Neerslag / overslag - Processen en modellen

Neerslag / overslag

Behalve de invloed van de maatgevende hoogwaterstand op de waterspanningen, dient ook de invloed van extreme neerslag in een evenwichtsbeschouwing te worden betrokken.

Effect van neerslag in geval van rivierdijken

Voor iedere waterspanningsmeting waarmee de freatische lijn wordt bepaald wordt de gesommeerde hoeveelheid regen bepaald in de 7 dagen voorafgaand aan de waterspanningsmeting. De hoogte van de freatische lijn wordt dan geëxtrapoleerd naar een situatie waarbij rekening gehouden wordt met een regenperiode van één week met een overschrijdingsfrequentie van 2,5 * 10-4per jaar (22 mm per dag gedurende 7 dagen, formule van Reinhold).

In figuur 2.10 wordt een voorbeeld gegeven van een verband tussen gemeten freatische stijghoogtetoenames (horizontaal) ter plaatse van de binnenkruinlijn versus cumulatieve neerslag (verticaal).

Figuur 2.10 Verband tussen gemeten freatische stijghoogtetoenames (horizontaal) versus cumulatieve neerslag (verticaal) voor verschillende locaties langs een dijktraject.

Naderhand is deze methode verlaten en is met een standaard veilige verhoging van de freatische lijn van 0,8 m voor het neerslageffect gerekend ter plaatse van de binnenkruin en het binnentalud. De reden van deze standaardisatie was een te grote spreiding in de meetresultaten vanwege het grote aantal factoren dat de ligging van de freatische lijn bepaalt.

Inmiddels is voor rivierdijken gebruikelijk de situatie met extreme neerslag niet bij maatgevend hoog water maar alleen bij het optreden van gewoon hoog water te beschouwen. Een berekening met een standaard verhoging van 0,5 m (i.p.v. 0,8 m) voor rivierdijken is gebruikelijk, gebaseerd op de overwegingen dat globaal de volgende effecten zullen optreden:

• er wordt bij de evenwichtsbeschouwing van uitgegaan dat het optreden van de maatgevende hoogwaterstand en

  het tijdstip van de extreme neerslag niet samenvallen;

• de freatische lijn ter plaatse van de binnenkruinlijn en het binnentalud van de kleidijk stijgt in geval van extreme neerslag met 0,5 tot 1,0 m ten opzichte van de freatische lijn onder normale omstandigheden;

• het polderpeil stijgt in geval van extreme neerslag tot aan de gemiddelde maaiveldhoogte ter plaatse van de laagste gedeelten van de polder. Hierbij wordt verondersteld dat tevens de bemaling van de polder uitvalt;

• Effect van neerslag in geval van boezemkaden

  de invloed van neerslag op de waterspanning van dieper gelegen lagen neemt af tot nul aan de onderkant van het slappe lagenpakket.

  In figuur 2.11 en 2.12 is respectievelijk weergegeven een schematisering van de freatische lijn voor een situatie bij optreden van MHW en bij hevige neerslag.

  

  Figuur 2.11 Freatische lijn bij optreden MHW voor een rivierdijk

  

  Figuur 2.12 Freatische lijn bij hevige neerslag

  Voor boezemkaden geldt: de opbouw van het kadelichaam bepaalt de ligging van de freatische lijn (freatische grondwaterstand).

  Bestaat de boezemkade uit een zandlichaam met afsluitende deklaag dan zal de freatische lijn in de dijk nagenoeg lineair verlopen van maatgevend boezempeil naar polderpeil, hierop wordt de invloed van de neerslag gesuperponeerd. De kleideklaag vertraagt de reactie van de freatische grondwaterstand; dit wil zeggen dat het lang kan duren voordat een hoge freatische grondwaterstand weer af is genomen tot een gemiddelde stand. Dit betekent dat er in het kadelichaam nog een hoge grondwaterstand aanwezig is, terwijl de boezem en polderwaterstand al zijn gedaald tot het gemiddelde niveau. Dit naijleffect heeft een negatief effect op de stabiliteit van de kade.

  Bestaat de kade uit klei dan kan de freatische grondwaterstand hoger liggen dan in de situatie met een zandkern, omdat de capillaire werking in de klei de grondwaterstand verhoogt.

  Kaden die uitsluitend uit veen bestaan, zijn meestal tussenboezemkeringen. Vanwege verwering van het veen door zon, oxidatie en verwaaiing zijn deze in de loop der tijden voorzien van een kleiige afdekking. De veenkern zal door consolidatie onder invloed van de ophooglagen zo worden samengedrukt dat de dikte in de loop der tijden steeds verder zal afnemen. Veenkaden kunnen in het algemeen zeer gevoelig zijn voor droogte.

  Bij bovenstaande aanwijzingen moet de breedte van de kade in beschouwing worden genomen. Er bestaat een reëel gevaar dat de kade zo smal is dat het grondwater uittreedt uit het binnentalud. Het binnentalud kan dan eroderen of verweken. Een oplossing voor dit probleem kan het aanbrengen van een drainage voorziening in de binnenteen van de kade zijn. Deze drainagevoorziening moet dan zodanig worden aangebracht dat het water niet meer via het binnentalud uit kan treden.

  Bij boezemkaden wordt de situatie met de maatgevende boezemstand en het optreden van extreme neerslag wel gecombineerd beschouwd. Globaal zullen bij extreme neerslag de volgende effecten optreden:

• ter plaatse van het intreepunt op het buitentalud ligt de freatische lijn gelijk aan boezempeil in de situatie met

  hevige neerslag;

• ter plaatse van de binnenkruinlijn stijgt de freatische lijn met circa 0,3 m ten opzichte van de freatische lijn onder normale omstandigheden, maar deze wordt nooit hoger dan boezempeil in de situatie met hevige neerslag;

• Effect van overslag

  ter plaatse van de binnenteen ligt de freatische lijn bij benadering gelijk aan het maaiveld.

  In geval van een inhomogene opbouw van de kade kan het waterspanningsverloop sterk afwijken. Opgemerkt zij verder nog, dat het effect van extreme neerslag onderwerp vormt van nadere studie.

  Met betrekking tot overslag worden drie overslagdebieten onderscheiden: 0,1, 1 en 10 l/m/s. Deze debieten hebben echter voor de dimensionering op infiltratie geen betekenis. Slechts van belang is dat er voldoende water op het talud aanwezig is om voor infiltratie te kunnen zorgen.

  Momenteel1 ontbreekt een gevalideerd rekenmodel om de verschijnselen die bij overslag optreden, te kunnen kwantificeren. Dit is er de oorzaak van dat veel dijken op overslag worden overgedimensioneerd. Als eenmaal een kwantitatief rekenmodel beschikbaar is, kan een dijk desgewenst op beperkte overslag worden gedimensioneerd. Via de hoogte-eis kan de overslag echter worden beperkt. Voorlopig mag worden aangenomen dat bij een overslagdebiet kleiner of gelijk aan 0,1 m/l/s niet voldoende infiltratie optreedt om een verhoogde waterspanning in een potentieel glijvlak te doen ontstaan. Er is dan geen gevaar voor afschuiving door overslag en infiltratie.