Golven
Waarnemingen van golven op de rivieren
Door het ontbreken van voldoende waarnemingen van golfhoogten en golfperioden op de rivier is het niet goed mogelijk aan te geven in welke mate de werkelijke golfaanval bij stromend water in de rivier zal afwijken van de berekende waarde; die geldt namelijk in het algemeen voor niet-stromend water.
In het Technisch Rapport Erosiebestendigheid van Grasland als Dijkbekleding (TAW, 1998) worden waarnemingen van golven en schade tijdens het hoogwater van 1995 aangehaald. Dit geeft een indicatie over de betrouwbaarheid van de golfgroeikrommes. Het citaat is hieronder weergegeven:
In de periode januari/februari 1995 zijn op zowel Rijn als Maas zeer hoge waterstanden voorgekomen … Bovendien stond er een wind met een kracht van ongeveer 5 Beaufort uit zuidwestelijke richtingen die (geschatte) golf hoogten veroorzaakte van maximaal 0,15 m. Op verschillende plaatsen op buitentaluds aan de noordoostzijde van de rivieren is schade ontstaan die overigens niet ernstig was. Het gebeurde vooral op plaatsen waar de grasmat een slecht ontwikkeld wortelstelsel had door een ongunstig beheer. Voorbeelden zijn het traject Opijnen-Heesselt, het traject langs de Fraterwaard bij Doesburg en het traject Lent- Oosterhout. Deze ervaringen stemmen overeen met die in de periode december 1993 t/m februari 1994 …
Bij het onderzoeken van de schadeproefvakken bleek dat de waargenomen golfhoogte aanmerkelijk lager was dan de golfhoogte die was voorspeld met de golfgroeikrommen van Bretschneider. De gemeten golfhoogte bedroeg ongeveer de helft van de voorspelde golf- hoogte. Op de voorspelling van de golfhoogte heeft de strijklengte een belangrijke invloed. Pas als een strijklengte wordt aangenomen die overeenkomt met de afstand tot de dijk van de laatste sterke gradiënt in de stroomsnelheid, blijkt de voorspelde golfhoogte gelijk aan Nader onderzoek is nodig om deze effecten in rekenregels te vatten.
Het bovenstaande maakt duidelijk dat er veel behoefte bestaat aan goede metingen van golven tijdens hoogwater op de rivieren. De metingen zouden op meerdere locaties tege- lijkertijd moeten plaatsvinden om een zo goed mogelijk beeld van de golven te verkrijgen. Windmetingen zijn daarbij onmisbaar.
Betrouwbaarheid golfgroeikromme Bretschneider
Reeds in LOR1 (TAW, 1985) wordt aangegeven dat een golfberekening met de golfgroei- kromme van Bretschneider een redelijke schatting geeft. Als invulling en achtergrond hier- van wordt gesteld dat:
in een enkel geval een gemeten significante golfhoogte tot tientallen procenten van de voorspelde waarde kan afwijken. Dit komt door een aantal invloeden waar zo’n model geen rekening mee houdt, zoals: invloed op de wind van terreinruwheid en obstakels bovenwinds en van temperatuurverschillen tussen lucht en water, invloed op de golven van variërende bodemruwheid en obstakels onder water, refractie van golven – dat is het bijdraaien van de golfkammen door stroming en variërende bodemdiepte –, en breking van golven op ondiepten.
De golfgroeikromme van Bretschneider is slechts één van de vele golfgroeikrommes die in de loop van de jaren zijn ontwikkeld. Voor het rivierengebied zijn strijklengtes tot onge- veer 4-5 km interessant. In Holthuijsen (1980) wordt een vergelijking gemaakt tussen verschillende golfgroeikrommes met een geselecteerde set metingen. Hieruit kan worden afgeleid dat voor korte strijklengtes de kromme van Bretschneider aan de hoge kant zit. Ook een recenter ontwikkelde kromme van Young en Verhagen (1996) op basis van metin- gen op een ondiep meer geven lagere golfhoogtes en golfperiodes dan de kromme van Bretschneider voor korte strijklengtes. De in paragraaf 11.3.1 genoemde lagere golfhoogtes tijdens het hoogwater van 1995 zouden dus ook (deels?) te maken kunnen hebben met een overschatting van de golfhoogte door Bretschneider.
Mogelijk is in de huidige golfberekeningen dus sprake van een overschatting van de bere- kende golfhoogte. Het blijft belangrijk te benadrukken dat een golfgroeikromme slechts een indicatie van de te verwachten golfhoogte geeft.
Interactie met stroming
Er is nog veel onbekend over golven in aanwezigheid van stroming (zie ook paragraaf 7.9.3). Eén van de aspecten hierin is de golfgroei bij stroming. Een vraag die hierbij een rol speelt is: kunnen golven bijvoorbeeld ‘oversteken’ over een snelstromende rivier? Juist in het bovenrivierengebied zijn de golven relatief klein en daardoor kan de invloed van de stro- ming van de rivier erg groot zijn. Wind met de stroming mee zal heel andere golfhoogtes geven dan wind tegen de stroming in. Met een maximale afvoer in de rivier zal de stroming ook behoorlijk groot zijn (tot enkele m/s). De stroming is turbulent hetgeen kan betekenen dat er golven sterk gedempt worden.
Voor een gedeelte van de Waal is met de golfmodellen HISWA en SWAN onderzocht wat de invloed is van stroming op golven (Beyer et al., 2000). De invloed van stroomsnelheden op de met HISWA berekende golfcondities, is een verlaging van de significante golfhoogte. De gemiddelde golfperiode wordt ook lager, behalve in sterke tegenstroom. HISWA geeft dan echter perioden die niet realistisch zijn. De invloed van stroming op de golfcondities berekend door SWAN is veel minder groot dan in HISWA. De golfhoogtes in SWAN zijn veel hoger. De over het algemeen sterk reducerende invloed van tegenstroom op golven, zoals Mogelijk is sprake van een overschatting van de golfcondities door het verwaarlozen van de interactie met stroming, maar het kan net zo goed een onderschatting zijn.
2D golfmodel
Verbeteringen in de golfmodellering voor rivieren zijn alleen te bereiken met een 2D-golf- model zoals SWAN. Hierin zijn de processen die een rol spelen bij golfgroei en golfvoort- planting fysisch gemodelleerd. Het verdient aanbeveling het onderzoek en de toepassing van SWAN op de rivieren voort te zetten. De belangrijkste aandachtspunten zijn hierbij de brede wateren van Haringvliet, Hollandsch Diep en Biesbosch, en de interactie met stroming tijdens hoogwater op de bovenrivieren.
