In dit artikel worden de formules gegeven voor het bepalen van het optredend overslag-/overloopdebiet. Deze formules zijn geldig voor verticale wanden op relatief diep water (golfhoogte vlak voor de constructie niet groter dan ongeveer 1/3 van de waterdiepte) en waar geen zwaar golfbreken vlak voor de constructie plaatsvindt. Voor verticale wanden met een vooroever waarop de golven zich aanpassen wordt verwezen naar Gebruik van de EurOtop-manual.

Bij het berekenen van het overslag-/overloopdebiet worden drie situaties onderscheiden, welke zijn weergegeven in onderstaande figuur:

1. Buitenwaterstand < kerende hoogte kunstwerk: alleen golfoverslag.

2. Buitenwaterstand > kerende hoogte kunstwerk EN geen of aflandige golven: overloop.

3. Buitenwaterstand > kerende hoogte kunstwerk EN golven: combinatieformule voor golfoverslag en overloop.

In alle drie de situaties is geen sprake van direct contact tussen buiten- en binnenwaterstand. De binnenwaterstand heeft daarom geen invloed op het overslag-/overloopdebiet.

Golfcondities

Om de overgang van aanlandige naar aflandige golven geleidelijk te laten verlopen wordt in de software Riskeer en Hydra-NL gebruik gemaakt van een invloedsfactor γ_s:

met:

en:

Waarin:

H_m0 Significante golfhoogte na correctie met invloedsfactor γ_s [m]; dit is de golfhoogte die wordt gebruikt om het overslagdebiet te berekenen.

γ_s Invloedsfactor aflandige golven [-].

H_m0,input Significante golfhoogte in illustratiepunt Hydra-NL-berekening [m].

β Hoek van golfaanval [°]; dit is de hoek tussen de golfrichting en de normaal van het kunstwerk.

θ Golfrichting [°].

ψ Normaal van het kunstwerk [°].

Situatie met alleen golfoverslag

De formule voor het instromende debiet als gevolg van golfoverslag is de volgende^[1]:

met^[2]:

en:

Waarin:

q_os Gemiddeld overslagdebiet over een verticale wand [m³/s/m].

m_os Modelfactor voor overslagdebiet (= 0,13) [-].

g Gravitatieversnelling [m/s²].

H_m0 Significante golfhoogte na correctie met invloedsfactor γ_s [m].

h Lokale buitenwaterstand [m t.o.v. NAP].

h_kh Kerende hoogte kunstwerk [m t.o.v. NAP].

β Hoek van golfaanval [°]; dit is de hoek tussen de golfrichting en de normaal van het kunstwerk.

γ_n,kw Invloedsfactor neusconstructie [-].

γ_β Invloedsfactor scheve golfaanval [-].

Een neusconstructie kan worden aangebracht om het optredende overslag-/overloopdebiet te beperken. De invloedsfactor γ_n,kw voor een neusconstructie kan worden berekend met formule 6.

In de [Leidraad Kunstwerken, 2003] wordt een aanvullende windfactor γ_w toegepast indien er kleine overslagdebieten optreden (q_os Gemiddeld overslagdebiet over een verticale wand   [m³/s/m] ≤ 10 l/s/m). Omdat dergelijke kleine overslagdebieten zelden worden gehanteerd bij de beoordeling en het ontwerp van kunstwerken is deze factor niet in het instrumentarium geïmplementeerd. Voor de achtergronden wordt volstaan met een verwijzing naar de Leidraad kunstwerken.

Situatie met alleen overloop

Als het kunstwerk gesloten staat is er geen direct contact tussen binnen- en buitenwater. Het binnenwater heeft dan ook geen invloed op de grootte van het instromende debiet. De overloopformule is daarom ook afgeleid van een situatie met een volkomen overlaat:

Waarin:

q_ol Gemiddeld overloopdebiet over een verticale wand [m³/s/m].

m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-].

g Gravitatieversnelling [m/s²].

h Lokale buitenwaterstand [m t.o.v. NAP].

h_kh Kerende hoogte kunstwerk [m t.o.v. NAP].

De factor m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-] varieert afhankelijk van de straal R van de kruin en de overloophoogte H:^[3]

1. De maximum waarde van m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-] bedraagt 1,3 bij R/H = 0,6 à 2;
   voor grotere R/H neemt m af; bij R/H = 6 nadert m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-] tot 1 (een lange overlaat).
2. Voor R/H < 0,6 laat de stroming los en neemt m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-] ook af.
3. Voor een scherpe, beluchte overlaat (R/H = 0) nadert m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-] ook tot 1, mits de overstorthoogte veel kleiner is dan de bovenstroomse waterdiepte of de breedte van de straal veel kleiner is dan de bovenstroomse breedte.

Doorgaans wordt voor m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-] een waarde van 1,1 aangehouden.

Situatie met zowel golfoverslag als overloop

De formule voor het instromende debiet als er sprake is van zowel golfoverslag als overloop is de volgende:^[4]

Waarin:

q_os+ol Gemiddelde overslag- en overloopdebiet over een verticale wand bij gelijktijdig optreden van overslag en overloop [m³/s/m].

m_ol Modelfactor voor overloopdebiet [-]; doorgaans wordt voor m_ol een waarde van 1,1 aangehouden, zie toelichting in paragraaf ‘Situatie met alleen overloop’.

g Gravitatieversnelling [m/s²].

h Lokale buitenwaterstand [m t.o.v. NAP].

h_kh Kerende hoogte kunstwerk [m t.o.v. NAP].

m_os Modelfactor voor overslagdebiet (= 0,13) [-].

H_m0 Significante golfhoogte na correctie met invloedsfactor γ_s [m].

^[1] Dit was formule B2.4 uit [Leidraad kunstwerken, 2003].

^[2] Deze formulering wijkt iets af van de [Leidraad kunstwerken, 2003] en [Van Bree, 2015], waar staat dat γ_β= 0 als β_g > 90°. Dit is gedaan om de overgang van aanlandige naar aflandige golven geleidelijk te laten verlopen.

^[3] De overloophoogte H is het verschil tussen de stilwaterstand voor de overlaat en de hoogte van de kruin van de overlaat.

^[4] Dit is formule B2.17 uit [Leidraad kunstwerken, 2003].