EEN FAALKANS VERSCHILANALYSE VAN HET (NEDERLANDS-DUITS) GRENSOVERSCHRIJDENDE DIJKRINGGEBIED 48

Transcriptie

1 EEN FAALKANS VERSCHILANALYSE VAN HET (NEDERLANDS-DUITS) GRENSOVERSCHRIJDENDE DIJKRINGGEBIED 48 Bachelor eindopdracht Civiele Techniek // sept-16 tot en met nov-16 OVERSTROMINGSRISICO Het berekenen van de faalkansen en het uitvoeren van een verschilanalyse tussen de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping van Nederlandse en Duitse dijkvakken in het grensoverschrijdende dijkringgebied 48. R.H.M. Joosten s Enschede, 5 december 2016

2 Voorwoord Voor u ligt het rapport dat voorkomt uit de uitvoering van het onderzoek dat toebehoort aan de bachelor eindopdracht Een verschilanalyse in de faalkansen van de dijken in het (Nederlands-Duits) grensoverschrijdende dijkringgebied 48. De uitvoering heeft plaatsgevonden bij Royal HaskoningDHV in Amersfoort. De bachelor eindopdracht is uitgevoerd in het kader van de afronding van mijn bachelor Civiele Techniek aan de Universiteit Twente. De uitvoering van het onderzoek was een leerzaam proces. Het berekenen van de faalkansen, en daarmee de verzameling van de data, verliep voor mijn eigen gevoel redelijk soepel. De uitvoering van de verschilanalyse verliep echter moeizamer. Het proces dat gepaard gaat aan de faalkansberekening van dijken is dermate omvangrijk dat het erg lastig is om in de verschilanalyse tot een nuttige vergelijking te komen. Ik wil Royal HaskoningDHV bedanken voor de fijne begeleiding en ondersteuning die zij mij hebben geboden in de uitvoering van het onderzoek. Ik wil in het bijzonder Ric Huting bedanken voor de tijd die hij gedurende het onderzoek voor de begeleiding en de beantwoording van mijn vragen heeft genomen. Ik wens u veel leesplezier toe, Rik Joosten Enschede, 5 december 2016 ii

3 Samenvatting In het kader van het project Veiligheid Nederland in Kaart (VNK2) zijn in de periode tussen 2006 en 2014 alle primaire waterkeringen van Nederland geanalyseerd. Uitzondering hierop zijn de twee grensoverschrijdende dijkringen 42 en 48, die zowel op Nederlands als op Duits grondgebied zijn gesitueerd. Vanwege de grensoverschrijdende situatie zijn de faalkansen van deze Nederlandse en Duitse dijkvakken ieder met behulp van een eigen methode berekend. De afronding van VNK2 (2014) heeft echter geleid tot nieuwe inzichten met betrekking tot het vaststellen van het overstromingsrisico. De nieuwe inzichten hebben de Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater doen besluiten om de huidige risicoanalyse van de Nederlandse en Duitse dijkvakken in beide grensoverschrijdende dijkringen te actualiseren (Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). Echter, de huidige faalkansen voor de Nederlandse en Duitse dijkvakken zijn op basis van verschillende methoden berekend. Het is daardoor niet duidelijk wat het verschil is tussen de faalkansen van de Nederlandse en Duitse dijken in een grensoverschrijdend dijkringgebied. Het onderzoek heeft als doel om een beter inzicht te krijgen in het verschil van de faalkans voor de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping van Nederlandse en Duitse dijken in een grensoverschrijdend dijkringgebied. De keuze om enkel de faalkansen van deze twee faalmechanismen in beschouwing te nemen is gebaseerd op de bevindingen in VNK2 (Bijlage C - VNK2 faalkansen per faalmechanisme per dijkringgebied). Ten behoeve van het opgestelde doel is de volgende onderzoekvraag opgesteld: Welk verschil bestaat er tussen de faalkans, aangaande de faalmechanismen overslag/overloop en opbarsten/piping, van Nederlandse en Duitse dijken in de grensoverschrijdende dijkringgebieden 42 & 48? Om antwoord te kunnen geven op de onderzoeksvraag zijn de faalkansen van zes Nederlandse en zes Duitse dijkvakken van dijkringgebied 48 met elkaar vergeleken. Om een vergelijking van de faalkansen mogelijk te maken, zijn de faalkansen van de dijkvakken van beide landen op basis van dezelfde methode vastgesteld. In dit onderzoek is de methode van VNK2 gehanteerd als gemeenschappelijke methode. De meest recente faalkansen van de Nederlandse dijkvakken zijn reeds bepaald op basis van VNK2 en kunnen daardoor direct uit de resultaten van VKK2 worden overgenomen. De meest recente faalkansen van de Duitse dijkvakken zijn echter niet op basis van de VNK2 methode bepaald. Ten behoeve van de vergelijking zijn de faalkansen van de Duitse dijkvakken daarom in dit onderzoek op basis van de VNK2 methode berekend. Uit de resultaten van het onderzoekt blijkt dat voor het faalmechanisme overloop/overslag de berekende faalkans van de Nederlandse dijkvakken een hoogste waarde heeft van 1/ per jaar en laagste waarde van 1/ per jaar. Voor de Duitse dijkvakken blijkt dat de berekende faalkans een hoogste waarde heeft van 1/610 per jaar en laagste waarde van 1/9.200 per jaar. Opmerkelijk is dat de laagste faalkans van de Duitse dijkvakken voor dit mechanisme ruim drie keer zo hoog uitvalt als de hoogste faalkans van de Nederlandse dijkvakken voor dit faalmechanisme. Wat betreft het faalmechanisme opbarsten/piping blijkt dat de berekende faalkans van de Nederlandse dijkvakken een hoogste waarde heeft van 1/1.100 per jaar en een laagste waarde van 1/ per jaar. Voor de Duitse dijkvakken blijkt dat de berekende faalkans een hoogste waarde heeft van 1/38 per jaar en laagste waarde heeft van 1/4.900 per jaar. Opmerkelijk is dat de drie Duitse dijkvakken met de hoogste faalkans fors hoger uitvallen dan het Nederlandse dijkvak met de hoogste faalkans (1/38 per jaar, 1/190 per jaar en 1/230 per jaar ten opzicht van 1/1.100 per jaar). De faalkansen voor beide faalmechanismen vallen daarmee overwegend lager uit voor de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken. iii

4 De waarde van de faalkansen zijn gevalideerd met behulp van sterkte-variabelen (maatgevende variabelen die van toepassing zijn op de faalkansberekening van een faalmechanisme). De waarde voor de sterkte-variabelen liggen in het onderzoek voor een groot deel in lijn met het verschil dat tussen de faalkansen van beide faalmechanisme voor Nederlandse en Duitse dijkvakken in de resultaten naar voren komt. Het verschil in faalkans lijkt enigszins onderbouwd te kunnen worden met behulp van de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden die in beide landen van toepassing zijn op het ontwerpen van dijken. De hydraulische randvoorwaarden en ontwerpmethoden die worden gebruikt in de berekening van de faalkansen verschillen namelijk tussen de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden. Zo valt de mhw-waarde die wordt gebruikt in het ontwerpproces van een dijkvak gunstig uit voor Nederlandse dijken ten opzichte van Duitse dijken. Daarnaast wordt in de Nederlandse ontwerpleidraden een strengere waarde voor het kritieke verhang gehanteerd dan in de Duitse ontwerpleidraden. Wat betreft de bepaling van de overhoogte wordt in de Nederlandse ontwerpleidraden een minimale waarde van 0,50 meter gehanteerd ten opzichte van een minimale waarde van 1,00 meter in de Duitse ontwerpleidraden. Deze bevindingen verklaren enigszins de lagere faalkansen toebehorend aan beide faalmechanismen van de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken, maar spreken deze gelijker tijd ook weer tegen. Op basis van de onderzoeksresultaten kan er worden geconcludeerd dat de faalkansen voor zowel overloop/overslag als opbarsten/piping overwegend lager uitvallen voor de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken in dijkringgebied 48. De resultaten van de faalkansberekening laten zien dat hoogste faalkans voor zowel overloop/overslag als opbarsten/piping toebehoort aan de Duitse dijkvakken. De waarde van de faalkansen zijn gevalideerd met behulp van sterktevariabelen en liggen voor een groot deel in lijn met het verschil dat bestaat tussen de faalkansen. De waarde voor de faalkansen van opbarsten/piping van de Duitse dijkvakken dienen echter wel met een kritische houding te worden beschouwd, vanwege de beperkte beschikbaarheid aan geotechnische rapporten gedurende het onderzoek. Daarnaast moet ook rekening worden gehouden met de bevinding dat de ontwerpleidraden van beide landen de verschillen tussen de faalkansen enigszins verklaren maar deze gelijker tijd ook weerleggen. Op basis hiervan wordt aanbevolen, indien een meer gefundeerde vergelijking voor het faalmechanisme opbarsten/piping van de Nederlandse en Duitse dijken is gewenst, de faalkansen voor dit faalmechanisme van de Duitse dijkvakken opnieuw te berekenen mits er meer geotechnische rapporten beschikbaar zijn. Daarnaast wordt aanbevolen om de werkzaamheden die in het onderzoek zijn verricht ten behoeve van de verklaring van het verschil tussen de faalkansen van Nederlandse en Duitse dijken verder voort te zetten. iv

5 Inhoudsopgave 1. Inleiding Motivatie Project Veiligheid Nederland in Kaart Nieuwe inzichten leiden tot behoefte voor actualisatie Verschilanalyse Relevantie Projectkader Probleemstelling Doelstelling Onderzoeksvragen Methode Dijkvakselectie Toelichting randvoorwaarden dijkvakselectie Invulling randvoorwaarden dijkvakselectie Faalkansberekening Duitse dijkvakken Dijkvak schematisaties Geometrie schematisatie Duitse dijkvakken Bodem-schematisatie Duitse dijkvakken Hydraulische belasting Berekening faalkansen overloop/overslag Berekening faalkansen opbarsten/piping Faalkansberekening Nederlandse dijkvakken Verschilanalyse faalkansen Nederlandse en Duitse dijkvakken Verschil in faalkansen tussen Nederlandse en Duitse dijkvakken Verschil tussen de maatgevende sterkte-variabelen van beide faalmechanismen Resultaten Faalmechanisme en belastingsysteem per dijkvak Waterkerende hoogte Definitieve dijkvakselectie Faalkansberekening Nederlandse en Duitse dijkvakken NL14 DE NL16 DE NL18 DE v

6 3.2.4 NL19 DE NL22 DE NL23 DE Verschilanalyse faalkansen Nederlandse en Duitse dijkvakken Verschil in faalkansen tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken Verschil tussen de variabelen van beide faalmechanismen Discussie Resultaten Mogelijke verklaringen Beperkingen Conclusie & Aanbevelingen Conclusie Aanbevelingen Literatuurlijst A. Bijlage A - VNK2 toegelicht B. Bijlage B Gebruikte software C. Bijlage C - VNK2 faalkansen per faalmechanisme per dijkringgebied D. Bijlage D Overzicht beschouwde faalkansen per dijkvak vi

7 1. Inleiding In dit hoofdstuk wordt de motivatie die ten grondslag ligt aan het onderzoek beschreven. Vanuit de motivatie is vervolgens de probleemstelling toegelicht. Verder wordt het projectkader en de relevantie met betrekking tot huidig onderzoek besproken. Er wordt afgesloten met een korte beschrijving van de uitvoerende organisatie. 1.1 Motivatie Nederland beschermt zich al decennia lang tegen het overstromingsrisico dat een constante dreiging vormt voor de veiligheid van ons land. De watersnoodramp van 1953 was de laatste grootste overstroming die ons land teisterde. Naar aanleiding van de watersnoodramp van 1953 stelde de regering destijds de deltacommissie in. De deltacommissie kreeg de taak om ons land beter te beschermen tegen overstromingen vanuit zee (Projectbureau VNK2, 2014). De commissie adviseerde om strengere eisen aan het beschermingsniveau te stellen door middel van overschrijdingskansnormen. De hoogte van de norm werd bepaald door de kosten van versterkingsmaatregelen af te wegen tegen de verlaging van het overstromingsrisico. Helaas was er destijds onvoldoende kennis en rekenkracht beschikbaar om het overstromingsrisico per gebied op dat moment te kunnen berekenen (Projectbureau VNK2, 2014) Project Veiligheid Nederland in Kaart In 2006 kwam de ommekeer, voldoende kennis én rekenkracht was beschikbaar en er werd gestart met het project Veiligheid in Nederland in Kaart, voortaan VNK2 genoemd (Projectbureau VNK2, 2014). In het kader van het project zijn in de periode tussen 2006 en 2014 alle primaire waterkeringen van Nederland geanalyseerd en op basis daarvan is een uitspraak gedaan over de totale overstromingsveiligheid van Nederland. De totale overstromingsveiligheid was gebaseerd op het actuele overstromingsrisico van de 58 dijkringen in Nederland. VNK2 was een innoverend project wat betreft de nieuwe werkwijze in het bepalen van het overstromingsrisico van Nederland. De te verwachten schade is bij VKN2 namelijk gedefinieerd als risico, welke is onder te verdelen in een combinatie van kansen en gevolgen (Figuur 1). Door het risico van een overstroming te baseren op kansen (de kans op een overstroming) en gevolgen (de potentiele gevolgen uitgedrukt in slachtoffers en economische schade) is er meer inzicht ontstaan in de faalmechanismen die verantwoordelijk zijn voor het falen van een waterkering en de gevolgen die daar aan zijn gerelateerd (Projectbureau VNK2, 2011) Figuur 1: Risicobenadering door middel van kansen en gevolgen (Projectbureau VNK2, 2011). Het VNK2 project leverde een duidelijk en uitgebreid beeld op van het totale overstromingsrisico in Nederland. Uitzondering hierop zijn twee grensoverschrijdende dijkringen, die zowel op Nederlands als op Duits grondgebied zijn gesitueerd. Het betreft hierbij dijkring 42 Ooij en Millingen (Figuur 2) 1

8 en dijkring 48 Rijn en IJssel (Figuur 3). Beiden dijkringen bevinden zich in het bovenrivierengebied en grenzen aan de Duitse grens nabij Lobith. Vanwege het grensoverschrijdende karakter van deze twee dijkringen is er destijds in het VNK2 project voor gekozen om alleen de Nederlandse trajecten van deze dijkringen mee te nemen in de overstromingsrisicoanalyse. Figuur 2: Overzicht van Dijkring 42, de blauwe lijn is primaire waterkering van het Nederlandse gedeelte en de rode lijn is primaire waterkering van het Duitse gedeelte. Figuur 3: Dijkring 48, de blauwe lijn is primaire waterkering van het Nederlandse gedeelte en de rode lijn is primaire waterkering van het Duitse gedeelte. Echter, heeft het Duitse gedeelte van dijkringen 42 en 48 wel invloed op het overstromingsrisico van Nederland. Om de overstromingsveiligheid van deze dijkringen te waarborgen is de Duits- Nederlandse werkgroep hoogwater opgericht. In het kader van de overstromingsveiligheid is in de periode van , in opdracht van de Duits-Nederlandse werkgroep hoogwater, een risicoanalyse uitgevoerd voor de grensoverschrijdende dijkringen (Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). Vanwege het grensoverschrijdende karakter is er in het toenmalige onderzoek voor gekozen om een gezamenlijke methode te ontwikkelen waarmee het overstromingsrisico kon worden vastgesteld. 2

9 1.1.2 Nieuwe inzichten leiden tot behoefte voor actualisatie De afronding van VNK2 in 2014 heeft echter tot nieuwe inzichten geleid met betrekking tot technische en beleidsmatige ontwikkelingen. Onderdeel daarvan is de keuze voor het invoeren van een nieuwe risico-gebaseerde norm voor hoogwaterbescherming in 2015, welke de hoogwaterveiligheid in Nederland moet verbeteren. Deze nieuwe methode is reeds toegepast op een aantal dijkringen, waaronder de dijkringen waarin de steden Utrecht en Amersfoort zich bevinden. Uit deze studie is gebleken dat efficiënte normen voor overstromingskansen in deze dijkringen variëren van 1/ tot 1/ per jaar, wat duidelijk een groot verschil laat zien met de wettelijke norm van 1/1.250 per jaar (Eijgenraam, 2006). Daarnaast zijn er in de loop van tijd ook nieuwe inzichten opgedaan over de afvoer van de Rijn met betrekking tot klimaatsveranderingen en overstromingen. Mede afhankelijk van de klimaatsveranderingen zijn er nieuwe beschermingsniveaus opgesteld voor de situaties 2015, 2025 en 2050 (Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). Zowel de nieuwe technische- en beleidsmatige inzichten, als nieuwe inzichten met betrekking tot de afvoer van de Rijn, heeft de Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater doen besluiten de huidige risicoanalyse van de Duitse dijkvakken van dijkring 42 en 48 te actualiseren. De actualisatie van het overstromingsrisico wordt toegepast op de volledige dijkringen 42 en 48, dit houdt in dat zowel de Nederlandse als Duitse dijkvakken in beschouwing worden genomen. Om het overstromingsrisico van de volledige dijkringen te bepalen wordt dezelfde risicoanalyse methode gebruikt als in VNK2. Enerzijds heeft dit als voordeel dat de overstromingsanalyse van 2009 van de Duitse dijkvakken wordt geactualiseerd en anderzijds dat de resultaten van VNK2 voor dijkring 42 en 48 worden aangevuld en uitgebreid. Door dezelfde risicoanalyse methode te gebruiken is het tevens mogelijk om een verschilanalyse uit te voeren die de sterkte van de Nederlandse en Duitse dijken in een grensoverschrijdend dijkringgebied met elkaar vergelijkt. In dit onderzoek wordt een selectie van Nederlandse en Duitse dijken op basis van de VNK2 risicoanalyse methode met elkaar vergeleken Verschilanalyse Een belangrijk onderdeel binnen de actualisatie van het overstromingsrisico is het analyseren van het verschil dat bestaat tussen de sterkte én werkwijze met betrekking tot dijkontwerp van Nederlandse en Duitse dijken. Dit is tot op heden nog niet gedaan omdat de Nederlandse en Duitse dijkvakken van de grensoverschrijdende dijkringen nog niet eerder op basis van dezelfde methode zijn berekend (Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). In dit onderzoek wordt gestart met het onderzoeken van het verschil in sterkte door de faalkansen van de Nederlandse en Duitse dijken met elkaar te vergelijken. Het betreft hierbij alleen de faalkansen voor de faalmechanismen golfoverloop/overslag en opbarsten/piping. De keuze om enkel de faalkansen van deze twee faalmechanismen in beschouwing te nemen is gebaseerd op de bevindingen in VNK2 (Bijlage C - VNK2 faalkansen per faalmechanisme per dijkringgebied). De resultaten die ontstaan uit deze verschilanalyse kunnen bijdragen aan de grensoverschrijdende kennisuitwisseling met betrekking tot overstromingsrisico. De opgedane kennis en inzichten kunnen tevens worden gebruikt als discussiepunten in toekomstige soortgelijke projecten Relevantie Het analyseren van dijkvakken ten behoeve van het in kaart brengen van het overstromingsrisico is niet uniek en wordt in Nederland al meerdere jaren gedaan (Projectbureau VNK2, 2014). 3

10 Het analyseren van het verschil op basis van faalkans tussen Nederlandse en Duitse dijken heeft daarentegen nog niet plaatsgevonden, ondanks de behoefte die hiervoor bestaat (Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). De beschikking over kennis van het verschil tussen Nederlandse en Duitse dijken stelt ment namelijk in staat om een betere interpretatie te kunnen krijgen over de sterkte van Duitse dijken, en hoe deze bijdraagt in het overstromingsrisico van grensoverschrijdende dijkringgebieden. Met het oog op de nieuwe ingestelde beschermingsniveaus is een actualisering en verschilanalyse van de grensoverschrijdende dijkringen zeker aan de orde. De verschilanalyse kan tevens gebruikt worden als toevoeging in toekomstige, gelijksoortige projecten om zicht te krijgen op het verschil tussen Nederlandse en Duitse dijken (mocht te zijner tijd geen overkoepelend hoogwaterbeschermingsbeleid worden gehanteerd). 1.2 Projectkader De uitvoering van dit onderzoek vindt plaats in het kader van het project Overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein, uitgevoerd door RoyalHaskoningDHV. Dit project is in het leven geroepen door de Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater op basis van de motivatie zoals besproken in paragraaf 1.1 Motivatie. Ten behoeve van de toelichting en leesbaarheid van het onderzoek wordt de structuur van het project kort beschreven en toegelicht. Het project Overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein is verdeeld in twee uitbestedingspakketten, te weten uitbestedingspakket 1 (UP1) en uitbestedingspakket 2 (UP2). Beide uitbestedingspakketten zijn onderverdeeld in meerdere werkpakketen (WP). Het project wordt in twee uitbestedingspakketten opgedeeld om kwaliteitsborging mogelijk te maken. De marktpartij die UP1 gegund heeft gekregen is namelijk ook de technische coördinator; de technische coördinator controleert de werkzaamheden en berekening uitgevoerd in UP2. Een overzicht van de uitbestedingspakketten en werkpakketen is opgenomen in Tabel 1. UP1 kan worden gezien als de voorbereidende werkzaamheden ten behoeve van de uitvoering van UP2. Tabel 1: Werkpakketten (WP) en bundeling in uitbestedingspakketten (UP). Uitbestedingspakket Werkpakket Werkzaamheden UP1 WP0 Technische coördinatie WP1 Vastleggen uitgangspunten en methodiek WP2 Dataverzameling, screening en maken plan van werkwijze risicoanalyse UP 2 WP3 Risicoanalyse grensoverschrijdende dijkringen WP4 Berekening nagestreefd hoogwaterbeschermingsniveau volgens de nieuwe Nederlandse methodiek, rekening houdend met de wederzijdse gevolgen van dijkdoorbraken. WP5 Haalbaarheid van het nagestreefde beschermingsniveau in 2050 en mogelijke consequenties. WP6 Gevoeligheidsanalyse UP1 WP7 Integratie projectresultaten in overkoepelende eindrapportage D-NL werkgroep Hoogwater WP8 Afvoeren uit het stroomgebied van de Rijn: effect van overstromingen en klimaatverandering. Royal HaskoningDHV heeft UP2, dat alle berekeningen omvat omtrent de actualisering van de risicoanalyse, gegund gekregen. Royal HaskoningDHV is een internationaal advies- en ingenieursbureau dat zijn bestaan kent sinds Royal Haskoning is het oudste adviesbureau van 4

11 Nederland en is in 2012 gefuseerd met het internationaal opererende DHV, waardoor de naam ontstond zoals wij die nu kennen: Royal HaskoningDHV. Het internationale karakter van deze organisatie valt terug te halen uit het feit dat er 6000 werknemers zijn verspreid over 150 verschillende landen (RHDHV, 2016). In Nederland heeft het bureau meerdere kantoren, waaronder: Amersfoort, Nijmegen, Amsterdam, Den Haag, Zwolle, Eindhoven, Groningen, Rotterdam, Utrecht, Goes, Zaandam en Maastricht. Amersfoort functioneert als het hoofdkantoor. Royal HaskoningDHV is actief in alle richtingen van de civiele techniek en heeft verscheidene icoonprojecten die te relateren zijn aan infrastructuur, bouw, water of een combinatie daarvan. Een aantal grootschalige projecten waar Royal Haskoning DHV aan mee heeft gewerkt zijn: Ruimte voor de rivier project nabij Nijmegen/Lent Markthal Rotterdam, Nederland Pilot zandmotor en Maasvlakte 2 Naast de het advies dat Royal HaskoningDHV uitbrengt probeert zij zich de laatste jaren ook steeds meer in te zetten voor een duurzamere samenleving. Het bureau probeert op het gebied van urban huisvesting, water, transport en industrie een belangrijke rol te spelen en met hun duurzame visie de globale klimaatproblemen en leefomstandigheden te verbeteren. De uitvoering van het onderzoek in dit rapport valt samen met de uitvoering van WP3. De data die is gebruikt in de uitvoering van dit onderzoek is vooral afkomstig uit de resultaten oplevering van WP2. In hoofdstuk 2 (Methode) wordt er dan ook meerdere malen terugverwezen naar WP2 als data bron. 1.3 Probleemstelling Beide dijkringen zijn onderhevig aan een grensoverschrijdende situatie. Dit houdt in dat delen van het dijktraject van beide dijkringen zich zowel op Nederlands als Duits grondgebied bevinden. Dit heeft als gevolg dat de geografische ligging van een dijktraject bepaalt aan welke richtlijnen het betreffende dijktraject moet voldoen. In Nederland wordt een andere werkwijze gehanteerd en zijn andere inzichten van toepassing dan in Duitsland als gaat om de benadering van het nationale overstromingsrisico. Het verschil in werkwijze en inzichten heeft als gevolg dat er mogelijke verschillen bestaan in de Nederlandse en Duitse ontwerpprocessen, die van toepassing zijn op de benadering en berekenen van het overstromingsrisico van een grensoverschrijdende dijkring. De verschillen die bestaan in werkwijze, en de technische- en beleidsmatige keuzes die hieraan zijn gerelateerd, zijn te verdelen in een zestal aspecten. Deze aspecten hangen samen aan de bepaling van het overstromingsrisico van een dijkring: beschermingsniveau, hydraulische situatie, toetsen, ontwerpen, versterken en bouwen. Beschermingsniveau Aan welke norm een dijk moet voldoen hangt af van de hoogte van het beschermingsniveau dat op dat moment door een land is vastgesteld. Het beschermingsniveau wordt weergegeven als een veiligheidsnorm die is uitgedrukt als de gemiddelde overschrijdingsfrequentie van een bepaalde waterstand per jaar. Het is mogelijk dat beide landen het beschermingsniveau door de jaren heen verschillend hebben vastgesteld waardoor de norm waaraan een dijk moet voldoen, of moest voldoen, onderling kan afwijken. Hydraulische situatie Aan de hand van de toegepaste hydraulische situatie wordt bij een bepaald debiet de waterstand afgeleid waaraan een dijk dan wel getoetst, ontworpen, gebouwd of versterkt wordt. Deze waterstand wordt ook wel de maatgevende hoogwaterstand genoemd (mhw). Het debiet waaraan 5

12 de mhw-waarde wordt afgeleid hangt weer samen met het opgestelde beschermingsniveau. In de gehanteerde afvoerverdeling kan namelijk de waterstand worden opgezocht die hoort bij de vastgestelde overschrijdingsfrequentie. Toetsen De methode van toetsen van een dijk verschilt tussen beide landen. In Nederland wordt de VNK2 risicoanalyse methode gebruikt, terwijl in Duitsland een andere methode wordt gebruikt (Duits- Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). De risicoanalyse die in 2009 is uitgevoerd voor de grensoverschrijdende dijkringen is gebaseerd op een gezamenlijke ontwikkelde methode. Omdat voor de Nederlandse en Duitse dijkvakken een andere toets-methode is gebruikt kan er niet één overstromingsrisico worden bepaald voor de grensoverschrijdende dijkringen. Ontwerpen De ontwerpprocedures en daaraan gerelateerde inzichten en visies kunnen per land verschillend zijn. Het is daardoor mogelijk dat in het geval het gestelde beschermingsniveau hetzelfde is het ontwerp van een dijk onderling kan afwijken. Bouwen en versterken Nederland en Duitsland hanteren andere bouwvoorschriften als het gaat om de bouw en het versterken van dijken. Als verondersteld wordt dat de Nederlandse bouwschriften erg strikt zijn is het mogelijk dat Duitsland bouwvoorschriften minder strikt zijn. Hierdoor kan het ontwerp van Duitse dijken afwijken in vergelijking met het ontwerp van Nederlandse dijken, waardoor de dijken ten opzichte van elkaar over- of onder gedimensioneerd kunnen zijn. Vanwege de grensoverschrijdende situatie bestaat de mogelijkheid dat beide landen de inhoud van deze aspecten anders benaderen. Voor VNK2 was dit een reden om alleen de faalkansen van de Nederlandse dijkvakken in de gelijknamige studie in beschouwing te nemen. Dit heeft er toe geleidt dat de faalkansen van de Duitse dijkvakken zijn berekend op basis van de gezamenlijke methode die is vastgesteld door de Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater. Dit zorgt voor een discrepantie in de waarde voor de faalkansen van beide dijktrajecten en kunnen deze onderling niet worden vergeleken. In de actualisatie van het overstromingsrisico van beide dijkringen is het daardoor onduidelijk hoe de faalkansen van de Nederlandse en Duitse dijken zich tot elkaar verhouden. Aan de hand van de inhoud van deze paragraaf kan de probleemstelling als volgt worden geformuleerd: De methode die in Nederland en Duitsland wordt gebruikt in de berekening van het overstromingsrisico verschild, waardoor het niet duidelijk is welk verschil er mogelijk bestaat tussen de faalkansen voor de faalmechanismen overslag/overloop en opbarsten/piping van Nederlandse en Duitse dijken in een grensoverschrijdend dijkringgebied 1.4 Doelstelling Het onderzoek heeft als doel om een beter inzicht te krijgen in het verschil van de faalkans voor de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping van Nederlandse en Duitse dijken in een grensoverschrijdend dijkringgebied. Het gaat hierbij om dijken die zijn gesitueerd in een grensoverschrijdend dijkringgebied. Om het verschil in faalkans te achterhalen worden de faalkansen van Nederlandse en Duitse dijken voor de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping in kaart gebracht. Op basis van een verschilanalyse wordt uiteindelijk een kwalitatieve, en waar mogelijk kwantitatieve, uitspraak gedaan over het mogelijke verschil dat bestaat tussen de faalkansen van Nederlandse en Duitse dijken. 6

13 1.5 Onderzoeksvragen Op basis van de motivatie voor het onderzoek en de opgestelde probleemstelling kan de hoofdvraag van het onderzoek worden opgesteld. Het proces dat wordt doorlopen om de hoofdvraag te beantwoorden staat centraal in dit onderzoek. De hoofdvraag van dit onderzoek is als volgt geformuleerd: Welk verschil bestaat er tussen de faalkans, aangaande de faalmechanismen overslag/overloop en opbarsten/piping, van Nederlandse en Duitse dijken in de grensoverschrijdende dijkringgebieden 42 & 48? Om op deze hoofdvraag antwoord te geven zijn er meerdere deelvragen opgesteld die ondersteuning en meer inzicht geven in het proces dat doorlopen moet worden. 1) Wat is de selectie van dijkvakken in de dijkringgebieden 42 en 48 waar het verschil in faalkans op kan worden gebaseerd? a. Welke Nederlandse en Duitse dijkvakken worden berekend op de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping? b. Wat zijn de hydraulische randvoorwaarden van de op faalmechanisme geselecteerde Nederlandse- en Duitse dijkvakken? c. Wat is de selectie van dijkvakken waar het verschil in faalkans op kan worden gebaseerd? 2) Wat zijn de huidige faalkansen van de geselecteerde Duitse dijkvakken? a. Wat is de huidige geometrie van de geselecteerde Duitse dijkvakken? b. Wat is de huidige bodemopbouw van de geselecteerde Duitse dijkvakken? c. Wat zijn de huidige faalkansen voor het faalmechanisme overloop/overslag van de geselecteerde Duitse dijkvakken? d. Wat zijn de huidige faalkansen voor het faalmechanisme opbarsten/piping van de geselecteerde Duitse dijkvakken? 3) Wat zijn de huidige faalkansen van de geselecteerde Nederlandse dijkvakken? a. Wat is de huidige geometrie van de geselecteerde Nederlandse dijkvakken? b. Wat is de huidige bodemopbouw van de geselecteerde Nederlandse dijkvakken? c. Wat zijn de huidige faalkansen voor het faalmechanisme overloop/overslag van de geselecteerde Nederlandse dijkvakken? d. Wat zijn de huidige faalkansen voor het faalmechanisme opbarsten/piping van de geselecteerde Nederlandse dijkvakken? 4) Wat is het verschil in faalkans tussen de geselecteerde Nederlandse en Duitse dijkvakken? a. Wat is het verschil in faalkans voor het faalmechanisme overslag/overloop van de geselecteerde Nederlandse en Duitse dijkvakken? b. Wat is het verschil in faalkans voor het faalmechanisme opbarsten/piping van de geselecteerde Nederlandse en Duitse dijkvakken? c. Welke sterkte-variabelen hebben de grootste invloed in de berekening van de faalkans van beide faalmechanismen? d. Wat is de onderlinge relatie tussen deze sterkte-variabelen op Nederlands-Duits niveau? 7

14 2 Methode In dit hoofdstuk wordt de methode beschreven die gebruikt is in de beantwoording van de onderzoeksvragen. De structuur van dit hoofdstuk is zo opgesteld dat per onderzoeksvraag de gebruikte methode wordt toegelicht. Centraal voor de methode geldt dat in de berekening voor de faalkansen van de Duitse dijkvakken de VNK2 methode centraal staat. Door dezelfde werkmethode te hanteren als die van VNK2, wordt gewaarborgd dat in een later stadium de berekende faalkansen van de Duitse dijktrajecten kunnen worden samengevoegd met Nederlandse dijktrajecten (bepaald in VNK2). Hierdoor is het mogelijk om een uitspraak te doen over het overstromingsrisico van de grensoverschrijdende dijkringgebieden. Door dezelfde werkmethodiek te hanteren is het tevens mogelijk om een sterkte verschilanalyse tussen de Nederlandse en Duitse dijktrajecten uit te voeren. 2.1 Dijkvakselectie Vanwege de beperkte doorlooptijd van het onderzoek is voor aanvang van de verschilanalyse een selectie van dijkvakken gemaakt toebehorend aan de grensoverschrijdende dijkringgebieden 42 & 48. Omdat in de verschilanalyse een Nederlands dijkvak met een Duits dijkvak wordt vergeleken zijn de dijkvakken binnen de dijkvakselectie geselecteerd in de vorm van paren (Eén paar is een combinatie van een Nederlands- en Duits dijkvak). De dijkvakken zijn op drie aspecten geselecteerd, namelijk: De beschouwde faalmechanismen van het dijkvak; Het belastingsysteem dat van toepassing is op het dijkvak.; De waterkerende hoogte van het dijkvak. In het vervolg van deze paragraaf wordt de keuze en waarde-bepaling van deze aspecten toegelicht Toelichting randvoorwaarden dijkvakselectie Vanuit de aanleiding voor het onderzoek is bepaald dat alleen de faalkansen van de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping in beschouwing worden genomen. Ten eerste is daarom uitgezocht op welke faalmechanismen de Nederlandse en Duitse dijken zijn of worden berekend. De dijkvakken die op beide faalmechanismen zijn of worden berekend komen in aanmerking voor de verschilanalyse. Ten tweede is gewaarborgd dat het belastingsysteem van de vergeleken Nederlandse en Duitse dijkvakken als gelijkwaardig kan worden beschouwd. Het belastingsysteem van een dijkvak bepaalt immers welke verhanglijn en welk debiet worden gebruikt om een dijk te ontwerpen en te toetsen. Het is van belang om deze in de selectie van de Nederlandse en Duitse dijkvakken gelijk te houden omdat het verschil in faalkans anders bij voorbaat al kan worden toegewezen aan het verschil tussen de belastingsystemen die in de toetsing zijn gehanteerd. Tot slot is gewaarborgd dat de faalkansen van de faalmechanismen op een eerlijke manier met elkaar worden vergeleken. Dit is bereikt door de input waarde die ten grondslag liggen aan de faalkansberekening van elk faalmechanisme hetzelfde te houden. Om deze waarde gelijk te houden is er in de VNK2 methode eerst onderzocht wat de gemeenschappelijke input variabele is, die van toepassing is op de faalkansberekening van elk faalmechanisme. De bepaling van deze gemeenschappelijke input variabele is in gang gezet door het begrip faalkans in de methode van VNK2 nader te onderzoeken. In VNK2 wordt het begrip faalkans gebruikt om de 8

15 sterkte van waterkerende objecten te kwantificeren. De faalkans is gedefinieerd als de totale kans van alle combinaties van belastingen en sterktes waarbij een waterkering bezwijkt (Projectbureau VNK2, 2011). Figuur 4: Opbouw van de faalkans in VNK2 (Projectbureau VNK2, 2011). De totale kans van de combinaties ontstaat uit de vermenigvuldiging van de kansen op bepaalde waterstanden (belasting component) en de faalkansen bij die waterstanden (sterkte component), zie Figuur 4. Uit dit gegeven valt op te maken dat de waterstand als de gemeenschappelijke input variabele in de faalkansberekening kan worden gezien. Om de waarde van de gemeenschappelijke input variabele op dijkvakniveau gelijk te houden is ervoor gekozen om deze waarde op dijkvakniveau te maximaliseren. Hieruit ontstaat de waterkerende hoogte van een dijkvak (het verschil tussen de maximale waterstand dat een dijkvak kan keren en het maaiveldniveau van het achterland). Door de combinaties van de Nederlandse en Duitse dijkvakken in de dijkvakselectie te selecteren op basis van de waterkerende hoogte wordt gewaarborgd dat het mogelijke verschil in faalkans niet wordt veroorzaakt door een verschillende waterstand, maar teruggeleid kan worden op een mogelijk verschil in de ontwerpvariabelen die toebehoren aan de dijkvakken Invulling randvoorwaarden dijkvakselectie Voor de waarde bepaling van de randvoorwaarden is gebruik gemaakt van de data die vanuit de studie VNK2 en Uitbestedingspakket 1 (UP1) beschikbaar zijn gesteld. De faalmechanismen die per dijkvak van toepassing zijn op de Nederlandse dijktrajecten zijn bepaald met behulp van VNK2 achtergrondrapporten voor Dijkring 42 en Dijkring 48. De faalmechanismen die per dijkvak van toepassing zijn op de Duitse dijktrajecten zijn bepaald met de rapporten Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 en Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 48. In beide rapporten is een tabel opgenomen met daarin de beschouwde faalmechanismen per dijkvak. De belastingsystemen die van toepassing zijn op de Nederlandse dijkvakken zijn bepaald met behulp van de VNK2 achtergrondrapporten. De belastingsystemen die van toepassing zijn op Duitse dijkvakken zijn bepaald met behulp van het UP1 Plan van Aanpak. De waterkerende hoogte van een dijkvak is bepaald door het verschil tussen de waarde van het hoogste punt van een dijkvak [+NAP] en het maaiveldniveau van het achterland [m+nap] vast te stellen. De waterkerende hoogte is alleen van de dijkvakken berekend waarvan het belastingsysteem van Nederlands en Duitsland als gelijkwaardig kan worden beschouwd. Aangezien voor alle Duitse dijkvakken het Rijn belastingsysteem van toepassing is, is de selectie van de Nederlandse dijkvakken beperkt tot de belastingsystemen Bovenrijn en Pannerdensch Kanaal omdat deze gelijkwaardig zijn 9

16 aan het belastingsysteem Rijn (Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater, 2016). De belastingsystemen IJssel en Oude IJssel worden buiten beschouwing gelaten omdat de hydraulische situatie van deze belastingsystemen teveel afwijkt van het Duitse belastingsysteem. Vanwege de variatie in de gemiddelde lengte van een dijkvak (+100meter) is het niet mogelijk om één waarde voor het hoogste punt en het maaiveldniveau te bepalen. In plaats daarvan is er op profielniveau gekeken wat het hoogste punt is én wat het maaiveldniveau van het achterland is. Om een te optimistische inschatting van het dijkvak te voorkomen is het zwakste profiel genomen. Als maat voor het zwakste profiel is het profiel met de laagste overhoogte (het verschil tussen kruinhoogte en MHW) gehanteerd. Deze maat is ook in VNK2 voor de profielkeuze van dijkring 42 en dijkring 48 gehanteerd (Projectbureau VNK2, 2014). Voor de Nederlandse dijkvakken zijn de profielen met de laagste overhoogte opgenomen in de PC- Ring database van VNK2. Deze is gebruikt om de profielen met de laagste overhoogte voor de Nederlandse dijkvakken te bepalen. Voor de Duitse dijkvakken was er ten tijde van het onderzoek geen PC-Ring database beschikbaar en is het profiel met de laagste overhoogte voor de geselecteerde dijkvakken zelf bepaald. Om deze te bepalen is de Excel Profielengenerator gebruikt (Bijlage B Gebruikte software). De profielengenerator geeft voor een dijkvak het dijkprofiel met de laagste overhoogte. 2.2 Faalkansberekening Duitse dijkvakken In de faalkansenberekening van dit onderzoek zijn de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping in beschouwing genomen. Overloop en golfoverslag Opbarsten en piping Figuur 5: Beschouwde faalmechanismen: overloop/overslag (links) en opbarsten/piping (rechts) (Projectbureau VNK2, 2011). Bij het faalmechanisme overloop en golfoverslag bezwijkt de dijk doordat (grote) hoeveelheden water over de dijk heen lopen of slaan (Figuur 5). Bij aflandige wind of bij anderszins zeer kleine golfhoogten wordt het bezwijken beschreven door het faalmechanisme overloop. In andere gevallen door het faalmechanisme golfoverslag (TAW, 2002). Bij het faalmechanisme opbarsten en piping bezwijkt de dijk doordat er water gaat stromen onder de dijk op het moment van hoge waterstanden (Figuur 5). In het geval dat de waterstroom onder de dijk zanddeeltjes gaat meevoeren kan er na verloop van tijd een stroomkanaal onder de dijk zijn gecreëerd. Indien dit stroomkanaal te groot wordt kan de dijk verzakken en faalt de dijk. Dit wordt piping genoemd. In sommige gevallen is er sprake van een deklaag in het achterland. Een deklaag is een grondlaag die gekarakteriseerd wordt door een slechte waterdoorlatendheid, bijvoorbeeld klei. Om piping te kunnen laten optreden is het van belang dat deze deklaag eerst scheurt. Een deklaag scheurt op het moment de waterdruk onder de betreffende deklaag hoger is dan het gewicht van de deklaag. Dit wordt opbarsten genoemd (TAW, 1999) Dijkvak schematisaties In aanloop naar de faalkansenberekening zijn allereerst de belasting- en sterkte eigenschappen van de geselecteerde dijkvakken in kaart gebracht door middel van dijkvak schematisaties 10

17 (Expertisenetwerk Waterveiligheid, 2012). In elke schematisatie zijn de belasting- en sterkte eigenschappen van de waterkering beschreven die voor het bepalen van de faalkans van een faalmechanisme relevant zijn (Projectbureau VNK2, 2011). Voor het faalmechanisme golfoverloop/overslag zijn de volgende relevante belasting- en sterkte eigenschappen binnen het onderzoek gehanteerd (Vrouwenvelder et al., 2002): Geometrie van het dijklichaam; Samenstelling van dijkdeklaag; Hydraulische belasting; Effectieve strijklengte per windrichting. Bij de geometrie van het dijklichaam speelt de kruinhoogte een belangrijke rol. Binnen de samenstelling van dijkdeklaag is de kwaliteit van de grasbekleding op het binnentalud van het grootste belang. De hydraulische belasting en de effectieve strijklengte per windrichting zijn nodig om de belasting op het dijkvak te bepalen. Voor het faalmechanisme opbarsten/piping zijn de volgende relevante belasting- en sterkte eigenschappen binnen het onderzoek gehanteerd (Theoriehandleiding PC-Ring, 2002). Geometrie van het dijklichaam; Laagopbouw van dijk en ondergrond; Grondeigenschappen; Hydraulische situatie. Bij de geometrie speelt de afstand tussen de binnen- en buitenteen een grote rol. Deze afstand is namelijk van belang in de bepaling van de kwelweglengte. De laagopbouw van de dijk, de ondergrond en de bijbehorende grondeigenschappen dragen hier ook in bij. De aanwezige kwelweglengte kan namelijk worden beïnvloed door de aanwezigheid van eventuele slecht waterdoorlatende grondpakketten. Evenals bij golfoverloop/overslag is de hydraulische belasting nodig om de belasting op het dijkvak te bepalen Geometrie schematisatie Duitse dijkvakken Het bepalen van de geometrie eigenschappen van een dijkvak ligt aan de basis van elke faalmechanisme berekening. De geometrie eigenschappen van een dijkvak zijn nodig om zowel de faalmechanismen overloop/overslag én opbarsten/piping door te rekenen. Omdat een dijkvak gemiddeld honderden meters lang is, is het vanwege de beschikbare tijd niet mogelijk om de geometrie van het gehele dijkvak te schematiseren. In plaats van het hele dijkvak te schematiseren is de geometrie van een dijkvak geschematiseerd door te kiezen voor het maatgevende profiel (Projectbureau VNK2, 2009). 11

18 Figuur 6: Lengteprofiel van een dijkvak in de Excel Profielengenerator. Het hoogste punt (bruine lijn), overhoogte (turquoise lijn), Duitse BHQ2004 verhanglijn (blauw) en Nederlandse 1/500 verhanglijn (oranje) zijn weergeven in het figuur. Het maatgevende profiel is gekozen door het profiel te kiezen dat representatief staat voor het zwakste gedeelte van de dijk. Dit is het profiel met de laagste overhoogte (het verschil tussen kruinhoogte en mhw). Het profiel met de laagste overhoogte is bepaald met behulp van de Excel profielengenerator (Bijlage B Gebruikte software). Deze geeft voor het gekozen dijkvak een lengte profiel (Figuur 6). In het lengte profiel is het hoogste punt van elk profiel (bruine lijn), maatgevende mhw (oranje lijn) en de overhoogte (turquoise lijn) weergegeven. Het maatgevende profiel is gevonden door de minimale waarde van de overhoogte-lijn (turquoise lijn) te lokaliseren. Op basis van het gekozen maatgevende profiel is vervolgens de geometrie voor het betreffende dijkvak bepaald. Figuur 7: Geometrie variabelen die fungeren als invoer in PC-Ring (Vrouwenvelder et al., 2002). De geometrie is bepaald aan de hand van de variabelen die PC-Ring nodig heeft voor de faalkansberekening. Figuur 7 geeft een overzicht van de geometrie variabelen die relevant zijn voor de faalkansberekeningen (Vrouwenvelder et al., 2002). Aan de hand van dit overzicht is voor elk beschouwd dijkvak de geometrie bepaald. De waarde van deze variabelen zijn deels gevonden met behulp van de Excel Profielengenerator en deels met behulp van PC-Ring. 12

19 Figuur 8: Geometrie bepaling met behulp van de Excel Profielengenerator. In het figuur zijn alle profielen van het dijkvak zichtbaar (grijze lijn), het maatgevende profiel (zwarte lijn), de helling van het buitentalud (blauwe lijn) en de helling van het binnentalud (rode lijn). Met behulp van de Excel Profielengenerator is de helling van het binnentalud bepaald. Deze is gevonden door in het maatgevend profiel een lijn in het meest steile punt van het binnentalud trekken (Figuur 8). Excel geeft vervolgens automatisch de waarde van de helling. Voor het dijkprofiel in het figuur geldt een van helling 0,274 (tan-waarde) voor het binnentalud, wat gelijk is aan een helling van 1:3,65. Binnen de schematisaties zijn er geen waarde flauwer dan 1:1 en steiler dan 1:8 voor de taludhellingen gekozen (Projectbureau VNK2, 2012). Figuur 9: PC-Ring schematisatie. De blauwe lijn geeft de helling van het buitentalud. Daarnaast is de dijkteen (DT), buitenkruinlijn (BKL) en hoogste punt (HP) aangegeven. Met behulp van PC-Ring is de waarde van de kruinhoogte, teenhoogte, helling buitentalud (boven), helling buitentalud (onder), helling binnentalud, bermbreedte, bermhoogte en fout in bodemligging bepaalt. De waarde van deze variabelen is gevonden door het hoogste punt, buitenkruinlijn en dijkteen te definiëren (Figuur 9). In geval er een berm en voorland aanwezig zijn dienen ook het voorlandpunt en de bermpunten in PC-Ring te worden gedefinieerd. Op basis van deze input heeft PC-Ring automatisch de waarde van de andere bijbehorende variabelen berekend Bodem-schematisatie Duitse dijkvakken Naast de geometrie gegevens van een dijkvak zijn ten behoeve van de faalkansberekening ook de grondlaag- en materiaaleigenschappen van een dijkvak nodig. De grondlaag- en materiaaleigenschappen zijn gebaseerd op basis van de benodigde PC-Ring input variabelen voor beide faalmechanismen. De waarde voor deze variabelen zijn bepaald met behulp van bodemschematisaties. 13

20 Voor het faalmechanisme overloop/overslag zijn er voor de faalkansberekening een beperkt aantal gegevens nodig omtrent de grondlaag- en materiaaleigenschappen van een dijk. Dit vanwege het feit dat de faalkans voor overloop/overslag voornamelijk wordt bepaald door de geometrie van een dijkvak. De bodem-schematisatie voor overloop/overslag is daarom kort toegelicht. De faalkans van het faalmechanisme opbarsten/piping is wel sterk afhankelijk van de bodemopbouw van het dijkvak. De bodem-schematisatie voor dit faalmechanisme neemt veel tijd in beslag en is daarom uitgebreid toegelicht Bodem-schematisatie overloop/overslag De relevante grondlaag- en materiaaleigenschappen voor overloop/overslag zijn gebaseerd op faalmechanisme specifieke input variabelen ten behoeve van de PC-Ring berekening (Vrouwenvelder et al., 2002). Binnen PC-Ring zijn er een aantal faalmechanisme specifieke input variabelen voor overloop/overslag (Figuur 10). De variabele ruwheid binnentalud is de enige variabele voor overloop/overslag die betrekking heeft op karakteristiek van de bodem. De waarde van deze variabele is gedurende de faalkansberekening door PC-Ring zelf bepaald. Figuur 10: Specifieke PC-Ring input variabelen voor het faalmechanisme overloop/overslag (Vrouwenvelder et al., 2002) Bodem-schematisatie opbarsten/piping Net zoals bij overloop/overslag zijn de grondlaag- en materiaaleigenschappen voor opbarsten/piping gebaseerd op de faalmechanisme specifieke input variabelen ten behoeve van de PC-Ring berekening (Vrouwenvelder et al., 2002). Figuur 11: Specifieke PC-Ring input variabelen voor het faalmechanisme opbarsten/piping (Vrouwenvelder et al., 2002). 14

21 Een groot deel van de faalmechanisme specifieke variabelen voor opbarsten/piping (Figuur 11) hebben betrekking op de karakteristiek van de bodem. Voor een deel van deze variabelen is de waarde in het onderzoek zelf bepaald. Deze variabelen zijn: Breedte waterkering Binnenwaterstand Dikte afsluitlaag (deklaag) Volume gewicht deklaag Dikte zandlaag De waarde van de andere variabelen zijn bepaald vanuit externe werkzaamheden binnen RHDHV gelieerd aan dit onderzoek of automatisch bepaald door PC-Ring zelf. Voor de variabelen waarvan de waarde binnen het onderzoek zelf bepaald is, is het proces opgedeeld in drie stappen, te weten: 1) Opstellen bodem-schematisatie 2) Bepaling bodemvakken 3) Bepaling piping-scenario s In het vervolg van deze paragraaf worden de uitvoering van de drie stappen toegelicht. Gedurende de bodem-schematisatie zijn alle doorlopen stappen gedocumenteerd in de Excel Overzichtssheet (Bijlage B Gebruikte software). Bodem-schematisatie De lengte van een dijkvak bevat al vaak honderden meters. Vanwege deze grote lengte is het niet mogelijk om de bodem voor elke meter te schematiseren. Er zijn simpelweg te weinig gegevens beschikbaar om dit mogelijk te maken. In het onderzoek is er daarom voor gekozen om de bodem van een dijkvak te schematiseren in segmenten van 100 meter. Dit houdt in dat een dijkvak met een lengte van meter is onderverdeeld in 15 deelschematisaties. Voor elke deelschematisatie zijn de waarde van de variabelen (Figuur 11) bepaald met behulp van de aangeleverde geotechnische rapporten van UP1. De waarde van de dikte deklaag, dikte zandlaag en volume gewicht van de deklaag zijn voor de meeste dijkvakken bepaald met behulp van de aangeleverde geotechnische rapporten. De rapporten bevatten boringen en tekstuele toelichting die een beeld gegeven over de bodemopbouw van een dijkvak. Indien het geotechnisch rapport niet de gewenste informatie bevatte zijn er conservatieve aannames voor de waardes van deze variabelen gedaan. Deze zijn gebaseerd op de veronderstelling dat het watervoerende pakket overal een dikte heeft van 20 meter. Voor de conservatieve aanname houdt dit in dat de dikte van de deklaag een waarde krijgt van 0 meter, de dikte van de zandlaag 20 meter en het volume gewicht van de opbarstende grond 18 kn/m³. Het niveau van de binnenwaterstand is afhankelijk van de aanwezigheid van een wiel in het achterland van het betreffende dijkvak. De bedijking van een wiel zorgt er namelijk voor dat de waterstand binnendijks hoger kan stijgen dan het maaiveldniveau. Een hogere waterstand binnendijks zorgt voor een lager-potentiaal verschil in waterhoogte waardoor de kans op piping aanzienlijk afneemt. In het geval van de reguliere situatie (de situatie zonder wiel in het achterland van een dijkvak) is de binnenwaterstand gelijk gesteld aan het binnendijkse maaiveldniveau. In het geval van een wiel is de binnenwaterstand voor het dijkvakgedeelte waar het wiel van uitmaakt gelijk gesteld aan de hoogte van de bedijking van het wiel. Voor de bepaling van deze hoogte is gebruikt 15

22 gemaakt van een hoogtekaart in ArcGIS. De hoogtekaart is beschikbaar gesteld vanuit de voorbereidingswerkzaamheden van RHDHV voor aanvang van dit project. De breedte van de waterkering staat gelijk aan de minimale kwelweglengte van een dijkvak. De breedte is bepaald met behulp van een MATLAB script (Figuur 12). Het MATLAB script laadt alle beschikbare profielen en geeft deze per interval van 100 meter in een grafiek weer. In de grafiek zijn vervolgens handmatig de buitenteen, buitenkruinlijn, binnenkruinlijn, binnenteen en de bermpunten aangeven (indien er een berm aanwezig is). Met behulp van de buitenteen en binnenteen is de breedte van de waterkering berekend. Het script is evenals de hoogtekaart beschikbaar gesteld vanuit de voorbereidingswerkzaamheden van RHDHV voor aanvang van dit project. Figuur 12: Bepaling van de breedte van de waterkering in MATLAB. De gemiddelde breedte en (eventuele) voorland zijn aangegeven met de zwarte gestipte lijn. Naast het opnemen van de breedte van de waterkering is de kwelweglengte eventueel nog vergroot door de aanwezigheid van een ondoorlatend grondpakket (klei) in het voorland. Met behulp van de geotechnische rapporten is de mogelijke aanwezigheid van een kleilaag in het voorland gecontroleerd. De lengte van het voorland is in de kwelweglengte meegenomen indien er een kleilaag aanwezig is die dikker is dan 1 meter en waarvan de onderkant zich minimaal 1,5 meter onder het maaiveld bevindt (Projectbureau VNK2, 2011). Bodemvakken Indien een hoge variatie van toepassing is op het gemiddelde van de variabelen van alle deelschematisaties kan de bodem van een dijkvak niet als homogeen worden beschouwd. Om te voorkomen dat in zulke gevallen de minimale- en maximale waardes in de PC-Ring berekening worden uitgemiddeld zijn de deelschematisaties in deze gevallen binnen PC-Ring gebundeld met behulp van bodemvakken. De deelschematisaties zijn gebundeld op basis van homogeniteit en vervolgens gekoppeld aan één of meerder bodemvakken. Het aantal deelschematisaties dat samen is gebundeld bepaalt het aantal bodemvakken (één deelschematisatie staat gelijk aan 100 meter één bodemvak staat in PC-Ring gelijk aan 250 meter). 16

23 De deelschematisaties van de bodem van het dijkvak zijn als homogeen beschouwd aan de hand van de volgende twee randvoorwaarden: De variatie in kwelweglengtes van de gebundelde deelschematisaties bedraagt minder dan 0,10 meter. De variatie inde deklaagdiktes (logaritmische waarde) van de gebundelde deelschematisaties bedraagt minder dan 0,30 meter. De waarde voor deze twee randvoorwaarden zijn binnen RHDHV vastgesteld. Met behulp van de bodemvakken zijn vervolgens de pipingscenario s voor de faalkansberekening van opbarsten/piping van de geselecteerde dijkvakken bepaald. Bepalen piping-scenario s De bepaling van het aantal piping-scenario s binnen dit onderzoek is afhankelijk van een tweetal componenten, namelijk: Het aantal bodemvakken De deklaag fractie per bodemvak Per bodemvak is er minimaal één en zijn er maximaal twee piping-scenario s mogelijk. Hierbij staat één scenario representatief voor een bodem mét deklaag en één scenario representatief voor een bodem zónder deklaag. Of een bodemvak één of twee piping-scenario s krijgt toegewezen is bepaald met behulp van de deklaagfractie van het betreffende bodemvak. De deklaagfractie geeft aan hoeveel deelschematisaties van een bodemvak een deklaag bevatten. Voorbeeld: een bodemvak (250 meter) is gebundeld uit drie deelschematisaties (300 meter). Twee van de drie deelschematies hebben een deklaag. De deklaag fractie van het bodemvak is in dit geval 2/3 en krijgt daarom beide pipingscenario s in PC-Ring toegewezen gekregen. Deze benadering is voor alle bodemvakken van een dijkvak uitgevoerd Hydraulische belasting Gegevens betreffende de hydraulische belasting van een dijkvak zijn nodig ten behoeve van de faalkansberekening in PC-Ring. PC-Ring gebruikt de mhw ter hoogte van een dijkvak als maat voor hydraulische belasting (Vrouwenvelder et al., 2002). De mhw-waarde is in PC-Ring ingevoerd aan de hand van HQ-locatie codes (voor de interpretatie: HQ staat gelijk aan Qh). HQ-locaties zijn punten die om de 50 meter langs het profiel van beide dijkringen zijn opgenomen en informatie bevatten over de verstandsverdeling (Qh-relatie) die van toepassing is op de betreffende locatie. Een HQ-locatie geeft de mhw (h) afhankelijk van de afvoerstatiek bij Lobith (Q). De HQlocaties zijn voor beide dijkringgebieden opgenomen in een HQ-locatie database. Deze database is gekoppeld aan PC-Ring. Door in PC-Ring het nummer van een HQ-locatie te koppelen aan een dijkvak wordt automatisch de juiste mhw-waarde gebruikt in de faalkansberekening. De database is beschikbaar gesteld vanuit de werkzaamheden van UP1. De bepaling van de HQ-locatie, en daarmee de keuze voor de waarde van de mhw die is gebruikt in de faalkansberekening in PC-Ring, verschilt per faalmechanisme. Voor de faalkansberekening van overloop/overslag is de HQ-locatie gekozen die het dichtst in de buurt ligt van het maatgevende profiel, die gekozen is voor de faalkansberekening. Om te achterhalen welke HQ-locatie het dichtst bij het maatgevende profiel ligt is zowel het profielenspoor van de dijkring als het HQ-locatie spoor in ArcGIS opgenomen (Figuur 13). Op deze manier kan aan het maatgevende profiel van een dijkvak een HQ-locatie worden gekoppeld. 17

24 Voor opbarsten/piping is de HQ-locatie niet op basis van de positie van het maatgevend profiel gekozen, maar is deze bepaald aan de hand van het middelpunt van het betreffende dijkvak. Dit vanwege het feit dat er bij opbarsten/piping in de faalkansberekening niet gebruik is gemaakt van het maatgevend profiel, maar deze wordt berekend aan de hand van bodemvakken die representatief staan voor het gehele dijkvak. Om over- en onderschatting van de mhw te voorkomen is er daarom voor gekozen om de gemiddelde mhw-waarde te kiezen; deze is gelijk aan de mhw in middelpunt van een dijkvak. Figuur 13: Een overzichtskaart van dijkvak 14. De HQ-locaties (blauwe punten) zijn op de 50 meter beschikbaar Berekening faalkansen overloop/overslag Nadat de sterkte- (geometrie- en bodemschematisaties) en belastingcomponent (hydraulische belasting) zijn bepaald, komt alles samen in de vorm van de berekening van de faalkans. De faalkansen van het faalmechanisme overloop/overslag zijn voor ieder dijkvak berekend met behulp van PC-Ring. In Tabel 2 zijn de stappen schematisch weergeven die binnen dit onderzoek voor de faalkansberekening van overloop/overslag zijn doorlopen. Tabel 2: PC-Ring stappenplan berekening faalkansen overloop/overslag Invoeren schematisch overslag profiel Koppelen HQ-locatie dijkvak Bepalen standaarddeviatie kruinhoogte Bepalen golfreductie Invoeren graskwaliteit binnentalud Invoeren strijkvakken Uitvoeren van de PC-Ring berekening In het vervolg van deze paragraaf wordt elk onderdeel toegelicht. 18

25 Invoeren schematisch overslag profiel in PC-Ring Het schematische overslag profiel is een dijkprofiel waarmee PC-Ring de faalkans voor overloop/overslag van een dijkvak berekend (Figuur 9). Het maatgevende profiel dat voortkomt uit de schematisatie van de geometrie van een dijkvak (paragraaf Geometrie schematisatie Duitse dijkvakken ) is in dit onderzoek als schematisch overslag profiel gebruikt. Koppelen HQ-locatie dijkvak De code die voor overloop/overslag toebehoort aan de HQ-locatie van het betreffende dijkvak (2.2.4 Hydraulische belasting ) is in PC-Ring ingevoerd. Aan de hand hiervan heeft PC-Ring automatisch de belasting voor de faalkansberekening van een dijkvak bepaald. Bepalen van de standaarddeviatie kruinhoogte De faalkans voor overloop/overslag is berekend op basis van het maatgevende profiel. In PC-Ring is een waarde gegeven voor de standaarddeviatie van de kruinhoogte, om rekening te houden met de onzekerheid die gepaard is gegaan met de kruinhoogte bepaling. In dit onderzoek is voor de standaarddeviatie van de kruinhoogte de waarde 0,025 meter gehanteerd (Projectbureau VNK2, 2012). Bepalen van golfreductie Afhankelijk van de aanwezigheid van hoog-gelegen voorland is golfreductie toegepast. Een hoog voorland beperkt namelijk de mate van golfoploop. Indien hooggelegen voorland aanwezig is, is een maximale golfhoogte ter plaatse van de buitenteen van maximaal 0,5x de waterdiepte boven het voorland aangehouden. Indien er geen hooggelegen voorland aanwezig is, is er zonder golfreductie gerekend (Projectbureau VNK2, 2009). Invoeren van de graskwaliteit binnentalud De graskwaliteit van het binnentalud bepaalt de mate van weerstand dat het binnentalud tegen het water kan bieden in het geval dat er overloop/overslag plaatsvindt. In dit onderzoek is voor de Duitse dijkvakken gerekend met een matige erosiebestendigheid van gras dat gelijk staat aan ms. Voor de Nederlandse dijkvakken is in VNK2 gerekend met een hoge erosiebestendigheid van gras dat gelijk staat aan ms. Invoeren van de strijkvakken Met behulp van strijkvakken is de verwachte golfhoogte berekend die van toepassing is op een dijkvak. De verwachte golfhoogte is afhankelijke van de strijklengtes die zijn opgenomen in een strijkvak (Projectbureau VNK2, 2009). Binnen PC-Ring zijn de strijkvaklengtes vastgesteld aan de hand van de HQ-station locatiecode die eerder voor een dijkvak is bepaald (Figuur 14). PC-Ring koppelt op basis van de locatiecode automatisch de juiste strijkvaklengtes die van toepassing zijn op het betreffende dijkvak. De strijkvaklengtes die toebehoren aan elk HQ-station zijn in UP1 bepaald. 19

26 Figuur 14: Strijkvaklengtes (rode lijnen) aangegeven voor een dijkvak in PC-Ring. De strijkvaklengtes zijn na invoer van de locatiecode gecorrigeerd op mogelijke fouten. Mogelijke fouten in de gegeven strijkvaklengtes zijn: Strijkvak-lengte is groter gegeven dan deze daadwerkelijk is; Aflandige strijklengtes zijn groter dan 0 meter. Fouten zijn handmatig aangepast op basis van eigen interpretatie. Uitvoeren van de PC-Ring berekening Nadat alle stappen zijn doorlopen en elke stap een waarde toegekend heeft gekregen is binnen PC- Ring aangegeven om de berekening uit te voeren. PC-Ring voert de faalkansberekening voor een faalmechanisme automatisch uit en drukt deze uit in de eenheid van jaren (Figuur 15). In dit onderzoek zijn in PC-Ring de faalkansen berekend op basis van de FORM 1 rekenmethode. In de rekentechniek FORM 1 is de faalkans berekend met behulp van een iteratieproces van het ontwerppunt. FORM 1 geeft aan dat alle stochasten met stapjes worden vergroot totdat de lijn Z=0 wordt bereikt. Het punt Z=0 wordt ook wel het ontwerppunt genoemd en beschrijft de meest waarschijnlijke condities van de stochasten bij het falen van een dijkvak (Projectbureau VNK2, 2011). Figuur 15: Uitvoer PC-Ring berekening. De faalkans (1/610 per jaar) van dijkvak 42 voor het faalmechanisme overloop/overslag. 20

27 2.2.6 Berekening faalkansen opbarsten/piping De faalkansen van het faalmechanisme opbarsten/piping zijn voor ieder dijkvak ook berekend met behulp van PC-Ring. In Tabel 3 zijn de stappen schematisch weergeven die binnen dit onderzoek voor de faalkansberekening van opbarsten/piping zijn doorlopen. Tabel 3: Methode berekening faalkansen opbarsten/piping Koppelen HQ-locatie dijkvak Invoeren bodemvakken Toewijzen piping-scenario s Invoeren opbarsten/piping relevante variabelen Uitvoeren van de PC-Ring berekening De toelichting op elk onderdeel is hieronder weergegeven. Koppelen HQ-locatie dijkvak De code die voor opbarsten/piping toebehoort aan de HQ-locatie van het betreffende dijkvak (2.2.4 Hydraulische belasting ) is in PC-Ring ingevoerd. Aan de hand hiervan heeft PC-Ring automatisch de belasting voor de faalkansberekening van een dijkvak bepaald. Invoeren bodemvakken Het aantal bodemvakken van een dijkvak is bepaald in de schematisatie van de bodemopbouw. Op basis van de resultaten die daaruit voortkomen, zijn de bodemvakken in PC-Ring ingevoerd. Daarbij is rekening gehouden met de lengte van een bodemvak en hoe deze procentueel in verhouding staat met de totale lengte van het dijkvak. Toewijzen piping-scenario s Het aantal piping-scenario s van een dijkvak is bepaald tijdens de schematisatie van de bodemopbouw (paragraaf Bodem-schematisatie opbarsten/piping ). De vastgestelde pipingscenario s zijn ingevoerd in PC-Ring. Bij de toewijzing van de piping-scenario s in PC-Ring is per bodemvak rekening gehouden met de procentuele verhouding tussen de piping-scenario s afhankelijk van de deklaag fractie (Figuur 16). Figuur 16: Invoer van de bodemvakken voor dijkvak 37. Bodemvakken A168 en A170 hebben beide een deklaagfractie van 1 of 0 en daarom één piping scenario. A169 heeft een deklaagfractie van 0,5 en heeft daarom twee piping-scenario s. Invoeren opbarsten/piping relevante variabelen Na het invoeren van de hydraulische belasting, bodemvakken en piping-scenario s zijn in PC-Ring de variabelen ingevoerd die in de schematisatie van de bodem zijn bepaald (paragraaf 14 Bodemschematisatie opbarsten/piping ). Gedurende het bodem-schematisatie-proces zijn alle variabelen ten behoeve van faalkansberekening voor opbarsten/piping in de Excel Overzichtssheet gebundeld (Figuur 17). De structuur van de gegevens is hetzelfde als de invoer structuur in PC-Ring. Voor elk dijkvak dat berekend is op opbarsten/piping, is de inhoud van de Excel Overzichtssheet voor dat betreffende dijkvak letterlijk gekopieerd. 21

28 Figuur 17: Overzicht van de variabelen voortkomend uit de bodem-schematisatie in de Excel Overzichtssheet. Uitvoeren van de PC-Ring berekening De PC-Ring faalkansberekening voor het faalmechanisme opbarsten/piping is hetzelfde uitgevoerd als voor het faalmechanisme overloop/overslag (paragraaf Berekening faalkansen overloop/overslag ). 2.3 Faalkansberekening Nederlandse dijkvakken Voor de faalkansberekening van de Nederlandse dijkvakken is gebruik gemaakt van de resultaten uit VNK2. De VNK2 methode voor de faalkansberekening van de Nederlandse dijkvakken is hetzelfde als die in dit onderzoek is gebruikt voor de faalkansberekening van de Duitse dijkvakken (1.1.2 Nieuwe inzichten leiden tot behoefte voor actualisatie ). De achtergrondrapporten van VNK2 zijn gebruikt om de geometrie- en de bodemopbouw van de Nederlandse dijkvakken te achterhalen. Daarnaast is ook de PC-Ring database uit VNK2 beschikbaar gesteld om de faalkansen en invoervariabelen voor beide faalmechanismen te achterhalen. 2.4 Verschilanalyse faalkansen Nederlandse en Duitse dijkvakken In de verschilanalyse zijn de faalkansen van de Nederlandse en Duitse dijkvakken met elkaar vergeleken. Het betreft hierbij alleen de faalkansen voor de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping omdat is verondersteld dat deze faalmechanismen de grootste bijdrage leveren aan de faalkans van een dijkring in het bovenrivierengebied. Uit de resultaten van VNK2 is namelijk gebleken dat deze twee faalmechanismen maatgevend zijn, voor dijkringen gelegen in het bovenrivierengebied (Bijlage C - VNK2 faalkansen per faalmechanisme per dijkringgebied). De faalkans is bewust als startpunt van de verschilanalyse gekozen omdat de faalkans als een allesomvattende sterktemaat van een dijk kan worden gezien. Door deze benadering te hanteren is het mogelijk om de invloed van het verschil in de faalkansen kwalitatief, en eventueel kwantitatief, te beschrijven. Als vervolg op de vergelijking van de faalkansen is het verschil tussen faalkansen onderbouwd door de sterkte-variabelen die ten grondslag liggen aan de faalkansenberekening van beide faalmechanismen met elkaar te vergelijken. De waarde van de sterkte-variabelen is gebaseerd op de uitkomsten van de eerste drie deelvragen van dit onderzoek. Dit is enerzijds de selectie van de 22

29 dijkvakken en anderzijds de variabelen die in de schematisatie fase zijn vastgesteld om de faalkansen van de geselecteerde dijkvakken te bereken Verschil in faalkansen tussen Nederlandse en Duitse dijkvakken Op basis van de uitkomsten uit de tweede en derde deelvraag is het verschil in faalkans van beide faalmechanismen van de geselecteerde dijkvakken tussen beide landen onderzocht. De faalkansen van beide faalmechanismen zijn voor de geselecteerde Nederlandse- en Duitse dijken vergeleken en er is vastgesteld of onderling de faalkansen hoger, lager of hetzelfde uitvallen Verschil tussen de maatgevende sterkte-variabelen van beide faalmechanismen De sterkte-variabelen waaruit de faalkansberekening van beide faalmechanismen zijn opgebouwd is in paragraaf 2.2 Faalkansberekening Duitse dijkvakken bepaald. Om binnen de korte periode van het onderzoek een zinvolle vergelijking tussen de sterkte-variabelen te kunnen maken is eerst bepaald welke sterkte-variabelen de grootste invloed uitoefenen op de waarde van de uiteindelijke berekende faalkans. De maatgevende sterkte-variabelen zijn kwalitatief vastgesteld. Een kwalitatieve benadering is geoorloofd omdat in de uitvoering van het onderzoek meer dijkvakken op beide faalmechanismen zijn berekend dan voor de verschilanalyse zijn geselecteerd. In het proces dat doorlopen is voor de berekening van de faalkansen van de dijkvakken is veel kennis opgedaan. Als toevoeging op deze kennis zijn de Nederlandse- en Duitse ontwerpleidraden bestudeerd om meer inzicht te verkrijgen in het ontwerp en toetsing proces van Nederlandse en Duitse dijken (Tabel 4 en Tabel 5). Tabel 4: Nederlandse leidraden voor dijkontwerp door de tijd heen. Leidraad Jaartal Leidraad voor het ontwerpen van rivierdijken, deel 1, bovenrivierengebied 1985 Leidraad Rivieren 2007 Ontwerpbelastingen voor het rivierengebied 2014 Tabel 5: Duitse leidraden voor dijkontwerp door de tijd heen. Leidraad Jaartal DIN 19712: Hochwasserschutzanlagen an Fließgewässern 1997 Merkblatt DWA-M 507-1: Deiche an Fließgewässern 2011 Met behulp van de kennis in het faalkansberekening proces en de inzichten uit de ontwerpleidraden zijn de maatgevende sterkte-variabelen vastgesteld (Tabel 6). De maatgevende sterkte-variabelen zijn gecategoriseerd per faalmechanisme. Tabel 6: De sterkte variabele met de grootste invloed op faalkansberekening. De input variabelen zijn verdeeld in belastingen sterkte-variabelen. Sterkte-variabelen met grootste invloed op de faalkansberekening Overloop/overslag Opbarsten/piping Overhoogte Lengte van het voorland Helling binnentalud Kwelweglengte Erosiebestendigheid binnentalud Dikte deklaag 23

30 Voor het faalmechanisme overloop/overslag is binnen de verschilanalyse gekeken naar de overhoogte, helling binnentalud en erosiebestendigheid van een dijkvak. De overhoogte van een dijkvak is bepaald door mhw-waarde te verminderen met de kruinhoogte. De waarde voor de helling van het binnentalud en de erosiebestendigheid van het binnentalud spreken voor zich en zijn daarom niet nader toegelicht. De waarde van het mhw, kruinhoogte, helling binnentalud en erosiebestendigheid van het binnentalud zijn eerder in het onderzoek berekend en hoeven daarom niet opnieuw te worden bepaald (paragraaf 2.2 Faalkansberekening Duitse dijkvakken ). Voor het faalmechanisme opbarsten/piping is binnen de verschilanalyse gekeken naar de lengte van het voorland, breedte van de waterkering, kwelweglengte en dikte van de deklaag. De waarden voor deze sterkte-variabelen zijn ook eerder in het onderzoek bepaald en hoeven daarom ook niet opnieuw te worde bepaald (paragraaf 2.2 Faalkansberekening Duitse dijkvakken ). De waarden voor de sterkte-variabelen van beide faalmechanismen zijn voor de geselecteerde Nederlandse- en Duitse dijken vergeleken. Vervolgens is vastgesteld of deze onderling hoger, lager of hetzelfde uitvallen. 24

31 3 Resultaten In dit hoofdstuk zijn de resultaten opgenomen die voortkomen uit de uitvoering van het onderzoek. Ten behoeve van de verschilanalyse en in verband met de beperking in tijd is er in de beginfase van het onderzoek voor gekozen om de dijkvakselectie te baseren op één dijkring in plaats van twee dijkringen. De keuze is gevallen op dijkring 48 vanwege het feit dat deze dijkring een grotere lengte betreft dan dijkring 42. Vanwege deze grote lengte wordt verwacht dat het Nederlandse gedeelte van dijkring 48 meer dijkvakken bezit die gekoppeld kunnen worden aan de Duitse dijkvakken van hetzelfde dijkvak dan bij dijkring 42 het geval zou zijn. In Tabel 7 en Tabel 8 is een korte samenvatting opgenomen van Nederlandse en Duitse dijktrajecten van dijkring 48. Tabel 7: Samenvatting Duits dijktraject Dijkringnummer 48 Traject Duitsland Aantal dijkvakken 40 Totale lengte 46 km Aantal dijkvakken berekend op golfoverloop en overslag 40 Aantal dijkvakken berekend op opbarsten en piping 11 Tabel 8: Samenvatting Nederlands dijktraject Dijkringnummer 48 Traject Nederland Aantal dijkvakken 53 Totale lengte 52 km Aantal dijkvakken berekend op golfoverloop en overslag 53 Aantal dijkvakken berekend op opbarsten en piping 15 Zoals uit beide tabellen valt op te maken zijn alle dijkvakken berekend op het faalmechanisme overloop/overslag. Voor het faalmechanisme opbarsten/piping zijn niet alle dijkvakken doorgerekend. In het Duitse dijktraject zijn 11 dijkvakken (Tabel 7) en in het Nederlandse dijktraject zijn 15 dijkvakken (Tabel 8) op opbarsten/piping berekend. In het vervolg van deze paragraaf is uitkomst van de dijkvakselectie stapsgewijs beschreven zoals bepaald in paragraaf 2.1 Dijkvakselectie Faalmechanisme en belastingsysteem per dijkvak Voor zowel het Nederlandse als het Duitse dijktraject is per dijkvak uitgezocht op welke faalmechanismen de dijkvakken zijn berekend en welke hydraulisch belastingsysteem daarop van toepassing is. Zoals eerder opgemerkt zijn zowel alle Nederlandse als Duitse dijkvakken op overloop/overslag berekend. Voor opbarsten/piping is dit niet het geval. Tabel 9 en Tabel 10 geven voor het Nederlandse dijktraject, en respectievelijk het Duitse dijktraject, een overzicht van de dijkvakken die op beide faalmechanismen zijn berekend. Het complete overzicht van welke dijkvakken op welke faalmechanismen zijn berekend is zichtbaar in Bijlage D Overzicht beschouwde faalkansen per dijkvak. 25

32 Tabel 9: Nederlandse dijkvakken in dijkring 48 die zowel op overloop/overslag als opbarsten/piping zijn berekend. Dijkvak nummer Naam dijkvak Belastingsysteem Overloop/overslag Opbarsten/piping 14 48_RAF_02c Bovenrijn x x 16 48_RAF_02e Bovenrijn x x 18 48_DOT_3a Pannerdensch Kanaal x x 19 48_DOT_3b Pannerdensch kanaal x x 22 48_RAF_03b Pannerdensch Kanaal x x 23 48_DOT_04a Pannerdensch kanaal x x 28 48_RAF_04a Ijssel x x 29 48_RAF_04b Ijssel x x 30 48_RAF_04c Ijssel x x 31 48_RAF_04e Ijssel x x 32 48_RAF_04f Ijssel x x 38 48_DOT_05c Ijssel x x 41 48_DOT_05f Ijssel x x 48 48_RAF_05b Oude Ijssel x x 50 48_RAF_05d Oude Ijssel x x Tabel 10: Duitse dijkvakken in dijkring 48 die zowel op overloop/overslag als opbarsten/piping zijn berekend. Dijkvak nummer Naam dijkvak Belastingsysteem Overloop/overslag Opbarsten/piping _0900_1900 Rijn x x _3400_4700 Rijn x x _0000_1100 Rijn x x _1100_2700 Rijn x x _6600_8000 Rijn x x _0500_2200 Rijn x x _4200_5100 Rijn x x _7000_8700 Rijn x x _1000_1800 Rijn x x _1300_1600 Rijn x x _1200_2200 Rijn x x _4900_5650 Rijn x x Binnen dijkring 48 zijn er in totaal vijftien Nederlandse dijkvakken en twaalf Duitse dijkvakken op beide faalmechanismen berekend. De Nederlandse dijkvakken die op beide faalmechanismen zijn berekend zijn verspreid over alle vier mogelijke belastingen systemen, namelijk: Bovenrijn, Pannerdensch Kanaal, IJssel en Oude IJssel. In de verschilanalyse zijn alleen de Nederlandse dijkvakken in beschouwing genomen waarvan het belastingsysteem vergelijkbaar is met het Duitse belastingsysteem de Rijn (paragraaf 2.1 Dijkvakselectie ). Dit betekent dat de Nederlandse dijkvakken die toebehoren aan de belastingsystemen IJssel en Oude IJssel niet verder in beschouwing worden genomen en er zes Nederlandse dijkvakken overblijven voor de verschilanalyse Waterkerende hoogte Voor de zes Nederlandse dijkvakken die toebehoren aan het belastingsysteem Bovenrijn en Pannerdensch Kanaal én alle Duitse dijkvakken is de waterkerende hoogte berekend. Tabel 11 geeft de waterkerende hoogte voor de Nederlandse dijkvakken. Tabel 12 geeft de waterkerende hoogte voor de Duitse dijkvakken. 26

33 Tabel 11: Waterkerende hoogte van de Nederlandse geselecteerde dijkvakken van dijkring 48 Dijkvak nummer Naam dijkvak Belastingsysteem Hoogste punt [m+nap] Maaiveld hoogte achterland [m+nap] Waterkerende hoogte [m] 14 48_RAF_02c Bovenrijn 18,80 12,19 6, _RAF_02e Bovenrijn 18, , _DOT_3a Pannerdensch Kanaal 16,96 11,99 4, _DOT_3b Pannerdensch kanaal 16,48 11,99 4, _RAF_03b Pannerdensch Kanaal 16,20 11,06 5, _DOT_04a Pannerdensch kanaal 16,18 11,01 5,17 Tabel 12: Waterkerende hoogte van de Duitse geselecteerde dijkvakken van dijkring 48 Dijkvak nummer Naam dijkvak Belastingsysteem Hoogste punt [m+nap] Maaiveld hoogte achterland [m+nap] Waterkeren de hoogte [m] _0900_1900 Rijn 23,34 20,47 2, _3400_4700 Rijn 23,36 20,52 2, _0000_1100 Rijn 22,47 18,07 4, _1100_2700 Rijn 22,25 19,70 2, _6600_8000 Rijn 21,37 15,77 5, _0500_2200 Rijn 21,48 16,47 5, _4200_5100 Rijn 20,54 16,70 3, _7000_8700 Rijn 19,97 16,96 3, _1000_1800 Rijn 19,75 15,00 4, _1300_1600 Rijn 19,39 15,22 4, _0500_1200 Rijn 19,75 16,29 3, _4900_5650 Rijn 19,18 14,28 4,90 Uit de resultaten van beide tabellen zijn een aantal opvallende dingen op te merken: De gemiddelde waterkerende hoogte van de Nederlandse dijken valt hoger uit dan die van de Duitse dijkvakken; een gemiddelde van 5,49 meter van de Nederlandse dijkvakken tegenover een gemiddelde van 3,91 meter van de Duitse dijkvakken. De waarde verzameling van de waterkerende hoogte van de Nederlandse dijkvakken heeft een minimum van 4,49 meter en een maximum van 6,61 meter. De waarde verzameling van de waterkerende hoogte van de Duitse dijkvakken daarentegen heeft een minimum van 2,55 meter en een maximum van 5,26 meter. Interessant om daarbij op te merken is dat van de twaalf Duitse dijkvakken er maar vier dijkvakken zijn die een hogere waterkerende hoogte hebben dan de minimale waterkerende hoogte die voorkomt bij de Nederlandse dijkvakken. Het Duitse dijkvak 40 ligt aan de grens bij Spijk. Dit is het laatste dijkvak voordat er over wordt gegaan op Nederlandse dijkvakken. Als dit dijkvak wordt vergeleken met het dichtstbijzijnde Nederlandse dijkvak (dijkvak 14, ±7km hemelsbreed vanaf het Duitse dijkvak 40) valt op te merken dat de waterkerende hoogte tussen beide dijken verschilt: 6,61 meter voor het Nederlandse dijkvak en 4,90 meter voor het Duitse dijkvak. Los van de faalkans resultaten en de bijbehorende input variabelen valt nu al op te maken dat de Nederlandse dijken als hoger beschouwd kunnen worden dan de Duitse dijken binnen dijkring

34 3.1.3 Definitieve dijkvakselectie De definitieve dijkvakselectie is tot stand gekomen door de Nederlandse en Duitse dijkvakken in Tabel 11 en Tabel 12 te koppelen op basis van een gelijkwaardige waterkerende hoogte. Omdat de Nederlandse dijkvakken gemiddeld hoger uitvallen dan de Duitse dijkvakken zijn de waterkerende hoogtes gekoppeld die het dichtst bij elkaar zitten (Tabel 13). De selectie bestaat uit zes combinaties omdat er slechts zes Nederlandse dijkvakken zijn berekend op beide faalmechanismen én toebehoren aan een belastingsysteem dat vergelijkbaar is met het Duitse belastingsysteem de Rijn. Tabel 13: Dijkvak selectie ten behoeve van de verschilanalyse Land Dijkvak nummer Ringdeel Naam dijkvak Waterkerende hoogte NL _RAF_02c 6,62 DE _6600_8000 5,60 NL _RAF_02e 6,55 DE _0500_2200 5,01 NL _DOT_3a 4,97 DE _1000_1800 4,75 NL _DOT_3b 4,47 DE _1300_1600 4,17 NL _RAF_03b 5,14 DE _0000_1100 4,40 NL _DOT_04a 5,36 DE _4900_5650 4,90 Wat opvalt, is dat het verschil in waterkerende hoogte tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken positief uitvalt voor alle Nederlandse dijkvakken. Dit is vooral opmerkelijk voor de Nederlandse dijkvakken die toebehoren aan het belastingsysteem Pannerdensche kanaal (dijkvak 18, 19, 22 en 23). Het belastingsysteem Pannerdensche kanaal heeft namelijk een debiet gelijk aan 1 3 van het debiet van de Bovenrijn, terwijl het belastingsysteem Bovenrijn gelijkwaardig is aan het Duitse belastingsysteem Rijn omdat beide betrekking hebben op dezelfde rivier (Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 1996). De verwachting dat de waterkerende hoogte van de Nederlandse dijkvakken behorend aan het Pannerdensch kanaal lager uitvallen dan de waterkerende hoogte van de Duitse dijkvakken wordt daardoor tegengesproken. 3.2 Faalkansberekening Nederlandse en Duitse dijkvakken De resultaten van de faalkansberekening zijn in deze paragraaf per dijkvak-combinatie weergegeven. De dwarsprofielen die in PC-Ring zijn gebruikt zijn van zowel de Nederlandse dijkvakken (blauwe lijn) als van de Duitse dijkvakken (grijze lijn) in de figuren opgenomen. In de bijbehorende tabellen is een samenvatting van de waarden gegeven die in de geometrie- en bodemschematisatie zijn bepaald ten behoeve van de faalkans berekening in PC-Ring. Het betreft hierbij alleen de waarde van de geometrie- en bodemopbouw parameters die nodig zijn voor de verschilanalyse van de sterktevariabelen (Tabel 6). De bodemopbouw-variabelen in de tabellen zijn per bodemscenario gegeven. De procentuele bijdrage dat elk bodemscenario s inneemt in de totale faalkans is weergegeven in de 28

35 Hoogte [meter] tabelrij waar staat aangegeven hoeveel bodemscenario s van toepassing zijn op het betreffende dijkvak. De figuren dienen ertoe om inhoud van de tabellen enigszins te visualiseren NL14 DE13 Dijkvak NL14 is het hoogste dijkvak van de geselecteerde dijkvakken. Dijkvak DE13 komt wat betreft de waterkerende hoogte het dichtst in de buurt van dijkvak NL14 en is daarmee tevens het hoogste dijkvak van de Duitse geselecteerde dijkvakken. In Figuur 18 zijn de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken weergegeven Dijkvakgeometrie NL14 - DE Breedte [meter] DE NL PC-Ring Figuur 18: Dwarsprofiel van de maatgevende profielen van dijkvak NL14 (grijs) en DE13 (blauw) De maatgevende profielen van beide dijkvakken komen redelijk overeen. Er zijn geen grote afwijkingen in de kruinbreedtes en de taludhellingen van beide profielen. Echter heeft, dijkvak NL14 wel een berm aan het binnentalud waardoor de breedte van het maatgevende profiel voor dijkvak NL14 uiteindelijk hoger uitvalt dan voor dijkvak DE13. In Tabel 14 zijn de algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijk NL14 en DE13 weergegeven. Tabel 14: Algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijkvak NL14 en DE13 Algemene gegevens NL #14 48_RAF_02c DE # _6600_8000 Laatste sanering jaar Faalkans overloop en per jaar 1/ (1,57E-05) 1/2.500 (3,96E-04) overslag Faalkans opbarsten en piping per jaar 1/1.600 (6,09E-04) 1/4.700 (2,13E-04) Geometrie NL #14 48_RAF_02c DE # _6600_8000 Hoogste punt (kruinhoogte) meter+nap 18,80 21,37 Maaiveldhoogte achterland meter+nap 12,19 15,77 Dijkhoogte meter 6,62 5,60 29

36 Dijkbreedte meter Helling binnentalud - 1 : 3,0 1 : 2,3 Overhoogte meter 2,04 0,88 Bodemopbouw NL #14 48_RAF_02c DE # _6600_8000 Bodemscenario's meter 1 [100%] 2 [50%-50%] Voorland lengte meter Kwelweg lengte meter Dikte deklaag meter 3 2,62-3,44 Erosiebestendigheid ms De faalkans voor overloop/overslag is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft een grotere overhoogte (± 1,15 meter), een flauwere helling van het binnentalud (1 : 3,0 tegenover 1 : 2,3) en een hogere erosiebestendigheid van het binnentalud ( ms tegenover ms). De sterkte-variabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee allemaal een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. De faalkans voor opbarsten/piping is voor het Nederlandse dijkvak hoger dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft echter meer voorland (56 meter tegenover 0 meter) dan het Duitse dijkvak. Dit resulteert tevens in langere kwelweglengte van het Nederlandse dijkvak (96 meter tegenover een Duitse kwelweglengte die varieert tussen de meter). De deklaag dikte van beide dijkvakken is gemiddeld gezien hetzelfde. De sterkte-variabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee overwegend een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee niet zoals verwacht NL16 DE15 Dijkvak NL16 en DE15 hebben binnen de geselecteerde dijkvak-combinaties het grootste verschil tussen de waterkerende hoogte (± 1,50 meter). Binnen de beschikbare data is dit echter wel de beste combinatie die gevonden kon worden. In Figuur 19 zijn de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken weergegeven. 30

37 Hoogte [meter] Dijkvakgeometrie NL16 - DE Breedte [meter] DE NL PC-Ring Figuur 19: Dwarsprofiel van dijkvak NL16 (grijs) en DE15 (blauw) De maatgevende profielen van beide dijkvakken verschillen aanzienlijk meer dan de maatgevende profielen van de andere dijkvakken. De kruinbreedtes komen redelijk overeen, maar de taludhellingen wijken onderling af. Daarnaast heeft DE15 een berm in het binnentalud waardoor de waterkering breder is dan NL16. Daarnaast is de buitentaludhelling van dijkvak DE15 flauwer dan van dijkvak NL16. Dit samen zorgt ervoor dat de breedte van het maatgevende profiel van dijkvak DE15 uiteindelijk hoger uitvalt (± 20 meter). In Tabel 15 zijn de algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijk NL14 en DE13 weergegeven. Tabel 15: Algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijkvak NL16 en DE15 Algemene gegevens NL #16 48_RAF_02e DE # _0500_2200 Laatste sanering jaar Faalkans overloop en per jaar 1/ (4,98E-06) 1/5.500 (1,83E-04) overslag Faalkans opbarsten en piping per jaar 1/8.400 (1,19E-04) 1/190 (5,13E-03) Geometrie NL #16 48_RAF_02e DE # _0500_2200 Hoogste punt (kruinhoogte) meter+nap 18,55 21,48 Maaiveldhoogte achterland meter+nap 12,00 16,47 Dijkhoogte meter 6,55 5,01 Dijkbreedte meter Helling binnentalud - 1 : 3,0 1 : 4,0 Overhoogte meter 2,03 1,06 Bodemopbouw NL #16 48_RAF_02e DE # _0500_2200 Bodemscenario's meter 2 [25%-75%] 3 [20%-20%-60%] 31

38 Hoogte [meter] Voorland lengte meter Kwelweg lengte meter Dikte deklaag meter ,56-2,51 Erosiebestendigheid ms De faalkans voor overloop/overslag is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft een grotere overhoogte (± 1,00 meter), een steilere helling (1 : 3,0 tegenover 1 : 4,0) en een hogere erosiebestendigheid ( ms tegenover ms). De sterktevariabelen nemen daarmee overwegend een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak (het verschil in overhoogte weegt zwaarder mee dan het verschil in de helling van het binnentalud). De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. De faalkans voor opbarsten/piping is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft meer voorland (56 meter tegenover 0 meter) dan het Duitse dijkvak. Dit resulteert tevens in een langere kwelweglengte (variatie van meter tegenover een Duitse kwelweglengte die varieert tussen de meter). De deklaag dikte is gemiddeld gezien groter voor het Nederlandse dijkvak dan voor het Duitse dijkvak. De sterkte-variabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee overwegend een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht NL18 DE24 De waterkerende hoogtes zijn van beide dijkvakken nagenoeg hetzelfde. In Figuur 20 zijn de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken weergegeven Dijkvakgeometrie NL18 - DE DE NL PC-Ring Breedte [meter] Figuur 20: Dwarsprofiel van dijkvak NL18 (grijs) en DE24 (blauw) De maatgevende profielen van beide dijkvakken komen nagenoeg overeen. De kruinbreedtes komen overeen en de helling van zowel het binnentalud als buitentalud is voor beide dijkvakken redelijk hetzelfde. In beide dijkvakken is geen sprake van een berm waardoor de breedte van de maatgevende profielen redelijk overeenkomt. 32

39 In Tabel 16 zijn de algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijk NL14 en DE13 weergegeven. Tabel 16: Algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijkvak NL18 en DE24 Algemene gegevens NL #18 48_DOT_3a DE # _1000_1800 Laatste sanering jaar Faalkans overloop en per jaar 1/ (1,93E-05) 1/610 (1,65E-03) overslag Faalkans opbarsten en piping per jaar 1/ (9,14E-05) 1/230 (4,34E-03) Geometrie NL #18 48_DOT_3a DE # _1000_1800 Hoogste punt (kruinhoogte) meter+nap 16,96 19,75 Maaiveldhoogte achterland meter+nap 11,99 15,00 Dijkhoogte meter 4,97 4,75 Dijkbreedte meter Helling binnentalud - 1 : 3,2 1 : 3,0 Overhoogte meter 1,55 0,23 Bodemopbouw NL #18 48_DOT_3a DE # _1000_1800 Bodemscenario's meter 3 [60%-20%-20%] 2 [14%-86%] Voorland lengte meter Kwelweg lengte meter Dikte deklaag meter 3, ,77-3 Erosiebestendigheid ms De faalkans voor overloop/overslag is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft een grotere overhoogte (± 1,30 meter), een nagenoeg gelijke helling (1 : 3,2 tegenover 1 : 3,0) en een hogere erosiebestendigheid ( ms tegenover ms). De sterkte-variabelen nemen daarmee een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. De faalkans voor opbarsten/piping is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft gemiddeld gezien evenveel voorland (variatie van meter tegenover 0-50 meter) als het Duitse dijkvak. Dit resulteert tevens in een langere kwelweglengte (variatie van meter tegenover een Duitse kwelweglengte die varieert tussen de meter). De deklaag dikte is gemiddeld gezien gelijk voor het Nederlandse dijkvak en het Duitse dijkvak. De sterktevariabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee overwegend een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht NL19 DE29 De waterkerende hoogtes zijn van beide dijkvakken nagenoeg hetzelfde. In zijn de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken weergegeven. 33

40 Hoogte [m] Dijkvakgeometrie NL19 - DE DE NL PC-Ring Breedte [m] Figuur 21: Dwarsprofiel van dijkvak NL19 (grijs) en DE29 (blauw) De kruinbreedtes van beide profielen komt overeen. De helling van het binnentalud en buitentalud komen van beide dijkvakken ook redelijk overeen. Echter heeft het dijkvak NL19 een berm in het binnentalud met een flauwe helling. Deze berm zorgt ervoor dat de breedte van het maatgevende profiel voor NL19 ruim groter is dan voor DE29 (± 30 meter). In Tabel 17 zijn de algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijk NL14 en DE13 weergegeven. Tabel 17: Algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijkvak NL19 en DE29 Algemene gegevens NL #19 48_DOT_3b DE # _1300_1600 Laatste sanering jaar Faalkans overloop en overslag per jaar 1/ (3,41E-05) 1/770 (1,30E-03) Faalkans opbarsten en piping per jaar 1/1.100 (9,19E-04) 1/4.900 (7,06E-04) Geometrie NL #19 48_DOT_3b DE # _1300_1600 Hoogste punt (kruinhoogte) meter+nap 16,48 19,39 Maaiveldhoogte achterland meter+nap 12,01 15,22 Dijkhoogte meter 4,47 4,17 Dijkbreedte meter Helling binnentalud - 1 : 3,4 1 : 3,0 Overhoogte meter 1,23 0,29 Bodemopbouw NL #19 48_DOT_3b DE # _1300_1600 Bodemscenario's meter 2 [71%-29%] 2 [40%-60%] Voorland lengte meter Kwelweg lengte meter

41 Hoogte [meter] Dikte deklaag meter 0-0 2,33-3,39 Erosiebestendigheid ms De faalkans voor overloop/overslag is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft een grotere overhoogte (± 1,00 meter), een flauwere helling (1 : 3,4 tegenover 1 : 3,0) en een hogere erosiebestendigheid ( ms tegenover ms). De sterkte-variabelen nemen daarmee een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. De faalkans voor opbarsten/piping is voor het Nederlandse dijkvak hoger dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft gemiddeld minder voorland (variatie van meter tegenover meter) als het Duitse dijkvak. Dit resulteert in een gelijke kwelweglengte (variatie van meter tegenover een Duitse kwelweglengte die varieert tussen de meter). De deklaag dikte is gemiddeld gezien lager voor het Nederlandse dijkvak dan voor het Duitse dijkvak (variatie van 0-0 meter tegenover 2,33 3,39 meter). De sterkte-variabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee overwegend een ongunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht NL22 DE9 De waterkerende hoogtes zijn van beide dijkvakken verschillend (± 0,50 meter). In Figuur 22 zijn de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken weergegeven. Dijkvakgeometrie NL22 - DE Breedte [meter] DE NL PC-Ring Figuur 22: Dwarsprofiel van dijkvak NL22 (grijs) en DE9 (blauw) De kruinbreedte van dijkvak DE9 is breder dan van dijkvak NL22. De helling van het binnentalud van beide dijkvakken komt goed overeen. De helling van het buitentalud komt niet overeen en is voor het onderste gedeelte van dijkvak DE9 duidelijker flauwer. Dit leidt ertoe dat de breedte van het maatgevende profiel voor dijkvak DE9 groter is dan voor dijkvak NL22. In Tabel 18 zijn de algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijk NL14 en DE13 weergegeven. 35

42 Tabel 18: Algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijkvak NL22 en DE9 Algemene gegevens NL #22 48_RAF_03b DE #9 4809_0000_1100 Laatste sanering jaar Faalkans overloop en overslag per jaar 1/ (2,90E-05) 1/2.600 (3,91E-04) Faalkans opbarsten en piping per jaar 1/3.300 (3,01E-04) 1/1.300 (7,44E-04) Geometrie NL #22 48_RAF_03b DE #9 4809_0000_1100 Hoogste punt (kruinhoogte) meter+nap 16,20 22,47 Maaiveldhoogte achterland meter+nap 11,06 18,07 Dijkhoogte meter 5,14 4,40 Dijkbreedte meter Helling binnentalud - 1 : 2,9 1 : 3,1 Overhoogte meter 1,35 0,80 Bodemopbouw NL #22 48_RAF_03b DE #9 4809_0000_1100 Bodemscenario's meter 2 [67%-33%] 1 [100%] Voorland lengte meter Kwelweg lengte meter Dikte deklaag meter 4-2,20 0 Erosiebestendigheid ms De faalkans voor overloop/overslag is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft een grotere overhoogte (± 0,50 meter), een nagenoeg gelijke helling (1 : 2,9 tegenover 1 : 3,1) en een hogere erosiebestendigheid ( ms tegenover ms). De sterkte-variabelen nemen daarmee een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. De faalkans voor opbarsten/piping is voor het Nederlandse dijkvak lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft gemiddeld meer voorland (variatie van 37-0 meter tegenover 0 meter) als het Duitse dijkvak. Dit resulteert in een grotere kwelweglengte van het Nederlandse dijkvak (variatie van meter tegenover een Duitse kwelweglengte van 37 meter). De deklaag dikte is gemiddeld gezien groter voor het Nederlandse dijkvak dan het Duitse dijkvak (variatie van 4-2,20 meter tegenover 0 meter). De sterkte-variabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee overwegend een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak. De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht NL23 DE40 De waterkerende hoogtes zijn van beide dijkvakken nagenoeg hetzelfde. In Figuur 23Figuur 21 zijn de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken weergegeven. 36

43 Hoogte [meter] Dijkvakgeometrie NL23 - DE DE NL PC-Ring Breedte [meter] Figuur 23: Dwarsprofiel van dijkvak NL23 (grijs) en DE40 (blauw) De kruinbreedte van dijkvak DE40 is breder dan van dijkvak NL23. De helling van het binnentalud en buitentalud is voor dijkvak NL23 steiler dan voor dijkvak DE40. In de maatgevende dwarsprofielen van beide dijkvakken is geen berm aanwezig. Dit samen leidt ertoe dat de breedte van het maatgevende profiel van dijkvak DE40 groter is dan van dijkvak NL23. In Tabel 19 zijn de algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijk NL14 en DE13 weergegeven. Tabel 19: Algemene-, geometrie- en bodemopbouw gegevens van dijkvak NL23 en DE40 Algemene gegevens NL #23 48_DOT_04a DE # _4900_5650 Laatste sanering jaar Faalkans overloop en overslag per jaar 1/ (1,96E-05) 1/9.200 (1,08E-04) Faalkans opbarsten en piping per jaar 1/1.400 (7,40E-04) 1/38 (2,65E-02) Geometrie NL #23 48_DOT_04a DE # _4900_5650 Hoogste punt (kruinhoogte) meter+nap 16,14 19,18 Maaiveldhoogte achterland meter+nap 10,89 14,28 Dijkhoogte meter 5,25 4,90 Dijkbreedte meter Helling binnentalud - 1 : 2,9 1 : 3,8 Overhoogte meter 1,44 1,21 Bodemopbouw NL #23 48_DOT_04a DE # _4900_5650 Bodemscenario's meter 2 [50%-50%] 1 [100%] Voorland lengte meter

44 Kwelweg lengte meter Dikte deklaag meter 0,5-2 2,41 Erosiebestendigheid ms De faalkans voor overloop/overslag is voor het Nederlandse dijkvak aanzienlijk lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft een grotere overhoogte (± 0,20 meter), een steilere helling (1 : 2,9 tegenover 1 : 3,8) en een hogere erosiebestendigheid ( ms tegenover ms). De sterktevariabelen nemen daarmee een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak (het verschil in overhoogte weegt zwaarder meer dan het verschil in de helling van het binnentalud). De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. De faalkans voor opbarsten/piping is voor het Nederlandse dijkvak lager dan voor het Duitse dijkvak. Het Nederlandse dijkvak heeft gemiddeld meer voorland (variatie van meter tegenover 0 meter) als het Duitse dijkvak. Dit resulteert in een grotere kwelweglengte van het Nederlandse dijkvak (variatie van meter tegenover een Duitse kwelweglengte van 49 meter). De deklaag dikte is gemiddeld gezien kleiner voor het Nederlandse dijkvak dan het Duitse dijkvak (variatie van 0,5-2,00 meter tegenover 2,41 meter). De sterkte-variabelen van het Nederlandse dijkvak nemen daarmee overwegend een gunstigere waarde aan dan die van het Duitse dijkvak (het verschil in kwelweglengte weegt zwaarder meer dan het verschil in deklaag dikte). De relatie tussen de Nederlandse en Duitse faalkans is daarmee zoals verwacht. 38

45 3.3 Verschilanalyse faalkansen Nederlandse en Duitse dijkvakken De verschilanalyse bestaat uit twee gedeeltes. In het eerste gedeelte zijn de faalkansen voor de faalmechanismen opbarsten/piping en overloop/overslag van de geselecteerde dijkvakken vergeleken. In het tweede gedeelte zijn de sterkte variabele met de grootste invloed op de faalkansberekening van de geselecteerde dijkvakken vergeleken Verschil in faalkansen tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken Een overzicht van de berekende faalkansen voor faalmechanismen opbarsten/piping en overloop/overslag is opgenomen in Tabel 20. Als aanvulling op vergelijking van de faalkansen van de dijkvakken onderling (zoals in de vorige paragraaf 3.2 Faalkansberekening Nederlandse en Duitse dijkvakken ), zijn de faalkansen van de dijkvakselectie in zijn geheel tussen Nederland en Duitsland vergeleken. Tabel 20: Faalkansen van de geselecteerde dijkvakken voor de faalmechanismen opbarsten/piping en overloop/overslag. Dijkvak Faalkans overloop/overslag Faalkans opbarsten/piping NL #14 48_RAF_02c 1/ (1,57E-05) 1/1.600 (6,09E-04) DE # _6600_8000 1/2.500 (3,96E-04) 1/4.700 (2,13E-04) NL #16 48_RAF_02e 1/ (4,98E-06) 1/8.400 (1,19E-04) DE # _0500_2200 1/5.500 (1,83E-04) 1/190 (5,13E-03) NL #14 48_RAF_02c 1/ (1,93E-05) 1/ (9,14E-05) DE # _1000_1800 1/610 (1,65E-03) 1/230 (4,34E-03) NL #19 48_DOT_3b 1/ (3,41E-05) 1/1.100 (9,19E-04) DE # _1300_1600 1/770 (1,30E-03) 1/4.900 (7,06E-04) NL #22 48_RAF_03b 1/ (2,90E-05) 1/3.300 (3,01E-04) DE #9 4809_0000_1100 1/2.600 (3,91E-04) 1/1.300 (7,44E-04) NL #23 48_DOT_04a 1/ (1,96E-05) 1/1.400 (7,40E-04) DE # _4900_5650 1/9.200 (1,08E-04) 1/38 (2,65E-02) Wat betreft het faalmechanisme overloop/overslag valt de berekende faalkans voor de Nederlandse dijkvakken tussen 1/ per jaar en 1/ per jaar. Voor de Duitse dijkvakken valt de berekende faalkans tussen de 1/610 per jaar en 1/9.200 per jaar. Opmerkelijk is dat de laagste faalkans van de Duitse dijkvakken voor dit mechanisme nog drie keer zo hoog uitvalt als de hoogste faalkans van de Nederlandse dijkvakken voor dit faalmechanisme. Hieruit valt op te maken dat de faalkansen voor overloop/overslag voor de Nederlandse dijkvakken overduidelijke lager uitvallen dan voor de Duitse dijkvakken. Wat betreft het faalmechanisme opbarsten/piping valt de berekende faalkans voor de Nederlandse dijkvakken tussen de 1/1.100 per jaar en 1/ per jaar. Voor de Duitse dijkvakken valt de berekende faalkans tussen de 1/38 per jaar en 1/4.900 per jaar. Opmerkelijk is dat de drie Duitse dijkvakken met de hoogste faalkans fors hoger uitvallen dan het Nederlandse dijkvak met de hoogste faalkans (1/38, 1/190 en 1/230 tegenover 1.100). Hieruit valt op te maken dat dat de faalkansen voor opbarsten/overslag voor Nederlandse dijkvakken ook voor dit faalmechanisme lager uitvallen dan voor de Duitse dijkvakken. 39

46 3.3.2 Verschil tussen de variabelen van beide faalmechanismen De waarde van de sterkte-variabelen die toebehoren aan elk dijkvak zijn als overzicht weergegeven in Tabel 21. Evenals de faalkansen van de dijkvakselectie in zijn geheel te vergelijken (3.3.1 Verschil in faalkansen tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken ), zijn ook de sterkte-variabelen van de dijkvakselectie in zijn geheel vergeleken. Tabel 21: Sterkte-variabelen van elk dijkvak dat is opgenomen in de dijkvakselectie. Sterktevariabelen Faalkans overloop/overslag Faalkans opbarsten/piping Overhoogte toetsing [m] Helling binnen talud [-] Erosiebestendigheid binnentalud [ms] Kwelweglengte [m] Voorland lengte [m] Deklaag dikte [m] 48_RAF_02c 1/ / ,04 1 : 3, _6600_8000 1/ / ,88 1 : 2, ,59-3,44 48_RAF_02e 1/ / ,03 1 : 3, _0500_2200 1/ /190 1,06 1 : 4, ,56-2,51 48_DOT_3a 1/ / ,55 1 : 3, , _1000_1800 1/610 1/230 0,23 1 : 3, , _DOT_3b 1/ / ,23 1 : 3, _1300_1600 1/770 1/ ,29 1 : 3, ,21-4,11 48_RAF_03b 1/ / ,35 1 : 2, ,2 4809_0000_1100 1/ / ,80 1 : 3, _DOT_04a 1/ / ,44 1 : 2, , _4900_5650 1/ /38 1,21 1 : 3, ,41 40

47 Overhoogte De gemiddelde overhoogte in de toetsing is voor de Nederlandse dijkvakken +0,86 meter, met een minimum van +0,23 meter een maximum van +1,32 meter. De overhoogte van alle Nederlandse dijkvakken valt daarmee positief uit tegenvoer de Duitse dijkvakken. Helling binnentalud De helling van het binnentalud varieert tussen alle dijkvakken. Binnen drie dijkvak combinaties valt deze positief uit voor het Nederlandse dijkvak; voor de overige drie dijkvak combinaties valt deze positief uit voor het Duitse dijkvak. De helling van het binnentalud valt daarmee niet in het voor- of nadeel van de Nederlandse- of Duitse dijkvakken. Erosiebestendigheid binnentalud De waarde voor de erosiebestendigheid van het binnentalud heeft zowel binnen de Nederlandse dijkvakken als Duitse dijkvakken één vaste waard. Voor de Nederlandse dijkvakken is dit ms en voor De Duitse dijkvakken is dit ms. De erosiebestendigheid valt daarmee voor de Nederlandse dijkvakken positief uit. Kwelweglengte De minimale kwelweglengte van vijf Nederlandse dijkvakken valt positiever uit tegenover de minimale kwelweglengtes van de bijbehorende Duitse dijkvakken. Het verschil tussen de minimale kwelweglengtes is gemiddeld 27 meter, waarvan minimaal 11 meter en maximaal 53 meter langer. Binnen één dijkvak combinatie is de minimale kwelweglengte van het Duitse dijkvak positiever (verschil met het bijbehorende Nederlands dijkvak is slechts 2 meter). De kwelweglengte valt daarmee voor de Nederlandse dijkvakken valt daarmee positiever uit ten opzichte van de Duitse dijkvakken. Voorland lengte De minimale voorlandlengte van vijf Nederlandse dijkvakken valt eveneens positiever uit tegenover de minimale voorlandlengtes van de bijbehorende Duitse dijkvakken. Het verschil tussen de minimale voorlandlengtes is gemiddeld 39 meter, waarvan minimaal 10 meter en maximaal 56. Binnen één dijkvak combinatie is de minimale kwelweglengte van het Duitse dijkvak positiever (verschil met het bijhorende Nederlands dijkvak is 21 meter). De voorlandlengte valt daarmee voor de Nederlandse dijkvakken positiever uit ten opzichte van de Duitse dijkvakken. Deklaag dikte De minimale deklaagdikte valt voor drie Nederlandse dijkvakken positiever uit tegenover de minimale deklaag diktes van de bijbehorende Duitse dijkvakken. Het verschil tussen de minimale deklaagdiktes is gemiddeld 2,20 meter, waarvan minimaal 0,41 meter en maximaal 4 meter. Hetzelfde geldt voor de Duitse dijkvakken. De minimale deklaagdikte valt voor drie Duitse dijkvakken positiever uit tegenover de minimale deklaag dikte van het bijbehorende Nederlandse dijkvak (Het verschil is gemiddeld 2,30 meter, waarvan minimaal 1,91 meter en maximaal 2,77 meter). De minimale deklaag dikte valt daarmee niet in het voor- of nadeel van de Nederlandse- of Duitse dijkvakken. In Tabel 22 is de verhouding tussen de sterkte-variabelen van beide landen weergegeven. 41

48 Tabel 22: Verhouding tussen de sterkte-variabelen van de Nederlandse- en Duitse dijkvakken Sterkte-variabelen Nederlands dijkvak Duits dijkvak Overhoogte + - Helling binnentalud 0 0 Erosiebestendigheid binnentalud + - Kwelweglengte + - Voorland lengte + - Deklaag dikte 0 0 De waarden voor de overhoogte, erosiebestendigheid binnentalud, kwelweglengte en voorland lengte vallen voor de Nederlandse dijkvakken positiever uit. De waarden voor de helling van het binnentalud en de deklaag dikte komen tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken overeen. Op basis van deze resultaten zijn er geen sterkte variabelen waarvan de waarden voor de Duitse dijkvakken overwegend hoger uitvallen dan voor de Nederlandse dijkvakken. 42

49 4 Discussie In dit hoofdstuk wordt de discussie beschreven die voortkomt uit de uitvoering van het onderzoek. Allereerst wordt er ingegaan op de validiteit van de onderzoeksopzet waarmee de resultaten in dit onderzoek zijn verkregen. Vervolgens komt de interpretatie van de resultaten aan de orde en worden er mogelijke verklaringen voor de uitkomst van de resultaten gegeven. Er wordt afgesloten met een beschrijving van de beperkingen die zijn ondervonden binnen de uitvoering van het onderzoek. 4.1 Resultaten De waarde voor de faalkansen die in verschilanalyse naar voren komen liggen in lijn met de verwachting. De waarde voor de sterkte variabelen blijkt namelijk overwegend positief uit te vallen voor de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken. De waarde van de faalkansen voor overloop/overslag zijn voor alle Nederlandse dijkvakken lager dan voor de bijbehorende Duitse dijkvakken. Het verschil tussen de faalkansen voor overloop/overslag is overigens aanzienlijk: de laagste faalkans van de Duitse dijkvakken is namelijk nog drie keer zo hoog als de hoogste faalkans van de Nederlandse dijkvakken. Het verschil in faalkans komt ook naar voren in de verschilanalyse van de sterkte-variabelen die toebehoren overloop/overslag. De waarde van overhoogte en erosiebestendigheid vallen voor de Nederlandse dijkvakken overwegend positief uit ten opzichte van de Duitse dijkvakken). De hellingen van het binnentalud zijn tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken nagenoeg gelijk. De waarde van de faalkansen voor opbarsten/piping zijn voor vier Nederlandse dijkvakken lager dan voor de bijbehorende Duitse dijkvakken. Het verschil in faalkans voor opbarsten/piping is voor een drietal dijkvakken aanzienlijk (DE15, DE24 en DE40) terwijl deze voor de andere drievakken dichter bij elkaar liggen. Het verschil tussen de faalkansen komt ook voor dit faalmechanisme naar voren in de verschilanalyse van de sterkte-variabelen. De kwelweglengte van de Nederlandse dijkvakken is gemiddeld langer dan de kwelweglengte van de Duitse dijkvakken. Daarnaast is er in de Nederlandse dijkvakken vaker én langer voorland aanwezig dan in de Duitse dijkvakken. De deklaagdiktes zijn gemiddeld gezien tussen de Nederlandse en Duitse dijkvakken gemiddeld gelijk Mogelijke verklaringen Om een mogelijk verklaring te geven voor het verschil tussen de faalkansen zijn de waarden van de sterkte-variabelen in verband gebracht met de Nederlandse- en Duitse ontwerpleidraden voor dijkontwerp (Tabel 4 & Tabel 5). In de verschilanalyse van de sterkte-variabelen vallen de waarden van de overhoogte, kwelweglengte, voorlandlengte en erosiebestendigheid van het binnentalud voor de Nederlandse dijkvakken positief uit tegenover de Duitse dijkvakken. Daarnaast blijkt op basis van de kennis die in het onderzoek is opgedaan, dat de overhoogte als meest invloedrijke sterkte-variabele binnen de faalkansberekening voor overslag/overloop kan worden gezien. Voor de faalkansberekening van opbarsten/piping blijkt dit de kwelweglengte te zijn. De waarde die in het ontwerpproces aan de overhoogte en de kwelweglengte van een dijkvak wordt toegekend blijkt in de ontwerpleidraden van beide landen op een verschillende manier te worden vastgesteld. Het verschil dat hierin bestaat kan worden toegelicht aan de hand van twee elementen. Deze twee elementen zijn: 43

50 Hydraulische randvoorwaarden; Methode die van toepassing is op berekening van de sterkte variabelen. De hydraulische randvoorwaarden zijn bepalend omdat deze binnen het ontwerpproces fungeren als belasting component. De hydraulische randvoorwaarden bepalen immers de mhw-waarde die van toepassing is op een dijkvak, en beïnvloeden daarmee indirect de waarde van de sterkte variabelen. Onder de methode worden ontwerpcriteria en/of formules verstaan waarmee de waarde van de sterkte variabelen wordt berekend. Op basis van de mhw-waarde wordt in het ontwerpproces met behulp van de methode toegewerkt naar een definitieve waarde voor de sterkte variabelen. Het verschil dat tussen de hydraulische randvoorwaarden en methoden in de ontwerpleidraden van Nederland en Duitsland naar voren komt is in het vervolg van deze paragraaf beschreven Hydraulische randvoorwaarden in het ontwerp van Nederlandse en Duitse dijken In Tabel 23 zijn de hydraulische randvoorwaarden weergegeven die van toepassing zijn in de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden. Omdat in beide landen de hydraulische randvoorwaarden door de tijd heen zijn veranderd is per dijkvak de laatste saneringsdatum achterhaald. Met behulp van de laatste saneringsdatum zijn de juiste hydraulische randvoorwaarden vastgesteld. De hydraulische randvoorwaarden zijn onderverdeeld in: De verhanglijn Het debiet De herhalingstijd De verhanglijn geeft de Qh-relatie die is gebruikt in de berekening van de mhw-waarde. Om op basis van de Qh-relatie de mhw-waarde te kunnen berekenen is een waarde van het debiet nodig. Tabel 23: Hydraulische randvoorwaarden van Nederlandse- en Duitse dijkvakken in ontwerpproces Belasting variabelen Jaartal laatste sanering Verhanglijn ontwerp Ontwerp debiet Ontwerp herhalingstijd 48_RAF_02c 1990 MHW / _6600_ HHW /500 48_RAF_02e 1990 MHW / _0500_ BHQ /500 48_DOT_3a 1990 MHW / _1000_ HHW /500 48_DOT_3b 1990 MHW / _1300_ HHW /500 48_RAF_03b 1997 HR * 1/ _0000_ HHW /500 48_DOT_04a 1997 HR * 1/ _4900_ BHQ /500 44

51 * De leidraden noemen m3/s, maar er is ontworpen op m3/s. De veronderstelling is dat m3/s wordt gecompenseerd door werkzaamheden van het project Ruimte voor de Rivier. De waarde van het debiet die van toepassing is in het ontwerpproces wordt bepaald aan de hand van de herhalingstijd. Per dijkvak is de verhanglijn, het debiet en de herhalingstijd weergegeven in de tabel. Wat opvalt, is dat verschillende herhalingstijden worden gebruikt in de leidraden van beide landen. Waar in het ontwerp van de Nederlandse dijken een herhalingstijd van 1/ per jaar wordt gehanteerd geldt in het ontwerp van de Duitse dijken een herhalingstijd van 1/500 per jaar. Het verschil in herhalingstijd heeft als gevolg dat de mhw-waarde voor Nederlandse dijken is gebaseerd op een debiet van minstens m3/s terwijl dit deze voor de Duitse dijken is gebaseerd op een debiet van minstens m3/s. Dit verschil is aanzienlijk en heeft als gevolg dat de Duitse dijken op een lagere mhw-waarde worden ontworpen dan de Nederlandse dijken. Dit kan een verklaring zijn voor het verschil in faalkansen tussen Nederlandse en Duitse dijken, dat naar voren komt in de resultaten van de verschilanalyse Ontwerpmethode overhoogte en kwelweglengte van Nederlandse en Duitse dijken In de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden wordt de waarde voor de overhoogte en de kwelweglengte op elk een eigen manier vastgesteld. In de Nederlandse ontwerpleidraden wordt de overhoogte van een dijkvak (verschil kruinhoogte en mhw-waarde) gebaseerd op de waarde van meerdere componenten (Figuur 24). Figuur 24: Overhoogte in de Nederlandse ontwerpleidraden (TAW, 2002). Deze componenten worden in de Nederlandse ontwerpleidraden samengevat onder de term waakhoogte. De minimale waarde die in de Nederlandse ontwerpleidraden voor de waakhoogte wordt aangehouden is 0,50 meter (REF). In de Duitse ontwerpleidraden wordt de waarde voor de overhoogte van een dijkvak ook op basis van meerdere componenten gebaseerd (Figuur 25). Figuur 25: Overhoogte in de Dutise ontwerpleidraden (Deutsche Gesellschaft für Geotechnik, 2011). 45

52 Deze componenten worden samengevat onder de term freibord. De minimale waarde die in de Duitse ontwerpleidraden voor het freibord worden aangehouden is 1,00 meter (REF). De ontwerpwaarde die toebehoort aan de overhoogte valt daarmee 0,50 meter positief uit ten opzichten van de Nederlandse dijken. Indien in het ontwerpproces van beide landen dezelfde hydraulische randvoorwaarden van toepassing zijn, zou dit betekenen dat de overhoogte van de Duitse dijkvakken hoger uitvallen dan de overhoogte van de Nederlandse dijkvakken. Dit zou tevens betekenen dat de faalkansen voor overloop/overslag van de Duitse dijkvakken ook lager uitvallen dan die voor de Nederlandse dijkvakken. Dit is echter niet het geval. Als vervolg op deze bevinding is het interessant om in toekomstig onderzoek het verschil dat voor de hydraulische situatie in de ontwerpleidraden is vastgesteld, in perspectief te stellen met de ontwerpcriteria die van toepassing zijn op de bepaling van de overhoogte. Met andere woorden: Is het verschil dat bestaat tussen de mhw-waarde die in het ontwerp van Nederlandse en Duitse dijken wordt gehanteerd nog maatgevend nu bekend is dat de minimale ontwerp-overhoogte van Duitse dijken 0,50 meter hoger uitvalt ten opzichte van Nederlandse dijken? Naast het verschil dat tussen beide landen bestaat in de bepaling van de minimale overhoogte bestaan er ook verschillen in de bepaling van de kwelweglengte. De Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden geven namelijk beide een andere waarde voor het kritieke verhang (Tabel 24). Tabel 24: Waarde van het kritieke verhang dat wordt gehanteerd in beide landen. Het kritieke verhang is gegeven voor de grondsoorten 'zeer fijn zand' en 'matig fijn zand'. Grondsoort Onder limiet Boven limiet Duitsland Nederland Nederland korreldiameter korreldiameter Sellmeijer Bligh Zeer fijn zand ,12/0,16 0,056 0,056 Matig fijn zand (kwarts) ,15/0,20 0,063 0,067 Het kritieke verhang dat in de Duitse ontwerpleidraden wordt gehanteerd en van toepassing is op de minimale kwelweglengte is ontleend aan het criterium van Chugaev (Figuur 26). Figuur 26: Het kritieke verhang volgens Chugaev in de Duitse ontwerpleidraden (Deutsche Gesellschaft für Geotechnik, 2011). Het kritieke verhang dat in de Nederlandse ontwerpleidraden wordt gehanteerd, is ontleend aan de rekenregels van Bligh (Figuur 27) en Sellmeijer (Figuur 28). In de regel verdient de rekenregel van Sellmeijer de voorkeur. Het kan echter voorkomen dat met de formulering van Sellmeijer een grotere benodigde kwellengte wordt gevonden dan de maximale benodigde kwellengte conform de regel van Bligh. Zulke situaties doen zich voor als de verhouding tussen de dikte van de zandlaag en de lengte 46

53 van de (horizontale) kwelweg relatief groot is, bijvoorbeeld groter dan 1. Onder deze omstandigheden is de regel van Sellmeijer niet gevalideerd en is vooralsnog consensus gevonden om in de huidige adviespraktijk voor Bligh te kiezen (TAW, 2001). Figuur 27: Het kritieke verhang volgens Bligh. Het kritieke verhang is berekend door de reciproke waarde te nemen van de Creepfactor (TAW, 2001). Figuur 28: Het kritieke verhang volgens Sellmeijer in de Nederlandse ontwerpleidraden (Van der Zee, 2011) Uit de tabel valt op te maken dat de waarden voor het kritieke verhang in Nederland lager uitvallen dan in Duitsland. Dit betekent dat bij een gelijk verval van de waterkerende hoogte de minimale kwelweglengte volgens de Duitse ontwerpleidraden lager uitvalt dan de Nederlandse ontwerpleidraden. Dit kan een verklaring zijn voor de hogere faalkansen voor opbarsten/piping van de Duitse dijkvakken ten opzichte van de Nederlandse dijkvakken. 4.2 Beperkingen De uitvoering van het onderzoek is voor een groot deel afhankelijk van data. Hierbij moet worden opgemerkt dat de beschikbaarheid van data verschilt tussen beide landen. De beschikbaarheid en 47

54 kwaliteit van de data ten behoeve van de overloop/overslag faalkansberekening komt in beide landen overeen, echter is deze ten behoeve van opbarsten/piping tussen beide landen verschillend. In de berekening van de faalkansen van overloop/overslag is voor de Duitse dijkvakken de data van UP1 gebruikt. De data van UP1 is in de uitvoering van het onderzoek volledig gebleken voor de schematisatie van de geometrie en de bepaling van de hydraulische belasting van elk dijkvak. De resultaten van de Duitse dijkvakken kunnen daardoor voor overloop/overslag als realistisch worden beschouwd. De kwaliteit van de data die vanuit de werkzaamheden van UP1 zijn voortgekomen is vergelijkbaar met de VNK2 data die is gebruikt in de faalkansberekening van de Nederlandse dijkvakken. De uitkomsten in de verschilanalyse voor het faalmechanisme overloop/overslag kunnen daardoor ook als geloofwaardig worden beschouwd. In de berekening van de faalkansen voor opbarsten/piping is voor de Duitse dijkvakken ook de data van UP1 gebruikt. De data die hieruit voort is gekomen, is voor de schematisatie van de bodemopbouw van elk dijkvak niet voldoende gebleken. De geotechnische rapporten die zijn aangeleverd variëren namelijk in kwaliteit per dijkvak. In een aantal geotechnische rapporten ontbrak het aan boringen waardoor het niet mogelijk is om de voorlandlengte en de dikte van deklaag van elk Duits dijkvak met zekerheid vast te stellen. In deze gevallen is de voorlandlengte en dikte van de deklaag conservatief vastgesteld door deze een waarde van 0 meter mee te geven. De resultaten van de Duitse dijkvakken zijn daardoor voor opbarsten/piping niet voor elk dijkvak even realistisch en mogelijk conservatief. De uitkomsten in de verschilanalyse voor het faalmechanisme opbarsten/piping kunnen daardoor ook niet altijd als geloofwaardig worden beschouwd. 48

55 5 Conclusie & Aanbevelingen In dit hoofdstuk wordt de conclusie van het onderzoek beschreven. In navolging daarop worden aanbevelingen gegeven voor toekomstig onderzoek. 5.1 Conclusie Aan de hand van de resultaten die in de uitvoering van dit onderzoek naar voren zijn gekomen, wordt in deze paragraaf getracht antwoord te geven op de hoofdvraag: Welk verschil bestaat er tussen de faalkans, aangaande de faalmechanismen overslag/overloop en opbarsten/piping, van Nederlandse en Duitse dijken in het grensoverschrijdende dijkringgebied 48? Het verschil in faalkans tussen Nederlandse en Duitse dijken is vastgesteld door gelijkwaardige dijkvakken met elkaar te vergeleken. Een Nederlands en Duits dijkvak zijn veronderstelt gelijkwaardig te zijn op het moment dat deze beide zijn berekend op de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping, nagenoeg dezelfde waarde voor waterkerende hoogte bevatten en toebehoren aan een vergelijkbaar belastingsysteem. Van de beschikbare Nederlandse en Duitse dijkvakken zijn op basis van deze voorwaarden in dijkringgebied 48, zes combinaties van gelijkwaardige dijkvakken gevonden. Het totaal aantal beschouwde dijkvakken in de verschilanalyse bestaat daardoor uit twaalf dijkvakken. Uit de resultaten van de faalkansberekening voor de zes Duitse dijkvakken is gebleken dat voor het faalmechanisme overloop/overslag het dijkvak met de hoogste faalkans een waarde heeft van 1/610 per jaar. Het dijkvak met de laagste faalkans heeft een waarde van 1/9.200 per jaar. Voor het faalmechanisme opbarsten/piping is gebleken dat het dijkvak met de hoogste faalkans een waarde heeft van 1/38 per jaar en het dijkvak met de laagste faalkans een waarde heeft van 1/4.900 per jaar. Uit de resultaten van de faalkansberekening voor de zes Nederlandse dijkvakken is gebleken dat voor het faalmechanisme overloop/overslag het dijkvak met de hoogste faalkans een waarde heeft van 1/ per jaar. Het dijkvak met de laagste faalkans heeft een waarde van 1/ per jaar. Voor het faalmechanisme opbarsten/piping is gebleken dat het dijkvak met de hoogste faalkans een waarde heeft van 1/1.100 per jaar en het dijkvak met de laagste faalkans een waarde heeft van 1/ per jaar. Concluderend kan men stellen dat de faalkansen voor het faalmechanisme overloop/overslag van alle Nederlandse dijkvakken lager uitvallen ten opzichten van de bijbehorende Duitse dijkvakken. Voor het faalmechanisme opbarsten/piping vallen de faalkansen van vier Nederlandse dijkvakken lager uit ten opzichte van de bijbehorende Duitse dijkvakken. De faalkansen van de andere twee Nederlandse dijkvakken vallen daardoor hoger uit ten opzichten van de bijbehorende Duitse dijkvakken. De waarden van de sterkte-variabelen (maatgevende variabelen die van toepassing zijn op de berekening van de faalkansen voor een faalmechanisme) liggen voor een groot deel in lijn met het verschil dat tussen de faalkansen van beide faalmechanisme van Nederlandse en Duitse dijken in de resultaten naar voren is gekomen. Voor het faalmechanisme overloop/overslag zijn er in de resultaten geen dijkvakcombinaties naar voren gekomen waarvan de waarden van de sterktevariabelen van een Nederlands dijkvak ten opzichte van een Duits dijkvak lager uitvallen (en omgekeerd), terwijl de faalkans hoger uitvalt en het tegenovergestelde suggereert. Voor het faalmechanisme opbarsten/piping gaat dit niet volledig op. In de resultaten is er één dijkvakcombinatie naar voren gekomen waarvan de waarden voor de sterkte-variabelen van het 49

56 Nederlandse dijkvak hoger uitvallen ten opzichte van het Duitse dijkvak, terwijl de uitkomst van de faalkans voor beide dijkvakken het tegenovergestelde suggereert. Echter, uit de resultaten blijkt dat het verschil tussen de faalkans van deze dijkvakcombinatie minimaal is ten opzichte van het verschil tussen de faalkans van de andere vijf dijkvakcombinaties. Het verschil in faalkans lijkt enigszins onderbouwd te kunnen worden met behulp van de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden voor dijkontwerp. De hydraulische randvoorwaarden en ontwerpmethoden die van toepassing zijn op de berekening van de sterkte-variabelen verschillen tussen de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden. De mhw-waarde wordt in de Nederlandse ontwerpleidraden gebaseerd op een debiet van minimaal m3/s (herhalingstijd van 1/1.250) terwijl in Duitse ontwerpleidraden m3/s (herhalingstijd van 1/500) wordt gehanteerd. Dit verklaart enigszins de lagere faalkansen voor beide faalmechanismen van de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken. Daarnaast wordt er in de Nederlandse ontwerpleidraden een strengere waarde voor het kritieke verhang gehanteerd dan dat er gehanteerd wordt in de Duitse ontwerpleidraden. Het kritieke verhang is bepalend voor de totstandkoming van de minimale kwelweglengte. Deze extra indicatie versterkt de lagere faalkansen voor opbarsten/piping van de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken. In de bepaling van de overhoogte wordt er in de Nederlandse ontwerpleidraden echter een minimale waarde van 0,50 meter gehanteerd, terwijl de Duitse ontwerpleidraden een minimale waarde van 1,00 meter hanteren. Deze extra indicatie staat in contrast met de lager uitvallende faalkansen voor overloop/overslag van de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken. Op basis van de onderzoeksresultaten kan er worden geconcludeerd dat de faalkansen voor zowel overloop/overslag als opbarsten/piping overwegend lager uitvallen voor de Nederlandse dijkvakken ten opzichte van de Duitse dijkvakken in dijkringgebied 48. De resultaten van de faalkansberekening laten zien dat hoogste kans voor zowel overloop/overslag als opbarsten/piping toebehoort aan de Duitse dijkvakken. De relatie tussen de waarden van sterkte-variabelen toebehorend aan de dijkvakcombinaties ligt tevens in lijn met het verschil in de faalkansen. De waarde voor de faalkansen van opbarsten/piping van de Duitse dijkvakken dienen echter wel met een kritische houding te worden beschouwd, vanwege de beperkte beschikbaarheid aan geotechnische rapporten gedurende het onderzoek. Daarnaast moet ook rekening worden gehouden met het feit dat de ontwerpleidraden van beide landen de verschillen tussen de faalkansen enigszins verklaren maar deze gelijker tijd ook weerleggen. 5.2 Aanbevelingen Uit de resultaten van het onderzoek is naar voren gekomen dat de faalkansen van de Nederlandse dijken lager uitvallen dan de Duitse dijken in dijkringgebied 48. De matige beschikbaarheid van de geotechnische rapporten geeft echter aan dat de faalkansen van de Duitse dijken met een kritische houding moet worden bekeken. Om een meer gefundeerde vergelijking voor het faalmechanisme opbarsten/piping van de Nederlandse en Duitse dijken in dijkringgebied 48 mogelijk te maken, wordt er aangeraden om deze vergelijking opnieuw uit te voeren mits er meer geotechnische rapporten beschikbaar zijn van de Duitse dijkvakken. In het onderzoek zijn de Nederlandse en Duitse ontwerpleidraden gebruikt om mogelijke verklaringen te verbinden aan het verschil in faalkans van beide dijken. Een eerste start is gemaakt door de hydraulische situatie die van toepassing is in de ontwerpleidraden van beide landen nader toe te lichten. Daarnaast is het verschil achterhaald dat tussen beide landen bestaat in de methode die van toepassing is op de bepaling van de overhoogte en kwelweglengte. Om het effect van deze verschillen beter inzichtelijk te maken is het advies om de hydraulische situatie die in de ontwerpleidraden is vastgesteld, in perspectief te stellen met de ontwerpcriteria die van toepassing 50

57 zijn op de bepaling van de overhoogte. Met andere woorden: Is het verschil dat bestaat tussen de mhw-waarde die in het ontwerp van Nederlandse en Duitse dijken wordt gehanteerd nog maatgevend nu bekend is dat de minimale ontwerp-overhoogte van Duitse dijken 0,50 meter hoger uitvalt ten opzichte van Nederlandse dijken? 51

58 6 Literatuurlijst Deutsche Gesellschaft für Geotechnik. (2011). Merkblatt DWA-M Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater. (2016). Plan van Aanpak 'Overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein'. Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater. (2016). Plan van Aanpak 'Risicoanalyse dijkring 48'. Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater. (sd). Projectplan 'Overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein'. Eijgenraam, C. (2006). Optimal safety standards for dike-ring areas. Centraal Planbureau. Expertisenetwerk Waterveiligheid. (2012). Technisch rapport 'Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken'. Rijkwaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving. Ministerie van Verkeer en Waterstaat. (1996). Hydraulische randvoorwaarden voor primaire waterkeringen. Ministerie van Verkeer en Waterstaat. (2007). Leidraad Rivieren. Projectbureau VNK2. (2009). Achtergrondrapport Systeemtoets Dijkring 48 Rijn & IJssel. Projectbureau VNK2. (2011). De methode van VNK2 nader verklaard. Projectbureau VNK2. (2011). Veiligheid in Nederland, de methode van VNK2 nader verklaard. Projectbureau VNK2. (2012). Dijkring 42: Achtergrondrapport. Projectbureau VNK2. (2012). Dijkring 48: Achtergrondrapport. Projectbureau VNK2. (2014). Veiligheid Nederland in Kaart 2. RHDHV. (2016). About RoyalHaskoningDHV. Opgehaald van RoyalhaskoningDHV: Rijkswaterstaat. (sd). DR42 Achtergrondrapport. Rijkswaterstaat, HKV, Arcadis. (2007). Leidraad Rivieren. Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Expertise Netwerk Waterkeren. Steenbergen, H., Lassing, B., Vrouwenvelder, A., & Waarts, P. (2004). Reliability analysis of flood defence systems. TNO. TAW. (2002). Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverloop bij Dijken. Delft: NIVO. TAW. (1999). Technisch rapport Zandmeevoerende wellen. TAW. (2001). Technisch Rapport Waterkerende Constructies. Van der Zee, R. A. (2011). Influence of sand characteristics on the piping process. Delft. VNK Projectbureau Rijkswaterstaat. (2010). De veiligheid van Nederland in kaart. Vrouwenvelder, A., Steenbergen, H., & Slijkhuis, K. (2002). Theoriehandleiding PC-Ring. TNO. 52

59 A. Bijlage A - VNK2 toegelicht VNK2 loopt als een rode draad door de uitvoering van dit onderzoek. Daarom is ervoor gekozen om relevante aspecten uit de methode kort toe te lichten. Oorsprong VNK2 Sinds de aanstelling van de deltacommissie in 1953 hebben er in Nederland veel ontwikkelingen plaatsgevonden ten behoeve van de waarborging van het nationale overstromingsrisico. Een belangrijke ontwikkeling hiervan is studie Veiligheid Nederland in Kaart (VNK2, 2014), waarmee werd gestart in VNK2 (2014) heeft in vergelijking met de wettelijke toetsing geleid tot nieuwe inzichten wat betreft de benadering van het nationale overstromingsrisico. Waar de wettelijke toetsing de vraag centraal stelde of een waterkering van een dijkringgebied de maatgevende belasting veilig kon keren wordt binnen VNK2 de vraag gesteld wat de kansen op en de gevolgen van een overstroming zijn binnen een dijkringgebied. Dit houdt in dat de uitkomst van de wettelijke toetsing als deterministisch van aard is terwijl de uitkomst van VNK2 als volledig probabilistisch kan worden beschouwd (Projectbureau VNK2, 2011). Probabilistische benadering De probabilistische benadering vindt zijn oorsprong in de veiligheidsfilosofie die werd opgesteld door de deltacommissie (Deltacommissie, 1953). De deltacommissie stelde namelijk voor om de mate van bescherming tegen overstromingen uit te drukken in termen van overstromingsrisico, waarbij het overstromingsrisico wordt opgesplitst in de combinatie van kansen en gevolgen. De kans component staat hierbij representatief voor de bezwijkkansen van de waterkeringen in een dijkringgebied; de gevolgen component staat representatief voor de economische schade en slachtoffers ten gevolge van een overstroming. Binnen beide componenten komt de probabilistische benadering tot uiting door gebruik te maken van kansverdelingen. De waarde die toebehoort aan de kans- en gevolgen component is daardoor probabilistisch van aard en maakt het mogelijk om de onzekerheden ten aanzien van de werkelijke waarden van belastingen en sterkte-eigenschappen expliciet mee te nemen in de beschouwing van de veiligheid van een waterkering (Projectbureau VNK2, 2011). Beschouwde faalmechanismen in deze methode Een belangrijk onderdeel binnen het onderzoek is de bepaling van de faalkansen van de Duitse dijkvakken. Binnen VNK2 worden er vier faalmechanismen in beschouwing genomen, te weten: Overloop/overslag Macrostabiliteit binnenwaarts Opbarsten/piping Beschadiging bekleding en erosie van dijklichaam Gedurende de uitvoering van VNK2 ( ) is er voor gekozen om per dijkring te bepalen welke faalmechanismen in beschouwing werden genomen. Uitgangspunt hierbij was dat een faalmechanisme in beschouwing werd genomen op het moment een belangrijke bijdrage aan het overstromingsrisico van de dijkring door dit faalmechanisme werd verwacht. Uit de VNK2 resultaten van het bovenrivierengebied valt voor de faalkans per faalmechanisme op te maken dat de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping de grootste bijdrage leveren (Bijlage C - VNK2 faalkansen per faalmechanisme per dijkringgebied). Dit heeft de aanleiding gegeven om in dit onderzoek alleen de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping in beschouwing te nemen. 53

60 B. Bijlage B Gebruikte software In de uitvoering van het onderzoek zijn meerdere programma s gebruikt. De programma s zijn in deze bijlage kort beschreven en toegelicht. PC-Ring Met behulp van PC-Ring zijn de faalkansen van de dijkvakken berekend. De werking van het programma kan grofweg worden beschreven in twee stappen. In de eerste stap wordt de faalkans voor elk faalmechanisme van elk dijkvak berekend. Een belangrijk onderdeel hierin is het gebruik van stochasten. De stochasten beschrijven, geheel in lijn met de probabilistische aanpak van VNK2, de onzekerheden in de eigenschappen van de dijk en de optredende waterstand (Steenbergen, Lassing, Vrouwenvelder, & Waarts, 2004). In de volgende, tweede stap, worden alle faalkansen van faalmechanismen en dijkvakken samengevoegd tot één faalkans voor de gehele dijkring (Vrouwenvelder et al., 2002). MATLAB Met behulp van MATLAB is de minimale kwelweglengte bepaald. Deze staat gelijk aan de breedte van de waterkering welke is bepaald met behulp van een MATLAB script. Het MATLAB script laadt alle beschikbare profielen en geeft deze per interval van 100 meter in een grafiek weer. In de grafiek zijn vervolgens handmatig de buitenteen, buitenkruinlijn, binnenkruinlijn, binnenteen en de bermpunten aangeven (indien er een berm aanwezig is). Met behulp van de buitenteen en binnenteen is de breedte van de waterkering berekend. Het script is beschikbaar gesteld vanuit de voorbereidingswerkzaamheden van RHDHV voor aanvang van dit project. Excel Profielengenerator Met behulp van de Excel Profielen generator is het maatgevende profiel en de helling van het binnentalud voor een dijkvak bepaald. In de Excelprofielen generator zijn per dijkvak alle beschikbare dwarsprofielen opgenomen. Voor ieder dijkvak zijn om de 10 meter (in de lengte van het dijkvak) dwarsprofielen beschikbaar. Excel Overzichtsheet Met behulp van de Excel Overzichtssheet is het proces gedocumenteerd dat in de bodemschematisatie voor opbarsten/piping is doorlopen. In de sheet zijn voor elk beschouwd dijkvak de geometrie variabelen en de specifieke PC-Ring input variabelen voor het faalmechanisme opbarsten/piping per deel schematisatie opgenomen (Figuur 29 & Figuur 30). Figuur 29: Specifieke variabelen ten behoeve van bodem-schematisaite voor opbarsten/piping. De waarden voor de variabelen is voor alle deelschematisaties van een dijkvak afzonderlijk opgenomen. 54

61 Figuur 30: Geometrie variabelen die toebehoren aan de deelschematisies van een dijkvak. Nadat de deelschematies zijn gebundeld in de beschikbare bodemvakken en het aantal pipingscenario s zijn vastgesteld zijn met behulp van een ingebouwd tabblad alle variabelen die benodigd zijn ten behoeve van de faalkansberekening voor opbarsten/piping in PC-Ring op te roepen. De structuur van de gegevens is hetzelfde als de invoer structuur in PC-Ring. Dit houdt in dat voor elk dijkvak dat op opbarsten/piping wordt berekend, de waarde van de variabelen die toebehoren aan een piping-scenario van het betreffende dijkvak letterlijk uit de Excel Overzichtssheet kunnen worden gekopieerd (Figuur 31). Figuur 31: Overzicht van de variabelen die per piping-scenario van een dijkvak benodigd zijn voor de berekening in PC-Ring. 55

62 C. Bijlage C - VNK2 faalkansen per faalmechanisme per dijkringgebied Een overzicht van de nummers die toebehoren aan de dijkvakken in het bovenrivierengebied zijn weergegeven in Figuur 32. Figuur 32: Overzicht van dijkringen in het bovenrivierengebied. Bron: VNK2 De waarde van faalkansen voor de faalmechanismen overloop/overslag, stabiliteit binnentalud, opbarsten/piping en sterkte bekleding zijn voor elk dijkvak van het bovenrivierengebied weergegeven in Figuur 33. Zoals uit het figuur valt op te maken zijn de waarden voor de faalkansen van de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping het hoogst. Op basis van deze bevinding zijn in dit onderzoek alleen de faalmechanismen overloop/overslag en opbarsten/piping in beschouwing genomen. Figuur 33: Overzicht van de faalkansen voor de faalmechanismen per dijkring. Bron: VNK2 56