Vertaling naar de waterkering - Bijlage E Golfberekeningen volgens eenvoudige benadering

Vertaling naar de waterkering

In sommige gevallen is het nodig om golfrandvoorwaarden van enige afstand tot de water- kering te transformeren naar de waterkering zelf. Dit is het geval wanneer er obstakels aan- wezig zijn zoals een dam, of een ondiep voorland, of een haven. In dit onderdeel wordt hier nader op ingegaan.

Obstakels

In de Hydra’s is een voorziening opgenomen om een obstakel voor de waterkering te modelleren, de zogenaamde dammodule (Slomp et al., 2005). In de dammodule worden de Hydraulische Randvoorwaarden van buiten de dam vertaald (getransformeerd) naar nieuwe Hydraulische Randvoorwaarden direct binnen de dam. Deze transformatie vindt plaats door formules voor golftransmissie toe te passen. Bij golftransmissie neemt met name de golf- hoogte af. De transformatie van de hydraulische condities in de dammodule is gebaseerd op de formules van Goda (1969) en Seelig (1979), zoals deze zijn bijeengebracht door Rijkswaterstaat Bouwdienst. De transmissie over de dam heeft in de huidige opzet uitslui- tend invloed op de significante golfhoogte. De piekperiode, golfrichting en waterstand voor en na de dam blijven bij de toegepaste formules gelijk. De dam moet met twee kenmerken worden gekarakteriseerd. Het eerste kenmerk betreft het damtype, waarbij gekozen kan worden uit een (trapeziumvormige) dam, een caisson en een verticale wand, zie Figuur E.3, ontleend aan Slomp et al. (2005). Het tweede kenmerk betreft het kruinniveau in meters ten opzichte van NAP. De significante golfhoogte direct achter de dam (landzijde) wordt verondersteld alleen te worden veroorzaakt door golftransmissie over de dam heener wordt geen rekening gehouden met eventuele golfdoordringing door openingen in de dam.

Figuur E.3 Damtypes in de Hydramodellen

Voorlanden

Als golven een ondiep voorland bereiken kunnen ze door de dieptebeperking gaan breken. In principe is dit gunstig, want de golfhoogte bij de teen van de constructie wordt daardoor lager, en dus ook de golfoploop of golfoverslag. Door breking kunnen ook langere golven ontstaan die juist een verhoging van de golfoverslag geven.

In de Hydra’s is een zogenaamde voorlandmodule opgenomen. De achtergronden wor- den hieronder beschreven. Deze methode vervangt de in LOR2 (TAW, 1989) beschreven.  Deze methode vervangt de in LOR2 (TAW, 1989) beschreven onderdelen breking, bodemwrijving en refractie. Onderstaande beschrijving is ontleend aan Slomp et al. (2005).

De transformatie van de Hydraulische Randvoorwaarden in de voorlandmodule gebeurt met het WL-model ENDEC (een acroniem voor ENERGY DECAY). Het model is als stand-alone 1-dimensionaal PC-programma ontwikkeld. ENDEC berekent de verandering van de golfhoogte en de golfrichting, maar niet van de golfperiode, als gevolg van:

• refractie, draaiing van de golven als gevolg van veranderingen in de bodemhoogte;

• shoaling, veranderingen in de golfhoogte door bodemhoogteveranderingen;

• energieverlies door golfbreking;

• energieverlies door bodemwrijving;

• energiewinst door golfgroei ten gevolge van wind.

  Bovendien berekent ENDEC de (doorgaans geringe) verandering van de waterstand als gevolg van golf-setdown en golf-setup. Zoals vermeld kan ENDEC geen verandering van de golfperiode (afname door breking of toename door wind) berekenen. Dat is niet zo erg, zo lang de door de golven af te leggen weg op het open water tot aan het begin van het voorland maar lang is in verhouding tot de lengte van het voorland. Het model ENDEC is een 1-dimensionaal model. Dit betekent dat de bodemligging in langsrichting (dat wil zeggen in de richting van de dijkas) uniform wordt verondersteld. Dit betekent bijvoorbeeld dat de dieptelijnen worden verondersteld parallel aan de kust te lopen. De fout in de waterstand en in de golfcondities ter plaatse van de dijkteen neemt bij toepassing van de huidige voor- landmodule toe naarmate:

• De variatie in het bodemprofiel in de langsrichting toeneemt;

• De afstand tussen het begin van het voorland en de dijkteen toeneemt;

• De golven bij het begin van het voorland schever invallen ten opzichte van de lijn tussen het begin van het voorland en de dijkteen.

Opmerkingen

Wanneer gebruik gemaakt wordt van 2D-golfmodellen is in veel gevallen gebruik van een voorlandmodule niet nodig. Immers het 2D-model houdt al rekening met het voorland als de golfparameters bij de teen van de dijk worden gebruikt.

Het Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverslag bij Dijken (TAW, 2002) geeft een aange- paste formule voor de golfoverslag als er sprake is van een zeer ondiep voorland.

Golven in havens

Havendammen en andere obstakels vóór de havenmond kunnen effect hebben op de grootte van de windgolven die de waterkering in de (voor)haven belasten. Golfbereke- ningen worden uitgevoerd tot buiten de havenmonding. Indien met het ontwerp van de primaire waterkering in de haven gebruik wordt gemaakt van deze golfrandvoorwaarden, bestaat de mogelijkheid dat de keringen onterecht te hoog worden ontworpen. Om te voorkomen dat voor alle (voor)havens geavanceerde modelstudies uitgevoerd dienen te worden is een eenvoudige methode ontwikkeld. Deze vertaalt op basis van algemeen geac- cepteerde kennis golfrandvoorwaarden vanaf de buitenkant van de (voor)haven door naar golfrandvoorwaarden bij de primaire waterkering in de (voor)haven. De beschrijving van de methode is opgenomen in RIKZ (2004).

De methode is bedoeld voor toetsing. Het gebruik voor ontwerpdoeleinden wordt niet aan- bevolen, omdat dit kan leiden tot een onnodig conservatief ontwerp.

Voor geavanceerde modelstudies zijn de modellen DIFFRAC en PHAROS beschikbaar. Hier- voor wordt aangeraden contact op te nemen met specialisten.