Bij studies naar overstromingskansen en/of risico's is het belangrijk dat kan worden vastgesteld wanneer de dijk zal doorbreken. Het is dus belangrijk dat hiervoor het bezwijken van de toplaag van een grasbekleding bij golfoverslag kan worden berekend. Daarna kan de reststerkte van de onderlaag en kern mogelijk nog iets toevoegen. Dus ook hier is begin van schade aan het grastalud niet belangrijk. Als een goede schatting of berekening van de kritische snelheid kan worden gemaakt, dan geeft een cumulatieve belasting van 3500 m2/s2 een goed idee van het bezwijken van de toplaag, vooropgesteld dat een op het oog gesloten
grasmat aanwezig is.
Bij de toetsing van dijken is het echter niet gewenst om op het bezwijkniveau te gaan zitten. Er moet voldoende veiligheid zitten tussen de toetsomstandigheid en het bezwijken van het talud bij overslag. Het mag echter duidelijk zijn dat een overslagdebiet van 1 l/s per m niet of nauwelijks een belasting betekent voor het mechanisme erosie bij golfoverslag, zie ook Tabel 6.1, en dat binnentaluds van dijken veel meer golfoverslag aankunnen, als er een goede gesloten grasmat aanwezig is. Daardoor zit er kennelijk een grote veiligheid tussen de huidige toetscriteria en het bezwijken van kruin en/of binnentalud. Het is ook om deze reden dat de nieuwe toetsregel in veel gevallen van 5 l/s per m uit gaat (zie paragraaf 7.5).
Het verloop van de waterstand bij (extreme) storm geeft een piek van orde 4 uur. Tijdens deze periode zou 5 l/s per m overslag mogen bestaan. Maar ook bij opkomend en neergaand water rondom de piek zal er overslag zijn, maar kleiner. Voor de eenvoud wordt daarom gekozen voor 6 uur met 5 l/s per m.
Uit de analyse van alle overslagproeven komen de volgende schadedefinities naar voren: Begin van schade L(u2 – uc2) = 500 m2/s2 (grote spreiding)
Meerdere kale plekken L(u2 – uc2) = 1000 m2/s2
Bezwijken toplaag L(u2 – uc2) = 3500 m2/s2
Conservatief is als we uitgaan van een zanddijk, zoals de Vechtdijk, met een kritische snelheid van 4 m/s. Voor kleine golfhoogten (kleiner dan 1 m), bestaan deze dijken in Nederland (zoals de onderzochte Vechtdijk). Voor grotere golfhoogten, zoals bij zee- en meerdijken, is dit waarschijnlijk een erg conservatieve aanname. Met behulp van Tabel 6.1, of met Figuur 6.2 tot en met Figuur 6.4, is de cumulatieve overbelasting bij 5 l/s per m te berekenen.
Zanddijk, uc = 4 m/s, duur 6 uur, 5 l/s per m overslag Hs = 1 m L(u2 – uc2) = 24 m2/s2
Hs = 2 m L(u2 – uc2) = 348 m2/s2 Hs = 3 m L(u2 – uc2) = 714 m2/s2
Alleen bij een zanddijk en 3 m golfaanval is begin van schade te verwachten, bij lagere golfhoogten zal er waarschijnlijk niets gebeuren. Gaan we uit van een grasmat op een kleidijk in plaats van een zanddijk, zoals op de proeflocatie bij St Philipsland, dan geldt een kritische snelheid van 5 m/s. De cumulatieve overbelasting bij 5 l/s per m wordt dan lager.
Slechte toplaag, uc = 5 m/s, duur 6 uur, 5 l/s per m overslag Hs = 1 m L(u2 – uc2) = 0 m2/s2
Hs = 2 m L(u2 – uc2) = 66 m2/s2 Hs = 3 m L(u2 – uc2) = 270 m2/s2
In bovenstaand geval is helemaal geen schade te verwachten. Gezien bovenstaande uitkomsten van de cumulatieve overbelasting, die in praktische zin allemaal kleiner zijn dan
500 m2/s2, zou gesteld kunnen worden dat voor toetsomstandigheden een cumulatieve
overbelasting van L(u2 – uc2) = 250 - 500 m2/s2 aangehouden zou kunnen worden. Bij de hoogste waarde zou in sommige gevallen dan mogelijk op een enkele plek een beetje schade zijn (de waarde 500 m2/s2 voor begin van schade heeft een grote spreiding).
Maar wat is nu de reserve veiligheid? De toplaag bezwijkt bij L(u2 – uc2) = 3500 m2/s2. Met behulp van Tabel 6.1 is door middel van interpolatie ook uit te rekenen welk gemiddeld overslagdebiet nodig is gedurende 6 uur om tot deze bezwijkbelasting te komen. Dit kan ook door middel van Figuur 6.2 tot en met Figuur 6.4, waarbij het bezwijkcriterium is gegeven door de waarde van 3500/6 uur = 583 m2/s2.
|
Duur overslag 6 uur
|
uc = 4 m/s (zanddijk)
|
uc = 5 m/s (mininum gras op klei)
|
|
Hs = 1 m
|
q = 45 l/s per m
|
q > 75 l/s per m
|
|
Hs = 2 m
|
q = 26 l/s per m
|
q = 48 l/s per m
|
|
Hs = 3 m
|
q = 19 l/s per m
|
q = 35 l/s per m
|
De zanddijk bij 3 m golfhoogte is natuurlijk het zwakste en zou bezwijken bij 19 l/s per m, wat bijna viermaal zoveel is als de overslag bij toetsomstandigheden. Maar zoals eerder gezegd, deze combinatie van zanddijk en grote golfhoogte komt in Nederland niet voor. Als van gras op een kleilaag toplaag wordt uitgegaan met uc = 5 m/s, dan is de overslag bij bezwijken in dit geval 35 l/s per m en dat is veel hoger dan de overslag van 5 l/s per m bij toetsomstandigheden. De verschillen worden nog groter als er lagere golven kunnen worden aangehouden en/of van een sterkere toplaag mag worden uitgegaan met uc = 6,3 m/s.
Al met al geeft een gemiddeld overslagdebiet van 5 l/s per m nog steeds een grote veiligheid ten opzichte van bezwijken van de toplaag van een grasbekleding. Bij een gedetailleerde toetsing zou van een ondergrens van 4 m/s voor de kritische snelheid kunnen worden
uitgegaan (gegeven een op het oog gesloten grasmat). Indien een geavanceerde toetsing nodig is, dan zou aan het vaststellen van de werkelijke kritische snelheid gedacht kunnen worden, maar mogelijk ook aan een proef met de golfoverslagsimulator.
Voor de validatie van de cumulatieve overslagbelasting aan de hand van de uitgevoerde golfoverslagproeven wordt verwezen naar Bijlage D.
