Berekening grenspotentiaal of grensstijghoogte - Rekenmodellen en rekenregels

Berekening grenspotentiaal of grensstijghoogte

De grenspotentiaal wordt als volgt berekend. Op het vlak h = hzand, de bovenkant van de zandlaag in Figuur 5.1, werken in neerwaartse richting het gewicht van de afdekkende grondlaag en van het (grond)water. In opwaartse richting de waterdruk vanuit het zand. Grensevenwicht wordt bereikt als:

(Φz,g-hzand )γw=(hmv -hp )γdr+(hp -hzand )γnat                                                            (5.1)

indien hp < hmv (freatische lijn in de afdekkende laag) en:

(Φz,g-hzand )γw=(hp -hmv )γw+(hmv -hzand )γnat                                                         (5.2)

indien hp > hmv (waterstand boven het maaiveld).

In deze formules is:

Φz,g de grensstijghoogte of grenspotentiaal [m ± NAP]

hzand het niveau van de bovenkant van de watervoerende (zand)laag [m ± NAP] hmv het maaiveldniveau [m ± NAP]

hmv het maaiveldniveau [m ± NAP]

hp de freatische stijghoogte in de afdekkende laag of de waterstand boven het maaiveld [m± NAP]

γw het volumegewicht van water [kN/m3]

γdr het droge volumegewicht [kN/m3] en

γnat het natte volumegewicht van de afdekkende grondlaag [kN/m3].

Merk op dat formule (5.2) de grensstijghoogte in initiële toestand weergeeft in een situatie waarbij hp< hmv(dus een echte grondwaterstand). Zodra een situatie ontstaat waarin de werkelijke stijghoogte in het zand de freatische stijghoogte in de afdekkende laag overschrijdt, zal zich een opwaarts gerichte stroming instellen. Daardoor stijgt de grondwaterstand tot het maaiveld.

Voor beide gevallen vinden we de volgende uitdrukking voor de grenspotentiaal:

                                                                                                        (5.3)

hierin is hp het niveau van de vrije waterspiegel aan de binnenzijde van de waterkering, indien aanwezig (bijvoorbeeld slootpeil), of het maaiveldniveau. Verder is d de dikte van de afdeklaag. Indien het afdekkende pakket uit meerdere grondlagen bestaat wordt de tweede term in het rechterlid van deze formule vervangen door de sommatie over de verschillende grondlagen van het product van laagdikte en volumegewicht.