Analytische modellen voor de interpretatie van peilbuiswaarnemingen
De kracht van analytische rekenmodellen is dat de berekening transparant is, waardoor makkelijk inzicht wordt verkregen in de grondwaterbeweging. Een gevoeligheidsanalyse is betrekkelijk eenvoudig uit te voeren. Een tweede voordeel van analytische rekenmodellen is dat de benodigde invoer beperkt is en daarmee het benodigde grondonderzoek. Een nadeel van de analytische oplossing is dat een sterke schematisering van de geometrie van de te onderzoeken situatie nodig is. Het gebruik van analytische rekenmodellen blijft daarom beperkt tot de eenvoudige en kwalitatieve gevallen. Voor ingewikkelde situaties zijn numerieke modellen nodig.
Analytische modellen gaan uit van een tweedimensionale, relatief homogene situatie. De geometrie en grondopbouw mogen daarom in de lengterichting van de dijk geen grote wisseling ondergaan.
In paragraaf 2.3.7 zijn enkele praktisch hanteerbare analytische modellen voor niet-stationaire grondwaterstroming genoemd en in bijlage 4 zijn deze in detail beschreven. Deze modellen zijn met name geschikt voor cyclische waterstandsvariaties, zoals getijdebewegingen in het benedenrivierengebied, maar ook voor een hoogwatergolf in het bovenrivieren gebied. De ijking van relevante parameters kan plaatsvinden via peilbuiswaarnemingen. In peilbuiswaarnemingen zijn de effecten van heterogeniteit automatisch verdisconteerd. Indien dergelijke waarnemingen niet beschikbaar zijn, moeten de benodigde parameterwaarden, zoals doorlatendheid, stijfheid en laagdikte, met ander grondonderzoek worden vastgesteld.
De nauwkeurigheid van de uitkomsten van de analytische modellen is meestal kleiner, omdat er geen rekening kan worden gehouden met werkelijke mate van heterogeniteit.
De analytische modellen gaan uit van een geschematiseerde stroming die quasi-tweedimensionaal is. Er wordt rekening gehouden met consolidatie. Bij de toepassing wordt uitgegaan van het beginsel van superpositie. Dat wil zeggen dat effecten van waterstandsveranderingen bij de begintoestand worden opgeteld. Die begintoestand is een min of meer stationaire grondwaterstroming die afhangt van het seizoen. Het vaststellen hiervan is soms een probleem op zich. Zowel bij de ijking als bij de toepassing van de modellen voor maatgevende situaties dient hiermee rekening te worden gehouden.
In bijlagen b3.4 t/m b3.7 is de interpretatie van peilbuiswaarnemingen op basis van analytische modellen voor meerdere situaties uitgewerkt. De volgende modellen worden onderscheiden:
Model 3B Interpretatie van peilbuiswaarnemingen in het benedenrivierengebied in een situatie met een golf opgebouwd uit een min of meer stationaire en één of meer cyclische componenten, zonder dat daarin de invloed van hydraulische grondbreuk (opdrijven) en de invloed van het onder water lopen van het voorland worden betrokken. De procedure die is ontwikkeld voor het benedenrivierengebied kan worden toegepast indien peilbuiswaarnemingen op verschillende locaties in het dwarsprofiel gedurende de hele hoogwatergolfperiode zijn geregistreerd.
Model 3C Interpretatie van peilbuiswaarnemingen in het bovenrivierengebied waarbij rekening wordt gehouden met de tijdsduur van de hoogwaterstanden in de verschillende metingen.
Door het toepassen van het superpositiebeginsel in de tijd kan voor iedere vorm van de hoogwatergolf de reactie ter plaatse van peilbuisobservatiepunten worden nagebootst op basis van dezelfde analytische modellen, die bij de interpretatie van 13-uursmetingen zijn gebruikt. Door successieve aanpassingen van de tijdsafhankelijke Iekfactoren kan het gemeten peilbuisverloop in overeenstemming worden gebracht met het berekende verloop. Voor deze aanpak is er de beschikking over een numeriek model (WATEX), waarin op basis van analytische formules voor een aantal relevante dijkprofielen de superpositie in de tijd wordt geregeld, rekening houdend met demping, vertraging en naijling. Aldus kan rekening worden gehouden met de duur van hoogwater. Hiermee kan in sommige situaties een belangrijke winst worden bereikt. De achtergrond van deze methode wordt uiteengezet in bijlage b4.5.
Model 3D Interpretatie van peilbuiswaarnemingen indien rekening moet worden gehouden met de invloed van hydraulische grondbreuk.
Model 3E Interpretatie van peilbuiswaarnemingen indien rekening moet worden gehouden met de invloed van het onder water lopen van het voorland.
