Erosie binnentalud - Bijlage 2 (vervolg)

Parameters

Er worden bij het ontwerp vier parameters onderscheiden:

• overslagdebiet
• taludhelling
• type grond
• type grasmat.

Het overslagdebiet en de taludhelling kunnen als de belasting worden beschouwd, het type grond en grasmat zijn sterktepara­meters.

Belasting

In Leidraad 1 worden drie debieten genoemd, die bij overslag op het binnentalud als karakteristiek voor een klasse van belasting worden beschouwd: 0,1, 1 en 10 l/m's. 0,1 l/m's is heel lichte overslag, vergelijkbaar met een flinke regenbui. 1 l/m's wordt gezien als echte overslag. Een dergelijk debiet kan zelfs onder redelijk gunstige omstandigheden toch nog schade aanrichten. 10 l/m's wordt als zware overslag aange­duid. Het lopen over de kruin van de dijk is hierbij onverant­woord.

De watersnelheid langs het talud is een maat voor de schuif­spanning op de bodem en daarmee een maat voor de erosie. Naar mate het talud steiler wordt, des te groter zal de watersne1heid bij overslag zijn, zodat ook de erosie toeneemt. Helaas moet worden geconstateerd dat er momenteel nog onvoldoende kennis aanwezig is om een relatie tussen de watersnelheid als functie het overslagdebiet en de taludhelling te formuleren. Daarom is het niet mogelijk deze twee belastingsparameters samen te voegen tot één belastingsparameter.

Sterkte

De sterkte van de grond wordt kwalitatief opgegeven in erosie­ gevoeligheidscategorieën. De indeling is afkomstig uit Leidraad 2 en keuringseisen klei voor de dijkbouw (van Ooijen e.a., 1994).

Klei

Klei van categorie 1 heeft een vloeigrens groter dan 45% en een plasticiteitsindex die groter is dan 0,73 x (de vloeigrens - 20) en waarbij het zandgehalte lager is dan 40%. Deze zware klei is weinig erosiegevoelig.
Klei van categorie 2 heeft een vloeigrens lager dan 45% en een plasticiteitsindex die groter is dan 18% en waarbij het zandgehalte lager is dan 40%. Deze matig zware klei is weinig tot matig erosiegevoelig.
Klei van categorie 3 heeft een plasticiteitsindex die lager is dan 18% of lager dan 0,73 x (de vloeigrens - 20) en/of een zandgehalte dat hoger is dan 40%. De grond heeft echter wel een lutumgehalte van tenminste 8%. Deze heel lichte klei is sterk erosiegevoelig.
Hieraan is nog toegevoegd grond van categorie 4. Dit is zand met een lutumpercentage kleiner dan 8%. Deze wordt overigens niet vermeld in Leidraad toetsing (van Hijum, 1994).

Grond van de categorieën 1 en 2 mogen bovendien noch meer dan 25% gewichtsverlies door inwerking van HCl vertonen, noch meer dan 8% (gewicht) aan organische stof bevatten. Voor de methode van bepaling van kalk en organisch materiaal wordt verwezen naar de keuringseisen klei voor de dijkbouw (van Ooijen e.a., 1994).

Grasmat

Een tweede, ook kwalitatieve, sterkteparameter is de kwaliteit van de grasmat. Deze wordt in drie categorieën onderverdeeld. In het algemeen geldt dat een goede grasmat een homogene bedekking heeft en een goede doorworteling. Vereist voor een goede doorworteling is dat er veel soorten in te vinden zijn. Dit kunnen zowel grassen als kruiden zijn. Essentieel is dat er weinig voedingsstoffen in de bodem zitten, zie paragraaf 3.4 Beheer en onderhoud grastaluds .

Voor de indeling van de grassen in drie categorieën, A, B en C, is een matrix opgesteld, zie figuur 2.F.1.

Gras van categorie A kan worden verkregen door waterstaatkun­dig of natuurtechnisch beheer. Wat dit type beheer inhoudt, is beschreven in paragraaf 3.4.1, zie ook [Fliervoet, 1992].

Gras van categorie B kan worden verkregen door aangepast agrarisch of extensief agrarisch beheer.

Gras van categorie C is meestal het resultaat van intensief agrarisch beheerde grond, of een talud, dat regelmatig en intensief wordt belopen of slecht wordt onderhouden.

Voor de methode van bepaling van de bedekking en de doorworte­ling wordt verwezen naar [van Hijum, 1994].

Steilheid

Een constructie met een steil talud is lastiger te onderhouden. Activiteiten zoals belopen, die bij een flauw talud zonder schade kan geschieden, kunnen bij steile taluds juist aanleiding geven tot schade. Het beheer dient te voorzien in controles en maatregelen om deze schade in een vroeg stadium te kunnen opsporen en herstellen.

Vlakheid

Vooral bij hoge belastingen is het belangrijk dat het talud een egaal oppervlak heeft. Indien er in het oppervlak van het talud onregelmatigheden voorkomen, bijvoorbeeld kleine kuilen of hobbels, kan op een dergelijke plaats juist veel erosie ontstaan. Ook rond obstakels, zoals paaltjes of forse graspol­len, kan erosie bij een lagere belasting beginnen, dan op een vlak gedeelte.

Indeling

Het feit dat er vier verschillende onafhankelijk van elkaar te variëren parameters zijn, maakt het moeilijk een simpele matrix op te stellen. Deze zou vierdimensionaal moeten zijn. Daarom wordt een iets andere aanpak gevolgd. Er worden drie discrete overslagdebieten genoemd. Per overslagdebiet wordt een drie-dimensionale matrix getekend, zie de figuren 2.F.2 t/m 2.F.4. Een dergelijke matrix is hier als drie horizontale vlakken in een blok voorgesteld. In het grondvlak van dat blok staan in de lengte de verschillende taludhellingen, te weten 1:1, 1:1,5, 1:2, 1:2,5 en 1:3 en in de breedte de kwaliteit van de grond, aangegeven met de typen 4, 3, 2 en 1. Loodrecht op het grondvlak staat in de hoogte de classificatie van het gras, aangegeven als A, B, C en D. In welke categorie een grasmat thuishoort, wordt bepaald uit figuur 2.F.1. Gras van categorie D is een wat merkwaardige benaming voor gras: er is in dat geval praktisch geen begroeiing aanwezig.

Een toelaatbare combinatie van belasting (taludhelling en overslag) en sterkte (type gras en grond) is aangegeven met een '+' teken, een ontoelaatbare combinatie is aangegeven met een '-' teken. Een factor die niet in deze figuren is aangege­ven is de duur van de belasting. Als een '+' teken in de figuren 2.F.2 t/m 2.F.4 is vermeld, betekent dit dat deze combinatie van belasting en sterkte zodanig is, dat tijdens de duur van een extreme belasting de erosie nog zodanig klein is, dat geen schade aan de primaire functie van de constructie zal worden veroorzaakt. Er kan echter wel een behoorlijke erosie optreden, die tot herstelwerkzaamheden noopt. De kans dat een dergelijke schade optreedt is des te groter naar mate de naaste buren van een '+' teken worden gevormd door '-' tekens.

Uit figuur 2.F.2 blijkt dat een debiet van 0.1 l/m's eigenlijk niet als een bijzondere belasting wordt gezien. Het binnenta­lud wordt niet op erosie aangesproken. Een dergelijk debiet is waterbouwkundig gezien verwaarloosbaar, het treedt reeds bij een zware regenbui op. De tijdsduur van een dergelijke zware regenbui (enkele minuten) is echter klein ten opzichte van de periode, waarin golfoverslag optreedt: enkele uren. Dijken zullen over het algemeen zo worden geconstrueerd, dat er door regen geen merkbare schade optreedt. Indien dat wel het geval zou zijn, zou een waterschap vrijwel wekelijks onderhoud aan de dijk moeten plegen. Derhalve mag wat betreft het verschijn­sel erosie bij een te verwachten overslagdebiet van 0.l l/m's vrijwel iedere grondsoort, ieder type grasbedekking en iedere taludhelling worden toegepast, zie figuur 2.F.2. Uitzondering hierop vormt grond van categorie 4 (zand) bij ontbreken van een grasbedekking.

In de aanlegfase kan het echter voorkomen dat er nog nauwelijks van een grasbedekking sprake kan zijn. Het is dan niet denkbeeldig dat er tijdens een fikse regenbui erosie aan het talud kan optreden. Indien dit ontoelaatbaar is, kan er gebruik worden gemaakt van bijvoorbeeld een doorgroeibaar geo­textiel vervaardigd uit jute. In de eerste tijd na de aanleg, als de grasbedekking nog niet zijn volledige sterkte heeft bereikt, levert dit geotextiel additionele sterkte. Het jute verteert later, als de grasmat op sterkte is gekomen.

Debieten van 1 en 10 l/m's, zie figuren 2.F.3 resp. 2.F.4 zijn wel belastingen, waar rekening mee moet worden gehouden. Vooral bij 10 l/m's worden er hoge eisen aan de grasmat ge­steld.

Voor de dimensionering van een dijk op erosie wordt van deze figuren uitgegaan. De '+' tekens moeten als een grenstoestand worden beschouwd. Als een talud van 1:2,5 nog met een '+' is aangegeven, maar 1:2 met een '-', dan geldt dat alle taludhellingen tussen 1:2,5 en 1:2 ook met een '-' zijn aangegeven.

Verklaring:

+ combinatie met aanvaardbaar weinig erosie

- combinatie met te veel erosie

type gras zie 2.F.4.4

categorie grond zie 2.F.4.3

Verklaring:

+ combinatie met aanvaardbaar weinig erosie

- combinatie met te veel erosie

type gras zie 2.F.4.4

categorie grond zie 2.F.4.3

Verklaring:

+ combinatie met aanvaardbaar weinig erosie

- combinatie met te veel erosie

type gras zie 2.F.4.4

categorie grond zie 2.F.4.3