Fenomenologische procesbeschrijving - Duinwaterkering

Het faalmechanisme duinafslag treedt specifiek op voor de primaire duinwaterkeringen langs de Noordzeekust. Tijdens zware stormen op het Noordzeebekken treedt er waterstandopzet door wind op. In combinatie met het getij leidt dit tot een hoge waterstand: het stormvloedpeil. Deze stormen zijn ook verantwoordelijk voor de groei van (wind)golven die worden beschreven met een golfhoogte en een golfperiode. Stormvloedpeil, golfhoogte en golfperiode vormen daarom de basis voor de Hydraulische Randvoorwaarden voor duinafslag.

Wanneer windgolven de ondiepe kust naderen, breken er veel golven. De hoeveelheid golfbreking wordt bepaald door de lokale waterdiepte. Bij de golfbreking gaat een deel van de golfenergie verloren, waardoor de golfhoogte lager wordt. Maar bij de golfbreking ontstaan ook zogenaamde lange golven met een periode gelijk aan 5 – 10 keer de golfperiode van de gebroken windgolven, zie Figuur 9.1. Deze lange golven breken pas veel later en zijn daarom in staat om het duinfront gemakkelijker te belasten dan de windgolven.

De sterkte van een duinwaterkering is gelegen in de vorm en het volume zand dat in een duinwaterkering aanwezig is. Dat laat zich beschrijven met een dwarsprofiel, loodrecht op de kustlijn. Daarnaast is de korreldiameter van het zand van belang, waarbij een grotere korreldiameter voor minder duinafslag zorgt.

Onder invloed van golven, stromingen en wind hebben duinwaterkeringen een dynamisch karakter. Reeds onder normale omstandigheden vindt er transport van zand plaats waardoor op de ene locatie zand erodeert en op een andere locatie aanzanding optreedt. Om structurele erosie tegen te gaan waardoor uiteindelijk duinwaterkeringen zouden kunnen falen, voert het Rijk sinds 1990 een kusthandhavingsprogramma uit. Zonder deze maatregelen zou op plaatsen van structurele erosie tijdens stormen veel zand van het duin afslaan dat vervolgens wordt afgevoerd naar omliggende gebieden. Als gevolg hiervan zou na verloop van tijd het duin zijn sterkte verliezen.

Tijdens stormen wordt de waterstand verhoogd waardoor golven boven de duinvoet kunnen komen en er afslag van het duinfront kan optreden. Als gevolg van windopzet, golfopzet en golfoploop is deze waterstand hoger dan de waterstand die op dat moment op zee wordt gemeten.

Als door stormopzet de golven een duin gaan belasten, wordt het duinfront aan de onderkant uitgehold. Als gevolg hiervan wordt het duintalud steiler, totdat er een instabiele situatie optreedt en er opeens een hoeveelheid zand naar beneden stort. Door golfbeweging en retourstroom wordt dit zand zeewaarts afgevoerd, totdat er opnieuw uitholling van het duintalud optreedt en het proces zich herhaalt, zie Figuur 9.2.