LEIDRAAD TOETSEN OP VEILIGHEID REGIONALE WATERKERINGEN

Transcriptie

1

2 LEIDRAAD TOETSEN OP VEILIGHEID REGIONALE WATERKERINGEN

3 TEN GELEIDE De veiligheid van de regionale keringen is in de afgelopen jaren sterk verbeterd. De keringen zijn uitgebreid getoetst en waar nodig verbeterd. De provincies en de waterschappen hebben intensief samengewerkt om tot een gezamenlijke aanpak van normering, toetsen en ontwerpen te komen. Dit heeft geresulteerd in een instrumentarium voor de regionale keringen, bestaande uit een aantal leidraden, handreikingen en richtlijnen. De eerste versie van de Leidraad Toetsen op Veiligheid regionale waterkeringen kwam in 2007 tot stand, in korte tijd samengesteld zodat de leidraad direct toegepast kon worden bij de toetsing van de regionale keringen. Door het ontbreken van een aantal kennisonderdelen en de beperkte hoeveelheid tijd die beschikbaar was voor de samenstelling is deze versie uit 2007 betiteld als groene versie. Met de groene versie uit 2007 is de afgelopen jaren ervaring opgedaan en daarnaast ontwikkelde het onderzoek naar de veiligheid van keringen zich ook steeds verder. Dit resulteerde in 2010 in een tussenversie waarin een aantal verbeterde onderdelen aangepast zijn. Maar zoals ook in 2007 is geformuleerd, het uiteindelijke doel is het uitbrengen van een definitieve versie van de leidraad, de blauwe versie. Bij het opstellen van de voorliggende leidraad is veel aandacht besteed aan de toetsing door experts, zowel intern als extern. Hierdoor is een leidraad ontstaan waarin de toetssystematiek verder is uitgewerkt. Hierdoor kan bijvoorbeeld op een betere manier de hoogte en stabiliteit beoordeeld worden. Dit leidt tot een realistisch beeld van de veiligheid, en daardoor tot een efficiënt beheer van de regionale keringen. Ontwikkeling van kennis zal altijd doorgaan en daarom zal deze leidraad uit 2015 zich in de toekomst weer verder ontwikkelen. Om deze ontwikkeling te helpen is gekozen deze leidraad een modulaire opbouw te geven zodat het in de toekomst makkelijker wordt nieuwe kennis te implementeren. Het is mij en mijn voorganger een groot genoegen de blauwe versie van de leidraad toetsen op veiligheid regionale waterkeringen aan te bieden. Met dit product wordt een grote stap gezet in het bereiken van de gewenste veiligheid. Aan deze leidraad heeft een groot aantal personen op een nauwe manier samengewerkt. Ik wil al de personen die hebben bijgedragen danken voor hun inzet. Frank Bles Voorzitter Stuurgroep 1

4 VOORWOORD Het InterProvinciaal Overleg en de Unie van Waterschappen hebben in 2005 de wens uitgesproken dat het proces van normeren, toetsen, verbeteren en beheren van de verschillende typen regionale waterkeringen landelijk zoveel mogelijk uniform wordt uitgevoerd. Vanuit deze wens is besloten het genoemde proces te ondersteunen met een zogenaamd instrumentarium voor de door provincies aangewezen regionale keringen. Op verzoek van het InterProvinciaal Overleg en de Unie van Waterschappen heeft de STOWA dit instrumentarium nader uitgewerkt. Deze uitwerking vond plaats binnen het zogenaamde Ontwikkelingsprogramma Regionale Waterkeringen. Tabel 1 presenteert een overzicht van de belangrijkste onderdelen van het instrumentarium. Aanvullend zijn een groot aantal rapporten en notities opgesteld als product van de verschillende studies, zie hiervoor de STOWA website. Tabel 1 Overzicht rapporten Ontwikkelingsprogramma Normeren Richtlijn Normeren Keringen langs regionale rivieren (2008) Richtlijn Normeren Compartimenteringskeringen (2007) Toetsen Leidraad Toets op veiligheid katern Boezemkaden *1 (2006) Leidraad Toets op veiligheid Regionale Waterkeringen (2007) Addendum op de Leidraad Toets op veiligheid Regionale Waterkeringen betreffende boezemkaden *2 (2010) Leidraad Toets op veiligheid Regionale Waterkeringen (2015) Ontwerp & Verbeteren Handreiking Ontwerpen & Verbeteren Boezemkaden (2009) Handreiking Ontwerpen & Verbeteren Keringen langs regionale rivieren (2009) Beheer & Onderhoud Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale keringen (2011) Overige rapporten Kwaliteitsindicatoren veiligheidstoetsing (2007) Materiaalfactoren Boezemkaden (2009) PROMOTOR Gebruikers handleiding (2010) *1 geïntegreerd in de Leidraad Toets op veiligheid Regionale Waterkeringen *2 geïntegreerd in de nieuwe Leidraad Toets op veiligheid Regionale Waterkeringen 2

5 Deze Leidraad Deze nieuwe Leidraad Toetsen op Veiligheid Regionale Waterkeringen betreft een verbeterde versie van de (integrale) Leidraad uit De aanpassingen zijn beschreven in par Deze Leidraad vervangt genoemde Leidraad uit 2007, alsmede de katern Boezemkaden (2006) en het Addendum betreffende de toets op veiligheid van boezemkaden (2010). Deze Leidraad beschrijft tevens een aanvulling op de Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale keringen. Ten behoeve van de samenstelling van deze Leidraad zijn diverse studies uitgevoerd. De rapportages van deze studies zijn als bundel uitgebracht [STOWA, 2015], deze bundel is uitsluitend digitaal (als PDF) en verkrijgbaar via de STOWA website Totstandkoming Deze Leidraad is samengesteld door STOWA, op basis van de resultaten van verschillende studies naar gewenste verbeteringen van de Leidraad. Deze studies zijn uitgevoerd door TU Delft, Wageningen UR, Deltares en een groot aantal adviesbureau s. Aanvullend zijn specifieke bijdragen geleverd door individuele waterschappen, met name in de vorm van het beschikbaar stellen van eigen studies naar enkele relevante onderwerpen voor deze Leidraad. Tenslotte is nuttig gebruik gemaakt van beschikbaar gesteld onderzoek uitgevoerd door anderen, met name in opdracht van Rijkswaterstaat (bijvoorbeeld ten behoeve van het WTI). De samenstelling van deze Leidraad is begeleid door een Begeleidingsgroep (bestaande uit 24 vertegenwoordigers van waterschappen, provincies en Rijkswaterstaat) onder verantwoordelijkheid van een Stuurgroep (vertegenwoordigers namens het IPO, de Unie van Waterschappen en de STOWA programmacommissie). Samenstelling Stuurgroep Frank Bles (voorzitter, vanaf Provincie Utrecht Kees van der Lugt Waternet najaar 2014) Ludolph Wentholt STOWA Karen Arpad (voorzitter, tot Provincie Noord Holland Henk van Hemert STOWA zomer 2014) Robin Biemans STOWA Pim Beerling (secretaris) Provincie Utrecht Cees de Boer Hollands Noorderkwartier Eddy Steenbergen Unie van Waterschappen Samenstelling Begeleidingsgroep Cees de Boer (voorzitter) Hollands Noorderkwartier Marcel Bottema Rijkswaterstaat Henk van Hemert STOWA Bouke Rijneker Rijnland (programmaleider) Henk van der Leij Hunze & Aa s Robin Biemans (secretaris) STOWA Evelien van der Heijden Waternet Bert Koster Groot Salland Roy Hendriks Gelderland Jan-Willem Evers Hollands Noorderkwartier Jan Willem Nieuwenhuis Noorderzijlvest Jaap Stoop Schieland en Krimpenerwaard Niek Bosma Wetterskip Jaap Sonnevijlle Noord Brabant Klaas Klaassens Groningen Lambert Vendrik Brabantse Delta Kees Jan Leuvenink Aa en Maas Laura de Vreuh Zuid Holland Conny van Zuijlen Noord Holland Martin Evers Hollandse Delta Martin Nieuwjaar Waternet Martijn van den Berg Overijssel Pieter Jan Hofman Zuid Holland Pim Beerling Utrecht Stefan van den Berg Rivierenland Sienke Lodiers Stichtse Rijnlanden Jan Tigchelaar Delfland 3

6 INHOUDSOPGAVE Blz. TEN GELEIDE... 1 VOORWOORD... 2 INHOUDSOPGAVE... 4 MODULE A: ALGEMEEN GEDEELTE INSTRUMENTARIUM REGIONALE WATERKERINGEN AANLEIDING VOOR EEN NIEUWE LEIDRAAD TOETSEN OP VEILIGHEID REGIONALE WATERKERINGEN DEZE LEIDRAAD TOETSEN OP VEILIGHEID REGIONALE WATERKERINGEN KENNISONTWIKKELING OMGAAN MET NIEUWE KENNIS VERWIJZINGEN NAAR VOORSCHRIFTEN, LEIDRADEN EN TECHNISCHE RAPPORTEN VRIJWARING ONDERSTEUNING BIJ HET GEBRUIK VAN DE LEIDRAAD LEESWIJZER BEOORDELING VAN DE VEILIGHEID TOETSSCHEMA ALGEMEEN GEBRUIK BESTAAND INZICHT IN DE VEILIGHEID VAN DE WATERKERING BEOORDELINGSWIJZE BEOORDELINGSSPOREN BEHEERDERSOORDEEL AFWEGING TECHNISCH OORDEEL EN BEHEERDERSOORDEEL VEILIGHEID OP GEBIEDSNIVEAU RAPPORTAGE VAN DE VEILIGHEID OVERIGE ASPECTEN INZAKE DE BEOORDELING VAN DE VEILIGHEID Kwaliteit van de toets op veiligheid Terrein- en grondonderzoek Aanwijzingen schematisering Veiligheidsnormen MODULE B: BELASTINGEN BELASTINGSITUATIES EN BELASTINGEN BELASTINGSITUATIES Belastingsituatie 'hoogwater' Belastingsituatie 'droogte' HYDRAULISCHE BELASTINGEN Relevante componenten hydraulische belasting per beoordelingsspoor Maatgevend hoogwaterpeil Val van de waterstand Windgolven BELASTINGDUUR EN VERLOOP HOOGWATER VERMINDERDE HYDRAULISCHE WEERSTAND VAN DE WATERBODEM OVERIGE BELASTINGEN Verkeersbelasting Wind IJs Biologische aantasting Schepen en drijvende voorwerpen Aardbevingen en aardschokken

7 MODULE C: STERKTE EN SCHEMATISERING STERKTE HOOGTE OPDRIJVEN VAN VEENLAGEN BUITENDIJKS PIPING / HEAVE MACROSTABILITEIT BINNENTALUD MACROSTABILITEIT BUITENTALUD STABILITEIT VOORLAND SPECIFIEKE OPMERKINGEN PER TYPE REGIONALE KERING BOEZEM- EN KANAALKADEN VEENKADEN DROOGTEGEVOELIGE WATERKERINGEN KERINGEN LANGS REGIONALE RIVIEREN KERINGEN OM WATERBERGINGSGEBIEDEN COMPARTIMENTERINGSKERING Belastingcombinaties natte compartimenteringskeringen Hydraulische randvoorwaarden Belastingsituatie droogte Beoordeling behoud veiligheid handhaven huidig profiel HOGE GRONDEN NIET GENORMEERDE KERINGEN MODULE D: BEOORDELING VEILIGHEID BEOORDELINGSSPOREN ALGEMEEN - FAALMECHANISMEN HOOGTE PIPING / HEAVE Eenvoudige beoordeling Gedetailleerde beoordeling Geavanceerde beoordeling MACROSTABILITEIT BINNENTALUD Eenvoudige beoordeling Gedetailleerde beoordeling Beoordeling op geavanceerd niveau MACROSTABILITEIT BUITENTALUD Eenvoudige beoordeling Gedetailleerde beoordeling Geavanceerde beoordeling Grondkerende constructies in het buitentalud MICROSTABILITEIT BEKLEDINGEN Buitentalud Kruin en binnentalud STABILITEIT VOORLAND Eenvoudige beoordeling Gedetailleerde / geavanceerde beoordeling MODULE E: NIET-WATERKERENDE OBJECTEN NIET-WATERKERENDE OBJECTEN MODULE F: WATERKERENDE KUNSTWERKEN

8 1. WATERKERENDE KUNSTWERKEN AANVULLING OP DE LEIDRAAD WATERKERENDE KUNSTWERKEN IN REGIONALE KERINGEN OMGANG MET EEN GEBREK AAN GEGEVENS BEOORDELING HOOGTE BEOORDELING PIPING SCREENINGS- EN PRIORITERINGSTOOL Screening van te toetsen kunstwerken Prioritering van te toetsen kunstwerken BEHEERDERSOORDEEL MODULE G: BEHEERDERSOORDEEL BEHEERDERSOORDEEL INLEIDING WERKWIJZE VOOR HET OPSTELLEN VAN HET BEHEERDERSOORDEEL ONDERBOUWING VAN HET BEHEERDERSOORDEEL MET WAARNEMINGEN REFERENTIES BIJLAGEN BIJLAGE 1 RAAMWERK PARTIELE VEILIGHEIDSFACTOREN REGIONALE KERINGEN BIJLAGE 2 AFLEIDING SCHEMATISERINGSFACTOR BIJLAGE 3 RESTBREEDTE BENADERING STABILITEIT BINNENWAARTS BIJLAGE 4 RESTBREEDTE BENADERING STABILITEIT BUITENWAARTS BIJLAGE 5 GOLFHOOGTEN EN GOLFOVERSLAGHOOGTEN BIJLAGE 6 BEOORDELING BOMEN BIJLAGE 7 MATRIX WAARNEMINGEN BEHEERDERSOORDEEL DIJKEN BIJLAGE 8 MATRIX WAARNEMINGEN BEHEERDERSOORDEEL WATERKERENDE KUNSTWERKEN BIJLAGE 9VOORLOPIG BEOORDELINGSSCHEMA MACROSTABILITEIT VOOR ONGEDRAINEERDE STABILITEITSANALYSE 6

9 MODULE A: ALGEMEEN GEDEELTE 7

10 1. INSTRUMENTARIUM REGIONALE WATERKERINGEN 1.1. Aanleiding voor een nieuwe Leidraad Toetsen op Veiligheid regionale waterkeringen Belangrijk onderdeel van het waarborgen van de beveiliging tegen overstroming vormt de toetsing of de veiligheid van de waterkeringen voldoet aan de gestelde norm. Vanaf 2006 hebben de provinciale staten van de provincies de regionale waterkeringen aangewezen en het beschermingsniveau vastgesteld. Sinds 2006 is door de waterschappen getoetst of de veiligheid van de aangewezen regionale keringen voldoet aan de norm. De actuele stand van zaken in het land verschilt per regio, conform verschillende regionale afspraken over de planning van de uitvoering van de toets op veiligheid. De beoordeling of de veiligheid aan de norm voldoet is uitgevoerd met behulp van de Leidraad Toetsen op veiligheid regionale keringen (2007). Daarbij is voor boezemkaden vanaf 2010 aanvullend gebruik gemaakt van het Addendum voor boezemkaden (een tussentijdse verbetering van de Leidraad specifiek voor boezemkaden). De inhoud van de Leidraad Toets op Veiligheid regionale waterkeringen uit 2007 is gebaseerd op inzichten in de (beoordeling van de) veiligheid van primaire waterkeringen per Toetssporen zijn daarbij op onderdelen soms pragmatisch uitgewerkt of is gekozen om voorlopige handreikingen te geven (bijvoorbeeld ten aanzien van de belastingsituatie droogte, de golfgroeiformule van Young & Verhagen en schematisering van een verkeersbelasting). Hierbij is minder tijd genomen voor kwaliteitsborging dan bijvoorbeeld voor Leidraden zoals die door het ENW worden uitgebracht. Qua status zijn deze producten ook wel aangeduid als zgn. groene versies. Voornemen daarbij was de producten te verbeteren na een eerste toepassing, op basis van de opgedane praktijkervaring. Inmiddels is praktijkervaring met de toepassing van de Leidraad opgedaan bij de uitgevoerde toetsingen. Hierbij zijn verschillende verbeterpunten van de Leidraad geïdentificeerd. Daarnaast is sinds 2006 nieuwe kennis ontwikkeld voor de toets op veiligheid van primaire keringen. Zodoende is besloten tot een actualisatie van de Leidraad Deze Leidraad Toetsen op Veiligheid regionale waterkeringen Bij de actualisatie van de Leidraad zijn de geconstateerde verbeterpunten zo veel als mogelijk uitgewerkt en is nieuw ontwikkelde kennis (primaire keringen) zo mogelijk geïntegreerd. Belangrijke aanpassingen ten opzichte van de LTV2007 zijn weergegeven in paragraaf A 1.3. Tabel A.1 presenteert de stand van kennis waarop de verschillende beoordelingssporen gebaseerd zijn. 8

11 Tabel A.1 Basis van de beoordelingsmethoden in deze Leidraad Toetsspoor / faalmechanismen Overlopen / overslag Piping Beoordelingsmethode WTI2011 WTI2011 stabiliteit binnentalud VTV2006 * stabiliteit buitentalud VTV2006 * Microstabiliteit Bekledingen Stabiliteit voorland LTV2007 (= VTV2006) WTI2011 WTI2011 * VTV2006 is vigerend, de nieuwe werkwijze in het WTI2017 kent forse wijzigingen. Gewaarschuwd wordt dat over enkele jaren besloten kan worden ook voor regionale keringen de overgang naar de methode conform het WTI2017 te maken. De methode vergt andere parameters, en daartoe een specifieke uitvoering van laboratoriumproeven naar de sterkte van de grond. Zie voor een nadere toelichting module D en bijlage 9. Bij de start van de 2 de fase van het Ontwikkelingsprogramma is betreffende de nieuwe Leidraad voor het toetsen ten aanzien van nieuw ontwikkelde kennis (zie ook paragraaf A 1.4 en A 1.5) is besloten om: - vast te houden aan de vigerende veiligheidsfilosofie, waarbij de norm is uitgedrukt in een overschrijdingskans en aan aanpassingen van de faalkansverdeling is geen aandacht besteed; - zo mogelijk rekening te houden met nieuw ontwikkelde kennis, indien: o dit veranderingen van de rekenregels betreft die volgen uit een verbeterd begrip van de fysica van een faalmechanisme; o deze kennis kan leiden tot een significant afwijkend veiligheidsbeeld van een waterkering; o de kennis tijdig (dus voor afronding van de Leidraad) gevalideerd is, of voldoende zekerheid bestaat over de toekomstige validatie; o nieuw ontwikkelde kennis voldoende vrijelijk beschikbaar is. Kennisontwikkeling voor primaire keringen waar in deze Leidraad rekening mee gehouden is (tabel A.1): - maximaal toelaatbaar overslagdebiet in relatie tot erosiebestendigheid grasbekleding; - macrostabiliteit; - piping / zandmeevoerende wellen; - sterkte van veen in relatie tot de stabiliteit van veenkaden / kaden op veen. Voor een aantal ontwikkelingen is besloten deze niet te verwerken in deze Leidraad, zoals de beoordeling van microstabiliteit, waterkerende kunstwerken en inzichten in het kader van de verschillende zgn. project overstijgende verkenningen door het HWBP (zoals piping, macrostabiliteit). Belangrijkste reden daarbij was de verwachting (destijds) dat deze ontwikkelingen niet tijdig zouden leiden tot voldoende gevalideerde resultaten. Gedurende de periode waarin aan deze Leidraad is gewerkt, was sprake van een complexe situatie betreffende kennis over de beoordeling van de veiligheid van waterkeringen. Bij de start in 2011 was de kennis ontwikkeld in het kader van het WTI2011 nog niet beschikbaar. Ook werd gedurende de uitwerking van deze Leidraad veel kennis ontwikkeld voor de beoordeling van primaire keringen, toegespitst op een andere veiligheidsfilosofie (overstromingskans, ten behoeve van het WTI2017) en binnen de zgn. project overstijgende verkenningen van het HWBP. De 9

12 Tabel A.2 Overzicht veranderingen nieuwe Leidraad Onderdeel Omschrijving van de onderzoeksvraag Veiligheidsfilosofie Toetsschema algemeen Hydraulische Randvoorwaarden Introductie nieuwe materiaalfactoren boezemkaden Procedure voor afleiding schematiseringsfactor en modelfactor Aandachtspunten beoordeling keringen om waterbergingsgebieden Handvaten geven aan behoud veiligheid compartimenteringskeringen Aanscherping definitie veenkade Studie validatie golfgroeiformule Young & Verhagen Implementatie ruwheid grasbekleding bij golfoverslaghoogte (in Promotor) Overige belastingen Droogte Stabiliteit Piping en stabiliteit Stabiliteit buitenwaarts Normafhankelijke schematisering situatie droogte Schematisering verkeersbelasting (wateroverspanning) Beoordeling van de kans op hydraulische kortsluiting Aanscherpen situaties en de optredende belasting Beoordelingssporen Hoogte Stabiliteit Piping Waterkerende Kunstwerken NWO's Beheerdersoordeel Overige ontwikkelingen Promotor Erosiebestendigheid grasbekleding kruin en binnentalud (ivm overslagdebiet) Tijdelijke kruindaling droogtegevoelige kaden door droogte Werkwijze voor aanscherpen restbreedte benadering Kennisontwikkeling sterkte van veen algemeen (bovenregionale proevenverzameling, protocol uitvoering laboratoriumonderzoek, etc.) Beoordeling horizontaal evenwicht Sterkte van grond bij lage korrelspanning en glijvlakmodellen Vervanging methode Bligh door verbeterde methode Sellmeijer Toepasbaar maken verbeterde methode Sellmeijer voor regionale keringen Optimalisaties van de schematisering, gericht op: - eisen aan een deklaag voor functie als kwelweg; - de hydraulische weerstand van dunne deklagen; - de invloed van lokaal van opdrijven van veenbonken uit de waterbodem; - waterstand voor beoordeling piping bij baggeren. Enkele aanvullingen op de Leidraad WK in regionale keringen Vereenvoudigde beoordelingswijze voor bomen Database calamiteiten met kabels & leidingen en bebouwing Aanwijzingen voor onderbouwing beheerdersoordeel Verbetering van Promotor (voor de probabilistische afleiding van hydraulische randvoorwaarden) 10

13 externe kennisontwikkeling vormde een complicerende factor voor de actualisatie van deze Leidraad, omdat implementatie van de nieuwe kennis gewenst is maar deze kennisontwikkeling een andere doorlooptijd kent. Bij de introductie van de verschillende beoordelingssporen is steeds de stand van kennis (-ontwikkeling) beschreven, ten aanzien van het betreffende beoordelingsspoor. Aanvullend is een voorlopige werkwijze voor de toets op stabiliteit op basis van een ongedraineerde stabiliteitsanalyse volgens zgn. Critical State Soil Mechanics samengesteld. Deze werkwijze vormt niet het formele toetsspoor, maar kan dienen voor de uitwerking van eventuele verkenningen van de consequenties van deze aanpak voor regionale keringen. Type regionale keringen Deze Leidraad maakt geen expliciet onderscheid in de verschillende typen regionale waterkeringen, in de zin van afzonderlijke katernen en/of toetsschema s per type waterkering. Wel gelden soms per type waterkering specifieke aandachtspunten bij de toetsing van de veiligheid, bijvoorbeeld voor de afleiding van de hydraulische belastingen of bij de beoordeling van de sterkte van een waterkering. Eventuele specifieke aandachtspunten per type kering zijn bij de beschrijving van de toetssporen gedefinieerd. Verder geeft module C een algemeen overzicht met specifieke aanwijzingen voor de uitvoering van de toets op veiligheid per type waterkering. Bij de start van de toetsing dient het type regionale waterkering bekend te zijn. Deze Leidraad bevat geen toelichting over het classificeren van een regionale waterkering, de waterkeringbeheerder kent het type waterkering Kennisontwikkeling Zoals gesteld is bij de uitwerking van deze Leidraad niet met alle door anderen (bijna) ontwikkelde kennis rekening gehouden. En ook de komende tijd zal nog nieuwe kennis worden ontwikkeld, zoals bijvoorbeeld in het kader van de verschillende Project Overstijgende Verkenningen binnen het HWBP. Het is niet uitgesloten dat voortgaande kennisontwikkeling leidt tot nieuwe inzichten in de beoordeling van de veiligheid. Op deze plaats wordt daarom algemeen aanbevolen de ontwikkeling van nieuwe inzichten in de beoordelingssporen nauwlettend te volgen. Zie verder de volgende paragraaf voor nadere suggesties voor de omgang met nieuwe kennis. Vooralsnog is het voornemen jaarlijks een kort bericht uit te brengen over (significante) kennisontwikkeling en eventuele wijzigingen van inzichten over de veiligheid van regionale waterkeringen en de toetsing daarvan. De beschikbaarstelling is een voornemen van de IPO/UvW, via de Stuurgroep. Indien nieuwe kennis de aanpassing van een beoordelingsspoor noodzakelijk maakt, is de toezichthouder verantwoordelijk voor het formeel bekend maken hiervan bij de waterkeringbeheerder. De waterkeringbeheerder is verantwoordelijk voor de juiste implementatie van nieuwe kennis en eventuele aanpassingen van beoordelingssporen bij de uitwerking van de veiligheidstoetsing Omgaan met nieuwe kennis Vanwege de verwachtte kennisontwikkeling dient op voorhand helderheid te bestaan over de toepassing van veranderde inzichten en nieuwe kennis: - bij (een lopende ronde van) een toets op veiligheid; - bij het ontwerp van verbeteringen van regionale keringen. 11

14 Basisuitgangspunt is dat nieuwe inzichten snel beschikbaar moeten worden gesteld voor gebruik in de adviespraktijk, voor zowel het toetsen van de veiligheid als het ontwerpen van verbeteringen. Echter een belangrijke randvoorwaarde bij de snelle implementatie van nieuwe kennis is de (wenselijke) stabiliteit van met name het toetsinstrumentarium. Complex daarbij is het landelijk niet synchroon lopen van de toetsronden van regionale keringen. Ten aanzien van kennisontwikkeling kunnen een aantal fasen worden onderscheiden waarin men voor de vraag staat op welke wijze met nieuwe kennis om te gaan. Dit kan zijn bij een toets op veiligheid, het ontwerp van een kadeverbetering of overige aspecten van de zorg voor de veiligheid van regionale keringen (zoals het opstellen van de legger of het verlenen van ontheffingen). Dit betreft de volgende fasen: - moment van identificatie kennisleemte tot start onderzoek; - start onderzoek tot oplevering (gevalideerde) onderzoeksresultaten; - gevalideerd onderzoeksresultaat tot opname in toets- / ontwerpinstrumentarium. Nieuwe kennis kan variëren van methodisch van aard (de rekenregels) of de schematisering van uitgangspunten tot de interpretatie van waarnemingen. Dit laatste zal vooral toegepast kunnen worden bij het beheerdersoordeel. Voorts kan onderscheid worden gemaakt naar de consequenties van nieuwe kennis, waarbij de kennis kan leiden tot een gunstiger of ongunstiger beeld over de veiligheid. Met gunstiger wordt bedoeld dat door de nieuwe kennis kaden vaker worden goedgekeurd of het ontwerp van een kadeverbetering resulteert in een beperktere omvang van de vereiste maatregelen. Bij een ongunstiger beeld is sprake van het omgekeerde. Uitgangspunt is dat bij toetsen de implementatie van nieuwe kennis minder snel is toegestaan dan bij ontwerpen, deels vanwege de grotere maatschappelijke consequenties. Tabel A.3 presenteert een mogelijkheid voor de omgang met nieuwe kennis bij toetsen. Tabel A.3 Implementatie nieuwe kennis Fase Nieuwe kennis fase A fase B fase C Negeren Negeren Meenemen Nieuw ontwikkelde kennis dient zeker te worden meegenomen indien de uitkomsten van het onderzoek zijn gevalideerd. Opname in een formeel geactualiseerde Leidraad is niet noodzakelijk. Dit geldt ongeacht de aard van de consequenties van de nieuwe kennis. Reden voor dit standpunt is de gewenste standvastigheid (en landelijke uniformiteit) van het toetsinstrumentarium. Voorwaarde hierbij is dat de inzichten zijn gevalideerd, door het ENW. Voorgenomen kennisontwikkeling of niet gevalideerde en vastgestelde kennis mag in beginsel niet worden toegepast bij de toets op veiligheid c.q. vormt geen reden voor afwijkingen bij de uitvoering van de toets op veiligheid op eenvoudig of gedetailleerd niveau. Het staat beheerders en hun adviseurs wel vrij om nieuw ontwikkelde kennis te gebruiken bij de toets op veiligheid op geavanceerd niveau. Ook bij het opstellen van het beheerdersoordeel kan nieuw ontwikkelde kennis worden betrokken. 12

15 Scheidslijn bij de toepassing van nieuwe inzichten en kennis is: - inzicht / kennis is vooral nog slechts indicatief of kwalitatief van aard: toepassing in beheerdersoordeel; - inzicht / kennis is volledig toepasbaar in een beoordelingsspoor: toepassing in geavanceerde beoordeling. Ter illustratie: - het kwalitatieve inzicht dat de sterkte van veen mogelijk gunstiger kan worden geschematiseerd kan alleen in het beheerdersoordeel worden toegepast; - het inzicht in de juiste schematisering van de sterkte van veen kan daadwerkelijk worden verwerkt in de berekening van stabiliteit (een dergelijke toepassing betreft dan een geavanceerde beoordeling). Boezemkaden Voor veel boezemkaden geldt vanwege de veelal slappe ondergrond dat ze min of meer continu dalen. Zodoende zijn periodieke ophogingen vereist (groot onderhoud), ongeacht wijzigingen in het toetsinstrumentarium. De frequentie van dergelijk groot onderhoud varieert, maar perioden van eens per 10 tot 30 jaar komen veel voor. Voor de implementatie van nieuwe kennis betekent dit dat: - ongunstige consequenties: de consequenties lijken eenvoudiger te verwerken in het kadeprofiel dan bij andere typen kaden, mits voldoende ruimte aanwezig is (uitbreidbaar) - gunstige consequenties: de consequenties kunnen resulteren in een verlenging van de onderhoudsperiode. Nieuwe kennis over de sterkte versus veranderingen in de hydraulische belasting Opgemerkt wordt dat het bij de beveiliging tegen overstromingen gaat om de verhouding tussen de sterkte van de waterkering enerzijds en de (hydraulische) belasting op de waterkering anderzijds. In dat opzicht dient ten aanzien van de wijze waarop met nieuwe kennis rekening wordt gehouden niet alleen kennisontwikkeling betreffende de beoordeling van de sterkte (rekenregels) van een waterkering te worden beschouwd, maar zijn ook veranderingen in de (berekende) hydraulische belasting van belang Verwijzingen naar voorschriften, leidraden en technische rapporten In deze Leidraad wordt op diverse plaatsen verwezen naar andere voorschriften, leidraden, handreikingen en technische rapporten. Dit betreft vaak vastgestelde documenten. Soms ook betreft dit conceptversies of documenten die nog in ontwikkeling zijn (WTI2017). Hiervoor is gekozen vanwege de gewenste implementatie van nieuw ontwikkelde kennis in deze Leidraad. De documenten kunnen door voortschrijdende kennis de komende periode (= tot 2017) nog worden aangepast. Voor enkele Technisch Rapporten of Handleidingen geldt dat deze zelfs binnenkort (in 2015) in een definitieve vorm worden uitgebracht. Met het verwijzen naar dergelijke documenten in plaats van het vastleggen van de huidige stand van inzichten in deze Leidraad, wordt voorkomen dat deze Leidraad actuele ontwikkelingen niet volgt. Consequentie is wel dat enkele beoordelingssporen betrekkelijk summier zijn beschreven. Benadrukt wordt dat de verwijzingen in deze Leidraad soms (concept-) versies van de voorschriften, leidraden of technische rapporten betreffen zoals die per uiterlijk begin 2015 bestaan (zo nodig / mogelijk is een versie nummer opgenomen in de Literatuurlijst). Het is niet uitgesloten, en in sommige documenten zelfs aannemelijk, dat zich aanpassingen zullen voordoen. Zodoende wordt algemeen opgemerkt dat de gebruiker van deze Leidraad op de hoogte dient te blijven van nieuwe ontwikkelingen en/of eventuele aanpassingen in nieuwe versies van de rapporten waar naar wordt verwezen. 13

16 1.6. Vrijwaring Het InterProvinciaal Overleg, de Unie van Waterschappen en de STOWA hebben deze Leidraad met grote zorgvuldigheid samengesteld. De inhoud is gebaseerd op de actuele stand van kennis van de beoordeling van de veiligheid van (regionale) waterkeringen, daarbij zijn ook nog niet gevalideerde verwachte inzichten gebruikt. Het is niet uitgesloten dat voortgaande kennisontwikkeling leidt tot nieuwe inzichten in de beoordeling van de veiligheid. Het InterProvinciaal Overleg, de Unie van Waterschappen en de STOWA sluiten, mede ten behoeve van de auteurs van deze Leidraad en diegenen die aan de samenstelling hebben meegewerkt, iedere aansprakelijkheid uit voor schade die voortvloeit uit de toepassing van (kennis uit) deze Leidraad Ondersteuning bij het gebruik van de Leidraad Gedurende de uitvoering van de toetsing kunnen waterkeringbeheerders of hun adviseurs voor vragen terecht bij de Helpdesk Water ( of Het dient hierbij te gaan om toelichtingen of verduidelijkingen op de Leidraad, beoordeling van specifieke (project-) resultaten behoren niet tot de aangeboden service van de Helpdesk Leeswijzer De nieuwe leidraad is opgebouwd in modules. In module A wordt in algemene zin ingegaan op de beoordeling van de veiligheid van regionale keringen. Module B gaat nader in op de belastingsituaties en belastingen. Module C beschrijft achtergronden bij de verschillende beoordelingssporen en vervolgens enkele specifieke aanwijzingen voor de beoordeling van de verschillende typen regionale waterkeringen. In module D worden de beoordelingssporen beschreven. Module E gaat in op de niet-waterkerende objecten en Module F op de waterkerende kunstwerken. Ten slotte wordt in module G het beheerdersoordeel behandeld. Belangrijke informatie over de wijzigingen in deze beoordelingssporen ten opzichte van de Leidraad uit 2007 zijn beschreven in voorgaande paragraaf 1.3 van deze module. 14

17 2. BEOORDELING VAN DE VEILIGHEID 2.1. Toetsschema algemeen Het beoordelen van de veiligheid van een regionale waterkering betreft het zo goed mogelijk bepalen van de verwachte sterkte van een waterkering op de peildatum en het vergelijken daarvan met de optredende belastingen behorende bij de vastgestelde norm. Het eindoordeel, de eindtoets, geeft aan of de sterkte voldoet. Conform de visie op de regionale keringen [IPO-UvW, 2004] is de veiligheidsnorm voor boezemkaden en keringen langs regionale rivieren uitgedrukt in een gemiddelde overschrijdingskans per jaar waarop elk dijkvak afzonderlijk moet zijn berekend. Deze benadering met afzonderlijke dijkvakken betreft de zogenaamde dijkvakbenadering. Voor compartimenteringskeringen betreft de norm een conditionele kans (gegeven de overstroming van het voorliggende compartiment van een dijkringgebied). Bij een toets op veiligheid wordt een regionale waterkering opgedeeld in dijkvakken. Per dijkvak wordt de sterkte vergeleken met de daarbij behorende belasting. De veiligheid wordt daarbij beoordeeld ten aanzien van meerdere faalmechanismen. Per toetsspoor worden twee oordelen opgesteld: een oordeel volgens de toetsingsregels en het beheerdersoordeel. Beide oordelen worden per toetsspoor samengevoegd. Indien het beheerdersoordeel afwijkt van de eindscore volgens de toetsingsregels moet een afweging worden gemaakt om tot de eindscore voor de dijkvak te komen. De veiligheid van een dijkvak voldoet aan de norm indien de veiligheid ten aanzien van alle toetssporen als voldoende is beoordeeld. Indien sprake is van duidelijke overstromingsgebieden die worden beschermd door een stelsel van waterkeringen, kan als laatste stap de veiligheidsoordelen per dijkvak worden samengevoegd tot een veiligheidsoordeel voor het beschermde gebied. Het slechtste veiligheidsoordeel per dijkvak vormt dan het veiligheidsoordeel voor het beschermde gebied. De veiligheid tegen overstromen van een polder of overstromingsgebied is voldoende wanneer de veiligheid van alle dijkvakken die deel uit maken van het stelsel met waterkeringen om het betreffende gebied voldoen aan de norm. De volgende paragrafen geven een nadere toelichting bij verschillende onderdelen uit deze korte inleiding Gebruik bestaand inzicht in de veiligheid van de waterkering Bij een toetsing behoeft niet noodzakelijkerwijs een volledige beoordeling van alle toetssporen volgens de toetsingsregels te worden uitgevoerd. Onder voorwaarden kunnen bestaande inzichten in de veiligheid van een dijkvak worden overgenomen in de beoordeling van de veiligheid, als (gedeeltelijke) vervanging van de eindscore volgens de toetsingsregels, zie ook figuur A.1. Deze Leidraad kent ten aanzien van hoogte en piping enkele wijzigingen in de toetssporen, waarvan het netto effect op het eindoordeel voor piping onbekend is (afhankelijk van de lokale kenmerken). Een eerder oordeel voor piping zal zodoende in ieder geval de komende jaren niet vaak overgenomen kunnen worden. Het beheerdersoordeel moet altijd opnieuw worden opgesteld. Overname van het beheerdersoordeel is niet toegestaan, dit oordeel dient te worden geactualiseerd voor de nieuwe peildatum. Gebruik van resultaten van een eerdere beoordeling van de veiligheid Indien in een eerdere toetsing een oordeel is opgesteld (A in onderstaand toetsschema) kan dit onder voorwaarden worden overgenomen. Overname van een eerder oordeel is vooral relevant indien volgens het eerdere oordeel de veiligheid voldoet aan de norm (B). 15

18 Indien de veiligheid niet voldeed, kan de kering zijn verbeterd of kan een verbetering (nog) in uitvoering zijn. In deze situaties kan worden beoordeeld of het ontwerp voldoet aan de veiligheid, volgens de voorwaarden bij stap D. Indien de kering op de peildatum van de toetsing nog niet is verbeterd (of een verbetering nog niet in uitvoering is), dan dient een nieuwe toetsing te worden uitgevoerd conform deze Leidraad. Indien in een eerdere toetsronde aan een beoordelingsspoor de score voldoet is toegekend, dan moet worden aangetoond dat aan onderstaande voorwaarden wordt voldaan (D): 1. de norm op het betreffende vak niet is veranderd; 2. de geometrie op de peildatum van deze nieuwe toetsronde is niet significant ongunstiger dan de geometrie op de peildatum van de eerdere toetsronde. 3. de hydraulische belastingen zijn niet toegenomen; 4. de toetsingsregels in deze Leidraad zijn niet strenger dan de toetsingsregels bij de eerdere beoordeling volgens LTV2007. Een overzicht van de wijzigingen ten opzichte van de LTV2007 is opgenomen in module A. Ad.4 Indien in een voorgaande toetsronde met goedkeuring door de toezichthouder is afgeweken van de regels in de LTV2007, kunnen deze afwijkingen opnieuw zijn toegestaan. Voorwaarde is dat deze afwijkingen ook bij de gewijzigde inzichten in de beoordeling van de veiligheid nog valide zijn. Dergelijke afwijkingen dienen dus opnieuw met de toezichthouder te worden besproken. Onder toetsingsregel wordt verstaan het beoordelingsspoor inclusief de bijbehorende rekenmethode / - modellen en partiele veiligheidsfactoren. Aanvullende voorwaarde is dat de beheerder geen twijfel heeft ten aanzien van de eerdere eindscore (E). Indien aangetoond is dat aan alle voorwaarden is voldaan, mag de eindscore voldoet worden overgenomen. Dit betreft dan de eindscore volgens de toetsingsregels. Indien niet aan alle voorwaarde is voldaan dient alsnog een volledige beoordeling uitgevoerd te worden volgens de toetsingsregels. 16

19 Figuur A.1: toetsschema 17

20 Gebruik ontwerp van een dijkverbetering Situatie kan zijn dat een waterkering na de vorige toetsing is verbeterd, of dat een verbetering van een waterkering voor de peildatum is voorzien. In dat geval kan de veiligheid van de verbeterde waterkering worden beoordeeld op basis van een vergelijking van de gehanteerde ontwerpregels (en overige uitgangspunten, speciaal de hydraulische belastingen) en de toetsingsregels in deze Leidraad. Indien aangetoond kan worden dat zowel de ontwerpregels als de ontwerprandvoorwaarden tenminste gelijkwaardig of ongunstiger zijn dan de toetsingsregels in deze Leidraad en de hydraulische belastingen op peildatum, kan direct de eindscore voldoet toegekend worden aan de dijkvak. Indien dit niet aangetoond kan worden, dient alsnog een volledige beoordeling volgens de toetsingsregels in dit voorschrift uitgevoerd dienen te worden Beoordelingswijze De veiligheid van een regionale waterkering wordt beoordeeld op meerdere faalmechanismen. Enkele faalmechanismen worden getoetst ten aanzien van twee belastingsituaties, te weten de hoogwatersituatie en de situatie langdurige droogte. De beoordeling per faalmechanisme geschiedt op basis van een toetsspoor. De wijze van beoordeling is beschreven in deze Leidraad. De uitwerking van een toetsspoor resulteert in een (technisch) oordeel over de veiligheid van de waterkering voor het beschouwde faalmechanisme. De toetssporen zijn zodanig opgesteld dat zo eenvoudig als redelijkerwijs mogelijk een oordeel over de veiligheid betreffende het beschouwde faalmechanisme kan worden toegekend. Hiertoe is de wijze van beoordeling opgedeeld in drie niveau s: niveau 1: eenvoudige beoordeling; niveau 2: gedetailleerde beoordeling; niveau 3: geavanceerde beoordeling. De beoordeling start normaliter met een uitwerking op een eenvoudig niveau. Op dit niveau is de beoordeling vaak in eerste instantie gericht op een controle of het betreffende faalmechanisme wel kan optreden, waarna vervolgens de veiligheid kan worden ingeschat op basis van evident veilige afmetingen. Deze controle en inschatting worden uitgevoerd aan de hand van enkele eenvoudig toe te passen criteria. Indien op basis van de eenvoudige beoordeling niet de deelscore voldoet kan worden toegekend, volgt een gedetailleerde beoordeling. Mogelijk blijkt uit een eenvoudige beoordeling reeds voldoende duidelijk dat ook een meer gedetailleerde uitwerking niet zal resulteren in de deelscore voldoet. In dat geval hoeven niet alle niveau s te worden doorlopen, en kan direct voor het betreffende spoor een eindoordeel worden vastgesteld. Bij een gedetailleerder uitwerkingsniveau neemt de vereiste (onderzoeks-) inspanning en de benodigde informatie toe. De geavanceerde beoordeling is bijvoorbeeld vaak een nadere uitwerking van de gedetailleerde beoordeling, bijvoorbeeld na verzameling van aanvullende gegevens en met toepassing van bijzondere rekenmethodes. Deze beoordeling vraagt vaak om uitvoering door deskundigen. Een geavanceerde beoordeling is vaak specifiek op de te beoordelen situatie gericht en zal doorgaans met behulp van specialisten op het betreffende vakgebied moeten worden uitgevoerd. 18

21 Bij een geavanceerde beoordeling mag gebruik worden gemaakt van (internationale) kennis die mogelijk niet is vastgesteld of gevalideerd door het ENW. In dat geval moet de waterkering beheerder aantonen dat de methode terecht en correct is toegepast. Voor het inwinnen van advies over het uitvoeren van de geavanceerde beoordeling kan een beroep gedaan worden op de Helpdesk Water. Naast het (technische) toetsspoor maakt de eigen inschatting van de waterkeringbeheerder over de veiligheid van de waterkering deel uit van de veiligheidstoetsing, dit oordeel betreft het beheerdersoordeel. Hierbij beoordeelt de beheerder de veiligheid van een dijkvak ten aanzien van een faalmechanisme op grond van praktijkervaringen of kennis die niet wordt gebruikt in de toetssporen. Indien het beheerdersoordeel verschilt van het technisch oordeel, is dit in eerste instantie aanleiding voor nader onderzoek. Paragraaf A 2.6 en module G gaan nader in op de afweging tussen het technisch oordeel en het oordeel van de beheerder Beoordelingssporen De belangrijkste faalmechanismen en bijbehorende beoordelingssporen bij het toetsen van regionale waterkeringen zijn: - Hoogte o Overlopen o Overslag - Stabiliteit o Piping en Heave o Macrostabiliteit binnenwaarts o Macrostabiliteit buitenwaarts o Microstabiliteit o Bekleding o Voorland Aanvullend dient de invloed van eventueel aanwezige niet-waterkerende objecten op de veiligheid van de waterkering te worden beoordeeld. Ook de veiligheid van eventueel aanwezige waterkerende kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies dient te worden beoordeeld. De beoordelingssporen zijn beschreven in module D. Enkele specifieke opmerkingen voor de uitwerking van de beoordeling per type waterkering zijn beschreven in module C. Voor al deze beoordelingssporen moet in ieder geval voor de situatie maatgevend hoogwater worden uitgewerkt. Indien de veiligheid van een waterkering gevoelig is voor de droogte dient in sommige situaties voor de beoordelingssporen hoogte, piping en macro-stabiliteit binnentalud tevens de belastingsituatie langdurige droogte te worden beschouwd. Een overzicht van de belastingsituaties is beschreven in module B. De beoordelingssporen resulteren in een (technisch) toetsoordeel, waarbij per faalmechanisme wordt vastgesteld of de veiligheid van de kering wel of niet aan de norm voldoet. Het is denkbaar dat op basis van een toetsspoor niet tot een technisch oordeel kan worden gekomen, bijvoorbeeld doordat onvoldoende informatie aanwezig is. In die situatie kan de aanduiding geen score resulteren. In dergelijke gevallen dient de reden waarom niet tot een oordeel is gekomen te worden gespecificeerd. In dergelijke gevallen is nader onderzoek nodig, die kan bestaan uit: - het verzamelen van ontbrekende gegevens, bijvoorbeeld door een uitbreiding van het uitgevoerde onderzoek, waarna alsnog een beoordeling kan worden uitgevoerd; - een verdieping van de beoordeling (geavanceerde beoordeling). 19

22 Indien het na nader onderzoek nog steeds niet mogelijk is om een score toe te kennen zal het eigen oordeel van de beheerder in dergelijke gevallen van belang zijn. Indien de eindscore geen score het gevolg is van een gebrek aan gegevens/tijd/middelen om de gedetailleerde of geavanceerde beoordeling uit te voeren, dient in de rapportage te worden aangegeven waarom van de beheerder niet (redelijkerwijs) kon worden verwacht dat hij dit gebrek aan gegevens heeft verholpen dan wel waarom de beheerder de gedetailleerde of geavanceerde beoordeling niet heeft uitgevoerd. Valide argument om een gebrek aan gegevens niet te verhelpen en de geavanceerde beoordeling niet uit te voeren is bijvoorbeeld dat bij gunstige gegevens het toetsresultaat naar verwachting voldoet niet zal zijn. Module G gaat hier nader in over de bepaling van het nut en de noodzaak om door te toetsen Beheerdersoordeel Naast het (technische) toetsspoor maakt de inschatting van de waterkeringbeheerder over de veiligheid van de waterkering deel uit van de veiligheidstoetsing, dit oordeel betreft het beheerdersoordeel (zie module G). Hierbij beoordeelt de beheerder de veiligheid van een dijkvak ten aanzien van een faalmechanisme op grond van praktijkervaringen of kennis die niet wordt gebruikt in de toetssporen. Belangrijk aandachtspunt ten aanzien van praktijkervaringen is dat de waarnemingen zoveel mogelijk moeten zijn opgedaan tijdens extreme omstandigheden. Het spreekt voor zich dat dit voor boezemkaden met een lage veiligheidsnorm eenvoudiger is dan voor overige regionale keringen. Opgemerkt wordt dat het opstellen van een beheerdersoordeel primair de verantwoordelijkheid van de beheerder zelf is. Het staat de beheerder dan ook vrij dit oordeel naar eigen inzicht op te stellen. Belangrijk nut van het beheerdersoordeel is tenslotte het opsporen van mogelijke tekortkomingen in de verschillende beoordelingssporen, zowel ten aanzien van de toepasbaarheid als de uitkomsten. In beginsel dient de beheerder voor ieder dijkvak een oordeel op te stellen ten aanzien van elk faalmechanisme. Indien de beheerder instemt met het technische oordeel, kan eenvoudig worden volstaan met de vastlegging van deze constatering. Het is ook mogelijk dat de beheerder niet instemt met het technisch oordeel, bijvoorbeeld doordat: 1. waargenomen gedrag van de kering niet overeenstemt met het technisch oordeel; 2. nieuwe inzichten of kennis ten aanzien de faalmechanismen en uitwerking van de beoordelingssporen zijn ontwikkeld 3. de hydraulische randvoorwaarden onvoldoende aansluiten op een lokale situatie. Ad.1: indien het gedrag niet overeenstemt is dit in eerste instantie aanleiding voor nader onderzoek. Dit geldt zowel indien de beheerder de veiligheid gunstiger als ongunstiger dan het technisch oordeel beoordeelt. Als ook na nader onderzoek verschil bestaat tussen het technisch oordeel en het oordeel van de beheerder, dient het beheerdersoordeel goed te worden onderbouwd. Onderbouwing kan bijvoorbeeld door beschrijving van: - de vermoedelijke oorzaak van het verschil; en: - zo kwantitatief als redelijkerwijs mogelijk de waarneming waarop het oordeel is gebaseerd, inclusief een indicatie van de omvang van de belastingsituatie waarbij de waarneming is gedaan. Ad.2: Indien nieuw ontwikkelde kennis of inzichten uitsluitend kwalitatief zijn toegepast dient het resultaat te zijn verwerkt in het beheerdersoordeel. Opgemerkt wordt dat (conform par. 1.4) indien nieuw ontwikkelde kennis is verwerkt in een aanpassing van het beoordelingsspoor cq. uitwerking op geavanceerd niveau het resultaat kan worden verwerkt in het technisch oordeel. 20

23 Ad.3 Dit kan zich bij voorbeeld voordoen indien de hydraulische randvoorwaarden in strijd zijn met waarnemingen of gemaakte beheerafspraken. Tenslotte is het denkbaar dat op basis van een toetsspoor niet tot een technisch oordeel kan worden gekomen, bijvoorbeeld doordat onvoldoende informatie aanwezig is en/of het beoordelingsspoor onvoldoende aansluit op de betreffende situatie. In een dergelijke situatie is het nuttig te beschikken over een beheerdersoordeel wat op een reproduceerbare en transparante wijze is vastgelegd Afweging technisch oordeel en beheerdersoordeel De beoordeling van de veiligheid resulteert per dijkvak en per toetsspoor in een technisch oordeel en het oordeel van de beheerder. De eindscore wordt opgesteld door een combinatie van beide oordelen. Hierbij zijn de volgende situaties denkbaar: 1. een technisch oordeel is niet toegekend; 2. de oordelen komen overeen; 3. de oordelen komen niet overeen. Ad.1: indien op basis van een toetsspoor niet tot een technisch oordeel kan worden gekomen doordat onvoldoende informatie aanwezig is (het technisch oordeel geen score ) wordt de eindscore opgesteld op basis van het beheerdersoordeel. Ad.2: idealiter komen de oordelen overeen, zo nodig nadat eerst nader onderzoek is uitgevoerd vanwege een aanvankelijk verschil tussen beide oordelen. De eindscore is dan het gezamenlijke oordeel. Ad.3: indien de oordelen niet overeenkomen dient een afweging te worden gemaakt. Deze afweging is complex. Uitgangspunt bij de afweging is een voorzichtige benadering, dit houdt in dat in eerste instantie: - het technisch oordeel als eindoordeel wordt toegekend indien geen onvolkomenheden in het toetsspoor worden aangetoond; - het beheerdersoordeel als eindoordeel wordt toegekend indien waarnemingen, nieuwe inzichten of ontwikkelde kennis duiden op een ongunstiger beeld van de veiligheid dan het technisch oordeel. Indien het beheerdersoordeel een gunstigere score kent dan het technisch oordeel, is toekenning van het beheerdersoordeel als eindscore niet onmogelijk. Dit kan bijvoorbeeld indien het gunstiger oordeel op basis van waarnemingen, nieuwe inzichten of ontwikkelde kennis kan worden onderbouwd. De afweging wordt uitgevoerd door de waterkeringbeheerder zelf. Bij keuze voor een afwijkend beheerdersoordeel is het van belang dat de oorzaak van het verschil en de afweging voldoende worden onderbouwd en inzichtelijk worden gerapporteerd. Als onderdeel van de integrale beoordeling van de rapportage van de toets op veiligheid beoordeelt de toezichthouder tevens deze afweging. Het staat de toezichthouder daarbij vrij, al of niet na overleg, een afwijkende conclusie te trekken. Indien de beheerder overweegt een afwijkend beheerdersoordeel bepalend te laten zijn voor het veiligheidsoordeel van de dijkvak, dient het beheerdersoordeel te voldoen aan een aantal minimale eisen van goede onderbouwing en tastbaar bewijs. Het is complex om objectieve kwaliteitscriteria op te stellen voor de goede onderbouwing. Module G voorziet in een werkwijze voor het opstellen van het beheerdersoordeel en benoemd waarmee de beheerder rekening kan houden. Het opstellen van het beheerdersoordeel volgens aangegeven methode kan bijdragen aan de acceptatie van het beheerdersoordeel. Het verdient aanbeveling dat de beheerder het afwijkende oordeel en de onderbouwing daarvan vroegtijdig afstemt met het bevoegd gezag. 21

24 2.7. Veiligheid op dijkvak- en gebiedsniveau Op basis van de scores van alle toetssporen wordt per dijkvak een eindoordeel over de veiligheid opgesteld. Dit eindoordeel betreft de laagste score van één van de toetssporen. Een dijkvak voldoet aan de toetscriteria indien geen van de toetssporen resulteert in de eindscore voldoet niet of nader onderzoek score. De veiligheid van het dijkvak voldoet dan aan de norm. Indien één van de toetssporen resulteert in de eindscore voldoet niet of nader onderzoek, dan kan niet worden aangetoond dat de veiligheid van het dijkvak aan de norm voldoet. Het veiligheidsoordeel is dan resp. voldoet niet aan de norm of nader onderzoek. Indien sprake is van duidelijk afgebakende polders of overstromingsgebieden, kan de eindscore per dijkvak worden vertaald naar een veiligheidsoordeel voor het gehele beschermde gebied. Hiertoe dienen de eindscores per dijkvak te worden samengevoegd, voor alle dijkvakken die samen het keringenstelsel om het beschermde gebied vormen. Veel regionale keringen vormen echter minder eenduidig een stelsel om een polder of overstromingsgebied dan bijv. de primaire keringen met dijkringgebieden. De veiligheid tegen overstromen van een beschermd gebied voldoet geheel aan de norm indien alle dijkvakken rondom het gebied voldoen aan de norm Rapportage van de veiligheid De waterkeringbeheerder dient de resultaten van de veiligheidstoetsing van de regionale keringen te rapporteren aan Gedeputeerde Staten van de provincie 1. In de regel is dit vastgelegd in de provinciale verordening. Gedeputeerde Staten bepalen voor de verschillende regionale waterkeringen het tijdstip en frequentie waarop het rapport over de veiligheid moet worden ingediend. De provincie en waterkeringbeheerders maken nadere afspraken over de wijze van verslaglegging. De algemene doelstelling van het rapport is het bieden van inzicht in de veiligheid van de regionale waterkeringen en de planning van groot onderhoud en eventuele verbeteringsmaatregelen. Indien de beoordeling van de veiligheid daartoe aanleiding geeft, dient het verslag tevens een omschrijving te bevatten van de voorzieningen die nodig worden geacht, inclusief een termijn waarop deze voorzieningen getroffen zullen zijn. Om de rapportage door de verschillende waterkeringbeheerders te uniformeren, zijn onderstaand enkele suggesties ten aanzien van de inhoud van dit rapport geformuleerd: - kaarten met het toetsresultaat op dijkvakniveau; - kaart met de maatgevende belastingsituatie en de faalmechanismen met de score voldoet niet ; - beschrijving van de (geotechnische) schematisering van het profiel; - tabel met de dijkvakken (nummer en/of naam), de lengte, het toetsresultaat en toetsjaar, en zonodig de planning van het groot onderhoud, eventuele verbeteringswerken of reden waarom niet tot een eindoordeel is gekomen; - voor secties met de technische eindscore geen score geeft de beheerder aan om welke redenen niet tot een oordeel kan worden gekomen, en welk onderzoek wordt uitgevoerd om de veiligheid alsnog te kunnen toetsen; - het beheerdersoordeel dient goed te zijn onderbouwd, speciaal wanneer dit afwijkt van het technisch oordeel; - toelichtende tekst. Een belangrijke meerwaarde van de kaarten is dat een geografisch inzicht wordt verkregen in de veiligheid van de regionale waterkeringen en het kritieke faalmechanisme voor een specifiek dijkvak. 1 Een uitzondering vormt de toetsing van de regionale keringen in beheer bij het Rijk. 22

25 Deze meerwaarde geldt tevens voor de (reguliere) inspectie van de waterkeringen, dankzij dit inzicht in kritieke faalmechanismen kan gericht op de bijbehorende faalverschijnselen worden geïnspecteerd. Het is wenselijk dat het rapport (of een bijlage daarvan) tevens een overzicht 2 bevat van de beschikbare grondgegevens (bodemopbouw en sterkte-eigenschappen), de waterspanningen inclusief de gehanteerde meetpunten (freatische grondwaterstand, diepere waterspanningen en het verloop van de waterspanning op verschillende diepten in het profiel) en de gehanteerde en afgeleide hydraulische randvoorwaarden (maatgevende waterstand, windsnelheid, golfrandvoorwaarden). De inhoud van de rapportages is ter vaststelling van de toezichthouder (uitvoeringsbesluit). Ook de onderverdeling van de genoemde suggesties voor de inhoud in bijv. bestuurlijke rapportage, een samenvattend technisch toetrapport en overige bijlagen (generiek of toetsrapportages van diverse projecten) is aan de toezichthouder Overige aspecten inzake de beoordeling van de veiligheid Kwaliteit van de toets op veiligheid De uitwerking van de toetsing per type kering is beschreven in deze leidraad. Dit betreft vooral de technische aanpak van de toetsing. Hierbij is het startpunt een duidelijk en representatief dwarsprofiel (schematisering). Hiervoor dienen verschillende kenmerken van de waterkering, de constructies en de omgeving bekend te zijn, zoals: - geometrie van de kering en het voor- en achterland, incl. waterdiepten; - bodemopbouw en geotechnische eigenschappen van de grond; - waterspanningen; - bekledingen; - waterstanden; - (verkeers-) belastingen; - niet - waterkerende objecten. De mate van nauwkeurigheid, intensiteit en compleetheid van bovengenoemde informatie bepaalt voor een deel de kwaliteit van de toetsresultaten. De totale lengte regionale waterkeringen is dusdanig groot (circa km) dat een beperking van de onderzoeksinspanning veelal gewenst zal zijn. De kwaliteitsborging dient aandacht te besteden aan de beoordeling of een eventuele vereenvoudiging van de onderzoeksinspanning verantwoord is vanuit oogpunt van betrouwbaarheid van (het proces naar) de toetsing (en toetsoordeel) en eventueel risico (en gevolg). Door een gevoeligheidsanalyse uit te voeren kan de invloed van afwijkingen in de aannames worden vastgesteld. Dit inzicht vormt: - een belangrijke onderbouwing van de vereiste intensiteit van het (grond-) onderzoek; - nuttig inzicht in de vereiste nauwkeurigheid bij de schematisering Terrein- en grondonderzoek Een gefaseerde uitvoering van het onderzoek en afstemming van het onderzoek op de schematisatie van de kering wordt aanbevolen. Ter voorbereiding op het veldonderzoek kan worden begonnen met een vooronderzoek bestaande uit een terrein- en kunstwerkeninspectie, met een gestandaardiseerde aandachtspuntenlijst, en een bureaustudie. In de bureaustudie wordt de beschikbare kennis over de waterkering, inclusief waterkerende kunstwerken en bijzondere constructies, geïnventariseerd zodat het (grond-) onderzoek gericht plaats kan vinden. Bij deze inventarisatie kan bijvoorbeeld gebruik worden gemaakt van geologische kaarten, bodemkaarten, grondwaterkaarten, geulenkaarten, (historische) plattegronden, luchtfoto s, ontwerptekeningen van dijk en kunstwerken, kennis van 2 Benadrukt wordt dat hier een overzicht van de gegevens wordt bedoeld, en niet alle gegevens zelf. 23

26 gebiedsdeskundigen, bestaande dijk-rapporten, inspectierapporten, reeds beschikbaar grondonderzoek, etc.. Het benodigde (grond-) onderzoek is sterk afhankelijk van het soort kering, aanwezige kunstwerken, de ondergrond en de norm. De intensiteit van het grondonderzoek dient zodanig te zijn dat variaties in relevante kenmerken van de bodemopbouw zoveel mogelijk zijn uitgekarteerd. Voor boezemkaden in veengebieden waar Holocene tussenzandlagen kunnen voorkomen is duidelijk een grotere intensiteit nodig dan voor bijvoorbeeld kanaaldijken op zandgronden. Speciale aandacht dient hierbij te zijn voor onderzoek naar waterspanningen. Bij sommige regionale keringen kan dit een lastige opgave zijn, terwijl de invloed hiervan vaak groot is (denk aan hydraulische kortsluiting, de ligging van de freatische lijn en de stijghoogte in watervoerende zandlagen). Voor meer informatie omtrent de schematisering van waterspanningen in de ondergrond wordt verwezen naar het Technisch Rapport Waterspanningen bij Dijken [TAW, 2004]. Voor de uitvoering van laboratoriumproeven is, in samenwerking met RWS WVL en in overleg met verschillende grondmechanische laboratoria een protocol opgesteld [Deltares, in STOWA, 2015]. Tevens is de basis gevormd voor de opslag van de resultaten van laboratoriumproeven, ten behoeve van de uitwisseling tussen en vergelijking van resultaten door waterkeringbeheerders onderling. Deze database is verder ontwikkeld door het Hoogheemraadschap van Delfland en waterschap Rivierenland. Het gebruik van dit protocol en de database wordt aanbevolen Aanwijzingen schematisering De uitwerking van de toetsing per type kering is beschreven in deze leidraad. Dit betreft vooral de technische aanpak van de toetsing. Hierbij is het startpunt een duidelijk en representatief dwarsprofiel. Van groot belang bij een toetsing is de kwaliteit van de schematisering van de geometrie, bodemopbouw, waterspanningen, geotechnische eigenschappen. Complex daarbij is hoe te komen van een dijk of constructie in het veld naar een betrouwbare (maatgevende) schematisering. Voldoende informatie van voldoende kwaliteit dient te worden verzameld. Het standaard definiëren van criteria ten aanzien van voldoende is niet mogelijk. Bovengenoemde gevoeligheidsanalyse naar de invloed van afwijkingen in de aannames is een nuttig middel voor de beoordeling of de onderzoeksinspanning verantwoord is vanuit oogpunt van betrouwbaarheid van de toetsing. Na het verzamelen van de basisinformatie zal de te toetsen kade in secties/trajecten worden onderverdeeld. Per sectie dient een (of meerdere) representief (-ve) dwarsprofiel(en) te worden geselecteerd. De intensiteit van de toetsprofielen (aantal kadetrajecten en representatieve dwarsprofielen) varieert per gebied en type waterkering. Indien bepaalde informatie niet beschikbaar is of indien sprake is van veel variatie in de gegevens dan wordt aanbevolen robuust te toetsen. Hiermee wordt bedoeld bepaalde keuzes en inschattingen zo goed en nauwkeurig mogelijk te maken, maar wel conservatief. Voor ieder dwarsprofiel en iedere waterkerende constructie dient per faalmechanisme de juiste (maatgevende) belastingsituatie te worden geschematiseerd. In het algemeen geldt dat één schematisatie niet voor alle faalmechanismen de maatgevende situatie geeft. Onderbouwing van de uitgangspunten en gemaakte keuzen en voldoende gedetailleerde verslaglegging is nodig, zodat het geheel inzichtelijk en verifieerbaar wordt. 24

27 Veiligheidsnormen Deze Leidraad is gebaseerd op de normklassen die worden gehanteerd volgens de richtlijnen voor het normeren van regionale keringen [IPO, 1998; STOWA, 2007a; STOWA, 2008]. Deze klassen zijn beschreven in onderstaande tabel. Tabel A.4 Normklassen regionale keringen: boezemkaden en keringen langs regionale rivieren Normklasse Overschrijdingskans [per jaar] IPO I 1/10 IPO II 1/30 IPO III 1/100 IPO IV 1/300 IPO V 1/1.000 Voor compartimenteringskeringen geldt een afwijkende normering. De normklassen betreffen: - Handhaven huidige situatie; - Conditionele kans 1 op 10; - Norm op basis van kosten baten analyse. 25

28 MODULE B: BELASTINGEN 26

29 1. BELASTINGSITUATIES EN BELASTINGEN 1.1. Belastingsituaties Belastingsituatie 'hoogwater' Met de belastingsituatie hoogwater wordt de situatie bedoeld waarbij sprake is van een maatgevende hoog waterstand op het regionale watersysteem. Deze situatie kan gecombineerd gaan met hoge windgolven en veel neerslag. Dit is de meest gangbare situatie voor het beoordelen van de waterkerende veiligheid van waterkeringen Belastingsituatie 'droogte' Tijdens de warme en langdurig droge zomer van 2003 is geconstateerd dat voor bepaalde faalmechanismen de situatie droogte mogelijk maatgevend is ten opzichte van de hoogwater situatie. Met name krimp en gewichtsafname van veenlagen in de kering en het achterland, als gevolg van de droogte, is een belangrijke oorzaak is van de aantasting van de stabiliteit. Speciaal indien de gewichtsafname leidt tot het opdrijven / opbarsten van de deklaag in het achterland en eventuele vervormingen kunnen leiden tot hydraulische kortsluiting. Zodoende is ook de situatie droogte als belastingsituatie onderkend. Beschouwing van de droogte is uitsluitend relevant indien een kering droogtegevoelig is en tijdens of tot enkele maanden na een periode met langdurige droogte een buitenwaterstand hoger dan het maaiveld in het achterland kan optreden. Deze situatie is dus met name relevant voor boezemkaden en kanaaldijken Hydraulische belastingen Relevante componenten hydraulische belasting per beoordelingsspoor Om een regionale kering te toetsen, moet een goede inschatting gemaakt worden van de extreme situatie die kan optreden onder normomstandigheden. Deze situatie kunnen in het regionale systeem worden gevormd door een aantal componenten, en combinaties daarvan: - afvoer van (extreme) neerslag; - aanvoer van water vanuit het poldersysteem/achterland; - windeffecten (snelheid en richting) die zorgen voor scheefstand, dwarsopwaaiing en golven; - overstroming van een voorliggende compartiment. Een bepaalde combinatie van deze componenten zorgt voor de maatgevende hydraulische belasting. De aard van de maatgevende combinatie hangt af van het faalmechanisme. Overlopen Voor het beoordelingsspoor overlopen is voornamelijk de waterstand van belang. Voor boezemstelsels en kanalen kunnen hierbij de componenten scheefstand en dwarsopwaaiing meespelen, scheefstand en dwarsopwaaiing zijn gerelateerd aan wind. Overslag Voor het beoordelingsspoor overslag is de maatgevende belasting gerelateerd aan zowel een extreme waterstand als een golfbelasting. Ook de duur van de belasting (= de duur van het hoogwater en de duur van de golfbelasting) speelt een rol. Voor kaden langs meren en brede wateren is de faalkans voor dit mechanisme niet per definitie het grootst is bij de hoogste waterstand, omdat de hoogste waterstand niet per definitie gepaard met de grootste golfbelasting. 27

30 Macrostabiliteit binnenwaarts Bij het faalmechanisme macrostabiliteit binnenwaarts is de waterstand de belangrijkste hydraulische belasting. Voor een meer gedetailleerde beoordeling op basis van niet-stationaire ontwikkeling van de waterspanningen is tevens de duur van de hoge waterstand van belang. Bij boezem- en kanaalkaden kan tevens neerslag van belang zijn. Met neerslag moet bij de schematisering van de waterspanningen wel rekening worden gehouden, maar extreme neerslag vormt geen afzonderlijk te beschouwen situatie. Macrostabiliteit buitenwaarts Bij het faalmechanisme macrostabiliteit buitenwaarts is de snelheid en grootte van de val de waterstand de belangrijkste hydraulische belasting. Voor een meer gedetailleerde beoordeling op basis van nietstationaire ontwikkeling van de waterspanningen is tevens de duur van de hoge waterstand van belang, voor een goede inschatting van de verzadiging van het dijklichaam en de stijghoogten in de zandondergrond. Piping Voor het beoordelingsspoor piping is de maatgevende belasting gerelateerd aan een extreme waterstand. Voor de bepaling van het inleidende mechanische opbarsten is ook de ontwikkeling van de waterspanningen van belang. Deze ontwikkeling is o.a. afhankelijk van de duur en het verloop van de buitenwaterstand. Bij de beoordeling van het mechanisme piping speelt tijdsafhankelijkheid dus wel een rol bij de bepaling van de waterspanningen, maar de verdere beoordeling van de kans op piping op basis van het kritieke verval mechanisme piping is niet tijdsafhankelijk. Microstabiliteit Voor het beoordelingsspoor microstabiliteit is de maatgevende belasting gerelateerd aan een extreme waterstand, al dan niet in combinatie met neerslag en/of overslaand water. De stijging van de freatische lijn in de dijk als gevolg van een hoge buitenwaterstand is tijdsafhankelijk. De grondwaterstand in het dijklichaam is relevant voor de beoordeling op microstabiliteit. De duur en het waterstandsverloop van het hoge water zijn daardoor dus van belang. Bekleding Het falen van de bekleding is voornamelijk afhankelijk van golfbelastingen en niet uitsluitend bij hoogwateromstandigheden. Bij de beoordeling is de combinatie van de (duur en hoogte van de) waterstand en de (duur en hoogte van de) golfbelasting van belang. De faalkans is niet per definitie het grootst bij de hoogste waterstand en/of bij de zwaarste golfaanval. Het gaat om de maatgevende combinatie van de duur en hoogte van beide belastingen. Het stapelen van bovengenoemde componenten van de hydraulische belasting leidt tot extreme omstandigheden, zeker indien het gelijktijdig optreden van extreme neerslag of extreme aanvoer en extreme wind niet gecorreleerd is. Daarbij geldt dat elk watersysteem zijn eigen kenmerken heeft, en een eigen dynamiek. Door de ligging en oriëntatie van de kade binnen dat watersysteem zullen verschillende componenten van de belasting (zoals scheefstand, golfaanval) ook weer meer of minder dominant aanwezig zijn. Elk regionaal watersysteem én ook elke kade binnen dat systeem worden gekenmerkt door een unieke maatgevende combinatie van de componenten van de hydraulische belasting. Bovendien zijn er mogelijkheden om de extreme situatie te beperken door bijvoorbeeld inzet van niet natuurlijk te besturen mogelijkheden, zoals spuien en bergen. In module C wordt per type regionale waterkering nader ingegaan op het bepalen van de maatgevende combinatie van hydraulische belastingen. 28

31 Maatgevend hoogwaterpeil In deze paragraaf wordt ingegaan op het in rekening te brengen waterpeil voor zowel de situatie hoogwater als de situatie droogte. Situatie hoogwater Het maatgevend hoogwaterpeil wordt (in de regel) vastgesteld door Gedeputeerde Staten op basis van de overschrijdingsfrequentie van de waterstand en de veiligheidsnorm van de waterkering. Voor keringen langs regionale rivieren en compartimenteringskeringen kan het maatgevend hoogwaterpeil en verloop van de hoogwaterstand vaak worden afgeleid op basis van de resultaten van (overstromings-) berekeningen die onderdeel vormen van de normeringstudies. Voor de toetsing dient per dijkvak het toetspeil te zijn vastgesteld op basis van het maatgevend hoogwaterpeil. In dit vastgestelde toetspeil dient voldoende compensatie aanwezig te zijn voor onzekerheden in de berekening daarvan. Lokale toeslagen dienen bepaald te worden voor met name: - een stijging van de waterstand door scheefstand van de boezem, rivier of het compartiment (door wind en eventueel bemaling); - de onzekerheid over het waterpeil op basis van de mate van beheersbaarheid van het waterpeil tijdens maatgevende condities; - onzekerheden in de modellen en invoergegevens (eventueel). Scheefstand Eventuele scheefstand van het water (veroorzaakt door wind en eventueel bemaling) kan zijn meegenomen bij de afleiding van het maatgevend hoogwaterpeil. Dit is afhankelijk van de wijze van afleiding. Men dient hierop bedacht te zijn. Bij afleiding van het maatgevend hoogwaterpeil op basis van een statistische analyse van meetgegevens van hoge waterpeilen, dient speciaal aandacht te worden besteed aan de eventuele noodzaak bij dit peil nog een lokale toeslag voor eventuele scheefstand in rekening te brengen. Situatie droogte Voor de situatie droogte hoeft niet met het maatgevend hoogwaterpeil te worden gerekend, het optreden van het maatgevend hoogwaterpeil tijdens een periode van droogte wordt als onrealistisch beschouwd. Het volledig herstel van een verdroogde kering kan echter enkele maanden duren [STOWA, 2004]. Binnen deze periode kan een situatie met veel neerslag optreden, zodoende dient veiligheidshalve een waterstand met een overschrijdingsfrequentie van eens per jaar te worden gehanteerd. Voor dijkvakken waar de maatgevende waterstand voor de situatie droogte lager is dan het niveau van het achterland is het beschouwen van de situatie droogte niet relevant Val van de waterstand Een bijzondere belastingsituatie betreft een relatief abrupte val van de waterstand. Deze situatie is van belang bij de beoordeling van de stabiliteit buitenwaarts. Deze situatie kan bijvoorbeeld relevant zijn bij: - keringen langs een regionale rivier waar een snelle daling van de waterstand mogelijk is, speciaal indien in korte tijd een 2 de hoogwater golf kan optreden; - boezem- of kanaalkaden, waar een doorbraak van een kering elders langs dezelfde boezem of kanaal kan leiden tot een snelle (al dan niet tijdelijke) daling van de waterstand; - compartimenteringskeringen nabij de kust, indien de waterstand in een geïnundeerd compartiment onderhevig is aan getijdewerking. 29

32 In paragraaf C 2.1 zijn enkele opmerkingen gemaakt ten aanzien van de inschatting van de waarschijnlijkheid van dit fenomeen en noodzaak om deze situatie bij de beoordeling van de stabiliteit buitenwaarts te beschouwen Windgolven Golven vormen een directe belasting op het buitentalud, erosie door golfslag kan de veiligheid van een waterkering aantasten. Voorts kunnen tijdens hoge waterstanden bij hogere windsnelheden golven overslag van water veroorzaken. Door overslaand water kan erosie van de kruin of het binnentalud optreden en de freatische lijn worden verhoogd door infiltratie van het water in de kruin en het binnentalud. Beide processen kunnen leiden tot een afname van de stabiliteit. Bij enkele toetssporen zijn zodoende tevens de golfrandvoorwaarden inbegrepen, te weten bij de beoordeling van de hoogte en de stabiliteit van bekledingen. De benodigde golfrandvoorwaarden dienen per dijkvak te worden bepaald, bijvoorbeeld met golfgroeiberekeningen. Hiervoor bestaan verschillende golfgroeiformules, de formules van Bretschneider, Young&Verhagen en Breugem&Holthuijsen zijn in Nederland de meest bekende. In het kader van het Ontwikkelingsprogramma is een studie verricht naar golfgroeiformules [STOWA, 2015]. De studie doet echter geen definitieve uitspraak over de toe te passen golfgroeiformule. Deze Leidraad houdt vast aan de formule van Bretschneider. Indien de met deze formule berekende golfhoogten leiden tot het afkeuren van de kering, kan worden verkend of een andere formule tot een afwijkend oordeel leidt. Hiervoor wordt de formule van Breugem&Holthuijsen aanbevolen. Voor verdere informatie over golfgroeiformules wordt verwezen naar de bureaustudie validatie golfgroeiformules [STOWA, 2015]. Opgemerkt wordt dat de berekende golfhoogten (en de verschillen tussen de formules) met name op brede wateren (breder dan 100 meter) relevant zijn. Op smalle wateren (boezems en kanalen) of op afvoer gedomineerde wateren worden overwegend geen hoge golven worden berekend. De keuze voor een golfgroeiformule lijkt zodoende voor de beoordeling op hoogte weinig relevant. Speciaal omdat volgens het beoordelingsspoor de golfhoogte pas relevant wordt bij een golfhoogte groter dan 0,5 m. De grootte van de te verrekenen windgolven is vooral afhankelijk van: - de windsnelheid en windrichting; - de oriëntatie en ligging van de kering; - de correlatie met de oorzaak van het hoogwater (bijv. scheefstand of een hoge afvoer); - eventuele reductie van de windsnelheid door bomen en hoge bebouwing / eventuele verhoging in open gebied (open water); - de geometrie van het water (boezem, rivier of overstroomd compartiment), met name de strijklengte en waterdiepte. Informatie over de statistiek van extreem hoge windsnelheden is beschreven in het Windklimaat van Nederland [KNMI, 1983], en verder ontwikkeld in het zgn. Hydra project (zie hiervoor bijvoorbeeld de website van het KNMI). Module B geeft specifieke aanbevelingen over de windsnelheid per type regionale waterkering Belastingduur en verloop hoogwater De duur en het verloop van de belasting is belangrijk voor diverse faalmechanismen. Tijdafhankelijke kenmerken van de belasting, zoals de belastingduur en verloop, zijn echter systeem specifiek en zijn vaak onvoldoende beschikbaar voor gebruik bij de toetsing. 30

33 Voor de duur en verloop van de belasting in het regionale systeem kan onderscheid gemaakt worden in een extreme waterstand die ontstaat als gevolg van 1. de duur en het verloop van het hoogwater 2. de duur en het verloop van een storm. Hoogwater Regionale systemen verschillen in aard en omvang. Voor sommige systemen bepaalt voornamelijk de afvoer door neerslag de maatgevende waterstand, terwijl voor andere systemen juist de windcomponent dominant is. Binnen een boezemstelsel kan zelfs de ligging en oriëntatie van de kering verschil uitmaken of de maatgevende waterstand meer gedomineerd wordt door wind ofwel door neerslag, en dus de duur van de componenten van de hydraulische belasting. Stormduur Voor regionale systemen zijn landelijk geen belastingverlopen voor wind afgeleid. In de toetsing voor de primaire keringen wordt voor het systeem van de Vechtdelta een maximale stormduur gehanteerd van 48 uur, met een geschematiseerd verloop als een trapeziumvorm met gedurende 23 uur een toename van de wind van 0 m/s naar maximum, twee uur maximaal en in 23 uur weer een afname naar 0 m/s. Voor andere gebieden gelden afwijkende stormduren, variërend van 12 uur tot 35 uur, resp. voor het boven- en het benedenrivierengebied en de delta [MVenW, 2007]. Indien van toepassing kan de maximale stormduur van 48 uur worden gehanteerd, conform het beschreven verloop. Dit is conservatief. Indien de stormduur en het verloop significante invloed heeft op het toetsoordeel, kan de waterkeringbeheerder in overleg met het bevoegd gezag een aangepaste stormduur (laten) afleiden. De windcomponent in de extreme waterstand kan soms aanzienlijk zijn (boezemsystemen en kanalen), terwijl deze component vaak slechts kortdurend optreedt. In dergelijke gevallen kan het nuttig zijn de korte duur van de windcomponent te verdisconteren in de schematisering van de waterspanningen Verminderde hydraulische weerstand van de waterbodem Deze paragraaf waarschuwt voor gebeurtenissen waardoor zich een hoge stijghoogte in goed doorlatende zandlagen onder de waterkering kan ontwikkelen. Dit is relevant voor de beoordeling op zowel stabiliteit binnenwaarts als piping. Ten aanzien van de beoordeling op piping zijn ten aanzien van deze gebeurtenissen enkele optimalisaties mogelijk. Deze worden beschreven in de paragraaf over piping (par. C 1.3 en D 1.3). Door vermindering van de hydraulische weerstand van de waterbodem of het voorland neemt de waterstroom tussen het oppervlaktewater en goed (horizontaal) doorlatende grondlagen in of onder de kering toe. Dit kan gepaard gaan met een toename van de waterspanningen in die lagen. In het ergste geval valt de weerstand geheel weg en is er sprake van hydraulische kortsluiting. De verhoogde waterspanningen kunnen een zeer ongunstige invloed hebben op de veiligheid tegen het optreden van verschillende mechanismen, met name de veiligheid tegen piping en tegen afschuiven van het binnentalud als gevolg van het wegvallen van de schuifsterkte langs een horizontaal grensvlak (in dit geval de bovenzijde van de beschouwde watervoerende laag). De hydraulische weerstand van de waterbodem of een voorland wordt aangetast als de dikte van het pakket slecht doorlatende grondlagen afneemt. Denkbare oorzaken van verminderde hydraulische weerstand zijn: 1. baggerwerkzaamheden; 2. opdrijven van veenpakketten uit de waterbodem; 3. lekkage langs beschoeiïngen; 4. horizontaal vervormen van de waterkering en ontstaan van grondbreuk in de waterbodem. 31

34 Relevant bij deze beoordeling is de vraag of tijdens het optreden van deze gebeurtenissen de waterkering daadwerkelijk waterkerend is, dan wel in welke mate deze gebeurtenis kan optreden tijdens de normsituatie. Als een hydraulisch dichte beschoeiing aanwezig is in de boezem en deze onderworpen wordt aan horizontale bewegingen is het denkbaar dat een verticale lekweg gevormd wordt langs de beschoeiing. De stijghoogte langs de beschoeiing neemt dan toe tot maximaal het boezempeil waardoor de hydraulische weerstand eveneens wordt verminderd. Beweging van de beschoeiing is bijvoorbeeld denkbaar bij meegeven van de verankering, aantasting van de passieve grondzone, en krimp door uitdroging onder en nabij de kruin. Dit laatste wordt door een hydraulisch dichte beschoeiing nog eens versterkt doordat de infiltratie vanuit het oppervlaktewater wordt belemmerd. Bovendien verbreekt een hydraulisch dichte beschoeiing, over de gehele diepte waarover deze aanwezig is, de samenhang in de ondergrond. Een en ander is overigens afhankelijk van het type beschoeiing en de laagopbouw van de ondergrond. Horizontale vervorming kan een gevolg zijn van de overige genoemde oorzaken maar ook van verdroging. In alle gevallen is daarbij sprake van een zelfversterkend proces: de schuifweerstand onder de kering wordt verminderd (hetzij door hogere waterspanningen hetzij door afnemend gewicht van de kade), de standzekerheid neemt af en de vervormingen nemen toe, waardoor een scheur onder de waterbodem ontstaat of wordt verbreed. Verdroging kan de horizontale vervorming van de waterkering versterken als door gewichtsafname de schuifweerstand afneemt langs potentiële horizontale afschuifvlakken in en onder de kering. Onderstaand is het stroomschema voor de beoordeling van de relevantie van het optreden van significante vermindering van de hydraulische weerstand van de waterbodem weergegeven. Figuur B.1 Beoordeling relevantie optreden significante vermindering hydraulische weerstand waterbodem In de volgende toelichting zijn de criteria geformuleerd die de conclusie mogelijk maken dat verminderde hydraulische weerstand van de waterbodem en droogte-effecten geen verdere beschouwing eisen. 32

35 STAP (1) Afname van de hydraulische weerstand leidt niet tot een toename van de stijghoogte indien het toetspeil lager is dan de oorspronkelijke stijghoogte in goed doorlatende lagen onder de waterkering. STAP (2) Opdrijven van veenpakketten uit de waterbodem kan met voldoende waarschijnlijkheid worden uitgesloten als: 1. de waterbodem geen mineraal-arme veenlagen bevat; of: 2. aanwezige mineraal-arme veenlagen worden afgedekt met grondlagen (beneden een eventueel onderhouds- of baggerprofiel 3 ) met een gezamenlijke gewicht dat voldoende is om een opdrijfvermogen van 1 kn/m 3 van de mineraal-arme veenlagen te weerstaan. Indien aanwezige mineraal-arme veenlagen wel kunnen opdrijven dient de diepte van de waterbodem en de dikte (en weerstand) van het pakket slecht doorlatende lagen te worden gecorrigeerd. Als beneden het laagste niveau dat uit deze beschouwing volgt een waterremmende laag aanwezig is van ten minste 2 m dik en een gemiddeld volumiek gewicht van ten minste 12 kn/m 3, dan kan met voldoende waarschijnlijkheid een vermindering van de hydraulische weerstand ten gevolge van baggerwerkzaamheden en opdrijven verwaarloosbaar worden geacht. In andere gevallen dient de stijghoogte in de watervoerende grondlaag te worden herberekend. STAP (3) De mogelijkheid van verticale lekkage langs beschoeiingen wordt vooralsnog alleen van belang geacht tijdens de situatie 'droogte'. Aangenomen mag worden dat verdroging van de waterkering door ingrepen in of achter de kering (zoals installatie van een beschoeiing of maatregelen ter verlaging van de freatische waterstand in de kade) door de beheerder wordt voorkomen of in voldoende mate wordt gecompenseerd. Deze oorzaken worden daarmee onder het uitgangspunt van goed beheer uitgesloten. Een afname van de weerstand ten gevolge van horizontale beweging kan met voldoende waarschijnlijkheid worden uitgesloten indien: a. horizontale beweging ter plaatse van de waterbodem of een beschoeiing kan worden uitgesloten, omdat verdroging en vervorming van de kade slechts in beperkte mate kan optreden; of: b. sprake is van voldoende weerstand tegen scheurvorming in de waterbodem tot aan het niveau van de bovenste watervoerende laag. Ad. a: aangenomen mag worden dat horizontale vervorming beperkt zal blijven indien: - sprake is van een beperkt verval over de kade van kleiner dan 2 m; of: - geen sprake is van een veenkade (zie definitie in module C); of: - veen in de kade tegen uitdroging wordt beschermd door een kleilaag van ten minste 1 m dikte en bovendien geen hydraulisch dichte beschoeiing aanwezig is; of: - de opdrijfveiligheid in de situatie zonder kortsluiting overal onder de verdroogde kade ten minste 1,2 bedraagt. 3 Uitgangspunt hierbij is dat eventueel baggerwerk nauwkeurig wordt uitgevoerd. Indien baggerwerk niet nauwkeurig wordt uitgevoerd (afwijking > 0,25 m), dan dient voor deze analyse als uitgangspunt voor de bodemdiepte het baggerprofiel te worden gecorrigeerd met de nauwkeurigheidsmarge van het baggerwerk. 33

36 Ad.b: de weerstand tegen scheurvorming is voldoende indien onder de waterbodem of onderkant van de beschoeiing: - de dikte van een waterremmende laag tenminste 5 meter bedraagt; of: - zich in de waterremmende laag een kleilaag bevindt met een minimale dikte van 2 meter. De beoordeling van de mogelijkheid op lekkage langs eventueel aanwezige hydraulisch dichte beschoeiingen kan worden vervolgd door een onderzoek van de mogelijkheid op horizontale beweging ervan. Hiertoe kan dienen een evenwichtsbeschouwing, of ook een visuele beoordeling. Daarbij wordt opgemerkt dat een visuele beoordeling van de kans op lekkage tijdens droogte niet eenvoudig mogelijk is, vooraf echter kan vermoedelijk ook al wel een goede schatting van die kans worden verkregen aan de hand van de toestand van de beschoeiingen. Onder andere zijn op dit oordeel van invloed de belasting op de beschoeiing door grond en golven, de toestand van de ankers en de passieve grondzone, en de mogelijkheid van krimp van de aansluitende delen van de kade. NADERE STAPPEN Indien een substantiële afname van de hydraulische weerstand van de waterbodem op grond van bovenstaande niet kan worden uitgesloten dan moet een berekening worden gemaakt van de toename van de stijghoogte in de watervoerende laag ter plaatse van de teen. Deze toename moet worden verwerkt in de beoordelingssporen piping en stabiliteit binnenwaarts (zie 6.3 en 6.4). De invloed van de verminderde hydraulische weerstand op de waterdrukken in en onder de kade dient met daartoe geschikte grondwaterstromingsmodellen worden berekend, zie hiervoor bijvoorbeeld [TAW, 2004]. Bij de grondwaterstromingsberekeningen mag rekening worden gehouden met het matigende effect van de in het algemeen beperkte breedte van opdrijvende veenpakketten en lekkagespleten langs beschoeiingen. Aanvullend geldt dat voor piping in sommige situaties een verdere optimalisatie mogelijk is, zie hiervoor par. D 1.3. Het mogelijk opdrijven van veenpakketten uit de waterbodem dient in deze berekening te worden geschematiseerd met een verdieping tot de onderkant van de mineraal-arme veenlagen die zo ongunstig mogelijk in de waterbodem is gesitueerd (in het algemeen: direct voor de buitenteen of overgang van het onderwatertalud naar de waterbodem). Mogelijke lekkage langs een beschoeiing dient te worden geschematiseerd met een verdieping tot onderkant beschoeiing over een breedte die in overeenstemming is met de mate van de mogelijke horizontale beweging van de beschoeiing. Minimaal wordt de dikte van de beschoeiingsplanken of 1/5 van de profielhoogte van stalen damwanden genomen, en maximaal het 10-voudige daarvan. In het geval van mogelijk substantiële horizontale vervorming van de kade tijdens droogte dienen eveneens de beoordelingssporen STPI en STBI te worden gevolgd, waarin het verminderde gewicht en de veranderde waterspanningen (verlaagde freatische lijn, mogelijk onveranderde of verhoogde waterspanningen in watervoerende lagen) worden verwerkt Overige belastingen Verkeersbelasting Indien sprake kan zijn van een verkeersbelasting dient deze in rekening te worden gebracht bij beoordeling van de stabiliteit van een waterkering. Van belang daarbij zijn achtereenvolgens: - het wel of niet moeten beschouwen van verkeersbelasting; - de grootte van de verkeersbelasting; - de schematisering van (het effect van) verkeersbelasting. 34

37 Wel / niet beschouwen verkeersbelasting Beschouwd moet worden of een verkeersbelasting in rekening moet worden gebracht bij beoordeling van de stabiliteit van een waterkering. Dit geldt ook indien geen rijweg op de kruin van de kering aanwezig is, omdat de kans bestaat dat in een dreigende calamiteit transport van zwaar materiaal en materieel over de kruin van de waterkering plaatsvind. Bij deze beschouwing is tevens van belang door welk type verkeer de belasting wordt gevormd, waarbij valt te denken aan regulier verkeer (indien tijdens hoogwater geen verkeersverbod geldt), transport van materiaal / materieel ten behoeve van noodmaatregelen of voor het uitvoeren van inspecties. Valide argumenten voor het niet beschouwen van een (zware) verkeersbelasting zijn bijvoorbeeld: - de verkeersweg staat dergelijk zwaar verkeer niet toe (standaard of middels een verkeersverbod tijdens hoogwater); - de kruin van de kade is eenvoudig te smal voor voertuigen; - de toegang tot het kadetraject vormt een belemmering, bijvoorbeeld omdat delen van de kade een smalle kruin hebben, of eventuele waterkerende kunstwerken in de kade dergelijke belastingen niet toestaan; - het calamiteitenplan voorziet voor het treffen van noodmaatregelen in bepalingen dat het in te zetten materiaal deze belasting niet overschrijdt; - nabij de kade zijn andere routes aanwezig, bijvoorbeeld een weg op de binnenberm. De beschouwing of rekening moet worden met een verkeersbelasting tijdens de maatgevende situatie dient in de toets rapportage te zijn beschreven. Verkeersbelasting is een vorm van bovenbelasting. Indien tijdens de normsituatie andere bovenbelastingen worden verwacht (zoals het gewicht van tijdelijke noodmaatregelen) dienen deze eveneens in rekeningen te worden gebracht. Grootte van de verkeersbelasting De grootte van de verkeersbelasting is afhankelijk van het type verkeersbelasting waar rekening mee gehouden moet worden. Daarbij geldt: - voor regulier verkeer: uitgaan van de maximaal toegestane belasting conform de verkeersklasse van de betreffende verkeersweg; - voor inspectievoertuigen: uitgaan van 5 kn/m 2, over een breedte van 2,5 m; - voor transport van materiaal / materieel voor noodmaatregelen: uitgaan van de mogelijk optredende maximale belasting. Indien tijdens de normsituatie meerdere typen verkeer mogelijk zijn, moet worden uitgegaan van de hoogste belasting die kan optreden. Voor de belasting door transport van materiaal / materieel voor noodmaatregelen is 13 kn/m 2 [TAW, 1994; TAW, 2001] geen veilige waarde. De belasting door vrachtwagens met zand kan (veel) groter zijn. Uit een inventarisatie blijkt dat de belasting kan oplopen tot meer dan 30 kn/m 2 (over een breedte van 2,5 m). Zodoende wordt voorgeschreven uit te gaan van de maximale belasting die kan optreden, afhankelijk van de veronderstelde aard van het in te zetten materiaal / materieel en eventueel gestelde beperkingen daaraan. Voor groene kaden lijkt het onwaarschijnlijk dat zwaar verkeer voor noodmaatregelen over de kruin van de kade zal rijden, ook tijdens dreigende calamiteiten. De gehanteerde grootte van de verkeersbelasting te worden gemotiveerd in de rapportage over de veiligheidstoets. De motivatie kan bijvoorbeeld worden onderbouwd met voorwaarden uit het calamiteitenbestrijdingsplan (en bepalingen inzake handhaving). 35

38 Schematisering van de verkeersbelasting Wateroverspanning Uit het onderzoek naar verkeersbelasting [in STOWA, 2015] volgen onderstaande waarden voor de resulterende wateroverspanning. Onderstaande tabel presenteert een overzicht met de aanpassingspercentages 4. Tabel 3.1 Aanpassingspercentages voor cohesieve grondsoorten Type kade Zeer zware belasting [> 13 kn/m 2 ] Zware belasting [ 13 kn/m2] Lichte belasting [ 5 kn/m 2 ] Belastingsituatie Hoogwater Droogte Hoogwater Droogte Hoogwater Droogte Kade met weg 0% 0% 50 % 30 % 100 % 30 % Kade zonder weg groene kade 0% 0% 0 % 0 % 50% 30 % Pas bij overschrijding van de grensspanning treden significante waterspanningen op. Een kade met een weg reageert nauwelijks ongedraineerd op een lichte belasting. Volledigheidshalve wordt opgemerkt dat in de onverzadigde zone geen wateroverspanning ontstaat, en in niet cohesieve grondsoorten evenmin. Mogelijkheden voor optimalisatie Extra spreiding door het wegcunet (dwarsrichting) De stijfheid van het wegcunet draagt bij aan een gunstige spreiding van de verkeersbelasting. Zodoende wordt aanbevolen bij de schematisering van de verkeersbelasting rekening te houden met de spreiding in de wegconstructie en het wegcunet. Belastingspreiding kan normaliter in rekening gebracht door een spreidingshoek op te geven. Om belastingspreiding in de dwarsrichting als gevolg van een wegcunet in D- Geostability in rekening te brengen wordt aanbevolen om de rekenwaarde van de bovenbelasting handmatig te spreiden over de werkelijke breedte van het wegcunet 5. Dit komt overeen met de schematisering van een lagere bovenbelasting over een grotere breedte, als correctie voor de extra spreiding door de stijfheid van de wegconstructie en het wegcunet. De aanbevolen hoek voor de belastingspreiding bedraagt: - zand: 26,6 (spreiding 2:1, Verticaal : Horizontaal) - klei: 18,3 (spreiding 3:1, Verticaal : Horizontaal) - veen: 15,9 (spreiding 3,5:1, Verticaal : Horizontaal) Benadrukt wordt dat deze spreidingen dienen voor de bepaling van de fictieve breedte van de verkeersbelasting. Bij de stabiliteitsberekening kan voor de spreiding van de verkeersbelasting vervolgens een hoek van 0 (= geen spreiding) worden aangehouden. 4 Let wel: dit betreft aanpassingspercentages, ofwel de afname van de wateroverspanning ten opzichte van de maximale wateroverspanning. Een aanpassingspercentage van 30% houdt dus in dat met 70% wateroverspanning rekening gehouden moet worden. Bij een aanpassingspercentage van 100% treden geen wateroverspanningen op. 5 Om te voorkomen dat de bovenbelasting te laag wordt gekozen geldt als bovengrens een breedte van 4 meter, mits deze breedte aanwezig is. 36

39 Individuele vrachtwagen versus oneindig lange rij vrachtwagens De aangegeven aanpassingspercentages voor wateroverspanning zijn gebaseerd op 2-dimensionale spreiding van de belasting, in de dwarsrichting. Achtergrond daarvan is een oneindig lange rij (kop staart) met zandwagens. Bij een individuele vrachtwagen treedt tevens belastingspreiding op in de lengterichting van het wegcunet. In oriënterende berekeningen (zie Schematisering Verkeersbelastingen, in [STOWA 2015]) resulteert dit in een reductiefactor voor de wateroverspanning van 1,40 tot 1,55 m, bij een dikte van het wegcunet van resp. 1 en 2 meter. De schematisering van de verkeersbelasting als een oneindig lange rij vrachtwagens is niet onrealistisch vanwege de vaak beperkte lengte (strekkend) van een glijvlak bij een regionale kering. Toch mag als optimalisatie van de verkeersbelasting worden uitgegaan van één stilstaande zware vrachtwagen in plaats een oneindige rij, en rekening worden gehouden met spreiding in de lengterichting. Voorwaarde is dat zware vrachtwagens bij het rijden en stilstaan onderling een minimale afstand gelijk aan de breedte van een karakteristiek glijvlak aanhouden. Globaal kan hiervoor 25 m worden aangehouden. Bij toepassing van deze optimalisatie moet de minimum afstand worden onderbouwd, bijvoorbeeld met bepalingen uit het calamiteitenbestrijdingsplan. Lokaal onderzoek wateroverspanning / differentiatie in aanpassingspercentage De mate van wateroverspanning als gevolg van een bovenbelasting verschilt tussen groene en verharde kaden. Bij hoogwater treden ook minder wateroverspanningen op (groter verschil tussen grensspanning en korrelspanning) dan bij droogte. Een goede verklaring voor deze verschillen is de mate van overconsolidatie van de ondergrond. Waarschijnlijk leiden beperkte verkeersbelastingen bij verharde kaden niet tot een overschrijding van de grensspanning, door eerdere (verkeers-) belastingen. De grond vertoont dan overgeconsolideerd gedrag, waardoor minder vervorming en daarmee wateroverspanningen wordt gegenereerd. Bij kaden die vaker zwaar worden belast (door verkeer of bijv. lage grondwaterstanden in de zomer) treedt mogelijk een lagere wateroverspanning op. Deze verschillen zijn ook tot uiting gebracht in tabel B.1. Aanbevolen wordt bij deze kaden (zo nodig) onderzoek te verrichten. Een protocol voor dergelijk onderzoek is gepresenteerd in [STOWA, 2015]. Schematisering in D-GeoStability bij toepassing CSSM - model De schematisering van een verkeersbelasting in D-GeoStability vergt enige aandacht indien wordt gerekend met het CSSM model. Zodoende worden onderstaande aanwijzingen beschreven: - omrekenen aanpassingspercentages naar effectieve spanningsveranderingen; - de spanningsveranderingen vertalen naar OCR en spanningsratio (hiermee wordt door het model zelf de ongedraineerde schuifsterkte aangepast) Wind Wind levert geen significante directe belasting op regionale waterkeringen. Indirect kan wind via opgewekte windgolven wel leiden tot een belasting op de kering. Dit is reeds behandeld in paragraaf Ook kan wind via bomen of constructies (bijvoorbeeld windmolens) een belasting uitoefenen op het grondmassief waarin deze wortelen of staan. De beoordeling van het effect van niet-waterkerende objecten op de veiligheid van de keringen vormt het onderwerp van module E IJs Belasting door ijs hoeft niet expliciet bij toetsing van regionale keringen in rekening te worden gebracht, omdat de kans op een combinatie van ijs met een hoge waterstand te klein is. Uitgangspunt is dat door ijs veroorzaakte schade tijdig (voor het optreden van een maatgevende situatie) wordt opgemerkt tijdens inspecties en wordt hersteld. IJsgang kan vooral bij keringen grenzend aan open water leiden tot beschadiging van het buitentalud. 37

40 Biologische aantasting Biologische aantasting is niet zozeer een belasting die door waterkeringen moet kunnen worden opgenomen, maar kan wel schade veroorzaken waardoor een kering in sterkte kan afnemen of vatbaarder is voor andere belastingen. Om die reden is biologische aantasting relevant voor de veiligheid van een waterkering. Verondersteld wordt dat de beheerder de waterkering goed beheert en eventuele aantasting adequaat herstelt. Bij de toets kan daarom worden uitgegaan van een situatie zonder aantasting, tenzij de beheerder zelf aangeeft dat op bepaalde dijkvakken moet worden uitgegaan van aantasting, bijvoorbeeld vanwege achterstallig onderhoud. Waterplanten en dieren kunnen zich op en tussen de bekleding van waterkeringen hechten, maar richten hier in het algemeen weinig schade aan. Wel kunnen de fysische eigenschappen veranderen. De doorlatendheid van open bekledingen kan verminderen. Aangroei op een gladde bekleding kan de ruwheid vergroten. Bitumineuze bekledingen zijn licht gevoelig voor aantasting door uitwerpselen van schapen en runderen. Dieren die gangen en holen graven, zoals ratten, muskusratten en mollen, kunnen een talud ondermijnen of een afdekkende kleibekleding aantasten of doorgraven. Dit laatste kan tot gevolg hebben dat de freatische lijn in het grondlichaam hoger komt te liggen. Ook is het niet ondenkbaar dat zand uit de kern zal wegspoelen. Gevaar voor ondermijnende graverij door de muskusrat komt vooral voor indien langs de waterkering waterpartijen aanwezig zijn, zoals teensloten, wielen en strangen. Overbeweiding kan schade aan grastaluds veroorzaken Schepen en drijvende voorwerpen Met aanvaringen door schepen hoeft alleen rekening te worden gehouden in buitenbochten met voldoende waterdiepte voor beladen vrachtschepen van bijvoorbeeld meer dan ton, en dan alleen indien sprake is van een weinig robuuste kering. Voor een praktische interpretatie hiervan wordt voorgesteld uit te gaan van keringen met een breedte van minder dan 5 m op het niveau van de waterstand. Drijvend vuil en wrakhout zijn in het algemeen te klein om serieuze schade te veroorzaken. Uitgangspunt is dat eventueel optredende schade voldoende snel wordt hersteld Aardbevingen en aardschokken De kans op falen van de kering ten gevolge van aardbevingen en aardschokken is in Nederland grotendeels te verwaarlozen. Uitzondering hierop vormt de provincie Groningen. Recente inzichten in de aard en omvang van aardbevingen / -schokken maken dat deze belasting relevant is voor de veiligheid van waterkeringen langs wateren die permanent water voeren (kanaal- en boezemkaden). Door de betreffende waterschappen Noorderzijlvest en Hunze & Aa s is initiatief genomen om de standzekerheid van de waterkeringen tijdens een aardbeving te beoordelen, inclusief de ontwikkeling van een beoordelingsmethode. In deze Leidraad wordt slechts bevestigd dat aardbevingen / -schokken in deze regio een relevante belasting zijn. De veiligheid van de kanaal- en boezemkaden dient ten aanzien van deze belasting te worden beschouwd. Een methodiek voor die beoordeling wordt niet beschreven. In de overige delen van Nederland hoeft een aardbeving niet te worden beschouwd. 38

41 MODULE C: STERKTE EN SCHEMATISERING 39

42 1. STERKTE 1.1. Hoogte Nieuwe kennis In het kader van het WTI2011 is nieuwe kennis ontwikkeld over de erosiebestendigheid van een grasbekleding tegen golfoverslag [Deltares, 2012]. Hierbij is op een aantal dijken onderzoek gedaan met een golfoverslagsimulator. Deze kennis is door DGRW beschikbaar gesteld voor toepassing bij het opstellen van het beheerdersoordeel bij de verlengde derde toetsronde. De oorspronkelijke beoordeling (VTV2006) is gebaseerd op (uitsluitend) het overslagdebiet, een relatie met de golfhoogte wordt daarbij niet gemaakt. Op basis van de ontwikkelde kennis wordt in de nieuwe beoordeling deze relatie wel gelegd. Hierbij wordt tevens rekening gehouden met de verdeling van golfoverslagvolumes in relatie tot het golfoverslagdebiet en de golfhoogte. Daarbij wordt: - de belasting gekarakteriseerd door de frontsnelheid van een overslaande golf; - de sterkte gekarakteriseerd door de kritische snelheid; De beoordeling van de erosiebestendigheid richt zich op de cumulatieve belasting van alle overslaande golven waarbij de kritische snelheid wordt overschreden, gedurende een beschouwde normsituatie. Deze benadering maakt onderscheid naar de golfhoogte. Daarbij is het gunstig indien een gemiddeld overslagdebiet wordt veroorzaakt door veel overslaande kleine golven in plaats van enkele grote golven. Omdat op regionale wateren overwegend sprake is van beperkte golfhoogten, is deze nieuwe kennis ook van belang voor de beoordeling van regionale keringen. Zodoende is besloten in deze Leidraad gebruik te maken van deze nieuwe kennis. Het toetsspoor is gebaseerd op bovengenoemde nieuwe kennis. Nadere toelichting Het beoordelingsspoor Hoogte richt zich primair op de kruinhoogte en de weerstand van de kruin en het binnentalud tegen overslag. Deze weerstand betreft de weerstand tegen erosie en afschuiven van de bekleding. Aanvullend kunnen eisen worden gesteld aan de beheersmatige gevolgen van overslaand water, in verband met mogelijk noodzakelijk ingrijpen onder extreme omstandigheden. De kenmerken van de kering en de aanvullende eisen bepalen in onderlinge samenhang of een kering aan de eisen kan voldoen. Daarbij zijn de beheersmatige gevolgen alleen van belang indien de veiligheid in het geding is. De wijze van toetsing op erosie en lokaal afschuiven van de bekleding op de kruin en het binnentalud door overslaand water hangt af van het bekledingstype. De stabiliteit van de bekleding van de kruin en het binnentalud wordt apart behandeld in D 1.7. Grofweg wordt de sterkte bepaald door de dikte en de kwaliteit van de diverse lagen van de bekleding, en de helling van het binnentalud. Een schematisch overzicht van de belangrijkste begrippen die een rol spelen bij de beoordeling van de kerende hoogte, is weergegeven in Figuur C.1. 40

43 minimaal vereiste kruinhoogte (h kr,min) Toetspeil (h toets) zetting + klink + lokale bodemdaling tot peildatum ( h kr zk) golfoverslaghoogte ( h golf) actuele kruinhoogte (h kr,act) kruinhoogte op peildatum (h kr) kruinhoogtemarge Figuur C.1 Definitie begrippen bij beoordeling hoogte Er geldt: h kr = h kr,act - Δh kr,zk h kr,min = h toets + Δh golf De toets waaraan moet worden voldaan luidt: h kr h kr,min Waarin: h kr : verwachte kruinhoogte op peildatum h kr,act : actuele kruinhoogte (met datum van meting) Δh zk : hoogteafname t.g.v. zetting, klink en lokale bodemdaling tot aan peildatum, inclusief momentane verlaging t.g.v. extreme droogte (in geval van veen aan of nabij het oppervlak) h kr,min : minimaal vereiste kruinhoogte h toets : toetspeil : golfoverslaghoogte Δh golf Kruinhoogte Uitgegaan dient te worden van de verwachte kruinhoogte op peildatum. Hiertoe dient de gemeten kruinhoogte te worden gecompenseerd voor kruindaling gedurende de periode vanaf het inmeten tot de peildatum. Hierbij dient rekening te worden gehouden met zetting (ondergrond), klink en (regionale) bodemdaling (zie paragraaf C 2.6.4, Beoordeling behoud veiligheid). Tijdelijke krimp ten gevolge van droogte is alleen van belang bij droogtegevoelige kaden (zie C 2.3). Kruindaling droogtegevoelige kaden tijdens droogte Tijdens droogte kan bij droogtegevoelige kaden sprake zijn van kruindaling door krimp van veen en organische klei. Voor droogtegevoelige kaden moet zodoende tevens de kruinhoogte worden beoordeeld tijdens de situatie droogte. De wijze waarop moet worden beoordeeld of een waterkering droogtegevoelig is, staat beschreven in paragraaf C 2.3. Hierin staat eveneens de kruindaling die moet worden gehanteerd. Minimale kruinbreedte De kering moet op het niveau van de vereiste kruinhoogte een kruinbreedte hebben van tenminste 1,5 m. In deze eis zijn aanvullende veiligheidsoverwegingen betrokken, zoals een gewenste onkwetsbaarheid 41

44 voor zowel langzame aantastingen gedurende het jaar als (on-) voorziene gebeurtenissen tijdens de normsituatie. Versoepeling van de vereiste breedte voor specifieke situaties en onder strikte voorwaarden is toegestaan. Te denken valt aan situaties waarin de aanvullende veiligheidsoverwegingen minder relevant zijn, bijvoorbeeld bij een geringe kerende hoogte, een flauwe helling van het binnen- en buitentalud, stevig kademateriaal, een beperkte breedte van het regionale water en een hoge frequentie van inspecties op beschadigingen. Aanscherping vormt een toets op geavanceerd niveau. Aanscherping van de kruinbreedte vergt voldoende motivatie, zulks ter beoordeling van het bevoegd gezag. Voor overige toepassingen (zoals kadeverbeteringen, ontheffingen / vergunningen, beleid) is aanscherping niet bedoeld, en geldt standaard de minimum eis van 1,5 m kruinbreedte. Golfoverslaghoogte Voor de beoordeling van de kruinhoogte van een dijkvak moet de vastgestelde golfhoogte, veelal gekarakteriseerd met de significante golfhoogte, nog worden vertaald naar een minimaal benodigde golfoverslaghoogte. Deze golfoverslaghoogte hangt naast de golfhoogte ook af van de eigenschappen van het buitentalud van de kering, met name de begroeiing / bekleding en de taludhelling. Ten behoeve van de berekening van de golfrandvoorwaarden is een (maatgevend hoge) windsnelheid benodigd (zie par. B 1.5). De golfoverslaghoogte kan worden berekend volgens het Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverslag bij Dijken [TAW, 2002] met PC Overslag, al dan niet probabilistisch met behulp van Promotor. Voor de uitvoering van een eenvoudige beoordeling is een aantal tabellen en grafieken samengesteld waaruit de golfhoogten en golfoverslaghoogte eenvoudig kunnen worden afgelezen (zie bijlage 5). De golfhoogten en golfoverslaghoogten zijn bepaald voor alle combinaties van onderstaand beschreven variatie van de relevante kenmerken: 1. het overslagdebiet: 0,1 en 1,0 l/m/s; 2. de maatgevende windsnelheid: 16, 22, 24, 26, 28, 30 en 32 m/s; 3. de waterdiepte: variërend van 2 tot 10 m; 4. de helling van het buitentalud: helling 1:2 en 1:3 (V:H); 5. de breedte van het water (loodrecht): variërend van 10 tot 5000 m. Minimale waakhoogte Uit proeven is gebleken dat overslag bij kleine golfhoogten niet snel tot schade aan de grasbekleding zal leiden. Op smalle wateren ontstaan geen hoge windgolven, tot een breedte van 25 m bedraagt de golfhoogte maximaal 0,25 m (bij een hoge windsnelheid van ca. 30 m/s). Zodoende voldoet op smallere wateren de kruinhoogte al bij een gering verschil tussen de kruinhoogte en de optredende waterstand tijdens de normsituatie. Bij beperkte kruinhoogte is dan al bijna sprake van overlopen. De beoordeling van de hoogte wordt zodoende kwetsbaar voor onzekerheden in de afleiding van de hydraulische belastingen. Zodoende moet een robuuste minimum eis voor de waakhoogte worden gehanteerd, afhankelijk van de betrouwbaarheid van de afleiding van de hydraulische belasting. Zie verder onderdeel 1 van de beoordeling in paragraaf D 1.2. Relatie golfoverslag en overslagdebiet met andere faalmechanismen Op smalle wateren kan bij een betrekkelijk geringe golfhoogte vanuit het oogpunt van erosie een hoog toelaatbaar overslagdebiet resulteren. Een deel van het overslaande water zal in het dijklichaam infiltreren. Dit kan leiden tot verzadiging van het dijklichaam en het ontstaan van een verzadigde 42

45 toplaag. Bij een hoog overslagdebiet geldt ten aanzien van de beschouwing van de overige faalmechanismen dat: - beoordeling van de macrostabiliteit binnenwaarts en microstabiliteit rekening moet worden gehouden met een verhoging van de freatische grondwaterstand door infiltrerend water; - nadrukkelijk gecontroleerd moet worden op evenwijdig afschuiven. Aanvullend geldt dat bij een hoog overslagdebiet geen gebruik kan worden gemaakt van een benadering op basis van een reststerkte, omdat de resulterende onbedekte grond van de kering door het overslaand water versneld kan eroderen. Dit houdt in dat in combinatie met een overslagdebiet hoger dan 0,1 l/m/s: - bij de beoordeling van macrostabiliteit binnenwaarts bij toepassing van de restbreedtebenadering en zoneringsmethode aanvullende voorwaarden worden gesteld (tot 1 l/m/s), of deze benaderingen zelfs niet mogen worden toegepast; - bij de beoordeling van microstabiliteit de benadering met het restprofiel niet mag worden toegepast Opdrijven van veenlagen buitendijks Indien een voorland overstroomt bij hoge waterstanden kunnen veenpakketten opdrijven. Van waterbodems is bekend dat soms bonken veen losraken en opdrijven, met name na baggeren treedt dit op. Door het opdrijven van veenpakketten of bonken neemt de hydraulische weerstand van een voorland of waterbodem af, en kan de stijghoogte in zandlagen onder de waterkering toenemen. Een toename van de stijghoogte is van belang voor de beoordeling op opbarsten, piping en macrostabiliteit binnenwaarts. Opdrijven van veenpakketten in het voorland of uit de waterbodem kan met voldoende waarschijnlijkheid worden uitgesloten als: - de slecht doorlatende laag in het voorland of waterbodem geen mineraal-arme veenlagen bevat; of: - aanwezige mineraal-arme veenlagen in de slecht doorlatende laag worden afgedekt met grondlagen (beneden een eventueel onderhouds- of baggerprofiel 6 ) met een gezamenlijke gewicht dat voldoende is om een opdrijfvermogen van 1 kn/m 3 van de mineraal-arme veenlagen te weerstaan. Opdrijven over grote oppervlakten lijkt alleen op te kunnen treden bij een niet-natuurlijke oorzaak, bijvoorbeeld indien door baggerwerkzaamheden of verdieping van een vaargeul een mineraalarme veenlaag niet meer wordt bedekt door materiaal met een hoger soortelijk gewicht. Spontaan opgedreven zgn. veenbonken of eilanden hebben beperkte afmetingen (niet gedocumenteerde ervaringen). Indien aanwezige mineraal-arme veenlagen kunnen opdrijven dient, bij de berekening van de stijghoogte, de dikte van de slecht doorlatende laag te worden gecorrigeerd. Belangrijk onderscheid is of na opdrijven nog een gedeelte van de slecht doorlatende laag resteert, met: A. na opdrijven resteert een gedeelte van de afdekkende slecht doorlatende deklaag; B. na opdrijven resteert geen slecht doorlatende deklaag. Ad. A: Hiervan kan sprake zijn indien tussen de opgedreven mineraal-arme veenlaag en de zandondergrond zich nog slecht doorlatende (klei-) lagen bevinden. 6 Uitgangspunt hierbij is dat eventueel baggerwerk nauwkeurig wordt uitgevoerd. Indien baggerwerk niet nauwkeurig wordt uitgevoerd (afwijking > 0,25 m), dan dient voor deze analyse als uitgangspunt voor de bodemdiepte het baggerprofiel te worden gecorrigeerd met de nauwkeurigheidsmarge van het baggerwerk. 43

46 Ad.B: Hiervan kan sprake zijn indien de zandondergrond zich direct onder de mineraal-arme veenlaag bevindt. Het opdrijven van veenlagen uit een voorland of de waterbodem met beperkte afmeting leidt tot een geringe toename van de stijghoogte in de zandondergrond onder de dijk (zie kader). Zodoende wordt ten aanzien van het (kunnen) opdrijven van een veenlaag twee situaties onderscheiden: - het opdrijven van een geheel pakket over een grote oppervlakte; - het opdrijven van een geheel pakket over een kleine oppervlakte. Bij de berekening van de stijghoogte gelden de aanwijzingen uit tabel C.1 voor het rekening houden met lokaal opdrijven van veenbonken of eilanden. Deze aanwijzingen zijn gebaseerd op het veronderstelde effect van lokaal opdrijven, en zijn zodoende afhankelijk van het verschil tussen het toetspeil en de (aanwezige) stijghoogte in de ondergrond. Tabel C.1 aanwijzingen voor het rekening houden met lokaal opdrijven van veenbonken of eilanden. Verschil tussen het toetspeil en de aanwezige stijghoogte in de Effect lokaal opdrijven op stijghoogte onder de waterkering Rekening houden met het lokaal opdrijven van veenbonken / -eilanden zandondergrond < 1 m Verwaarloosbaar Nee Tussen 1 en 2 meter Verwaarloosbaar bij beperkte afmetingen van een opdrijvende veenbonk / -eiland Nee, mits aangetoond wordt dat eventuele veenbonken / eilanden een maximale afmeting van 10 x 10 (L x B, m 2 ) hebben 7 > 2 meter Niet zonder meer verwaarloosbaar Wel rekening mee houden Indien rekening moet worden gehouden met lokaal opdrijven kan de invloed op de stijghoogte worden berekend met een 2-dimensionale grondwaterstromingsmodel. Dit is een conservatieve aanpak, omdat hierbij wordt uitgegaan van een oneindig brede veenbonk / -eiland. Voor een minder conservatieve aanpak kunnen 3-dimensionale grondwaterstromingsberekeningen worden uitgevoerd. Gat in afdekkende slecht doorlatende pakket met beperkte omvang In 3-dimensionale grondwaterstromingsberekeningen is door Acacia [zie STOWA 2015] bepaald in welke mate de stijghoogte in de zandlaag onder en achter de dijk toeneemt bij verschillende afmetingen van een gat in het afdekkende slecht doorlatende pakket. Deze berekeningen zijn gemaakt bij betrekkelijk ongunstige aannamen, zoals: 1. het gat bevindt zich direct bij de buitenteen van de dijk, waardoor de invloed op de stijghoogte onder dijk het grootst is (ten opzichte van een grotere afstand); 2. een hoge weerstand van het slecht doorlatende pakket (1000 dagen), waardoor een gat een relatief grote toename van de infiltratie van oppervlaktewater heeft; 3. een weerstandsvrij contact tussen het oppervlaktewater en de zandondergrond, de vorming van sliblaag met enige hydraulische weerstand is verwaarloosd. Uit deze berekeningen blijkt dat de stijghoogte bij een gat met een afmeting tot (L x B) 10 x 10 m 2 slechts beperkt stijgt (de toename bedraagt minder dan 5 tot 10% van het verschil tussen de oorspronkelijke stijghoogte en de waterstand. Bij grotere afmetingen neemt de toename van de stijghoogte toe. Bij zeer grote afmetingen (60 x 20 m 2 ) bedraagt de toename ca. 45% van het oorspronkelijke verschil. 7 Een rekenmethode hiervoor ontbreekt, het aantonen dient te geschieden op basis van (geregistreerde) afmetingen van waargenomen veenbonken / -eilanden. 44

47 NOOT: het eventuele effect van een spleet langs een doorgaande beschoeiing kan op basis van bovenstaande resultaten niet zonder meer worden verwaarloosd. Wel geeft dit aanleiding te veronderstellen dat het effect in veel situaties gering zal zijn. Een methode om de eventuele lengte van een spleet langs de beschoeiing te bepalen ontbreekt echter, waardoor in dit geval geen maximale lengte kan worden afgeleid. Zodoende dient voor een spleet (ondanks de beperkte breedte) toch rekening te worden gehouden met het effect daarvan op de stijghoogte. Uitsluitend indien sprake is van een lokale beschoeiing met een geringe lengte (kleiner dan 10 m) mag het effect van een spleet op de stijghoogte worden verwaarloosd. Voor overige situaties is het effect van een spleet op de stijghoogte met een 2-dimensionale grondwaterstromingsberekening te bepalen. Foto C.1 Opgedreven veenbonk (foto Hoogheemraadschap Schieland & de Krimpenerwaard) 1.3. Piping / Heave Het toetsproces van de beoordeling op piping en heave kent drie niveau s. In het eerste (eenvoudige) niveau wordt gecontroleerd of het mechanisme piping voor het betreffende kering relevant is. Op het tweede (gedetailleerde) niveau wordt het gevaar voor piping beoordeeld volgens een vastgestelde methode. Op een derde (geavanceerd) niveau wordt het gevaar voor piping beoordeeld op basis van specifieke methoden of bijzondere (lokale) kenmerken van de belasting en sterkte van de kering. Voor een beschrijving van beide mechanismen wordt verwezen naar het onderzoeksrapport Zandmeevoerende Wellen [Deltares, 2012]. Nuttige informatie bij de uitwerking van dit beoordelingsspoor is beschreven in de zgn. Werkwijzer Piping bij Dijken [Min. I&M, 2014] en in de Schematiseringshandleiding die in het kader van het WTI wordt opgesteld. Droogte Voor sommige kaden geldt dat de opbarstveiligheid tijdens extreme droogte lager kan zijn dan tijdens de (standaard) beschouwde hoogwater (= natte) situatie. Indien de kering in deze situatie water keert, kan 45

48 deze situatie uit oogpunt van piping maatgevend zijn 8. Voor deze kaden dient het gevaar voor piping tevens voor de situatie droogte te worden beoordeeld. Dit betreft kaden: I. waar de opbarstveiligheid van het afdekkende pakket afneemt tijdens droogte; II. die tijdens perioden van droogte waterkerende zijn. Ad.II. een kering is waterkerend indien de waterstand tijdens perioden van droogte hoger is dan het maaiveldniveau in het achterland. Voor deze situatie dient te worden uitgegaan van een waterstand met een overschrijdingsfrequentie van eens per jaar (1/1 per jaar). Voor een realistische beoordeling van het mechanisme piping is een goede en nauwkeurige schematisering van groot belang. Speciaal vanwege het 2-dimensionale karakter van de beoordeling van piping dient een nauwkeurige en zo nodig gedetailleerde indeling in kadetrajecten te worden gemaakt. Grote variaties binnen een kadetraject in bijvoorbeeld het maaiveldniveau in het achterland of de dikte van de deklaag in zowel het achterland als het voorland of de waterbodem dienen te worden voorkomen. Zo nodig kan met een gevoeligheidsanalyse worden vastgesteld: - in welke mate aanwezige variaties van invloed zijn op het resulterende oordeel; en op basis daarvan: - welke mate van variaties binnen één schematisering acceptabel zijn cq. welke mate van verfijning van de indeling kadetrajecten nodig is. Een generieke schematisering van één maatgevend profiel van een kadetraject voor de beoordeling van alle faalmechanismen is niet mogelijk. Bij de gedetailleerde beoordeling op piping dient het maatgevende profiel specifiek uit oogpunt van piping te worden gekozen. Kennis van de beheerder met het gedrag van de kering dient hierbij nadrukkelijk te worden betrokken. Het onderzoeksrapport Zandmeevoerende Wellen [Deltares, 2012] noemt enkele aandachtspunten voor veldonderzoek, de selectie en schematisering van een maatgevend dwarsprofiel. Dit is tevens van belang uit oogpunt van de gekozen veiligheidsfilosofie. Gekozen is namelijk om (op dit moment) geen factor voor het lengte-effect te introduceren bij de beoordeling van piping voor regionale keringen. Deze keuze volgt uit de wens om in deze periode de veiligheidsfilosofie zo min mogelijk te wijzigen. In het kader van de actualisatie van de visie op de regionale keringen (in 2015) zal vooraleerst worden besloten over de aard van de normering (overschrijdingskans of overstromingskans / -risico), waarna een integrale aanpassing van de veiligheidsfactoren zal worden uitgewerkt. Verwaarlozing van het lengte-effect is acceptabel indien met grote zorg een (juist voldoende) veilige schematisering van het maatgevend profiel wordt opgesteld. Van belang daarbij is dat bij de beoordeling op piping het maatgevende profiel specifiek uit oogpunt van piping moet worden geselecteerd. Dit is niet per definitie een generiek gekozen maatgevend profiel. Zo nodig vergt dit een gedetailleerde indeling van een waterkering in kadetrajecten. Specifiek bij regionale keringen en speciaal boezem- en kanaalkaden is een extra aandachtspunt de soms beperkte rol van de buitenwaterstand op de stijghoogte in de zandondergrond. binnendijks. Regionale grondwaterstroming kan een dominante invloed hebben, waardoor het denkbaar is dat bij hoge waterstanden geen (toename van de) grondwaterstroming onder de kade optreedt. Piping kan dan niet optreden. Zodoende wordt voor boezem- en kanaalkaden aanbevolen als onderdeel van de beoordeling op piping een geohydrologische analyse uit te voeren. Ten aanzien van de gedetailleerde beoordeling van piping en de bepaling van de stijghoogte gelden onderstaande aanwijzingen voor optimalisatie van de uitgangspunten / schematisering. 8 Opgemerkt wordt dat tijdens perioden van droogte naast een lager gewicht van de deklaag ook sprake kan zijn van een verlaagd polderpeil (deels is dit aan elkaar gekoppeld). 46

49 Intredeweerstand voorland of waterbodem Indien een slecht doorlatend pakket in het voorland of op de waterbodem niet voldoet aan de eisen voor het uitsluiten van een intredepunt, mag de aanwezigheid daarvan wel in rekening worden gebracht bij de nadere beschouwing van opbarsten, heave en piping. Hiertoe bestaan twee mogelijkheden: 1. opnemen in de aanwezige kwelweglengte, als een effectieve kwelweglengte in het voorland; 2. het reduceren van het aanwezig verval over de waterkering 9. Benadrukt wordt dat deze optimalisaties niet gelijktijdig toegepast mogen worden. Ad.1 Opnemen in kwelweglengte Ook bij een geringere dikte heeft zo n pakket invloed op de controle op piping, doordat het theoretische intredepunt voor de grondwaterstroming in de zandlaag van de dijk af wordt verplaatst (ten opzichte van een situatie zonder voorland cq. verwaarlozing van de aanwezigheid). Hiermee wordt de aanwezige kwelweglengte verlengd. De verlenging kan niet leiden tot een voorlandlengte groter dan de fysiek aanwezige (en beschermde) voorlandlengte. Bij aanwezigheid van een slecht doorlatende deklaag in het voorland of op de waterbodem kan het intreepunt worden genomen op een afstand L 1 van de buitenteen [TAW, 1985]. Deze afstand kan als volgt worden berekend: L 1 = λ 1 tanh (L 1 /λ 1 ), met λ 1 = kdc Met: L 1 : kd c lengte voorland waarin afdekkende laag aanwezig is; de doorlatendheid en dikte van het zandpakket in het voorland; de weerstand van de afdekkende slecht doorlatende laag in het voorland Ad.2 Door de hydraulische weerstand van de deklaag in het voorland is de stijghoogte in de zandlaag nabij de buitenteen van de dijk lager dan de waarde die resulteert bij een verondersteld weerstandsvrij contact. Hierdoor is eveneens de gradiënt van de stijghoogte in de zandlaag onder de dijk geringer dan de gradiënt die volgt uit het verschil tussen toetspeil en polderpeil of maaiveld binnendijks. Voor de berekening van de stijghoogte in de zandondergrond nabij de buitenteen wordt verwezen naar het Technisch Rapport Waterspanningen bij dijken [TAW, 2004]. Boezem- en kanaalkaden Bij de uitwerking van deze mogelijkheid is het nuttig te beschikken over metingen van de stijghoogte in de zandondergrond. Aan de hand van deze metingen kan worden vastgesteld welk stijghoogte verloop onder normale omstandigheden aanwezig is, en welke weerstand de deklaag op de waterboden of in het voorland biedt. Metingen onder dagelijkse / normale omstandigheden kunnen direct dienen voor afleiding van de weerstand en de gradiënt in de zandondergrond, indien geen afname van de intredeweerstand wordt verwacht (bijv. door erosie, opdrijven of baggeren). Indien wel rekening moet worden gehouden met een afname van de intredeweerstand, kunnen de metingen dienen bij grondwaterstromingsberekeningen. Speciaal voor waterkeringen langs smalle wateren kan de tweede mogelijkheid interessant zijn, omdat de werkelijk aanwezige breedte van de waterbodem de grootte van de optimalisatie beperkt. In dergelijke gevallen zal de tweede mogelijkheid tot een grotere optimalisatie leiden. 9 Opgemerkt wordt dat deze optimalisatie een ongevalideerde toepassing van de rekenmethode is, in onderzoeken naar piping (SBW programma in het kader van WTI2011) is uitgegaan van een weerstandsvrij contact tussen het oppervlaktewater en het grondwater in de zandlaag. 47

50 Onderhoudsprofiel tot in zandondergrond Bij sommige regionale wateren (m.n. kanalen) reikt het onderhoudsprofiel tot in de zandondergrond. Indien bij de beoordeling van opbarsten, heave en piping de situatie na baggeren wordt beschouwd resulteert een schematisering met een weerstandsvrij contact tussen het boezemwater en het grondwater in de zandondergrond. Dit leidt tot een erg conservatieve schematisering bij de beoordeling op piping, omdat: 1. na baggeren de waterbodem betrekkelijk snel dicht slibt, en zich binnen enkele uren al een hydraulische weerstand vormt; 2. baggerwerkzaamheden normaliter niet worden uitgevoerd tijdens maatgevend hoogwatersituaties. Ad. 1 De snelheid is onder andere afhankelijk van de hoeveelheid slibdeeltjes in het oppervlaktewater en de aanvoer daarvan, de snelheid van infiltratie, het verschil tussen waterpeil en de stijghoogte in de zandondergrond en de mate waarin het water wordt vertroebeld (bijv. door scheepvaart). Ook de aard van de baggerwerkzaamheden heeft invloed op de vorming van een sliblaag, uit oogpunt van de snelle vorming van een sliblaag is schoon baggeren ongunstig. Zodoende is voor deze situatie als optimalisatie toegestaan uit te gaan van een waterstand lager dan toetspeil. Deze waterstand dient te zijn onderbouwd met voorwaarden ten aanzien van het baggeren (aan de hand van een waterstand waarbij baggerwerkzaamheden worden stilgelegd). Indien deze optimalisatie wordt toegepast dient aanvullend op piping te worden gecontroleerd voor de situatie tijdens toetspeil. Bij de berekening van de stijghoogte mag daarbij rekening worden gehouden met een minimale hydraulische weerstand van de waterbodem van 5 dagen Macrostabiliteit binnentalud Nieuwe kennis Ten aanzien van de berekening van de macrostabiliteit van waterkeringen is op dit moment sprake van een overgangssituatie. Vigerend (LTV2007, geïnspireerd op het VTV2006) is een gedraineerde stabiliteitsberekening gebaseerd op het Mohr-Coulomb model. Het WTI2017 zal waarschijnlijk een nieuw materiaalmodel voor het karakteriseren van het gedrag van grond voorschrijven, gebaseerd op het Critical State Soil Mechanics model (CSSM) en de Stress History And Normalized Soil Engineering Properties (SHANSEP) methode. Voor grondsoorten met een relatief lange hydrodynamische periode in relatie tot de belastingduur dient daarbij de ongedraineerde (bezwijk-) sterkte te worden gehanteerd. Voor een nadere toelichting van dit model en de verschillen met de vigerende aanpak wordt verwezen naar [Deltares, 2014a]. Op dit moment is binnen het WTI2017 echter nog niet definitief besloten om het huidige Mohr- Coulomb model te vervangen door het nieuwe materiaalmodel. DGRW heeft aangegeven over te willen gaan op het nieuwe materiaalmodel indien wordt voldaan aan enkele voorwaarden die door ENW en WTI coördinatiegroep zijn gesteld. Die voorwaarden betekenen dat een aantal zaken inhoudelijk nog moeten worden uitgewerkt (in 2015), waarna besluitvorming plaats vindt. Zodoende is het op dit moment niet opportuun om voor de regionale keringen deze overstap al wel te maken. Bovendien ontbreekt hiervoor nog een volledig set partiële veiligheidsfactoren, afgestemd op de veiligheidsfilosofie en de veiligheidsniveau s voor regionale waterkeringen. Een dergelijk set partiële veiligheidsfactoren is voor de primaire keringen in ontwikkeling (geplande oplevering: eind 2015). Definitieve overgang naar het nieuwe materiaalmodel (inclusief een volledige set partiële veiligheidsfactoren) kan voor de regionale waterkeringen waarschijnlijk pas na 2015 plaatsvinden. Het nieuwe materiaalmodel heeft vergaande consequenties voor de beoordeling van de stabiliteit van 48

51 een regionale kering. Vooraleerst omdat andere gegevens verzameld moeten worden (andere invulling van het grond- en laboratoriumonderzoek en de parameterbepaling). Maar ook omdat volgens dit model een andere stabiliteitsfactor resulteert. Uit een consequentieanalyse voor primaire keringen is gebleken dat ten opzichte van het Mohr-Coulomb model zowel hogere als lagere stabiliteitsfactor worden berekend [Deltares, 2014a]. Voor boezemkaden worden hogere stabiliteitsfactoren berekend [Geo, 2013]. Deze consequentie analyse betrof echter een beperkt aantal boezemkaden (weliswaar met enige diversiteit), het is zodoende beslist niet zeker dat dit beeld voor alle boezemkaden en de overige regionale waterkeringen geldt. Het is niet mogelijk om in een beoordelingsschema voor de stabiliteit beide methoden toe te passen, bijv. op de verschillende niveau s van de toetsing. Vooraleerst omdat op voorhand niet zeker is welke methode leidt tot de laagste stabiliteitsfactor. Bovendien dienen verschillende parameters te worden verzameld in het grondonderzoek. In deze Leidraad blijft vooralsnog de gedraineerde stabiliteitsberekening gebaseerd op het Mohr- Coulomb model vigerend. De sterkte eigenschappen van de grondlagen dienen daarbij te zijn bepaald met triaxiaal- en/of Direct Simple Shear - proeven Conform ook het advies van het ENW wordt daarbij gewaarschuwd voor de waarschijnlijke overgang naar de methode op basis van de ongedraineerde (bezwijk-) sterkte en het CSSM model. Vanwege de grote consequenties van een overgang is in deze leidraad een werkwijze voor de beoordeling van de stabiliteit van regionale keringen pragmatisch uitgewerkt. Deze werkwijze vormt geen alternatief voor de nu nog vigerende methode, maar dient om de waterkering beheerder tijdig te informeren over deze ontwikkeling (om desinvesteringen te voorkomen) en eventueel gewenste verkenningen van de consequenties van de nieuwe methode mogelijk te maken met een voorlopig beoordelingsschema. Dit voorlopige beoordelingsschema is beschreven in bijlage 9. Onderstaand volgt een nadere toelichting bij de stappen 3 en 4 van de gedetailleerde beoordeling, betreffende: - stap 3: - keuze glijvlakmodel; - stap 4: - Materiaalfactor - Schadefactor - Modelfactor - schematiseringsfactor Nadere toelichting bij stap 3: keuze glijvlakmodel Voor de berekening van de stabiliteit van een waterkering kan gebruik worden gemaakt van een analytisch glijvlakmodel of van een eindige elementen methode. In Nederland worden overwegend de glijvlakmodellen Bishop, LiftVan en Spencer - van der Meij toegepast. Toepassing van een eindige elementen methode kan bijvoorbeeld nuttig zijn indien sprake is van een complexe geometrie van de waterkering of laagopbouw van de waterkering en de ondergrond of gebruik wordt gemaakt van niet-stationair berekende waterspanningen. Bijkomend voordeel van een eindige elementen methode is dat geen glijvlak wordt opgelegd, en dat de optredende vervormingen kunnen worden berekend. Aanwijzingen voor de toepassing voor een eindige elementen methode zijn beschreven in het Technisch Rapport Analyse Macrostabiliteit Dijken met Eindige Elementen Methode [Deltares, 2010]. Toepassen van de EEM stelt aanvullende eisen aan de aard en omvang van geotechnische parameters. Van belang bij een keuze voor de analytische glijvlakmodellen is onder andere: - het opbarsten/opdrijven van een afdekkend pakket slecht doorlatende lagen in het achterland 49

52 Bishop is dan minder geschikt, en heeft LiftVan en/of Spencer-van der Meij de voorkeur - de aanwezigheid van dunne (relatief) slappe grondlagen Bishop is dan minder geschikt, omdat niet-cirkelvormige glijvlakken door de slappe grondlaag maatgevend kunnen zijn. Meer informatie over glijvlakmodellen en de keuze daarvan is beschreven in de Schematiseringshandleiding Macrostabiliteit (Deltares, in wording). In de modellen Bishop en LiftVan worden niet alle krachten en momenten op de drukstaaf meegenomen. Met name het model Bishop en in mindere mate LiftVan benaderen daardoor de werkelijkheid minder goed dan het model Spencer van der Meij. Op dit moment kent het model Spencer van der Meij nog een enkele onvolkomenheid, met name bij (extreme) opbarstsituaties. Hierdoor kan het model een onrealistisch gevormd glijvlak berekenen, waardoor twijfel kan ontstaan over de juistheid van de berekende stabiliteitsfactor. Dit is door de gebruiker goed waar te nemen, zeker wanneer de druklijn in ogenschouw wordt genomen. De kans op een onrealistisch gevormd glijvlak treedt vooral op bij (onrealistisch) lage evenwichtsfactoren (< 0,50) bij opbarstsituaties en toepassing van sterkte-reductie (c en ϕ = 0 in opbarstzone). Huidige verwachting is dat deze onvolkomenheid eind 2015/begin 2016 is verholpen. Deze opmerking dan verwijderen In navolging op de keuze in het WTI2017 (Ringtoets) voor de toepassing van het rekenmodel Spencer van der Meij behoeft uitsluitend dit model te worden toegepast voor de beoordeling van de binnenwaartse stabiliteit van regionale keringen. Wanneer twijfel bestaat over de juistheid van een berekening uitgevoerd met het rekenmodel Spencer van der Meij, wordt geadviseerd tevens een berekening te doen volgens de methode LiftVan. Indien in dergelijke gevallen de methode LiftVan wel een realistisch glijvlak geeft, geldt deze uitkomst als eindresultaat van de stabiliteitsberekening. Aanwijzingen voor zo n controle zijn beschreven in [Deltares, 2014b]. Modelkeuze controle op horizontaal evenwicht Voor de controle van het horizontaal evenwicht van droogtegevoelige waterkeringen moet het glijvlakmodel Spencer Van der Meij worden gebruikt. Dit model beschouwt voor de afzonderlijke lamellen het volledig krachten- en momentenevenwicht en doet daarmee het meest recht aan de werkelijkheid. Een analyse op de geschiktheid van de beschikbare rekenmodellen voor de controle op horizontale stabiliteit [Deltares, 2014b] wijst uit dat het rekenmodel Horizontal Balance onvoldoende geschikt is. Het model beschouwt slechts de horizontale waterkrachten en negeert daarbij de gronddrukken (zowel actief als passief) evenals het verticale- en momentenevenwicht. Hierdoor geeft het model een zeer conservatieve ondergrens van de sterkte. Het gebruik van het rekenmodel Horizontal Balance wordt daarom afgeraden voor de controle op het horizontaal evenwicht van regionale waterkeringen. De methode LiftVan is in de huidige praktijk het meest gangbare model voor de controle op stabiliteit. Bij deze methode worden het momentenevenwicht, het verticaal evenwicht per lamel en het horizontaal evenwicht op de randen van de schuifvlakdelen (actief deel, drukstaaf en passief deel) beschouwd. Wat het horizontaal evenwicht van de drukstaaf betreft, wordt de waterdruk over de drukstaaf vooralsnog als constant aangenomen en wordt daarom het verval van de waterdruk over de drukstaaf niet volledig beschouwd. Het model LiftVan benadert daardoor de werkelijkheid minder goed dan het model Spencer Van der Meij. 50

53 Nadere toelichting bij stap 4: Materiaalfactor De materiaalfactor is afhankelijk van de gekozen wijze voor de stabiliteitsanalyse. Onderscheid wordt gemaakt in de vigerende werkwijze conform het Mohr-Coulomb materiaalmodel. Afhankelijk van de gekozen werkwijze moet de juiste set materiaalfactoren worden gehanteerd. Zie hieronder. Toepassing Mohr-Culomb model met gedraineerde parameters Op dit moment bestaan verschillende sets materiaalfactoren afgestemd op de gedraineerde stabiliteitsberekeningen volgens het Mohr-Coulomb materiaalmodel. Dit betreft: 1. de groene versie schrijft (gebaseerd op het VTV2006) de materiaalfactoren voor zoals beschreven in het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies [TAW, 2001]. Deze materiaalfactoren zijn inmiddels aangepast, de aangepaste waarden zijn beschreven in een addendum [ENW, 2007]; 2. het Addendum Boezemkaden biedt aanvullend de mogelijkheid om uit te gaan van de materiaalfactoren die specifiek voor boezemkaden zijn afgeleid. Toepassing van deze materiaalfactoren is uitsluitend toegestaan in combinatie met het hanteren van een schematiseringsfactor (zie ook verder in deze paragraaf). Bij toepassing van het Mohr-Coulomb model moeten de volgende materiaalfactoren worden toegepast: - keringen langs regionale rivieren: tabel C.2 (conform Add. TRWG [= ENW, 2007]); - compartimenteringskeringen: tabel C.2 (conform Add. TRWG [= ENW, 2007]); - boezem- en kanaalkaden 10 : tabel C.3 (conform Addendum LTV [STOWA, 2010]). Gezien de waarschijnlijke overgang naar een nieuwe methode wordt, om onnodig werk te voorkomen, opgemerkt dat eerder geaccepteerde werkwijzen (bijv. voor boezemkaden met materiaalfactoren conform de groene versie) niet per definitie moeten vervallen. In overleg met de toezichthouder kan worden besloten deze resultaten voorlopig te accepteren. Tabel C.2 Materiaalfactoren regionale waterkeringen uit het Addendum TRWG [ENW, 2007]. Grondsoort en parameter Variatie-coëfficiënt V γ m volumieke massa nat/droog (ρ) 1,0 klei (TP-CU-5%) - cohesie (c) 0,45 1,25 - inwendige wrijving (tan φ) 0,20 1,20 veen (TP-CU-5%) - cohesie (c) 0,80 1,50 - inwendige wrijving (tan φ) 0,25 1,25 zand (TP-CD) - cohesie (c) n.v.t. n.v.t. - inwendige wrijving (tan φ) 0,15 1,20 TP-CU-5% = triaxiaalproef, geconsolideerd en ongedraineerd, met 2 à 5% vervorming TP-CD = triaxiaalproef, geconsolideerd en gedraineerd Bij aantoonbaar lagere variatiecoëfficiënten voor cohesie en inwendige wrijving kunnen aangescherpte materiaalfactoren worden afgeleid. Bijvoorbeeld in het geval van natuurlijke niet-organische klei, waarvoor is aangetoond dat de variatiecoëficiënten voor cohesie en inwendige wrijving kleiner of gelijk zijn aan respectievelijk V c 0,275 en V φ 0,15, geldt γ m,c = 1,15 en γ m, tan φ = 1,15 10 Indien de waterstand op een kanaal afvoergedomineerd is, dienen de kanaalkaden als keringen langs een regionale rivier te worden beschouwd, en de bijbehorende materiaalfactoren te worden gehanteerd. 51

54 Tabel C.3 Materiaalfactoren voor boezemkaden (uit: Materiaalfactoren boezemkaden [STOWA, 2009] Grondsoort en parameter Variatie-coëfficiënt V γ m alle grondsoorten volumieke massa nat/droog (ρ) 1,0 klei veen zand (TP-CU-5%) - cohesie (c) 0,45 1,20 - inwendige wrijving (tan φ) 0,20 1,15 (TP-CU-5%) - cohesie (c) 0,80 1,35 - inwendige wrijving (tan φ) 0,25 1,15 (TP-CD) - cohesie (c) n.v.t. n.v.t. - inwendige wrijving (tan φ) 0,15 1,15 TP-CU-5% = triaxiaalproef, geconsolideerd en ongedraineerd, met 2 à 5% vervorming TP-CD = triaxiaalproef, geconsolideerd en gedraineerd Bij aantoonbaar lagere variatiecoëfficiënten voor cohesie en inwendige wrijving kunnen aangescherpte materiaalfactoren worden afgeleid. Bijvoorbeeld in het geval van natuurlijke niet-organische klei, waarvoor is aangetoond dat de variatiecoëfficiënten voor cohesie en inwendige wrijving kleiner of gelijk zijn aan respectievelijk V c 0,275 en V φ 0,15, geldt γ m,c = 1,10 en γ m,tan φ = 1,10. Voor veen waarvoor is aangetoond dat de variatiecoëfficiënten voor cohesie en inwendige wrijving kleiner of gelijk zijn aan respectievelijk V c 0,45 en V φ 0,20, geldt γ m,c = 1,20 en γ m,tan φ = 1,15. De materiaalfactor is tevens afhankelijk van de laboratoriumproef. In deze tabellen ontbreekt nog een materiaalfactor voor veen indien de sterkte is bepaald met Direct Simple Shear proeven. Teneinde de toepassing van DSS proeven binnen de vigerende werkwijze mogelijk te maken, zijn materiaalfactoren voor de direct simple shear proeven vastgesteld. De waarden zijn pragmatisch vastgesteld, gebaseerd op overleg met Deltares. De keuze van deze materiaalfactoren (incl. het maximale rekniveau) leidt tot conservatieve (= lage) rekenwaarden van de sterkte-eigenschappen. Voor de vaststelling van de rekenwaarden van de schuifsterkte parameters voor veen op basis van DSS proeven (bij max. 40% schuifrek) moet worden uitgegaan van de volgende materiaalfactoren: - cohesie: 1,5 - tangens ϕ: 1,2 Deze waarden zijn gebaseerd op: - cohesie: NEN tangens ϕ: op basis van: - γ m1 voor de beproevingsmethode: gelijk aan 1,0 gesteld. - γ m2 voor de beschrijving van het materiaalgedrag: volgens TAW-Leidraden Deze waarden zijn relatief conservatief. Voor een specifieke proevenverzameling is aanscherping mogelijk, dit vergt maatwerk en is niet in deze Leidraad beschreven. Nadere toelichting bij stap 4: Schadefactor De schadefactor is afhankelijk van het type regionale waterkeringen en de veiligheidsnorm daarvan. Voor boezemkaden en keringen langs regionale rivieren varieert de waarde van de schadefactor van 0,8 tot 1,0, bij resp. een overschrijdingsfrequentie van 1/10 tot 1/1.000 (zie tabel C.4). 52

55 Voor compartimenteringskeringen geldt een (standaard-) waarde 1,0, deze waarde is niet afhankelijk van de norm van de compartimenteringskering. 11 In heel bijzondere situaties is aan regionale keringen een veiligheidsnorm van 1/1250 toegekend, voor deze keringen dient een schadefactor van 1,1 te worden gebruikt. Tabel C.4 Vereiste schadefactor stabiliteit binnentalud boezemkaden en keringen langs regionale rivieren Normfrequentie waterkering [1/jaar] Schadefactor [-] 1/10 0,8 1/30 0,85 1/100 0,9 1/300 0,95 1/1000 1,0 1/1250 1,1 Nadere toelichting bij stap 4: Modelfactor De modelfactor is afhankelijk van het rekenmodel en het toegepaste model voor grondgedrag. Bij de huidige werkwijze met gedraineerd grondgedrag wordt aanvullend onderscheid gemaakt in het al dan niet optreden van opdrijven/opbarsten van de deklaag in het achterland. Onderstaande tabel presenteert de modelfactoren. Tabel C.5 Modelfactoren bij toepassing van het Mohr-Coulomb materiaalmodel (gedraineerd grondgedrag) Rekenmodel / stabiliteitsanalyse Modelfactor 12 Bron (status) Bishop 1,0 VTV2006 (vigerend) LiftVan 1,05 VTV2006 (vigerend) EEM Mohr Coulomb 1,0 VTV2006 (vigerend) Spencer Van der Meij zonder opdrukken 0,95 Concept TR Macrostabiliteit (niet vigerend) met opdrukken 1,05 Concept TR Macrostabiliteit (niet vigerend) Nadere toelichting bij stap 4: Schematiseringsfactor De schematiseringsfactor verdisconteert onzekerheden in de gehanteerde veilige schematisering van uitgangspunten bij de stabiliteitsbeoordeling ten aanzien van de geometrie, bodemopbouw en waterspanningen. De waarde varieert tussen 1,2 en 1,0. Bijlage 2 presenteert een werkwijze voor de afleiding van de schematiseringsfactor voor regionale keringen. De schematiseringsfactor gaat niet over uitgangspunten maar over schematiseringsfouten/-keuzen. 11 Deze waarde is gekozen vanwege het betrekkelijk grote belang wat een compartimenteringskering mogelijk beschermd, in combinatie met de aard van het overstromingswater (buitenwater). 12 Dit betreft de totale rekenmodelfactor, deze waarde is het product van enerzijds onzekerheden in het rekenmodel en anderzijds een 3D-effect. 53

56 1.5. Macrostabiliteit buitentalud Specifiek voor permanent waterkerende boezem- en kanaalkaden gelden de volgende opmerkingen ten aanzien van de aanvullende oorzaken voor instabiliteit van het buitentalud en de schematisering van de belasting. - Laag water door natuurlijke variatie Qua waterstand is sprake van een laag boezempeil. Daarbij geldt dat de freatische lijn in het kadelichaam eveneens laag zal zijn indien de lage waterstand wordt veroorzaakt door droogte. Indien de oorzaak afwaaiing betreft dient te worden uitgegaan van een gemiddelde grondwaterstand. Verder dient alleen voor kaden met een verkeersweg een reguliere (= behorende bij de verkeersklasse) verkeersbelasting te worden gehanteerd, met het transport van materiaal / materieel in het kader van noodmaatregelen hoeft geen rekening te worden gehouden. Eventuele maatregelen voor het herstel van de kaden worden verondersteld na afloop van de laagwaterperiode te worden uitgevoerd. - Laag water door een val van de buitenwaterstand na een calamiteit elders Qua waterstand is sprake van een extreem laag boezempeil. Dit betreft het boezempeil zoals dat optreedt tijdens de overstroming zelf, en niet de waterstand die zich uiteindelijk weer instelt na het volledig overstromen van de polder. De grootte van de daling is met name afhankelijk van de afstand van de kade tot de bres. Meest conservatief is uit te gaan van een zeer geringe waterdiepte in de boezem. Het boezempeil tijdens deze situatie kan door een specifieke berekening worden bepaald. Verder dient voor deze situatie worden uitgegaan van een hoge ligging van de freatische lijn in het kadelichaam (meest conservatief, situatie met een calamiteit tijdens een hoogwatersituatie). Met het transport van materiaal / materieel in het kader van noodmaatregelen dient uitsluitend rekening te worden gehouden indien het calamiteitenplan voor de polder waar de calamiteit is opgetreden voorziet in het transport van materiaal / materieel over de beschouwde kade. In de overige gevallen dient de verkeersbelasting conform de verkeersklasse van de weg te worden gehanteerd. Zie voor de schematisering van de verkeersbelasting de aanwijzingen in par van module B. - Zwaar verkeer Qua waterstand dient te worden uitgegaan van streefpeil. Daarbij moet worden uitgegaan van een hoge ligging van de freatische lijn in het kadelichaam. Voor de schematisering van de verkeersbelasting gelden de aanwijzingen zoals beschreven in par van module B. Ter overweging wordt de waterkeringbeheerder aanbevolen na te gaan of op enigerlei wijze de situatie met een reguliere verkeersbelasting op een kwalitatieve wijze kan worden beoordeeld, bijvoorbeeld op basis van bewezen sterkte (betreffende een verkeersbelasting). Belangrijke voorwaarden voor de kansen op een succesvolle toepassing hiervan zijn: o inspectie van de kade toont de langjarige afwezigheid van faalverschijnselen aan; o tot de peildatum neemt de sterkte van het buitentalud niet af; o tot de peildatum neemt de belasting van het buitentalud niet toe. Schadefactor Een differentiatie tussen de binnenwaartse en buitenwaartse stabiliteit is niet gemaakt. Bij het gedetailleerd toetsen van de stabiliteit buitenwaarts gelden dezelfde schadefactoren als voor de stabiliteit binnenwaarts. 54

57 1.6. Stabiliteit voorland Nieuwe kennis Het belangrijkste resultaat van kennisontwikkeling in het kader van het WTI2017 is een aanvulling van de gedetailleerde en geavanceerde toetsing voor wat betreft het bepalen van de kans op het falen van een dijk ten gevolge van een zettingsvloeiing. Het gaat daarbij zowel om een bepaling van de kans op het optreden van een zettingsvloeiing als de kans dat de inscharingslengte een kritieke waarde overschrijdt. De statistiek bij deze kansbepalingen is vooral ontleend aan ervaringen / waarnemingen uit Zeeland 13. De werkwijze in de Handreiking is zodoende weinig bruikbaar voor regionale waterkeringen, bijvoorbeeld omdat: - de dynamiek van de geulen in een getijdegebied afwijken van de dynamiek van een eventuele geul in een regionaal watersysteem; - de zandgradatie mogelijk afwijkt van het veelal betrekkelijk fijne zand in Zeeuwse vooroevers. Voor een toepassing van de Handreiking in andere gebieden dient de methode te worden vertaald. De Handreiking noemt daartoe enkele (voorlopige) voorstellen waarmee de gedetailleerde toetsing vertaald kan worden voor situaties die afwijken van de vooroevers langs de Zeeuwse getijdegeulen. Instabiliteit van het voorland kan de standzekerheid van een waterkering bedreigen, indien dit leidt tot een inscharing tot in of vlakbij de waterkering. Zodoende vormt een beoordeling van het voorland onderdeel van de toetsing op veiligheid van primaire keringen. Voor de beoordeling van regionale waterkeringen is instabiliteit van het voorland in de meeste gevallen geen relevant beoordelingsaspect, eenvoudigweg omdat: - een regionaal watersysteem een beperkte breedte en diepte heeft; - geen diepe geul of ontgraving aanwezig is. Op voorhand kan instabiliteit van het voorland echter niet worden uitgesloten, bijvoorbeeld door de aanwezigheid van een diepe zandwinput. Zodoende is het voorland toch onderdeel van de toets op veiligheid van regionale keringen. In veel gevallen zal de beoordeling betrekkelijk eenvoudig zijn, bijvoorbeeld indien (diepe) geulen afwezig zijn, of indien het voorland geen verwekingsgevoelig materiaal bevat. Uitsluitend indien een geul aanwezig is met een diepte die groter is dan 9 meter dient de stabiliteit van het voorland te worden getoetst. De beoordeling van de stabiliteit van het voorland richt zich op twee mechanismen: afschuiving en zettingsvloeiing. De beoordeling is voor beide mechanismen vergelijkbaar, en betreft achtereenvolgens een beoordeling of het optreden van beide mechanismen: - op basis van geometrische kenmerken schadelijk kan zijn; - op basis van geotechnische kenmerken kan worden uitgesloten. Benadrukt wordt dat in alle gevallen op afschuiving moet worden getoetst, óók als vaststaat dat het voorland verwekingsgevoelig materiaal bevat. Het is namelijk mogelijk dat het mechanisme afschuiving maatgevend is boven het mechanisme zettingsvloeiing. Indien een voorland ontbreekt dient de stabiliteit van het buitentalud te worden getoetst (zie par. 6.8). Ten aanzien van de stabiliteit van het voorland is in het kader van het WTI2011 bestaande kennis geschikt gemaakt voor (de ontwikkeling van) een gedetailleerde toetsregel. Deze kennis is gericht op het 13 Enkele ervaringen met zandwinputten uit andere delen van het land zijn wel bekend, maar niet gedetailleerd betrokken in de studie 55

58 mechanisme zettingsvloeiing, en is uitgebracht in een handreiking voor het opstellen van het beheerdersoordeel [MVenW, 2012], omdat deze nieuwe kennis destijds nog niet was vastgelegd in een gevalideerd Technisch Rapport. Uiteindelijk is in het kader van het WTI2011 geen nieuw Voorschrift Toetsen op Veiligheid uitgebracht, evenmin is de kennis in een nieuw Technisch Rapport vastgelegd. Op dit moment is de aanpak in het VTV2006 dus vigerend voor de beoordeling van de stabiliteit van het voorland. Zodoende wordt in deze Leidraad verwezen naar de beschrijving in het VTV2006, met een enkele verwijzing naar de nieuw ontwikkelde kennis. Het toetsschema voor beide mechanismen kent drie niveau s. Onderstaand volgt een korte samenvatting van de werkwijzen per niveau. Voor een uitgebreide beschrijving van de werkwijze wordt verwezen naar het VTV

59 2. SPECIFIEKE OPMERKINGEN PER TYPE REGIONALE KERING 2.1. Boezem- en kanaalkaden Belastingsituatie voor beoordeling stabiliteit buitentalud Macro-instabiliteit van het buitentalud kent een aantal denkbare oorzaken: 1. extreem laagwater door natuurlijke variatie (bij boezemkaden en rivierkeringen); 2. val van het waterpeil door een calamiteit elders; 3. verdieping van waterbodem of vooroever (door baggeren en/of erosie) en schade aan beschoeiing; 4. extreme verkeersbelasting; 5. extreem laagwater door (tijdelijke) verlaging van de waterstand door menselijke activiteiten. Deze situaties worden onderstaand nader beschreven. Extreem laagwater door natuurlijke variatie Een extreem laagwater door natuurlijke variatie kan voorkomen in perioden met geringe neerslag of droogte, in combinatie met extreme afwaaiing. Omdat dan de steundruk van het water tegen het buitentalud minimaal is kan deze situatie mogelijk maatgevend zijn voor de buitenwaartse macrostabiliteit. Hierbij wordt opgemerkt dat extreme droogte juist ook weer een gunstig effect kan hebben op de macrostabiliteit omdat dit normaal gesproken leidt tot een lagere ligging van de freatische lijn in de waterkering. Aanbevolen wordt om voor de bepaling van het laagwater uit te gaan van een laag waterpeil, met een onderschrijdingsfrequentie van eens per jaar, verminderd met een toeslag voor extreme afwaaiing (deze toeslag dient lokaal te worden bepaald specifiek voor het betreffende watersysteem, door de beheerder). Deze situatie mag als niet relevant worden beschouwd indien de laagwaterstand minder dan 0,3 m beneden streefpeil is. De onderbouwing (uitsluitend kwalitatief) bij dit criterium is dat bij deze geringe daling: 1. de stabiliteit in enige mate bewezen is, omdat geringe dalingen vaker voorkomen; 2. naar verwachting sprake zal zijn van kleine glijcirkels, en daarmee een geringe aantasting van het waterkerend vermogen van de kade bij een eventuele afschuiving. Punt 1 is pragmatisch afgeleid. Hierbij is het van belang dat tot de peildatum de sterkte van het buitentalud niet afneemt, en de belasting niet toeneemt. Voorwaarden bij de toepassing zijn zodoende: - ter plaatse van het buitentalud zijn gedurende meerdere tenminste 5 jaren geen faalverschijnselen waargenomen die duiden op onvoldoende stabiliteit buitenwaarts; - tot de peildatum wordt geen afname van de sterkte verwacht, zoals bijvoorbeeld een versteiling van het buitentalud of verdieping van de bodem; - tijdens de extreem laag water situatie is de bovenbelasting niet hoger dan onder normale omstandigheden; - tot de peildatum wordt geen toename van de bovenbelasting verwacht. Indien niet aan deze voorwaarden wordt voldaan, dient voor deze oorzaak de stabiliteit wel te worden beschouwd. Val van het waterpeil door een calamiteit elders Met een calamiteit elders wordt voornamelijk gedoeld op een dijkbreuk elders. Om de controle van de stabiliteit van het buitentalud na een val door dijkbreuk elders te kunnen maken dient een inschatting te worden gemaakt van de mate waarin het waterpeil na een dergelijke gebeurtenis kan dalen. Indien deze situatie relevant is, zal de waterstandsdaling door deze oorzaak veelal maatgevend zijn boven die door natuurlijke waterstandsvariatie. Dit is bijvoorbeeld bij boezemkaden het geval als aan dezelfde 57

60 boezem polders grenzen met een lagere IPO-klasse en als niet of onvoldoende op mogelijkheden tot compartimentering van de boezem kan worden gerekend bij falen. De stabiliteit van het buitentalud bij een val van de waterstand door een calamiteit elders is alleen relevant indien de val van de waterstand ter plaatse van de kade groot is. Daarbij moet dan tevens de resterende waterstand na de calamiteit een serieuze belasting voor de kade vormen. Dit kan het geval zijn indien: - in de nabijheid van de beschouwde kade (en aan hetzelfde boezem- / kanaalstelsel) zich kleine waterbergingsgebieden bevinden, of zich kleine polders bevinden met een veiligheidsnorm die tenminste 2 normklassen lager is (een factor 10 in overschrijdingskans); en: - niet of onvoldoende op mogelijkheden tot compartimentering van de boezem of het kanaal kan worden gerekend. Vertaald in een toetsschema hoeft een val van het waterpeil door een calamiteit elders niet te worden beschouwd indien wordt voldaan aan één van de volgende voorwaarden: 1. aan dezelfde boezem of kanaal bevindt zich geen waterbergingsgebied (of een polder) met een veiligheidsnorm die tenminste een factor 10 lager is; 2. de daling van de waterstand ter plaatse van de beschouwde kade is minder dan 0,3 m, doordat een waterbergingsgebied of een polder met lagere veiligheidsnorm zich op een voldoende grote afstand bevindt; 3. een nabij gelegen waterbergingsgebied of polder met lagere veiligheidsnorm heeft een dusdanig grote waterberging dat na resp. de inzet of overstroming in het boezemstelsel (inclusief eventuele compartimentering) een voldoende lage waterstand resteert. Ad.3 Een waterstand is voldoende laag indien deze zich 0,3 m bevindt onder het niveau waarbij de restbreedte van de kade tenminste 1,5 m bedraagt. Het niveau waarop de restbreedte van een theoretische kruin nog juist 1,5 m bedraagt kan worden bepaald aan de hand van een theoretisch profiel met een 1:4 helling van het buitentalud vanaf de buitenteen of eventueel aanwezige oeverconstructie (zie figuur C.2). Daarbij geldt ten aanzien van de opbouw van het kadelichaam het volgende: - indien het kadelichaam is opgebouwd uit klei waarvan de ongedraineerde schuifsterkte cu [in kpa] groter is dan 3,5 maal de kerende hoogte [in meters], mag worden uitgegaan van een helling van 1:2; - indien het kadelichaam is opgebouwd uit zand wat niet goed verdicht is, dient in verband met verweking een helling van 1:7 te worden gehanteerd; - indien sprake is van een heterogeen opgebouwd kadelichaam dient te worden uitgegaan van de maatgevende grondsoort. Bij deze restbreedte is geen reserve aanwezig ter compensatie van verdere erosie door golfaanval of langsstroming, zodat rekening moet worden gehouden met het treffen van (nood-) maatregelen. D 0,3 m Bkruin 1,5 m 1:4 Figuur C.2 Bepaling toelaatbare lage waterstand 58

61 Benadrukt wordt dat met de resterende lage waterstand bedoeld is de waterstand na volledige overstroming van het waterbergingsgebied of de polder, en niet de waterstand in de boezem tijdens het volstromen van het waterbergingsgebied of de polder. Verdieping van waterbodem of vooroever Significante verdieping van de vooroever kan ondermijning van de buitenwaartse macrostabiliteit veroorzaken. Aangenomen mag worden dat dit met een voldoende adequaat beheer wordt voorkomen. Hiermee hoeft zodoende geen rekening te worden gehouden. Bij een eerste toetsing is het wel van belang hier aandacht aan te besteden. Ook dient monitoring van de waterbodem en het onderwatertalud onderdeel uit te maken van de reguliere inspectie van de waterkering, in het bijzonder op die trajecten waarvan bekend is dat erosie van het onderwatertalud plaatsvindt, bijvoorbeeld door stroming of scheepvaart. Dit houdt in dat inspecties gericht moeten zijn op het onderwatertalud en bodem, en dat de toetsing aandacht dient te besteden aan de resultaten van dergelijke inspecties. Ofwel, het niet relevant zijn van deze oorzaak dient onderbouwd te worden in de rapportage, aan de hand van metingen en/of verwachte veranderingen van het onderwaterprofiel. Extreme verkeersbelasting Bij de beoordeling van de buitenwaartse stabiliteit dient deze belasting niet in rekening te worden gebracht, tenzij door de beheerder wordt aangegeven dat verkeersbelasting ter plaatse tijdens de normsituatie niet uitgesloten kan worden. Aldus geldt ten aanzien van extreme verkeersbelasting: - algemeen: dat het calamiteitenplan ten behoeve van noodmaatregelen dient te voorzien in alternatieve transportroutes / methoden voor het transport van materieel / materiaal. - kaden met een verkeersweg: dat tijdens de normsituatie een verkeersverbod moet gelden. Extreem laagwater door (tijdelijke) verlaging van de waterstand door menselijke activiteiten Voor bijvoorbeeld onderhoud of kadeverbetering komt het voor dat de waterstand in een boezem of een kanaal tijdelijk wordt verlaagd. Uitgangspunt is dat de eventuele gevolgen van dergelijke ingrepen voor de waterkering worden beoordeeld op basis van het aanvragen van een ontheffing, en dat potentieel schadelijke tijdelijke verlagingen hiermee worden voorkomen. Het optreden van een dergelijke situatie hoeft daarom niet bij de toets op veiligheid te worden beschouwd Veenkaden Definitie veenkade Deze Leidraad geeft een aanscherping van de definitie van een veenkade, voor de vaststelling of sprake is van een veenkade. Voorts wordt de mogelijkheid geïntroduceerd om op een meer gedetailleerde wijze te bepalen of een veenkade droogtegevoelig is. Aangescherpte definitie veenkade Kade waarbinnen zich materiaal met een dikte van minimaal 0,5 m bevindt dat kan worden geclassificeerd als veen of als klei met bijbestanddeel sterk humeus of bijmenging van veensporen (vastgesteld conform NEN 5104 op basis van de organische stof-lutum-silt+zand-driehoek), waarbij geldt dat het materiaal: - een verzadigd volumegewicht heeft kleiner dan of gelijk aan 13,5 kn/m 3 (conform NEN 5110); OF: - een watergehalte heeft van meer dan 120%. 59

62 In deze definitie blijft de afmeting van kade ongewijzigd, zijnde het grondmassief dat wordt begrensd: - aan de onderzijde: door het niveau polderpeil minus 1 m ; - aan de buitenzijde: door de buitenteen; - aan de binnenzijde: door een kwelsloot, danwel bij ontbreken daarvan door een verticale lijn op een afstand van vier maal de kerende hoogte uit de binnenteen. Classificatie van veen Gebleken is dat de toekenning van sterkte-eigenschappen van veen complex is. Daarbij is geconstateerd dat het verstandig is om veen gedetailleerd te classificeren, rekening houdend met de botanische samenstelling en de verweringsgraad. Deze classificatie is beschreven in het Technisch Rapport Geotechnische Classificatie van Veen [TAW, 1996]. Aanbevolen wordt bij grondonderzoek deze gedetailleerde classificatie toe te passen. Bij de uitwerking van de toets op veiligheid (de schematisering van de bodemopbouw en de indeling van een regionale proevenverzameling) is een gedetailleerde indeling in veensoorten geen vereiste. Sterkte van veen In de afgelopen periode is veel kennis ontwikkeld omtrent de sterkte van veen en de stabiliteit van dijken op veen, o.a. in opdracht van het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier en Rijkswaterstaat. In het STOWA Veenkaden onderzoek en het Ontwikkelingsprogramma zelf is eveneens aandacht besteed aan de sterkte van veen In een samenwerking tussen een aantal provincies, waterschappen, de TU Delft en marktpartijen, wordt gestreefd deze nieuwe kennis (en andere inzichten) te valideren in een praktijkproef, door het laten bezwijken van een boezemkade op veen in de Leendert de Boerspolder. Het verdient aanbeveling de sterkte van veen in het laboratorium te bepalen met zgn. Direct Simple Shear proeven. Voor een goede uitvoering van deze (en andere) proeven is een protocol voor de uitvoering van dergelijke proeven opgesteld [STOWA, 2015]. Ook is een notitie opgesteld voor waterkeringbeheerders voor een goed begrip van deze proeven [STOWA, 2015]. Veel van deze aanwijzingen zijn, al dan niet geactualiseerd op basis van o.a. de consequentie analyse ongedraineerde stabiliteitsanalyses, overgenomen in de zgn. Schematiseringshandleiding Macrostabiliteit (uit te brengen in het kader van het WTI2017) en de handleiding Parameterbepaling Macrostabiliteit [Deltares/RWS, i.o.]. Tenslotte is een structuur voor een database opgesteld, voor de opslag van resultaten van laboratoriumproeven. Doel van deze database is de gemeenschappelijke opslag en interpretatie van laboratoriumproeven, door verschillende waterkeringbeheerders. Voor nadere informatie over deze database en het gebruik daarvan wordt verwezen naar de Expertgroep Geotechniek (contact STOWA) Droogtegevoelige waterkeringen Normering belastingsituatie droogte In het Ontwikkelingsprogramma is vastgesteld dat de situatie droogte genormeerd kan worden (incl. indicator, zie ORK, 2015]. Echter, voor elke duur van een periode van droogte geldt een andere ernst van de droogte. De berekening van de verdroging van een kade (daling grondwaterstand) kan niet goed worden gekoppeld aan een genormeerde meteorologische droogte, omdat niet duidelijk is welke duur van de droogteperiode moet worden aangehouden. Dit komt voort uit de beperkte inzichten (en meetgegevens) over de snelheid waarmee een droogtegevoelige kade uitdroogt tijdens een periode van droogte. Zodoende is het niet mogelijk een duur van de droogte aan de mate (norm) van droogte te koppelen. Hierdoor kan op dit moment nog niet worden vastgesteld of de verdroging van een kade tijdens een droogte met een kans van optreden van bijvoorbeeld 1/10 of 1/30 per jaar de stabiliteit van een kade kan aantasten. 60

63 Ter illustratie: een enkele zeer extreem droge dag (bijv. met een kans van 1/ per jaar) zal een verwaarloosbare verdroging van een kade veroorzaken, terwijl een weinig extreme droogteperiode van 6 maanden (bijv. 1/300 per jaar) dat zeer zeker wel zal doen. Vooralsnog is onbekend welke tijdsduur moet worden gehanteerd. Waarschijnlijk is die tijdsduur ook kadespecifiek, afhankelijk van enkele (geohydrologische) eigenschappen van de kade. Zodoende dient voor alle droogtegevoelige kaden de situatie droogte te worden beschouwd. Een normafhankelijk differentiatie naar de ernst van de droogte kan daarbij niet worden gemaakt, niet bij de bepaling van de droogtegevoeligheid van een kade en niet bij de schematisering van de uitgangspunten (speciaal: verlaging grondwaterstand en het volumiek gewicht van verdroogde veenlagen) voor beschouwing van de situatie droogte. Desalniettemin wordt beheerders, bijvoorbeeld als onderdeel van het beheerdersoordeel, aanbevolen voor kaden met een lage veiligheidsnorm zo mogelijk de ernst van de situatie droogte te betrekken in de beoordeling. Het beschikbaar zijn van inzicht in de verlaging van de grondwaterstand tijdens perioden met droogte is hierbij essentieel. Meting van grondwaterstanden wordt zodoende eveneens aanbevolen. Droogtegevoelig Langdurige droogte vormt een belastingsituatie voor veenkaden. Indien een kade volgens bovenstaande definitie als veenkade wordt geclassificeerd, moet vervolgens worden vastgesteld of sprake is van een droogtegevoelige veenkade. In essentie gaat het daarbij om de vraag of de betreffende laag veen of sterk humeuse klei daadwerkelijk verdroogt tijdens langdurige droogte. Een kade is niet droogtegevoelig indien: 1. een deklaag van klei (volumiek gewicht > 13,5 kn/m 3 ) met een dikte van 0,5 m aanwezig is; 2. de laag veen of sterk humeuse klei zich bevindt beneden het niveau tot waar de freatische grondwaterstand tijdens langdurige droogte maximaal daalt. Ad. 2 Deze voorwaarde vergt goed inzicht in de fluctuatie van de grondwaterstand tijdens droogte, waarbij metingen en/of geohydrologische berekeningen benodigd zijn. Daarbij geldt dat dit aspect afhankelijk is van enkele kenmerken van de kade zelf (kwelsituatie, aanwezigheid teensloot, etc.), maar ook normafhankelijk is. Bij een 1/1000 per jaar droogte gebeurtenis zal de grondwaterstand dieper dalen dan tijdens een 1/30 per jaar gebeurtenis. Een daling tot 1,5 m beneden polderpeil vormt een veilige aanname. Een gedetailleerde rekenmethode is getest (zie [Deltares, 2014c]) maar nog onvoldoende gekalibreerd voor een generieke / landelijke aanscherping van droogtegevoeligheid. Dit komt grotendeels voort uit onvoldoende inzicht in de snelheid waarmee een kade uitdroogt tijdens een periode van droogte. Kruindaling droogtegevoelige kaden Tijdens droogte kan door krimp van veen en organische klei sprake zijn kruindaling van droogtegevoelige waterkeringen. Uit onderzoek [STOWA, 2015] blijkt dat kruindaling door droogte altijd minder dan 15 cm bedraagt. Voorwaarde is dat sprake is van een situatie met reguliere grasbegroeiing. Indien op de waterkering bomen aanwezig zijn, kan een grotere kruindaling optreden. Kruindaling ten gevolge van bomen dient te worden beschouwd bij de toets van de bomen, als niet waterkerend object. Als veilige aanname voor de kruindaling mag de maximale waarde van 15 cm worden toegepast bij de beoordeling van de hoogte van droogtegevoelige waterkeringen. De situatie droogte kan uitsluitend 61

64 maatgevend zijn voor de beoordeling van de hoogte indien het verschil tussen het toetspeil en de waterstand tijdens droogte (zie paragraaf B 1.1) kleiner is dan 15 cm. Naar verwachting is dit voor weinig kaden het geval. Voor situaties waar de situatie droogte bij een kruindaling van 15 cm wel maatgevend is voor de kruinhoogte, is een nadere nuancering van de kruindaling mogelijk. Deze nuancering is gebaseerd op enkele kenmerken van een (droogtegevoelige) kering die invloed hebben op de mate van verdroging en resulterende kruindaling. Dit betreft de volgende kenmerken: - de initiële grondwaterstand; - de mate waarin nalevering van vocht vanuit het grondwater optreedt; - de grondwaterstandsdaling tijdens droogte. De aanwezigheid van een deklaag van klei is geen onderscheidend kenmerk. Een deklaag vermindert de verdroging, maar het hogere gewicht van klei veroorzaakt (in de berekeningen) meer samendrukking van het veen. Het netto effect is gering, en valt binnen de gekozen afronding. Daarbij zij opgemerkt dat bij aanwezigheid van een deklaag met een dikte van 0,5 m de kade sowieso niet als droogtegevoelig wordt geclassificeerd. Tabel C.7 presenteert de waarden voor de kruindaling. Deze waarden zijn afgerond op 2,5 centimeter. Veel verschillen tussen de varianten vallen daardoor weg. Ervaringen tijdens eerdere droge perioden kunnen een belangrijke informatiebron zijn om de noodzaak van een dergelijke marge vast te stellen, alsmede de grootte daarvan. Een differentiatie naar de veiligheidsklasse van de kaden is niet gemaakt. Tabel C.7 Kruindaling tijdens droogte Daling grondwaterstand tijdens Nalevering droogte Niveau gemiddeld laagste grondwaterstand (GLG) 60 cm - mv 90 cm - mv 120 cm - mv Verwaarloosbaar (= nihil) Ja 5 cm 10 cm 10 cm Nee 7,5 cm 10 cm 12,5 cm Gemiddeld (30 cm) Ja 10 cm 10 cm 12,5 cm Nee 10 cm 12,5 cm 12,5 cm Aanzienlijk (100 cm) Ja 12,5 cm 15 cm 15 cm Nee 12,5 cm 15 cm 15 cm Nadere toelichting bij de kenmerken in de tabel. Daling grondwaterstand en niveau gemiddeld laagste grondwaterstand (GLG) De daling van de grondwaterstand in de kade tijdens droogte betreft de verwachte daling van de grondwaterstand beneden het niveau van de GLG. Nalevering Door capillaire werking wordt het bodemvocht in de onverzadigde zone vanuit het grondwater aangevuld. Of sprake is van nalevering, en de mate waarin, is afhankelijk van de grondsoort waaruit de kern van de waterkering is opgebouwd, en eventuele gelaagdheid van het dijklichaam. In het algemeen zal vooral sprake zijn van nalevering indien de grondwaterstand zich bevindt in een klei of veenlaag, vanuit zandlagen vindt nauwelijks of geen nalevering plaats. Ook de aanwezigheid van horizontale zandlagen (cunet, eerdere ophogingen van de kade, etc.) in de onverzadigde zone verstoort nalevering. Zodoende wordt aanbevolen standaard uit te gaan van de kruindaling zonder nalevering. Desgewenst kan de kruindaling worden geoptimaliseerd door eventueel optredende nalevering wel in rekening te brengen. Deze aanname dient t worden onderbouwd. Nadere informatie over capillaire werking en nalevering zijn beschreven in [CV, 1988]. 62

65 2.4. Keringen langs regionale rivieren Hoge windsnelheid Voor de bepaling van de golfrandvoorwaarden is een maatgevende hoge windsnelheid benodigd. Een veilige benadering voor de afleiding van een maatgevende hoge windsnelheid is de keuze voor een hoge windsnelheid met een overschrijdingsfrequentie gelijk aan de veiligheidsnorm van de kering. Deze benadering veronderstelt het samenvallen van een 1/100 jaar afvoergolf met een 1/100 storm. Voor keringen langs regionale rivieren is dit conservatief, aangezien het optreden van een hoogwatergolf niet is gecorreleerd aan het optreden van hoge windsnelheden. Als optimalisatie is voor de toetsing van keringen langs regionale rivieren een maatgevend hoge windsnelheid afgeleid. De maatgevend hoge windsnelheid is onafhankelijk van de veiligheidsnorm van de kering. De windsnelheid bedraagt: - 12 m/s: uit de hoek van N (360º) tot ZO (135º); - 15 m/s: uit de hoek van ZW (225º) tot W (270º); In de tussenliggende windrichtingen verloopt de windsnelheid gelijkmatig: - van 12 tot 15 m/s: hoek ZO (135º) tot ZW (225º); - van 15 tot 12 m/s: hoek van W (270º) tot N (360º). Indien geen rekening wordt gehouden met de verdeling van de wind over de verschillende windrichtingen dient een maximale windsnelheid van 16 m/s te worden gehanteerd. Een belangrijke voorwaarde bij de (maatgevende) snelheden is dat ze alleen gebruikt mogen worden ingeval de afvoer dominant is boven de wind, wat er ruwweg gezegd op neerkomt dat een hoge waterstand meer bepalend is voor de benodigde kruinhoogte dan de windsnelheid. Praktisch gezien kan voor regionale rivieren als vuistregel worden aangehouden dat de decimeringswaarde van de waterstand ten gevolge van de afvoer minstens 0,5 m bedraagt (dus: een afvoer met een factor 10 kleinere overschrijdingsfrequentie moet een waterstandsverhoging van minstens 0,5 m opleveren). Indien niet aan deze voorwaarde wordt voldaan, dient toch de windsnelheid met een overschrijdingsfrequentie gelijk de norm van de waterkering te worden gebruikt. Voor deze situaties kan als optimalisatie ook een probabilistische benadering voor afleiding van de maatgevende combinatie van beide belastingen worden uitgevoerd Keringen om waterbergingsgebieden Waterbergingsgebieden betreffen vooraf aangewezen gebieden die tijdens hoge waterstanden op een regionaal watersysteem (kunnen) worden gebruikt om tijdelijk water te bergen, om de waterstanden op het watersysteem te verlagen. Uit een inventarisatie van waterkeringen om waterbergingsgebieden blijkt dat (per 2012) ca. 200 km van dergelijke keringen voorkomt, rond ca. 60 waterbergingsgebieden verspreid over het land. Keringen om waterbergingsgebieden betreffen vaak kleine keringen, in uiteenlopende situaties. Van belang bij een eventuele normering en de toets op veiligheid is een goede balans tussen het nut van de kering en de benodigde inspanning van een eventuele normering en toetsing daarvan. Dit vergt maatwerk, afgestemd op de lokale situatie. Algemeen gesteld stelt de toezichthouder in overleg met de beheerder vast in hoeverre sprake is van een regionale kering, en of aanwijzing (en normering) nodig is. Bij aanwijzing (en normering) kan deze Leidraad worden toegepast voor de beoordeling of de veiligheid aan de norm voldoet. Daarbij wordt opgemerkt dat voor keringen rond waterbergingsgebieden afwijkende belastingen kunnen optreden of dat aanvullende eisen kunnen worden gesteld ten opzichte van een gewone regionale waterkering. 63

66 Deze Leidraad beschrijft geen specifieke aanpak voor dit type keringen. In deze paragraaf worden wel enkele specifieke aandachtspunten en aanwijzingen ten aanzien van het toetsen van waterkeringen rond waterbergingsgebieden beschreven, inclusief de te beschouwen hydraulische belastingsituaties. Tevens worden enkele opmerkingen ten aanzien van de normering gemaakt, vanwege de relatie met de optredende belasting. Een uitgebreide beschouwing van keringen rond waterbergingsgebieden is beschreven in de studie Waterkeringen om waterbergingsgebieden [STOWA, 2015]. Indien een kering rond een waterbergingsgebied moet worden getoetst, dient de beheerder in overleg met de toezichthouder vast te stellen met welke bijzondere aandachtspunten en / of afwijkingen rekening moet worden gehouden. In deze paragraaf worden uit oogpunt van de eisen aan de waterkering drie verschillende typen waterbergingsgebieden gedefinieerd: I. zomerpolder; II. volledige polder; III. polderdeel. Ad. I Zomerpolder Dit betreft waterbergingsgebieden die direct naast de boezem of regionale rivier liggen, gescheiden door een kering. Voorbeelden zijn uiterwaarden, zomerpolders en boezemlanden. Deze gebieden zullen bij hoog water op de boezem of rivier onderlopen en daarna direct deel uitmaken van het regionale watersysteem. Figuur C.3 geeft een schets van een zomerpolder (ingezet als waterberging). Figuur C.3 Zomerpolder als waterberging Ad.II: Volledige polder of overstromingsgebied Dit betreft waterbergingsgebieden die een gehele polder (boezem) of overstromingsgebied (regionale rivieren) omvatten (zie figuur C.4). De waterkeringen rond een dergelijk waterbergingsgebied beschermen het gebied tot het moment van de inzet van de waterberging. Na het inzetten van de waterberging zal aan weerszijden van de kering water staan, afhankelijk in hoeverre (lage delen van) de polder gevuld zijn. 64

67 Figuur C.4 Waterberging in volledige polder (middelste vlak) Ad.III: Gedeelte van een polder of overstromingsgebied Dit betreft waterbergingsgebieden die slechts een deel van het (beschermde) achterland vormen. Het waterbergingsgebied wordt daarbij begrensd door een waterkering (en/of natuurlijke hoogten). Figuur C.5 geeft een schets van een waterbergingsgebied als gedeelte van een polder of overstromingsgebied (in dit voorbeeld volledig begrensd door een waterkering). Figuur C.5 Waterberging in gedeelte van een polder over overstromingsgebied Inzet waterbergingsgebied Een waterbergingsgebied kan op verschillende manieren worden ingezet: - doordat een deel van de kering min of meer automatisch overloopt indien de waterstand in het regionale watersysteem de kruinhoogte overschrijdt; - door het openen van een inlaatkunstwerk in de waterkering; - door het weggraven van een deel van de waterkering. 65

68 De wijze van inzet heeft invloed op de hydraulische belastingen op de kering rond het waterbergingsgebied, en de mate waarin de waterstand in het waterbergingsgebied regelbaar is. Bij een volledig open verbinding is de waterstand in het waterbergingsgebied gelijk aan de waterstand in het regionale watersysteem (exclusief wat demping en/of naijling), en is deze niet regelbaar. Bij gebruik van een afsluitbaar inlaatwerk is het mogelijk in het waterbergingsgebied een andere waterstand te hanteren dan de waterstand op het regionale watersysteem. Dit kan zowel een lagere waterstand zijn, als een hogere (indien de verbinding gesloten wordt bij het dalen van de waterstand in het regionaal watersysteem). Bij een volledig open verbinding tussen het regionale watersysteem en de waterberging wordt de waterkering tussen de waterberging en het beschermde achterland onderdeel van het stelsel regionale keringen. Bij een regelbare (en afsluitbare) verbinding tussen het regionale watersysteem en het waterbergingsgebied zijn de gevolgen van een eventuele doorbraak van de kering om het waterbergingsgebied kleiner. De omvang van de overstroming van het achterland wordt beperkt door het aanwezige volume water in het waterbergingsgebied. Toetsen Rond een waterbergingsgebied zijn verschillende typen waterkeringen te identificeren: A. de kering op de gemeenschappelijke grens tussen het watersysteem en het waterbergingsgebied; die: i. bij inzet van het waterbergingsgebied een kerende werking verliezen, of: ii. bij inzet van het waterbergingsgebied een (beperkte) kerende werking houden, indien sprake is van een verschil in waterstand tussen het regionale watersysteem en het waterbergingsgebied; B. de kering tussen het waterbergingsgebied en het beschermde achterland, die: i. bij inzet van het waterbergingsgebied een kerende werking krijgen, en vanwege een open verbinding onderdeel gaan uitmaken van het stelsel regionale keringen; ii. bij inzet van het waterbergingsgebied een kerende werking krijgen, maar dankzij een regelbare afsluiting van het regionale watersysteem een beperkt belang hebben. Vanwege dit verschil kennen deze typen keringen verschillende belastingen, en worden aan deze keringen verschillende eisen gesteld. Dit kunnen zowel eisen uit oogpunt van de veiligheid van het beschermde gebied betreffen, als (aanvullende) eisen vanuit het onderhoud van de kering zelf. Voorbeelden zijn: - de kruin moet bestand zijn tegen overstromend water, om grote herstelkosten na een hoogwater te voorkomen; - de kering moet voldoen bij een omgekeerde belasting na afloop van het hoogwater, wanneer de waterstand in het regionale watersysteem al lager is dan de waterstand in de waterberging. Voor type A.i is een toets van de veiligheid uit oogpunt van de functie voor het waterbergingsgebied niet nodig. Indien het waterbergingsgebied wel beschermd moet worden tot een bepaalde veiligheidsnorm, dient de veiligheid uiteraard wel getoetst te worden (aan de bijbehorende norm). Voor type B.i dient een volledige toets op veiligheid te worden uitgevoerd. Daarvoor kan deze leidraad worden gebruikt. Voor de typen A.ii en B.ii kan de veiligheid eveneens worden getoetst. Deze leidraad is daarvoor bruikbaar, maar waarschijnlijk behoeven niet alle beoordelingssporen te worden doorlopen omdat ze niet of minder relevant. Ook kunnen aanpassingen vereist zijn. Bijvoorbeeld de toets op hoogte als de kering bij een bepaalde waterstand juist moet overstromen. Het staat het waterschap vrij om voor deze typen keringen deze Leidraad slechts gedeeltelijk toe te passen. Zulks in overleg met het bevoegd gezag. 66

69 Door onderscheid te maken tussen enerzijds waterkeringen tussen het watersysteem en de waterberging en anderzijds waterkeringen tussen de waterberging en het achterland kan helder onderscheid worden gemaakt in de wijze waarop de waterkeringen getoetst kunnen worden. De wijze waarop de waterberging wordt ingezet vormt daarbij een nuttige differentiatie. Bij een toetsing gelden enkele specifieke aandachtspunten, ten aanzien van de relevante belastingen en de sterkte van de kering. Onderstaand volgt een opsommingen van enkele aandachtspunten. Belastingen Bij een eventuele toetsing wordt aanbevolen te bekijken of bijzondere belastingsituaties moeten worden beschouwd, zoals: 1. het overlopen van water over de kruin (voor de kering tussen waterbergingsgebied en watersysteem); 2. de omgekeerde belasting (indien de waterstand in het bergingsgebied hoger is dan de waterstand in het regionale watersysteem; 3. een snelle daling van de waterstand in het waterbergingsgebied. Ad. 3 Een relevante belasting voor de regionale kering kan zijn het snel leegstromen van het waterbergingsgebied. Normaliter zal de waterstand in het waterbergingsgebied niet sneller dalen dan de waterstand in het watersysteem. Alleen indien bij een omgekeerde belasting de kering tussen het waterbergingsgebied en het watersysteem faalt, kan een snelle daling van de waterstand in het waterbergingsgebied optreden. Dit kan een bedreiging vormen voor de buitenwaartse stabiliteit van de regionale kering. Opgemerkt wordt dat beschadiging van de kering tussen het watersysteem en waterbergingsgebied tijdens of na afloop van de inzet van het waterbergingsgebied overwegend geen (direct) gevaar vormt voor de veiligheid van het beschermde gebied. Beschadigingen door het overlopen of de omgekeerde belasting van de kering is vooral relevant voor het beheer en onderhoud van de betreffende kering zelf. Daarbij gelden enkele uitzonderingen. Beschadiging, het afschuiven en/of het gedeeltelijk verdwijnen van de kering tussen het waterbergingsgebied en het watersysteem kan leiden tot een toename van de hydraulische belasting op de kering die het achterland beschermd. Bijvoorbeeld doordat: - een weggeslagen of beschadigde kering minder effectief golven reduceert (alleen relevant indien golfreductie van belang is voor de veiligheid van het beschermde gebied) - een snelle daling van de waterstand in het waterbergingsgebied een bedreiging vormt voor de buitenwaartse stabiliteit van de regionale kering. Deze uitzonderingen kunnen relevant zijn voor de veiligheid van het beschermde gebied, omdat na een eerste hoogwater een tweede hoogwater kan komen. Tot slot wordt opgemerkt dat de hydraulische belasting in het waterbergingsgebied kan afwijken van de belastingen op het regionale watersysteem. De waterstand kan hoger zijn door mogelijke scheefstand binnen het waterbergingsgebied. Ook kan de golfbelasting lokaal groter zijn, door golfgroei in de geïnundeerde zomerpolder. Maar bij een breed watersysteem is de golfhoogte lokaal mogelijk juist kleiner, indien de zomerkade als golfbreker fungeert. Aanvullende eisen / functies Afhankelijk van de gewenste wijze waarop de polder als waterberging wordt ingezet, kunnen aanvullende eisen worden gesteld, zoals bijvoorbeeld: - om een (te) snelle inundatie te voorkomen de eis dat de kering niet mag doorbreken door gebrek aan stabiliteit, tot een waterstand waarbij de waterberging wordt ingezet; 67

70 - het willen vasthouden van het water in het waterbergingsgebied (bij een regelbaar inlaatkunstwerk), zodat de waterstand in het regionaal watersysteem sneller kan dalen. In de waterberging is de waterstand dan hoger dan in het regionale watersysteem. Indien het vasthouden van water een beoogde functie van het waterbergingsgebied is, dient deze belasting te worden beschouwd bij een eventuele beoordeling van de kering. Voor de veiligheid van de kering zijn deze eisen en de bijbehorende belastingen niet relevant, zodoende vormen ze geen onderdeel van de beoordeling van de veiligheid. Verdroging van de waterkering Indien onder normale omstandigheden geen water tegen de kering staat kan verdroging leiden tot uitdroging van de toplaag en scheurvorming. Dit stelt m.n. voorwaarden aan de aanleg van dergelijke keringen, qua verdichting van het dijkmateriaal. Figuur C.6. overzicht keringen om waterbergingsgebieden 2.6. Compartimenteringskering De compartimenteringskeringen kunnen in de volgende categorieën worden verdeeld. - Droge compartimenteringskeringen Keringen die niet langs een watergang of oppervlaktewater zijn gelegen. Onder normale omstandigheden keren deze keringen geen water. Het betreft veelal oude zeedijken (in het kustgebied). De compartimenterende functie is vaak ontstaan doordat voor een zeedijk of rivierdijk een nieuwe kering is gebouwd. Soms ook zijn compartimenteringskeringen gebouwd om een bepaald gebied (bijvoorbeeld een stad) te beschermen of een gebied te verdelen zodat niet het gehele gebied overstroomt bij een overstroming. - Natte compartimenteringskeringen Keringen die langs een watergang of oppervlaktewater zijn gelegen en dagelijks of tenminste frequent water keren. Natte compartimenteringskeringen betreffen over het algemeen twee keringen met daartussen water, zoals kanaaldijken, boezemkaden of regionale rivierdijken, waarvan één kering tevens is aangewezen als compartimenteringskeringen. Door deze dubbelfunctie kan een bijzondere situatie ontstaan waarbij de natte compartimenteringskering aan twee zijden water keert 68

71 of aan één zijde zowel het reguliere water als het water door overstroming van het voorliggende gebied. Daarnaast kan het zijn dat bij inundatie van een compartiment één van beide keringen bezwijkt, maar dat de tweede kering nog intact blijft, waardoor de functie als compartimenteringkering nog voldoet. Met de eerste kering wordt de kering aan de zijde van de inundatie bedoeld, de tweede kering is de kering die grenst aan het tegenovergelegen te beschermen compartiment. Hierdoor ontstaat er een grote verscheidenheid aan mogelijke belastingcombinaties. De belastingcombinaties van deze natte compartimenteringskeringen verschillen enigszins ten opzichte van de enkele keringen. - Grondlichamen Naast de bovenstaande waterkeringen is het denkbaar dat de grondlichamen van auto- of spoorwegen worden aangewezen als compartimenteringskering. Het waterkerend vermogen van dergelijke constructies zal normaal gesproken vaak beduidend minder zijn, omdat ze niet zijn ontworpen voor een waterkerende functie. Daarnaast kunnen zich in aardebanen coupures, onderdoorgangen, enz. bevinden. Compartimenteringskeringen worden vrijwel nooit als compartimenteringskering hydraulisch belast, zodat ervaring met het werkelijk waterkerend vermogen ontbreekt. Dit gebrek aan inzicht vergt speciale aandacht bij de schematisering in het kader van de beoordeling ten aanzien van de verschillende beoordelingssporen Belastingcombinaties natte compartimenteringskeringen De belastingcombinaties van de natte compartimenteringskeringen verschillen enigszins ten opzichte van de droge keringen, omdat twee keringen en twee te keren wateren aanwezig zijn. Daarnaast kan één van de twee keringen of beide keringen als compartimenteringskering zijn aangewezen. Verder is het mogelijk dat een compartimenteringskering, afhankelijk van de doorbraaklocatie, water van beide zijde moet kunnen keren (in verschillende situaties). Bij natte compartimenteringskeringen kunnen zich de onderstaande drie scenario s voordoen met betrekking tot de aanwijzing: 1. Een enkele directe kering aangewezen als compartimenteringskering. 2. Een enkele indirecte kering aangewezen als compartimenteringskering. 3. Een dubbele kering aangewezen als compartimenteringskering. De belastingcombinaties van deze natte compartimenteringskeringen worden hieronder nader toegelicht. In het algemeen geldt dat de aangewezen kering moet voldoen aan de toetsing als waterkering voor het aanwezige water (boezem, rivier, kanaal) tussen de keringen. Voldoet deze niet als waterkering voor het tussenliggende water, dan voldoet de kering ook niet als compartimenteringskering. Een enkele directe kering aangewezen als compartimenteringskering Een enkele directe kering moet het water tijdens de normsituatie keren uit de tegenovergestelde richting ten opzichte van de normale situatie (zie Figuur C.7). 69

72 enkele directe kering als compartimenteringskering achterland Inundatiegebied na overstroming tweede kering compartimenteringskering Figuur C.7 Definitie van een enkele directe kering als compartimenteringskering De tweede kering in dit scenario hoeft niet als compartimenteringskering te worden getoetst, maar heeft wel invloed op de hydraulische randvoorwaarden bij toetsing van de enkele directe kering als compartimenteringskering. Bij de beoordeling van de eerste kering dient de tweede kering veiligheidshalve als afwezig te worden beschouwd, omdat niet kan worden uitgesloten dat deze kering faalt door de gewijzigde (geohydrologische) situatie tijdens de overstroming. De tweede kering is immers niet aangewezen als compartimenteringskering, zodat ook geen rekening gehouden kan worden met deze tweede kering bij de voor de compartimenteringskering te beschouwen veiligheidsniveau. Het waterpeil in de binnenwaartse zijde van de eerste kering is dan lager. Zie ook Figuur C.8. enkele directe kering als compartimenteringskering achterland Inundatiegebied na overstroming tweede kering eerste kering Figuur C.8 Beoordeling van een enkele directe kering als compartimenteringskering waarbij de tweede kering als niet aanwezig wordt beschouwd 70

73 De beoordeling van deze enkele directe kering is verder conform module D met dien verstande dat de te hanteren waterstand aan de binnenzijde gelijk is aan het bodemniveau van de boezem, rivier of kanaal. Alleen indien aangetoond kan worden dat na falen van de tweede kering het water hoger zal staan, mag worden uitgegaan van dit hogere peil. Een enkele indirecte kering aangewezen als compartimenteringskering Een enkele indirecte kering keert het water uit dezelfde richting als de normale situatie (zie Figuur C.9). enkele indirecte kering als compartimenteringskering achterland Inundatiegebied na overstroming compartimenteringskering tweede kering Figuur C.9 Definitie van een enkele indirecte kering als compartimenteringskering De tweede kering, die niet is aangewezen als compartimenteringskering, moet als afwezig worden beschouwd. Deze tweede kering hoeft ook niet te worden getoetst. De beoordeling van deze enkele indirecte kering is verder conform module D. Let hierbij op dat de stijghoogte mogelijk ongunstiger kan zijn door hydraulische kortsluiting ter plaatse van het geïnundeerde gebied. Indien de hydraulische belasting voor de compartimenterende functie geringer is dan de belasting als natte kering, dan kan de veiligheid direct als voldoende worden beoordeeld Hydraulische randvoorwaarden In deze paragraaf wordt nader ingegaan op specifieke aspecten voor het bepalen van de maatgevende waterstanden in de inundatiegebieden en de resulterende hydraulische randvoorwaarden voor een compartimenteringskering. Maatgevend hoogwaterstand / inundatieniveau Het optredende inundatieniveau volgt uit overstromingsberekeningen die normaliter worden uitgevoerd in het kader van de normering van de betreffende compartimenteringskering. De maatgevende waterstand hangt direct af van een gekozen overschrijdings- of normfrequentie. Bij de afleiding van de hydraulische randvoorwaarden dient tevens rekening te worden gehouden met de windopzet. Soms maakt deze verhoging van de waterstand door opwaaiing (windopzet) onderdeel uit van de overstromingsberekening. In de overige situaties dient de waterkeringbeheerder deze lokale toeslag te bepalen. 71

74 In kustgebieden is het inundatieniveau mogelijk afhankelijk van eb en vloed. Bij de schematisering van de waterspanningen kan zodoende rekening worden gehouden met een (al dan niet gedempte) fluctuatie van de waterstand. Windgolven Ten aanzien van de windsnelheid is het van belang of de overstroming van het inundatiegebied wordt veroorzaakt door een hoogwatersituatie op het buitenwater die gecorreleerd is aan het optreden van een storm. Indien de normering niet is gebaseerd op een overstroming door een hoogwatersituatie die gecorreleerd is aan het optreden van een storm, dan dient te worden uitgegaan van een windsnelheid behorende bij normfrequentie van compartimenteringskering. Indien de normering wel is gebaseerd op een overstroming door een hoogwatersituatie die gecorreleerd is aan het optreden van een storm, dan dient voor de maatgevend hoge windsnelheid te worden uitgegaan van: - een windsnelheid overeenkomend met de normfrequentie van de voorliggende hoofdwaterkering, indien in het compartiment binnen een korte tijd (< 18 uur) de maatgevende waterstand ontstaat; - een maatgevende windsnelheid overeenkomend met de normfrequentie van de compartimenteringskering, indien in het compartiment niet binnen een korte tijd (dus na 18 uur) de maatgevende waterstand ontstaat. De eerste situatie betreft met name compartimenteringskeringen in het bovenrivierengebied, de tweede situatie betreft met name keringen in het kust-, benedenrivieren- en grote merengebied. Windopzet Bij inundatie van een gebied kan wind zorgen voor windopzet. Een ongunstige richting van de wind zorgt voor een hogere waterstand voor de compartimenteringskering. Bij het beoordelen van de compartimenteringskering dient zo nodig rekening gehouden te worden met een maatgevende windopzet. Ten aanzien van de te hanteren windsnelheid gelden de aanbevelingen zoals bovenstaand beschreven bij het onderdeel windgolven Belastingsituatie droogte Een compartimenteringskering functioneert alleen wanneer sprake is van een overstroming. In het betreffende compartiment is dan sprake van een hoogwater situatie. Deze situatie treedt uitsluitend op na het bezwijken van een primaire waterkering. Het lijkt uitgesloten dat een primaire kering bezwijkt ten gevolge van een periode met langdurige droogte, omdat algemeen wordt aangenomen dat dit type waterkering niet is opgebouwd uit veen. Theoretisch is het niet ondenkbaar dat een overstroming optreedt kort na of juist voorafgaand aan een periode van langdurige droogte. In dat geval kan sprake zijn van een overstroomd compartiment (= hoogwatersituatie) in combinatie met een verdroogd dijklichaam en achterland door droogte. De kans op deze combinatie is echter zeer klein, en mag gezien worden als een boven normatieve situatie. Zodoende vormt de belastingsituatie droogte geen bedreiging voor compartimenteringskeringen. 72

75 Beoordeling behoud veiligheid handhaven huidig profiel Bij de uitwerking van enkele case-studies die gedaan zijn voor de Richtlijn Normering Compartimenteringskeringen is geconstateerd dat sommige regionale compartimenteringskeringen: - wel een nuttige functie vervullen bij een doorbraak van een primaire waterkering door (tijdelijke) compartimentering van een dijkring; - maar dat een verbetering van deze keringen op voorhand als economisch onrendabel (en/of maatschappelijk onacceptabel) kan worden ingeschat. Daarbij wordt aantasting van het huidige profiel van deze keringen als onwenselijk beschouwd, zodat deze keringen beschermd moeten worden. Aantasting van het huidige profiel is bijvoorbeeld onwenselijk indien het verwijderen van de kering nadelige effecten heeft op: - het slachtofferrisico in het achterliggend gebied bij falen van de primaire kering, en/of; - het schaderisico in het achterliggend gebied, en/of: - de evacuatiefracties in een door overstroming getroffen gebied, omdat vluchtroutes in deze situaties niet meer (goed/langdurig) begaanbaar zijn; en/of: - de mogelijkheid om te anticiperen op nieuwe inzichten en nieuwe functies van deze waterkering. Deze keringen worden genormeerd tot handhaven huidig profiel. Deze norm is geen getalsmatige norm, maar een behoudsnorm. Behoud huidige veiligheid In de Wet op de Waterkering (1996) is voor de primaire keringen van de categorie C de term behoud huidige veiligheid geïntroduceerd. Behoud huidige veiligheid is uit oogpunt van het beheer van de waterkering echter een moeilijk handhaafbare norm, omdat: 1. geen nadelige wijzigingen in het watersysteem mogen optreden (de belasting behorende bij de norm mag niet toenemen); 2. de waterkering (incl. beschermingszone) mag niet worden aangetast (de sterkte mag niet afnemen). Aan deze voorwaarden kan de waterkeringbeheerder moeilijk voldoen, omdat dit watersysteem het buitenwater betreft en autonome ontwikkelingen als kruin- of maaivelddaling een afname van de veiligheid kunnen vormen. In de Richtlijn Normeren Compartimenteringskeringen is daarom deze term aangescherpt tot behoud huidig profiel. Theoretisch is getalsmatige normering mogelijk door (kwantitatief) vast te stellen welke hydraulische belasting de kering in de huidige toestand kan weerstaan. Dit zogenaamde inverse toetsen is praktisch gezien echter zeer complex, bijvoorbeeld omdat voor verschillende faalmechanismen andere belastingen van toepassing zijn. Bij lokale overdimensionering van de kering dient bovendien niet noodzakelijkerwijs de gehele waterkering te worden beschermd, bijvoorbeeld doordat mogelijk: - niet alle faalmechanismen even kritiek zijn - een vergraving direct bij de binnenteen hoeft bijvoorbeeld niet tot een afname van de sterkte te leiden indien de kruinhoogte ruimschoots onvoldoende is; - niet alle dijkvakken even kritiek zijn - een geringe aantasting van de waterkering op een dijkvak met een robuuster dwarsprofiel dan de nabijgelegen dijkvakken geeft geen afname van de veiligheid voor het beschermde gebied achter de kering. Dit bemoeilijkt de waterbouwkundige motivatie van de bescherming van de waterkering aan derden, bijvoorbeeld in het kader van de verlening van vergunningen of ontheffingen. 73

76 Daarnaast impliceert deze werkwijze dat een toekomstige toename van het toetspeil tot afkeuren en hiermee tot een verbeteropgave leidt, terwijl op voorhand al ingeschat is dat (grootschalige) verbetering vanuit maatschappelijk en economisch perspectief niet wenselijk is. Bij de uitwerking van de norm is daarom niet de huidige veiligheid of huidige sterkte van de kering als uitgangspunt genomen, maar het huidige profiel en de inpassing in de bestaande omgeving. Daarbij dient te worden beschouwd welke (autonome) ontwikkelingen te verwachten zijn en in hoeverre dit invloed heeft op het vast te stellen minimaal en benodigde profiel. Overlaat of overloop waterkering Een bijzonder type compartimenteringskering is de overloopwaterkering. Dit type compartimenteringskering houdt bij een overstroming het water alleen tijdelijk tegen. De hoogte van de overloopwaterkering is gemaximeerd om de waterdiepte in het overstroomde compartiment te beperken. Een overloopwaterkering mag soms wel doorgraven worden en vraagt dus om een eigen aanpak. De overloopwaterkering is hier daarom niet uitgewerkt. Uitwerking Aan de uitwerking van het behoud van het huidige profiel kan op verschillende wijzen invulling gegeven worden. De toegestane mate van aantasting van de buitencontour is een keuze die gemaakt wordt tijdens dit proces. Het resultaat is een leggerprofiel voor de keringen, waaraan de buitencontour getoetst wordt. Toetsing is niet meer dan het vergelijken van de buitencontour met het leggerprofiel. Toetsing vindt plaats aan de hand van een handhavingsdossier of met behulp van profielen die ontleend zijn aan nieuwe beelden of technieken. In onderstaande uitwerkingsvarianten is weergegeven op welke wijzen het waterschap tot een leggerprofiel kan komen, en welke effecten die stappen hebben op het gebruik van de kering. De uitwerkingsstappen zijn: 1. Afleiden basisprofielen 2. Bepalen van profiel van vrije ruimte 3. Vaststellen normprofiel/leggerprofiel Onderstaand volgt een nadere toelichting bij deze stappen. Stap 1 Afleiden basisprofielen Onder een basisprofiel verstaan we het dwarsprofiel van de kering ter plaatse van het representatief minimum in een dijktraject. Het representatief minimum is het laagste, steilste en/of smalste dijkprofiel behoudens duidelijke uitbijters (figuur C.10). Figuur C.10 Bepaling van het representatief minimum binnen een dijktraject, op basis van hoogte Deze schematisatie geldt voor deze benadering, en is niet per definitie een goede schematisering voor andere doeleinden. 74

77 Bij het afleiden van de basisprofielen kan ervoor gekozen worden om een generalisatie toe te passen door het dijktraject langer te maken. Bij een langer dijktraject ligt het voor de hand dat het basisprofiel gemiddeld lager wordt dan bij kortere dijktrajecten. Daardoor ontstaat meer ruimte voor vergunningverlening in de dijk. Tegelijkertijd wordt hiermee meer toegegeven op het huidige veiligheidsniveau. In de praktijk zal het vrijwel altijd gaan om een combinatie van langere en kortere dijktrajecten. Het is aan de beheerder om deze trajecten slim te kiezen zodat zowel veiligheid als ruimte voor ontwikkelingen optimaal worden gediend. We onderscheiden hiervoor drie methoden: A. Korte dijktrajecten als conservatieve benadering, nadruk op veiligheid Bij de conservatieve benadering is er nauwelijks sprake van dijktrajecten: de huidige contour van de kering wordt aangehouden. De basisprofielen worden om de meter ingemeten vanuit de buitencontour op basis van hoogtemetingen zoals het Actueel Hoogtebestand Nederland 2. Vervolgens wordt op deze profielen een (visuele) controle uitgevoerd om te controleren of er elementen in zitten die buiten de basisprofielen gehouden moeten worden. Dit zijn bijvoorbeeld op- en afritten, bebouwing, bruggen, constructies, begraafplaats, terpen, gronddepots, etc.. Deze methode is goed te automatiseren en vereist weinig inhoudelijke deskundigheid. Met name in situaties waarin het onwenselijk is dat activiteiten het beschouwde dijktraject plaatsvinden, is deze variant goed werkbaar. Bij een vergunningaanvraag zal echter nog steeds gekeken moeten worden naar het profiel ter hoogte van de aanvraag in verhouding tot de profielen in de omgeving. B. Dijktrajecten gedifferentieerd naar geometrische kenmerken kering, zoeken naar balans De dijktrajecten worden bepaald op basis van de karakteristieken van de dijk zoals: de geometrie, bodemopbouw (voor zover bekend) en oriëntatie. Dit leidt tot een traject met een lengte van bijvoorbeeld 1 tot 5 km. Per dijktraject wordt de buitencontour bekeken en een basisprofiel bepaald voor dat traject. Het verschil met de conservatieve aanpak is, dat op plaatsen waar de kering relatief robuust is, meer toegestaan kan worden voor vergunningen. Deze methode zorgt voor balans tussen aansluiting bij het huidige veiligheidsniveau en houdt tegelijk enige ruimte voor vergunningen. C. Dijktrajecten gedifferentieerd naar gevolgen bij een overstroming, nadruk op het bieden van ruimte De dijktrajecten worden ingedeeld op basis van de te verwachten verschillen in overstromingspatronen bij doorbraak van de compartimenterende kering. Elk deel van de kering waarvan het overstromingspatroon anders is dan het naastgelegen deel, wordt een apart dijktraject. De overstromingspatronen kunnen worden afgeleid van de beschikbare overstromingsberekeningen en met behulp van lokale kennis van landschapselementen en hun effect op het overstromingsverloop. De verschillen in overige geometrische kenmerken van de kering spelen een ondergeschikte rol. Deze methode is te verkiezen bij een complex systeem van compartimenteringskeringen. Deze aanpak vormt een goede inhoudelijke onderbouwing van de indeling in trajecten en afleiding van het basisprofiel. Indien dit leidt tot lange dijktrajecten is deze aanpak mogelijk streng, en leidt deze tot een basisprofiel met beperkte afmetingen. Hierdoor kan het uiteindelijke beschermingsniveau af gaan wijken van het bestaande veiligheidsniveau. Deze aanpak is geschikt wanneer veel ontwikkelingen nabij de waterkering worden verwacht en het waterschap ook ruimte voor deze ontwikkelingen wil geven. 75

78 Figuur C.11 Dijkring met complex systeem van compartimenterende keringen Figuur C.12 Verwachte bodemdaling in Nederland tussen 1995 en 2050 (Bron: RWS) 76

79 Stap 2 Bepalen van profiel van vrije ruimte voor klink en bodemdaling Wanneer het basisprofiel rechtstreeks in de legger zou worden opgenomen, dient de kering na enkele millimeters klink of bodemdaling te worden afgekeurd. Dat is juist niet de bedoeling van de norm handhaven huidig profiel. Daarom wordt een profiel van vrije ruimte gereserveerd voor autonome processen als klink en bodemdaling. De hoeveelheid ruimte die gereserveerd dient te worden is afhankelijk van de tijdshorizon die wordt aangehouden. Om niet elke toetsing het normprofiel te hoeven bijstellen, kan uitgegaan worden van een tijdshorizon van bijvoorbeeld jaar, afhankelijk van de plaatselijke bodemsamenstelling. Op basis van ervaringscijfers kan de keringbeheerder het benodigde profiel van vrije ruimte bepalen. Daarnaast kan het zo zijn dat de keringbeheerder ruimte wil reserveren voor ontwikkelingen in de normeringssystematiek of voor eventuele lokale versterking van de dijk, boven de huidige buitencontour. Hoewel integraal voldoen aan een getalsnorm economisch onhaalbaar is, kan het zo zijn dat lokaal versterken van de kering ter plaatse van een uitbijter ten behoeve van een vluchtroute of vluchtplaats wenselijk en economisch te verdedigen is. Stap 3 Profielen in de legger Het basisprofiel vormt de buitenkant van het profiel van vrije ruimte. De reservering voor autonome processen zoals klink en bodemdaling bepaalt het uiteindelijke leggerprofiel (zie figuur C.13). Figuur C.13 Leggerprofiel met profiel van vrije ruimte De ruimte tussen het profiel van vrije ruimte en de buitencontour van de kering ter plaatse van een vergunningaanvraag is beschikbaar voor vergunningverlening (figuur C.14). Bij compartimenteringskeringen waarvan bekend is dat ze alleen vertragend werken en vrijwel zeker zullen overstromen (zgn. overloopwaterkeringen, zie kader) kan de beheerder ervoor kiezen minder beperkingen op te leggen. De mogelijkheden voor vergunningen worden dan alleen beperkt door de eisen om de kering niet de verlagen en niet te doorgraven. Figuur C.14 Ruimte voor vergunningverlening tussen profiel van vrije ruimte en de buitencontour Na verloop van jaren kan het zo zijn dat de buitencontour door bodemdaling en klink binnen het profiel van vrije ruimte komt te liggen (figuur C.15). Dit is ook het geval ter plaatse van een uitbijter in het dijktraject (Figuur C.10), omdat daar het basisprofiel al direct boven de buitencontour ligt. Er is dan weinig tot geen ruimte voor vergunningverlening op deze locatie. 77

80 Figuur C.15 Situatie wanneer buitencontour binnen het profiel van vrije ruimte valt Vervolgstap: nader onderzoek voor meer inzicht in de kering Bij het aanwijzen met als norm handhaven huidig profiel is een vergelijking gemaakt van 1. de huidige situatie; met 2. de situatie dat de compartimenteringskering zo hoog en sterk is dat deze niet faalt; en 3. de situatie dat de compartimenteringskering afwezig is. Wanneer verhogen/versterken onhaalbaar is en weghalen niet acceptabel, is gekozen voor handhaven huidig profiel. Het is echter de vraag of niet weghalen van de dijk gelijkgesteld mag worden aan het huidig profiel moet behouden blijven. Bij het bepalen van de norm is uitgegaan van deze aanname. Het zou kunnen zijn dat een kleine versterking of een kleine verlaging een betere bescherming biedt dan de huidige situatie. Een verfijningsronde kan meer inzicht bieden. Op basis van kennis van het overstromingsverloop aan beide kanten van de kering en de samenstelling van de kering kan voor relevante trajecten iets verder gekeken worden naar de hoogte en de duur van de belasting tegen de kering. Ook kan op basis van de grondsamenstelling een inschatting worden gemaakt van de belangrijkste faalmechanismen. Hierop kan het basisprofiel worden aangepast. Trajecten kunnen relevant zijn omdat zich veel economische waarde op dit dijktraject bevindt, of omdat het traject een vluchtroute of vluchtplaats bevat of omdat het verschil in basisprofielen tussen verschillende trajecten erg groot is. Economische waarde Bij een dijktraject waar veel economische activiteit op de dijk plaatsvindt, zoals een dorpskern of een bedrijvenzone, kan behoud van het huidig profiel deze functies in de weg zitten als het profiel op slot zit. Tegelijkertijd levert bezwijken van dat deel van de kering ook veel economische schade op. Dan is het zinvol te kijken hoeveel ruimte gegeven kan worden zonder de standzekerheid te laten afnemen. Welk effect het overstromen van de kering heeft, dient tevens bekeken te worden. Afhankelijk van de bodemopbouw van de kering en welke faalmechanismen mogelijk relevant zijn voor deze kering kan het actuele veiligheidsniveau worden ingeschat en kan gekeken worden welke ruimte lokaal beschikbaar gemaakt kan worden voor vergunningverlening. Vluchtroute Het handhaven van een vluchtroute is op zichzelf geen taak van het waterschap. De Nederlandse veiligheidsregio s zijn verantwoordelijk voor evacuatie bij overstromingen. Daarbij kan een compartimenteringskering zeer goed van pas komen als vluchtroute of vluchtplaats. In overleg met de veiligheidsregio kan de keringbeheerder kijken naar de begaanbaarheid van de compartimenteringskering met de behoudsnorm bij een doorbraak van de primaire kering(en). Daarbij moet uitgegaan worden van verkeersbelasting op de compartimenteringskering. Eventueel kan voor (een deel van) een kering die dient als vluchtroute alsnog een tijd tot bezwijken als richtlijn worden aangehouden. 78

81 2.7. Hoge gronden In sommige situaties zullen regionale keringen aansluiten op natuurlijke hoge delen in het landschap die niet overstromen bij maatgevend hoogwater op het regionale watersysteem. Dit zal met name optreden in de hogere delen van het land. Hoge grond vormt geen onderdeel van het stelsel regionale keringen om een beschermd gebied, en hoeft niet te worden beoordeeld bij de toets op veiligheid. Het is daarbij wel van belang dat hoge grond niet wordt afgegraven of doorgraven. De controle hierop is de verantwoordelijkheid van de provincie. Lokaal hooggelegen delen in het landschap zoals in stedelijk gebied, haventerreinen of spoor- of snelweglichamen, worden niet als hoge grond beschouwd. Dergelijke delen maken wel onderdeel uit van het stelsel dat een beschermd gebied omsluit. Zodoende worden lokaal hooggelegen delen aangemerkt als waterkering, en dienen deze als zodanig getoetst te worden. Hierbij is dan sprake van een zgn. verholen waterkering. Vaak zal kunnen worden volstaan met een eenvoudige beoordeling. De aansluiting van een regionale kering op hoge grond kan worden getoetst aan de hand van enkele aanwijzingen die zijn beschreven in het VTV Niet genormeerde keringen In enkele specifieke gevallen zijn regionale keringen wel aangewezen, maar niet van een norm voorzien. Een beoordeling van veiligheid van deze keringen conform deze Leidraad is niet goed mogelijk. Enerzijds ontbreekt hiertoe een maatgevende waterstand behorende bij de norm. Anderzijds lijkt de vereiste inspanning voor zo n beoordeling geen recht doen aan het ogenschijnlijk geringe belang van deze keringen. In het buitenland is veel vaker sprake van niet genormeerde keringen, zoals in Engeland en Frankrijk. In beide landen worden methodieken toegepast voor een kwalitatieve beoordeling van de toestand van de kering, vaak op basis van visueel waarneembare kenmerken. Voor nadere informatie over kwalitatieve methoden voor de beoordeling van waterkeringen wordt verwezen naar het International Levee Handbook [CIRIA, 2013]. 79

82 MODULE D: BEOORDELING VEILIGHEID 80

83 1. BEOORDELINGSSPOREN 1.1. Algemeen - faalmechanismen De sterkte van de waterkerende functie van een waterkering wordt bepaald door de hoogte en stabiliteit van de waterkering. Bij een te lage kruinhoogte kan door overloop of golfoverslag te veel water in de polder komen, of kunnen kruin en binnentalud door erosie of verweking worden aangetast waardoor mogelijk een waterkering doorbreekt. Verder kan de stabiliteit van een kering worden aangetast door: het optreden van zandmeevoerende wellen (piping) of heave; het afschuiven van het binnentalud en/of het buitentalud; het uitspoelen van gronddeeltjes uit de kering op het binnentalud of het afdrukken van deze toplaag (micro-instabiliteit); aantasting van de bekleding; het optreden van een afschuiving of een zettingsvloeiing van de vooroever. De beoordelingssporen voor deze faalmechanismen zijn beschreven in deze module. De aanwezigheid van niet-waterkerende objecten in, op of langs de kering kan invloed hebben op de veiligheid. In module E wordt nader ingegaan op de beoordeling van deze invloed. Tenslotte zijn waterkerende kunstwerken in een waterkering van belang bij de beoordeling van de veiligheid. De werkwijze voor de toetsing is beschreven in de Leidraad waterkerende Kunstwerken in regionale keringen. Module F presenteert enkele aanvullingen op die Leidraad Hoogte Het beoordelingsspoor Hoogte richt zich primair op de kruinhoogte en de weerstand van de kruin en het binnentalud tegen overslag. Beoordeling Het toetsschema is gepresenteerd in figuur D.1 De stappen worden onderstaand nader toegelicht. 81

84 Figuur D.1: Schema hoogtetoets 82

85 Als eerste stap voorafgaand aan de werkelijke beoordeling moet worden vastgesteld of de hoogte van de kering volgens een eerdere toetsing voldeed aan de norm, of dat een verbetering van de hoogte is ontworpen en uitgevoerd, waarbij: - die toetsing of het ontwerp is uitgevoerd volgens vigerende, gelijkwaardige of conservatievere rekenregels; EN: - de hydraulische belasting en overige belastingen niet ongunstiger zijn geworden; EN: - overige uitgangspunten en kenmerken (norm, geometrie, etc.) nog actueel zijn, of tenminste niet ongunstiger zijn geworden. Als niet aan bovenstaande voorwaarden wordt voldaan, wordt vervolgd met de werkelijke beoordeling. Deze beoordeling van de hoogte van een waterkering kent de volgende onderdelen: - onderdeel 1: beoordeling op overlopen; - onderdeel 2: beoordeling op overslag; - onderdeel 3: beoordeling van de beheersmatige gevolgen van overslag. Indien niet wordt voldaan aan de eis ten aanzien van overlopen, resulteert direct het oordeel voldoet niet. Indien wel wordt voldaan moet de beoordeling worden vervolgd met de beoordeling op overslag. Indien niet wordt voldaan aan de eisen ten aanzien van overslag, resulteert het oordeel voldoet niet. Indien wel wordt voldaan moet de beoordeling worden vervolgd met de beoordeling van de beheersmatige gevolgen van overslaand water. De beoordelingswijze voor deze onderdelen en de bijbehorende stappen worden onderstaand nader beschreven. Onderdeel 1: Beoordeling op overlopen In dit onderdeel wordt gecontroleerd of sprake kan zijn van het overlopen van de kering. De beoordeling op overlopen betreft een vergelijking van de verwachte kruinhoogte op peildatum met de vereiste kruinhoogte op basis van de maatgevende hoogwaterstand, vermeerderd met een marge. De hoogte van de kering uit oogpunt van overlopen is voldoende indien de verwachte kruinhoogte op peildatum hoger is dan de maatgevende hoogwaterstand plus een marge. De beoordelingswijze voor overslag kan leiden tot een geringe vereiste marge tussen de maatgevende hoogwaterstand en de aanwezige kruinhoogte. De toets op hoogte is zodoende kwetsbaar voor onzekerheden in de afleiding van de hydraulische belastingen. Bij de beoordeling op overlopen gelden daarom minimum eisen voor deze marge, zoals vermeld in tabel D.1. Tabel D.1 vereiste marge tussen maatgevende hoogwaterstand en kruinhoogte Situatie Marge [m] Kaden langs boezems, kanalen en meren met een beheerste maximale waterstand 0,1 Kaden langs boezems, kanalen en meren met een beperkt beheerste waterstand (vrije afvoer) 0,2 Keringen langs regionale rivieren, wateren met een onbeheerste waterstand 0,3 Compartimenteringskeringen 0,5 Volledigheidshalve zijn ook meren genoemd in deze tabel. Vanwege de grotere golfhoogten op meren zal de benodigde golfoverslaghoogte veelal leiden tot een kruinhoogtemarge die groter is dan de beschreven minimum marge. De vereiste marge is afhankelijk van de (veronderstelde) beheersbaarheid van de maximum waterstand. De waarden in tabel D.1 gelden indien de maatgevende hoogwaterstand voldoende betrouwbaar (of conservatief) is afgeleid en de aanwezige kruinhoogte voldoende nauwkeurig is gemeten. Het voldoende 83

86 betrouwbaar en nauwkeurig zijn kan niet worden gekwantificeerd. Hierbij geldt het oordeel van de beheerder. Deze waarden mogen worden aangepast, waarbij zowel een verlaging als een verhoging van de marge mogelijk is. Aanleiding voor een aanpassing is bijvoorbeeld de mate van (on-) zekerheid in de afleiding van de maatgevende waterstanden of aanwezige kruinhoogten. Het is evident dat de betrouwbaarheid van de maatgevende waterstanden bij een grotere overschrijdingskans (= lager beveiligingsniveau) in het algemeen hoger zal zijn dan bij een kleinere overschrijdingskans. Indien deze waarden onnodig conservatief zijn, is aanpassing (optimalisatie) toegestaan. Een werkwijze hierbij kan zijn het afleiden van een minimum waakhoogte op basis van een overslagdebiet van 10 l/m/s (op locaties met een maximale golfhoogte van 0,5 m) (zie onderdeel 2). Naast het overslagdebiet kunnen ook andere overwegingen van belang zijn, zoals de begaanbaarheid van de kruin voor inspecties. De beheerder moet een gekozen marge motiveren. Bij de motivatie dient tenminste aandacht te worden besteed aan de betrouwbaarheid van de afleiding van de maatgevende hoogwaterstand en de nauwkeurigheid van de (verwachte) kruinhoogte op peildatum. De motivatie dient te worden overlegd met het bevoegd gezag, en beschreven in de rapportage. Onderdeel 2: beoordeling op overslag De beoordeling op overslag betreft een controle van de erosie van de bekleding van de kruin en het binnentalud en controle op de stabiliteit van de bekleding op het binnentalud bij overslag. De wijze van deze beoordeling is afhankelijk van bekledingskenmerken op de kruin en het binnentalud (zie par. D 1.7). De beoordeling op erosie van de bekleding kent een aantal stappen, op verschillende niveaus: - eenvoudig niveau: o stap 1: beoordeling op basis van een veilige golfhoogte; o stap 2a: beoordeling op basis van een veilige waarde voor de golfoverslaghoogte - gedetailleerd niveau o stap 2b: beoordeling op basis van een berekende waarde voor de golfoverslaghoogte; o stap 3: beoordeling op basis van de sterkte van de grasbekleding; o stap 4: beoordeling op basis van een toetsing van een cumulatieve overslagbelasting aan kritische overslagbelastingswaarde - geavanceerd niveau o stap 5: nadere afleiding cumulatieve oveslagbelasting en kritische overslagbelastingswaarde Stap 1: beoordeling op basis van een veilige golfhoogte Deze beoordeling betreft een controle of de golfhoogten op het watersysteem kleiner zijn dan 0,5 m. De beoordeling mag uitsluitend worden toegepast indien sprake is van een open of gesloten graszode. Indien geen sprake is van een open of gesloten graszode maar een fragmentarische zode of kale grond, dient de beoordeling te worden vervolgd met stap 2. Bij golfhoogten kleiner dan 0,5 m en een gesloten graszode kan de veiligheid uit oogpunt van overslag als voldoende worden beoordeeld. Bij dergelijk kleine golfhoogten leidt het overslaand water namelijk niet tot erosie van de grasbekleding, omdat de frontsnelheid van het overslaand water de kritische snelheid voor erosie van de grasbekleding niet overschrijdt. 84

87 Voor de bepaling van de benodigde golfhoogten bij deze beoordeling kan gebruik worden gemaakt van de volgende mogelijkheden: 1. schatting op basis van de maximale breedte van het water. Op regionale wateren die minder dan 100 m breed zijn, komen invallende golven met een golfhoogte groter dan 0,5 m niet voor; 2. afleiding uit de tabellen in bijlage 5 met golfhoogten; 3. berekening op basis van golfgroeiformules (zie paragraaf B 1.2). Indien wordt voldaan aan deze eis, dient te worden gecontroleerd of bij het optredende overslagdebiet de kruin begaanbaar is en het waterbezwaar acceptabel is voor het beschermde gebied. Zie hiervoor onderdeel 3. Indien niet wordt voldaan aan deze eis, dient te worden vervolgd met stap 2. Stap 2: Beoordeling op basis van de benodigde golfoverslaghoogte Deze beoordeling bestaat uit het toetsen of de kruinhoogte op peildatum hoger is dan de minimaal benodigde kruinhoogte gegeven een maximaal toelaatbaar gemiddeld overslagdebiet. De minimaal benodigde kruinhoogte wordt vastgesteld als het toetspeil vermeerderd met de golfoverslaghoogte. Stap 2a: beoordeling op basis van een conservatief bepaalde golfoverslaghoogte In deze stap kan eerst gebruik worden gemaakt van een evident veilige waarde voor de golfoverslaghoogte bij een gemiddeld overslagdebiet van minder dan 0,1 l/m/s. Deze golfoverslaghoogte is eenvoudig af te leiden uit de grafieken en tabellen in bijlage 5. Indien de verwachte kruinhoogte op peildatum hoger is dan de minimaal vereiste kruinhoogte voldoet de kruinhoogte van de waterkering. Een verdere beoordeling (onderdeel 3) is dan niet benodigd. Indien de kruinhoogte niet voldoet aan deze eis, wordt de beoordeling vervolgd met stap 2b. Stap 2b: beoordeling op basis van gedetailleerd berekende golfoverslaghoogte In deze stap wordt de benodigde golfoverslaghoogte specifiek berekend op basis van de lokale kenmerken van de kade, het watersysteem en de maatgevende hoge windsnelheid. Deze berekening geschiedt voor niet-afvoer gedomineerde wateren (veel boezems en kanalen) bij voorkeur probabilistisch met behulp van Promotor [STOWA, 2010]. Een probabilistische aanpak is minder conservatief dan een deterministische, omdat rekening wordt gehouden met bijv.: - de kans van het gelijktijdig voorkomen van hoge waterstanden en hoge windsnelheden (verdeeld over de verschillende windrichtingen); - het realiteitsgehalte van een scheefstand en een hoge windsnelheid uit een bepaalde windrichting. Indien de verwachte kruinhoogte op peildatum hoger is dan de minimaal vereiste kruinhoogte voor een maximaal gemiddeld overslagdebiet van 0,1 l/m/s heeft de waterkering een voldoende veilige kruinhoogte. Het oordeel is dan voldoet. Een verdere beoordeling (onderdeel 3) is dan niet benodigd. Indien het gemiddelde overslagdebiet meer dan 0,1 l/m/s bedraagt is een verdere beoordeling benodigd waarbij eisen worden gesteld aan de kwaliteit van de grasbekleding (stap 3). Stap 3: Beoordeling op basis van de sterkte van de grasbekleding In deze stap wordt de eventuele sterkte van de aanwezige grasbekleding betrokken in de beoordeling. In geval van enige sterkte van de grasbekleding is een hoger overslagdebiet toelaatbaar. 85

88 De beoordeling is gebaseerd op de kwaliteit van de graszode. Hierbij zijn drie kwaliteitsniveaus van de graszode onderscheiden: 1. fragmentarisch; 2. open; 3. gesloten. Voor een toelichting van de definities van de graszode en de bepaling wordt verwezen naar het Handreiking Toetsen Grasbekleding [Min. I&M, 2012]. Ad. 1 Een fragmentarische zode beschikt niet over enige sterkte, waardoor het oordeel voldoet niet resulteert. Ad. 2 Een open zode beschikt over voldoende sterkte indien wordt voldaan aan deze eisen: - het overslagdebiet is kleiner of gelijk aan 1 l/m/s; - de toplaag bestaat niet uit zand; - de deklaag is tenminste 0,4 m dik indien graverij door mollen, muizen, muskusratten of konijnen wordt verwacht. Ad. 3 Een gesloten zode beschikt over voldoende sterkte indien wordt voldaan aan de eis: - het overslagdebiet is kleiner of gelijk aan 1 l/m/s; of: - het overslagdebiet is kleiner of gelijk aan 5 l/m/s en: o de kleilaag is dikker dan 0,4 m of de taludhelling is flauwer dan 1:4; en: o de grootte van objecten (open plekken) is kleiner dan 0,15 x 0,15 m 2 ; en: o de significante golfhoogte is kleiner dan 3 m 14. Indien wordt voldaan aan de eisen resulteert het oordeel voldoet. Indien niet wordt voldaan aan deze eisen wordt de toets voortgezet met stap 4. Stap 4 Beoordeling op basis van een cumulatieve overslagbelasting In deze stap wordt de cumulatieve overslagbelasting getoetst aan een kritische waarde van 1000 m 2 /s 2. De grasbekleding voldoet indien de optredende cumulatieve overslagbelasting de kritische waarde niet overschrijdt. De cumulatieve overslagbelasting kan worden afgeleid uit onderstaand figuur D.2, op basis van de volgende kenmerken: 1. de kritische stroomsnelheid; 2. de golfhoogte; 3. het overslagdebiet. De figuur presenteert de cumulatieve overbelasting per uur. Voor het verkrijgen van de cumulatieve overbelasting gedurende een storm moet de overbelasting worden gesommeerd voor de gehele stormduur. De gesommeerde overbelasting mag de kritische waarde niet overschrijden. Ad.1 Als veilige schatting van de kritische stroomsnelheid u c mag een waarde van 4 m/s worden aangenomen, indien wordt voldaan aan de volgende voorwaarden: - De graszode moet gesloten zijn, een open of fragmentarische graszode is niet toegestaan. Ruigte begroeiing en tuintjes voldoen hier zeker niet aan. 14 De eis betreffende de significante golfhoogte is volledigheidshalve overgenomen uit de Handreiking, maar is niet relevant voor regionale wateren. 86

89 - Bij een taludhelling steiler dan 1:4 moet een kleilaag aanwezig zijn van minimaal 0,4 m dikte om uitspoeling van zand van onder de kleilaag door graverij te voorkomen. - in de stroming mogen geen objecten of beschadigingen staan groter dan 0,15 x 0,15 m 2. - De taludhelling mag niet steiler zijn dan 1:2,3. Dit is de grens van de taludhelling waarbij met golfoverslagproeven ervaring is opgedaan. Opgemerkt wordt dat het bij steilere taluds lastiger zal zijn om te voldoen aan de eis van een gesloten zode en dat ook het mechanisme evenwijdig afschuiven van de bekleding mogelijk dominant wordt. Ad. 2 De golfhoogte kan eenvoudig worden afgeleid uit de tabellen (zie bijlage 5), of worden berekend met behulp van golfgroeiformules. Bij deze beoordeling is tevens de duur van de belasting van belang. Het gaat daarbij om de duur van de periode waarin golfoverslag plaatsvind. Stormduren en het verloop van de hoge windsnelheid gedurende een storm is voor regionale wateren niet vastgesteld, vanwege het regionale karakter. Een veilige waarde voor de stormduur is 48 uur, met het volgende verloop: - Van 0 tot 23 uur: toename windsnelheid tot maatgevend hoge windsnelheid; uur: constante windsnelheid gelijk aan maatgevend hoge windsnelheid; uur: afname windsnelheid van maatgevend hoge windsnelheid naar nihil. Dit is een conservatief stormverloop, die geldt als veilige aanname. Zo nodig kunnen de beheerder en toezichthouder een minder conservatieve stormduur en - verloop regionaal gedetailleerd vaststellen. Voor een beschrijving van de werkwijze wordt verwezen naar de Handreiking Grasbekleding [Deltares, 2012]. De schade bij een bepaalde overbelasting is als volgt gedefinieerd: - Begin van schade: Σ (u 2 u 2 c ) = 500 m 2 /s 2 - Meerdere kalen plekken: Σ (u 2 u 2 c ) = 1000 m 2 /s 2 - Bezwijken toplaag: Σ (u 2 u 2 c ) = 3500 m 2 /s 2 87

90 Figuur D.2 en D.3 Cumulatieve overslagbelasting De figuur presenteert de cumulatieve overslagbelasting per uur als functie van het gemiddeld golfoverslagdebiet voor verschillende golfhoogten en een kritische snelheid van 4 m/s [overgenomen uit de Handreiking Grasbekleding, Deltares, 2012]. Indien de cumulatieve overbelasting lager is dan de kritische waarde van 1000 m 2 /s 2, resulteert het oordeel voldoet. Indien hier niet aan wordt voldaan wordt de beoordeling vervolgd met een geavanceerde toetsing (stap 5). Stap 5 geavanceerde analyse In een geavanceerde analyse kan de rekenmethode voor de beoordeling van een grasbekleding nader worden beschouwd. Daarbij kan bijvoorbeeld worden gekeken of de belastingduur en intensiteit nauwkeuriger kunnen worden bepaald, of dat onzekerheden over parameters kunnen worden beperkt. Dit kan door nader onderzoek te doen, bijvoorbeeld naar: - de belastingintensiteit; - de windsnelheid (o.a. meewegen ruwheid landschap); - een hogere toelaatbare kritische snelheid; - de aanwezige graskwaliteit; - samenstelling en opbouw van de ondergrond; - golfgroeiformule. Hierbij kan een nuttige optimalisatie worden behaald met een probabilistische afleiding van de hydraulische randvoorwaarden. Tenslotte bestaat de mogelijkheid om proefbelastingen uit te voeren. 88

91 Onderdeel 3: Beheersmatige gevolgen van overslag Bij grote overslagdebieten (10 l/m/s en hoger) moet ook worden gecontroleerd op de gevolgen ten aanzien van de begaanbaarheid en het ontstaan van wateroverlast. Begaanbaarheid Bij een gemiddeld overslagdebiet van 10 l/m/s of hoger is de kruin bij maatgevende omstandigheden niet begaanbaar voor inspecties en/of reparatiewerkzaamheden. Bij de veiligheidsbeoordeling zal de beheerder moeten aantonen dat onbegaanbaarheid van de kruin geen gevaar voor de veiligheid oplevert. Als het onbegaanbaar zijn van de kruin de veiligheid wel in gevaar brengt, is volgt het oordeel voldoet niet. Wateroverlast Beoordeeld moet worden of overslag kan leiden tot onaanvaardbare wateroverlast in het beschermde gebied. Cruciaal daarbij is de vraag of wateroverlast de veiligheid in gevaar kan brengen. Ten aanzien van het toelaatbare waterbezwaar geldt dat het oordeel voldoet niet uitsluitend volgt indien overslag de veiligheid in gevaar kan brengen, bijvoorbeeld door beperkte berging of afvoermogelijkheden. Het oordeel is voldoet indien: - overslag geen of acceptabele overlast veroorzaakt; of: - overslag wel leidt tot onacceptabele overlast, maar de veiligheid niet bedreigt. De acceptatie van overlast kan bijvoorbeeld volgen uit een toetsing ten aanzien van NBW-normen voor wateroverlast (let wel: dit betreffen een ander soort normen). Het niet voldoen aan deze normen kan een reden zijn tot maatregelen ter verlaging van het overslagdebiet Piping / Heave De beoordeling op piping en heave volgt het algemene schema in figuur D.4. Het toetsproces kent drie niveau s, die hieronder worden toegelicht Eenvoudige beoordeling De beoordeling op eenvoudig niveau betreft een controle of de opbouw van de dijk en ondergrond gevoelig is voor piping. Van belang daarbij is het aan- of afwezig zijn van een afdekkend en samenhangend slecht doorlatend pakket. Het mechanisme piping is niet relevant indien wordt voldaan aan één van onderstaande voorwaarden: A. De dijk is opgebouwd uit zand, en ligt direct op de zandondergrond; B. Een intredepunt is afwezig; C. Een uittredepunt is afwezig; D. Verticaal zandtransport (heave) treedt niet op. Bij toepassing van de eenvoudige methode kan voor de beschouwing van de voorwaarden C en D de stijghoogte in de zandondergrond eenvoudig gelijk worden verondersteld aan het toetspeil, uitgaande van een volledige respons van de stijghoogtepotentiaal in de gehele watervoerende laag. Hierbij mag een opdrukveiligheid van 1,0 worden gehanteerd. Ad. A: zanddijk direct op zandondergrond Bij zanddijken direct op de zandondergrond treedt piping niet op. Belangrijk aandachtspunt bij deze voorwaarde is dat zich direct onder de zool van de dijk en in de top van de zandondergrond geen (lokaal 89

92 aanwezige) slecht doorlatende klei- of veenlagen bevinden. In geval van twijfel over de opbouw van de dijk moet worden uitgegaan van een kleidijk. 15 Ad B. afwezigheid van een intredepunt Het intredepunt is het dichtst bij de dijk gelegen punt waar de watervoerende zandondergrond of watervoerende tussenzandlagen in direct contact staan met het oppervlaktewater. Specifiek voor boezem- en kanaalkaden geldt dat een boezem of kanaal soms beperkte breedte heeft. Indien over de volledige breedte op de waterbodem een slecht doorlatend pakket met voldoende hydraulische weerstand altijd aanwezig is, is een intredepunt afwezig. In dat geval bestaat geen gevaar voor piping. Ten aanzien van dit slecht doorlatend pakket op de waterbodem geldt dat: 1. dit een dikte van tenminste 1,5 m moet hebben; 2. dit voldoende slecht doorlatend is cq. voldoende hydraulische weerstand heeft; 3. moet worden aangetoond dat het niet (gedeeltelijk) zal opdrijven; 4. het optreden van hydraulische kortsluiting kan worden uitgesloten. Ad.1: de dikte van het slecht doorlatende pakket van 1,5 meter is een minimumeis. Deze dikte is inclusief een marge in verband met de (on-) nauwkeurigheid van baggerwerkzaamheden. Bij de bepaling van de dikte geldt als voorwaarde dat moet worden uitgegaan van de onderhoudsdiepte van de boezem of het kanaal (Leggerprofiel), een eventuele sliblaag ten gevolge van achterstallig baggeronderhoud mag niet worden meegenomen bij de bepaling van de dikte. Ad.2: hiervoor gelden de volgende eisen aan de textuur: - het lutumgehalte bedraagt meer dan 20%; - het zandgehalte bedraagt minder dan 35%. Ad.3: beoordeeld moet worden of het betreffende pakket kan opdrijven (zie par C 1.2). Deze beoordeling kan worden gecombineerd met de beoordeling van de kans op hydraulische kortsluiting. Indien een gedeelte van het pakket kan opdrijven moet worden beoordeeld of de resterende dikte voldoet aan bovengenoemde eisen 1 en 2. Indien niet wordt voldaan aan de eisen is sprake van een intredepunt. Indien de afdekkende slecht doorlatende deklaag geheel kan opdrijven is per definitie sprake van een intredepunt. De controle op aanwezigheid van een intredepunt dient uit te gaan van de dikte van de slecht doorlatende deklaag / waterbodem na eventueel opdrijven. Indien een (na opdrijven resterende) slecht doorlatende laag niet voldoet aan deze eisen, mag bij de beoordeling op gedetailleerd niveau wel rekening worden gehouden met de hydraulische weerstand van deze laag (zie ook Module C). Ad.4 Zie paragraaf B In deze situatie kan de stijghoogte in de zandondergrond leiden tot een extra hoge freatische grondwaterstand in het dijklichaam. Hiermee dient goed rekening te worden gehouden bij beschouwing van de overige faalmechanismen. 90

93 De aanwezigheid van een slecht doorlatend pakket moet worden aangetoond met behulp van lokaal grondonderzoek. Dit kan bestaan uit: 1. direct: bepaling van de bodemopbouw door middel van ondiepe boringen en / of sonderingen vanaf het water; 2. indirect: geohydrologisch onderzoek naar de stijghoogte in de (tussen-) zandlagen, op basis van de stijghoogte kan eveneens een uitspraak worden gedaan over het eventuele hydraulische contact tussen het boezem- of kanaalwater en de watervoerende zandlagen; geofysisch: de aanwezigheid van een slecht doorlatend pakket kan worden aangetoond met geofysische onderzoekstechnieken 17. De beheerder dient aan te tonen dat het slecht doorlatende pakket aanwezig blijft. Ad.C: afwezigheid uittredepunt Indien in het achterland de deklaag niet opbarst en ook niet anderszins geperforeerd is, is een uittredepunt niet aanwezig. Het uittreepunt ligt in het algemeen bij de binnenteen of een teensloot (indien aanwezig). Bij een aflopend of onregelmatig maaiveld kan het uittredepunt verder van de binnenteen liggen. In dergelijke situaties dient voor meerdere locaties te worden gecontroleerd of sprake is van opbarsten. Wanneer voor elke locatie binnendijks uit deze controle blijkt dat de veiligheid tegen opbarsten voldoende is, en de deklaag niet anderszins geperforeerd is, mag worden aangenomen dat een uittredepunt niet aanwezig is. Ad.D: geen verticaal zandtransport Indien wel sprake kan zijn van het opbarsten van een afdekkend slecht doorlatende pakket, of wanneer dit pakket anderszins geperforeerd is, bestaat geen gevaar voor piping indien verticaal zandtransport niet kan optreden. Verticaal zandtransport door een opbarstkanaal of perforatie treedt pas op als het verticaal verhang over het kanaal groter is dan het kritieke verhang. Aan de hand van een beoordeling op heave kan worden gecontroleerd of verticaal zandtransport kan optreden. Deze controle kan uitgevoerd worden door het kritieke verhang (i c ) te berekenen met de volgende formule [Deltares, 2012]: Hierin is: γ het ondergedompeld volumegewicht van de grond [kn/m 3 ] γ w het volumegewicht van het (grond)water [kn/m 3 ] φ o de stijghoogte ter plaatse van de onderkant van het kwelscherm [m ten opzichte van referentie] waar het uittreeverhang maximaal is. h p het polderpeil (vrije waterspiegel of maaiveld) [m ten opzichte van referentie] n de porositeit [-] in de zandlaag γ p het volumegewicht van het korrelmateriaal [ = 26 kn/m 3 ] x afstand waar het uittredeverhang maximaal is [m] 16 Hierbij dient zo nodig gecorrigeerd te worden voor de eventuele aanwezigheid van een sliblaag op de waterbodem ten gevolge van achterstallig baggerwerk 17 In [STOWA, 2015] worden ter informatie enkele technieken beschreven 91

94 Het heave criterium luidt: Waarin i optr het optredend verhang is en i toel een veilige toelaatbare waarde. Deze voorwaarde betreffende de afwezigheid van verticaal zandtransport geldt niet voor een situatie met horizontaal uittredende grondwaterstroming, zoals in het talud van een teensloot Gedetailleerde beoordeling Indien uit de eenvoudige beoordeling blijkt dat piping een relevant mechanisme is, dient een gedetailleerde beoordeling te worden uitgevoerd. De gedetailleerde beoordeling betreft een nadere controle op opbarsten en heave op basis van een gedetailleerde bepaling van de stijghoogte, en vervolgens een beoordeling op piping aan de hand van de nieuwe rekenregel Sellmeijer zoals beschreven ion het onderzoeksrapport zandmeevoerende wellen [Min. I&M, 2012]. Benadrukt wordt dat de methode Bligh niet is toegestaan. De gedetailleerde beoordeling betreft de volgende stappen: - bepaling of sprake kan zijn van heave indien de stijghoogte gedetailleerd wordt berekend; - bepaling of sprake kan zijn van opbarsten van de afdekkende laag in het achterland indien de stijghoogte gedetailleerd wordt berekend; - controle of de dijk aan de toetsingsregel voldoet. Nadere toelichting bij de stappen. Bij de bepaling van de stijghoogte voor de controle op heave en / of opbarsten is het van belang onderscheid te maken tussen de situatie zonder en met optreden van hydraulische kortsluiting. Indien het optreden van hydraulische kortsluiting: - met voldoende waarschijnlijkheid kan worden uitgesloten vormt de geohydrologische uitgangssituatie de basis voor de vaststelling van de maatgevende waarde de stijghoogte en de opwaartse waterdruk; - niet uitgesloten kan worden dient de stijghoogte en de opwaartse druk te worden gecorrigeerd, tot maximaal de maatgevende hoogwaterstand (deze stijghoogte kan veelal aanzienlijk worden aangescherpt, bijv. door in een nadere geohydrologische analyse de intredeweerstand in rekening te brengen). Voor criteria wanneer het optreden van kortsluiting als weinig waarschijnlijk mag worden verondersteld, wordt verwezen naar paragraaf B 1.4. Verder geldt dat de invloed van hydraulische kortsluiting op de stijghoogte in de zandondergrond sterk verschilt per situatie, vooral afhankelijk van de transmissiviteit van de zandpakket. Vooral bij een lage transmissiviteit is de invloed groot. Uitgangspunten aangaande onzekerheden (zoals diepe grondwateronttrekking, ontgravingen in het voorland, aanleg van nevengeulen, ingrepen in de vaargeul, etc.) moeten in overleg met de beheerder worden vastgesteld. De controle op opbarsten van de deklaag ter plaatse van de teensloot kan worden aangescherpt door rekening te houden met extra druk van het sloottalud dankzij belastingspreiding. Zie voor de bepaling van de effectieve laagdikte voor opbarsten bij een sloot het TR Waterkerende Grondconstructies [TAW, 2001]. 92

95 Veiligheidsfactoren bij controle op piping De herziene rekenregel Sellmeijer voor de controle op piping kent een normafhankelijke veiligheidsfactor. De partiële veiligheidsfactor is afgeleid voor regionale keringen. De afleiding is gebaseerd op een groot aantal kalibraties met verschillende waarden van de veiligheidsfactor [Deltares, in STOWA, 2015]. Uit de resulterende indruk van de betrouwbaarheid (de faalkans) op dwarsdoorsnedeniveau, is door experts de veiligheidsfactor gekozen. Onderstaande tabel presenteert de waarden van de veiligheidsfactor die gehanteerd moet worden. Een situatie met horizontale uittreding valt onder geen deklaag binnendijks. Tabel D.2 Veiligheidsfactor γ piping Normklasse Geen of dunne deklaag binnendijks (Dikte < 2 meter) 1/10 1/100 1,2 1,1 1/300 en 1/1000 1,4 1,3 Met deklaag binnendijks (Dikte 2 meter) Ten aanzien van deze waarden gelden enkele opmerkingen. Faalkansbegroting Bij de afleiding van deze waarden is uitgegaan van de vigerende faalkansbegroting, daarin is 5% van de faalkansruimte voor stabiliteit toegekend aan piping. Dit is betrekkelijk streng, ter vergelijking: voor primaire keringen wordt in het Ontwerpinstrumentarium 24% toegekend aan piping. Door toekenning van een faalkansruimte van 5% resulteren betrekkelijk hoge waarden voor de partiële veiligheidsfactoren. Aanwezigheid deklaag binnendijks De aanwezigheid en dikte van een deklaag binnendijks hebben significante invloed op de berekende faalkans. Dit volgt uit de zgn. 0,3d regel bij de bepaling van het kritieke verval, bij grote dikten van de deklaag heeft deze component een forse invloed op het kritieke verval. Bij de bepaling van de waarde van de veiligheidsfactor is daarom onderscheid gemaakt in het al of niet aanwezig zijn en dikte van de deklaag. Lengte effect Een veiligheidsfactor voor het lengte-effect is niet geïntroduceerd, dit wijkt af van de beoordelingswijze voor de primaire keringen. Het verwaarlozen van het lengte-effect heeft als consequentie dat bij de controle op piping veel zorg moet worden besteed aan de selectie van het maatgevende dwarsprofiel. Zie ook module C hierover. Bewezen sterkte Uit de kalibratie-berekeningen blijkt dat met name (variaties in) de sterkte van een kering invloed heeft op de betrouwbaarheid. Dit hangt samen met de betrekkelijk geringe variatie in de belasting (zelfs voor keringen langs regionale rivieren). De grote invloed van de sterkte maakt dat de toepassing van een aanpak met bewezen sterkte kansrijk is voor een verbetering van het toetsoordeel. De bewezen sterkte kan zich daarbij richten op de beoordeling op het mechanisme piping zelf, als op bewezen sterkte betreffende gerelateerde verschijnselen (opbarsten deklaag) of uitgangspunten (metingen van de stijghoogte). Deze aanpak behoort tot het geavanceerde niveau, en wordt niet in deze Leidraad beschreven. Voor aanwijzingen betreffende de beoordeling van heave en opbarsten wordt verwezen naar [Deltares, 2012]. Ten aanzien van de gedetailleerde beoordeling van piping en de bepaling van de stijghoogte gelden de aanwijzingen voor optimalisatie van de uitgangspunten / schematisering zoals opgenomen in module C. 93

96 Geavanceerde beoordeling Indien na een gedetailleerde beoordeling het gevaar voor piping niet kan worden uitgesloten, dient een geavanceerde beoordeling te worden uitgevoerd. In deze beoordeling kan aanvullend rekening worden gehouden met specifieke, al dan niet lokaal aanwezige, kenmerken. Voorbeelden van dergelijke kenmerken zijn: - niet-stationaire berekening van de grondwaterspanningen, ten behoeve van de controle op opbarsten en heave; - bewezen sterkte; - 3D grondwaterstromingsberekeningen Macrostabiliteit binnentalud In het beoordelingsschema van stabiliteit zijn drie niveaus van toetsing onderscheiden: - Eenvoudige beoordeling: op dit niveau kan zonder uitgebreid rekenwerk tot een oordeel worden gekomen op basis van een geometrische toets, eerdere toetsresultaten of op basis van een gehanteerde ontwerpmethode; - gedetailleerde beoordeling: een beoordeling aan de hand van rekenmodellen zoals beschreven in de vigerende leidraden en technische rapporten, op basis van een (meer of minder uitgebreide) gegevensverzameling; - geavanceerde beoordeling: toetsing op basis van de nieuwste kennis over het faalmechanisme, met geavanceerde rekenmodellen, aanscherping van uitgangspunten, andere benaderingen (reststerkte of bewezen sterkte) of een probabilistische aanpak Eenvoudige beoordeling De beoordeling start met de vraag of de stabiliteit van de kering volgens een eerdere toetsing voldeed aan de norm of een verbetering van de stabiliteit is ontworpen, waarbij: - die toetsing of het ontwerp 18 is uitgevoerd volgens vigerende of gelijkwaardige rekenregels; EN: - de hydraulische belasting en overige belastingen niet ongunstiger zijn geworden; EN: - overige uitgangspunten en kenmerken (norm, geometrie, etc.) nog actueel zijn, of tenminste niet ongunstiger zijn geworden. Indien de kering niet voldoet op basis van eerdere toetsing en/of het ontwerp, betreft de eenvoudige toetsing een aanpak met een beoordeling van de stabiliteit op basis van veilige afmetingen. Een beoordeling op dit niveau is alleen interessant voor keringen die (sterk) zijn overgedimensioneerd. Globale opzet van zo n beoordeling is: 1. het bepalen van zgn. veilige afmetingen of een beoordelingsprofiel. Dit beoordelingsprofiel betreft de vereiste geometrie van de kade op basis van de lokaal aanwezige kenmerken, waarbij de stabiliteit van het binnentalud juist voldoet aan de norm; 2. het bepalen of de geometrie van de kering voldoet aan deze veilige afmetingen op de peildatum van de toetsing. Een generieke methode is niet ontwikkeld, onder andere omdat specifieke kenmerken van de regionale keringen verspreid in het land maken dat een kering al snel buiten het toepassingsgebied van zo n generieke methode valt of dat zo n methode te conservatief is en lokale aanscherping wenselijk is. Evident veilige afmetingen dienen zodoende door de waterkeringbeheerder zelf te worden bepaald, waarbij het aanbeveling verdient zo veel mogelijk rekening te houden met de lokale kenmerken van de belasting en sterkte van de betreffende regionale keringen. 18 De aanleg van de kering conform het ontwerp moet daarbij worden aangetoond 94

97 Algemeen gesteld dient een methode voor een beoordeling op basis van veilige afmetingen in ieder geval te voldoen aan alle onderstaande eisen: - Bij het opstellen van de methode is gebruik gemaakt van een volwaardige gedetailleerde toets ter validatie; - Het is duidelijk welke uitgangspunten in de berekeningen zijn gehanteerd en hoe deze in de berekeningen zijn verdisconteerd. Dit betreft bijvoorbeeld de aanpassingspercentages en belastingspreiding die is aangehouden bij het verrekenen van de verkeersbelasting, ondergrondschematisaties, stijghoogten, etc.; - Het veilige profiel voor een bepaalde klasse/groep is afgeleid op basis van de meest ongunstige/maatgevende combinatie van uitgangspunten die op de betreffende klasse/groep van toepassing zijn verklaard; - De methode bevat een duidelijk instructie voor het gebruik, zodat foutief gebruik ten gevolge van onduidelijkheid in het gebruik van de methode (met voldoende zekerheid) uitgesloten kan worden. Opmerking: Voor methoden die afwijkend van opzet zijn van bovenstaande eisen wordt de waterkeringbeheerder (in samenwerking met de toezichthouder) de mogelijkheid geboden om de methode te bespreken met STOWA, of (al dan niet via STOWA) in één van de gelieerde expertgroepen of voor advies voor te leggen aan het ENW Gedetailleerde beoordeling De beoordeling op dit niveau betreft een berekening van de stabiliteit aan de hand van rekenmodellen. Nadere informatie Veel kennis over de afleiding van de schuifsterkte parameters, de schematisering en de materiaalmodellen en rekenmodellen is beschreven in rapporten die worden samengesteld voor het WTI2017. Deze rapporten zijn op dit moment nog in wording, referenties ontbreken. Algemeen wordt aanbevolen voorafgaand aan een toetsing zich op de hoogte te stellen van alle uitgekomen publicaties. Zie hiervoor bijvoorbeeld de Helpdeskwater: De gedetailleerde beoordeling van de macrostabiliteit bestaat uit de volgende stappen: - Stap 1: vaststellen relevante belasting (-en); - Stap 2: bepalen veilige schematisering; - Stap 3: berekenen stabiliteit - Stap 4: toetsen berekende stabiliteitsfactor aan vereiste stabiliteitsfactor. Onderstaand volgt een toelichting bij de stappen, een nadere toelichting bij enkele specifieke onderdelen van deze stappen is beschreven in deel Sterkte en Schematisering. Opgemerkt wordt dat het toepassen van een restbreedte benadering (zie bijlage 3 voor een werkwijze) valt onder de gedetailleerde beoordeling. Stap 1: vaststellen belastingsituatie en belastingen Vastgesteld moet worden voor welke belastingsituaties de stabiliteit berekend moet worden, en welke overige belastingen daarbij kunnen optreden. Aandachtspunten zijn: - belastingsituatie hoogwater en eventueel droogte; - hydraulische kortsluiting; - overige belastingen: verkeer, etc.; 95

98 De situatie hoogwater met toetspeil op het regionaal watersysteem moet voor alle keringen worden beschouwd. De situatie droogte moet aanvullend worden beschouwd indien een waterkering droogtegevoelig is. Of een waterkering droogtegevoelig is kan worden beoordeeld volgens het schema in paragraaf C 2.3. Beschouwing van de situatie droogte is alleen relevant indien tijdens of kort na een periode met langdurige droogte een waterstand in het regionale watersysteem hoger dan het maaiveldniveau in het achterland kan optreden. Alleen in dat geval wordt de verdroogde waterkering hydraulisch belast, en kan aantasting van de waterkering tot overstroming leiden. Hierbij moet worden uitgegaan van een waterstand met een overschrijdingsfrequentie van 1/1 per jaar. Deze situatie is dus vooral relevant voor boezem- en kanaalkaden. Voor droogtegevoelige waterkeringen dient voor de beoordeling van de stabiliteit tijdens droogte tevens op horizontaal evenwicht te worden gecontroleerd. Vastgesteld moet worden of hydraulische kortsluiting kan optreden, te beoordelen volgens het schema in module A. Indien hydraulische kortsluiting kan optreden, moet hiermee bij de schematisering van de stijghoogte rekening worden gehouden. Aanvullend op de belastingsituatie en de hydraulische belastingen daarbij moet worden vastgesteld in welke mate andere belastingen kunnen optreden, zoals genoemd in paragraaf B 1.5 verkeersbelasting, aanvaringen, etc.). Extreme neerslag hoeft als belastingsituatie niet afzonderlijk te worden beschouwd. Bij de schematisering van de waterspanningen moet wel rekening worden gehouden met neerslag, in een hoeveelheid zoals die tijdens de hoogwatersituatie kan optreden. Aanwijzingen worden beschreven in het TR Waterspanningen bij Dijken [TAW, 2001]. Boezem- en kanaalkaden Voor boezem- en kanaalkaden kan een verhoogde grondwaterstand door extreme neerslag ook tijdens reguliere waterstanden maatgevend zijn. Deze situatie hoeft niet aanvullend te worden beschouwd. Tenslotte moet rekening worden gehouden met de grootte van het overslagdebiet. Indien een hoog overslagdebiet kan optreden (> 0,1 l/m/s) dient hiermee bij de schematisering van de waterspanningen rekening te worden gehouden. Stap 2: bepalen veilige schematisering Het opstellen van een maatgevend profiel voor een sectie is een belangrijk onderdeel van de toetsing. Van belang bij de schematisering is achtereenvolgens een goede inventarisatie van aanwezige onzekerheden in de schematisering en de beschouwing van de invloed daarvan op de beoordeling van de stabiliteit. Onzekerheden die significante invloed op de berekende stabiliteit hebben, dienen in beginsel te worden verkleind door nader (grond-) onderzoek uit te voeren. Diverse algemene aanwijzingen voor de omgang met schematiseringsonzekerheden en de wijze waarop deze kunnen worden gereduceerd of zelfs geëlimineerd door nader (grond-) onderzoek worden onder andere beschreven in het Technisch Rapport Grondmechanische Schematisering bij Dijken [ENW, 2012]. Specifieke aanwijzingen voor de schematisering worden beschreven in de Schematiseringshandleiding Macrostabiliteit bij het WTI2017 [i.o.]. Een grove indeling in secties en een opeenstapeling van verschillende conservatieve kenmerken van bijv. de kerende hoogte, taludhelling, bodemopbouw en waterspanningen geeft een onnodig conservatief 96

99 maatgevend profiel. Dit kan leiden tot het onnodig afkeuren van grote dijkstrekkingen, en resulteert in een onrealistisch beeld van de veiligheid. In combinatie met het bepalen van de veilige schematisering wordt de schematiseringsfactor bepaald. Zie stap 4 en een meer gedetailleerde toelichting in deel Sterkte en Schematisering. Stap 3: berekenen stabiliteit Voorafgaand aan de daadwerkelijke berekening van de stabiliteit dient het glijvlakmodel. Aanwijzingen voor de keuze zijn beschreven in module C. Stap 4: toetsen berekende stabiliteitsfactor aan vereiste stabiliteitsfactor Voor de gedetailleerde stabiliteitsanalyses wordt een semi-probabilistische methode gehanteerd. Bij toetsing op macrostabiliteit wordt de berekende stabiliteitsfactor getoetst aan een vereiste stabiliteitsfactor. De stabiliteitseis luidt: Waarin: F / γ n γ d γ s 1,0 F = stabiliteitsfactor berekend bij rekenwaarden van de sterkte [-] γ n = schadefactor [-] γ d = modelfactor [-] γ s = schematiseringsfactor [-] Deze stabiliteitseis geldt bij het hanteren van rekenwaarden van de sterkte van de grondlagen. Voor de afleiding van de rekenwaarden moeten de karakteristieke waarden worden gedeeld door de materiaalfactor. Deze partiële veiligheidsfactoren worden gedetailleerd toegelicht in module C Beoordeling op geavanceerd niveau Indien de gedetailleerde toetsing niet leidt tot het oordeel dat de stabiliteit voldoet aan de norm, wordt de toetsing vervolgd op het zgn. geavanceerde niveau. Indien echter aannemelijk kan worden gemaakt dat een geavanceerde toetsing niet kan leiden tot het oordeel dat de stabiliteit van de kering voldoet aan de norm, hoeft een geavanceerde toets niet verder te worden uitgevoerd. Zodoende dient als eerste stap van een geavanceerde toetsing te worden nagegaan of een geavanceerde toetsing zin heeft (en welke methodes in aanmerking komen). Indien een geavanceerde toets geen zin heeft, dient dit te worden gemotiveerd in het toetsrapport. Voor macrostabiliteit binnenwaarts bestaan verschillende methodes die een scherpere beoordeling mogelijk maken, zoals bijvoorbeeld: - aanvullend grondonderzoek, gericht op zowel de bodemopbouw als sterkte-eigenschappen en/of waterspanningen; - gebruik van zgn. eindige elementen methode (EEM), eventueel in combinatie met geavanceerde materiaalmodellen hierbij kan de werkelijke sterkte beter worden benaderd, door bijvoorbeeld het beter in rekening brengen van de afhankelijkheid van sterkte, vervorming en opbouw van waterspanningen tijdens vervormen (ongedraineerd gedrag etc.). Bij EEM wordt geen glijvlak opgelegd. Aan het gebruik van dergelijke modellen dient een zorgvuldige parameteranalyse vooraf te gaan; - het beoordelen van de macrostabiliteit op basis van bewezen sterkte; aanwijzingen voor deze beoordeling worden gegeven in [ENW, 2009]; - het nauwkeuriger voorspellen van het freatisch vlak in de waterkering; dit kan vooral zinvol zijn voor dijken met een relatief kortdurend hoogwater; 97

100 - het beter voorspellen van de stijghoogte in watervoerende lagen vooral relevant in geval van opdrijf- of opbarstgevoelige situaties. Hierbij kan worden gedacht aan niet-stationaire grondwaterstromingsmodellen voor situaties waarbij de duur van hoogwater relatief kort is (getijdengebied) of ruimtelijke grondwaterstromingsmodellen (driedimensionaal of quasi driedimensionaal) voor situaties waarbij de geometrie of laagopbouw niet uniform is in de richting van de waterkering of loodrecht op de waterkering; - voor droogtegevoelige kaden: het optimaliseren van de schematisering van verdroging de generieke aanwijzingen voor de schematisering van verdroging (gericht op niveau freatische grondwaterstand en volumiek gewicht onverzadigde zone) zijn conservatief. Lokaal is optimalisatie van de schematisering denkbaar, speciaal wanneer de kade een lage veiligheidsnorm heeft. - het aanscherpen / optimaliseren van de partiële veiligheidsfactoren het afstemmen van de partiële veiligheidsfactoren op de lokale situatie en de mate waarin onzekerheden invloed hebben op de berekende stabiliteit van de beschouwde waterkering (vooruitlopend op een eventuele landelijke aanpassing van deze factoren voor de regionale waterkeringen); - het uitvoeren van een probabilistische stabiliteitsanalyse Macrostabiliteit buitentalud In het beoordelingsschema van stabiliteit zijn drie niveaus van toetsing onderscheiden: - Eenvoudig niveau: waarop zonder uitgebreid rekenwerk tot een oordeel kan worden gekomen; - gedetailleerde niveau: een beoordeling aan de hand van rekenmodellen zoals beschreven in de vigerende leidraden en technische rapporten; - geavanceerde niveau: toetsing op basis van geavanceerde rekenmodellen, aanscherping van uitgangspunten, andere benaderingen (reststerkte of bewezen sterkte) of een redenatie betreffende het niet van belang zijn van dit mechanisme voor de veiligheid van de betreffende waterkering. De maatgevende situatie voor dit mechanisme vormt de combinatie van een daling van de buitenwaterstand en een hoge freatische grondwaterstand in het dijklichaam, door het hoge water en eventueel neerslag en/of overslag. Voor keringen die normaliter geen water keren, zoals veel keringen langs regionale rivieren en compartimenteringskeringen, is dit een voldoende eenduidige situatie. Voor permanent waterkerende boezem- en kanaalkaden kunnen aanvullende belastingsituaties van toepassing zijn, zie paragraaf C 2.1. Het optreden van deze situaties is niet bij alle kadetrajecten of typen waterkeringen realistisch. Het optreden van een belastingsituatie en het eventueel bezwijken van de kade daardoor hoeft niet altijd te resulteren in een doorbraak van de betreffende kering (zie geavanceerde beoordeling, paragraaf D 1.5.3). Het is zodoende niet noodzakelijk dit faalmechanisme bij alle dijkvakken te beschouwen. In dat opzicht kan ook worden overwogen bij de beoordeling vroegtijdig het (ontbreken van het) belang van dit mechanisme voor de veiligheid van de waterkering aan te tonen. Opgemerkt wordt dat voor de beoordeling van de buitenwaartse stabiliteit de hoogwater situatie in beginsel altijd maatgevend zal zijn ten opzichte van de droge situatie. Dit houdt in dat voor droogtegevoelige kaden dit faalmechanisme niet voor de situatie droogte getoetst hoeft te worden. 98

101 Eenvoudige beoordeling De beoordeling start met de vraag of de stabiliteit van de kering volgens een eerdere toetsing voldeed aan de norm of een verbetering van de stabiliteit is ontworpen. Zie voor de uitwerking verder de aanwijzingen bij paragraaf D (stabiliteit binnenwaarts). Bij de eenvoudige beoordeling kan ook worden ingegaan op de vraag of macro-instabiliteit van het buitentalud een rol speelt in de veiligheid van de waterkering. Indien aangetoond kan worden dat stabiliteit van het buitentalud niet van belang is, kan het oordeel voldoet worden gegeven. Argumenten bij deze beoordeling zijn bijvoorbeeld: - de genoemde oorzaken (paragraaf C 2.1) voor instabiliteit van het buitentalud treden niet op (met name van toepassing voor boezem- en kanaalkaden); - de kans op het optreden van een hoog water binnen een periode waarin het herstel van schade aan een afgeschoven buitentalud mogelijk is, in combinatie met de kans dat daardoor een overstroming optreedt (o.b.v. een beoordeling van de sterkte van het resterende profiel na afschuiving) Gedetailleerde beoordeling Voor deze beoordeling gelden ten aanzien van de stabiliteitsberekening dezelfde aanwijzingen als voor de beoordeling van de stabiliteit binnenwaarts. Belangrijkste verschil betreft de belastingsituatie. Zoals gesteld betreft dit voor alle typen regionale waterkeringen de situatie met een daling van de buitenwaterstand na het optreden van de maatgevend hoogwaterstand. Voor permanent waterkerende boezem- en kanaalkaden kunnen aanvullende belastingen (door andere oorzaken dan een hoogwater) ook leiden tot het moeten beschouwen van de stabiliteit van het buitentalud. Het is daarbij niet uitgesloten dat bij deze analyse meerdere situaties beschouwd moeten worden, afhankelijk van de oorzaken die kunnen optreden. In geval van een beoordeling aan de hand van het resultaat van een stabiliteitsberekening kan in eerste instantie worden getoetst aan dezelfde stabiliteitsnorm als bij macro-instabiliteit binnentalud (zie paragraaf C 2.5). In veel gevallen zullen de gevolgen van macro-instabiliteit van het buitentalud beperkt blijven, en kan wellicht ook een lagere (afhankelijk van de verwachte schade nader te bepalen) schadefactor worden gehanteerd. Een lagere schadefactor specifiek voor stabiliteit buitenwaarts is niet vastgesteld (vanwege alle overige ontwikkelingen cq. veranderingen rondom macrostabiliteit) Geavanceerde beoordeling Indien de gedetailleerde toetsing niet leidt tot het oordeel dat de stabiliteit voldoet aan de norm, wordt de toetsing vervolgd op het zgn. geavanceerde niveau. Indien aannemelijk kan worden gemaakt dat een geavanceerde toetsing niet kan leiden tot het oordeel voldoet, hoeft een geavanceerde toets niet verder te worden uitgevoerd. Voor macrostabiliteit buitenwaarts bestaan enkele werkwijzen die een scherpere beoordeling mogelijk maken, zoals ook genoemd in par. C 2.5 voor stabiliteit binnenwaarts. Specifiek genoemd wordt de mogelijkheid van een restbreedte benadering, bijlage 4 presenteert een restbreedte methode voor het buitentalud. Deze is gebaseerd op de restbreedte methode voor het binnentalud, waarbij een aantal aanpassingen en aanvullingen zijn voorgesteld. Belangrijkste aanpassingen zijn (1) het in rekening brengen van een erosietoeslag op het gereduceerde profiel en (2) de minimaal benodigde kruinbreedte Grondkerende constructies in het buitentalud Grondkerende constructies, met name houten of stalen damwandconstructies, komen in regionale keringen veelal langs de buitenkant van de waterkering voor. Bij de beoordeling van de stabiliteit buitenwaarts is het van belang of het falen van dergelijke constructies kan leiden tot een overstroming. Indien het falen van de constructie: 99

102 - wel kan leiden tot een overstroming is de grondkerende constructie nodig voor het waterkerende vermogen van de waterkering, de constructie maakt dan deel uit van de waterkering (als een zgn. bijzondere waterkerende constructie) en dient de sterkte en stabiliteit van de constructie te worden beoordeeld; - niet kan leiden tot een overstroming is de grondkerende constructie niet nodig voor het waterkerende vermogen van de waterkering, de constructie maakt dan geen deel uit van de waterkering en hoeft de sterkte en stabiliteit van de constructie niet te worden beoordeeld. Het falen van een grondkerende constructie leidt niet tot een overstroming indien ondanks de aantasting van de waterkering de resterende kruinbreedte op het niveau van de vereiste kruinhoogte minimaal 1,5 meter bedraagt. Bij deze beoordeling kan voor de aantasting worden uitgegaan van een afschuiving onder een 1:4 helling, gerekend vanuit het niveau van de waterbodem ter plaatse van de constructie (zie figuur D.5 voor een illustratie). Daarbij geldt ten aanzien van de opbouw van het kadelichaam het volgende: - indien het kadelichaam is opgebouwd uit klei waarvan de ongedraineerde schuifsterkte cu [in kpa] groter is dan 3,5 maal de kerende hoogte [in meters], mag worden uitgegaan van een helling van 1:2; - indien het kadelichaam is opgebouwd uit zand wat niet goed verdicht is, dient in verband met verweking een helling van 1:7 te worden gehanteerd; - indien sprake is van een heterogeen opgebouwd kadelichaam dient te worden uitgegaan van de maatgevende grondsoort. Bij deze restbreedte is geen reserve aanwezig ter compensatie van verdere erosie door golfaanval of langsstroming, zodat rekening moet worden gehouden met het treffen van (nood-) maatregelen. Deze werkwijze kan niet worden toegepast indien bij de beoordeling op macrostabiliteit binnenwaarts een restbreedte benadering of zonering is toegepast en onvoldoende kruinbreedte resteert. Figuur D.5 Geometrische controle waterkerende veiligheid na falen damwandconstructie 1.6. Microstabiliteit Onder micro-instabiliteit wordt verstaan het uitspoelen van zand uit het binnentalud van de kering door uittredend grondwater. Hierdoor wordt het profiel van de kering aangetast. Bij microstabiliteit komt de bedreiging voor de stabiliteit van binnenuit, veroorzaakt door een hoge freatische lijn in het grondlichaam. Bij dit mechanisme wordt gelet op zeer plaatselijke instabiliteit die echter ook een inleiding tot bezwijken van de gehele waterkering vormt. Ten gevolge van grondwaterstroming kunnen de volgende vormen van micro-instabiliteit optreden: 100

103 - Afdrukken van binnentaludbekleding door waterdrukken in de kern van het dijklichaam bij een minder doorlatende toplaag op een doorlatende kern, bijvoorbeeld een toplaag van klei op een kern van zand. - Evenwijdig afschuiven van de binnentaludbekleding als gevolg van het stijgen van de freatische lijn in de kering. Uitgegaan wordt van een uniforme opbouw van het dijklichaam (zandkern met een zandige toplaag) en horizontaal uittredend grondwater bij taluds boven water en loodrecht uittredend grondwater bij taluds onder water. - Uitspoelen van gronddeeltjes uit het binnentalud door uittredend grondwater bij een toplaag van ongeveer dezelfde doorlatendheid als de kern van het dijklichaam, bijvoorbeeld bij een zandige toplaag op een zandkern. Bij deze beoordeling moet worden uitgegaan van het toetspeil in combinatie met een hoge ligging van de freatische lijn. Voor deze beoordeling wordt verwezen naar het Voorschrift Toetsen op Veiligheid [MVenW, 2007]. Voor inhoudelijke informatie over de beoordeling wordt verwezen naar het TR Waterkerende Grondconstructies [TAW, 2001], en voor aanvullingen betreffende het afschuiven van de deklaag naar de Handreiking Grasbekleding bij Dijken [Deltares, 2012] Bekledingen Buitentalud Bekledingstype van het buitentalud van regionale waterkeringen betreft overwegend grasbekleding. Op strekkingen waarop een grotere golfaanval voorkomt (windgolven op grotere wateroppervlakten en/of zwaardere golfaanval door scheepvaart) komen ook wel steenbestortingen, steenzettingen of beschoeiing met damwanden voor. Voor nadere informatie hierover wordt verwezen naar het Technisch Rapport Steenzettingen [TAW, 2003a]. Op enkele regionale kanalen komt zware scheepvaart voor. Verondersteld wordt dat dit, onder reguliere omstandigheden, niet tot aantasting van de bekleding leidt (goed onderhoud). Bij de toetsing van de bekleding tijdens maatgevende omstandigheden dient alleen rekening te worden gehouden met de golfslag door zware scheepvaart indien tijdens deze omstandigheden geen scheepvaartverbod geldt. De bekleding van het buitentalud kan worden getoetst conform de beoordeling weergegeven in het VTV Voor aanpassingen specifiek voor de toetsing van grasbekleding wordt verwezen naar de Handreiking Grasbekleding [Deltares, 2012]. Uit proeven [Deltares, 2012] blijkt dat tot een golfhoogte van 0,5 m golfklappen geen erosie van een grasmat veroorzaken, mits sprake is van een gesloten graszode. Dit criterium mag bij de toetsing worden gehanteerd. Bij de beoordeling van een grasbekleding worden in sommige situaties eisen gesteld aan de samenstelling van de dek- of toplaag. Indien de toetsing niet kan worden uitgevoerd vanwege een hoog gehalte zand en/of organische stof, dan mag de eindscore volledig worden gebaseerd op het beheerdersoordeel. Uitgangspunt voor het beheerdersoordeel voldoet is dat op de kruin en het binnen- en buitentalud een open of gesloten grasmat aanwezig is. Nuttige informatie over de onderbouwing van het beheerdersoordeel is te vinden in het STOWA-rapport Grond voor kaden [STOWA, 2008]. Volgens dit rapport is, op basis van een inventarisatie van de schade bij boezemkaden, gebleken dat bij aanwezigheid van een open of gesloten grasmat geen schade aan de kade optreedt die een gevaar zou vormen voor het waterkerend vermogen. 101

104 Indien de samenstelling van de top- of deklaag en de kwaliteit van de grasmat beide onvoldoende zijn, dient de beheerder in de rapportage van de toetsing aan te geven welke beheersmaatregelen genomen worden om toch in te kunnen staan voor de veiligheid. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan het toepassen van noodmaatregel tijdens maatgevende omstandigheden Kruin en binnentalud De erosiebestendigheid van de bekleding van kruin en binnentalud zijn bepalend voor het toelaatbaar overslagdebiet over de waterkering. Uitgangspunt is dat de bekleding van kruin en het binnentalud in goede staat van onderhoud worden gehouden. Is dit niet het geval dan moet apart bekeken worden of deze aanleiding geeft het vastgestelde toelaatbare overslagdebiet te verlagen. Indien het overslagdebiet kleiner of gelijk is aan 0,1 l/m/s, hoeft de bekleding niet te worden getoetst omdat het geringe debiet geen gevaar vormt voor de bekleding. Bij een hoger overslagdebiet dient de bekleding te worden getoetst. De beoordeling van bekleding op de kruin en het binnentalud is beschreven in het VTV Deze beoordeling is aangepast voor grasbekleding, op basis van het Technisch Rapport Grasbekleding [Deltares, 2012]. De aangepaste beoordelingswijze voor grasbekleding is beschreven in par. D 1.2. De uiteindelijke score dient te zijn afgestemd met de gehanteerde uitgangspunten bij de toetsing van de hoogte van de kering, in casu het gemiddeld overslagdebiet Stabiliteit voorland De beoordeling van de stabiliteit van het voorland richt zich op twee mechanismen: afschuiving en zettingsvloeiing Eenvoudige beoordeling De toetsing op basis van een eenvoudige beoordeling bestaat uit de stappen: 1. beoordeling of op basis van een eenvoudige vuistregel kan worden gesteld dat zettingsvloeiing en afschuiving zijn uit te sluiten. 2. nagaan in hoeverre op basis van geometrische criteria kan worden uitgesloten dat het eventueel optreden van het mechanisme de waterkering in gevaar kan brengen (schadelijkheidscriterium). Hierbij zijn de diepte van de geul en de afstand tot aan de waterkering van belang. Vervolgens dient: - indien wel kan worden uitgesloten dat het mechanisme de waterkering kan bedreigen: op basis van het zgn. bestortingscriterium (stap 3) te worden gecontroleerd of de constructie op lokaal niveau van ontwerpkwaliteit is. - indien niet kan worden uitgesloten dat het mechanisme de waterkering kan bedreigen: op basis van voornamelijk geometrische criteria worden nagegaan of het mechanisme ook werkelijk op kan treden (optredingscriterium). Stap 1 is voor beide mechanismen hetzelfde, de uitwerking van stap 2 en 4 verschilt voor de beide mechanismen. 102

105 Gedetailleerde / geavanceerde beoordeling Als op basis van geometrische criteria geen eindscore voldoet kan worden toegekend, is een geotechnische toetsing nodig. Voor de geotechnische toetsing op Afschuiving bestaat een methode op gedetailleerd niveau. Hierna kan zo nodig de toetsing op geavanceerd niveau worden uitgevoerd. Voor de geotechnische toetsing op Zettingsvloeiing is alleen een methode op geavanceerd niveau beschikbaar, maar deze beoordeling is alleen nodig als het voorland verwekingsgevoelig materiaal bevat In navolging van de aanpak bij de verlengde 3 de toetsronde voor de primaire keringen geldt voor regionale keringen dat de toepassing van de methodiek in de Handreiking wordt aanbevolen, maar dat de toepassing dient te geschieden als onderdeel van het beheerdersoordeel. Het is daarbij de verwachting dat een beoordeling van het voorland niet vaak nodig zal zijn. 103

106 MODULE E: NIET-WATERKERENDE OBJECTEN 104

107 1. NIET-WATERKERENDE OBJECTEN Nieuwe ontwikkelingen In het kader van het ontwikkelingsprogramma is het opstellen van een eenvoudige methode voor de beoordeling van bebouwing nog in uitvoering. Deze module wordt medio 2015 aangevuld, met een eenvoudige werkwijze voor de beoordeling van de bebouwing. Onder niet-waterkerende objecten worden alle objecten op, in of nabij een waterkering verstaan die niet bijdragen aan het waterkerend vermogen van de waterkering. De aanwezigheid van een nietwaterkerend object kan de veiligheid van de waterkering in gevaar brengen, door: - verstoring van het grondlichaam: zoals door een ontwortelde boom of een exploderende gasleiding; - externe belastingen: bijvoorbeeld de windbelasting via een boom of gebouw of het eigengewicht van een gebouw op de kruin; - waterstroming: een niet doorlatend element in de waterkering vormt een barrière voor grondwaterstroming, en kan door concentratie van grondwaterstroming leiden tot lokaal afwijkende waterspanningen. Daarnaast geldt dat de aanwezigheid van niet-waterkerende objecten een belemmeringen kan vormen voor het beheer en onderhoud van een waterkering, en de inspectie daarvan tijdens extreme situaties. Om bovengenoemde redenen dient de invloed van een niet waterkerend object op de veiligheid van een waterkering te worden beoordeeld. Hierbij wordt beoordeeld of het niet-waterkerende object de waterkering zodanig kan beïnvloeden dat een onveilige situatie ontstaat. In deze leidraad wordt beperkt ingegaan op de beoordeling van de invloed van niet-waterkerende objecten op de veiligheid van de regionale waterkeringen. De beoordeling van de invloed van de aanwezigheid van niet-waterkerende objecten op het waterkerend vermogen van een regionale waterkering is grotendeels gebaseerd op de werkwijze zoals beschreven in het VTV2006. Op dit moment wordt een specifieke leidraad voor de beoordeling van de invloed van de aanwezigheid van niet waterkerende objecten op de veiligheid van regionale waterkeringen opgesteld. Die Leidraad richt zich vooral op een filter voor niet-waterkerende objecten, met criteria en randvoorwaarden aan de hand waarvan eenvoudig kan worden vastgesteld welke niet waterkerende objecten niet beoordeeld hoeven te worden. Zo mogelijk wordt tevens een vereenvoudiging van de beoordeling zelf uitgewerkt. Bij de (toekomstige) toetsing van niet-waterkerende objecten wordt daarom aanbevolen de vorderingen van de genoemde Leidraad te controleren. Tenslotte wordt getracht een optimalisatie uit te werken voor situaties waarin het niet waterkerende object en/of de verstoringszone zich wel in het beoordelingsprofiel bevindt, maar dit bij een beperkte omvang op basis van een beschouwing van 3- dimensionale aspecten toch toelaatbaar is. Eenvoudige beoordeling De beoordeling start met de bepaling of de veiligheid van de waterkering zonder de aanwezigheid van een niet waterkerend object voldoet aan de norm. Indien de waterkering zonder niet-waterkerende object al een score voldoet niet heeft, is toetsing van de niet-waterkerende objecten uit oogpunt van de toets op veiligheid niet nodig. De (gedetailleerde) beoordeling is gebaseerd op het principe dat een niet-waterkerende object inclusief verstoringzone het zgn. beoordelingsprofiel niet mag doorsneden. Een dergelijke beoordeling is alleen zinvol indien de aanwezige waterkering is overgedimensioneerd. Indien de waterkering niet is overgedimensioneerd bevindt een niet-waterkerend object zich automatisch in het beoordelingsprofiel. 105

108 Een verdere beoordeling is dan niet benodigd. Het niet-waterkerend object heeft nadelig invloed op de waterkering. Gedetailleerde beoordeling De basis van deze beoordeling vormt het bepalen of het niet-waterkerende objecten inclusief verstoringszone het beoordelingsprofiel doorsnijdt. Dit beoordelingsprofiel is een theoretisch minimum profiel waarbij de veiligheid van de waterkering juist aan de norm voldoet. Voor de bepaling van het beoordelingsprofiel en de verstoringszone per type niet-waterkerend object gelden onderstaande verwijzingen: - Kabels en leidingen: verwezen wordt naar het VTV 2006, en via dit voorschrift naar de normen NEN 3650 en NEN 3651 (2003). - Bebouwing: verwezen wordt naar het Voorschrift Toetsen op Veiligheid (VTV 2006) en de zogenaamde Vuistregels [PZH, 2009]. - Bomen: verwezen wordt naar het toetsschema in bijlage 6. Specifiek ten aanzien van bomen wordt nog opgenoemd dat naast de (evidente) invloed van een boom andere vormen van nadelige invloed op het waterkerend vermogen van de kering kunnen zijn: - extra verdroging van de kering; - het ontstaan van doorgaande holle ruimten door het afsterven van wortels; - het verweken van de bodem door beweging van de stam; - aantasting van de kering door (graaf-) dieren in beschutting van ontoegankelijke begroeiing; - erosie van het dijkoppervlak door het ontbreken van een beschermende grasmat in geval van een dichte begroeiing. - kortsluiting van grondwaterstroming naar de zandondergrond (bij bomen buitendijks in combinatie met dunne afdekkende pakketten). Zo nodig moet bij de beoordeling van de veiligheid ook met deze invloeden rekening worden gehouden. Indien het niet-waterkerende object en verstoringszone het beoordelingsprofiel niet doorsnijdt, voldoet de veiligheid van de waterkering aan de norm, ondanks de (nadelige) invloed van het niet-waterkerende object. In gevallen waarbij het beoordelingsprofiel wel wordt doorsneden door verstoringzones is een geavanceerde beoordeling van de invloed van het niet-waterkerend object op de waterkering noodzakelijk. Geavanceerde beoordeling In een geavanceerde beoordeling kan nader worden ingegaan op enerzijds de bepaling van de verstoringzone van het niet-waterkerend object of anderzijds de bepaling van het beoordelingsprofiel en de eventuele reststerkte daarvan indien de verstoring door het niet-waterkerende object daadwerkelijk optreedt. Aanvullend bestaat de mogelijk op basis van een 3D benadering een doorsnijding van het beoordelingsprofiel nader te beoordelen. Een dergelijke aanpak lijkt vooral kansrijk indien het nietwaterkerende object het beoordelingsprofiel maar met een beperkte omvang doorsnijdt, en het profiel van de waterkering aansluitend royaal voldoende veiligheid heeft. Opgemerkt wordt dat het toetschema voor bomen (bijlage 6) al enkele optimalisaties kent die zijn gebaseerd op deze benadering. Deze benadering krijgt een nadere uitwerking voor de overige typen niet-waterkerende objecten in de Leidraad niet waterkerende objecten in regionale waterkeringen [STOWA, 2015 i.o.]. 106

109 MODULE F: WATERKERENDE KUNSTWERKEN 107

110 1. WATERKERENDE KUNSTWERKEN Deze Module gaat beperkt in op het beoordelen van de veiligheid van waterkerende kunstwerken 1.1. Aanvulling op de Leidraad waterkerende kunstwerken in regionale keringen In algemene zin wordt voor de beoordeling van waterkerende kunstwerken verwezen naar de Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale waterkeringen [STOWA, 2011]. De Leidraad Waterkerende Kunstwerken beschrijft een wijze voor de beoordeling van waterkerende kunstwerken in regionale waterkeringen in het kader van de veiligheidstoetsing. Tot op heden is deze leidraad slechts beperkt gebruikt in de praktijk, omdat de prioriteit heeft gelegen bij het toetsen van de dijken. Als onderdeel van het Ontwikkelingsprogramma is een proeftoets uitgevoerd met de leidraad. Hieruit zijn een aantal aandachts- en verbeterpunten naar voren gekomen, die in deze module worden behandeld. Dit betreft overwegend aanvullingen op de Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale waterkeringen. De Leidraad Waterkerende Kunstwerken kan dan ook onverkort gebruikt blijven worden. Tezamen met deze module vormt de Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale waterkeringen het vigerende toets- en ontwerpinstrumentarium voor de waterkerende kunstwerken in regionale waterkeringen. Toekomstige ontwikkelingen De Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale waterkeringen verwijst nu veelvuldig naar het VTV2006. Momenteel wordt het Wettelijk Toetsinstrumentarium 2017 (WTI2017) gefaseerd ontwikkeld. Hierin wordt onder meer overgegaan van overschrijdingskans- naar overstromingskansbenadering, en vindt een update plaats van de faalmechanisme modellen. Daarnaast wordt momenteel gewerkt aan een actualisatie van de Leidraad Kunstwerken 2003 [TAW, 2003b]. Op het moment dat het WTI2017 wordt opgeleverd komt het VTV2006 te vervallen. Tegen die tijd is naar verwachting ook de update van de Leidraad Kunstwerken 2003 gereed. Een eventuele update van de Leidraad WK houdt in dat de gereedschapskist van nieuwe tools moet worden voorzien, terwijl op dat moment het toetsproces van de regionale keringen in volle gang is. Een verandering in het instrumentarium lijkt op dat moment niet wenselijk. Daarom is op dit moment het voornemen om voor de huidige / komende toetsronde voor de regionale keringen (waarin voor het eerst de kunstwerken worden meegenomen) de overschrijdingskansbenadering en het VTV2006 aan te houden. Uitzondering hierop is het gebruik van het model van Bligh, wat conform de nieuwste inzichten niet meer gebruikt mag worden Omgang met een gebrek aan gegevens Dit is de eerste keer dat de kunstwerken in regionale keringen getoetst worden. Tijdens de proeftoetsen is geconstateerd dat er een grote opgave ligt bij de beheerders aangaande het verzamelen van voldoende gegevens om de toetsing uit te voeren. Indien ondanks de inspanning van de beheerder voor een bepaald toetsspoor onvoldoende gegevens beschikbaar zijn, dan dient conform paragraaf D 1.2 van de Leidraad de score geen score toegekend te worden. Aanbevolen wordt de toetsing voor de andere toetssporen alsnog te doorlopen, en niet de beoordeling van het kunstwerk te staken na toekenning van een score geen score of onvoldoende op een toetsspoor. Vooraleerst geeft een volledig doorlopen toetsing een realistischer beeld van de veiligheid van een kunstwerk. Bovendien is dit inzicht nuttig bij de motivatie waarom de ontbrekende gegevens niet zijn verzameld. Immers, indien een kunstwerk op meerdere sporen is afgekeurd is de onderbouwing van het niet verzamelen van een ontbrekend gegeven eenvoudiger dan wanneer de score geen score resulteert vanwege het ontbreken van een enkel 108

111 gegeven bij het eerst beschouwde beoordelingsspoor. Bovendien wordt hiermee inzicht verkregen in het totale gegevenstekort voor het betreffende kunstwerk. Dit inzicht kan bijdragen aan de onderbouwing voor het niet (kunnen) verzamelen van de gegevens. Immers, indien een kunstwerk op meerdere sporen is afgekeurd of geen score heeft gekregen is de onderbouwing van het niet verzamelen van het minder erg dat een ontbrekend gegeven eenvoudiger niet is ingewonnen dan wanneer de score geen score resulteert vanwege het ontbreken van een enkel gegeven bij het eerst beschouwde beoordelingsspoor. Daarnaast wordt hiermee ook de benodigde inspanning voor het alsnog verkrijgen van de benodigde informatie helder Beoordeling Hoogte Bij de beoordeling van de hoogte van de dijken in boezemwatersystemen wordt vaak een eenvoudige waakhoogtetoets uitgevoerd. Hierbij wordt gekeken of de hoogte van de waterkering groter is dan de maatgevende waterstand vermeerderd met een zekere veiligheidsmarge (de waakhoogte). Voor de kunstwerken kan hierbij aangesloten worden. Hierbij kan dezelfde waakhoogte worden aangehouden als de bij onderdeel 1 voor de harde kades. Veelal wordt hiervoor een waarde van 0,10 m in afgeschermde kanalen tot 0,40 m bij meren gehanteerd. Zie hiervoor ook de genoemde minimumwaarden in de paragrafen C 1.1 en D 1.2. Indien gebruik wordt gemaakt van de tabellen in bijlage 1 van de Leidraad Waterkerende Kunstwerken [STOWA, 2011] dan kunnen aanwijzingen omtrent de te hanteren windsnelheid uit bijlage 1 van deze Leidraad worden gehaald Beoordeling Piping In het kader van het Ontwikkelingsprogramma zijn enkele optimalisaties uitgewerkt voor de beoordeling op piping, met name betreffende de hydraulische weerstand van de slecht doorlatende lagen op de waterbodem. Deze optimalisatie is ook toepasbaar voor die kunstwerken waarbij geen (krachtige) uitstroom van water optreedt 19. Vooral voor kunstwerken in boezem- en kanaalkaden is dit kansrijk. Maar ook voor kunstwerken in keringen langs regionale rivieren kan de benoemde optimalisatie toepasbaar zijn, bijvoorbeeld indien de watergang buitendijks permanent watervoerend is en een slecht doorlatende (slib-) laag op de bodem heeft. Aanwijzingen voor de wijze waarop de hydraulische weerstand kan worden betrokken in de beoordeling op piping worden beschreven in pragraaf D 1.3. Een belangrijke wijziging is dat het model van Bligh zoals nu is opgenomen in [TAW, 1999] niet meer toegepast mag worden [Deltares, 2012]. In navolging op die verandering mag bij de toetsing op achterloopsheidvoor zuiver horizontale kwelwegen het model van Bligh niet meer worden gebruikt., maar moeten de modellen van Lane en Sellmeijer worden toegepast. Voorgesteld wordt om voor de keuze ten aanzien van de vigerende modellen aan te sluiten op [Deltares,2012]. Dit betekent dat voor situaties waarbij sprake is van een kwelweg die verticale componenten bevat het model van Lane of heave wordt gebruikt. Dit is conform de huidige toets- en ontwerppraktijk. Voor situaties waarbij sprake is van een volledig horizontale kwelweg wordt in principe de rekenregel van Sellmeijer toegepast. Alleen bij kunstwerken met achterloopsheidschermen mag voor kwelwegen naast het kunstwerk ook het model van Lane worden gebruikt. 19 Dit betekent dat vooral bij gemalen hiermee uiterst terughoudend moet worden omgegaan 109

112 1.5. Screenings- en prioriteringstool Gezien het enorme aantal kunstwerken in regionale keringen bestaat een grote behoefte aan een aantal criteria om de risicobijdrage van kunstwerken in te schatten en kunstwerken op voorhand weg te screenen als deze geen significante faalkans hebben of als de gevolgen van falen zeer beperkt zijn. Deze kunstwerken worden dan in het geheel niet beoordeeld. Ten einde inzicht te krijgen in de kunstwerken waarvan op voorhand gesteld kan worden dat deze geen grote faalkans hebben of het gevolg van falen zeer klein is, wordt een screening van de kunstwerken uitgevoerd. Met behulp van de resultaten van de screening is het mogelijk om onderbouwd een afweging te maken welke kunstwerken en faalmechanismen wel of niet getoetst moeten worden. Hierbij wordt op basis van enkele (fysieke) kenmerken bepaald of een kunstwerk een substantiële bijdrage aan het overstromingsrisico 20 heeft. Indien dit niet het geval is, hoeft niet verder naar het kunstwerk te worden gekeken Screening van te toetsen kunstwerken De beoordeling of een kunstwerk wel of niet getoetst hoeft te worden, gebeurt op basis van de volgende criteria. Deze criteria gelden voor alle watersystemen. Alle kunstwerken Indien het instromende debiet onder maatgevende omstandigheden beperkt blijft (beperkte belasting op binnendijkse bodembescherming en dus standzekerheid kunstwerk niet in geding) én deze hoeveelheid water kan zonder noemenswaardige wateroverlast in het achterliggende gebied worden geborgen, dan hoeven kunstwerken in principe niet beoordeeld te worden. Dit geldt voor kunstwerken waarbij het verval in de maatgevende situatie klein is, neem als richtgetal een waarde van 0,2 meter. Denk hierbij aan een kunstwerk waar de binnenwaterstand hoog ligt. Ook een coupure waarvan de drempelhoogte nabij Toetspeil ligt, voldoet aan een dergelijke beschrijving. Opgemerkt wordt dat enigszins terughoudend met deze punten omgegaan moet worden en er een gedegen onderbouwing bij hoort. Gemalen Indien de afmetingen van het watervoerende element voldoende klein zijn, hoeft een gemaal in het geheel niet beoordeeld te worden. Bij instroming door falende sluiting of bezwijken keermiddelen bevindt zich nog een pomp in het watervoerende element die zorgt voor enige weerstand waardoor de instroming verder wordt beperkt. In een dergelijke situatie is, bij het ongewenst open staan van het object, de instroming dusdanig klein dat er geen substantiële gevolgen optreden. Een diameter van 0,50 m (A = 0,20 m²) wordt hierbij als uitgangspunt aangehouden. Opgemerkt wordt dat het faalmechanisme piping en heave niet direct beïnvloed wordt door de afmetingen van de leiding. Echter bij kleine diameters is de kans groot, dat door de naastliggende grond een eventuele spleet onder de leiding dichtgedrukt wordt. Aanvullend hoeft voor alle gemalen het toetsspoor betrouwbaarheid sluiting in principe niet beschouwd te worden. Alleen als er sprake is van enkele risicovolle elementen in configuratie en toepassing, is een beschouwing nodig (bijvoorbeeld bij gemalen die gedurende hoogwater niet uitmalen). Het niet beschouwen van het faalmechanisme betrouwbaarheid sluiting bij gemalen is gebaseerd op de volgende overwegingen: - De meeste gemalen zijn voorzien van minimaal twee keermiddelen, die regelmatig worden bediend. 20 Feitelijk past dit niet binnen de overbelastingsbenadering die ten grondslag ligt aan de Leidraad WK. Het ligt echter in lijn der verwachting dat, analoog aan de primaire keringen, ook voor de regionale keringen de omslag gemaakt wordt van overbelastingsbenadering naar overstromingskansbenadering. Om de toetsinspanning te richten en te voorkomen dat nu inspanning wordt gedaan om kunstwerken te toetsen die in de toekomst waarschijnlijk niet getoetst hoeven te worden, is voor deze hybride oplossing gekozen. 110

113 - Bij een meerderheid van de gemalen sluiten de keermiddelen automatisch als de pomp afslaat. Het gaat dan vaak om een terugslagklep in het buitenhoofd en een afsluiter in de persleiding. De afsluiter (bv vlinderklep) is vaak gekoppeld aan het maalbedrijf, zodat deze open gaat als de pomp aanslaat en sluit als de pomp stopt. - Indien de sluiting faalt, bevindt zich nog een pomp in het watervoerende element die zorgt voor enige weerstand waardoor de instroming verder wordt beperkt. - Indien een gemaal bestaat uit meerdere pompeenheden dan kunnen, bij instroming als gevolg van een falende sluiting van één van de pompeenheden, de andere pompeenheden worden ingezet om de gevolgen van de instroming te beperken. In enkele gevallen kan het faalmechanisme betrouwbaarheid sluiting bij gemalen wel een faalmechanisme zijn dat getoetst moet worden. Te denken valt hierbij aan onder andere de volgende situaties: - Gemaal met slechts één keermiddel - Gemaal waarbij één van de keermiddelen niet is gekoppeld aan het maalbedrijf en dat dus niet automatisch sluit - Gemaal met mogelijkheid tot lozing of inlaten onder vrij verval. Hierbij kunnen keermiddelen zelfs geheel buiten spel gezet worden, zoals bij gemalen waarbij de terugslagklep wordt opgetrokken om water in te laten. Opgemerkt wordt dat in toetsrapporten nog wel eens wordt gemeld dat bij instroming na een falende sluiting de pompen van de betreffende perskoker nog wel kunnen worden opgestart om op deze wijze de waterkering te herstellen. Zonder speciale aanvullende voorzieningen is dit echter in de praktijk meestal niet mogelijk. Denk hierbij aan een voorziening om de as van de pomp, die mee zal draaien onder het instromende water, stil te kunnen te kunnen zetten om hierna de pomp te kunnen starten. Een aparte categorie gemalen vormen de vijzelgemalen. Vanwege hun pompkarakteristiek worden vijzelgemalen hoofdzakelijk aangetroffen in boezemwatersystemen met een redelijk constant binnen- en buitenpeil. Vijzelgemalen zijn doorgaans robuuste bouwwerken, die doorgaans alleen op onder- en achterloopsheid beschouwd hoeven te worden: - voor het toetsspoor hoogte geldt dat dit doorgaans wordt verzorgd door het dijklichaam - het toetsspoor betrouwbaarheid sluiting is niet maatgevend. Tot aan het tegenmaalpunt kan alleen water stromen tussen de opleider en de vijzel, deze ruimte is zeer beperkt en zal niet leiden tot een significant instromend debiet. Ook bij waterstanden boven het tegenmaalpunt zal, door de aanwezigheid van de vijzel, het instromend debiet beperkt zijn. - doorgaans is een vijzelgemaal voorzien van een enkel keermiddel. Indien dit keermiddel faalt (toetsspoor STCO), geldt hetzelfde als hierboven gesteld onder betrouwbaarheid sluiting - door de aard van de constructie speelt ook de overall-stabiliteit (kantelen, afschuiven, opdrijven, toetsspoor STCG) geen rol. De opleider van de vijzel kan niet onder een zeer steile hoek geplaatst worden. Hierdoor ontstaat automatisch een langwerpige constructie en speelt kantelen en afschuiven geen rol meer. Ook opdrijven speelt geen rol, omdat de constructie onder een hoek ligt. Schutsluizen Schutsluizen waarvan beide hoofden het maatgevend hoogwater kunnen keren hoeven eveneens niet beoordeeld te worden op het faalmechanisme betrouwbaarheid sluiting. In- en uitwateringsduikers, leidingen Voor in- en uitwateringsduikers en leidingen wordt aangesloten bij hetgeen gesteld is in paragraaf C 2.1 van de Leidraad WK. De maximale leidingdiameter van 0,30 m (A = 0,07m 2 ) is kleiner gekozen dan bij gemalen, omdat er geen pomp is die het doorstroomoppervlak van het watervoerend element verder beperkt. 111

114 Prioritering van te toetsen kunstwerken De screeningstool kan uitgebreid worden met een prioriteringstool, waarbij aan de hand van enkele parameters op basis van de hoogwaterstatistiek een globale faalkans wordt ingeschat. In het project VNK2 is voor kunstwerken in primaire waterkeringen hiervoor een methode ontwikkeld. Deze methode lijkt voor de boezemwaterkeringen echter minder bruikbaar. Dit komt omdat bij boezemwatersystemen de waterstand bij toetspeil relatief weinig afwijkt van de dagelijkse waterstand en dus de onzekerheid in de belasting erg klein is ten opzichte van de onzekerheid in de sterkte. Bij primaire waterkeringen is dit vaak juist andersom. Bij regionale rivierkeringen is de situatie veel meer analoog aan de situatie bij primaire waterkeringen. Hier zou wel prioritering plaats kunnen vinden op basis van de VNK2-methodiek. In essentie komt deze methode neer op het berekenen van een kritiek verval over het kunstwerk voor de verschillende toetssporen. Op basis van dit kritieke verval wordt een kritieke buitenwaterstand bepaald, die middels de hoogwateroverschrijdings-frequentielijn wordt vertaald naar een globale faalkans. Achtergrond van de VNK2-methode is vastgelegd in [VNK2, 2013]. Indien de beheerder ervoor kiest om deze methode toe te passen isinzet van een op dit gebied deskundige noodzakelijk. Indien zelfs de meest basale gegevens van de kunstwerken ontbreken, en de opgave van het waterschap is dermate groot dat de inwinning hiervan voor alle kunstwerken niet verlangd kan worden, kan worden geprioriteerd op type kunstwerk. Aanbevolen wordt in dat geval de toetsinspanning in eerste instantie alleen te richten op de coupures en keersluizen. Hier zitten standaard de grootste risico s omdat deze objecten meestal alleen bij hoogwater bediend worden en vaak slechts één keermiddel hebben Beheerdersoordeel In paragraaf D 1.1 van de Leidraad Waterkerende Kunstwerken in regionale waterkeringen worden aandachtspunten gegeven ten aanzien van het beheerdersoordeel. Indien het beheerdersoordeel afwijkt van de eindscore volgens de toetsingsregel, moet voor het veiligheidsoordeel een afweging gemaakt worden tussen beide eindscores. Deze paragraaf beschouwt speciaal de situatie waarbij de beheerder volgens de toetsingsregels tot geen score komt en via een beheerdersoordeel toch tot een oordeel wil komen. Maar deze paragraaf is ook relevant indien de beheerder een afwijkend beheerdersoordeel wil motiveren. Ingegaan wordt op: - de minimale vereisten waar de motivering van het beheerdersoordeel aan moet voldoen; - mogelijkheden om gebrek aan gegevens met behulp van waarnemingen op te vangen. De benodigde motivering hangt af van de aanleiding tot het afwijkende beheerdersoordeel. Deze paragraaf richt zich op de onmogelijkheid om tot een (technische) eindscore te komen op grond van de toetsingsregels (de score nader onderzoek/ geen score) door gebrek aan gegevens (en eventueel tijd en/of middelen om deze te verzamelen). Aanleidingen volgend uit onverenigbaarheid bij de beheerder met de belastingsituatie cq. de hydraulische randvoorwaarden of de (toepasbaarheid van de) beoordelingssporen in de Leidraad worden hier niet beschouwd. Benadrukt wordt dat de beheerders worden gevraagd speciaal onverenigbaarheid van de Leidraad bij STOWA bekend te maken. In de situatie waarbij de beheerder volgens de toetsingsregels tot geen score komt en via een beheerdersoordeel toch tot een oordeel wil komen, dient de beheerder vooraleerst aan te geven waarom van hem niet redelijkerwijs kan worden verwacht dat hij een gebrek aan gegevens, tijd en/of middelen om de gedetailleerde / geavanceerde toets uit te voeren oplost. Als het om een substantieel aantal kunstwerken gaat, wordt aanbevolen deze stap naar een hoger abstractieniveau te tillen en dit op het niveau van het hele kunstwerkenareaal te doen. Hierbij is het van belang dat de beheerder een overzicht maakt van alle kunstwerken met het technisch oordeel geen score en vervolgens een prioritering aanbrengt in het doen van nader onderzoek. Bij deze prioritering kan ook direct worden 112

115 aangegeven waaruit dit nader onderzoek dient te bestaan. Hierbij kan worden gekeken naar aspecten als beschikbaar budget, tijd, risico s van kunstwerken, andere projecten met raakvlakken binnen de organisatie van de beheerder et cetera. Doel is het richten van de toetsinspanning op de meest risicovolle kunstwerken. Aanbevolen wordt hierin af te stemmen met de toezichthouder. Bijlage 8 van deze Leidraad geeft een schema waarin op basis van praktijkwaarnemingen een voorzet wordt gedaan voor een mogelijk beheerdersoordeel. Ook indien het niet doelmatig is de aanvullende gegevens te verzamelen kan het schema worden gebruikt. Nadrukkelijk wordt gesteld dat dit schema pragmatisch van aard is en met enige voorzichtigheid gebruikt moet worden. Belangrijke beperking is dat het schema zich vooral richt op de (afwezigheid van) het optreden van faalverschijnselen tijdens (bijna) maatgevende belastingsituaties. De achteruitgang in de sterkte van een kunstwerk gedurende de toetsperiode is daarbij onderbelicht. Bij de beschrijving van het beheerdersoordeel dient al het achterliggende relevante bewijsmateriaal te worden gegeven, zo kwantitatief en tastbaar mogelijk: - kwantitatief: meetgegevens van (grond-) waterstanden, profielen, etc.; - tastbaar: met behulp van foto s, inspectierapporten, een monitoringsysteem dat over een reeks van jaren inzicht biedt, etc. Aanvullend dient het verloop van verouderingsprocessen aandacht te krijgen, wellicht kan hierbij gebruik worden gemaakt van kennis opgedaan bij vergelijkbare objecten (bijv. kademuren). Tevens moet aandacht worden besteed aan de duur van de belasting; deze kan in de waargenomen (bijna) maatgevende situatie beduidend korter zijn geweest dan in de toetssituatie. Indien de beheerder het afwijkende beheerdersoordeel bepalend wil laten zijn voor het veiligheidsoordeel van een kunstwerk is het omwille van de uiteindelijke acceptatie nuttig dat de beheerder dit voorafgaand afstemt met de betreffende toezichthouder. Uitgangspunt hierbij zou moeten zijn dat dit voorlopige beheerdersoordeel dient om de toetsinspanning in deze eerste toetsronde te richten en in deze eerste toetsronde te focussen op die kunstwerken die ook daadwerkelijk faalverschijnselen vertonen. Over de acceptatie van de toezichthouder van een redenatie of werkwijze kan vooraf geen generieke uitspraak worden gedaan. Per geval dient de toezichthouder te bezien of de onderbouwing van het beheerdersoordeel (en de afweging) voldoende is om deze als veiligheidsoordeel te accepteren. Het lijkt nuttig valide redenaties en/of werkwijzen onderling uit te wisselen, om enerzijds te leren van slimme werkwijzen en anderzijds te voorkomen dat verschillen ontstaan tussen toezichthouders onderling in de acceptatie van redenaties. Aanbevolen wordt dat een beheerder en/of een toezichthouder een goedgekeurde onderbouwing / motivering aandraagt bij STOWA. 113

116 MODULE G: BEHEERDERSOORDEEL 114

117 1. BEHEERDERSOORDEEL 1.1. Inleiding Het beheerdersoordeel is de inschatting van de waterkeringbeheerder over de veiligheid van de waterkering. De waterkeringbeheerder beoordeelt de veiligheid op basis van praktijkervaringen en/of (nieuwe) kennis die (nog) niet wordt gebruikt in de (technische) beoordelingssporen. Het opstellen van een beheerdersoordeel is de verantwoordelijkheid van de beheerder zelf. Het beheerdersoordeel moet goed, logisch en overtuigend zijn, zeker als dit afwijkt van het technisch oordeel én bepalend is voor het veiligheidsoordeel. Harde criteria waar een dergelijk goed beheerdersoordeel aan dient te voldoen kunnen niet generiek gegeven worden. Bij het opstellen van een beheerdersoordeel zijn meerdere partijen betrokken, zoals de dagelijks beheerder en de adviseur. Een goed onderbouwd en breed gedragen beheerdersoordeel vergt interne afstemming. Idealiter wordt een organisatiestructuur vastgesteld, waaruit blijkt hoe het beheerdersoordeel (intern) wordt geformuleerd en waarin de rollen en verantwoordelijkheden van de betrokken partijen duidelijk zijn beschreven. De wijze waarop de beheerder dit oordeel opstelt wordt niet (in detail) voorgeschreven in deze Leidraad. Dit in tegenstelling tot de beoordelingssporen voor het technische oordeel. Deze module schetst een kader om te komen tot een goed beheerdersoordeel. Dit kader richt zich op: 1. de werkwijze om tot een beheerdersoordeel te komen, in paragraaf G 1.2; 2. de onderbouwing van het beheerdersoordeel, in paragraaf G 1.3. Belangrijk doel van het beheerdersoordeel is ook om tekortkomingen in de beoordelingssporen in deze Leidraad vast te stellen. Ervaringen met de toetsing dienen dan ook te worden gerapporteerd (zie module A). In deze rapportage dient aandacht te worden besteed aan eventueel geconstateerde tekortkomingen of situaties waarin de beoordelingssporen onvoldoende recht doen aan de lokale kenmerken van de waterkering of de aard van de (hydraulische) belasting Handreiking voor het opstellen van het beheerdersoordeel Het formuleren van het beheerdersoordeel verloopt via een aantal stappen, te weten: - stap 1: algemene inventarisatie; - stap 2: verzamelen gegevens / informatie voor overtuigende onderbouwing; - stap 3: opstellen concept beheerdersoordeel; - stap 4: interne validatie en vaststelling definitief beheerdersoordeel. Onderstaand volgt een nadere toelichting bij de stappen. Stap 1: algemene inventarisatie In deze fase worden de intern belanghebbenden betrokken, en wordt: - informatie over de toestand en het gedrag van de kering verzameld; - kennis en ervaringen gedeeld. Dit betreft bijvoorbeeld: 115

118 - gedocumenteerde informatie, zoals eerdere toetsrapporten, inspectieresultaten, onderzoeksgegevens; - (nog) niet gedocumenteerde / gearchiveerde informatie, zoals informatie van de dagelijks beheerder, rayonbeheerder, onderzoekers, voormalig toetser, adviseur, historicus, etc.; - ervaringen met het gedrag van de kering, tijdens reguliere en/of (bijna) maatgevende omstandigheden; - inzichten in kennisleemten die relevant zijn voor de betreffende kering. Vervolgens wordt op basis van de verzamelde informatie: - een eerste "gevoel" over de veiligheid van de kering afgetast; - de mogelijkheden bepaald om te komen tot een beheerdersoordeel en de benodigde acties voor de overtuigende onderbouwing daarvan (zie stap 2); - inzicht verkregen in nut en noodzaak van toetsen op gedetailleerd of geavanceerd niveau. Een resultaat van deze stap is duidelijkheid over de invulling van de vervolgstappen om het beheerdersoordeel te formuleren. Stap 2: verzamelen gegevens / informatie voor overtuigende onderbouwing In deze stap worden de acties uitgevoerd die benodigd zijn voor de overtuigende onderbouwing van het beheerdersoordeel. Indien het (concept) beheerdersoordeel overeenstemt met het technisch oordeel, kan worden volstaan met het vastleggen van deze constatering. Een uitgebreide onderbouwing van het beheerdersoordeel is dan niet noodzakelijk. In dat geval zal (interne) validatie waarschijnlijk geen nadere onderbouwing of uitwerking van aanvullende acties (bouwstenen) vragen. Indien het (concept) beheerdersoordeel afwijkt van het technisch oordeel is dat in eerste instantie aanleiding voor nader onderzoek. Dit kan leiden tot een aanpassing van zowel het technisch oordeel als het beheerdersoordeel. Indien uiteindelijk een afwijkend oordeel resulteert, is de onderbouwing van het beheerdersoordeel van groot belang. Indien bij het opstellen van het veiligheidsoordeel het oordeel van de beheerder prevaleert, moet worden beargumenteerd waarom het technisch oordeel wordt verworpen. Bijvoorbeeld ten aanzien van een uitgangspunt of onderdeel van het beoordelingsspoor, die onvoldoende past bij de betreffende kering. Voor de onderbouwing kan gebruik worden gemaakt van één of meerdere van onderstaande bouwstenen: - Waarnemingen: bijvoorbeeld gedrag op basis van inspectieverslagen, kennis/ervaringen uit het verleden (zie ook paragraaf G 1.3). - Metingen: door uitvoeren en analyseren van metingen en eventueel koppelen met waarnemingen. - Proeven: praktijkproeven om proefondervindelijk aan te tonen dat het faalmechanisme (lokaal) wel / niet kan optreden. - Kennis: het toepassen van nog niet geaccepteerde kennis, proeven van andere waterschappen, (internationale) literatuur, uitvoeren van gevoeligheidsberekeningen. Deze bouwstenen worden onderstaand nader toegelicht. 116

119 Tabel G.1 Bouwstenen ten behoeve van de onderbouwing van het beheerdersoordeel. Waarnemingen Gericht op het gedrag van de kering. De toetser kan putten uit de geregistreerde waarnemingen. Deze waarnemingen tijdens reguliere inspecties, schouw en inspecties onder extreme omstandigheden (droogte, storm, neerslag) zijn op uniforme wijze vastgelegd. Metingen Het meten en monitoren Dit leidt tot betere en betrouwbare basisdata. Analyse en toepassing van (bewerkte) data kan vooraleerst worden gebruikt bij de aanscherping van het technisch oordeel. Metingen kunnen ook worden toegepast ten behoeve van het beheerdersoordeel door bijvoorbeeld de aan- / afwezigheid van faalverschijnselen te koppelen aan metingen. Metingen en monitoringsgegevens kunnen ook gebruikt worden in combinatie met de bouwsteen nieuwe kennis. Praktijkproeven Het uitvoeren van praktijkproeven Proefondervindelijk kan worden aangetoond dat een faalmechanisme wel/niet kan optreden. Mogelijk kunnen lokale bevindingen worden vertaald naar keringen op andere locaties. Nieuwe kennis Het beschouwen van nieuwe kennis, of internationale kennis Alle kennis en ervaringen, buiten de leidraden, die van toepassing kan zijn bij het formuleren van het beheerdersoordeel, zoals bijvoorbeeld: - ten aanzien van bekende kennisleemten (veen, droogte) of standaard conservatieve uitgangpunten; - inzichten van andere waterschappen (bijvoorbeeld beheerdersoordelen die door andere toezichthouders zijn geaccepteerd); - toepassing van niet-vigerende modellen. Zie paragraaf G 1.3 voor nadere aanwijzingen voor het onderbouwen van het beheerdersoordeel op basis van Waarnemingen. Stap 3: opstellen concept beheerdersoordeel In deze stap wordt een concept beheerdersoordeel opgesteld, inclusief de overtuigende onderbouwing (op basis van de verzamelde informatie uit stap 2). Stap 4: interne validatie en vaststelling definitief beheerdersoordeel In deze stap wordt het concept beheerdersoordeel voorgelegd aan (interne) experts, en wordt besproken of het concept beheerdersoordeel juist en voldoende overtuigend is. Indien het oordeel voldoende logisch en overtuigend is, dan is het een gedragen beheerdersoordeel. Op basis van deze validatie wordt het beheerdersoordeel definitief vastgesteld. Indien het beheerdersoordeel niet logisch en overtuigend onderbouwd is, dan bestaan de volgende scenario s: 1. Mogelijkheden voor een betere onderbouwing worden gedefinieerd waarna opnieuw een concept beheerdersoordeel wordt opgesteld. Mogelijkheden voor een betere onderbouwing zijn bijvoorbeeld: - gericht inspecteren en registreren van waarnemingen onder specifieke omstandigheden; - uitvoeren van bijzondere metingen / monitoring; - uitvoeren van gevoeligheidsanalyses; - doen van praktijkproeven; 117

120 - gebruik maken van nog niet geformaliseerde kennis; 2. Geconcludeerd wordt dat het oordeel onvoldoende kan worden onderbouwd. In dit geval resulteert het beheerdersoordeel geen score of wordt het technisch oordeel overgenomen als beheerdersoordeel. In beide gevallen zal het technisch oordeel het veiligheidsoordeel zijn. Desgewenst kan worden besloten het concept beheerdersoordeel extern te valideren, door het voor te leggen aan bijvoorbeeld de provincie, STOWA, Helpdesk Water, collega waterschappen of bureaus. Indien het definitieve beheerdersoordeel afwijkt van het technisch oordeel, is het verstandig bij de validatie van het beheerderdoordeel (in stap 3) tevens het veiligheidsoordeel vast te stellen Onderbouwing van het beheerdersoordeel met waarnemingen Deze paragraaf richt zich op het onderbouwen van het beheerdersoordeel op basis van waarnemingen. Het betreft een nadere uitwerking van stap 2 in paragraaf G 1.2. De werkwijze is met name gericht op de onderbouwing voor het aantonen van goed gedrag. Waarnemingen kunnen gebruikt worden bij het beoordelen van de veiligheid van de kering. In de huidige toetspraktijk gebeurt dat voornamelijk bij het waarnemen van faalverschijnselen. Hiermee kan worden aangetoond dat de kering onvoldoende veiligheid biedt. Het niet hebben waargenomen van faalverschijnselen kan er op duiden dat de kering voor het betreffende beoordelingsspoor voldoende veiligheid biedt. Het aantonen hiervan op basis van waarnemingen is veelal lastig, zeker indien recent geen normomstandigheden zijn opgetreden. Immers, welke garantie geeft goed gedrag van een kering onder dagelijkse of extremere omstandigheden voor de veiligheid tijdens normomstandigheden? Toch is de afwezigheid van waarnemingen van faalverschijnselen wel bruikbaar, mits deze goed zijn vastgelegd (inclusief de overleefde omstandigheden). Waarnemingen zijn speciaal nuttig wanneer deze vertaald kunnen worden naar de sterkte tijdens normomstandigheden. Om dit aan te kunnen tonen is belangrijk te weten welke extreme omstandigheden (hoogwater, neerslag, wind, droogte) de kering heeft meegemaakt en hoe deze omstandigheden zich verhouden tot normomstandigheden. Deze paragraaf geeft een algemene handreiking voor de onderbouwing van het beheerdersoordeel aan de hand van waarnemingen. Beschreven worden: - voorwaarden waaronder de waarnemingen bruikbaar kunnen zijn om goed gedrag van de kering aan te kunnen tonen bij maatgevende omstandigheden; - een werkwijze voor een goed gebruik van waarnemingen. Deze werkwijze is vooral van toepassing voor situaties: - waarin de aard of kenmerken van de kering onverenigbaar zijn met de leidraad; - met gebrek aan gegevens om te toetsen volgens de rekenregels; - waarin het niet mogelijk is om te toetsen op een meer gedetailleerd niveau (vanwege gebrek aan tijd, geld en/of middelen); - waarin de vastgestelde hydraulische randvoorwaarden onverenigbaar zijn met de lokale situatie in dit geval is ook te overwegen een toets uit te voeren met aangepaste hydraulische randvoorwaarden. 118

121 Opgemerkt wordt dat voor een succesvolle toepassing van deze werkwijze voor de onderbouwing van het beheerdersoordeel een belangrijke voorwaarde is dat kan worden beschikt over dergelijke waarnemingen, en dat (bijna) maatgevende omstandigheden zijn opgetreden. Deze voorwaarden maken de werkwijze met name kansrijk voor keringen langs permanent watervoerende wateren, zoals boezemen kanaalkaden. Nadrukkelijk wordt gesteld dat de werkwijze een pragmatische insteek heeft en met zorg en in afstemming met de toezichthouder toegepast moet worden. Aantonen van goed gedrag Het huidige inspectie-proces en het vastleggen van waarnemingen richt zich vooral op het waarnemen van faalverschijnselen. Het aantonen van goed gedrag vergt een aanpassing van het inspectie proces. Belangrijk daarbij is dat inspecties: - zich niet uitsluitend richten op faalverschijnselen en zwakte-indicatoren, maar dus ook op het registreren van goed gedrag en de daarbij optredende (hydraulische) belasting; - ook worden uitgevoerd tijdens omstandigheden die voor een specifiek faalmechanisme een (bijna) maatgevende belasting vormen, zonder dat deze noodzakelijkerwijs overeenkomen met een algemeen extreme omstandigheid op het watersysteem; bijv. voor piping kan bij een boezem- of kanaalkade een (tijdelijk) verlaagd polderpeil tijdens streefpeil een maatgevend verval vormen. De wijze van registratie van goed gedrag (dan wel de afwezigheid van faalverschijnselen) en kenmerken van de belasting worden niet in deze Leidraad beschreven. Voor aanwijzingen betreffende de inrichting van het inspectieproces wordt verwezen naar andere onderzoeksprogramma s, zoals bijvoorbeeld het programma PIW (RWS/STOWA). De werkwijze is schematisch gepresenteerd in onderstaand figuur G.1. Van belang zijn drie onderdelen die op de volgende bladzijde worden toegelicht: - De bewijsvoering van de afwezigheid van faalverschijnselen; - De omstandigheden (belasting) tijdens de waarneming; - De kwetsbaarheid van de kering voor het betreffende faalmechanisme. 119

122 Figuur G.1: Schema onderbouwing beheerdersoordeel op basis van waarnemingen Stap 1: faalverschijnselen aantoonbaar niet opgetreden Indien faalverschijnselen zijn opgetreden, en de kering sindsdien niet is verbeterd, resulteert direct het beheerdersoordeel voldoet niet voor het betreffende beoordelingsspoor. Uitzondering is indien de waarnemingen zijn gedaan bij boven-normatieve omstandigheden, in dat geval is een beoordeling op basis van bewezen sterkte een interessant alternatief. Indien geen faalverschijnselen zijn opgetreden dient de afwezigheid van faalverschijnselen zo kwantitatief en tastbaar mogelijk te worden aangetoond: - Kwantitatief in de vorm van eigenschappen van de kering (profielen, sterkte-eigenschappen), tenminste voor die aspecten die relevant zijn voor het beoordelingsspoor waar het beheerdersoordeel voor bedoeld is. - Tastbaar: met behulp van foto's, inspectierapporten, historische gegevens, en monitoringsdata dat inzicht biedt over een reeks van jaren. Indien de afwezigheid van faalverschijnselen kan worden aangetoond, dient de bijbehorende opgetreden belasting te worden gespecificeerd (stap 2). Indien de afwezigheid van faalverschijnselen onvoldoende kan worden aangetoond, kan deze werkwijze niet leiden tot een (valide) onderbouwing van het beheerdersoordeel. Aanwijzingen voor de onderbouwing zijn beschreven in paragraaf G 1.2. Aandachtspunten - Eisen ten aanzien van het aantal, de betrouwbaarheid en volledigheid van (de registratie van) inspecties kunnen niet generiek worden gegeven; - Juist omdat het gaat om de afwezigheid van faalverschijnselen zal de bewijsvoering op basis van geregistreerde waarnemingen mogelijk indirect zijn; - Houdbaarheid waarnemingen: met een eventuele achteruitgang in sterkte van de kering en toename van de belasting sinds de waarneming dient rekening te worden gehouden. 120

123 Stap 2 De opgetreden omstandigheden moeten worden onderbouwd met zo kwantitatief mogelijke bewijzen, idealiter in de vorm van meetgegevens van bijvoorbeeld de windkracht, neerslaghoeveelheden / - intensiteiten, waterstanden, polderpeilen en/of grondwaterstanden. Opgemerkt wordt dat alleen de kenmerken hoeven te worden aangetoond die relevant zijn voor het beschouwde faalmechanisme. Als tijdens de waarneming sprake was van een (boven-) maatgevende belasting resulteert het beheerdersoordeel voldoet. Indien het een niet-maatgevende belasting betrof kan in de volgende stap (3) worden beschouwd of extrapolatie van het goede gedrag naar de normsituatie mogelijk is. Aandachtspunten bij deze stap: - een (bijna) maatgevende gebeurtenis kan ook buiten standaard normcondities op het watersysteem zijn opgetreden, bijvoorbeeld tijdens een extreme storm (belasting: golfhoogten) zonder verhoogde waterstand, etc.; - voor sommige belastingen kan een maatgevende gebeurtenis worden gecreëerd (verval: door een tijdelijke verlaging van het polderpeil). Stap 3 Cruciale vraag is of aan het goede gedrag tijdens de overleefde omstandigheden op verantwoorde wijze garanties kunnen worden ontleend voor de veiligheid tijdens maatgevende omstandigheden. Voorwaarden voor het eventueel extrapoleren van de veiligheid zijn: - het faalmechanisme betreft een geleidelijk proces, waarbij inleidende verschijnselen een naderend falen aankondigen; - de sterkte tijdens de overleefde situatie is representatief voor de sterkte tijdens de normsituatie, bij de extrapolatie naar de normsituatie mogen geen significante afwijkingen in de sterkte optreden (zoals het opbarsten van de deklaag in het achterland); - de belasting tijdens de overleefde situatie is qua aard representatief voor de belasting tijdens de normsituatie, bij de extrapolatie mogen geen significante afwijkingen optreden (zoals bijvoorbeeld het optreden van hydraulische kortsluiting); - het goede gedrag is vastgesteld onder bepaalde minimale grootte van de belasting (voor een extrapolatie ten aanzien van het faalmechanisme hoogte/erosiebestendigheid moet bijvoorbeeld tenminste enige overslag zijn opgetreden). Als wordt voldaan aan de voorwaarden, kan worden vastgesteld of aan de overleefde situatie daadwerkelijk garanties mogen worden ontleend voor de veiligheid tijdens de normsituatie. Het definiëren van een marge in de belasting (waterstand, verval en/of golfhoogte) waarbij de veiligheid voldoende veilig kan worden geëxtrapoleerd is niet generiek mogelijk. Zo n marge is namelijk sterk afhankelijk van: a. de absolute grootte van de overleefde of dagelijkse belasting en de relatieve toename in de belasting tussen de overleefde en de maatgevende omstandigheden; b. de invloed van dit verschil op de sterkte van een kering (= de kwetsbaarheid). Ad. a: absolute grootte en relatieve toename van de belasting 121

124 Een verschil tussen de overleefde en normwaterstand van 0,3 meter lijkt een acceptabele extrapolatie voor een kering die dagelijks 4 à 5 meter keert, en daarbij incidenteel waterstandstijgingen van 0,2 meter overleeft. Voor een kade met een klein verval zal een zelfde verschil van 0,3 meter toch al snel als een minder veilige extrapolatie worden gezien. Ad.b: kwetsbaarheid van de kering Bij de onderbouwing van het acceptabel zijn van de extrapolatie is tevens van belang of de kering ten aanzien van het betreffende faalmechanisme kwetsbaar is voor variaties in de belasting. De kwetsbaarheid moet in relatie gebracht worden met de aanwezigheid van zogenaamde 'zwakteindicatoren', zoals kale plekken in een grasmat. Bij aanwezigheid van zwakte-indicatoren zal een kering (lokaal) meer kwetsbaar zijn voor een toename van de relevante belasting, en dient een extrapolatie naar maatgevende omstandigheden extra aandacht te krijgen. Voor inzicht in deze invloed is de uitvoering van een gevoeligheidsanalyse nuttig. Hierin kan worden vastgesteld in welke mate de berekende veiligheid afneemt door de toename van de belasting. Een globale werkwijze is beschreven in [STOWA, 2015]. De laatste kolom van de sheet in bijlage 7 geeft enkele kenmerken van de kwetsbaarheid per beoordelingsspoor. De kolom is een hulpmiddel en pretendeert niet volledig te zijn. De keringbeheerder dient het acceptabel zijn van een extrapolatie zelf te onderbouwen. Belangrijke argumenten bij een onderbouwing kunnen worden ontleend aan bovengenoemde relatieve toename in de belasting en de invloed daarvan op de sterkte van een kering. Aandachtspunt bij deze stap: - Afhankelijk van het faalmechanisme is de belasting golfhoogte, waterstand, verval, stijghoogte, verkeersbelasting of combinaties van belang. Speciaal voor belastingen die indirect invloed hebben op de veiligheid van een waterkering of waarvoor combinaties van belastingen maatgevende kunnen zijn, dient zekerheid te bestaan over het gelijkwaardig zijn van alle relevante belastingen (bijvoorbeeld: hoge stijghoogte tijdens hoogwater); Indien wordt voldaan aan de voorwaarden voor extrapolatie en (de marge tussen de overleefde belasting en de normsituatie) een voldoende veilige extrapolatie toestaat, resulteert het oordeel voldoet. In andere gevallen kan deze methode niet leiden tot een (valide) onderbouwing van het beheerdersoordeel en resulteert dit in geen score. Ter vergroting van de acceptatie van de extrapolatie kan de beheerder overwegen een gedegen beheersen/of calamiteitenplan te hebben, waarin wordt voorzien in het zo nodig treffen van noodmaatregelen. Vooral voor geleidelijk en langzaam verlopende processen die lokaal optreden kan dit bijdragen aan de acceptatie van de extrapolatie. Hierbij kan bijvoorbeeld gedacht worden aan een extrapolatie van veiligheid ten aanzien van erosie van het buitentalud door golfaanval, op enkele specifieke locaties langs een meer. Geen score Indien deze methode niet leidt tot een (valide) onderbouwing van het beheerdersoordeel kunnen waarnemingen toch nuttig zijn. Indien uit waarnemingen onder niet - maatgevende omstandigheden blijkt dat de kering standvast is, kunnen mogelijk uitgangspunten beter ingeschat worden. Met deze aangepaste parameters kan vervolgens de technische beoordeling (opnieuw) worden uitgevoerd. 122

125 123

126 REFERENTIES [CIRIA, 2013] The International Levee Handbook, [CV, 1988] Cultuurtechnisch Vademecum, [Deltares, 2009] SBW,Buitendijkse zones en afslagbeheer; Erosie en Afslag Voorland, rapport GEO-0003, Versie 2 (concept), september [Deltares, 2012] Onderzoeksrapport Zandmeevoerende Wellen, Deltares, rapport GEO-0002, maart [Deltares, 2014a] Memo Ongedraineerde schuifsterkte bij toetsspoor macrostabiliteit in WTI informatie voor besluitvormingsproces. Deltares memo met kenmerk GEO , juli [Deltares, 2014b] Rapport Modelonzekerheidsfactoren Spencer-Van der Meij model en ongedraineerde schuifsterkte Programma WTI 2017, rapport GEO-0005, Versie 02, Deltares, 17 december Deltares, 2014c [ENW, 2007] droogtegevoeligheid/verdroging Addendum bij het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies. [ENW, 2009] Technisch Rapport Actuele Sterkte van dijken, maart [ENW, 2012] Technisch Rapport Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken. Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving, 0ktober [Geo, 2013] Van Duinen, T.A., en Van Hemert, H. (2013). Stabiliteitsanalyses met ongedraineerde schuifsterkte voor regionale waterkeringen. Geotechniek, december [IPO, 1998] Richtlijn ter bepaling van het veiligheidsniveau van boezemkaden, [IPO-UvW, 2004] Overleg, juni Visie op regionale waterkeringen. Unie van Waterschappen en Interprovinciaal [JvdM, 2014] Van der Meer Consulting, Mogelijke aanpassingen LD Toetsen regionale keringen, aspect Hoogte, november [KNMI, 1983] Windklimaat van Nederland. Wieringa, J. en P. J. Rijkoort. KNMI, [KNMI, 2003] Wind statistiek van Nederland inclusief kustzone, J.W. Verkaik, A. Smits en J. Ettema. KNMI, [Min. I&M, 2007] VTV, Voorschrift Toetsen op Veiligheid primaire waterkeringen, Ministerie van Verkeer en Waterstaat, september [Min. I&M, 2012] Handreiking Toetsen Grasbekledingen op Dijken t.b.v. het opstellen van het beheerdersoordeel (BO) in de verlengde derde toetsronde. Min. I&M, RWS Waterdienst, oktober

127 [PZH, 2009] Vuistregels voor het beheerdersoordeel bij de toetsing van niet-waterkerende objecten. Provincie Zuid Holland, mei [STOWA, 2004] Beslissingsondersteuning inspectie verdroogde boezemkaden, januari [STOWA, 2007a] 02. LTV2007, Leidraad toetsen op veiligheid regionale waterkeringen, ORK2007- [STOWA, 2007b] Richtlijn Normering Compartimenteringskeringen, december [STOWA, 2008] Richtlijn Normering keringen langs regionale rivieren, augustus [STOWA, 2009] Handreiking Ontwerpen & Verbeteren Boezemkaden, ORK [STOWA, 2011] Leidraad Waterkerende kunstwerken in regionale Waterkeringen, ORK [STOWA, 2015] [TAW, 1993] juni Compendium achtergrondrapportages bij ORK-II, STOWA TRTB, Technisch Rapport voor het toetsen van boezemkaden, TAW richtlijn, [TAW, 1994] Handreiking constructief ontwerpen. TAW richtlijn, april [TAW, 1996] Geotechnische classificatie van veen. TAW richtlijn, juni [TAW, 1999] TRZW, Technisch Rapport Zandmeevoerende Wellen. TAW richtlijn, maart [TAW, 2001] TRWG, Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies, Geotechnische aspecten van dijken, dammen en boezemkaden, TAW richtlijn, juni [TAW, 2002] Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverslag bij Dijken. TAW richtlijn, mei [TAW, 2003a] Technisch Rapport Steenzettingen achter gronden. TAW richtlijn, [TAW, 2003b] Leidraad Kunstwerken. TAW richtlijn, mei [TAW, 2004] Technisch Rapport Waterspanningen bij dijken, TAW richtlijn, september [Verkaik et al, 2003] Wind Climate Assessment of the Netherlands 2003: Extreme value analysis and spatial interpolation methods for the determination of extreme return levels of wind speed. KNMI-Hydra project: Phase report 9. J.W. Verkaik, A. Smits, J. Ettema. KNMI De Bilt, the Netherlands, april/may, [VNK2, 2013] VNK2: Globale faalkansschatting kunstwerken. Kwantitatieve toetsing faalmechanismen op basis van een eenvoudige en praktisch toepasbare methode. Projectbureau VNK2, referentienummer RWS , april

128 Bijlage 1 Harmoniseren partiële veiligheidsfactoren voor het toetsen van boezemkaden 1. Inleiding Binnen het STOWA ontwikkelingstraject BORK wordt het instrumentarium voor de toetsing op veiligheid van regionale waterkeringen geëvalueerd. Doel ervan is het uitvoeren van benodigde aanpassingen aan nieuwe ontwikkelingen en het vaststellen van nog ontbrekende (partiële) veiligheidsfactoren voor toetsingsanalyses. De bestaande toets-regels zijn vastgelegd in de LTVR 1 en het bijbehorende addendum voor boezemkaden 2. De onderbouwing van veiligheidsfactoren voor stabiliteitstoetsing is vastgelegd in het Stowa-rapport Materiaalfactoren voor Boezemkaden 3. Gaandeweg ontwikkelingen die plaatsvinden in het kader van het toekomstig toets-instrumentarium voor primaire waterkeringen (WTI 2017), vindt ook oriëntatie plaats m.b.t. de doorwerking van die ontwikkelingen in het toets-instrumentarium voor regionale waterkeringen, waarbij de nadruk ligt op (mogelijk verschil in) toe te passen (partiële) veiligheidsfactoren. Eerste inventarisaties zijn uitgevoerd door Fugro en Arcadis Doel van het onderzoeksprogramma BORK is (o.a.) om hier invulling voor te zoeken. De ontbrekende veiligheidsfactoren hebben grotendeels betrekking of grondmechanische faalmechanismen. Doel van deze notitie is om zo goed mogelijk vast te leggen welke uitgangspunten en methoden hierbij gehanteerd kunnen worden. Dit om bij de beoogde invulling een zo groot mogelijke onderlinge consistentie van de veiligheidsaanpak ten behoeve van regionale waterkeringen te krijgen, alsmede ook consistentie met de veiligheidsaanpak voor primaire waterkeringen. Voor het vaststellen van voor de (grondmechanische) toetsing van regionale waterkeringen te gebruiken veiligheidsfilosofie en veiligheidsfactoren is het dus wenselijk zoveel mogelijk aan te sluiten op de systematiek voor het afleiden van toe te passen partiële veiligheidsfactoren, die ook voor primaire waterkeringen is gebruikt 7. Deze wordt overigens momenteel herzien, in verband met de aanstaande wijziging van beveiligingsnormen (zowel maatlat als maat) voor primaire waterkeringen; deze herziening wordt uitgewerkt in het ontwikkelingsprogramma WTI-2017 (Wettelijk Toets Instrumentarium 2017). Hoe dit instrumentarium er in hoofdlijnen uit gaat zien is wel bekend, maar de uitwerking is nog in volle gang. Om die reden kunnen we in deze notitie nog niet het WTI-2017 als formele referentie gebruiken. Duidelijk is al wel dat de filosofie, althans v.w.b. het afleiden en vaststellen van veiligheidsfactoren, in het WTI-2017 op hoofdlijnen niet essentieel zal afwijken van de filosofie die ten grondslag ligt aan nu vigerende veiligheidsfactoren voor primaire waterkeringen. Een aanpak voor regionale waterkeringen die zo veel mogelijk consistent is met de vigerende aanpak voor primaire waterkeringen zal daarom vermoedelijk niet inconsistent kunnen met het WTI Voor regionale waterkeringen zullen we er ons vooralsnog wel bij neer moeten leggen dat de voor primaire waterkeringen beoogde graad van perfectie van onderbouwing van het toets-gereedschap niet haalbaar zal zijn. Dit niet alleen vanwege de beschikbare tijd en middelen, maar ook vanwege het feit dat beschikbare gegevens globaler van aard zijn. Opgemerkt wordt dat wanneer er onevenwichtigheden in de bestaande toets-regels en criteria blijken, die zeker niet direct hoeven te leiden tot directe aanpassingen. Praktisch gezien is het niet erg wenselijk om lopende de toetsingsronde de toets-criteria te wijzigen. Wel bestaat de mogelijkheid om bij afkeuringen op basis van, volgens het filosofisch kader, te strenge criteria opnieuw te toetsen aan 1 Leidraad Toetsen op Veiligheid van Regionale Waterkeringen (LTVR). Stowa ORK Addendum op de LTVR betreffende boezemkaden (ALTVRB), Stowa Materiaalfactoren Boezemkaden (MB). Stowa ORK Arcadis spreadsheet BORK Overzichten te toetsen faalmechanismen, belastingsituaties en (ontbrekende) veiligheidsfactoren, dec Memo Fugro Bork Piping, dec Memo Arcadis Bork-05-04a Schematiseringsfactor (concept) (feb 2013) 7 Addendum bij het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies (AddTRWG). ENW

129 de hand van correctere criteria, bijvoorbeeld bij geavanceerde toetsingen. Dit voorkomt afkeuringen die technisch gezien onterecht zijn. Anderzijds zou uiteraard ook kunnen blijken dat een bepaald toets-criterium evident onvoldoende streng is. Dat zou kunnen leiden tot goedkeuringen die technisch gezien niet terecht of niet verstandig zijn. Op kortere of langere termijn zal dit toch leiden tot aanpassing van dat toets-criterium. In elk geval is er dan een signaal om de vinger aan de pols te houden. 2. Uitgangspunten veiligheidsfilosofie op hoofdlijnen Uitgangspunt voor het afleiden van veiligheidsfactoren voor het toetsen (en ontwerpen) van waterkeringen is een toelaatbaar geachte doorbraakkans van de waterkering, die door-vertaald moet worden naar toelaatbare kansen op het optreden van de verschillende potentiële faalmechanismen die doorbraak kunnen initiëren. 2.1 Primaire waterkeringen Voor primaire waterkeringen zijn de toelaatbaar geachte doorbraakkansen gerelateerd aan de in de wet vastgelegde beveiligingsniveaus. Momenteel zijn die geformuleerd in termen van overschrijdingskansnormen voor de hydraulische belastingen die de waterkering veilig moet kunnen keren. In de nabije toekomst worden die (naar verwachting 8 ) geformuleerd in termen van toelaatbare overstromingskansen, gebaseerd op economisch schaderisico en slachtofferrisico als gevolg van overstroming. Bij het opstellen van nieuwe toets-regels en criteria voor de primaire waterkeringen (WTI 2017) wordt hierop geanticipeerd. Bij het afleiden van materiaalfactoren in het verleden, bijvoorbeeld voor controle op macrostabiliteit van dijken en controle op het mechanisme opbarsten en piping, maar ook voor belasting- en sterktefactoren bij het beoordelen van de veiligheid van waterkerende kunstwerken 9, is als uitgangspunt gekozen dat de toelaatbare faalkans voor een beschouwd faalmechanisme kan worden uitgedrukt als fractie van de overschrijdingskansnorm. Om de filosofie te schetsen gaan we uit van de toekomstige situatie waarbij toelaatbare overstromingskansen voor een door een dijkringdeel (dit kan de volledige dijkring zijn) beschermd gebied zijn vastgesteld. In de filosofie maakt het voor wat de gevolgen niet substantieel uit door welk faalmechanisme een doorbraak wordt geïnitieerd en waar binnen een dijkringdeel zo n doorbraak plaats vindt. De toelaatbare overstromingskans wordt verdeeld over: 1. Voor zover relevant: de verschillende typen waterkeringen binnen het dijkringdeel (dijken, duinen, kunstwerken); 2. Per type: de verschillende faalmechanismen die doorbraak kunnen initiëren. Dit geeft de toelaatbare faalkansruimte per potentieel faalmechanisme; 3. Per potentieel faalmechanisme, voor zover relevant: de lengte binnen het dijkringdeel, waar het faalmechanisme een rol speelt. Dit geeft de toelaatbare faalkans per faalmechanisme per dwarsdoorsnede (in feite korte strekking) van de waterkering. De laatste verdeling wordt doorgaans uniform over de lengte gekozen, waarbij al dan niet impliciet rekening gehouden wordt met sterke en zwakke plekken. In het laatste geval wordt in feite verondersteld dat de zwakke plekken uniform verdeeld zijn over de lengte. Dit is bijvoorbeeld het geval bij het bepalen van de toelaatbare faalkansen als gevolg van afschuiven van het binnentalud in het AddTRWG. Merk overigens op dat de toelaatbare faalkans op afschuiven in dit document niet gerelateerd is aan een toelaatbare overstromingskans, maar direct aan toelaatbare overschrijdingskans voor hydraulische belasting. 8 Een formeel besluit is hier nog niet over genomen. 9 Leidraad Kunstwerken (LK),

130 Een volledig rationele toedeling van faalkansruimte aan de verschillende typen waterkering en de verschillende faalmechanismen die daarbij een rol spelen, ook wel de faalkansbegroting genoemd, zou moeten berusten op economische optimalisatie. Dit is echter een uiterst ingewikkeld probleem. Zou die voor een nieuw te bouwen dijkringdeel nog wel behapbaar lijken, de praktijk is dat we te maken hebben met historisch gegroeide bestaande dijkringdelen/dijkringen. De toedeling, zoals die nu gehanteerd wordt in het WTI-ontwikkelingsproject, is daarom veeleer gebaseerd op ingenieursgevoel, ondersteund door verdelingen, die gevonden zijn bij het onderzoek Veiligheid Nederland in Kaart. In het verleden gehanteerde toedelingen zijn o.a. ingegeven door (min of meer arbitraire) faalkansbegrotingen in de verschillende leidraden en technische rapporten. De toelaatbare faalkansen per faalmechanisme en per dwarsdoorsnede vormen het uitgangspunt bij het afleiden van partiële veiligheidsfactoren. 2.2 Boezemkaden Beveiligingsnormen voor boezemkaden zijn geformuleerd in termen van veiligheidsklassen volgens de zogenaamde kadeklasse-indeling die door het IPO 10 is vastgesteld, de zogenaamde IPO-normen. Deze kadeklassen-indeling is gebaseerd op economische binnendijkse schades bij overstroming. Tevens zijn schade aan het boezemsysteem na een doorbraak, normen voor primaire waterkeringen en voor wateroverlast, RO-aspecten en consequenties van (kade)verbeteringen meegewogen bij de totstandkoming van de kadeklassen-indeling. De indeling in kadeklassen, en de onderbouwing ervan, is bedoeld als relatieve differentiatie in toets- en ontwerpeisen, waarbij gemiddeld (IPO III) wordt aangesloten op in het verleden gebruikelijke werkwijze. De veiligheidseisen zijn, net als nu nog bij primaire waterkeringen, geformuleerd in termen van toelaatbare overschrijdingskansen van hydraulische belastingen waarop boezemkaden dienen te zijn berekend. Deze norm-overschrijdingskansen zijn 1/10, 1/30, 1/100, 1/300 en 1/1000 (kansen per jaar) voor de IPO klassen I, II, III, IV en V. In het rapport Materiaalfactoren Boezemkaden (MB, zie voetnoot 3) zijn de toelaatbare doorbraakkansen van boezemkaden gerelateerd aan deze overschrijdingskansen (normfrequenties), namelijk 0,20 keer de overschrijdingskans. Tevens is een faalkansbegroting gegeven, om die doorbraakkans toe te delen aan faalmechanismen voor kadebreuk, t.w. 80% aan macro-instabiliteit van het binnentalud, 10% aan overloop/golfoverslag en 10% aan overige faalmechanismen. Bij de berekening van materiaal- en schadefactoren voor macrostabiliteitscontrole van de boezemkaden is er van uitgegaan dat lengte-effecten geen rol spelen. De resulterende toelaatbare kansen op kadebreuk (0,2 x normfrequentie) zijn in Tabel 2.1 weergegeven, inclusief de met deze faalkansen corresponderende vereiste betrouwbaarheidsindices. Tabel 2.1: Kadeklassen, norm-frequenties hydraulische belasting, toelaatbare doorbraakkansen (c.f. MB), en hiermee corresponderende vereiste ( target ) betrouwbaarheidsindices, βt. Kadeklasse I II III IV V Normfreq. [1/jr] 1/10 1/30 1/100 1/300 1/1000 Pdoorbr, toel [1/jr] 2, , , , βt 2,05 2,47 2,88 3,21 3,54 De factor 0,2 tussen toelaatbare doorbraakkans en normfrequentie is een keuze die niet haaks staat op de werkwijze die bij primaire waterkeringen wordt toegepast. Bij de verdeling van de beschikbare toelaatbare faalkans over potentiële faalmechanismen is een grote post gereserveerd voor macroinstabiliteit van het binnentalud. De rechtvaardiging is dat dit potentiële faalmechanisme in belangrijke mate bepalend is voor de benodigde afmetingen van de boezemkade (gegeven de benodigde hoogte, 10 Inter Provinciaal Overlegorgaan, zie o.a. voetnoot 3. 3

131 die door het peilbeheer wordt bepaald). Daarnaast geldt dat te keren waterstanden door boezemkaden in het algemeen dicht bij de normfrequentie waterstanden liggen; hierdoor kan het gedrag bij optreden van die waterstand redelijk goed ingeschat worden ( bewezen sterkte ). In Tabel 2.2. zijn de toelaatbare faalkansen en overeenkomstige betrouwbaarheidsindices weergegeven voor het faalmechanisme macro-instabiliteit (afschuiven) van het binnentalud. Tabel 2.2: Kadeklassen, norm-frequenties hydraulische belasting, toelaatbare doorbraakkansen (c.f. MB) a.g.v. macro-instabiliteit, en hiermee corresponderende vereiste ( target ) betrouwbaarheidsindices, βt. Kadeklasse I II III IV V Normfreq. [1/jr] 1/10 1/30 1/100 1/300 1/1000 Pdoorbr, toel [1/jr] 1, , , , , βt 2,14 2,55 2,95 3,27 3,60 Het vertalen van toelaatbare faalkansen per mechanisme naar toelaatbare kansen op macroinstabiliteit per dwarsdoorsnede van de kade gebeurt in het rapport Materiaalfactoren boezemkaden op impliciete wijze. Uitgangspunt daarbij is dat de combinatie van partiële veiligheidsfactoren voor de kadeklasse III qua verkregen veiligheid ruwweg overeenkomt met de traditionele aanpak voor boezemkaden. De kadeklasse-indeling is destijds (eind jaren negentig) oorspronkelijk bedoeld om differentiatie van veiligheidseisen voor stabiliteit van boezemkaden op te zetten, waarbij gemiddeld (klasse III) aangesloten wordt op de traditionele TRTB-aanpak 11, waarin geen differentiatie was opgenomen. Bij de bespreking van partiële veiligheidsfactoren in hoofdstuk 4 komen we nader op Tabel 2.2 terug. 2.3 Regionale rivieren Het beveiligingsniveau voor waterkeringen langs regionale rivieren wordt doorgaans ook uitgedrukt in termen van hydraulische belasting met een bepaalde overschrijdingskans per jaar, waarop de waterkeringen berekend moeten zijn. De grootte van deze overschrijdingskans is formeel niet wettelijk, maar lijkt ook anderszins niet bestuurlijk vastgelegd. Een in het verleden toegepaste benadering was om de minst strenge beveiligingsnorm voor primaire rivierdijken aan te houden, dus berekend op hydraulische belastingen met overschrijdingskans van 1/1250 per jaar. In de Stowa richtlijn 12 Normering Keringen langs Regionale Rivieren is een methode voor het vaststellen van de beveiligingsmaat (in termen van de overschrijdingskans van te keren waterstand). Uitgangspunt voor die methode is het schatten van het schaderisico, bij een aangenomen doorbraak binnen een strekking van de regionale waterkering, bij verschillende waterstanden. De schatting van de materiële schade is gebaseerd op 1) een eenvoudige analyse van overstromingsomvang (gebiedsgrootte en overstromingsdiepten) bij doorbraak en 2) schatting van de materiële schade met behulp van de SS-module 13, die ontwikkeld is in het kader van de studie Veiligheid Nederland in Kaart (VNK). Het hieruit volgende schaderisico wordt vergeleken met de schaderisico s die de grondslag vormen voor de IPO-normen. Op deze wijze wordt de (beschouwde strekking van de) regionale rivierdijk ingedeeld, conform de IPO-kadeklassen. Deze aanpak is elegant vanwege de toegankelijkheid en de beschikbaarheid van informatie in landelijke databases (i.e. details op rijks-coördinaten en op postcode-niveau). De benadering maakt het in beginsel ook mogelijk om te komen tot rationeel onderbouwde strengere beveiligingsnormen, op locaties waar doorbraak een groter schade- en slachtofferrisico met zich 11 TAW Technisch rapport voor het toetsen van boezemkaden (TRTB), Stowa ORK Richtlijn Normering Keringen langs Regionale Rivieren (NKRR) 13 Schade en Slachtoffer module 4

132 meebrengt dan elders, die boven de IPO-normen uit gaan. Dit geldt overigens zowel voor waterkeringen langs regionale rivieren als voor boezemkaden. 3. Raamwerk voor afleiden van semi-probabilistische (partiële) veiligheidsfactoren 3.1 LFRD aanpak Het werken met partiële veiligheidsfactoren wordt ook wel de LRFD- aanpak (Load and Resistance Factor Design) genoemd. In de Nederlandse ontwerpvoorschriften voor bouw en waterbouw is voor deze aanpak gekozen. Deze methode lag al ten grondslag aan de vroegere ontwerpvoorschriften (de NEN- serie) en was ook al, in een wat aangepaste vorm, uitgangspunt bij de TAW- ontwerpleidraden (o.a. LOR1 14 en LOR2 15 ). Uitgangspunt is een faalmechanisme beschrijving in termen van sterkte, R (resistance), van een constructie (of constructieonderdeel) en belasting (of belastingeffect), S (sollicitation), op de constructie (of het constructieonderdeel). Beide kunnen in beginsel onzekere grootheden zijn. Falen wordt geïdentificeerd als de gebeurtenis dat (op enig tijdstip) de belasting groter is dan de sterkte. De veiligheid van een ontwerp wordt gerealiseerd door de eis dat een veilige ondergrensschatting van de sterkte gelijk moet zijn aan of groter dan een veilige bovengrensschatting van de belasting. Die veilige schattingen van de onder- en bovengrens worden ontwerpwaarden genoemd (ook wel rekenwaarden). Deze worden aangegeven met Sd en Rd. De ontwerpwaarden Sd en Rd worden gevonden door karakteristieke waarden (vroeger ook wel aangeduid als representatieve waarden) voor belasting en sterkte, Skar en Rkar, te vermenigvuldigen respectievelijk te delen door een partiële veiligheidsfactor voor de belasting, de belastingfactor γs, en een partiële veiligheidsfactor voor de sterkte, de sterktefactor γr. Het criterium voor toetsen van de veiligheid van een bestaande constructie of het ontwerp van een nieuw te bouwen constructie is daarmee: S d γ R kar S Skar Rd (3.1) γ R Over de wijze waarop representatieve waarden en belasting- en sterktefactor dienen te worden bepaald spreekt de Eurocode zich niet bindend uit; dit wordt geregeld in de zogenaamde Nationale Annexen. Veelal wordt voor de karakteristieke sterkte de sterkte gekozen die in werkelijkheid met slechts kleine kans (5%) wordt onderschreden. Voor de karakteristieke belasting kan de belasting gekozen worden die met slechts een kleine kans wordt overschreden. Dit kan een kans zijn van 5%, maar bij tijdsafhankelijke belastingen worden ook vaak andere overschrijdingskansen gebruikt. Bijvoorbeeld hydraulische belastingen bij waterkeringen: daarbij wordt uitgegaan van belastingniveaus die met kans 1/1250 1/ per jaar worden overschreden. Hoe dan ook, de grootte van de benodigde partiële veiligheidsfactoren belasting en sterkte hangen sterk samen met de keuzen voor de karakteristieke waarde. Ingeval de belasting en sterkte een functie zijn van meerdere parameters, dan zijn er in principe verschillende mogelijkheden. Stel even dat de belasting geschreven kan worden als een functie van belastingparameters S1, S2,..., Sm en de sterkte als functie van sterkteparameters R1,R2,, Rn De voor het LFRD- format meest consequente benadering is dan: S d R1,kar R2,kar Rn,kar S( γ S S,,..., ) (,,..., ) 1 1,kar γ S S 2 2,kar γ S S n n,kar Rd R (3.2) γ γ γ R1 R2 Rn 14 TAW Leidraad voor het Ontwerpen van Rivierdijken, deel 1 (LOR1), TAW Leidraad voor het Ontwerpen van Rivierdijken, deel 2 (LOR2),

133 Dit is in de praktijk vaak niet de meest handige vorm. Ten eerste omdat dan met veel verschillende partiële veiligheidsfactoren moet worden gewerkt. En ten tweede, omdat het werken met karakteristieke waarden voor de belasting en sterkteparameters (met zeg 5% over en onderschrijdingskans) ertoe kan leiden dat benodigde partiële veiligheidsfactoren kleiner (en soms veel kleiner) dan 1 moeten zijn. Theoretisch is dat geen groot bezwaar, maar veiligheidsfactoren kleiner dan 1 worden doorgaans niet geassocieerd met veiligheid. Er zijn verschillende mogelijkheden om de kans op benodigde partiële veiligheidsfactoren kleiner dan 1 te vermijden: 1) In de formule (3.2) wordt voor slechts een deel van de belasting- respectievelijk sterkteparameters gewerkt met karakteristieke waarden met kleine overschrijdings- respectievelijk onderschrijdingskans. Bijvoorbeeld de parameters met de meeste invloed. Voor de overige parameters wordt gewerkt gemiddelden (verwachtingswaarden). 2) Voor de Skar respectievelijk Rkar in vgl. (3.1), waarbij S en R van meerdere variabelen afhankelijk zijn worden karakteristieke waarden met de gewenste over- of onderschrijdingskansen afgeleid uit de formules van deze factoren en de gemiddelden en spreidingen van de parameters die een rol spelen in die formules. De LRFD-aanpak laat veel keuzevrijheid toe voor de concrete invulling van het format van een faalmechanismecontrole. Afhankelijk van het type faalmechanisme, en het hiervoor gebruikte rekenmodel, kan een geëigende invulling worden gekozen. 3.2 Probabilistisch onderbouwde partiële veiligheidsfactoren Betrouwbaarheidseis Uitgangspunt bij het afleiden van partiële veiligheidsfactoren is een veiligheidseis in termen van toelaatbare faalkans (kans op het optreden van een specifiek faalmechanisme) of, equivalent, een vereiste betrouwbaarheidsindex. Deze eisen hebben betrekking op een dwarsdoorsnede van de waterkering en op het beschouwde faalmechanisme en zijn op een of andere wijze gerelateerd aan een beveiligingsnorm, zoals besproken in hoofdstuk 2. De toelaatbare faalkans en vereiste betrouwbaarheidsindex noteren we als Pf,mi,dsn,toel en βmi,dsn,eis. In de subscripts staat f voor falen, mi voor het beschouwde faalmechanisme (m1 mn), dsn voor dwarsdoorsnede van de waterkering, toel voor toelaatbaar en eis voor vereist. De relatie tussen de twee is: P f, m, dsn, toel ( m, dsn, eis m, dsn, eis f, m, dsn, toel i 1 ) ( P ) (3.3) i Hierin is (.) de standaardnormale kansverdelingsfunctie en -1 (.) de inverse ervan. De wijze waarop een betrouwbaarheidseisen voor verschillende faalmechanismen voor een dwarsdoorsnede wordt bepaald, is afhankelijk van verschillende factoren. In hoofdstuk 4 gaan we hier nader op in Achtergrond en definitie Het idee achter semi-probabilistische partiële veiligheidsfactoren is gebaseerd op de wijze van berekenen van faalkansen met behulp van probabilistische faalkansanalyses. Deze analyses leveren namelijk naast de betrouwbaarheidsindex β en dus de faalkans (-β), ook, als bijproduct, de zogenaamde ontwerppuntwaarden voor de stochastische variabelen die een rol spelen en de invloedscoëfficiënten van die variabelen. Een invloedscoëfficiënt die hoort bij een stochastische variabele in de faalkansanalyse is een maat voor de invloed op de faalkans. Het is een relatieve maat, de som van de kwadraten van de invloedscoëfficiënten is gelijk aan 1. Deze coëfficiënten geven we i i 6

134 hier aan met symbool α, dus αri voor sterkteparameters en αsi voor belastingparameters. De eerste hebben een positieve en de laatste een negatieve waarde. De ontwerppuntwaarden geven we aan met Ri* en Sj*. De relatie tussen betrouwbaarheidsindex ontwerpwaarde en invloedscoëfficiënt is als volgt: De ontwerppuntwaarde Ri* is die waarde van de stochastische variabele Ri, die met een kans (-αri β) wordt onderschreden. Omdat de invloedscoëfficiënt positief is, is de kans (-αri β) klein. De ontwerppuntwaarde Sj* is die waarde van de stochastische variabele Sj, die met kans (-αsj β) wordt onderschreden (en dus met kans (αsj β) wordt overschreden). Omdat de invloedscoëfficiënt negatief is, is de onderschrijdingskans (-αsj β) groot en dus de overschrijdingskans (αsj β) klein. De interpretatie is als volgt. Met een semi-probabilistische rekenregel wordt een betrouwbaarheidsniveau van β gerealiseerd, wanneer de rekenwaarden voor de sterkteparameters onderschrijdingskansen hebben van (ten hoogste) (-αri β) en de rekenwaarden voor de belastingparameters overschrijdingskansen van(ten hoogste) (αsjβ). De benodigde partiële veiligheidsfactoren op sterkteparameters Ri, en belastingen Sj, kunnen daarom bepaald met behulp van de volgende formules: γ R i R i, kar * Ri F 1 R i F 1 R ( pr, kar i i ) ( ( )) T R i (3.4) en * j j, kar F 1 S ( ( 1 S j ( 1 p T S S, kar j )) j j γ S (3.5) j S S F ) Hierin is βt de beoogde betrouwbaarheidseis (βt = βmi, dsn, eis, T staat voor target) die gerealiseerd wordt met de partiële factoren op de sterkte en de belasting, γri en γsj. In de vergelijkingen zijn verder R * i en S * j de zogenaamde ontwerppuntwaarden (of ontwerpwaarden) en Ri,kar en Sj, kar de karakteristieke waarden voor Ri respectievelijk Sj, De karakteristieke waarde Ri,kar is de waarde van Ri die met kans pri, kar wordt onderschreden en de karakteristieke waarde Sj, kar is de waarde van Sj die met kans psj, kar wordt overschreden. Vaak worden pri, kar en psj, kar gelijk aan 0,05 gekozen, maar andere keuzen zijn mogelijk. De F -1 Ri (.) en F -1 Sj (.) zijn de geïnverteerde cumulatieve kansverdelingsfuncties van Ri en Sj. Wanneer de sterkte of belastingparameters normaal verdeeld zijn en voor de karakteristieke waarden de 5% ondergrens (sterkte) en 95% bovengrens (belastingen) worden de formules (3.4) en (3.5): γ R i 1 1,645 V i (3.6) 1 V T R i R R i en 1 T S V 1 1,645 V S j j γ S (3.7) j S j Een ander veel gebruikt verdelingstype is de lognormale verdeling. In dat geval luiden de uitdrukkingen (3.6) en (3.7) respectievelijk: 7

135 2 {( T 1,645) ln(1 V )} Ri Ri γ R e (3.8) i en 2 {( S T 1,645) ln(1 VS )} j j γ S e (3.9) j Hierin zijn VRi en VSj relatieve spreidingen (variatiecoëfficiënten) van Ri en Sj. Gemakkelijk kan worden nagegaan dat de uitdrukkingen in (3.8) respectievelijk (3.9) voor VRi<<1 en voor VSj<<1 over te voeren zijn in de uitdrukkingen in (3.6) respectievelijk (3.7). Dit is een gevolg van het feit dat een lognormale kansverdeling met een kleine variatiecoëfficiënt zich gedraagt als normale kansverdeling. Belangrijk is om op te merken dat partiële veiligheidsfactoren altijd in combinatie gezien moeten worden met de keuze van karakteristieke waarden van sterkte- of belastingparameters, waarop die veiligheidsfactoren moeten worden toegepast. Wordt, bijvoorbeeld, als karakteristieke waarden gekozen voor de verwachtingswaarde (gemiddelde) van de sterkteparameter, dan luiden de uitdrukkingen (3.6) en (3.8): γ R i 1 1 V en T R i R i { R i T ln(1 VR i )} γ R e (3.10) i 2 Voor sterkteparameters is, echter, de 5% ondergrens gebruikelijk in toets- en ontwerpcodes (waaronder de Eurocode en ENW-leidraden). Voor tijdsafhankelijke belastingen wordt in veel gevallen de karakteristieke waarde vastgelegd met een overschrijdingskans psj, kar die kleiner is dan 0,05. Bijvoorbeeld, in de Eurocode is dat de waarde die in verwachting één keer gedurende de geplande levensduur optreedt; dat wil dus zeggen de waarde die met kans 1/50 of 1/100 per jaar wordt overschreden. En bij waterkeringen wordt voor de hydraulische belastingen uitgegaan van karakteristieke waarden die overschrijdingskansen (per jaar) hebben, die gelijk zijn aan de normfrequenties. Vaak wordt hierbij de toepassing van een belastingfactor achterwege gelaten (behalve in de LK), zie par Het probleem bij het afleiden van geschikte partiële veiligheidsfactoren is dat niet altijd goede schattingen van de te gebruiken invloedscoëfficiënten beschikbaar zijn. In een probabilistische berekening variëren die van geval tot geval, en er zullen dus uiteindelijk veilige keuzes moeten worden gemaakt, die ook weer niet te conservatief mogen zijn. De hiermee afgeleide semiprobabilistische rekenregels moeten in beginsel voor alle toepassingssituaties het beoogd betrouwbaarheidsniveau βt realiseren. Enig conservatisme is daardoor onvermijdbaar Belastingfactoren hydraulische belastingen In Nederlandse richtlijnen voor primaire waterkeringen wordt, voor hydraulische belastingen, gewerkt met overschrijdingskansen van de karakteristieke belastingen van 1/1250 tot 1/ per jaar (gelijk aan de beveiligingsnormen). Om hierbij de belastingfactoren te bepalen moeten we teruggrijpen op vgl. (3.5). Passen we die toe op een kansverdeling van vervalbelastingen, die wordt beschreven met behulp van de veel gebruikte Gumbelverdeling voor rivierwaterstanden, dan wordt de uitdrukking voor de belastingfactor: 8

136 u Blog( ( S T )) h j b u Blog( norm) h B 1- log( ( S )) j T u' B 1 log( norm) u' γ S j (3.11) b Hierin zijn u en B de liggingsparameter en de decimeringshoogte van de Gumbel kansverdeling voor de rivierwaterstanden, hb de binnenwaterstand (die hier als deterministische grootheid is aangenomen) en norm de overschrijdingskans volgens de beveiligingsnorm. De log( ) is de gewone logaritme (gebaseerd op het grondtal 10). In het tweede deel van het rechterlid is u = u hb, dit is dus de liggingsparameter van de Gumbel verdeelde vervalbelasting. Het quotiënt B /u reflecteert een soort relatieve spreiding, min of meer vergelijkbaar met de variatiecoëfficiënt VSj in de uitdrukkingen (3.7) en (3.9). Merk de analogie tussen het uiterste rechterlid van vgl. (3.11) en vgl. (3.7) op (en realiseer je daarbij dat de logaritmes in teller en noemer negatief zijn). De belastingfactor volgens vgl. (3.11) wordt toegepast op vervalbelastingen in de ENW-Leidraad Kunstwerken 16. In de ENW leidraden voor groene dijken wordt deze belastingfactor genegeerd. Dat heeft een historische achtergrond. In de leidraden voor dijken werd er vanouds van uit gegaan dat de ontwerpwaarde van de waterstand gelijk is aan de waterstand met de overschrijdingskans gelijk aan norm. Bij latere initiatieven om toets-voorschriften en ontwerprichtlijnen probabilistisch te onderbouwen is vooral gekeken naar partiële veiligheidsfactoren aan de sterktekant. Daarbij werd impliciet aangenomen dat de probabilistische onderbouwing weinig invloed zou hebben op de ontwerpwaarde van de hydraulische belasting. Dat was ook wel zo praktisch, omdat het niet als wenselijk werd gezien om bij de verschillende toets-sporen (faalmechanismecontroles) met verschillende ontwerpwaarden van de hydraulische belasting te werken. Om te kijken of die impliciete aanname klopt, kunnen we kijken naar het verschil tussen teller en noemer van het (eerste) rechterlid van vgl. (3.11). Dit is namelijk het verschil tussen de werkelijke ontwerpwaarde (in een probabilistische analyse) van de waterstand en de waterstand met overschrijdingskans gelijk aan norm. Dit verschil noemen we Sj en dat delen we door de decimeringshoogte B. In figuur 3.1 zijn berekende waarden van Sj/B uitgezet als functie van de vereiste betrouwbaarheidsindex, voor de verschillende huidige wettelijke beveiligingsniveaus. Bij de berekening is voor αsj de ISO gestandaardiseerde waarde van -0,7 gekozen (zie par ). Figuur 3.1: Verschillen Sj /B als functie van vereiste betrouwbaarheidsindex βt, bij de vigerende beveiligingsnormen voor rivier-, zeeen meerdijken 16 Leidraad Kunstwerken (2003) 9

137 In figuur 3.1 zien we dat het verschil tussen probabilistische ontwerpwaarde van de waterstand en de ontwerpwaarde volgens de beveiligingsnorm inderdaad niet zo erg groot is (minder dan een halve decimeringshoogte). Voor een faalmechanisme als macro-instabiliteit, dat relatief weinig gevoelig is voor de buitenwaterstand, is de norm-waterstand een goede maat voor de probabilistische ontwerpwaarde. Echter voor faalmechanismen die erg gevoelig zijn voor de buitenwaterstand, en wanneer de decimeringshoogte niet klein is, verdient het toch aanbeveling de effecten op een of andere wijze in de toets- of ontwerpregel te verdisconteren. In de Leidraad Kunstwerken wordt om die reden de belastingfactor op vervalbelastingen op constructie-elementen wel meegenomen (verdisconteerd in de veiligheidsfactor op de sterkte) Partiële factoren o.b.v. ISO-gestandaardiseerde invloedscoëfficiënten De ISO-gestandaardiseerde invloedscoëfficiënten 17 zijn door het ISO geadviseerde veilige waarden voor aan te houden invloedscoëfficiënten in de formules (3.4) t/m (3.11). In tabel 3.I zijn deze waarden gegeven. Binnen de ENW (v/h TAW) leidraden en technische rapporten wordt deze tabel o.a. in de Leidraad Kunstwerken gebruikt. Tabel 3.I: ISO-gestandaardiseerde invloedscoëfficiënten De tabel maakt onderscheid in dominante en subdominante sterkte- en belastingparame-ters. Wanneer op voorhand niet duidelijk welke van de sterkte- en belastingparameters dominant zijn, moeten voor de verschillende parameters partiële factoren worden afgeleid voor het geval ze dominant zijn en voor het geval ze subdominant zijn. Het toets- en ontwerpvoorschrift moet dan zodanig zijn opgezet dat per geval onderzocht welke aanname t.a.v. dominante sterkte- en belastingparameters (en dus ook het subdominant zijn van de overige sterkte- en belastingparameters) maatgevend is Partiële factoren o.b.v. kalibratiecriterium Bij het ontwikkelen van het WTI-2017 wordt van deze aanpak gebruik gemaakt. Ook hierbij gelden de formules (3.4) t/m (3.11). De invloedscoëfficiënten worden echter niet ontleend aan de ISO-tabel, maar aan probabilistische betrouwbaarheidsanalyses van een test-set van realistische en representatieve cases. Met representatief bedoelen we dat de cases in de test-set goed vergelijkbaar moeten zijn met de constructies, waarvoor de af te leiden set partiële veiligheidsfactoren bedoeld is. De gang van zaken hierbij is als volgt. Stap 1: Voor elke case in de test-set wordt een probabilistische betrouwbaarheidsanalyse uitgevoerd. Hieruit volgen voor elke case de berekende invloedscoëfficiënten van de verschillende sterkte- en belastingparameters. Een eerste controle die moet worden uitgevoerd is of de berekende faalkansen (en daarmee geassocieerde betrouwbaarheidsindices) binnen de range vallen die praktisch interessant is. Voor de betrouwbaarheidsindices is die range, enigszins arbitrair, β=2,5 à 6. Kleinere of groter β s zijn praktisch niet interessant. Voor cases die buiten deze range vallen kan men ervoor kiezen ze weg te laten uit de test-set (als die voldoende groot is). Of deze cases zodanig qua beïnvloedbare constructiedimensies aan te passen, dat ze wel binnen de β-range vallen, maar tevens ook nog wel 17 ISO 2394, International Standards Organization,

138 representatief blijven. Als dat laatste niet het geval is moet de case alsnog uit de test-set verwijderd worden. Voor deze aangepaste cases wordt de probabilistische betrouwbaarheidsanalyse opnieuw uitgevoerd. Stap 2: Uit de probabilistische betrouwbaarheidsanalyses volgen voor elk van de cases en voor elk van de sterkte- en belastingparameters invloedscoëfficiënten. Per sterkte- en belastingparameter is dus een rij invloedscoëfficiënten beschikbaar. Aan de hand van die rijen kunnen we representatieve invloedscoëfficiënten kiezen. Dat wil zeggen, waarden van de invloedscoëfficiënt voor de betreffende sterkte of belastingparameter die veilig genoeg lijken. Bijvoorbeeld de 75% kwantielen. Met deze representatieve invloedscoëfficiënten kunnen we partiële factoren berekenen met de formules (3.6) t/m (3.11), voor zover van toepassing. Als dit handiger of praktischer is, kunnen we werken met toelaatbare onder- of overschrijdingskansen van sterkte of belasting, zoals gebruikt in de noemer van het uiterste rechterlid van vgl. (3.4) en de teller van vgl. (3.5). Die keuze hangt af van het format voor het veiligheidsvoorschrift dat voor ogen staat. We hoeven immers niet alles te gieten in de vorm veiligheidsfactoren. Stap 4: Aan de hand van dit veiligheidsvoorschrift kunnen we de cases in de test-set zodanig hervormen, via aanpassen van constructiedimensies, dat voldaan wordt aan dit veiligheidsvoorschrift. Daarmee genereren we dus eigenlijk een nieuwe set testcases. Stap 5: Met behulp van probabilistische betrouwbaarheidsanalyse van deze nieuwe set kunnen we faalkansen en ermee corresponderende betrouwbaarheidsindices van de cases in de test-set berekenen. Die zullen niet noodzakelijk één op één overeenkomen met de toelaatbare faalkans Φ(- βt), respectievelijk de vereiste betrouwbaarheidsindex βt. Als kalibratiecriterium kunnen we bijvoorbeeld eisen dat de berekende faalkansen voor de aangepaste cases in de test-set in gemiddelde voldoen aan de beoogde faalkans Φ(-βT). Dit kalibratiecriterium is in constructiewereld niet ongebruikelijk. De gedachte hierachter is dat de faalkans van een constructie een samenstel is van faalkansen van onderdelen en dat in constructies vaak zoveel redundantie zit. Wanneer onderdelen niet strikt voldoen aan de faalkanseis, kan toch de constructie als geheel hier wel aan voldoen. Bij waterkeringen geldt iets soortgelijks. De betrouwbaarheidseis geldt feitelijk voor een lange dijkstrekking. De dwarsdoorsneden (die feitelijk korte onderdelen van de lange dijkstrekking zijn) dragen alle bij aan de faalkans van de dijkstrekking. Als de bijdragen van de dwarsdoorsneden gemiddelde voldoen aan de faalkanseis voor een dwarsdoorsnede, dan is de faalkans voor de gehele strekking niet groter dan de toelaatbare faalkans voor de strekking. Echter, in beginsel is men vrij om een strenger kalibratiecriterium te kiezen (bijv. 80% van de test-set moet voldoen aan de toelaatbare faalkans voor een dwarsdoorsnede). Dit leidt in principe wel tot onnodig strenge toets- of ontwerpregels. Stap 6: Indien niet voldaan wordt aan het kalibratiecriterium moeten, bij onacceptabel grote afwijkingen, de partiële veiligheidsfactoren naar boven of beneden bijgesteld worden, waarna de stappen 4 en 5 opnieuw uitgevoerd worden. Er zijn overigens geen vaste richtlijnen voor wat als een onacceptabel grote afwijking beschouwd moet worden. Denkbaar is grote afwijkingen in conservatieve zin, dus wanneer de gemiddelde faalkans van de test-set kleiner is dan de target-faalkans, wel acceptabel is, maar een even grote afwijking in de andere richting niet. Immers, wanneer de gemiddelde faalkans van de test-set, zeg, een factor 3 groter is dan de target-faalkans, dan is de toets- of ontwerpregel, gebaseerd op de set partiële veiligheidsfactoren, ook gevoelsmatig, onvoldoende veilig. Wanneer daarentegen de target-faalkans, zeg, een factor 3 groter is dan gemiddelde faalkans van de test-set, dan is er vanuit de veiligheid 11

139 gezien geen probleem. Maar het zou dan op grond van economische overwegingen gewenst kunnen zijn de set partiële veiligheidsfactoren bij te stellen. Daarbij speelt echter de vraag, of de economische winst van zo n bijstelling voldoende substantieel is, en/of de vraag of het wel verstandig is om alle vet weg te snijden. M.a.w. de overwegingen zijn hierbij niet alleen technisch. 3.3 Omgaan met schematiseringsonzekerheden Onder schematiseringen voor een grondmechanische faalmechanismecontrole worden verstaan, de gekozen opbouw van de ondergrond, de veronderstelde geohydrologische respons systematiek in de waterkering en in de ondergrond ervan, of andere gekozen schematiseringen, zoals de aangenomen effectiviteit van voorzieningen voor beheersing van waterspanningsontwikkeling, bijvoorbeeld het blijvend werken van drainages. Onzekerheden over die aannamen zijn niet, of slechts moeizaam, te modelleren als enkelvoudige stochastische variabelen. De onzekerheidsafdekking via partiële veiligheidsfactoren, zoals in par t/m 3.2.5, ligt hiervoor dus niet direct voor de hand. In afgelopen jaren, sinds het uitkomen van de Leidraad Rivieren en het hiermee samenhangende Addendum TRWG 18 is een theorie ontwikkeld om met deze onzekerheden om te gaan. Deze is beschreven in het TRGS. Kern van de theorie is dat in beginsel, op basis van de beschikbare informatie, veelal verschillende schematiseringen mogelijk zijn. In de grondmechanische adviespraktijk is dat vanouds een gegeven. Het kiezen van de schematisering waarmee de faalmechanismecontroles werden uitgevoerd, hield altijd een (impliciete) afweging tussen veiligheid en economie in. De meest conservatieve schematisering is wel een veilige keuze, maar als die slechts met een zeer kleine kans de werkelijkheid representeert, zal dat tot dure over-dimensionering leiden. Bij minder conservatieve schematiseringen is het risico dat die niet tot de gewenste veiligheid leiden. Met de schematiseringstheorie in het TRGS kan worden nagegaan of een gekozen schematisering een voldoende veilig uitgangspunt voor de berekeningen is, en of nog verdiscontering nodig is (via een schematiseringsfactor) van het feit dat in beginsel de werkelijkheid ongunstiger kan zijn, zij het met kleine kans, dan de gekozen schematisering. Daarmee wordt voorkomen dat niet aan de vereiste veiligheid wordt voldaan, maar tegelijkertijd dat een onnodig conservatieve schematiseringskeuze wordt gemaakt. De schematiseringstheorie en de Excel spreadsheets, om schematiseringsfactoren te bepalen, zijn ook toepasbaar bij controles op macro-instabiliteit van taluds, en op opbarsten en piping bij regionale waterkeringen en boezemkaden. De tabellen met schematiseringsfactoren in hoofdstuk 3 van het TRGS zijn afgestemd op vereiste veiligheidsniveaus voor primaire waterkeringen. Mogelijk zijn deze tabellen ook direct bruikbaar voor regionale waterkeringen en boezemkaden, maar dit moet nader worden geverifieerd. Zo niet dan zijn aanpassingen nodig. De aanpak is, zoals gezegd, uitgewerkt voor de faalmechanismen macro-instabiliteit, en opbarsten en piping bij dijken. In beginsel kunnen schematiseringsonzekerheden ook een rol spelen bij andere potentiële faalmechanismen. Voor een uniforme aanpak zou het wenselijk zijn verdiscontering van schematiseringsonzekerheid op soortgelijke wijze uit te werken, Het lijkt echter verstandig om hiervoor de ontwikkelingen t.b.v. primaire waterkeringen af te wachten. 3.4 Reductie invloedscoëfficiënten i.v.m. model- en schematiseringsonzekerheid Bij het bepalen van de invloedscoëfficiënten van sterkte- en belastingparameters, zoals besproken in par. 3.2, wordt geen rekening gehouden met de effecten van schematiseringsonzekerheid. 18 Addendum TRWG (2007) referentie 12

140 Een onderbouwde theoretische benadering voor het kwantificeren van het effect van schematiseringsonzekerheid op de invloedscoëfficiënten van sterkte- en belastingparameters is niet beschikbaar. In de achtergrondrapportage 19 t.b.v. het Addendum bij het TRWG is hiervoor een pragmatische keuze gemaakt. De schematiseringsonzekerheden vormen een bijdrage aan het totaal van de onzekerheden en zouden, als ze wel als stochastische variabele gemodelleerd zouden zijn, een deel van de theoretisch beschikbare ruimte voor 2 (totaal 1) opsouperen. In dat geval zouden de overige 2 -en voor de andere stochastische variabelen wat kleiner zijn. Bij de afleiding van materiaal/ en schadefactoren t.b.v. het Addendum TRWG is er van uitgegaan dat de som van de kwadraten van de invloedscoëfficiënten van de schuifsterkteparameters sluit op 0,8. Dat houdt in dat impliciet aangenomen is dat de som van de kwadraten van de invloedscoëfficiënten van andere stochastisch gemodelleerde grootheden (rekenmodelonzekerheid en schematiseringsonzekerheid) op 0,20 sluit. Dit is, voor de afleiding van de materiaalfactoren (inclusief schadefactoren) vermoedelijk een conservatieve aanname. Dit betekent overigens niet dat voor de afleiding van modelfactoren en procedure voor de bepaling van de schematiseringsfactor impliciet uitgegaan is van een optimistisch uitgangspunt. Immers, daarbij spelen invloedscoëfficiënten geen enkele rol. 4. Uitwerking voor specifieke faalmechanismen 4.1 Macro-Instabiliteit binnentalud Primaire dijken In de Leidraad Rivieren (LR) 20 en het bijbehorende AddTRWG is, evenals dat in voorgaande Leidraad voor het Ontwerpen van Rivierdijken het geval was, een iets anders opgezet format gebruikt voor het controleren van de macro- stabiliteit van dijktaluds. Aan de belasting kant (hydraulische belasting en verkeersbelasting) wordt uitgegaan van voorgeschreven ontwerpwaarden (de maatgevende hoogwaterstand, de in rekening te brengen verkeersbelasting). Belastingfactoren zijn hierbij niet aan de orde, omdat onzekerheden over belastingparameters al voldoende verdisconteerd (geacht) zijn in de voorgeschreven ontwerpwaarden in het voorschrift. Toepassing van de LRFD- aanpak bij geotechnische analyses is in de oude TAW- leidraden beperkt gebleven tot de faalmechanismen analyse macro-instabiliteit (= afschuiven van het binnen of buitentalud van een dijk) en (in mindere mate) piping. Ook in het TRWG (inclusief het Addendum) is dit nog steeds het geval. Voor controle op andere faalmechanismen, zoals micro- instabiliteit, zettingsvloeiing, enz., werd en wordt nog steeds uitgegaan van het overall veiligheidsfactor format. De partiële veiligheidsfactoren voor schuifsterkte van grond (de effectieve cohesies c en de tangenten van de hoek van inwendige wrijving, tan(φ ) in de onderscheiden grondlagen), zijn zowel in de oude leidraden als in het Add TRWG, vanwege praktisch gebruiksgemak, opgesplitst in zogenaamde (basis)materiaalfactoren (γm, c en γm, tan(φ )) en schadefactoren (γn). Benadrukt zij dat deze twee factoren onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn. De mate van stabiliteit van een dijktalud wordt uitgedrukt in een stabiliteitsfactor, F. Deze is afhankelijk van de gekozen schematisering van de dijk en de ondergrond, externe (hydraulische) belastingen op de dijk, althans de hieraan gerelateerde (grond)waterspanningen, volumegewichten en 19 Achtergrondrapportage t.b.v. het Addendum TRWG, referentie 20 TAW Leidraad Rivieren (LR), 13

141 schuifsterkteparameters van de grond in de verschillende grondlagen, en het gekozen rekenmodel. Het toets-criterium voor macrostabiliteit is: F d F( c', tan( ' ) ; S) γ γ γ (4.1) d d d n b Hierin zijn γd de modelonzekerheidsfactor en γb de schematiseringsfactor (zie later in deze paragraaf). De tweede term van vgl. (4.1) is een symbolische notatie voor F als functie van de rekenwaarden van de effectieve cohesie en tangens van de hoek van inwendige wrijving in de onderscheiden grondlagen, uitgaande van de schematisering, S, die de gekozen schematisering van de (onder)grondopbouw en de vertaling van de ontwerpwaarde van de waterstand H* naar water(over)spanningen in de grond reflecteert. De rekenwaarden voor cohesie en tangens van de hoek van inwendige wrijving worden berekend als: c c' γ kar d en m, c' tan( ' ) d tan( ' γ kar (4.2) m,tan( ' ) ) Hierin zijn c kar en tan(φ )kar de karakteristieke (veilige ondergrens) waarden voor de cohesie en de tangens van de hoek van inwendige wrijving. Bij waterkering worden deze schuifsterkteparameters doorgaans ontleend aan (lokale of regionale) proevenverzamelingen en worden hieruit 5% karakteristieke ondergrenzen voor de laaggemiddelden op een locatie afgeleid. Basismateriaalfactoren en schadefactor: De voor het ontwerpen van rivierdijken voorgeschreven materiaalfactoren γm, c en γm, tan(φ ) zijn, voor verschillende grondsoorten (zand, veen en klei) weergegeven tabel van het Addendum bij het TRWG. Deze materiaalfactoren zijn afgeleid met behulp van probabilistische analyses van de stabiliteit van dijktaluds, waarbij uitgegaan is van toelaatbaar geachte kansen op macro- instabiliteit die gerelateerd zijn aan de beveiligingsnorm voor het dijkringgebied waar de dijk onderdeel van is. De bijbehorende schadefactor wordt berekend met de in het Addendum gegeven formule: γ n ( 4) (4.3) eis waarin βeis de vereiste betrouwbaarheidsindex is die behoort bij de toelaatbare kans op macroinstabiliteit. Aan vgl. (4.3) zien we dat de (basis)materiaalfactoren horen bij een basisbetrouwbaarheidsniveau β = 4 en dat de schadefactor het verschil tussen dit betrouwbaarheidsniveau en een hogere of lagere feitelijke betrouwbaarheidseis verdisconteert. De probabilistische onderbouwing van de (basis)materiaalfactoren en schadefactoren is beschreven het achtergrondrapport bij het AddTRWG 21. In beginsel is daarbij uitgegaan van de ISOgestandaardiseerde invloedscoëfficiënten, echter met reductie conform par Let op: De keuze van de knip bij β = 4, om de β-afhankelijke materiaalfactoren op te splitsen basismateriaalfactoren en schadefactoren is ingegeven door het idee de basismateriaalfactoren zoveel mogelijk aan te laten sluiten bij de (toenmalig vigerende) NEN6700. In principe had die knip bij andere β-niveaus gekozen kunnen worden; dat had dan uiteraard geresulteerd in andere basismateriaalfactoren en een andere uitdrukking voor de schadefactor dan vgl. (4.3). Bij het ontwikkelen van partiële factoren in het kader van het nieuwe wettelijke toets-instrumentarium (WTI) wordt die knip daadwerkelijk op een ander β-niveau gekozen en dat impliceert ook een andere uitdrukking voor de schadefactor dan vgl. (4.3). 21 Achtergrondrapport bij het Addendum TRWG, Fugro

142 Modelfactoren: De modelonzekerheidsfactor (γd) is in de vroegere leidraden voor het ontwerpen van rivierdijken geïntroduceerd en verdisconteert mogelijke onnauwkeurigheden van het toegepaste rekenmodel. De in Nederland meest gebruikte rekenmodellen voor controle van de stabiliteit van dijktaluds zijn glijcirkel- analyse volgens Bishop en de methode Lift Van wanneer sprake is van opdrijven van de binnendijkse deklaag nabij de binnenteen van de dijk en een afschuifanalyse met behulp van een Eindige Elementen Methode (PLAXIS). De meest recente inzichten voor toe te passen modelfactoren worden weergegeven in het in voorbereiding zijnde Technisch Rapport Macrostabiliteit. Opgemerkt wordt dat deze modelfactoren niet probabilistisch zijn onderbouwd, maar op op grond van engineering judgement. Dit is een uit het verleden geërfd schoonheidsfoutje in de opzet. Echter, de inschatting is dat een probabilistische onderbouwing niet tot heel grote verschillen zal leiden; bovendien moeten hierbij aannamen worden gedaan ten aanzien van de spreiding van de modelonzekerheid, die moeilijk te verifiëren zijn. Schematiseringfactor: De schematiseringsfactor (γb) is geïntroduceerd in het AddTRWG, tegelijk met de herziening van de materiaal- en schadefactoren. De reden voor die herziening en de gelijktijdige introductie van de schematiseringsfactor is uiteengezet in het achtergrondrapport bij het Addendum. De methode voor het bepalen van schematiseringsfactoren en de onderliggende schematiseringstheorie zijn, later, uiteengezet in het TRGS 22. Een belangrijk element bij het afleiden van schematiseringsfactoren is de aangenomen verband tussen de berekende stabiliteitsfactor en de faalkans. Voor schematiseringsfactoren voor macrostabiliteit is in het TRGS uitgegaan van een relatie, die gebaseerd is op vgl. (4.3), namelijk: Fd 1 Pf ( ) ( 4 ) (4.4) 0,13 Hierin is Fd de waarde van de stabiliteitsfactor die berekend wordt, bijvoorbeeld met een Bishop of LiftVan analyse, waarbij rekenwaarden voor de schuifsterkteparameters zijn gebruikt (zie vgl.4.2). Benadrukt moet worden dat de relatie (4.4) dus niet een algemene relatie is tussen faalkans en stabiliteitsfactor, maar een die hoort bij het gebruik van de basismateriaalfactoren, in combinatie met de schadefactor volgens vgl. (4.3). Wanneer andere basismateriaalfactoren zouden worden gekozen, dan verandert ook de uitdrukking voor de schadefactor (4.3) en dus ook de relatie tussen faalkans en de berekende stabiliteitsfactor Fd Boezemkaden Basismateriaal- en schadefactoren: In het rapport Materiaalfactoren voor Boezemkaden zijn materiaal- en schadefactoren afgeleid voor boezemkaden. De insteek was in de eerste plaats het zoeken naar een samenhangende set van materiaal- en schadefactoren die voor de IPO kadeklasse III zouden overeenkomen met de gemiddeld gebruikelijke werkwijze bij boezemkaden. Een consistente relatie tussen materiaal- en schadefactoren en aan de normfrequenties voor de IPO kadeklassen gerelateerde vereiste betrouwbaarheidsindices, zoals weergegeven in Tabel 2.2, was dus feitelijk niet de opzet. De gevolgde werkwijze is, ruwweg, als volgt: Stap 1: Voor een, vooralsnog, hypothetische reeks van target betrouwbaarheidsindices, oplopend van 2,0 tot 4,5, zijn materiaalfactoren voor klei veen en zand afgeleid, conform de werkwijze die ook voor het AddTRWG is gevolgd (met enkele aanpassingen die samenhangen met het karaktereigene van boezemkaden). 22 Technisch Rapport Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken, 15

143 Stap 2: Deze βt - afhankelijke materiaalfactoren (zie Tabel 3.2 in MB) zijn opgesplitst in een set βt - onafhankelijke basismateriaalfactoren en een set βt - afhankelijke schadefactoren, zodanig dat de producten van beide bij benadering gelijk zijn aan de βt afhankelijke materiaalfactoren. De βt afhankelijke schadefactoren zijn vooraf gefixeerd als range γn = 0,8, 0,85, 0,90, 0,95 en 1,0 voor respectievelijk de IPO-kadeklassen I, II, t/m V. De daarbij horende doelbetrouwbaarheidsindices zijn vooraf geschat, en gecontroleerd via doorgerekende casussen. De hieruit volgende basismateriaalfactoren en schadefactoren zijn weergegeven in Tabel 4.1 en Tabel 4.2. Tabel 4.1 Basismateriaalfactoren voor Boezemkaden (Tabel 5.1 in Stowa ORK , zie noot 3) Tabel 4.2 Schadefactoren voor boezemkaden (Tabel 4.2 in Stowa ORK , zie noot 3) De basismateriaalfactoren en schadefactoren in Tabel 4.1 en Tabel 4.2 zijn, afgezien van afrondingen, bij benadering consistent met de probabilistisch afgeleide materiaalfactoren in Stap 1. De vraag is nu, of de doelbetrouwbaarheidsindices in Tabel 4.2 nog enige relatie hebben met de beoogde doelbetrouwbaarheidsindices, zoals die in de foutenboom (faalkansbegroting) in het rapport Materiaalfactoren Boezemkaden zijn aangegeven. Voor het gemak is deze foutenboom hieronder weergegeven in figuur 4.1. De toelaatbare doorbraakkans is hierin gekozen als 0,2 keer de normfrequentie van de boezemkade. Hiervan wordt 80% beschikbaar gesteld voor het faalmechanisme doorbraak als gevolg van macro-instabiliteit. Vervolgens wordt geanticipeerd op een reststerktefaalkans van 0,2, dat wil zeggen, de kans op doorbraak, gegeven het optreden van macroinstabiliteit. In onderste regels van Tabel 4.3 zijn de op basis van deze aannamen berekende toelaatbare kansen en betrouwbaarheidsindices gegeven. Tabel 4.3: Volgens de faalkansbegroting in het rapport MB beoogde toelaatbare kansen op macro-instabiliteit, en hiermee corresponderende vereiste ( target ) betrouwbaarheidsindices, βt. Kadeklasse I II III IV V Normfreq. [1/jr] 1/10 1/30 1/100 1/300 1/1000 Toel kans op doorbr. a.g.v. macro-instab. 0,8 x 0,2 x norm 1, , , , , Toel. kans op macro-instab. bij reststerktefaalkans 0,2 8, , , , , Overeenkomstige βt, afschuiven 1,41 1,93 2,41 2,79 3,16 16

144 Figuur 4.1 Faalkansbegroting (Overgenomen uit Stowa rapport ORK , zie noot 3) Het is duidelijk dat de beoogde toelaatbare kansen op macro-instabiliteit volgens de faalkansbegroting in het rapport niet geheel sporen met (d.w.z. groter zijn dan) de toelaatbare kansen die corresponderen met de afgeleide combinatie van materiaalfactoren en schadefactoren voor boezemkaden. Hierbij zijn de volgende kanttekeningen te maken: 1) Wanneer we de reststerktefaalkans in figuur 4.1 op 1 zouden zetten, dan zijn de doelbetrouwbaarheidsindices gelijk aan die welke in de onderste rij van Tabel 2.2 (in hoofdstuk 2) gegeven zijn. De verschillen tussen deze doelbetrouwbaarheidsindices en die in Tabel 4.2 zijn erg klein. M.a.w. het afgeleide stelsel materiaalfactoren en schadefactoren (wat af-geijkt is aan de bestaande praktijk) zou grosso modo overeen met de faalkansbegroting, als daarin niet een kleine reststerktefaalkans zou zijn opgenomen. 2) De aangenomen reststerktefaalkans van 0,2 is, hoewel niet feitelijk onderbouwd, op zich niet onrealistisch (een afschuiving impliceert immers nog geen doorbraak). 3) Aan de andere kant wordt in de faalkansbegroting het lengte-effect volkomen genegeerd. In combinatie zouden de twee (reststerktefaalkans en lengte-effect) elkaar binnen de foutenboom, in ieder geval deels, tegenwerken. Het lengte-effect werkt ongunstig bij het vertalen van de doorbraakkans op doorsnedeniveau naar de doorbraakkans op systeemniveau, terwijl reststerkte gunstig werkt. Een globale schatting, gebruik makend van de lengte-effect formule in het AddTRWG, laat zien dat de twee effecten in evenwicht zijn, wanneer het zou gaan om kadelengtes, die van belang zijn voor bescherming van het achterliggend gebied, van ca. 7 km. 4) Gevoelsmatig lijkt het niet onredelijk om te veronderstellen dat de twee effecten grosso modo tegen elkaar opwegen. 5) Feitelijke verificatie van die veronderstelling, of verfijning ervan, vereist enerzijds overstromingsanalyses om de getroffen gebiedsgrootte bij een kadebreuk af te schatten en de kadelengte die daarbij in het geding is. Anderzijds ook onderbouwing van reststerktefaalkansen. Die onderzoeken worden niet op korte termijn verwacht; we moeten ons daarom vooralsnog behelpen met ingenieursgevoel. De conclusie op basis van de kanttekeningen 4) en 5) is, dat de reststerkte-faalkans van 0,2, zoals die in faalkansbegroting in figuur 4.1 zit, beter op 1 gesteld kan worden. Met als argument dat hiermee ook het lengte-effect wordt verdisconteerd. Of, alternatief en bij voorkeur, dat lengte-effect in de figuur wordt weergegeven, waarbij vermeld wordt dat voorlopig aangenomen wordt dat dit effect en het reststerkte effect elkaar neutraliseren. De conclusie t.a.v. de materiaal- en schadefactoren in Tabel 4.1 en 4.2 is, dat er geen praktische reden is deze te herzien. 17

145 Voor het afleiden van ontbrekende materiaal- en schadefactoren 23 ten behoeve van ongedraineerd wordt geadviseerd de faalkansbegroting figuur 4.1 als uitgangspunt te kiezen, waarbij de reststerktefaalkans op 1 wordt gesteld. In eerste instantie gaat het hierbij om het afleiden van betrouwbaarheidsniveau afhankelijke materiaalfactoren. De doelbetrouwbaarheidsindices in Tabel 2.2 zijn hiervoor richtinggevend. Bij het splitsen van deze materiaalfactoren in basismateriaalfactoren en schadefactoren, zou het handig zijn de schadefactoren gelijk te kiezen met die in Tabel 4.2, maar de praktijk moet uitwijzen of dit een realistische optie is. Mogelijk is het, vanuit theoretisch oogpunt toch al kunstmatige, schadefactor-concept niet langer houdbaar. Modelfactoren: Zie modelfactoren in par Er is geen grond hiervan voor boezemkaden af te wijken. Schematiseringsfactor: De achterliggende theorie is beschreven in het TRWG. Een hangende vraag was of voor het afleiden van schematiseringsfactoren een andere relatie tussen stabiliteitsfactor en betrouwbaarheidsindex moet worden gebruikt 24. De meest voor de hand liggende relatie is die, welke in tabel 4.2 numeriek is weergegeven. In de notitie van Arcadis (noot 24) is die relatie al omgezet in een analytische relatie tussen de stabiliteitsfactor o.b.v. rekenwaarden van de stabiliteitsfactor (gebruikmakend van de materiaalfactoren in Tabel 4.1) en de bijbehorende betrouwbaarheidsindices (en corresponderende kansen) m.b.t. macro-instabiliteit van boezemkaden. Een alternatief, waarbij doelbetrouwbaarheidsindices, die in tabel 2.2 numeriek worden weergegeven, en dus iets dichter bij de formele faalkansbegroting zitten (d.w.z. consistenter zijn met de gekozen faalkansbegroting-systematiek), is vooralsnog omslachtig. Dit vergt namelijk een nieuwe kalibratie analyse van rekenwaarden van stabiliteitsfactoren en hiermee beoogde targetbetrouwbaarheidsindices. De ervaring is overigens dat zo n (niet al te zeer) afwijkende relatie niet tot substantieel afwijkende benodigde schematiseringsfactoren leidt Regionale Rivieren Voor regionale rivierdijken (en hierin liggende andere typen waterkeringen) zijn kennelijk in het verleden soms al de toets-regels voor primaire rivierdijken, in combinatie met de normfrequentie van 1/1250 per jaar, van toepassing verklaard. De door Stowa uitgegeven richtlijn voor normering van regionale rivierdijken (zie par. 2.3) maakt het mogelijk minder stringente beveiligingsniveaus af te leiden, vergelijkbaar met die voor boezemkaden. Terzijde merken we op dat die richtlijn overigens ook zou kunnen worden gebruikt om bij boezemkaden lokaal tot strengere eisen te komen, dan conform de hoogste IPO-klasse. Dat kan van belang zijn daar waar kadebreuk zou leiden tot grote schade of veel slachtoffers. Qua karakter blijven regionale rivierdijken vergelijkbaar met primaire rivierdijken. Het lijkt dan ook voor de hand te liggen om bij de vertaling van beveiligingsniveau (de normfrequentie) naar partiële veiligheidsfactoren de werkwijze voor primaire rivierdijken te blijven volgen. Dit betreft met name de keuzes in de faalkansbegroting, het verdisconteren van lengt-effecten (uit analyses conform de richtlijn volgt ook een lengte van de waterkering, waarvoor de normfrequentie wordt afgeleid), en het gebruik van materiaal- en schadefactoren. De laatste zullen bij lage beveiligingsnormen beneden de 1,0 uitkomen, maar aangeraden wordt die vooralsnog niet kleiner te kiezen dan 0,8. 23 Spreadsheet Arcadis, nader te specificeren 24 Notitie Arcadis (bijlage 2 van de Leidraad) 18

146 Schematiseringsfactor bij regionale waterkeringen. Inleiding De schematiseringsfactor is een partiële veiligheidsfactor die de onzekerheden in de schematisering van een waterkering verdisconteerd en terugbrengt naar een gewenst of vereist veiligheidsniveau. Een schematisering is nodig bij de meeste faalmechanismen, maar in dit document wordt nog uitsluitend ingegaan op de macrostabiliteit. Schematisering van de werkelijkheid is nodig, omdat het niet mogelijk is een waterkering zoals deze in het veld aanwezig is over de volledige lengte in een rekenmodel om te zetten. Er moeten veel keuzes worden gemaakt, om te komen tot een voldoende veilige schematisering. Als veel gegevens beschikbaar zijn en bovendien korte trajecten worden gekozen, dan zijn de keuzes minder ingrijpend, dan wanneer dit niet het geval is. Onzekerheden in de schematisatie zijn daardoor deels afhankelijk van de beschikbare gegevens, maar ook van de interpretatie van die gegevens. Voor primaire waterkeringen is een uitwerking voor het bepalen van de schematiseringsfactor gegeven in het Technisch Rapport Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken [7]. Het principe is voor regionale waterkeringen hetzelfde als voor primaire waterkeringen. De faalkanseisen en het daarbij behorende stelsel van partiële factoren zijn voor regionale waterkeringen echter anders. Ook kan de aanpak bij regionale keringen enigszins afwijken van die bij primaire keringen. In het voorliggende document wordt ingegaan op het bepalen van de schematiseringsfactor specifiek voor regionale waterkeringen. Schematiseringsfactor: uitgangspunt en basis principe De macrostabiliteit van een regionale waterkering moet voldoen aan een bepaalde faalkanseis. Deze faalkanseis volgt uit de invulling van de veiligheidsfilosofie, bijvoorbeeld door middel van een foutenboom. Hieruit volgt een toelaatbare faalkans: P f, toel. Om een waterkering te dimensioneren die aan deze eis voldoet wordt een relatie opgesteld tussen de faalkans en de schadefactor, waarin de schadefactor de eis is waar de berekende stabiliteitsfactor aan moet voldoen. Er geldt dus: SF γ s = f(p f, toel. ). Hierin zijn ook de diverse partiële veiligheidsfactoren verwerkt, zoals de materiaalfactoren, modelfactoren en belastingfactoren. [1, 2, 3, 5, 6] Ook is omschreven hoe deze parameters bepaald moeten worden. Voor de sterkte eigenschappen van de grond moeten bijvoorbeeld karakteristieke ondergrenswaarden worden gebruikt, die zijn verkregen uit triaxiaalproeven of DSS proeven. Ook de manier waarop de proeven moeten worden gedaan is in detail beschreven. Voor het bepalen van de stabiliteitsfactor SF zijn echter veel meer zaken van belang, zoals de geometrie, de grondopbouw, de freatische lijn en stijghoogten. Ook die moeten voldoende veilig in de berekening zijn verwerkt. Impliciet geldt de eis dat voor al deze zaken zeer veilige keuzen worden gemaakt. Hieraan is echter nog geen kwantificering gekoppeld. Wel is duidelijk dat de kans dat een minder veilige situatie kan voorkomen in het veld, dan de situatie die in de berekening is opgenomen, klein moet zijn of wellicht zeer klein. Anders zouden immers deze C ARCADIS 1

147 onzekerheden dominant gaan worden in de faalkans van de kering en wordt niet meer voldaan aan de eis die is gesteld ten aanzien van de faalkans ten gevolge van macro instabiliteit. Voor regionale keringen gelden andere eisen dan voor primaire keringen. Dit verschil in eisen is tot uitdrukking gebracht in de partiële veiligheidsfactoren, zoals de schadefactor en de materiaalfactoren. Het is daarom logisch om als uitgangspunt te kiezen dat er ten aanzien van de schematisering geen verschil is tussen regionale keringen en primaire keringen. Voor de schematisering is al gesteld dat de kans klein moet zijn dat in het veld een slechtere situatie aanwezig is dan geschematiseerd, als deze een significante negatieve invloed heeft op de stabiliteit. De drie factoren die een rol spelen zijn: onzekerheden in de schematisatie; de kans dat zo n onzekerheid optreedt; de invloed van de betreffende afwijking op de stabiliteit. In de schematiseringsfactor worden deze drie factoren samengevat in één factor die de invloed van de onzekerheden weergeeft. Er moet dan gelden: SF γ s *γ b = f(p f, toel. ), waarin γ b de schematiseringsfactor is. Bepalen van de schematiseringsfactor. Toepassingsgebied De schematiseringsfactor is voor zowel een toets als een ontwerp van toepassing, voor alle typen regionale keringen. Voor regionale keringen met IPO klasse I of II kan ervoor worden gekozen om minder aandacht aan de nauwkeurigheid van de schematisering worden gegeven. In dat geval moet praktijkervaring uitwijzen of de schematisering voldoende veilig is. Tot op zekere hoogte is dit mogelijk, omdat de ontwerpbelastingen veelal al zijn opgetreden. De kosten voor grondonderzoek en berekeningen kunnen dan worden beperkt, waardoor deze niet buitenproportioneel worden. Voor keringen in IPO klasse III en hoger is dit in principe niet meer het geval. Wel kan in alle gevallen een afweging worden gemaakt of aanvullend onderzoek opweegt tegen de mogelijke voordelen. Dit is onderdeel van het stappenplan voor het bepalen van de schematiseringsfactor. Stappenplan De invoer in de berekening van de stabiliteit is voor het ene type kering niet wezenlijk anders dan voor het andere type kering. Ook de keuzen die gemaakt moeten worden zijn niet wezenlijk anders. Wel zijn er verschillen in de mate van onzekerheid van bepaalde parameters. Omdat boezemkeringen continu waterkeren kunnen sommige zaken meer nauwkeurig worden bepaald. Dit geldt met name voor de freatische lijn. Dit verschil tussen de verschillende typen regionale keringen komt tot uiting bij het bepalen van de scenario s en vooral bij het bepalen van de bandbreedte waarbinnen een parameter kan liggen in een bepaald scenario. In de voorbeelden wordt dit geïllustreerd. C ARCADIS 2

148 Het stappenplan kent de volgende stappen: 1. Opstellen basisschematisatie en ontwerp; 2. Nagaan of reductie van de schematiseringsfactor nuttig is; 3. Identificeren onzekerheden en aan de hand daarvan bepalen van de schematiseringsfactor; 4. Controle schematiseringsfactor; 5. Optimalisatie en nader onderzoek; 6. Rapportage. Een toelichting bij deze stappen is gegeven in het Stappenplan voor het bepalen van de schematiseringsfactor [6] of in het Technisch Rapport Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken [7]. De tabel waaruit de schematiseringsfactor kan worden afgelezen in stap 4 is echter niet van toepassing voor boezemkaden. Voor keringen langs regionale rivieren is deze tabel wel correct, maar zijn de schadefactoren niet toegespitst op de regionale rivieren. Schematiseringsfactor Boezemkaden Voor boezemkeringen wordt aangesloten bij de Handreiking Ontwerpen en Verbeteren Boezemkeringen [2], die op zijn beurt aansluit op Materiaalfactoren voor Boezemkaden [1]. Tabel 4.2 in materiaalfactoren voor Boezemkeringen geeft een relatie tussen de schadefactor en de faalkans, of. Deze relatie wordt gebruikt voor het bepalen van de schematiseringsfactor. In figuur 1 is deze relatie in grafiekvorm weergeven. Figuur 1: relatie tussen de schadefactor en. C ARCADIS 3

149 Om de schematiseringsfactor hiermee te kunnen bepalen is de relatie in formulevorm nodig. De relatie blijkt bijna lineair te zijn, volgens de volgende formule: =6,24* γ b 2,78 Met gebruikmaking van deze formule is de volgende tabel opgesteld, waaruit de schematiseringsfactor afgelezen kan worden (stap 4 van het stappenplan). verschil in stabiliteitsfactor t.o.v. basisschematisering F d gesommeerde kans op voorkomen ΣP IPO klasse en schadefactor IPO: I IPO: II IPO: III IPO: IV IPO: V γ s = 0,80 γ s = 0,85 γ s = 0,90 γ s = 0,95 γ s = 1,00 γ b γ b γ b γ b γ b 0,4 tot 0,3 < 30% 1,4 1,39 1,38 1,36 1,35 < 10% 1,28 1,3 1,3 1,3 1,3 < 3% 1,13 1,17 1,2 1,22 1,23 < 0,3% 1,02 1,02 1,03 1,05 1,08 0,3 tot 0,2 < 30% 1,28 1,27 1,27 1,26 1,25 < 10% 1,17 1,18 1,19 1,2 1,2 < 3% 1,07 1,08 1,1 1,12 1,13 < 0,3% 1,01 1,01 1,02 1,02 1,03 0,2 tot 0,1 < 30% 1,16 1,16 1,16 1,15 1,15 < 10% 1,08 1,09 1,09 1,1 1,1 < 3% 1,03 1,04 1,04 1,05 1,05 < 0,3% 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 0,1 tot 0 < 50% 1,06 1,06 1,06 1,06 1,06 < 10% 1,03 1,03 1,03 1,03 1,03 < 3% 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 < 0,3% 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 Tabel 1: Schematiseringsfactor voor Boezemkaden, basis van tabel 4.2 van [1]. Schematiseringsfactor overige regionale keringen Voor alle overige regionale keringen wordt de schematiseringsfactor hetzelfde berekend als voor primaire waterkeringen. In de volgende tabel zijn de bovengrenswaarden gegeven bij de 5 IPO klassen. C ARCADIS 4

150 verschil in stabiliteitsfactor t.o.v. basisschematisering F d gesommeerde kans op voorkomen ΣP IPO klasse en schadefactor IPO: I IPO: II IPO: III IPO: IV IPO: V γ s = 0,80 γ s = 0,85 γ s = 0,90 γ s = 0,95 γ s = 1,00 γ b γ b γ b γ b γ b 0,4 tot 0,3 < 30% 1,43 1,41 1,4 1,38 1,37 < 10% 1,35 1,35 1,34 1,34 1,33 < 3% 1,23 1,26 1,28 1,28 1,28 < 0,3% 1,03 1,05 1,11 1,16 1,18 0,3 tot 0,2 < 30% 1,3 1,3 1,29 1,28 1,27 < 10% 1,22 1,23 1,23 1,23 1,23 < 3% 1,12 1,15 1,17 1,18 1,18 < 0,3% 1,02 1,02 1,04 1,06 1,09 0,2 tot 0,1 < 30% 1,18 1,18 1,18 1,17 1,17 < 10% 1,11 1,12 1,12 1,13 1,13 < 3% 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 < 0,3% 1,01 1,01 1,01 1,02 1,02 0,1 tot 0 < 50% 1,07 1,07 1,07 1,07 1,07 < 10% 1,03 1,03 1,04 1,04 1,04 < 3% 1,01 1,02 1,02 1,02 1,02 < 0,3% 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 Tabel 1: Schematiseringsfactor voor Overige regionale keringen, volgens Stappenplan Schematiseringsfactor [6]. Samenvatting Stappenplan Een belangrijk voordeel van het bepalen van de schematiseringsfactor op de wijze die in het stappenplan wordt gegeven, is dat de invloed van de diverse onzekerheden expliciet in beeld gebracht wordt en dat nagedacht wordt over de kans van voorkomen van die onzekerheden. De schematisatie, en daarmee de berekeningsresultaten, worden hiermee veel objectiever en eenvoudiger te controleren. Voor regionale keringen gelden dezelfde beperkingen als voor primaire keringen, namelijk: het verschil in de stabiliteitsfactor mag niet groter zijn dan 0,4 de schematiseringsfactor mag niet groter worden dan 1,3; indien dit toch het geval blijkt te zijn, moet de basisschematisering worden aangepast; de gesommeerde kans op voorkomen van de scenario s met een gelijk verschil in de stabiliteitsfactor mag niet groter dan 30% zijn; in de categorie met een verschil in de stabiliteitsfactor tussen 0,1 en 0 mag de gesommeerde kans maximaal 50% zijn. Als niet aan deze voorwaarden wordt voldaan, dan wijkt de basisschematisatie te ver af van de werkelijkheid en moet de basisschematisatie worden aangepast. In afwijking van de huidige praktijk bij primaire keringen, mag de schematiseringsfactor bij regionale kering tot 1,0 worden gereduceerd, als dit volgens de onderbouwing conform het stappenplan is toegestaan. C ARCADIS 5

151 Opmerking: in de huidige praktijk wordt de schematiseringsfactor vaak een factor 1,1 lager gekozen dan volgens bovenstaande aanpak. Voor deze verlaging blijkt echter geen goede onderbouwing te zijn. Het is niet de bedoeling om waterkeringen die met de eerdere inzichten zijn ontworpen en versterkt direct weer aan te passen. Voorontwerp Als de schematiseringsfactor niet wordt bepaald volgens het stappenplan, dan moet een schematiseringsfactor van tenminste 1,3 worden toegepast, in combinatie met een veilige schematisering, zoals dat voorheen gebruikelijk was. In een verkennende fase of voorontwerp kan hiervoor worden gekozen. Dit lijkt een verzwaring van de eis ten opzichte van de vroeger gebruikelijke praktijk. Dat is het echter niet: gebleken is dat het vaak niet mogelijk is om op basis van expert judgement een voldoende veilige schematisering op te stellen. Veel oudere ontwerpen voldeden daarom niet geheel aan de eisen. Verlagen van de schematiseringsfactor Het stappenplan gaat in op mogelijkheden om de schematiseringsfactor te verlagen. Hier is in principe meer (grond) onderzoek en meer berekeningen voor nodig. In sommige gevallen kan ook het verkleinen van de trajecten nuttig zijn. Vooral bij boezemwaterkeringen bestaat de mogelijkheid om de freatische lijn, de stijghoogten in watervoerende zandlagen en de indringing van de waterspanningen in cohesieve lagen te meten. De dagelijkse omstandigheden wijken meestal niet heel veel af van de ontwerpomstandigheden, waardoor een enkele meting al een redelijk beeld geeft. Met een meetreeks van tenminste enkele maanden kan ook een beeld verkregen worden hoe de waterspanningen zich gedragen onder invloed van regen, variaties in het boezem en polderpeil en eventueel andere relevante invloeden. Er is dan een goede schatting mogelijk van de waterspanningen onder maatgevende omstandigheden. Dit geldt vanzelfsprekend meer voor een toetsing dan voor een ontwerp, maar ook voor een ontwerp zijn deze metingen zeer nuttig. Bij een ontwerp moet echter nog wel rekening gehouden worden met het effect van de maatregelen. Uitsluitend uitvoeren van aanvullend onderzoek of metingen is niet voldoende: deze informatie moet worden verwerkt volgens het stappenplan. Voor voorbeelden en aandachtspunten bij het opstellen van scenario s in het kader van het stappenplan wordt verwezen naar lit. [7] en [8]. Literatuur: 1. ORK Materiaalfactoren boezemkaden 2. ORK HR Boezemkeringen 3. ORK HR Regionale Rivieren 4. Addendum TR Waterkerende grondconstructies, ENW, ORK LTVR Leidraad toetsen op Veiligheid Regionale waterkeringen 6. ORK Addendum Leidraad Toetsen betreffende Boezemkeringen 7. Stappenplan voor het bepalen van de Schematiseringsfactor, ARCADIS, Waterdienst, Technisch Rapport Grondmechanisch Schematiseren bij Dijken, ENW, oktober 2012 C ARCADIS 6

152 Bijlage 3 Restbreedte benadering stabiliteit binnenwaarts Indien sprake is van een kade met ruime afmetingen, die niet voldoet aan veilige afmetingen (eenvoudige beoordeling) en waarvoor een te lage stabiliteitsfactor wordt berekend (gedetailleerde beoordeling), dan kan mogelijk op basis van een analyse van de restbreedte na afschuiven alsnog het oordeel voldoet worden vastgesteld. Op het moment is geen restmethode beschikbaar die specifiek is toegespitst op regionale waterkeringen. Voor primaire keringen zijn wel restmethoden beschikbaar, beschreven in het TRAS [ENW, 2009] en TR Macrostabiliteit [Deltares, 2013, concept!]. Een principe schets van de methode uit het TRAS is gegeven in figuur 1. figuur 1: Principeschets restbreedte-bij-overhoogte methode volgens het TRAS Teneinde over een restbreedte methode te kunnen beschikken die specifiek betrekking heeft op regionale keringen, wordt voorgesteld om het schema uit figuur 2 toe te passen. Dit schema zal hierna worden toegelicht. Stap 1: Controleer toepasbaarheid restbreedte methode voor regionale keringen Stap 2: Gedetailleerde restbreedte methode voor regionale keringen Stap 3: Geavanceerde restbreedte methode voor regionale keringen figuur 2: Stappenplan restbreedte methode voor regionale keringen Stap 1: controleer toepasbaarheid restbreedte methode voor regionale keringen Voor de toepassing van de restbreedte voor regionale keringen dient aan een aantal voorwaarden te worden voldaan. Hierbij wordt onderscheid gemaakt met voorwaarden die gelden voor de gedetailleerde methode en voor de geavanceerde methode. De voorwaarden voor het toepassen van de restbreedte methode voor regionale keringen zijn in principe gelijk aan die volgens de restbreedtebij-overhoogte methode volgens het TRAS. Hier worden eisen gesteld met betrekking tot opdrijfsituaties, objecten in de waterkering, overslagdebiet en stabiliteitsfactor. Hoe met deze zaken bij regionale keringen moet worden omgegaan komt hierna aan de orde.

153 Opdrijven van de deklaag Voor opdrijfsituaties dienen eisen uit het TRAS te worden gehanteerd. Opdrijfsituaties vallen buiten de gedetailleerde methode. In de geavanceerde methode kunnen opdrijfsituaties eventueel wel beschouwd worden. Aanwijzingen hiervoor worden gegeven in TRM [Deltares, 2013, concept!] Objecten in de waterkering Voor objecten in de waterkering dienen de eisen uit het TRAS te worden gehanteerd. In de waterkering mogen zich dus geen objecten bevinden, die bij een primaire of secundaire afschuiving de waterkerende functie van de waterkering in gevaar brengen. Dit betreft bijv. pijpleidingen die door een ontploffing of lekkage de sterkte van de kering aantasten. De aanwezigheid van kabels met een beperkte diameter (zoals telefoon- of glasvezelkabels) brengt de waterkerende functie niet gevaar. Overslagdebiet q < 0,1 l/m/s Deze eis is gerelateerd aan de minimaal vereiste kruinhoogte. Ook hier dienen de eisen uit het TRAS te worden gehanteerd. In de gedetailleerde situatie dient het overslagdebiet kleiner te zijn dan 0,1 l/m/s. Van deze eis mag in de geavanceerde methode (beargumenteerd) worden afgeweken. Ook weer: zie TRM [Deltares, 2013 concept]. Stabiliteitsfactor γ 1,0 Deze stabiliteitseis komt voor regionale keringen te vervallen, omdat de vereiste stabiliteitsfactor (normafhankelijk) varieert van 0,8 tot 1,0. Dit betekent wel dat in de beoordeling alleen de waterkerende functie wordt beschouwd. Andere functies dienen apart beschouwd te worden. Merk op dat voor bijvoorbeeld verkeersfuncties in sommige gevallen een zwaardere eis kan gelden dan voor de waterkerende functie. Stap 2: gedetailleerde restbreedte methode Voorgesteld wordt om voor de gedetailleerde restbreedte methode de restbreedte-bij-overhoogte uit het TRAS als basis te gebruiken, waarbij een aantal aanpassingen en aanvullingen worden voorgesteld. Voorgesteld wordt om de principeschets, zoals weergegeven in figuur 3, toe te passen. Hierin is de primaire kruindaling gesteld op a H in plaats van standaard op 0,5 H, en wordt ook de marge tussen maatgevende en normcirkel expliciet benoemd. Bres Bsec Bprim verkeersbelasting 1:n marge maatgevende glijcirkel a H (1-a) H normcirkel figuur 3: Principeschets voorstel restbreedte methode voor regionale keringen In de gedetailleerde beoordeling kunnen voor de parameters in figuur 3 de waarden conform de gedetailleerde restbreedte-bij-overhoogte methode uit het TRAS worden toegepast, waarbij voor de in TRAS aangegeven standaard waarden op een aantal punten kan worden afgeweken.

154 Overslagdebiet De minimaal vereiste kruinhoogte wordt bepaald uitgaande van een maximaal toelaatbaar overslagdebiet van q = 0,1 l/m/s bij Toetspeil of bij het ontwerppeil voor de bepaling van de kruinhoogte. Hier kan in de geavanceerde methode (beargumenteerd) van worden afgeweken. Merk op dat bij regionale keringen zelden een significante overhoogte aanwezig is, dus dat in de meeste gevallen de actuele kruinbreedte zal worden getoetst. De minimum kruinhoogte is in figuur 3 daarom verondersteld samen te vallen met de actuele kruinhoogte. Minimaal vereiste kruinbreedte De minimaal vereiste kruinbreedte voor primaire keringen is 2 m (voor zee- en meerdijken) of 3 m (voor rivierdijken). Voor regionale keringen geldt een minimaal vereiste kruinbreedte van 1,5 m te hanteren. Deze eis hangt samen met normaal beheer. Hierbij moet bedacht worden dat voor deze abnormale omstandigheden een verdere nuancering van de minimaal vereiste kruinbreedte mogelijk is, hier wordt in de geavanceerde methode nader op ingegaan. Benadrukt wordt dat de vereiste kruinbreedte daadwerkelijk aanwezig moet zijn, ofwel het betreffende gedeelte van de kruin moet voldoende stabiel zijn uit oogpunt van macrostabiliteit buitenwaarts. Een gelijktijdige toepassing van een restbreedte benadering voor zowel het binnen- als buitentalud is wel mogelijk, maar vergt speciale aandacht voor het voldoende stabiel zijn van het betreffende gedeelte van de kruin. Secundaire afschuiving De toeslag om het effect van een secundaire afschuiving in rekening te brengen dient te worden bepaald door de factor n uit het TRAS toe te passen: - voor klei waarvoor cu > 3,5 H : n = 2 - voor veen waarvoor cu > 3,5 H : n = 4 - voor goed verdicht zand waarvoor > 22 graden : n = 4 Waarbij: cu = ongedraineerde schuifsterkte [kpa] H = kerende hoogte [m] = hoe van inwendige wrijving [ ] Hierbij dient voor een heterogeen pakket uit te worden gegaan van de maatgevende grondsoort. Indien sprake is van zand waarvoor > 22 graden, maar wat niet goed verdicht is, dient in verband met verweking n = 7 te worden gehanteerd. Voor alle andere gevallen dient de kruinhoogte na de primaire afschuiving gelijk te worden gesteld aan de bovenzijde van de afschuivende grondmoot na de primaire afschuiving. In de geavanceerde methode wordt een handreiking gegeven om (beargumenteerd) van deze waarden af te kunnen wijken. Verkeersbelasting Voor de te hanteren verkeersbelasting dienen de handreikingen uit dit Addendum te worden gehanteerd. Hierbij dient ook aandacht te worden besteedt aan de vraag of de verkeersfunctie aangetast mag worden door de eerste afschuiving én aan de vraag of in het restprofiel, na het optreden van de eerste afschuiving, nog rekening gehouden dient te worden met een verkeersbelasting. Glijcirkel Voor de glijcirkel behorend bij de primaire afschuiving wordt de benadering volgens TRAS gevolgd. In de gedetailleerde beoordeling uitgegaan van de normcirkel. In een geavanceerde beoordeling kan hier beargumenteerd van worden afgeweken. Verplaatsing afschuivende grondmoot In de gedetailleerde beoordeling wordt standaard een waarde van a = 0,5 gehanteerd, conform de gedetailleerde methode in het TRAS [ENW, 2009]. Deze waarde is beredeneerd aan de hand van en aantal praktijkvoorbeelden van taludafschuivingen van primaire waterkeringen. Uit deze praktijk voorbeelden volgt dat de taludafschuivingen stoppen bij een kruinzakking van 20 tot 35% van de

155 kerende hoogte (0,2 tot 0,35xH). In het TRAS is uiteindelijk 0,5xH als conservatieve aanname aangenomen voor de primaire kruindaling na afschuiven. In de geavanceerde beoordeling kan van deze waarde worden afgeweken. Op dat niveau mag een waarde van 0,4 worden gehanteerd, of (mits specifiek onderbouwd / beargumenteerd) een nog lagere waarde. Stap 3: geavanceerde restbreedte methode voor regionale keringen In de geavanceerde restbreedte methode voor regionale keringen kan met state-of-the-art kennis een geavanceerde analyse worden uitgevoerd. In het TRAS zijn al een aantal mogelijkheden aangegeven waarop aanscherping ten opzichte van de gedetailleerde toets plaats zou kunnen vinden. Hieronder zal op enkele mogelijkheden nader worden ingegaan. Verplaatsing afschuivende grondmoot Zoals eerder opgemerkt kan de waarde van 0,5 voor de factor a uit figuur 3 geoptimaliseerd worden. Op geavanceerd niveau mag hiervoor een waarde van 0,4 worden gehanteerd, of een lagere waarde mits deze kan worden onderbouwd. Een toelichting bij de waarde van 0,4 en een werkwijze voor voor de onderbouwing zijn beschreven verder onderstaand in deze bijlage. Overslagdebiet In sommige gevallen kan wellicht een hoger toelaatbaar overslag debiet worden toegestaan. Resterende kruinbreedte De resterende kruinbreedte na een eerste afschuiving dient groter te zijn dan de minimaal vereiste resterende kruinbreedte: Brest Bmin Waarin: Brest = Resterende kruinbreedte na een eerste afschuiving; Bmin = Minimaal vereiste resterende kruinbreedte. Als standaard waarde voor de minimaal vereiste resterend kruinbreedte kan Bmin = 1,5 m worden gehanteerd, zie de voorgaande subparagraaf. In de restbreedte methode wordt de kruinbreedte aangetast door de primaire en de secundaire afschuiving, beide bepaald met een zelfs voor primaire keringen voldoende conservatieve benadering. Het is de vraag of deze opstapeling van veiligheidsmarges voor vaak minder belangrijke regionale keringen in alle gevallen noodzakelijk is. Onderstaand worden twee benaderingen gegeven die kunnen leiden tot nuancering van de eis: 1. Ligging normcirkel (Fnorm) ten opzichte van maatgevende cirkel (Fmaatgevend); In de restbreedte methode wordt uitgegaan van de normcirkel. De maatgevend cirkel zal een grotere kans van optreden en daarnaast een stabiliserend effect op het restprofiel hebben. Er is dus een zogenaamde marge tussen de maatgevende cirkel en de normcirkel, zie ook figuur 3. Deze marge kan onder meer de onzekerheid in de ligging van de maatgevende cirkel verdisconteren. Er is echter wat voor te zeggen om een reductie op deze marge toe te passen. Deze kan onder andere afhangen van de grootte van, en de stabiliteitsfactor (of kans) behorend bij, de maatgevende glijcirkel. De eis zou dan als volgt worden genuanceerd: Brest + Rmarge marge Bmin Als standaard waarde voor een reductiefactor op de marge lijkt als eerste inschatting een waarde Rmarge = 0,5 reëel.

156 Wellicht is het differentiëren van deze factor voor verschillende IPO-veiligheidsklassen wenselijk, waarbij voor de hogere klassen een lagere reductiefactor (dus meer reductie) kan worden toegepast. 2. Verschil maatgevende stabiliteitsfactor (Fmaatgevend) met vereiste stabiliteitsfactor (Fnorm) Indien de stabiliteitsfactor behorend bij de maatgevende cirkel groter of gelijk is aan de stabiliteitsfactor bij de normcirkel, betekent dit dat de kade voldoet en géén restbreedte benodigd is. Op het moment dat de kade (net) niet voldoet, wordt er plotseling wel een zware eis aan de resterende kruinbreedte gesteld. In feite moet dan plotseling gelden: Bkruin Bmin + Bsec + Bprim Waarin: Bkruin = Totale kruinbreedte (Bkruin = Bres + Bsec + Bprim); Bmin = Minimaal vereiste resterende kruinbreedte (standaard 1,5 m) Bsec = Aangetaste kruinbreedte ten gevolge van de secundaire afschuiving Bprim = Aangetaste kruinbreedte ten gevolge van de primaire afschuiving Voor situaties waarbij de stabiliteitsfactor behorend bij de maatgevende cirkel richting de waarde van de norm cirkel gaat, ofwel Fd;maatgevend / Fd;norm gaat naar 1,0, lijkt het echter logisch dat het in rekening brengen van een zeer beperkte restbreedte al voldoende is. Indien de stabiliteitsfactor behorend bij de maatgevende cirkel en de normcirkel immers aan elkaar gelijk zijn, ofwel Fd;maatgevend / Fd;norm = 1,0, is er helemaal geen restbreedte benodigd. Voorgesteld wordt om een reductiefactor toe te passen op de breedte van de secundaire afschuiving en/of de minimaal vereiste resterende kruinbreedte. Dit leidt tot: Bkruin RB;min x Bmin + RB;sec x Bsec + Bprim Waarin: RB;min = Reductiefactor op de minimaal vereiste resterende kruinbreedte; RB;sec = Reductiefactor op de aangetaste kruinbreedte tengevolge van de secundaire afschuiving; Voor het bepalen van RB;min en RB;sec wordt verwezen naar figuur 4. Als standaard waarde voor m en o lijkt als eerste inschatting een waarde van m = o = 10 reëel. Wellicht is het differentiëren van deze factor voor verschillende IPO-veiligheidsklassen wenselijk, waarbij voor de lagere klassen een lagere factor voor m en/of o (dus meer reductie) kan worden toegepast. RB;min RB;sec [-] 1 1 [-] 1 1 m o Fmaatgevend / Fnorm [-] Fmaatgevend / Fnorm [-] figuur 4: Bepaling reductiefactoren RB;min en RB;sec

157 Aanbevolen wordt om deze beide reductiemogelijkheden in kans termen nader te onderbouwen en een protocol op te stellen voor het op eenvoudige wijze (al dan niet in combinatie) toepassen van deze reductiemogelijkheden. Onderbouwing optimalisatie waarde a naar 0,4 In een literatuurstudie zijn beperkt bruikbare praktijkvoorbeelden van taludafschuivingen bij regionale waterkeringen gevonden. De gevonden praktijkvoorbeelden betreffen secundaire / oppervlakkige afschuivingen. De resultaten van de literatuurstudie zijn opgenomen in de notitie Cases afschuivingen [in STOWA, 2015]. De gevonden praktijkvoorbeelden zijn toereikend om de factor a, de mate van primaire kruindaling bij afschuiven van het talud te verlagen tot een waarde van 0,4. Het verdient aanbeveling om een database op te stellen van praktijkvoorbeelden van (primaire) afschuivingen bij regionale waterkeringen. De praktijkvoorbeelden dienen van die aard te zijn dat de relevante variabelen vastgelegd kunnen worden. Wanneer deze variabelen bekend zijn, kan mogelijk de factor a aangescherpt worden op basis van de lokale kenmerken van de beschouwde kade. Verdere optimalisatie factor a Bovenstaande methode is nog verder aangescherpt door Arcadis [2] waarbij rekening is gehouden met de vaak kleine steekproef (het vaak beperkte aantal praktijkvoorbeelden) die voorhanden is. Een schatting van de 95% betrouwbaarheid kan op de volgende manier verkregen worden: Hierin is: Xk: kans xgem: gemiddelde van de afschuivingen uit praktijkvoorbeelden s: standaarddeviatie n: aantal praktijkvoorbeelden [1] TRAS: Technisch Rapport Actuele Sterkte. ENW, [2] Nader onderzoek en toetsing 5 kades; Kade 8 Lage Abtswoudepolder. Arcadis, rapport :E.

158 Bijlage 4 Restbreedte benadering STBU Op het moment in geen restmethode beschikbaar voor de beoordeling van het buitentalud. In het vorige hoofdstuk is wel een (nieuwe) methode voor het binnentalud van regionale waterkering beschreven. Voorgesteld wordt om deze methode ook toe te passen voor het buitentalud, waarbij de invloed van erosie van het aangetaste profiel nog toegevoegd dient te worden. Teneinde over een restbreedte methode te kunnen beschikken die specifiek betrekking heeft op het buitentalud van regionale waterkering, wordt voorgesteld om het schema uit figuur 1 toe te passen. Dit schema komt overeen met het schema voor de beoordeling van het binnentalud. De inhoud van de stappen verschilt echter wel op enkele punten, welk hierna zullen worden toegelicht. Stap 1: Controleer toepasbaarheid restbreedte methode voor regionale waterkering Stap 2: Gedetailleerde restbreedte methode voor regionale waterkering Stap 3: Geavanceerde restbreedte methode voor regionale waterkering figuur 1 Stappenplan restbreedte methode voor regionale waterkering Stap 1: controleer toepasbaarheid restbreedte methode voor regionale waterkering Voor de toepassing van de restbreedte voor regionale waterkering dient aan een aantal voorwaarden te worden voldaan. Hierbij wordt onderscheid gemaakt met voorwaarden die gelden voor de gedetailleerde methode en voor de geavanceerde methode. De voorwaarden voor het toepassen van de restbreedte methode voor boezemkade zijn in principe gelijk aan die volgens de restbreedte-bijoverhoogte methode volgens het TRAS. Hier worden eisen gesteld met betrekking tot opdrijfsituaties, objecten in de waterkering, overslagdebiet en stabiliteitsfactor. Hoe met deze zaken bij het buitentalud van regionale waterkering moet worden omgegaan komt hierna aan de orde. Opdrijven van de deklaag Opdrijven van de deklaag is voor de beoordeling van het buitentalud niet relevant en vormt derhalve ook geen beperkende voorwaarde voor het toepassen van de methode. Objecten in de waterkering Voor objecten in de waterkering dienen de eisen uit het TRAS te worden gehanteerd. In de waterkering mogen zich dus geen objecten bevinden, die bij een primaire of secundaire afschuiving de waterkerende functie van de waterkering in gevaar brengen. Dit betreft bijv. pijpleidingen die door een ontploffing of lekkage de sterkte van de kering aantasten. De aanwezigheid van kabels met een beperkte diameter (zoals telefoon- of glasvezelkabels) brengt de waterkerende functie niet gevaar. Overslagdebiet q 0,1 l/m/s Deze eis is afgeleid voor een beoordeling van de binnenwaartse stabiliteit van een aangetast profiel. Voor een beoordeling van het buitentalud is het niet nodig om een eis aan dit overslagdebiet te stellen. Derhalve vervalt de eis aan het maximale overslagdebiet voor het toepassen van een restbreedte methode voor het buitentalud. Stabiliteitsfactor γ 1,0 Deze stabiliteitseis komt voor regionale waterkering te vervallen. Immers, voor regionale waterkering varieert de vereiste stabiliteitsfactor van 0,8 tot 1,0 voor IPO-klassen I tot V. Dit betekent wel dat in de

159 beoordeling alleen de waterkerende functie wordt beschouwd. Andere functies dienen apart beschouwd te worden. Merk op dat voor bijvoorbeeld verkeersfuncties in sommige gevallen een zwaardere eis kan gelden dan voor de waterkerende functie. Stap 2: gedetailleerde restbreedte methode voor regionale waterkering Voorgesteld wordt om voor de gedetailleerde restbreedte methode voor de buitenwaartse stabiliteit van regionale waterkering te baseren op de methode voor binnenwaartse stabiliteit zoals beschreven in het vorige hoofdstuk. Hierbij worden een aantal aanpassingen en aanvullingen voorgesteld. Voorgesteld wordt om de principeschets, zoals weergegeven in Figuurfiguur 2, voor regionale waterkering toe te passen. Hierin is de primaire kruindaling gesteld op a H in plaats van standaard op 0,5 H, en wordt ook de marge tussen maatgevende en normcirkel expliciet benoemd. Bprim Bsec Ber Bres verkeersbelasting a H (1-a) H maatgevende glijcirkel marge normcirkel 1:n hkr;min Figuur 2: Principeschets voorstel restbreedte methode voor regionale waterkering In de gedetailleerde beoordeling kunnen voor de parameters in figuur 2 de waarden conform de gedetailleerde restbreedte-bij-overhoogte methode uit het TRAS worden toegepast, waarbij alleen voor de resterende kruinbreedte en minimum kruinhoogte hkr;min een afwijkende waarde wordt voorgesteld. Op de standaard waarden voor de gedetailleerde restbreedte methode voor regionale waterkering worden de volgende waarden voorgesteld. Minimum kruinhoogte Voor de buitenwaartse stabiliteit is, in tegenstelling tot de binnenwaartse stabiliteit, het overslagdebiet geen invloedsparameter voor het bepalen van de minimum kruinhoogte. Macro-instabiliteit van het buitentalud kan verschillende oorzaken hebben, die overwegend gerelateerd zijn aan een snelle daling van de waterstand. Het is daarom onwaarschijnlijk dat direct na het buitenwaarts bezwijken van een kade binnen korte tijd een (zeer) hoge boezemwaterstand optreedt. Voor de minimum kruinhoogte lijkt daarom in eerste instantie een gemiddeld boezempeil, plus lokale toeslagen in verband met scheefstand door opwaaiing en stromingsweerstand en de golftoeslag. Erosie In tegenstelling tot de binnenwaartse stabiliteit dient bij de restbreedte methode voor de buitenwaartse stabiliteit ook de invloed van erosie te worden beschouwd. Deze erosie kan in rekening worden gebracht door een extra toeslag Ber op het gereduceerde profiel in rekening te brengen. De erosietoeslag hangt sterk af van de (maatgevende) stroming- en/of golfcondities. Indien de stromingssnelheid en golfhoogte lager zijn dan kritische waarden zal de erosie verwaarloosbaar zijn. Achtergronden en formules met betrekking tot erosie worden bijvoorbeeld gegeven in [SBW, 2009]. Schadefactor Voor de buitenwaartse stabiliteit worden vaak lagere schadefactoren gehanteerd dan voor de binnenwaartse stabiliteit. In de praktijk wordt wel eens een (niet onderbouwde) 10% lagere schadefactor gehanteerd.

160 Minimaal vereiste kruinbreedte Voor regionale waterkering geldt een minimaal vereiste kruinbreedte van 1,5 m. Deze eis hangt samen met normaal beheer. Hierbij moet bedacht worden dat voor deze abnormale omstandigheden een verdere nuancering van de minimaal vereiste kruinbreedte mogelijk is, hierop kan in een geavanceerde methode nader worden ingegaan. Benadrukt wordt dat de vereiste kruinbreedte daadwerkelijk aanwezig moet zijn, ofwel het betreffende gedeelte van de kruin moet voldoende stabiel zijn uit oogpunt van macrostabiliteit binnenwaarts. Een gelijktijdige toepassing van een restbreedte benadering voor zowel het binnen- als buitentalud is wel mogelijk, maar vergt speciale aandacht voor het voldoende stabiel zijn van het betreffende gedeelte van de kruin. Secundaire afschuiving De toeslag om het effect van een secundaire afschuiving in rekening te brengen dient te worden bepaald door de factor n uit het TRAS toe te passen: - voor klei waarvoor cu > 3,5 H : n = 2 - voor veen waarvoor cu > 3,5 H : n = 4 - voor goed verdicht zand waarvoor > 22 graden : n = 4 Waarbij: cu = ongedraineerde schuifsterkte [kpa] H = kerende hoogte [m] = hoe van inwendige wrijving [ ] Hierbij dient voor een heterogeen pakket uit te worden gegaan van de maatgevende grondsoort. Indien sprake is van zand waarvoor > 22 graden, maar wat niet goed verdicht is, dient in verband met verweking n = 7 te worden gehanteerd. Voor alle andere gevallen dient de kruinhoogte na de primaire afschuiving gelijk te worden gesteld aan de bovenzijde van de afschuivende grondmoot na de primaire afschuiving. In de geavanceerde methode wordt een handreiking gegeven om (beargumenteerd) van deze waarden af te kunnen wijken. Verkeersbelasting Voor de te hanteren verkeersbelasting dienen de handreikingen uit dit Addendum te worden gehanteerd. Hierbij dient ook aandacht te worden besteedt aan de vraag of de verkeersfunctie aangetast mag worden door de eerste afschuiving én aan de vraag of in het restprofiel, na het optreden van de eerste afschuiving, nog rekening gehouden dient te worden met een verkeersbelasting. Glijcirkel Voor de glijcirkel behorend bij de primaire afschuiving wordt de benadering volgens TRAS gevolgd. In de gedetailleerde beoordeling uitgegaan van de normcirkel. In een geavanceerde beoordeling kan hier beargumenteerd van worden afgeweken. Verplaatsing afschuivende grondmoot In geval van afschuiven zal de afschuivende grondmoot (primaire afschuiving) afschuiven totdat het aanvankelijke hoogteverschil H tussen de bovenbegrenzing van het actieve gedeelte (oorspronkelijke kruinhoogte of het niveau waar het glijvlak insnijdt in het binnentalud) en het passieve gedeelte (oorspronkelijke bodem van de boezem) is afgenomen met een factor a. In de gedetailleerde methode wordt een waarde van a = 0,5 gehanteerd, conform de gedetailleerde methode in het TRAS. Deze waarde is in TRAS nader onderbouwd, waarbij wordt opgemerkt dat deze waarde mogelijk (zeer) conservatief is. In de geavanceerde methode kan dan ook (beargumenteerd) van deze waarde worden afgeweken.

161 Bijlage 5: Tabellen en grafieken ter bepaling van de golfhoogte en golfoverslaghoogte 1 Introductie Ten behoeve van de toetsing is een aantal grafieken ontwikkeld waaruit de benodigde golfoverslaghoogte eenvoudig kan worden afgeleid. De grafieken zijn samengesteld voor een aantal realistische combinaties van de relevante kenmerken, zoals weergegeven in onderstaande tabel. Deze bijlage presenteert de grafieken, alsmede de gehanteerde uitgangspunten bij de samenstelling en enkele voorwaarden bij het gebruik daarvan. Tabel B6.1: Parameters in grafieken voor de bepaling van de overslaghoogte Variabele Aanduiding Beschouwde variatie het overslagdebiet Q 0,1 en 1,0 l/m/s de maatgevende windsnelheid u 16, 22, 24, 26, 28, 30 en 32 m/s de waterdiepte D 2, 3, 4, 5 7,5 en 10 m de helling van het buitentalud T helling 1:2 en 1:3 (V:H); de breedte van de boezem B variërend van 10 tot 5000 m Iedere grafiek presenteert steeds de golfoverslaghoogte voor één combinatie van een overslagdebiet en windsnelheid. In de grafiek is de benodigde golfoverslaghoogte uitgezet tegen de breedte van de boezem, voor verschillende combinaties van de waterdiepte en helling van het buitentalud. De verschillende lijnen in de grafiek betreffen steeds één combinatie van waterdiepte (D) en helling van het buitentalud (T), waarbij de toevoeging in de legenda overeenkomt met de gehanteerde waarde van de variabele. Zo staat bijvoorbeeld: T2D4 voor de combinatie van een 1:2 helling van het buitentalud en 4 m waterdiepte; T3D7,5 voor de combinatie van een 1:3 helling van het buitentalud en 7,5 m waterdiepte. 2 Uitgangspunten Bij de ontwikkeling van de grafieken zijn ten aanzien van de beschouwde variabelen de onderstaande uitgangspunten gehanteerd. Overslagdebiet Beschouwd is een toelaatbaar overslagdebiet van 0,1 en 1 l/m/s. Voor een groter overslagdebiet is een geavanceerde beoordeling benodigd, waarbij rekening wordt gehouden met de veiligheid van het binnentalud, eventuele toegankelijkheid van de kade voor (nood-) maatregelen en de overlast voor de polder. Windsnelheid De grafieken houden geen rekening met de ligging van de kade ten opzichte van de windrichtingen. De berekeningen zijn uitgevoerd voor een maatgevende windsnelheid, die waait vanuit alle windrichtingen. Met de specifieke verdeling van de maatgevende windsnelheden over de verschillende windrichtingen is geen rekening gehouden. Waterdiepte De waterdiepte betreft de waterdiepte, zoals die tijdens de toetssituatie optreedt. Met totale waterdiepte wordt bedoeld het verschil tussen de waterbodem en het toetspeil, dus inclusief de lokale toeslagen. Helling van buitentalud In de gehanteerde schematisering heeft het buitentalud een uniforme taludhelling van kruinniveau tot op de waterbodem. Eventueel aanwezige elementen die een gunstige invloed hebben op de hoogte van golven (zoals een rietkraag, een onderwater dam of een ondiepe vooroever) zijn niet beschouwd.

162 Strijklengte en breedte van het water Bij de berekeningen is een breedte van het water beschouwd variërend van 10 tot 5000 m. De bijbehorende strijklengte vanuit verschillende invalshoeken is berekend op basis van het uitgangspunt van een rechtlijnige boezem, kanaal of regionale rivier, waarbij de keringen evenwijdig aan elkaar lopen. Bekleding buitentalud Gehanteerd uitgangspunt is daarnaast dat de bekleding van het talud wordt gevormd door een goed ontwikkelde grasmat. De gehanteerde invloedsfactor voor de ruwheid van het gras is afhankelijk gesteld van de golfhoogte, en neemt met afnemende golfhoogte af van ca. 1,0 tot 0,51 [-]. Ook voor sommige soorten harde bekleding geldt dat in werkelijkheid de invloedsfactor afhankelijk is van de golfhoogte, maar dit effect is sterk afhankelijk van de aard van de bekleding. Bij breuksteen speelt dit effect bijvoorbeeld in veel sterkere mate dan bij asfalt (als er al enig effect is). Hierdoor kan niet worden aangenomen dat een harde bekleding in alle situaties een lagere invloedsfactor heeft dan de gehanteerde factor voor gras. De grafieken kunnen zodoende niet worden toegepast indien het buitentalud een harde (steen)bekleding heeft. Naar verwachting is dit slechts een geringe beperking voor de praktijk, aangezien harde bekleding met name wordt toegepast indien hoge golfhoogten kunnen optreden. 3 Toelichting bij het gebruik van de grafieken Toelaatbaar overslagdebiet Een overslagdebiet van maximaal 0,1 l/m/s vormt een verwaarloosbaar overslagdebiet. Dit vormt geen bedreiging voor de stabiliteit van de kade. Indien een toelaatbaar overslagdebiet van 1,0 l/m/s of hoger wordt gehanteerd dient tevens de stabiliteit van de bekleding op de kruin en het binnentalud te worden getoetst. Hiervoor wordt verwezen naar en de VTV Maximale windsnelheid Voor de te hanteren maatgevende windsnelheid worden de volgende drie mogelijkheden genoemd: Het hanteren van één maatgevende windsnelheid, desgewenst per deel van het beheersgebied (zie bijlage 5). In dit geval dient voor de afleiding van de golfoverslaghoogte de grafiek te worden gekozen die behoort bij deze maximale windsnelheid. Deze aanpak is het meest eenvoudig, maar conservatief in twee opzichten: de windsnelheid is (iets) hoger dan wanneer rekening wordt gehouden met de verdeling over de windrichtingen en waait bovendien uit alle richtingen. Desgewenst kan bij de berekening van de golfoverslaghoogte wel rekening worden gehouden met de ligging van de kade ten opzichte van de windrichting en de verdeling van de wind over de verschillende richtingen. Hierbij resulteert een gunstigere windsnelheid. In dit geval kan de benodigde golfoverslaghoogte echter niet grafisch worden afgeleid maar is een gedetailleerde berekening van de golfrandvoorwaarden en de golfoverslaghoogte nodig, bijvoorbeeld op basis van de Leidraad voor het Ontwerpen van Rivierdijken, deel 2 [LOR2 1989], het Technisch Rapport Golfoploop en Golfoverslag bij dijken [TRGG 2002] of het spreadsheet van het Wetterskip Fryslân. Deze benadering wordt beschouwd als onderdeel van de gedetailleerde methode. Als alternatief kan een semi-gedetailleerde methode worden toegepast waarbij gedeeltelijk rekening wordt gehouden met de ligging van de kade ten opzichte van de wind en toch gebruik kan worden gemaakt van de grafieken. Hierbij wordt de maximale maatgevende windsnelheid geselecteerd vanuit alle denkbare hoeken van inval op de kade, en wordt op basis van deze maatgevende windsnelheid de golfoverslaghoogte grafisch afgeleid. Een voorbeeld van deze derde mogelijkheid is verderop in deze bijlage gegeven.

163 Waterdiepte De waterdiepte betreft de totale waterdiepte, zoals die tijdens de toetssituatie optreedt. In beginsel dient de golfoverslaghoogte te worden bepaald op basis van de maximale waterdiepte. Indien deze waterdiepte slechts op een zeer gering gedeelte over de totale strijklengte voorkomt, kan worden overwogen een geringere waterdiepte te hanteren. Een dergelijke optimalisatie dient in voldoende mate te worden onderbouwd. Helling buitentalud Bij het gebruik van de grafieken dient de taludhelling te worden gehanteerd zoals die voorkomt op het buitentalud, over een hoogte op het talud van ca. 1,5 * Hs beneden het toetspeil tot ca. 1,0 * Hs boven het toetspeil. Indien een flauwer talud dan 1:3 aanwezig is, kan desgewenst gebruik worden gemaakt van 1:3. Dit is een conservatief uitgangspunt en overschat de benodigde golfoverslaghoogte en dus de vereiste kruinhoogte. Strijklengte Bij de grafische afleiding van de golfoverslaghoogte dient voor een kadevak de maatgevende breedte van de boezem tijdens maatgevende condities te worden geselecteerd. De bijbehorende strijklengte vanuit de verschillende hoeken van inval is berekend met als uitgangspunt een rechte boezem. Het is aannemelijk dat de vorm van een boezem lokaal afwijkt van de gehanteerde rechte boezem. Bij geringe afwijkingen kan de maatgevende breedte worden bepaald aan de hand van onderstaande toelichting. Bij grote variatie binnen het kadevak kan deze worden ingedeeld in kleinere subvakken. Een denkbare methode om de grafieken bij sterk onregelmatige vorm van de boezem toch te kunnen toepassen is door middel van het afleiden van een equivalente breedte van de boezem. Hierbij dient voor de verschillende hoeken van inval de strijklengte te worden bepaald, welke vervolgens dient te worden omgerekend naar een equivalente breedte van de boezem. Uit de verschillende resulterende breedten dient vervolgens de grootste of maatgevende breedte te worden geselecteerd. De equivalente breedte kan worden berekend volgens: Bequivalent = F * cos Waarin: Bequivalent = breedte boezem loodrecht op kade [m] F = strijklengte [m] = invalshoek ten opzichte van normaal op de kade [ ] Deze werkwijze is conservatief en resulteert in een overschatting van de golfoverslaghoogte. Veelal zal dit alleen resulteren in het toetsoordeel 'voldoet' indien sprake is van een ruime overdimensionering van de kruinhoogte. 4 Grafieken en tabellen Onderstaand volgen de grafieken, waaruit de in rekening te brengen golfoverslaghoogte kan worden afgelezen. De numerieke resultaten van de berekeningen die aan deze grafieken ten grondslag liggen zijn verder onderstaand beschreven.

164 Golfoverslaghoogte als functie van de parameters Q, u, D, T en B Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 32 m/s 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,2 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 32 m/s 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 1,0 0, Breedte van het water [m]

165 Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 30 m/s 1,4 0 1,2 0 1,0 0 0,80 0,60 0,40 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,20 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 30 m/s 5,50 5,00 4,50 Golfoverslaghoogte [m] 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

166 Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 28 m/s 1,2 0 1,0 0 0,80 0,60 0,40 0,20 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 28 m/s 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,0 0 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

167 Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 26 m/s 1,0 0 0,75 0,50 0,25 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 26 m/s 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,0 0 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

168 Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 24 m/s 1,00 Golfoverslaghoogte [m] 0,75 0,50 0,25 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 24 m/s 4,50 4,00 Golfoverslaghoogte [m] 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

169 Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 22 m/s 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,10 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 22 m/s 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,0 0 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

170 Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 16 m/s 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,05 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 1 l/m/s, u = 16 m/s 2,50 2,25 Golfoverslaghoogte [m] 2,00 1,75 1,50 1,25 1,00 0,75 0,50 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,25 0, Breedte van het water [m]

171 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 32 m/s 2,25 2,00 1,75 1,50 1,2 5 1,0 0 0,75 0,50 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,25 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 32 m/s 8,00 7,00 Golfoverslaghoogte [m] 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 1,00 0, Breedte van het water [m]

172 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 30 m/s 2,00 1,80 1,60 Golfoverslaghoogte [m] 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,40 0,20 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 30 m/s 7,00 6,00 Golfoverslaghoogte [m] 5,00 4,00 3,00 2,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 1,00 0, Breedte van het water [m]

173 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 28 m/s 1,60 1,40 Golfoverslaghoogte [m] 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,20 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 28 m/s 7,00 6,00 Golfoverslaghoogte [m] 5,00 4,00 3,00 2,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 1,00 0, Breedte van het water [m]

174 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 26 m/s 1,50 1,2 5 1,0 0 0,75 0,50 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,25 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 26 m/s 6,00 5,00 Golfoverslaghoogte [m] 4,00 3,00 2,00 1,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0, Breedte van het water [m]

175 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 24 m/s 1,2 5 1,0 0 0,75 0,50 0,25 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 24 m/s 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 1,0 0 0, Breedte van het water [m]

176 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 22 m/s 1,2 0 1,0 0 0,80 0,60 0,40 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,20 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 22 m/s 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,0 0 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

177 Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 16 m/s 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,10 0, Breedte van het water [m] Golfoverslaghoogte Q = 0,1 l/m/s, u = 16 m/s 3,50 3,00 Golfoverslaghoogte [m] 2,50 2,00 1,50 1,00 T2D2 T2D3 T2D4 T2D5 T2D7,5 T2D10 T3D2 T3D3 T3D4 T3D5 T3D7,5 T3D10 0,50 0, Breedte van het water [m]

178 Tabellen KENMERKEN GOLFOVERSLAGHOOGTE MAATGEVENDE BELASTING Wind- Buiten- Water- Breedte Bij overslagdebiet Q = Golf- Effectieve Golfhoogte Golfperiode Invalshoek snelheid talud diepte water 0,1 l/m/s 1 l/m/s oploop z2% strijklengte bij de kade Tm-1,0 golven [m/s] [1:n] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [m] [s] [ º ] ,18 0,11 0, ,18 1, ,24 0,15 0, ,22 1, ,30 0,19 0, ,24 1, ,35 0,22 0, ,27 1, ,56 0,37 0, ,34 1, ,73 0,50 0, ,40 1, ,88 0,60 0, ,44 1, ,48 1,04 1, ,58 2, ,94 1,39 1, ,67 2, ,30 1,66 2, ,74 2, ,75 1,99 2, ,76 3, ,89 2,09 2, ,79 3, ,18 0,11 0, ,19 1, ,24 0,15 0, ,22 1, ,30 0,19 0, ,25 1, ,36 0,23 0, ,27 1, ,59 0,40 0, ,36 1, ,78 0,53 0, ,42 1, ,95 0,66 1, ,46 1, ,70 1,21 1, ,63 2, ,43 1,76 2, ,78 2, ,92 2,13 2, ,91 3, ,38 2,49 3, ,03 3, ,92 2,89 3, ,03 3, ,18 0,11 0, ,19 1, ,25 0,16 0, ,22 1, ,31 0,20 0, ,25 1, ,36 0,23 0, ,27 1, ,60 0,40 0, ,36 1, ,81 0,55 0, ,42 1, ,99 0,68 1, ,47 1, ,82 1,29 1, ,66 2, ,63 1,91 2, ,83 2, ,30 2,43 2, ,01 3, ,06 3,02 3, ,20 3, ,70 3,50 3, ,20 3, ,18 0,11 0, ,19 1, ,25 0,16 0, ,22 1, ,31 0,20 0, ,25 1, ,36 0,24 0, ,27 1, ,61 0,41 0, ,36 1, ,82 0,56 0, ,43 1, ,01 0,70 1, ,48 1, ,89 1,35 1, ,68 2, ,74 1,99 2, ,87 2, ,55 2,62 3, ,07 3,23 42

179 ,56 3,42 3, ,33 3, ,15 3,88 4, ,47 4, ,5 10 0,18 0,11 0, ,19 1, ,5 15 0,25 0,16 0, ,22 1, ,5 20 0,31 0,20 0, ,25 1, ,5 25 0,37 0,24 0, ,27 1, ,5 50 0,62 0,42 0, ,37 1, ,5 75 0,84 0,57 0, ,43 1, , ,03 0,72 1, ,48 1, , ,99 1,42 1, ,70 2, , ,90 2,11 2, ,91 2, , ,90 2,89 3, ,16 3, , ,37 4,05 4, ,53 3, , ,45 4,91 5, ,79 4, ,18 0,11 0, ,19 1, ,25 0,16 0, ,22 1, ,31 0,20 0, ,25 1, ,37 0,24 0, ,27 1, ,63 0,42 0, ,37 1, ,85 0,58 0, ,43 1, ,05 0,73 1, ,49 1, ,03 1,45 1, ,71 2, ,97 2,17 2, ,93 2, ,06 3,03 3, ,20 3, ,82 4,40 4, ,64 4, ,26 5,55 5, ,99 4, ,12 0,07 0, ,18 1, ,15 0,10 0, ,22 1, ,19 0,12 0, ,24 1, ,22 0,14 0, ,27 1, ,36 0,24 0, ,34 1, ,47 0,32 0, ,40 1, ,57 0,39 0, ,44 1, ,96 0,67 1, ,58 2, ,33 0,94 1, ,67 2, ,69 1,21 1, ,74 2, ,05 1,48 1, ,79 3, ,38 1,72 2, ,79 3, ,12 0,07 0, ,19 1, ,16 0,10 0, ,22 1, ,20 0,12 0, ,25 1, ,23 0,15 0, ,27 1, ,38 0,25 0, ,36 1, ,51 0,34 0, ,42 1, ,62 0,42 0, ,46 1, ,11 0,78 1, ,63 2, ,60 1,14 1, ,78 2, ,04 1,48 1, ,91 3, ,60 1,91 2, ,03 3, ,96 2,18 2, ,07 3, ,12 0,07 0, ,19 1, ,16 0,10 0, ,22 1,25 42

180 ,20 0,12 0, ,25 1, ,23 0,15 0, ,27 1, ,39 0,26 0, ,36 1, ,52 0,35 0, ,42 1, ,64 0,44 0, ,47 1, ,18 0,83 1, ,66 2, ,71 1,23 1, ,83 2, ,25 1,64 2, ,01 3, ,99 2,21 2, ,20 3, ,51 2,61 3, ,29 4, ,12 0,07 0, ,19 1, ,16 0,10 0, ,22 1, ,20 0,13 0, ,25 1, ,24 0,15 0, ,27 1, ,40 0,26 0, ,36 1, ,53 0,36 0, ,43 1, ,65 0,45 0, ,48 1, ,23 0,87 1, ,68 2, ,79 1,28 1, ,87 2, ,38 1,74 2, ,07 3, ,28 2,44 2, ,33 3, ,96 2,96 3, ,47 4, ,5 10 0,12 0,07 0, ,19 1, ,5 15 0,16 0,10 0, ,22 1, ,5 20 0,20 0,13 0, ,25 1, ,5 25 0,24 0,15 0, ,27 1, ,5 50 0,40 0,27 0, ,37 1, ,5 75 0,54 0,37 0, ,43 1, , ,67 0,46 0, ,48 1, , ,29 0,91 1, ,70 2, , ,88 1,36 1, ,91 2, , ,58 1,90 2, ,16 3, , ,74 2,80 3, ,53 3, , ,72 3,57 3, ,79 4, ,12 0,07 0, ,19 1, ,16 0,10 0, ,22 1, ,20 0,13 0, ,25 1, ,24 0,15 0, ,27 1, ,41 0,27 0, ,37 1, ,55 0,37 0, ,43 1, ,68 0,46 0, ,49 1, ,32 0,94 1, ,71 2, ,93 1,40 1, ,93 2, ,69 1,98 2, ,20 3, ,01 3,01 3, ,64 4, ,20 3,94 4, ,99 4, ,16 0,10 0, ,17 1, ,21 0,13 0, ,20 1, ,26 0,17 0, ,23 1, ,31 0,20 0, ,25 1, ,50 0,33 0, ,32 1, ,66 0,44 0, ,37 1,73 42

181 ,79 0,54 0, ,41 1, ,34 0,94 1, ,54 2, ,77 1,27 1, ,64 2, ,13 1,54 2, ,71 2, ,62 1,89 2, ,73 2, ,77 2,00 2, ,76 3, ,17 0,10 0, ,17 1, ,22 0,13 0, ,20 1, ,27 0,17 0, ,23 1, ,32 0,20 0, ,25 1, ,52 0,35 0, ,33 1, ,70 0,47 0, ,39 1, ,85 0,58 0, ,43 1, ,53 1,08 1, ,59 2, ,22 1,60 2, ,73 2, ,74 2,00 2, ,86 2, ,22 2,37 2, ,99 3, ,73 2,74 3, ,98 3, ,17 0,10 0, ,17 1, ,22 0,14 0, ,20 1, ,27 0,17 0, ,23 1, ,32 0,21 0, ,25 1, ,54 0,36 0, ,33 1, ,72 0,49 0, ,39 1, ,88 0,60 0, ,44 1, ,63 1,15 1, ,62 2, ,45 1,77 2, ,78 2, ,08 2,26 2, ,95 3, ,84 2,85 3, ,15 3, ,44 3,30 3, ,14 3, ,17 0,10 0, ,17 1, ,22 0,14 0, ,21 1, ,27 0,17 0, ,23 1, ,32 0,21 0, ,25 1, ,54 0,36 0, ,34 1, ,73 0,49 0, ,40 1, ,90 0,61 0, ,44 1, ,69 1,20 1, ,63 2, ,55 1,84 2, ,81 2, ,31 2,44 2, ,01 3, ,30 3,21 3, ,26 3, ,89 3,67 4, ,41 4, ,5 10 0,17 0,10 0, ,17 1, ,5 15 0,22 0,14 0, ,21 1, ,5 20 0,28 0,17 0, ,23 1, ,5 25 0,33 0,21 0, ,25 1, ,5 50 0,55 0,37 0, ,34 1, ,5 75 0,74 0,51 0, ,40 1, , ,92 0,63 0, ,45 1, , ,77 1,26 1, ,65 2, , ,68 1,94 2, ,85 2, , ,61 2,67 3, ,09 3,22 42

182 30 2 7, ,01 3,77 4, ,44 3, , ,07 4,60 4, ,70 4, ,17 0,10 0, ,17 1, ,22 0,14 0, ,21 1, ,28 0,18 0, ,23 1, ,33 0,21 0, ,25 1, ,56 0,37 0, ,34 1, ,75 0,51 0, ,40 1, ,93 0,64 0, ,45 1, ,81 1,29 1, ,66 2, ,75 1,99 2, ,86 2, ,75 2,78 3, ,12 3, ,40 4,08 4, ,54 3, ,80 5,18 5, ,87 4, ,11 0,06 0, ,17 1, ,14 0,08 0, ,20 1, ,17 0,10 0, ,23 1, ,20 0,13 0, ,25 1, ,32 0,21 0, ,32 1, ,42 0,28 0, ,37 1, ,51 0,34 0, ,41 1, ,87 0,60 0, ,54 2, ,21 0,85 1, ,64 2, ,56 1,12 1, ,71 2, ,95 1,41 1, ,76 3, ,26 1,63 2, ,76 3, ,11 0,06 0, ,17 1, ,14 0,08 0, ,20 1, ,17 0,11 0, ,23 1, ,20 0,13 0, ,25 1, ,34 0,22 0, ,33 1, ,45 0,30 0, ,39 1, ,55 0,37 0, ,43 1, ,99 0,69 1, ,59 2, ,47 1,04 1, ,73 2, ,91 1,38 1, ,86 2, ,46 1,80 2, ,99 3, ,82 2,07 2, ,03 3, ,11 0,06 0, ,17 1, ,14 0,09 0, ,20 1, ,18 0,11 0, ,23 1, ,21 0,13 0, ,25 1, ,35 0,23 0, ,33 1, ,46 0,31 0, ,39 1, ,57 0,38 0, ,44 1, ,06 0,74 1, ,62 2, ,59 1,14 1, ,78 2, ,10 1,52 1, ,95 3, ,82 2,08 2, ,15 3, ,33 2,47 2, ,24 4, ,11 0,06 0, ,17 1, ,14 0,09 0, ,21 1,21 42

183 ,18 0,11 0, ,23 1, ,21 0,13 0, ,25 1, ,35 0,23 0, ,34 1, ,47 0,32 0, ,40 1, ,58 0,39 0, ,44 1, ,10 0,77 1, ,63 2, ,66 1,19 1, ,81 2, ,22 1,62 2, ,01 3, ,08 2,28 2, ,26 3, ,74 2,79 3, ,41 4, ,5 10 0,11 0,06 0, ,17 1, ,5 15 0,14 0,09 0, ,21 1, ,5 20 0,18 0,11 0, ,23 1, ,5 25 0,21 0,13 0, ,25 1, ,5 50 0,36 0,23 0, ,34 1, ,5 75 0,48 0,32 0, ,40 1, , ,60 0,40 0, ,45 1, , ,15 0,81 1, ,65 2, , ,74 1,25 1, ,85 2, , ,40 1,75 2, ,09 3, , ,50 2,60 3, ,44 3, , ,43 3,34 3, ,70 4, ,11 0,06 0, ,17 1, ,14 0,09 0, ,21 1, ,18 0,11 0, ,23 1, ,21 0,13 0, ,25 1, ,36 0,24 0, ,34 1, ,49 0,33 0, ,40 1, ,60 0,41 0, ,45 1, ,17 0,83 1, ,66 2, ,79 1,28 1, ,86 2, ,49 1,83 2, ,12 3, ,73 2,79 3, ,54 3, ,86 3,68 4, ,87 4, ,15 0,09 0, ,16 1, ,19 0,11 0, ,19 1, ,23 0,14 0, ,21 1, ,27 0,17 0, ,23 1, ,44 0,29 0, ,30 1, ,58 0,39 0, ,35 1, ,70 0,47 0, ,38 1, ,21 0,84 1, ,51 2, ,61 1,15 1, ,60 2, ,97 1,41 1, ,68 2, ,44 1,76 2, ,70 2, ,63 1,90 2, ,73 3, ,15 0,09 0, ,16 1, ,19 0,12 0, ,19 1, ,23 0,15 0, ,21 1, ,28 0,18 0, ,23 1, ,46 0,30 0, ,31 1, ,61 0,41 0, ,36 1,70 42

184 ,75 0,51 0, ,40 1, ,36 0,96 1, ,55 2, ,00 1,43 1, ,69 2, ,57 1,87 2, ,81 2, ,05 2,24 2, ,94 3, ,53 2,59 3, ,94 3, ,15 0,09 0, ,16 1, ,19 0,12 0, ,19 1, ,24 0,15 0, ,21 1, ,28 0,18 0, ,23 1, ,47 0,31 0, ,31 1, ,63 0,42 0, ,36 1, ,77 0,53 0, ,41 1, ,45 1,02 1, ,58 2, ,21 1,60 2, ,73 2, ,86 2,09 2, ,89 2, ,61 2,67 3, ,09 3, ,01 2,98 3, ,19 3, ,15 0,09 0, ,16 1, ,19 0,12 0, ,19 1, ,24 0,15 0, ,21 1, ,28 0,18 0, ,23 1, ,48 0,32 0, ,31 1, ,64 0,43 0, ,37 1, ,79 0,54 0, ,41 1, ,50 1,06 1, ,59 2, ,35 1,69 2, ,75 2, ,06 2,24 2, ,94 3, ,02 2,99 3, ,19 3, ,62 3,46 3, ,34 4, ,5 10 0,15 0,09 0, ,16 1, ,5 15 0,19 0,12 0, ,19 1, ,5 20 0,24 0,15 0, ,21 1, ,5 25 0,29 0,18 0, ,24 1, ,5 50 0,48 0,32 0, ,31 1, ,5 75 0,65 0,44 0, ,37 1, , ,81 0,55 0, ,42 1, , ,56 1,10 1, ,60 2, , ,46 1,78 2, ,79 2, , ,31 2,44 2, ,01 3, , ,65 3,49 3, ,35 3, , ,68 4,30 4, ,61 4, ,15 0,09 0, ,16 1, ,19 0,12 0, ,19 1, ,24 0,15 0, ,21 1, ,29 0,18 0, ,24 1, ,49 0,32 0, ,31 1, ,66 0,45 0, ,37 1, ,82 0,56 0, ,42 1, ,59 1,13 1, ,61 2, ,52 1,82 2, ,80 2, ,44 2,54 2, ,04 3,16 42

185 ,99 3,75 4, ,43 3, ,32 4,80 5, ,76 4, ,10 0,06 0, ,16 1, ,12 0,07 0, ,19 1, ,15 0,09 0, ,21 1, ,17 0,11 0, ,23 1, ,29 0,18 0, ,30 1, ,38 0,25 0, ,35 1, ,45 0,30 0, ,38 1, ,78 0,54 0, ,51 2, ,10 0,77 1, ,60 2, ,43 1,02 1, ,68 2, ,82 1,31 1, ,73 3, ,13 1,53 1, ,73 3, ,10 0,06 0, ,16 1, ,12 0,07 0, ,19 1, ,15 0,09 0, ,21 1, ,18 0,11 0, ,23 1, ,30 0,19 0, ,31 1, ,40 0,26 0, ,36 1, ,49 0,33 0, ,40 1, ,88 0,61 0, ,55 2, ,32 0,93 1, ,69 2, ,79 1,28 1, ,81 2, ,32 1,69 2, ,94 3, ,67 1,95 2, ,99 3, ,10 0,06 0, ,16 1, ,12 0,08 0, ,19 1, ,15 0,09 0, ,21 1, ,18 0,11 0, ,23 1, ,30 0,20 0, ,31 1, ,41 0,27 0, ,36 1, ,50 0,34 0, ,41 1, ,94 0,65 0, ,58 2, ,45 1,03 1, ,73 2, ,95 1,41 1, ,89 2, ,64 1,94 2, ,09 3, ,14 2,33 2, ,19 3, ,10 0,06 0, ,16 1, ,12 0,07 0, ,19 1, ,15 0,10 0, ,21 1, ,18 0,11 0, ,23 1, ,31 0,20 0, ,31 1, ,42 0,28 0, ,37 1, ,51 0,34 0, ,41 1, ,97 0,68 1, ,59 2, ,53 1,09 1, ,75 2, ,06 1,49 1, ,94 3, ,88 2,12 2, ,19 3, ,51 2,62 3, ,34 4, ,5 10 0,10 0,06 0, ,16 1, ,5 15 0,13 0,08 0, ,19 1,18 42

186 28 3 7,5 20 0,16 0,10 0, ,21 1, ,5 25 0,19 0,12 0, ,24 1, ,5 50 0,31 0,20 0, ,31 1, ,5 75 0,42 0,28 0, ,37 1, , ,52 0,35 0, ,42 1, , ,01 0,71 1, ,60 2, , ,60 1,15 1, ,79 2, , ,21 1,61 2, ,01 3, , ,25 2,41 2, ,35 3, , ,14 3,11 3, ,61 4, ,10 0,06 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,19 1, ,16 0,10 0, ,21 1, ,19 0,12 0, ,24 1, ,32 0,21 0, ,31 1, ,43 0,28 0, ,37 1, ,53 0,36 0, ,42 1, ,03 0,72 1, ,61 2, ,64 1,17 1, ,80 2, ,29 1,67 2, ,04 3, ,45 2,57 3, ,43 3, ,52 3,41 3, ,76 4, ,14 0,08 0, ,15 1, ,17 0,10 0, ,17 1, ,20 0,12 0, ,19 1, ,24 0,15 0, ,21 1, ,39 0,25 0, ,28 1, ,51 0,34 0, ,32 1, ,62 0,41 0, ,35 1, ,07 0,74 1, ,48 2, ,46 1,03 1, ,57 2, ,80 1,29 1, ,64 2, ,25 1,61 2, ,66 2, ,46 1,77 2, ,70 3, ,14 0,08 0, ,15 1, ,17 0,10 0, ,17 1, ,20 0,13 0, ,19 1, ,24 0,15 0, ,21 1, ,40 0,26 0, ,28 1, ,54 0,36 0, ,33 1, ,66 0,44 0, ,37 1, ,20 0,84 1, ,51 2, ,77 1,27 1, ,64 2, ,38 1,72 2, ,76 2, ,87 2,10 2, ,89 3, ,33 2,43 2, ,89 3, ,14 0,08 0, ,15 1, ,17 0,11 0, ,17 1, ,21 0,13 0, ,20 1, ,24 0,15 0, ,21 1, ,41 0,27 0, ,28 1, ,55 0,37 0, ,33 1,65 42

187 ,68 0,46 0, ,38 1, ,27 0,89 1, ,53 2, ,95 1,40 1, ,68 2, ,64 1,92 2, ,83 2, ,38 2,49 2, ,03 3, ,79 2,81 3, ,13 3, ,14 0,08 0, ,15 1, ,17 0,11 0, ,17 1, ,21 0,13 0, ,20 1, ,25 0,16 0, ,22 1, ,41 0,27 0, ,29 1, ,56 0,37 0, ,34 1, ,69 0,47 0, ,38 1, ,31 0,92 1, ,54 2, ,06 1,48 1, ,70 2, ,81 2,05 2, ,88 2, ,74 2,77 3, ,12 3, ,34 3,24 3, ,27 3, ,5 10 0,14 0,08 0, ,15 1, ,5 15 0,18 0,11 0, ,17 1, ,5 20 0,21 0,13 0, ,20 1, ,5 25 0,25 0,16 0, ,22 1, ,5 50 0,42 0,28 0, ,29 1, ,5 75 0,57 0,38 0, ,34 1, , ,70 0,48 0, ,38 1, , ,37 0,96 1, ,55 2, , ,20 1,58 2, ,73 2, , ,03 2,22 2, ,94 3, , ,29 3,20 3, ,26 3, , ,28 3,98 4, ,51 4, ,14 0,08 0, ,15 1, ,18 0,11 0, ,17 1, ,21 0,13 0, ,20 1, ,25 0,16 0, ,22 1, ,42 0,28 0, ,29 1, ,58 0,38 0, ,34 1, ,71 0,48 0, ,38 1, ,39 0,98 1, ,56 2, ,26 1,63 2, ,74 2, ,13 2,30 2, ,96 3, ,57 3,42 3, ,33 3, ,83 4,42 4, ,64 4, ,09 0,05 0, ,15 1, ,11 0,06 0, ,17 1, ,13 0,08 0, ,19 1, ,15 0,09 0, ,21 1, ,25 0,16 0, ,28 1, ,33 0,22 0, ,32 1, ,40 0,26 0, ,35 1, ,69 0,48 0, ,48 2, ,99 0,69 1, ,57 2, ,30 0,92 1, ,64 2,69 42

188 ,68 1,20 1, ,70 3, ,97 1,41 1, ,70 3, ,09 0,05 0, ,15 1, ,11 0,07 0, ,17 1, ,13 0,08 0, ,19 1, ,16 0,10 0, ,21 1, ,26 0,17 0, ,28 1, ,35 0,23 0, ,33 1, ,43 0,28 0, ,37 1, ,78 0,54 0, ,51 2, ,17 0,82 1, ,64 2, ,66 1,18 1, ,76 2, ,17 1,58 2, ,89 3, ,51 1,84 2, ,95 3, ,09 0,05 0, ,15 1, ,11 0,07 0, ,17 1, ,13 0,08 0, ,20 1, ,16 0,10 0, ,21 1, ,27 0,17 0, ,28 1, ,36 0,23 0, ,33 1, ,44 0,29 0, ,38 1, ,82 0,57 0, ,53 2, ,28 0,90 1, ,68 2, ,80 1,29 1, ,83 2, ,47 1,80 2, ,03 3, ,95 2,18 2, ,13 3, ,09 0,05 0, ,15 1, ,11 0,07 0, ,17 1, ,13 0,08 0, ,20 1, ,16 0,10 0, ,22 1, ,27 0,17 0, ,29 1, ,36 0,24 0, ,34 1, ,45 0,30 0, ,38 1, ,85 0,59 0, ,54 2, ,34 0,95 1, ,70 2, ,90 1,37 1, ,88 2, ,67 1,96 2, ,12 3, ,29 2,44 2, ,27 3, ,5 10 0,09 0,05 0, ,15 1, ,5 15 0,11 0,07 0, ,17 1, ,5 20 0,14 0,08 0, ,20 1, ,5 25 0,16 0,10 0, ,22 1, ,5 50 0,27 0,18 0, ,29 1, ,5 75 0,37 0,24 0, ,34 1, , ,46 0,30 0, ,38 1, , ,89 0,61 0, ,55 2, , ,43 1,02 1, ,73 2, , ,03 1,47 1, ,94 3, , ,99 2,21 2, ,26 3, , ,85 2,88 3, ,51 4, ,09 0,05 0, ,15 1, ,11 0,07 0, ,17 1,14 42

189 ,14 0,08 0, ,20 1, ,16 0,10 0, ,22 1, ,27 0,18 0, ,29 1, ,37 0,25 0, ,34 1, ,46 0,31 0, ,38 1, ,90 0,63 0, ,56 2, ,48 1,05 1, ,74 2, ,10 1,52 1, ,96 3, ,17 2,35 2, ,33 3, ,18 3,14 3, ,64 4, ,13 0,08 0, ,13 0, ,17 0,10 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,22 0,14 0, ,19 1, ,33 0,22 0, ,25 1, ,44 0,29 0, ,29 1, ,54 0,36 0, ,33 1, ,94 0,65 0, ,44 2, ,30 0,92 1, ,53 2, ,64 1,16 1, ,61 2, ,06 1,47 1, ,63 2, ,27 1,63 2, ,67 2, ,14 0,08 0, ,13 0, ,17 0,10 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,23 0,14 0, ,19 1, ,35 0,22 0, ,26 1, ,47 0,31 0, ,30 1, ,57 0,38 0, ,34 1, ,05 0,73 1, ,47 2, ,56 1,11 1, ,59 2, ,13 1,54 1, ,71 2, ,69 1,96 2, ,85 3, ,11 2,27 2, ,84 3, ,14 0,08 0, ,13 0, ,17 0,10 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,23 0,14 0, ,20 1, ,35 0,23 0, ,26 1, ,47 0,31 0, ,31 1, ,58 0,39 0, ,34 1, ,11 0,77 1, ,49 2, ,70 1,21 1, ,62 2, ,42 1,75 2, ,77 2, ,14 2,31 2, ,96 3, ,55 2,63 3, ,07 3, ,14 0,08 0, ,13 0, ,17 0,10 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,23 0,14 0, ,20 1, ,36 0,23 0, ,26 1, ,48 0,32 0, ,31 1,60 42

190 ,59 0,40 0, ,35 1, ,14 0,79 1, ,50 2, ,79 1,28 1, ,64 2, ,56 1,86 2, ,81 2, ,45 2,55 3, ,05 3, ,05 3,01 3, ,20 3, ,5 10 0,14 0,08 0, ,13 0, ,5 15 0,17 0,10 0, ,16 1, ,5 20 0,20 0,12 0, ,18 1, ,5 25 0,23 0,14 0, ,20 1, ,5 50 0,36 0,23 0, ,26 1, ,5 75 0,49 0,32 0, ,31 1, , ,61 0,41 0, ,35 1, , ,18 0,82 1, ,51 2, , ,89 1,36 1, ,66 2, , ,74 2,00 2, ,86 2, , ,91 2,91 3, ,17 3, , ,87 3,66 4, ,41 3, ,14 0,08 0, ,13 0, ,17 0,10 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,23 0,14 0, ,20 1, ,36 0,24 0, ,26 1, ,49 0,33 0, ,31 1, ,61 0,41 0, ,35 1, ,20 0,84 1, ,51 2, ,94 1,39 1, ,67 2, ,82 2,06 2, ,88 2, ,15 3,09 3, ,23 3, ,34 4,03 4, ,52 4, ,09 0,05 0, ,13 0, ,11 0,06 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,14 0,09 0, ,19 1, ,22 0,14 0, ,25 1, ,29 0,18 0, ,29 1, ,35 0,23 0, ,33 1, ,61 0,41 0, ,44 2, ,88 0,61 0, ,53 2, ,18 0,83 1, ,61 2, ,54 1,09 1, ,67 2, ,74 1,25 1, ,69 3, ,09 0,05 0, ,13 0, ,11 0,06 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,15 0,09 0, ,19 1, ,22 0,14 0, ,26 1, ,30 0,20 0, ,30 1, ,37 0,24 0, ,34 1, ,68 0,47 0, ,47 2, ,03 0,72 1, ,59 2, ,48 1,05 1, ,71 2,71 42

191 ,02 1,46 1, ,85 3, ,36 1,72 2, ,91 3, ,09 0,05 0, ,13 0, ,11 0,06 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,15 0,09 0, ,20 1, ,23 0,15 0, ,26 1, ,31 0,20 0, ,31 1, ,38 0,25 0, ,34 1, ,72 0,49 0, ,49 2, ,12 0,76 1, ,62 2, ,65 1,18 1, ,77 2, ,28 1,66 2, ,96 3, ,75 2,02 2, ,07 3, ,09 0,05 0, ,13 0, ,11 0,06 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,15 0,09 0, ,20 1, ,23 0,15 0, ,26 1, ,31 0,20 0, ,31 1, ,38 0,25 0, ,35 1, ,74 0,51 0, ,50 2, ,17 0,82 1, ,64 2, ,73 1,24 1, ,81 2, ,46 1,80 2, ,05 3, ,05 2,25 2, ,20 3, ,5 10 0,09 0,05 0, ,13 0, ,5 15 0,11 0,07 0, ,16 1, ,5 20 0,13 0,08 0, ,18 1, ,5 25 0,15 0,09 0, ,20 1, ,5 50 0,23 0,15 0, ,26 1, ,5 75 0,32 0,21 0, ,31 1, , ,39 0,26 0, ,35 1, , ,76 0,53 0, ,51 2, , ,24 0,88 1, ,66 2, , ,85 1,33 1, ,86 2, , ,74 2,02 2, ,17 3, , ,54 2,64 3, ,41 3, ,09 0,05 0, ,13 0, ,11 0,07 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,15 0,09 0, ,20 1, ,23 0,15 0, ,26 1, ,32 0,21 0, ,31 1, ,40 0,26 0, ,35 1, ,78 0,54 0, ,51 2, ,28 0,90 1, ,67 2, ,90 1,37 1, ,88 2, ,89 2,14 2, ,23 3, ,83 2,87 3, ,52 4, ,12 0,07 0, ,12 0, ,15 0,09 0, ,14 1,03 42

192 ,18 0,11 0, ,16 1, ,19 0,12 0, ,17 1, ,29 0,18 0, ,23 1, ,38 0,25 0, ,27 1, ,46 0,30 0, ,30 1, ,82 0,56 0, ,40 1, ,14 0,80 1, ,49 2, ,46 1,04 1, ,57 2, ,86 1,32 1, ,59 2, ,09 1,49 1, ,64 2, ,12 0,07 0, ,12 0, ,15 0,09 0, ,14 1, ,18 0,11 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,30 0,19 0, ,23 1, ,40 0,26 0, ,27 1, ,49 0,32 0, ,31 1, ,91 0,62 0, ,43 1, ,35 0,95 1, ,54 2, ,88 1,35 1, ,66 2, ,49 1,81 2, ,79 3, ,89 2,10 2, ,79 3, ,12 0,07 0, ,12 0, ,15 0,09 0, ,14 1, ,18 0,11 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,30 0,19 0, ,24 1, ,41 0,26 0, ,28 1, ,50 0,33 0, ,31 1, ,95 0,65 0, ,44 2, ,46 1,04 1, ,57 2, ,13 1,53 1, ,71 2, ,88 2,11 2, ,90 3, ,31 2,44 2, ,01 3, ,12 0,07 0, ,12 0, ,15 0,09 0, ,14 1, ,18 0,11 0, ,16 1, ,20 0,12 0, ,18 1, ,30 0,19 0, ,24 1, ,41 0,27 0, ,28 1, ,51 0,34 0, ,31 1, ,97 0,67 0, ,45 2, ,53 1,08 1, ,58 2, ,28 1,65 2, ,74 2, ,15 2,32 2, ,97 3, ,75 2,78 3, ,12 3, ,5 10 0,12 0,07 0, ,12 0, ,5 15 0,15 0,09 0, ,14 1, ,5 20 0,18 0,11 0, ,16 1, ,5 25 0,20 0,13 0, ,18 1, ,5 50 0,31 0,20 0, ,24 1, ,5 75 0,42 0,27 0, ,28 1,54 42

193 22 2 7, ,52 0,34 0, ,32 1, , ,01 0,70 1, ,46 2, , ,61 1,14 1, ,60 2, , ,45 1,78 2, ,78 2, , ,54 2,62 3, ,07 3, , ,45 3,33 3, ,30 3, ,12 0,07 0, ,12 0, ,15 0,09 0, ,14 1, ,18 0,11 0, ,16 1, ,20 0,13 0, ,18 1, ,31 0,20 0, ,24 1, ,42 0,28 0, ,28 1, ,52 0,35 0, ,32 1, ,03 0,71 1, ,46 2, ,65 1,17 1, ,61 2, ,52 1,83 2, ,80 2, ,74 2,77 3, ,12 3, ,85 3,64 4, ,40 3, ,08 0,04 0, ,12 0, ,10 0,05 0, ,14 1, ,11 0,07 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,17 1, ,18 0,12 0, ,23 1, ,24 0,16 0, ,27 1, ,30 0,19 0, ,30 1, ,53 0,36 0, ,40 1, ,77 0,53 0, ,49 2, ,05 0,73 1, ,57 2, ,39 0,99 1, ,64 2, ,60 1,14 1, ,66 3, ,08 0,04 0, ,12 0, ,10 0,06 0, ,14 1, ,11 0,07 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,19 0,12 0, ,23 1, ,26 0,16 0, ,27 1, ,31 0,20 0, ,31 1, ,59 0,40 0, ,43 1, ,90 0,62 0, ,54 2, ,30 0,92 1, ,66 2, ,86 1,34 1, ,79 3, ,19 1,59 2, ,86 3, ,08 0,04 0, ,12 0, ,10 0,06 0, ,14 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,19 0,12 0, ,24 1, ,26 0,17 0, ,28 1, ,32 0,21 0, ,31 1, ,61 0,42 0, ,44 2, ,96 0,67 1, ,57 2, ,45 1,03 1, ,71 2,67 42

194 ,09 1,52 1, ,90 3, ,54 1,86 2, ,01 3, ,08 0,04 0, ,12 0, ,10 0,06 0, ,14 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,20 0,12 0, ,24 1, ,26 0,17 0, ,28 1, ,33 0,21 0, ,31 1, ,63 0,43 0, ,45 2, ,01 0,70 1, ,58 2, ,55 1,11 1, ,74 2, ,25 1,64 2, ,97 3, ,81 2,07 2, ,12 3, ,5 10 0,08 0,04 0, ,12 0, ,5 15 0,10 0,06 0, ,14 1, ,5 20 0,12 0,07 0, ,16 1, ,5 25 0,13 0,08 0, ,18 1, ,5 50 0,20 0,12 0, ,24 1, ,5 75 0,27 0,17 0, ,28 1, , ,33 0,22 0, ,32 1, , ,65 0,45 0, ,46 2, , ,06 0,74 1, ,60 2, , ,66 1,19 1, ,78 2, , ,49 1,82 2, ,07 3, , ,24 2,40 2, ,30 3, ,08 0,04 0, ,12 0, ,10 0,06 0, ,14 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,13 0,08 0, ,18 1, ,20 0,12 0, ,24 1, ,27 0,17 0, ,28 1, ,34 0,22 0, ,32 1, ,66 0,45 0, ,46 2, ,09 0,77 1, ,61 2, ,71 1,23 1, ,80 2, ,61 1,92 2, ,12 3, ,49 2,60 3, ,40 3, ,08 0,04 0, ,08 0, ,10 0,05 0, ,10 0, ,11 0,06 0, ,11 0, ,13 0,07 0, ,12 0, ,18 0,11 0, ,16 1, ,23 0,14 0, ,19 1, ,26 0,17 0, ,21 1, ,48 0,32 0, ,29 1, ,69 0,47 0, ,37 1, ,95 0,66 0, ,44 2, ,25 0,88 1, ,52 2, ,49 1,04 1, ,51 2, ,08 0,04 0, ,08 0, ,10 0,05 0, ,10 0,88 42

195 ,12 0,06 0, ,11 0, ,13 0,07 0, ,12 1, ,19 0,11 0, ,16 1, ,23 0,14 0, ,19 1, ,27 0,17 0, ,22 1, ,51 0,34 0, ,31 1, ,79 0,54 0, ,39 1, ,14 0,80 1, ,49 2, ,69 1,20 1, ,62 2, ,05 1,47 1, ,69 2, ,08 0,04 0, ,08 0, ,10 0,05 0, ,10 0, ,12 0,07 0, ,11 0, ,13 0,08 0, ,12 1, ,19 0,11 0, ,16 1, ,24 0,15 0, ,19 1, ,28 0,18 0, ,22 1, ,53 0,36 0, ,31 1, ,83 0,57 0, ,41 2, ,25 0,88 1, ,52 2, ,98 1,42 1, ,68 2, ,49 1,81 2, ,79 3, ,08 0,04 0, ,08 0, ,10 0,05 0, ,10 0, ,12 0,07 0, ,11 0, ,13 0,08 0, ,12 1, ,19 0,11 0, ,16 1, ,24 0,15 0, ,19 1, ,28 0,18 0, ,22 1, ,54 0,36 0, ,32 1, ,85 0,59 0, ,41 2, ,31 0,93 1, ,53 2, ,17 1,56 2, ,72 2, ,75 2,01 2, ,86 3, ,5 10 0,08 0,04 0, ,08 0, ,5 15 0,10 0,05 0, ,10 0, ,5 20 0,12 0,07 0, ,11 0, ,5 25 0,13 0,08 0, ,12 1, ,5 50 0,19 0,12 0, ,16 1, ,5 75 0,24 0,15 0, ,19 1, , ,29 0,18 0, ,22 1, , ,55 0,37 0, ,32 1, , ,89 0,61 0, ,42 2, , ,40 0,99 1, ,55 2, , ,42 1,75 2, ,77 2, , ,14 2,31 2, ,96 3, ,08 0,04 0, ,08 0, ,10 0,05 0, ,10 0, ,12 0,07 0, ,11 0, ,13 0,08 0, ,12 1, ,19 0,12 0, ,16 1, ,24 0,15 0, ,20 1,32 42

196 ,29 0,18 0, ,22 1, ,56 0,37 0, ,32 1, ,90 0,62 0, ,43 2, ,44 1,02 1, ,56 2, ,51 1,82 2, ,80 2, ,34 2,46 2, ,02 3, ,05 0,02 0, ,08 0, ,06 0,03 0, ,10 0, ,07 0,04 0, ,11 0, ,08 0,05 0, ,12 0, ,12 0,07 0, ,16 1, ,15 0,09 0, ,19 1, ,17 0,10 0, ,21 1, ,31 0,20 0, ,29 1, ,47 0,31 0, ,37 1, ,67 0,46 0, ,44 2, ,95 0,66 0, ,52 2, ,13 0,79 1, ,55 2, ,05 0,02 0, ,08 0, ,06 0,03 0, ,10 0, ,07 0,04 0, ,11 0, ,08 0,05 0, ,12 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,15 0,09 0, ,19 1, ,17 0,11 0, ,22 1, ,33 0,22 0, ,31 1, ,53 0,35 0, ,39 1, ,79 0,54 0, ,49 2, ,24 0,87 1, ,62 2, ,59 1,13 1, ,69 2, ,05 0,02 0, ,08 0, ,06 0,03 0, ,10 0, ,07 0,04 0, ,11 0, ,08 0,05 0, ,12 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,15 0,09 0, ,19 1, ,18 0,11 0, ,22 1, ,35 0,23 0, ,31 1, ,55 0,37 0, ,41 2, ,86 0,60 0, ,52 2, ,42 1,01 1, ,68 2, ,88 1,35 1, ,79 3, ,05 0,02 0, ,08 0, ,06 0,03 0, ,10 0, ,07 0,04 0, ,11 0, ,09 0,05 0, ,12 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,15 0,09 0, ,19 1, ,18 0,11 0, ,22 1, ,35 0,23 0, ,32 1, ,57 0,39 0, ,41 2, ,90 0,63 0, ,53 2,34 42

197 ,55 1,11 1, ,72 2, ,04 1,48 1, ,86 3, ,5 10 0,05 0,02 0, ,08 0, ,5 15 0,06 0,03 0, ,10 0, ,5 20 0,08 0,04 0, ,11 0, ,5 25 0,09 0,05 0, ,12 1, ,5 50 0,12 0,07 0, ,16 1, ,5 75 0,15 0,09 0, ,19 1, , ,18 0,11 0, ,22 1, , ,36 0,24 0, ,32 1, , ,60 0,40 0, ,42 2, , ,96 0,67 1, ,55 2, , ,72 1,23 1, ,77 2, , ,29 1,67 2, ,96 3, ,05 0,03 0, ,08 0, ,06 0,03 0, ,10 0, ,08 0,04 0, ,11 0, ,09 0,05 0, ,12 1, ,12 0,07 0, ,16 1, ,15 0,09 0, ,20 1, ,18 0,11 0, ,22 1, ,37 0,24 0, ,32 1, ,61 0,41 0, ,43 2, ,99 0,69 1, ,56 2, ,79 1,28 1, ,80 2, ,43 1,77 2, ,02 3,37 42

198 Bijlage 6 Beoordeling bomen Deze bijlage geeft alleen een aanpassing voor de beoordeling van niet waterkerende objecten waar het bomen betreft. Bij de opzet van de beoordeling van bomen is getracht de toetsing zo praktisch mogelijk in te steken. De beoordeling van de bomen borduurt voort op gegevens die normaliter al beschikbaar zijn uit de toetsing van het grondlichaam zelf. Voor zowel de eenvoudige als de gedetailleerde beoordeling van de bomen zijn alleen locaties en globale afmetingen vereist. Dit is mogelijk door de berekening van de kans op het omwaaien van een boom achterwege te laten. Deze stap komt pas terug in een eventuele geavanceerde beoordeling. Deze bijlage beschrijft het beoordelingschema voor bomen. Voor de beoordeling van bomen op boezemkaden is een specifiek toegespitst beoordelingsschema opgesteld. De beoordeling borduurt voort op de toetsing van de waterkering op hoogte, binnen en buitenwaartse macrostabiliteit, microstabiliteit en bekleding. Dit betekent dat deze toetsing uitgevoerd moet zijn voorafgaand aan de bomentoets. Als de kade net voldoet ten aanzien van macrostabiliteit of piping en de boom bevindt zich op een zodanige locatie dat deze een negatieve invloed heeft (zie beoordelingsschema), dan is het waarschijnlijk dat de kade met boom niet voldoet. Bij de eenvoudige en gedetailleerde toets wordt geen uitspraak gedaan over de kans op het omwaaien van een boom. Per zone en faalmechanisme is aangegeven welke situatie maatgevend is, ofwel het meenemen van de boom als belasting, ofwel rekening houden met een ontgrondingskuil. Verder onderstaand is een voorbeeld berekening opgenomen met de voor D GeoStability benodigde belastingparameters. Bij de beoordeling van bomen op boezemkaden worden zeven verschillende zones onderscheiden, zie figuur 1. Op welke faalmechanismen beoordeeld moet worden is afhankelijk van de zone waarin de boom zich bevindt. Dit is nader uitgewerkt in het beoordelingsschema. Figuur 1 Indeling zones boezemkaden bij beoordeling bomen Bepalen van de invloed van bomen op macrostabiliteit en piping In het toetsschema wordt op diverse plaatsen aangegeven dat de invloed van bomen of van een ontgrondingskuil op de macrostabiliteit bepaald moet worden. Het is voor veel kaden ondoenlijk om voor iedere boom een aparte berekening te maken en meestal is dat ook niet nodig. Uitgangspunt is dat de kade zonder bomen al is getoetst, zonder deze toets is het niet zinvol om de invloed van bomen te bepalen. Het beschikbaar zijn van toetsresultaten van de kade zonder bomen houdt in dat ofwel ''veilige afmetingen'' of een beoordelingsprofiel of stabiliteits en pipingberekeningen beschikbaar zijn. Bij het beoordelen van de bomen worden deze gebruikt.

199 Voor het praktisch gebruik van dit beoordelingsschema wordt aanbevolen om gelijksoortige bomen te clusteren. Voorafgaande kan een inventarisatie worden uitgevoerd waarbij de bomen worden geclusterd op basis van hoogte (5 10 m, 10 15m, m) en locatie in het profiel conform figuur 1. Bij de beoordeling wordt gebruik gemaakt van de trajectindeling die voor macrostabiliteit en piping is opgesteld. Per traject kan meestal worden volstaan met de beoordeling van één (maatgevende) boom, per relevante locatie in het profiel (zie beoordelingsschema en figuur 1). Hiermee kan een aanzienlijke clustering worden bewerkstelligd en neemt de benodigde inspanning sterk af. Dit houdt in dat per beschikbare stabiliteits en pipingberekening enkele varianten doorgerekend moeten worden, om tot een eenvoudige of gedetailleerde beoordeling te komen. In stap 1 t/m 4 wordt geen uitspraak gedaan over het risico van het omwaaien van een boom, bij de beoordeling in stap 4 wordt zowel de situatie met boom als de situatie na ontwortelen beschouwd. Uitgangspunt betreft dat het optreden van storm en maatgevende waterstand samen vallen. Voor afvoer gedomineerde watersystemen is niet te conservatief, en kan dit uitgangspunt worden geoptimaliseerd. Onderstaand is een toelichting bij het schema en de stappen beschreven. Toelichting op beoordelingsschema Stap 1: Waterkering zonder boom voldoende veilig? Stap 1 bestaat conform de gebruikelijke toetsmethodiek bij NWO s uit de beschouwing of het fysiek aanwezige profiel zonder boom voldoende veilig is. Stap 2: Waterkering is goedgekeurd op basis van "veilige afmetingen", stabiliteit speelt geen rol, of boom staat buiten het beoordelingsprofiel? Als een kade op basis van ''veilige afmetingen'' is goedgekeurd (oordeel voldoet ) en de rand van de ontgrondingskuil bevindt zich tenminste 2 m binnendijks van de buitenkruinlijn, dan voldoet de kade ook met boom, omdat deze beoordelingsmethode uitgaat van een restprofiel en dus van een instabiele kade. Of dat met of zonder boom is maakt niet uit. Als stabiliteit geen rol speelt (verheelde kade, of een kade met een talud met een kerende hoogte van max. 0,5 m of een taludhelling flauwer dan 1:8) is het oordeel direct voldoet.

200 Beoordeling van een boom kan ook op basis van een beoordelingsprofiel, conform het VTV. Indien de boom buiten het beoordelingsprofiel staat is het oordeel direct "voldoet", bij bomen op de kruin of de bovenzijde van het binnen of buitentalud moet wel worden nagegaan of een door de boom geïnduceerde afschuiving het beoordelingsprofiel niet doorsnijdt, indien dit naar verwachting het geval is moet vervolgt worden met stap 3. Stap 3 Boomhoogte Is de hoogte van de boom kleiner dan 5 meter, dan is het oordeel direct goed. Voor bomen van meer dan 5 meter wordt de beoordeling vervolgd in stap 4. Stap 4 Bomen > 5 meter Bij de beoordeling van bomen op boezemkaden worden zeven verschillende zones onderscheiden. Op welke faalmechanismen beoordeeld moet worden is afhankelijk van de zone waarin de boom zich bevindt. Dit is gebaseerd op tabel uit het VTV2006 en specifiek toegespitst op boezemkaden. Per faalmechanisme is een korte toelichting gegeven op de aanpak. Bij de beoordeling van macrostabiliteit is afgeweken van dit schema, onderstaand is een toelichting gegeven op de gevolgde aanpak. Er is onderscheid gemaakt in invloed op de macrostabiliteit door belasting van de boom in combinatie met windbelasting en invloed door een ontgrondingskuil. Het gewicht en de windbelasting worden alleen geacht een negatieve invloed te hebben indien de boom op de kruin staat of op de bovenste helft van het binnen of buitentalud. Zie figuur 4 9. Figuur B6.1 (bron: Fugro & Bomenwacht, tekst aangepast) Daarnaast kan een ontgrondingskuil de macrostabiliteit negatief beïnvloeden. Dit wordt geacht alleen een negatieve invloed te hebben op de onderste helft van het binnen of buitentalud en binnen 5 meter vanaf de teen van de waterkering. Zie figuur Op een afstand van meer dan 5 meter neemt de invloed sterk af, alleen een relatief diepe en daarmee ook brede glijvlak kan deze ontgrondingskuil snijden. Op deze afstand is het glijvlak zodanig breed dat de invloed minimaal is, bovendien blijft het gewicht aanwezig. Op de kruin en op de bovenste helft van het talud is de invloed positief/neutraal, door een ontgrondingskuil verdwijnt gewicht uit het aandrijvende deel. Aan de buitenzijde kan een ontgrondingskuil daarnaast leiden tot een hogere intree van water, dit heeft ook een negatieve invloed op de stabiliteit. Figuur B6.2 (bron: Fugro bomenwacht)