Differentiatie van gemiddeld golfoverslagdebiet naar golfhoogte - Hydraulische belasting

Vroeger werd ontworpen op 2% overslaande golven. Voor kleine golfhoogten, zoals op rivieren, kwam dit vrijwel overeen met 0,1 l/s per m golfoverslag. Voor grotere golven, zoals bij zee- en meerdijken, kwam dit meer overeen met 1 l/s per golfoverslag. Het benedenrivierengebied zit tussen deze belastinggevallen in. In alle gevallen betekent het dat er maar weinig water over de dijk komt en dat is ook precies wat de Deltacommissie na 1953 beoogde.

Omdat onze dijken na 1953 zo hoog zijn gemaakt dat er nauwelijks in een mensenleven nog overslag valt te verwachten, is het gevoel voor genoemde overslagdebieten van 0,1; 1 en 10 l/s per m in de loop van de tijd verdwenen. Een 2%-oploopwaarde geeft nog wel een idee: maar 2 op de 100 inkomende golven zal de kruin bereiken. Als de gemiddelde golfperiode 6 s is, dan bereiken er in één uur durende storm maar 12 golven de kruin (2% van 3600 s / 6 s).

Maar wat is nu 0,1 of 10 l/s per m en is dit verschil groot? Door de golfoverslagproeven met de golfoverslagsimulator is dit inzicht weer teruggekomen. Een golfoverslag van 0,1 l/s per is heel erg weinig, het zijn bij een golfhoogte van bijvoorbeeld 2 m maar enkele golven in een uur. En deze golven zijn dan ook nog klein. Bij de simulatie van deze overslagdebieten werd vaak een groter pompdebiet ingesteld om de tijd tussen de overslaande golven te bekorten. Sinds 2010 wordt deze proef niet eens meer uitgevoerd en wordt direct met de 1 l/s per m overslagproef begonnen. Bij dit overslagdebiet komen er meer golven over de dijk, maar het aantal is nog altijd beperkt en ook wordt deze proef vaak versneld uitgevoerd. Bij dit overslagdebiet zijn nog nooit schades van enige omvang vastgesteld, met uitzondering van een dijk met ruigtebegroeiing op een zandige dijk (langs de Schelde) en op een zanddijk met dunne kleibekleding en een slechte kwaliteit graszode (dijk nabij Poortvliet, Tholen).

Bij 10 l/s per m komt er daadwerkelijk veel meer water over de dijk en dit overslagdebiet was vaak de eerste serieuze golfoverslagtest van de grasbekleding. Bij dit debiet zijn soms wel beginnende schades vastgesteld op een goede grasmat.

Alhoewel het gemiddeld overslagdebiet een eenvoudige maat is, beschrijft het golfoverslag niet in detail. Ten eerste vindt de werkelijke overslag alleen plaats als een golf de kruin van

de dijk bereikt en alleen de hoogste golven gedurende een storm bereiken de kruin. Werkelijke golfoverslag vindt dan ook onregelmatig in de tijd plaats en elke keer komt er een zeker volume in een golf over de dijk. Ook deze overslaande volumes zijn verschillend in grootte. In Figuur 4.1 is een registratie gegeven van een modelproef. Het bovenste signaal geeft de golfhoogte vlak voor een 1:3 talud. Het signaal daaronder geeft de laagdikte die gemeten is op de kruin van de dijk. De golfhoogte in model was Hs = 0,065 m en het golfoverslagdebiet q = 0,048 l/s per m. Als we bijvoorbeeld een schaalfactor van 20 zouden aanhouden, dan wordt het een golfhoogte van 1,3 m en een overslagdebiet van 4,3 l/s per m. Duidelijk is te zien dat er veel minder golven over de kruin gaan dan er golven de dijk bereiken. Ook komen de overslaande golven onregelmatig in de tijd en zijn ze verschillend van grootte.

Figuur 4.1 Voorbeeld van golfoverslag (gemeten laagdikten op de kruin, onderste signaal) en het golfsignaal vlak voor de dijk. Modelonderzoek met een golfhoogte Hs = 0,065 m met een overslagdebiet q = 0,048 l/s per m.

Het maakt heel veel uit of golfoverslag plaatsvindt bij een grote golfhoogte voor de dijk of bij een kleine golfhoogte. Bij eenzelfde gemiddeld overslagdebiet betekent dit dat bij kleine golven er relatief meer kleine golven over de dijk slaan. De overslaande volumes per golf zijn dan ook kleiner. Bij grote golven slaan minder golven over de dijk en is het overslaande volume per golf veel groter. Hierbij wordt opgemerkt dat de waterstand bij de kleine golven dichter bij de kruin van de dijk staat dan bij de grote golven. Onderstaand wordt dit uitgewerkt.

Elke dijk in Nederland kent zijn eigen toets- of ontwerpomstandigheden. Een golfhoogte van 2 m is karakteristiek voor dijken langs de Nederlandse kusten en estuaria. Met name bij rivierdijken kan het voorkomen dat de golfhoogte duidelijk kleiner is. Ter illustratie van wat deze golfhoogten betekenen voor golfoverslag, worden hier enkele golfhoogten, die in algemene zin een golfregime (golfcondities) representeren, omgezet in een aantal significante parameters met betrekking tot golven en golfoverslag.

Ter illustratie is gekozen om drie hydraulische belastingregimes uit te werken, die vrijwel het hele bereik dekken van golfhoogten bij “toetsen”. Dit zijn golfhoogten van Hs = 1 m, 2 m en 3

p

p

m. Bij alle gevallen in de navolgende uitwerking wordt uitgegaan van een golfsteilheid, uitgaande van de piekperiode en diep water, van sop = 2TTHs/(gT 2) = 0,04, een buitentalud

van 1:4 en een duur per gemiddeld overslagdebiet van 6 uur.

Tabel 4.1 geeft de piek- en gemiddelde periode voor elke golfconditie, met daarnaast het aantal inkomende golven Nw (-) en het 2%-golfoploopniveau.

Tabel 4.1 Golf- en golfoploopcondities bij drie golfhoogten Hs (m)