De aanwezigheid van kortdurende belasting (tijdsafhankelijkheid) heeft positieve invloed op de veiligheid tegen terugschrijdende erosie. Deze positieve invloed verloopt via twee verschillende processen. Ten eerste: het grondwatersysteem reageert vertraagd op een kortdurende belasting waardoor een ander stijghoogteverloop ontstaat dan bij een langdurige (stationaire) belasting. Ten tweede vraagt de groei van een erosie kanaal een zekere tijd waardoor overschrijding van het kritieke verval niet direct leidt tot falen.

Tijdsafhankelijke grondwaterstroming

Het analyseren van de tijdsafhankelijkheid van grondwaterstroming kan in sommige situaties leiden tot lagere stijghoogtes in het watervoerend pakket dan wanneer wordt uitgegaan van een stationaire (niet-tijdsafhankelijke) grondwaterstroming. Als deze vorm van tijdsafhankelijkheid meegenomen wordt in berekeningen met terugschrijdende erosie, dan is dat inpasbaar maar met aanpassingen. Hierbij wordt terugschrijdende erosie niet berekend tussen het intredepunt en het uittredepunt, maar vanaf de buitenteen tot aan het uittredepunt. Daarbij wordt de buitenwaterstand bij het intredepunt vervangen door de tijdsafhankelijke stijghoogte ter plaatse van de buitenteen. Modellering van de stijghoogte gegeven tijdsafhankelijkheid is gegeven in de artikelen Grondwaterstroming algemeen en Model voor stroming onder een dijk.

De rekenmethode gebruikt diverse aannames. Aandacht gaat uit naar de validatie van deze aannames. Dit kan door middel van monitoring met peilbuizen, daarbij is het van belang dat er tenminste een piek en een dal in de buitenwaterstand moet optreden in de monitoringsperiode. De opzet van peilbuisonderzoek is beschreven in de artikelen Geohydrologie bij de dijk monitoren, Instrumenten om waterspanningen te meten en Berekenen waterspanningen.

Het artikel Achtergronden tijdsafhankelijke grondwaterstroming geeft achtergrondinformatie over het tijdsafhankelijke fysisch gedrag van grondwaterstroming.

Groeisnelheid erosiekanaal

Piping is een geleidelijk erosieproces. De hoogwaterduur heeft veel invloed op piping. Rivierhoogwater wordt gekenmerkt door langdurige hoge waterstanden (weken). Stormopzet bij meren en aan de kust is meestal juist van korte duur (één tot enkele dagen). In kustgebieden, benedenrivieren en meren wordt de ontwikkeling van piping daarom beperkt door de korte hoogwaterduur. Bij de bovenrivieren is er meer tijd beschikbaar voor pipeontwikkeling. Dit geeft extra tijd voor noodmaatregelen zoals bijvoorbeeld opkisten van wellen.

Belangrijke factoren die bepalen of een pipe zich tijdens een hoogwater ontwikkelt tot een bres zijn:

• De lengte van het erosiekanaal is al aanwezig voor een hoogwater. Hierdoor worden het faalproces en de standduur verkort, en is het toepassen van tijdsafhankelijke pipegroei minder kansrijk. Een belangrijke vraag en aandachtspunt hierbij is de cumulatie van groei tijdens alle hoogwaters die optreden tijdens de levensduur.
• Op welk moment tijdens de hoogwatergolf de groei van de pipe begint. Dit hangt samen met de timing van scheurvorming (opbarsten) en zandtransport (heave).
• De pipegroeisnelheid, die toeneemt met korrelgrootte en waterstand.
• De hoogwaterduur (korte stormopzet versus lange rivierafvoer), die bepaalt hoeveel tijd beschikbaar is voor erosie.
• De effectiviteit van noodmaatregelen, uitgedrukt in kans op detectie en de benodigde tijd voor het uitvoeren van de maatregel (opkisten, peilopzet etc.).

Gebaseerd op dit principe bevat Hoofdstuk 3 van de Handleiding Overstromingskansanalyse Dijken/dammen – deel 2 Piping een beslisregel waarmee piping onder voorwaarden wordt uitgesloten bij dijken langs de kust.

Een kwantitatieve rekenmethode waarin alle bovengenoemde factoren meegenomen kunnen worden is gegeven in [Pol et al, 2024]. Deze referentie bevat onder andere een formule voor de pipegroeisnelheid als functie van korrelgrootte, optredend verval, kritiek verval en pipelengte.

Bij toepassing voor beoordelen en ontwerpen dient aandacht gegeven te worden aan de onderstaande zaken:

• Tijdsafhankelijk verloop van hoogwaterstanden.
• Een eerste handvat is de waterstandsverlopentool (zie waterstandsverlooplijn). Deze geeft specifiek voor de geotechnische faalpaden het verloop van een representatieve hoogwatergolf. Deze is echter alleen representatief voor waterstanden rond de normfrequentie.
• Bepalen groeisnelheid van het erosiekanaal. Hiervoor zijn meerdere opties:

- Uitgaan van de formule voor de groeisnelheid uit [Pol et al, 2024].

- Rekenen met een constante groeisnelheid (bovengrenswaarde 2 mm/s).

Omgang met relevante onzekerheden.

• Dit omvat onzekerheden in hydraulische belasting en groeisnelheid. Een probabilistische analyse is hiervoor het meest geschikt. Er is nog geen semi-probabilistische werkwijze beschikbaar voor deze analyse.

• Waarnemingen uit het verleden.

Dit betreft met name de aan-/afwezigheid van zandmeevoerende wellen.