Case 1 vervolg - Bijlage 2

Stap 3: Modelkeuze, schematisering en verificatie

Modelkeuze

Bij de keuze van de modellen is de belangrijkste overweging, dat in de beschouwde dijktrajecten de overmaat in binnenwaartse macrostabiliteit, indien al aanwezig, dan toch wel minimaal is. Daarom heeft het geen zin om te starten met ruwere / globale modellen en is direct gekozen voor een al relatief ‘scherpe’ bepaling van de waterspanningen.

Er is derhalve afgezien van het toepassen van een eerste veilige schematisering. Om dezelfde reden is ook niet gekozen voor het meest gangbare analytische model (bijlage b4.4 / model 4C) dat uitgaat uit van een stationaire situatie. Een stationaire benadering geeft doorgaans een overschatting van de waterspanning, omdat de tijdsduur van de hoogwaterperiode in werkelijkheid beperkt is.

Watervoerend pakket: extrapolatiemodel

Voor de interpretatie van deze peilbuiswaarnemingen is het hoog water opgebouwd gedacht uit twee componenten: een lange duur component en een getijcomponent. Beiden zijn afzonderlijk gemeten (lange duur gemiddelde en reactie op getijgolf (13-uurs meting)). Door middel van iteratie wordt de ligging van het fictief intreepunt bepaald waarmee de beste fit met de gemeten peilbuiswaarnemingen wordt bereikt (zie bijlage b3.4, model 3B).

Vervolgens wordt voor de maatgevende combinatie van enerzijds de afvoergolf en anderzijds een relatief kort durende getijcomponent en een relatief lang durende stormopzet, de waterspanning onder maatgevende omstandigheden ter plaatse van de peilbuizen bepaald.

Figuur c1.3 Schematisering t.b.v. stijghoogtebepaling in Pleistoceen met extrapolatiemethode, zie figuur b1.5 voor helling stijghoogtelijn..

Freatische lijn: extrapolatiemodel

Voor de berekening van de freatische lijn bestaan geen analytische modellen. Omdat neerslag, verdamping en heterogeniteit van het dijklichaam zeer veel invloed hebben op de ligging van de freatische lijn, worden vaak peilbuismetingen en metingen met behulp van waterspanningsopnemers uitgevoerd. De freatische lijn is hier dan uit af te leiden. In deze case wordt dan ook van metingen gebruik gemaakt.

Om het verloop van de freatische lijn bij extreme neerslag en/of MHW uit de metingen te kunnen afleiden, zal op meerdere plaatsen in het kleilichaam gemeten moeten worden. Gekozen is om de ligging van de freatische lijn te bepalen aan de hand van waterspanningsmeters die in het kleilichaam zijn geplaatst. Deze worden bepaald in relatie met de buitenwaterstand. Er zijn tenminste 2, maar bij voorkeur 3 meetlocaties in een profiel nodig. Hierbij dient ook de afstand tot het open water in beschouwing te worden genomen, omdat het intreepunt bij hoogwater dichter tegen de dijk kan komen te liggen (zie bijlage b3.3).

Voor extreme neerslag is in dit geval de freatische lijn onder normale omstandigheden met 0,8 m verhoogd (waarbij opgemerkt dat inmiddels voor deze verhoging mag worden uitgegaan van een waarde van 0,5 m, zie par. 2.4.5).

Beschikbare metingen voor zowel de freatische als diepe peilbuizen

Ter plaatse van een aantal dwarsprofielen zijn in totaal 18 peilbuizen en 30 waterspanningsmeters van het piëzo- resistieve type (PR) geplaatst. Er waren in het onderzochte dijkvak en de naastliggende dijkvakken ook reeds eerder een aantal peilbuizen geplaatst en gemeten. Tevens kon worden beschikt over peilbuismetingen die in het kader van een oud versterkingsonderzoek in een naast gelegen dijkvak waren gemeten. Met de beschikbare metingen is een nauwkeuriger inzicht verkregen in de onder normale omstandigheden heersende waterspanningen en de invloed van de rivierstand op de waterspanningen.

De meetlocaties zijn gekozen op basis van het geotechnisch profiel en de situatietekeningen, rekening houdend met:

• het al dan niet aanwezig zijn van voorland en daarmee de afstand van de dijk tot de rivier;
• de laagopbouw; de aanwezigheid van een ondoorlatend pakket dan wel een zandige geul of tussenzandlaag.

Het verdient aanbeveling om alle beschikbare locaties van de peilbuizen en van de waterspanningsmeters in een tabel op te nemen en op grafische wijze te verwerken en als bijlagen aan de rapportage toe te voegen.

Extrapolatie naar ontwerpomstandigheden

Berekeningsresultaten stijghoogte in watervoerende zandlagen

In de dwarsprofielen waar peilbuismetingen zijn verricht, zijn tijdsafhankelijke extrapolatieberekeningen uitgevoerd met het doel de waterspanningen in het pleistocene zand of de tussenzandlagen tijdens het optreden van de ontwerpwaterstand te bepalen. De resultaten zijn grafisch weergegeven in figuur c1.4.

Figuur c1.4 Berekeningsresultaten stijghoogte in watervoerende zandlagen (bij ontwerpwaterstand)

Uit de metingen van de stijghoogten in de watervoerende zandlagen volgt dat de gemiddelde stijghoogten ter plaatse van de binnenteen van de dijk soms sterk variëren (van NAP – 0,90 m tot NAP + 0,80 m). Tevens vertonen de stijghoogten in veel gevallen een erg sterke reactie op veranderingen van de buitenwaterstanden. Dit is dan ook de reden dat de naar MHW geëxtrapoleerde stijghoogte grote variaties laten zien. Met name in vak H worden de grootste variaties geconstateerd. Ter plaatse van hmp 11,1+70 is de stijghoogte tijdens de meting circa NAP – 0,90 m en tijdens MHW circa NAP + 0,00 m. Ter plaatse van hmp 10.2+90 m is de stijghoogte tijdens de meting circa NAP + 0,80 m en tijdens MHW circa NAP + 2,40 m. In eerste instantie zou juist bij de eerstgenoemde locatie een hogere stijghoogte worden verwacht omdat de dijk hier schaart in de rivier. Uit nader onderzoek blijkt dat dit gezien de opbouw van de ondergrond toch voor een gedeelte is te verklaren. Voldoende onderbouwing voor de gemeten en geëxtrapoleerde stijghoogte is in vak H echter niet overal te vinden gezien de zeer heterogene opbouw van de ondergrond, zoals uit de geotechnische lengteprofielen blijkt. Dit is de reden dat voor grote delen van vak H noodgedwongen en veiligheidshalve van grote stijghoogten moet worden uitgegaan (zie figuur c1.4). In de volgende paragrafen wordt dit nader uitgewerkt.

In deze berekeningen is nog geen rekening gehouden met het mogelijk optreden van de grenspotentiaal. De grenspotentiaal is de stijghoogte in het eerste watervoerende pakket waarbij het verticale evenwicht van het erboven liggende holocene lagenpakket niet meer aanwezig is. Als de stijghoogte de grenspotentiaal bereikt zal het maaiveld opbarsten en kan de potentiaal niet verder stijgen. Deze potentiaal vormt dus een bovengrens.

Bij berekening van de potentialen in het eerste watervoerende pakket is ervan uitgegaan dat de huidige situatie van het zomerbed, maar met name het voorland, intact blijft. Bij verandering van deze uitgangspunten zal dit conse- quenties hebben voor de berekende potentialen en dus ook voor de opdrijfveiligheid en derhalve mogelijk ook voor de mate van standzekerheid (stabiliteit en piping) van de waterkering.

Vaststellen freatische lijn

Voor de stabiliteitsberekeningen is de in tabel c1.2 aangeven schematisering van de freatische lijn bij de ontwerpwaterstand aangehouden.

Tabel c1.2 Schematisering freatische lijn bij de ontwerpwaterstand