Inleiding
XBeach is een geavanceerd numeriek sterktemodel, waarmee relevante fysische processen in de kustzone worden doorgerekend die van invloed (kunnen) zijn op duinafslag tijdens extreme stormcondities [Roelvink, et al., 2009]. Het model simuleert onder andere het gedrag van golven, stroming, sedimenttransport en morfologische ontwikkeling in de kustzone en blijkt ook voor minder extreme condities toepasbaar [Coumou, et al., 2022]. Het model is bovendien toe te passen voor zowel 1D toepassingen (raaibenadering) als voor meer complexe (tweedimensionale, horizontale) 2DH toepassingen (ruimtelijke benadering).
XBeach lost simultaan vergelijkingen op voor de waterbeweging, het sedimenttransport en de verandering van de bodemligging. Op dit moment is XBeach geformuleerd in drie modi met toenemende mate van detail in de beschrijving van de processen: stationaire modus, niet-hydrostatische modus en surf-beat modus.
Stationaire modus
In de stationaire modus wordt de golfhoogte als constante (in de tijd) aangenomen. De golfhoogte wordt naar de kust voortgeplant waarbij deze afneemt door bodemwrijving en breken. De XBeach-werkwijze is enigszins vergelijkbaar met die van het spectrale golfmodel SWAN, maar dan in een vereenvoudigde versie voor de kustnabije toepassing. Deze modus bevat echter niet de essentiële fysica om het duinafslagproces goed te beschrijven.
Niet-hydrostatische modus
In de meest gedetailleerde modus van XBeach (niet-hydrostatische modus) wordt de waterbeweging van alle afzonderlijke golven opgelost en deze modus is daarmee analoog aan het SWASH-model [Zijlema, et al., 2011]. Deze modus is rekenintensief, en is daarnaast nog niet gevalideerd voor sedimenttransport van zandige fracties (wel voor bodemtransport van grind). Deze modus is daarom nog niet geschikt voor het modelleren van duinerosie.
Surf-beat modus
De surf-beat modus is de best ontwikkelde en meest gevalideerde modus van het XBeach-model. In deze modus worden korte (wind, deining) golven en lange (infragravity; op de tijdschaal van golfgroepen) golven in de kustnabije zone gesimuleerd, die samen de belangrijkste processen voor duinerosie aandrijven. Daartoe worden de korte golven geparameteriseerd op basis van enkele bulkeigenschappen en de lange golven expliciet en fase-oplossend beschouwd. Hiermee wordt de essentiële fysica van storm-geïnduceerde processen opgelost, inclusief tijdsafhankelijkheid en de lange golven, waardoor het model in staat is om de waterbeweging en de sedimenttransporten in willekeurige topografieën en willekeurige profielvormen op te lossen.
Een uitgebreidere beschrijving van het XBeach-model is (onder andere) gegeven in het rapport Achtergrond sterktemodel duinafslaginstrumentarium [Steetzel, et al., 2023].
Het model kan zowel stand alone worden gebruikt (zie de artikelen Beschrijving XBeach-BOI en Overzicht benodigde invoergegevens XBeach-BOI voor de relevante invoergegevens) als binnen een semi-probabilistische setting (zie hiervoor Rekenwaarden voor semi-probabilistische model XBeach-BOI).
