Verreweg de belangrijkste belasting ondervinden rivierwaterkeringen, direct of indi rect, van het te keren hoogwater. Deze be lasting komt tot uitdrukking in waterdrukken, waarbij onderscheid gemaakt kan warden in de hydrastatische waterdruk tegen taluds, damwanden, keermuren en keermiddelen in duikers, sluizen en gemalen, en in water spanningen· in de porien van het korrelskelet van het dijklichaam en de ondergrand (hoofdstuk 10).
Voor de waterdruk is de hoogte van de ontwerp-rivierstand een bepalende factor. Daar naast echter kan het verloop van de rivierstand in de tijd van belang zijn, met name voor de bepaling van d waterspanningen. De ontwikkeling vim waterspanningen in de grand is immers een tijdsafhankelijk proces, waarbij demping en vertraging mede· af hankelijk zijn van het verloop in de ti]d van de hoogwatergolfop de rivier. Dit is vooral merkbaar bij slecht doorlatende grand.
Behalve door waterdrukken warden sommige dijkvakken ook belast door de snelheid waarmee het water langs de dijk straomt.
Welke straomsnelheid langs de dijk met het oog op erasie in rekening moet warden ge bracht, is sterk afhankelijk van de plaatselijke omstandigheden: is het een schaardijk, ligt de dijk in de straomschaduw, zijn er op- en afritten aanwezig. De ontwerpwaarden van de straomsnelheden en het verloop daarvan in de tijd zijn in principe door bereke ning te bepalen. Het voert echter te ver daar nu nader op in te gaan. Aanbevolen wordt in voorkomende gevallen advies in te winnen bij de rivierbeheerder.
In de volgende paragrafen warden aanwijzingen gegeven die van belang zijn voor de be paling van de belasting, met betrekking tot de in rekening te brengen hoogwaterstan den, de vorm van de daarbij behorende afvoergolf en de duur van hoge waterstanden.
45
7.1.1 Ontwerpwaterstanden
Als uitgangspunt voor dijkontwerpen in het bovenrivierengebied van de Rijn en zijn takken geldt de waterstand die optreedt bij de zogenaamde maatgevende afvoer van
16.500 m31s te Lobith. De overschrijdingskans van deze afvoer bedraagt ongeveer
1/1250 per jaar (bijlage 4).
Deze maatgevende hoogwaterstanden - MHW - worden door de Rij kswaterstaat be rekend. Met een computerrekenmodel voor 2-dimensionale stroming worden de water standen in zomer- en winterbed bij een stationaire toestand bepaald, uitgaande van de maatgevende afvoer te Lobith en van bepaalde vastgestelde rivierpeilen aan de be nedenrand van het bovenrivierengebied.
De topvervlakking van de afvoergolf door het in werkelijkheid niet-stationaire karakter
van het hoogwater wordt afzonderlijk bekeken. De berekende waterstanden bij statio naire afvoer worden naar aanleiding daarvan gecorrigeerd. De topvervlakking speelt overigens alleen op de IJssel een rol van betekenis; in mindere mate is dit het geval op de Neder-Rijn en Waal.
De berekende waterstanden moeten worden beschouwd als verwachtingswaarden
ofgerniddelde schattingen op basis van een afvoervan 16.500 m3Is te Lobith. De werke lijk optredende waterstanden kunnen zowel hoger als lager zijn, als gevolg van onzeker heden in het gehanteerde rekenmodel, in de ingevoerde gegevens, met name voor wat betreft de hydraulische ruwheid van het rivierbed, en in de afvoerverdeling op de split singspunten.
Een globale schatting van de nauwkeurighdd van de berekende waterstanden zal moe
ten uitgaan van een spreiding van enige decimeters.
Bij de bepaling van de ontwerpwaterstanden wordt geen rekening gehouden met opstu wing van het water door een vast ijsdek of ijsdammen. Vroeger waren dit belangrijke oorzaken van hoge rivierstanden, maar door de normalisatie van het rivierbed lijkt de kans op het ontstaan van een vast ijsdek of van ijsdammen in de rivier nu sterk te zijn af genomen (lit. 1).
Voor de Maas en de Vecht worden de ontwerpwaterstanden op soortgelijke wijze be paald bij de voor deze rivieren geldende maatgevende afvoeren (par. 1.2).
7.1.2 Vonn van de ontwerp-afvoergo/f
In tegenstelling tot de grootte van de maatgevende afvoer is de vorm van de maatgeven de afvoergolf niet officieel vastgesteld. Wei heeft de voormalige Studiedienst van de directie Bovenrivieren van de Rijkswaterstaat destijds een maatgevende afvoergolfbe paald voor de Boven-Rijn te Lobith bij een topafvoer van 18.000 m3Is, met het doe! de topvervlakking op de Rijntakken te kunnen berekenen (lit. 21). Uit deze bepaling kan 00k een maatgevende afvoergolf worden afgeleid voor een topafvoer van 16.500 m3Is (bijl. 5).
Uitgaande van deze afvoergolfvoor de Boven-Rijn te Lobith kan voor elk punt langs de
46
riviet de vorm van de hoogwatergolfter plaatse worden bepaald met behulp van deaf voerkromme te Lobith en betrekkingslijnen. De daaruit afte leiden waarden voor was en val mogen als ontwerpwaarden worden beschouwd.
7.1.3 Maatgevende duur van hoge waterstanden
Met het oog op de ontwikkeling van waterspanningen is het denkbaar dat voor een dijk ontwerp ook afVoergolven maatgevend kunnen zijn met een lagere topstand dan de maatgevende hoogwatergolf maar met een langere duur.
In dit licht is een studie betreffende de overschrijdingskansen van aaneengesloten over treffingsduren van hoge Boven-Rijnafvoeren van belang (lit. 23). Resultaten van deze studie zijn weergegeven in bijlage 6 en 7.
Het verdient aanbeveling om ontwerpen - waarbij onder maatgevende omstandig heden rekening is gehouden met het niet-stationaire karakter van de grondwater stroming als gevolg van de niet-permanente rivierafvoer - te toetsen bij lagere afvoeren met een langere aaneengesloten duur.
