Erosie door golfklappen - Stabiliteit bekleding gras

Een golfklap door een brekende golf op het talud geeft een kortdurende lokale hoge waterdruk op het talud. Deze drukpuls dringt door in de zode en de onderliggende dijk en veroorzaakt hier drukgradiënten, die de zode kunnen beschadigen en delen ervan verwijderen uit de grasbekleding. Tijdens het optreden van de piekdruk wordt de zode naar binnen, zijwaarts en naar buiten gedrukt, zie Figuur 7.1 (overgenomen uit [5]). Net na het wegvallen van de druk door de golfklap, kan er een situatie ontstaan waarbij in en onder de zode nog even een overdruk aanwezig is, waardoor een buitenwaarts gerichte drukgradiënt ontstaat die de zode naar buiten drukt. Bij grote golfklappen wordt grond plastisch en treden irreversibele vervormingen op. Dit alles gebeurt in heel korte tijd, in een fractie van de golfperiode.

Een dicht gewoven wortelnet van een graszode heeft een grote sterkte en veerkracht. Uit golfgootproeven en ervaringen tijdens hoogwater in het verleden is gebleken dat de dichtheid van het wortelnet een veel belangrijker factor is in de erosiebestendigheid van de grasbekleding dan de erosiebestendigheid van de grond [6]. Een gesloten zode met een gesloten wortelnet op een weinig erosiebestendige schrale grond zal een golfklapbelasting veel langer kunnen weerstaan dan een open zode met een minder dicht wortelnet in combinatie met een erosiebestendige grond. Een dicht wortelnet houdt de grond in de zode op een effectieve manier vast. Echter, onder herhaalde belastingen van golfklappen kan het wortelnet uiteindelijk toch scheuren en eroderen. Dit is een deelmechanisme van GEBU. Zowel de golfhoogte als de tijdsduur van de golfklapbelasting zijn hierbij van belang.

Na het ontstaan van een gat in de graszode wordt de dijk aangesproken op erosie-sterkte, het tweede deelmechanisme binnen GEBU. De losse klei vlak onder de zode zal snel eroderen. Het gaat om de laag van maaiveld tot circa 0.3 m diepte die bestaat uit een relatief losse stapeling van aggregaten, waar het wortelnet van de graszode afwezig is, of in elk geval niet meer zo effectief is als in de bovenste circa 0.2 m. De direct naast het gat gelegen zode wordt ondermijnd, doordat de losse grond van onder de zode kan wegspoelen. De randen van het ontstane gat in de zode kunnen ook aanleiding zijn voor een concentratie van de belasting. Bij verder gaande erosie van de klei onder de graszode ontstaat een flauw talud (terras) net onder de waterlijn en een steile wand bij de insteek van de erosiekuil, zie Figuur 7.2. Naar dit proces van erosie van de onderlagen, is veel onderzoek gedaan, mede door middel van grote golfgootproeven. In klei zal dit proces uiteraard veel langzamer gaan dan in zand. Als er zand aanwezig is, dan wordt er geen erosie-sterkte in rekening gebracht. Voor klei wordt onderscheid gemaakt tussen de laag tot 0,5 m onder het taludoppervlak en klei die dieper zit. Voor beide lagen is een apart erosiemodel. Aannemende dat de dijk een zandkern heeft met daarop een kleilaag met grasbekleding, wordt falen van de grasbekleding ten gevolge van erosie door golfklappen gedefinieerd als het moment waarop de kleilaag lokaal is weggeërodeerd en de erosie van het zandlichaam dus begint (faaldefinitie).

Als erosie leidt tot een resterend dijkprofiel dat lager is dan de waterstand, dan overstroomt het achterland en faalt de dijk. Verlaging van het profiel beneden de waterstand kan optreden als gevolg van doorgaande erosie. Het is echter ook mogelijk dat gedurende het erosieproces, wanneer nog maar een deel van het dijklichaam is aangetast door erosie, er een ander mechanisme optreedt. Door het steeds smaller wordende profiel kan het binnentalud van de dijk eerder instabiel worden door toename van de waterspanningen in de dijk (micro- of macro-instabiliteit) of door overslaande golven (stabiliteit bekleding bij golfoverslag).