Fenomenologische procesbeschrijving van erosie kruin en binnentalud - Stabiliteit bekleding gras

Bij golfoverslag slaan de hoogste golven over de kruin van de dijk. De over de dijk slaande golven geven telkens gedurende enkele seconden een hoge stroomsnelheid op de kruin en het binnentalud, waardoor de grasbekleding wordt blootgesteld aan een sterk wisselende waterdruk en kan eroderen.

De sterkte van de grasbekleding concentreert zich in de toplaag van circa 20 cm dikte. Deze toplaag bestaat uit de graszode van 5 à 10 cm dikte en de hieronder gelegen zone waar de wortels nog een grote invloed hebben op de erosiebestendigheid van de grond. Uit grootschalige golfoverslagproeven is gebleken dat een graszode met een dicht wortelnet zeer effectief is in het vasthouden van grond in deze stroming. Het geleidelijk wegspoelen van gronddeeltjes uit en door de zode blijkt dan ook niet maatgevend voor de sterkte van de bekleding.

Uit waarnemingen is gebleken dat de wortelmat ergens scheurt waardoor ineens een stuk van de zode uit de bekleding loskomt. Er is bij meerdere overslagproeven geconstateerd dat een eerste gat in de zode leidt tot het benedenwaarts afstropen van de zode en de schade slechts langzaam verdiept. In een enkel geval verdiepte de erosiekuil zich echter veel sneller.

Voor het mechanisme erosie van kruin en binnentalud is falen van de grasbekleding gedefinieerd door het moment dat de sterk doorwortelde toplaag met een dikte van circa 0,2 m lokaal wordt doorbroken en de erosie van de onderlaag begint (faaldefinitie).

Na het falen van de grasbekleding, zal het onderliggende materiaal verder eroderen. Een erosiekuil kan verder verdiepen en zich stroomopwaarts uitbreiden, wat uiteindelijk kan leiden tot een profiel dat lager is dan de buitenwaterstand en bresvorming, zie Figuur 7.10. Het is afhankelijke van het onderliggende materiaal en de plek waar de grasbekleding faalt hoelang dit proces in beslag neemt en of dit nog voldoende reststerkte heeft om bresvorming te voorkomen. Binnen de Eenvoudige en Gedetailleerde toets wordt reststerkte na falen van de grasbekleding op het binnentalud niet in rekening gebracht.

De belasting, golfoverslag, wordt gekarakteriseerd door het gemiddeld overslagdebiet in m³/s/m of l/s/m. Het maakt echter een groot verschil of het golfoverslagdebiet een gevolg is van een relatief hoge waterstand en lage golven of een relatief lage waterstand en hoge golven. In het eerste geval zullen relatief veel golven over de dijk slaan, maar slechts kleine volumes met een lage snelheid. In het tweede geval gaat het om weinig overslagvolumes, maar wel heel grote, met een hoge stroomsnelheid. Dit laatste geeft een veel grotere belasting op de grasbekleding.

Overgangen in een grasbekleding zijn vaak de zwakste plek. Kleine objecten, zoals paaltjes of kleine schades, leveren geen significante aantasting van de erosiebestendigheid. Echter scherpe knikken in een talud, grotere objecten zoals bomen of bebouwing en overgangen tussen gras en bijvoorbeeld een weg, kunnen wel aanzienlijk zwakker zijn. Zowel de sterkte van de graszode kan rondom een overgang lager zijn, bijvoorbeeld omdat het gras niet vastgroeit aan een object, en de belasting kan groter zijn doordat de drukgradiënten op het talud groter zijn rondom een overgang.