Pipingmechanisme
De parameters die bij dit mechanisme een rol spelen zijn de maatgevende waterstanden (het verval over de waterkering), de kwelweglengte en de configuratie en materiaalsamenstelling van de potentieel erosiegevoelige zandlaag.
Het maatgevende verval ΔH is gelijk aan het verschil tussen de maatgevende buitenwaterstand (ontwerppeil (OP) bij zeedijken, maatgevende hoge waterstand (MHW) bij rivieren, inclusief te verwachten zeespiegelrijzing) en de waterstand aan de binnenzijde van de waterkering ter plaatse van het uittreepunt, indien een vrije waterspiegel aanwezig. Indien ter plaatse van het uittreepunt of de opbarstlocatie geen vrije waterstand heerst, kan gerekend worden met het maaiveldniveau, rekening houdend met eventuele maaivelddaling.
De te verwachten zeespiegelrijzing en bodemdaling waarmee gerekend moet worden zijn afhankelijk van de aangehouden planperiode voor ontwerpen of van de wettelijke periode van 6 jaar tussen twee toetsingen voor toetsen op veiligheid. Aan te houden waarden voor zeespiegelrijzing worden aangereikt in het randvoorwaardenboek ‘Hydraulische Randvoorwaarden voor Primaire Waterkeringen’.
De kwelweglengte is in beginsel de afstand tussen het intreepunt voor grondwaterstroming door de zandlaag aan de buitenzijde van de kering en het uittreepunt aan de binnenzijde. Soms zijn die punten op natuurlijke wijze aan te duiden, veelal echter ook niet. In het geval dat aan de binnenzijde een opbarstgevoelige afdeklaag aanwezig is wordt het dichtst bij de waterkering gelegen mogelijke opbarstpunt als uittreepunt gekozen. De keuze van het intreepunt is afhankelijk van het al dan niet aanwezig zijn van voorland aan de buitenzijde van de kering. Voorland kan, althans deels, in de berekening van de kwelweglengte worden meegenomen. In feite moet, wanneer er voorland is, een theoretisch of denkbeeldig intreepunt worden bepaald. Hierbij speelt de erosiegevoeligheid van het voorland een belangrijke rol. Met name bij aanwezigheid van niet-waterkerende objecten, zoals bomen, kan het intredepunt t.g.v. erosie in richting waterkering verschuiven, met als gevolg een verkorte kwelweglengte.
Indien verticale kwelschermen worden toegepast is uiteraard ook de plaats en de lengte van die schermen van belang. Schermen aan de bovenstroomse zijde van de dijk of het kunstwerk hebben tot doel de kwelweg te verlengen, meestal gaat het daarbij om lange schermen. Schermen aan de benedenstroomse zijde hebben hetzelfde doel, maar zorgen er tevens voor dat de kwel verticaal uitstroomt; hierbij moet dus op heave getoetst worden.
Afhankelijk van het rekenmodel dat voor pipingcontrole wordt gebruikt is de benodigde informatie over de materiaalsamenstelling en de configuratie van de zandlaag meer of minder uitgebreid.
Bij gebruik van de klassieke empirische rekenregel van Lane (zie hoofdstuk 5) is alleen een kwalitatieve indicatie van de materiaalsamenstelling nodig: zand, grind, siltgehalte en grove indicaties van de mediane korreldiameter. De empirische regel van Lane mag nog steeds worden gebruikt, maar ook hier stelt zich de vraag of deze niet zoals de regel van Bligh zou moeten vervallen. De regel is voor de berekening van heave in de meeste gevallen conservatief, maar in de limiet dat er geen schermen zijn aangebracht geeft deze voor matig grof zand een identiek resultaat als Bligh. In de limiet zonder schermen is Lane dus ook onveilig voor grote kwelweglengtes.
Bij gebruik van de rekenmethode van Sellmeijer (zie hoofdstuk 5) zijn expliciete schattingen nodig van:
-
de doorlatendheid van de zandlaag;
-
de 70-percentielwaarde van de korrelverdeling (d70);
-
de dikte van de zandlaag en het verloop hiervan onder en naast de kering.
