Golfoploop - Hydraulische belasting

De parameters die de belasting karakteriseren in de golfoploopzone zijn: de rekenwaarde vr van de stroomsnelheid tijdens een golfperiode, de taludhelling ao (waarbij de o staat voor ‘oploop’), het waterstandverloop tijdens de maatgevende storm, inclusief getij, en de belastingduur.

Net als voor de golfklapbelasting geldt dat de maatgevende hydraulische randvoorwaarde voor de toetsing van de grasbekleding op golfoploop kan worden bepaald met de HYDRA- rekenmodellen. Uit het model volgt de waterstand (let op: dit hoeft niet gelijk te zijn aan het Toetspeil), golfhoogte, golfperiode en golfrichting.

Een waterstandverloop en daarmee een belastingduur wordt nog niet door de HYDRA- rekenmodellen bepaald. Totdat dit wel het geval is, zal gebruik moeten worden gemaakt van de vigerende leidraden en technische rapporten, waarbij wordt uitgegaan van een conservatieve schatting van de belastingduur (zie bijvoorbeeld figuur 7.2a in paragraaf 7.3.3).

De in rekening te brengen hoek ao voor het buitentalud kan worden bepaald met de formules uit [6]. De hoek is tevens een uitvoerparameter van PC-Overslag, waarin de formules uit [6] zijn geprogrammeerd.

De tijdsduur ts waarbij het te beoordelen punt op het buitentalud in de oploopzone ligt, is gelijk aan de tijd die de waterstandstijging en de waterstanddaling doen over een schijfhoogte gelijk aan het hoogteverschil tussen de met de HYDRA rekenmodellen bepaalde waterstand + toeslagen en het niveau op hA beneden het te beoordelen punt. De parameter hA is gelijk aan de oploophoogte zq, gedefinieerd als de oploophoogte ten opzichte van de waterstand + toeslagen, behorende bij een fictief overslagdebiet q ter grootte van 0,1 l/s per m. (zie Figuur 4.11).

Figuur 4.11 Bepalen tijdsduur belasting ts in de golfoploopzone.

De oploophoogte zq wordt berekend met behulp van de HYDRA-rekenmodellen of PC- overslag. Bij een complexe geometrie van het talud moeten eerst de randvoorwaarden (waterstand + toeslagen en golfrandvoorwaarden) worden bepaald met de HYDRA- rekenmodellen op basis waarvan het overslagdebiet met PC-overslag of de formuleringen uit

[6] wordt bepaald. Bij die berekening moet normaal gesproken rekening worden gehouden met de invloed van een eventuele buitenberm op de golfoploop, alleen voor de toetsing van grasbekledingen in de oploopzone ónder een berm moet zq worden bepaald zonder rekening te houden met de berm, en uitgaand van o. (Let op dat het niveau van zq boven het fysiek aanwezige kruinniveau kan liggen. In dat geval is zq een fictief niveau, boven het kruinniveau, alsof het buitentalud zou doorlopen boven het aanwezige kruinniveau).

De tijdsduur ts wordt begrensd door de stormduur die geldt binnen de verschillende watersystemen.

Direct boven de klapzone is het buitentalud voortdurend ‘nat’; verder naar boven zal het talud periodiek ‘droog’ staan. Hiervoor kan een correctie worden toegepast op de belastingduur ts. De rekenwaarde voor de belastingduur tsr wordt: tsr = (1 - z/zq)*ts.

De belastingparameter vr is een rekenwaarde voor de oploopsnelheid ter plaatse van het te beoordelen punt. De rekenwaarde bedraagt ongeveer de helft van de oploopsnelheid die bij 2% van de inkomende golven wordt overschreden. De waarde van vr is afhankelijk van de golfparameters, de taludhelling en het niveau van het te toetsen punt ten opzichte van de met de HYDRA-rekenmodellen bepaalde waterstand+toeslagen en ten opzichte van het niveau waar de golfoploop is afgenomen tot 0,1 l/s per m. De formule is als volgt [27]:

(4.8)

waarin:

z = hoogte (m) van het te toetsen punt op het buitentalud [m] ten opzichte van de met de HYDRA-rekenmodellen bepaalde waterstand + toeslagen.

zq = (fictieve) golfoploophoogte (m) behorende bij een oploopdebiet q van 0,1 l/s per m op een oneindig lang talud met een helling gelijk aan ao. zq wordt berekend met de HYDRA modellen, of bij een complexe geometrie, met PC-overslag of de formules uit [6].

L0p = golflengte op diep water (m) die hoort bij de piekperiode Tp (s).

ao = effectieve hellingshoek (-), rekening houdend met teen, berm en kruin conform [6] of te berekenen met PC-Overslag.

Als er een berm in de oploopzone aanwezig is, dan is het oploopniveau (zqb) behorende bij een oploopdebiet q van 0,1 l//s per m een stuk lager dan zq (Figuur 4.12). Formules hiervoor zijn gegeven in [6].

Voor niveaus boven zqb is de belasting nihil: vr = 0. Voor de zone onder de berm wordt de rekensnelheid gelijk verondersteld aan die wordt berekend alsof er geen berm aanwezig is (vergelijking a). In de zone boven de berm en onder zqb wordt de rekensnelheid berekend met vergelijking b.

Figuur 4.12 Definities bij de berekening van vr (m/s) in de golfoploopzone volgens vergelijking a, b, of vr=0 in het geval van een dijk met een buitenberm.

Meestal zal er sprake zijn van een variërende waterstand. Door hiermee rekening te houden, wordt doorgaans een gunstiger toetsresultaat verkregen, zie paragraaf 7.3.3.