DUROSTA; Tijdsafhankelijk dwarstransportmodel voor extreme hydraulische condities; Handleiding bij PC-model DUROSTA-1.11, november 1991.

Waterloopkundig Laboratorium, Vergelijking DUROS/DUROSTA. Verslag onderzoek H1201, deel II, december 1992.

Waterloopkundig Laboratorium, Krokusstorm, Duinafslag voorjaarsstormen 1990, Verslag onderzoek H1201, deel III, december 1992.

Waterloopkundig Laboratorium, Kustverdediging Eyerland, Verslag onderzoek H1241, 1992. Waterschap Het Vrije Van Sluis, Profielen stormen februari 1990, (via A. Provoost/P. Roelse)

(27)

•— 7 . 0 U)

•8

o L O CL JC O .J o. 6 . 0 4.0 3.0 2.0 ~i 10 15 TLjd [uren] r-, 2 . 5 E cn o o c cn 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 10 15 TLjd [uren] <D 0C - o o -^> u

5

o 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 0 10 15 Tijd [uren]

HYDRRULISCHE RRNDVOORWRRRDEN

Modelonderzoek M1797

DUROSTfl

(28)

Niveau [m tov Ref.]

VERGELIJKING RFSLRGPROFIELEN

Modelonderzoek M1797, proef Tl

DUROSTfi

(29)

•8

o (_ <D O . JC <D .J Q_ 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 T 1 1

~r

_i i I i i i i i i i i i

r

i i

r

i i i 1 1 1 | 1 1 i T 1 1 ~I 1 1 1 1 1 i 1 1 1 1 1 1 10 Tijd [uren] ^ 2 . 5 E <D m o o .c o . _> en 2 . 0 1.5 1.0 0 . 5 0 . 0 0 ' T I I "T" I I 't--I -4--4-- --4-I I " T " I I " T " I I '1' I I 10 TLjd [uren] r-, 4 . 0 ' 0 8 10 TLjd [uren]

HYDRRULISCHE RRNDVOORWRRRDEN

M o d e L o n d e r z o e k M 1 8 1 1

DUROSTfl

WflTERLOOPKUNDIG LflBORflTORIUM

H1201-Ï

FLg. 2 . 3

(30)

o

"O o O CD

ro

o m

CL 70

(D GO

<- m

o r~

CL (_

(D Tv

GO

N

O

(D

?T ID

12 CO

— r~

CO ID

— GO

— "O

n

70 O CO •H O) O c 7.0r 6.0 70 •"-1 5 . 0 4.0 -3.0 -2.0 1.0 -0 . -0

Pre-stormproflel

Post-stormproflel

DUROSTfl-berekenlng

4 1 110 120 130 140 150 160 170

(31)

-g 2.00

2L

<D CL 1.00 0.50 0.1

"1

-H-

-4- • + - -

•(--I •(--I •(--I •(--I

1 1. + . \ 1 1

r.oo

2.50

I

5.00 7.50

TLjd [uren]

r-. 0.25 E

5 0.20

o o f- 0.15 ? 0 . 1 0 a i . _> 0 1 0.05

0.

.oo

2.50 5.00

_{Tijd [uren]}

7.50

,-.0.70 0.65

J, °-

60 g 0.55

w 0.50 0.45 0.40

ir. oo

2.50 5.00 7.50

TLjd [uren]

HYDRRULISCHE RRNDVOORWRRRDEN

Modelonderzoek M1819-III

DUROSTfl

(32)

VERGELIJKING RFSLRGPROFIELEN

Modelonderzoek M1819-III, proef Tl

DUROSTR

(33)

en

o

o.

8 8

o

m o Q. o 10 o in o ru o o

Niveau [m tov Ref.]

VERGELIJKING RFSLRGPROFIELEN

Grosse NeLLen KanaL, Test 1

DUROSTfl

(34)

1. 1 I

r"

S

O) o CL 0) o

5

(0 o Q .

._>

o L. Q. £ O +} (0 1 <D C. Q. _ , o j _ o (. Q_ E L O (0 1 ^j <s> o CL. cn c c 0) JC <D ^ 0) JD 1 (E cn o o: 3 O i c 3 O CO i n i CO •_Q. l— E i n o i I I I - - ( - • I o U3 _in O m o

Niveau [m tov Ref.]

o o m i o o I O m i o cn i o o o o

VERGELIJKING RFSLnGPROFIELEN

Grosse WeLLen KanaL, Test 2

DUROSTn

(35)

I

r"

>

<D ._> O L, CL B L. O M 1 © e > O c CL L O «J (0 1 (0 o cn c c 0) JC 0) L Q) | CC cn o ai o • i n CO i * ^ (0 (O 1 CL £ O 1 o X !-• I I •+-- _•~r • H

' en

o

CL o

S . 5

CO o a. o (O o in o ru o o

Niveau [m tov Ref.]

VERGELIJKING RFSLRGPROFIELEN

Grosse WeLLen KanaL, Test 3

DUROSTfl

(36)

"7'

r"

-U.

I r 1 1 "i r • 4 -

-H- -4-

•+--.J.

• 4

-.L.

-H- -4-"7" O «*. o c CL £ O ü) 1 © CL. _ , O o c Q. E L. O (0 , i (0 o ü_ en c il) V JC<D -O 1 (E cn o o e 3 3 o C\J 1 w ' T

il

0

"

• • k E m o a X '7' t - 4• 7 -'7'

.L.

• 1 -

-4-NLveou [m tov Ref.]

VERGELIJKING RFSLRGPROFIELEN

Grosse NeLLen KanaL, Test 4

DUROSTR

(37)

Niveau [m tov Ref.

VERGELIJKING RFSLRGPROFIELEN

Grosse NeLLen KanaL, Test 5

DUROSTfl

(38)

Niveau [m tov Ref..

VERGELIJKING flFSLRGPROFIELEN

Grosse WeLLen KanaL, Test 6

DUROSTR

(39)

o

CD

n

o

DPKU

N

IDI

G

LflBOR

F

—ï O C

Sto

r

3 <

.oe

d

95

3 HYD

F

X» C l

ASO

_i_

n

ID

O <

OORW

F

• n

O CO

Waterstand [m tov Ref]

Slgn.golfhoogte [m]

Piekperiode [ s ]

ui ro

b

ru ui o ui ui ui U) UI

b

O) o CD o CD

b

U3 o o • -o -o ru o _ J , 4 - h r I i r-CL c

2-8

J - A — \ — J _4 ! 1 _ _ _ + . 4- 1 1

r—+

r-• r - - r ~ i

I . 1 . —I

d~i—i

J 4 T L (. I | ^^ _^ i i h r —

T — +

.L.

r

l 1 I

— 1 1

(40)

CV) O (jQ ! O O 2:

•

[— I D CD O 33 —J O t—* CO <-^

0

-J AU U <— 0 CD Q_ t CD

cn

0 < CD N O <-*• <

m

cn

[ ~

c_

•—•

cn

CD " 0 O • j

n

[—

n

o CO 16.0r (D o c 12.0 o < a> 8.0 4.0 = 0.0 4 . 0 1 2 . 0 --900 Pre-stormproflel Post-stormproflel DUROSTR-berekenlng -8.0 —-j-i. -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100

(41)

^ 1.

VERGELIJKING flFSLRGPROFIELEN

StormvLoed 1953 ; detail

DUROSTR

(42)

u -o O L <D o_ JC 0 E i—i Q O O t , 0 O) Ign . (O r—i <D O E "O O (Q <D O 1 4 . 0 12.0 10.0 Q n o . U c ft O . U c 5.0 >i ft 4 .V j . U O ft e . U 4 ft 1 . U u uc J . U 2 . 5 2 . 0 1.5 1 . 0 U . u

-°-

5

o

7 i 1 "1 1 1 ï -1 1 1 1 1 . 1 i ) 7 1 1 "7 1 1

-+

1 1 *-<**"^ _L i i i 7 1 1 | 1 1 ~~\ i 1 1 1 1 1._ 1 I 1 1 1

r

1 i 7 1 1 i l i r_i i 1 1 i i i i i 5

r

i i 7 1 1 1~ I 1 1 1 1 5 1 1 JL 1 1 1

r

_i i

ir

~t i i _i_ i i 5 1 I i i_ i I

r

i~ 1 7 | 10 7 i 10 J 1 _l 10 T 1 1 7 1 \ 1---N: I I I I | I I i T I I 7 I I I I I I I I I T I I ' I \ ' \ _

} \

I I I I I I _i I • I J_ I I

HYDRflULISCHE RflNDVOORWflflRDEN

H i jrr

icane

ELoLse

WflTERLOOPKUNDIG! LflBORflTORIUM

r '

i r_i i - i I ^L ! s i i_ i i i 15

r "

i i r_i i v 1 i i 1 i i i 15 1 1 1 I 1

r

\ !

\

i x i T~ i i L_ 1 1 1 15 7 1 1 r I i 1 — i i 1 S. 1 \ l 1 1 i "" 1 1 1 1

\[

1 1 i " 7 1 1 r • i i i i i i i i I \ !

Vu

\

i i H T 1 1 7 1 1 -t-1 1 1 1 _L 1 1 I 20 T 1 1 7 1 1 1" 1 1 1 1 1 1 1 i 20 1 1 1 1 1 1 T 1 1 7 " 1 | 1 1 1 1 i 1 1 I 20 1201 r T " 1-!_ Tijd •• " r~ j i _ Tijd

r

• l-Tijd j 25 [uren] 25 [uren] 25 [uren] DUROSTfl

- I

F L g . 3 . 4

(43)

m

70

o

~0 (D 00 o O

o

CD

In

X <

c m

-) (D

c

n

o r~

Q —' D

c_

(D

7\

m z

o

< - • ^ (D CO "0 O

m

o

er

O CO 10.0 (D O c f O 8.0 ^ 6.0 -4.0 T 1 ^ 2.0 --2.0 --4

Pre-stormprofleL

Post-stormprofleL

DUROSTfl-berekenlng

DUROS-berekenlng

0.0 -120 -100 -80 -60 -40 -20 20 40 60 80

(44)

m o o "O o PO

o

Ito

"

C D

m

x

X ~ C r- O -) ^ D (D I D 3 < =

(D

r

"

(D C O < O (D X

D

m

< o o

0 0 _o — j o 70*— H

s:

X» 1 '

o n

^ 3 O CO

Waterstan

d

[

m

to

v

Ref

]

I _UI i _b i o o b o « ^ •-* U I O U I <D

SLgn.golfhoogt

e

[m

]

-UV— h 1 1

r—+t—

r

1 —

o o . tu

b

PLekperLod e [s ] i-* *-k t-^ ** U ) & . U I O ) o b b b c j ^ J

(45)

m

?o r~ o o "O

o

CD Z) 00

o

O [VJ O CO OJ

n <

x m

(D m

3 r~

(D •—•

(D 7^

CD

z :

D CD

c

1

-"H

CO

I~

ID

CD " 0 70 O

m

n

^0

o

L0 12.O CD O c B.0 0 . 0 - 4 . 0 - 8 . 0 - 1 2 . 0 - 1 6 . 0 ' T ' I I T' ' T '

Pre-stormproflel

Post-stormproflel

DUROSTfl-berekenlng

h-

_T"

•-I

--I

^ L _

-4

A

i ! j | 1 V ,

T~'

• f

-I

"T"

t~-,_V

1---\

-600 -550 -500 -450 -400 -350

_{-300 -250 -200 -150 -100}

(46)

3/

1-100

r Berekende afslag [m /m ]

25 -25 50 75 100

Gemeten afslag [m /m )

VerkLorLng gebruLkte symboLen:

d Ml819—I proeven Tl t/m T13 en T29 [vaste condities) O M1819-I proeven T21 t/m T28 [var. condities)

A M1819-III proef Tl

+ M1263—III proeven Tl, T3 t/m T5 [dlv. condities) X H298-I proef T5 [vaste condities)

O M1797 proef Tl [var. condities) * M1811 proef Tl [var. condities) X GWK Proef Tl t/m T4 en T6 Z Stormvloed 1953

Y Hurrlcane Elolse W Extreme event

VERGELIJKING METING EN BEREKENING

Overzicht op lineaire schaal

DUROSTfl

RfsLag boven s v p .

(47)

1.00

Berekende ofslag [tn /m ]

0.75

0.50

0.25

0. CO,885 ± 0,139] fi

aem _L

0 . 7 5 1.00

3/ 1

00 0.25 0.50

Gemeten afslag [tn /m ]

Verklaring gebruikte symbolen:

• M1819-I proeven Tl t/m T13 en T29 [vaste condities) O M1819-I proeven T21 t/m T28 [var. condities)

* M1819-III proef Tl + M1263-III proeven T l , T3 t/m T 5 . [ d l v . c o n d i t i e s ) X H298-I proef T5 [ v a s t e c o n d i t i e s ) • M1797 proef Tl [ v a r . c o n d i t i e s ) •*• Ml811 proef T l [ v a r . c o n d i t i e s ) X GWK Proef Tl t/m T4 en T6 Z Stormvloed 1953 Y Hurrlcane Elolse W Extreme event

VERGELIJKING METING EN BEREKENING

Detalloverzlcht op LLneaLre schaal

DUROSTfl

flfslag boven svp.

(48)

102

10

1

10°

10-1 Berekende afslag [m /m ] 'T j L

[0,885 ± 0,139] R

qem I

.L.

I I I -H - ( - •

.J

10

-i

10°

Verklorlng gebruikte symbolen:

102

Gemeten afslag [m /m ]

M1819-I proeven Tl t/m T13 en T29 (vaste condities] M1819-I proeven T21 t/m T28 (var. condities)

M1819-III proef Tl

+ M1263-III proeven Tl, T3 t/m T5 (dlv. condities) X H298-I proef T5 (vaste condities)

O M1797 proef Tl (var. condities) f- M1811 proef Tl (var. condities) X GWK Proef Tl t/m T4 en T6 Z Stormvloed 1953