Stationaire benadering: extrapolatie van topstanden en momentane peilbuisstanden (bij par. 2.3.5) - Bijlage 3

Intreepunt

Het intreepunt is de positie waarop de hoogwaterrandvoorwaarde effectief aanwezig is in de watervoerende zandlaag onder een waterkering. In figuur b3.4 is dat verduidelijkt.

Figuur b3.4 Bepaling van het intreepunt uit peilbuiswaarnemingen

Indien de afsluitende laag nauwelijks of geen water absorbeert (bijvoorbeeld direct onder een oude dijk van klei) is het verloop van de stijghoogte in de watervoerende zandlaag lineair. Met twee peilbuizen en inzicht in de geologische gelaagdheid is dan het intreepunt eenvoudig en éénduidig vast te stellen.

Indien de afdekkende laag water absorbeert (kwel), is het stijghoogteverloop gekromd volgens een e-macht. Het intreepunt is dan niet eenduidig vast te stellen. Bij lineaire interpretatie wordt dan een fictief intreepunt bepaald (zie figuur b3.5). Aangezien voor stationaire grondwaterstroming de vorm van het stijghoogteverloop onafhankelijk is van de mate van hoogwater, is de positie van het fictieve intreepunt stabiel en kan als zodanig voor ontwerpsituaties worden gebruikt.

Figuur b3.5 Bepaling van het intreepunt uit peilbuiswaarneming bij kwel

Bij niet stationaire stroming is het fictieve intreepunt niet stabiel, maar verloopt met de tijd (zie figuur b3.6). Het kan als zodanig dan niet gebruikt worden voor ontwerpsituaties. In dat geval is het vaststellen van het echte intreepunt noodzakelijk door het bepalen van de transiënte lekfactor.

Figuur b3.6 Instationair stijghoogte verloop

Kantelpunt

Als er bij onderlopen van het voorland waterinzijging naar de watervoerende zandlaag optreedt en in het achterland kwel, dan vertoont de stijghoogteverdeling een golvende lijn. De positie waar inzijging overgaat in kwel (omkering van de lekstroom door de toplaag) wordt het kantelpunt genoemd. In deze situatie is er geen sprake van een intreepunt. Het kantelpunt kan worden geconstrueerd indien de lekfactoren van het voorland en het achterland zijn vastgesteld. Voor stationaire stroming geldt voor de lekfactor:

voorland: λ’ = √(Tc’) en achterland: λ= √(Tc)

met T: transmissiviteit (kD in de zandlaag) en c de hydraulische weerstand (D/k in de toplaag). De waarde van de lekfactoren wordt dus bepaald door de geometrie (laagdiktes) en de doorlatendheden. De positie van het kantelpunt wordt aangenomen midden onder de (bij voorkeur dichte) dijkkern. De stijghoogte ϕkp op die positie bij waterstandsverhoging H wordt gegeven met de volgende formule.

Kantelpunt: ϕkp ϕ0 = H / (1+µ) met µ= λ’/λ

Hierin is ϕ0 het polderpeil. Dit is in figuur b3.7 geschetst.

Figuur b3.7 Kantelpunt bij overlopen van voorland

Bij niet-stationaire grondwaterstroming, cyclisch door getijden of tengevolge van een plots hoogwater, gelden andere (lagere) lekfactoren, die niet alleen door de geometrie en de doorlatendheden worden bepaald maar ook door de elastische berging (voorland compressie, achterland zwel). Als er sprake is van herbelasting, zijn de compressie- en zwelcoëfficiënt (c’ en cv) nagenoeg gelijk. In dat geval is de verhouding van de voorland-lekfactor en achterland-lekfactor gelijk bij stationaire en niet-stationaire stroming. Zo niet, dan geldt µ(:) (c/c’)0,25, dit betekent een zwakke invloed. Daardoor veschuift het kantelpunt in de tijd. Meestal is de positie van het kantelpunt nagenoeg gelijk in stationaire en niet-stationaire situaties.

De stijghoogte onder het achtertalud van de dijk is meestal maatgevend voor de macrostabiliteit aldaar. De stijghoogte in de zandlaag op afstand x van het kantelpunt onder het achtertalud is gelijk aan

Indien x<<λ volgt hieruit dat die stijghoogte nagenoeg gelijk is aan die van het kantelpunt. Dit betekent, dat iedere tijdsafhankelijke stijghoogte in de zandlaag onder het achtertalud gelijk is aan de stationaire stijghoogte van het kantelpunt. Dit maakt de analyse gemakkelijk.