Dijkversterking Durgerdam. Richard Jorissen

Transcriptie

1 Dijkversterking Durgerdam Richard Jorissen

2 Inhoud Technisch ontwerpen dijken algemeen Faalmechanismen en -kansverdeling Maatregelen Specifiek Durgerdam Veiligheidsopgave Waterstanden en golven Kruinhoogte en macro-stabiliteit Optimalisatie technische ontwerpen Algemeen Minimaliseren effect op huidige dijk Maximaliseren effect op andere functies

3 Technisch ontwerp dijken algemeen Dwarsdoorsnede met de relevante onderdelen

4 Technisch ontwerp dijken algemeen Faalmechanismen 1) Overlopen of golfoverslag 2) Macro-instabiliteit 3) Micro-instabiliteit en Piping 4) Erosie bekleding 5) Overige faalmechanismen 1) 4) 2) 3)

5 Technisch ontwerp dijken algemeen Faalkansbegroting per traject

6 Technisch ontwerp dijken algemeen Van Norm per traject naar ontwerpeis per doorsnede Norm (1/1000 pj) Macroinstabiliteit (4% 1/25000) Piping (24% 1/4167) Bekleding (10% 1/10000) Overslag (24% 1/4167)

7 Technisch ontwerp dijken algemeen Voorbeeld kruinhoogte (golfoverslag) Norm (ondergrens) = 1/1.000 pj 24% 1/4.167 pj Lengte-effect = 2 1/8.333 pj Klein verschil met oude normen (1/ pj) Norm (1/1000 pj) Voorbeeld macro-instabiliteit Norm (ondergrens) = 1/1.000 pj 4% 1/ pj Lengte-effect = 20 1/ pj Groter verschil met oude normen (1/ pj) Overslag (24% 1/4167) 1/8333 1/8333

8

9 Technisch ontwerp dijken algemeen Toetsen (beoordelen): Oude norm: elke 5 jaar Gestart in , 2006 en 2011/2013 Nieuwe norm: elke 12 jaar Gestart in en verder Verschil toetsen en ontwerpen Toetsen: Hoogte/sterkte/belastingen +12 jaar (nu 2030) Signaleringswaarde (3x strenger dan de norm) Ontwerpen Toekomstige belastingen (bijv. 2070) Ondergrens (= norm)

10 Technisch ontwerp dijken algemeen Toetsen (beoordelen): Sterkte en belastingen (2030) Toeslag voor slingeringen Toelaatbaar overslagdebiet: 0,1 l/m/s: geen eisen binnentalud 10 l/m/s: erosiebestendig Ontwerpen: binnentalud Toekomstige belastingen (2070) Toeslag voor slingeringen Toeslag bodemdaling, zetting en klink Toelaatbaar overslagdebiet

11 Technisch ontwerp dijken algemeen Gebruikelijke maatregelen per mechanisme Overlopen of golfoverslag: golfreductie buitenberm flauwer buitentalud ruwer buitentalud kruinverhoging overslagbestendig binnentalud Macro-instabiliteit: flauwer binnentalud binnenberm constructies (damwanden, ankers, nagels) - drainage Micro-instabiliteit: waterdichte(re) bekleding - flauwer binnentalud - drainage Erosie bekleding: golfreductie zwaardere bekleding

12 Specifiek Durgerdam - locatie EA-12 (Durgerdam): hoog voorland, kleinere golven, bebouwing EA-13 (Durgerdam-West): grotere golven, 50% bebouwing Maatgevende condities: ONO-wind, O-golven

13 Specifiek Durgerdam - locatie Wonen, recreëren en natuur Provinciaal monument (2004) Meest gefotografeerde dijk van Nederland (projectenboek 2018 HWBP)

14 Specifiek Durgerdam - veiligheidsopgave 2006: macro-instabiliteit en bekleding 2011/2013: geen nieuwe inzichten Effecten nieuwe norm: in te vullen door HHNK/Alliantie (consequentie-analyse) Macro-instabiliteit is nog steeds dominant in de veiligheidsopgave Bij het ontwerpen van oplossingen hiervoor wordt 50 jaar vooruit gekeken: Door het klimaat, bodemdaling, zetting en klink kan hoogte dan een issue worden Dijkverhoging heeft een negatieve invloed op het stabiliteitsvraagstuk 2006

15 Specifiek Durgerdam - veiligheidsopgave Voorbeeld kruinhoogte: HBN is hydraulisch belastingsniveau, combinatie van waterstand en golven Signaleringswaarde 1/25000 Ondergrens 1/8333 1:3 talud zonder berm, voorland,.. BZK is Bodemdaling, Zetting en Klink Hoogte-toets Markermeer: SW: 1/ ,56 m Geen klimaateffect Slingeringen: 0,1 m BZK: 0,12 m Totaal: 3,78 m Hoogte-ontwerp Markermeer: OG: 1/8333 3,21 m Slingeringen: 0,1 m Klimaateffect 2070: 0,1 m BZK 2070: 0,5 m Zetting en Klink na aanleg: PM Totaal: 3,91 m + PM

16 Specifiek Durgerdam - veiligheidsopgave Bodemdaling, zetting en klink: Gemeten 10 mm/jaar Toetsing/beoordeling (2030) 12 cm Ontwerpen (2070) 50 cm PM voor versnelde zetting en klink direct na aanleg

17 Specifiek Durgerdam waterstanden en golven Bron: Alliantie Markermeerdijken Ontwerpwaterstand zonder golven (geotechniek): NAP+1,2 meter Ontwerpcombinatie waterstand-golven (kruinhoogte): zie tabel Traject h [m] H s [m] T p [s] β i [-] EA12 (135) 1,1 0,4 3,6 96 EA13 (160) 1,1 0,9 3,6 98

18 Specifiek Durgerdam waterstanden en golven Verificatie met HYDRA-NL versie 2.3.5, september 2017 Traject EA12 (MM_2_13-9_dk_01263) Talud 1:3 Oriëntatie dijknormaal 145 Traject EA13 (MM_2_13-9_dk_01260) Talud 1:3 Oriëntatie dijknormaal 160 Maatgevende belasting stabiliteit: +1,32 meter Min of meer gelijk aan Alliantie Maatgevende belastingen kruinhoogte: Laag meerpeil (-0,20 tot -0,30) Windkracht 10 ONO scheefstand en golven

19 Specifiek Durgerdam waterstanden en golven Verificatie randvoorwaarden alliantie Bron: HYDRA-NL versie 2.3.5, november 2017 Traject EA12 en EA13 (MM_2_13-9_dk_01263 en 01260) Talud 1:3 en oriëntatie dijknormaal 135 (EA12) en 160 (EA13) q kr = 0,1 l/m/s en 1 l/m/s (vrijwel geen effect op randvoorwaarden) Traject MP [m] h [m] H s [m] T p [s] β i [-] V w [m/s] β w [-] EA12 (135) -0,26 1,07 0,82 3,30 97, EA13 (160) -0,31 1,10 0,71 2,76 85, Weerbericht: windkracht 10 ONO (rekening houdend met verschil tussen gemiddelde over 10 minuten en over 1 uur) Redelijk vergelijkbaar met Alliantie: hogere golven bij EA12 en kortere golfperiode bij EA12 en EA13

20 Specifiek Durgerdam waterstanden en golven Bron: Alliantie Markermeerdijken Geavanceerde golfberekening: Rekening houdend met breking op voorland, refractie (bijbuigen) en diffractie (luwte) Windsnelheid 20 m/s Waterdiepte NAP+1,17 meter Resultaten: EA12: H s 0,3-0,4 meter EA13: H s 0,8-0,9 meter Oorzaak is het hoge voorland Aanleiding tot correctie berekende kruinhoogte voor EA12 (afhankelijk van waterdiepte)

21 Specifiek Durgerdam waterstanden en golven Houtje-touwtje berekening met de hand: Scheefstand Durgerdam: 1,33 meter (1,07 0,26) Fetch vanaf Houtribdijk ongeveer 30 kilometer: i 4,5*10-5 i = c ρ lucht V 2 = , ρ water g diepte = klopt redelijk Golven Bretschneider, 30 km en 23 m/s: Hs = 0,9 meter klopt redelijk (zonder voorland)

22 Specifiek Durgerdam - kruinhoogte Bron: Alliantie Markermeerdijken Huidige kruinhoogte: NAP+2,4 meter (EA12 en EA13, afgelezen) Huidige helling buitentalud: 1:3 (EA12 en E13, ingeschat) In groen zijn ontwerpen Alliantie ingetekend (afkomstig van poster) EA12(B): h k = NAP+2,5 m EA13: h k = NAP+4,0 m

23 Specifiek Durgerdam - kruinhoogte Verificatie kruinhoogte alliantie Bron: HYDRA-NL versie 2.3.5, november 2017 Traject EA12 en EA13 (MM_2_13-9_dk_01263 en 01260) Zichtjaar ,1 meter toeslag voor klimaat (ZSR) Talud 1:3 en q kr = 0,1 l/m/s Bodemdaling, zetting en klink (BZK) = 0,5 meter Extra klink en zetting afhankelijk van eventuele dijkverhoging Traject h k [m] slingering [m] BZK [m] klink en zetting [m] totaal [m] EA12 3,21+0,1 0,1 0,5 PM 3,91+PM EA12-golfcorrectie 2,15+0,1 0,1 0,5 PM 2,85+PM EA13 2,45+0,1 0,1 0,5 PM 3,15+PM

24 Specifiek Durgerdam - kruinhoogte Golfoploop bij EA12: 2,14 meter R 2% = 8 H s tan α = 8 0, = 2,18 OK Beperken golfoploop/overslag: Golfreductie (breken op voorland) Talud flauwer of ruwer Berm

25 Specifiek Durgerdam - kruinhoogte Traject h k [m] Varianten (zonder zetting en klink PM): a) Talud 1:6 met q kr = 0,1 l/m/s b) Talud 1:3 en berm van maximaal 10 meter met q kr = 0,1 l/m/s c) Talud 1:3 en berm van maximaal 10 meter met q kr = 1 l/m/s EA12 3,91 EA12-VL 2,85 EA13 3,15 Traject h k [m] Var a) Var b) Var c) EA12 2,82 3,00 2,64 EA12-golfcorrectie 2,30 2,40 2,60 EA13 2,48 2,57 2,34 Bij EA12 met golfcorrectie volstaat een berm van enkele meters om hetzelfde effect te bereiken (ivm kleinere golven).

26 Specifiek Durgerdam - kruinhoogte Verificatie kruinhoogte Variant b) met buitenberm: huidige kruinhoogte lijkt (net) voldoende Bermbreedte: 3-5 meter (EA12) respectievelijk 4-8 meter (EA13) Bermhoogte: ongeveer NAP+1,0 meter EA12(B) EA13

27 Specifiek Durgerdam macro-instabiliteit Bron: Alliantie Markermeerdijken Benutten extra faalkansruimte omdat piping niet waarschijnlijk is Opdrukveiligheid is voldoende Diepe glijvakken zijn voldoende Ondiepe glijvlakken niet vanwege bebouwing schematisatie

28 Specifiek Durgerdam macro-instabiliteit Schematisatie: Uitgebreide verzameling gegevens ondergrond beschikbaar en benut Verkeersbelasting ook bij maatgevende omstandigheden ivm ontsluiting (evacuatie) Verdwenen woningen geen onderdeel van de waterkering Conform leidraden en praktijk

29 Specifiek Durgerdam macro-instabiliteit Mogelijke aanscherpingen bepaling stabiliteitstekort Accepteren ongevaarlijke afschuivingen (onder voorwaarden accepteren restprofiel) Meerekenen bebouwing Geavanceerdere berekeningen (probabilistisch en/of bewezen sterkte)

30 Specifiek Durgerdam macro-instabiliteit Mogelijke fysieke maatregelen stabiliteitstekort huidige dijk Damwanden (relatief dun ivm vervormingen) Kistdammen (starre oplossing) Vernageling/verankering (meer maatwerk) Mogelijke maatregelen stabiliteitstekort nieuwe dijk Buitenom- en binnendoorvarianten

31 Specifiek Durgerdam - tussenconclusies Algemeen Veiligheidsopgave is gedateerd, maar bevestigd obv nieuwe normen. Macro-stabiliteit is grootste issue, kruinverhoging vergroot stabiliteitsissues. Macro-instabiliteit lijkt oplosbaar mits schade bij afschuiving beperkt blijft. Randvoorwaarden bij de normfrequentie zijn realistisch EA12 (Durgerdam) Golfreductie door voorlanden is significant (50%) Kruinverhoging lijkt icm smalle berm onnodig mits aanwezigheid voorland kan worden geborgd. Alternatief: bredere berm, flauwer buitentalud of (drijvende) golfbreker. EA13 (Durgerdam-West) Geen golfreductie door afwezigheid voorland Kruinverhoging lijkt icm berm, flauwer talud en/of golfbreker onnodig.

32 Specifiek Durgerdam - aandachtspunten Algemeen Toepassing recente versie HYDRA-NL (inclusief onzekerheden, versie september 2017) Toepassing geavanceerder golfmodel Delft3D voor detaillering golfbelasting Optimalisatie taluds: beetje flauwer, beetje ruwer,.. Aanname bodemdaling (ook in relatie tot gemeten bodemdaling) Invulling voorwaarden voor reststerkte-benadering macro-instabiliteit EA12 (Durgerdam) Borging aanwezigheid voorland (eventueel versterken in combinatie met natuurontwikkeling en/of recreatie) EA13 (Durgerdam-West) Check op golfrandvoorwaarden

33 Optimalisatie - algemeen Extra grondonderzoek: al gedaan ikv Dijken op Veen Nader veldonderzoek waterstanden/golven: niet zinvol voor korte termijn Geavanceerdere rekentechnieken: Schematisatie ondergrond: al gedaan door HHNK/Alliantie Schematisatie restprofiel: al gedaan door HHNK/Alliantie Schematisatie voorlanden: nuttig, voor EA12 noodzakelijk Reductie verkeersbelasting: alleen als wegfunctie wordt verplaatst Schematisatie woningen: wellicht nuttig Probabilistisch rekenen: wellicht nuttig in het vervolg indien nodig Bewezen sterkte: wellicht nuttig

34 Optimalisatie minimaliseer effect op huidige dijk Voorkeur is overslagdebiet beperken tot < 0,1 l/m/s: Accepteren restprofiel macro-instabiliteit (onder voorwaarden) Kern en binnentalud van huidige dijk kunnen dan ongewijzigd blijven Overslagdebiet 1 l/m/s: Geen golfbreker, extra voorland of berm en geen kruinverhoging Beweegbare kering à la Spakenburg bij de buitenkruinlijn (opdrijven?) Beweegbare kering à la Kampen lijkt niet mogelijk ivm instabiliteit binnentalud en woningen Constructieve oplossingen lijken op voorhand (te) erg ingrijpend Spakenburg Kampen

35 Optimalisatie maximaliseer andere functies Berm en voorland voor natuur: Berm onder flauwe helling (<1:6) af laten lopen in voorland: extra golfdemping en geleidelijke overgang nat-droog Eventueel wilgenbos als golfremmer Buitenberm voor recreatie Inrichten buitenberm als recreatiegebied (terras, speeltuin, kade,..) Eventueel combinatie van drijvende golfbreker en watersportfaciliteit Buitenberm voor verkeer Inrichten buitenberm als fietspad (scheiden van autoverkeer)

36 Optimalisatie alternatieven alliantie