Pipingonderzoek WTI2017 Ulrich Förster (Deltares) Peter Blommaart (RWS-VWL) Inhoud Inleiding programma WTI 2017 Doel van de toetsing Verschillende toetslagen Planning cluster toetsen piping Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 1
Inleiding WTI programma Opdracht binnen een dynamische omgeving Uiterlijk 1 december 2017 wordt een Wettelijk Toetsinstrumentarium opgeleverd voor de vierde ronde toetsing van primaire waterkeringen Overgang op overstromingskansbenadering mogelijk voor de 9 faalmechanismen die ook in het project VNK worden beschouwd. Basis is WTI 2011 Implementeren nieuwe technische inzichten Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 2
Generieke clusters (blauw) A. Raamwerk VTV en HR B. Softwareontwikkeling C. Onzekerheden belastingen en sterkte D. Datamanagement 0. Programmamanagement A. Raamwerk VTV en HR B. Softwareontwikkeling C. Onzekerheden D. Datamanagement Thematische clusters (oranje) 1. Hydraulische randvoorwaarden 2. Toetsregels Stabiliteit 3. Toetsregels Piping 4. Toetsregels Duinen 5. Toetsregels Bekledingen 6. Toetsregels Kunstwerken 7. Toetsregels Indirecte faalmechanismen 1. Hydraulische randvoorwaarden 2. Toetsregels Macro- en mircostabiliteit 3. Toetsregels Piping 4. Toetsregels Duinen 5. Toetsregels Bekledingen 6. Toetsregels Kunstwerken 7. Toetsregels Indirecte mechanismen Doel van de toetsing Gelaagd toetsen Toets op basis van generieke methoden Toets op basis van locatiespeciefieke methoden deterministisch 1 eenvoudige toets per vak en mechanisme semiprobabilistisch 2a gedetailleerde toets per vak en mechanisme 3 Toets op maat volledig probabilistisch 2b gedetailleerde toets per dijkringdeel Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 3
Eenvoudige toets: principe Eenvoudige toets bestaat uit eenvoudige beslisregels. Beslisregels staan beschreven in het VTV technisch deel Indien mechanisme voldoet aan beslisregel is de bijdrage van het mechanisme aan de overstromingskans verwaarloosbaar klein. Als niet wordt voldaan aan beslisregels wordt mechanisme verder beoordeeld met gedetailleerde toets. Gedetailleerde toets: principe Gedetailleerde toets betreft generieke regels waarvan kwaliteit en toepasbaarheid is aangetoond. Generieke regels zijn gebaseerd op fysische procesbeschrijvingen. Onderscheid wordt gemaakt tussen semiprobabilistische (2a) en volledig probabilistische toets (2b). Alleen VNK mechanismen kunnen worden beoordeeld op overstromingskans (2a en 2b). Overige mechanismen kunnen alleen semiprobabilistisch (2a) worden beoordeeld. Veiligheidsfactoren zijn hier gebaseerd op overschrijdingskans. Voor deze mechanismen wordt een percentage van de overstromingskans gereserveerd. Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 4
Toets op maat Onderdelen: - Inventariseren mogelijkheden nadere analyses - Beoordelen effectiviteit analyses - Uitvoeren van nadere (lokatie specifieke) analyses Technische rapporten en handreikingen bevatten handvatten voor de nadere analyses Nadere analyses variëren van eenvoudig tot geavanceerd, deterministisch tot probabilistisch Versnelling Op verzoek van DGRW wordt het WTI2017 eerder en gefaseerd opgeleverd: 1-1-2016: Oplevering van toetslaag 1 en 2a inclusief HR, VTV en inhoudelijke informatie voor de Technische Rapporten; 1-9-2016: Oplevering toets software voor laag 1 en 2a; 1-1-2019: Oplevering toets software voor laag 2b, toepasbaar door de keringbeheerders. Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 5
Hoofddoelstelling cluster toetsen piping Opstellen van een verbeterde gedetailleerde en geavanceerde toetsing voor het faalmechanisme piping door reductie van onzekerheden in rekenmodel en schematisatie; Bijdragen aan een adequate verwerking van faalmechanisme piping in het WTI voor 4 de toetsronde door probabilistisch implementeren in Hydra-Ring / Ringtoets; Komen tot een beter kwantificeerbaar veiligheidsbeeld in een toets op overstromingskansen; Kosten besparen voor onnodig gedimensioneerde dijkversterking Overzicht pipingproces niet-stationariteit evaluatie opbarst-criterium evaluatie heave-criterium modellering inititiatiefase Sellmeijer model Einddoel 2017 tempo faalproces zeer onzeker faalkans zeer groot, weinig winst om dit mee te modelleren Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 6
Waar hebben we ons de afgelopen periode op gefocust? Aanpassing rekenregel o.b.v. nadere analyse experimenteel werk. Aangepaste rekenregel gevalideerd in IJkdijkexperimenten. Afleiden van partiële veiligheidsfactoren en meenemen van lengteeffect => aangepaste rekenregel geschikt gemaakt voor toekomstige overstromingskansberekeningen. Onderzoeksrapport Zandmeevoerende wellen is inmiddels beschikbaar gesteld. Doel voor resterende programmaperiode tot 2017 Integrale benadering piping proces (van opbarsten, heave, initiatie pipe tot doorgroei pipe) Verkrijgen van inzicht invloed tijdsafhankelijkheid en heterogeniteit Handvatten en tools bieden voor het schematiseren voor eenvoudige, gedetaillerde en geavanceerde toets. De opgedaane kennis in vorm van toetsregels verder uitwerken Kennis in een herziene versie van het TR Zandmeevoerende wellen en voor praktijk geschikt maken (toepasbaarheid door beheerder). Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 7
Waar ligt de actuele focus? Definiëren van een basis model voor de integratie van heave in de gedetailleerde toets met onderbouwing van een waarde voor de kritieke heave gradiënt. Progressieproces (doorgroeien van bestaande pipe): onderzoek invloed uitstroomconfiguratie op kritiek verhang. Invloed van tijdsafhankelijkheid in de belasting op pipingproces: Nieuwe numerieke formulering van het mechanisme ontwikkeld en geimplementeerd in EEM grondwaterstromingsmodel DgFlow: instationaire belasting doorwerking belasting in de tijd op waterspanning in en onder dijk berging van water in onverzadigde zone invloed op ontwikkeling pipe 3D modellering Methode ontwikkeld waarbij m.b.v. stijghoogtemetingen de duur van toetswaterstand kan worden meegenomen in bepaling toegestaan verval over kering. => Experteam Piping Inventarisatie potentieel geschikte monitoringstechniken voor volgen ontwikkeling pipingkanaal in het veld. Kwantificering invloed heterogeniteit ondergrond op het ontstaan van piping. - invloed fijne korrelfractie - invloed onregelmatige deklaag - 3D modellering Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 8
Planning m.b.t. toetsinstrumentarium Opleveren probabilistisch prototype uplift/heave/piping [2013, C] Koppelen aan probabilistisch model (toevoegen aan mechanismebibliotheek) [jan 2014, 3/B] Aansluiten en robuustheid testen in Ringtoets en HydraRing (toetslaag 2a en 2b) [maart 2014, B] Verschilanalyse t.b.v. impactanalyse nieuwe normering Planning 2014 Schematisatiehandleiding opstellen voor uplift/heave/piping (ook voor niet stationaire gw-stromingssituaties) [2014] Schematisatiehandleidingen m.b.t. tijdsafhankelijkheid, heterogeniteit en te hanteren invoerparameters (meenemen van ervaringen en inzichten uit VNK2) [2014, D/3] Ontwikkelen toetsvoorschrift voor toetslaag 1 en implementatie in Ringtoets [2014] Eenlaagsmodel stochastisch ondergrondmodel voor gedetailleerde toets. Om VNK2-data verder te kunnen gebruiken is nog een conversie instrument nodig. [dec 2014, D] Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 9
Planning 2015 Kalibratie van veiligheidsfactoren voor uplift, heave en piping [2014/15, C] Implementatie definitieve toetsmethode in Ringtoets [2014/15, B] Testen met eindgebruikers a.d.h.v. case-studies [2014/15, B/3] Update onderzoeksrapport t.b.v. TR Piping (met nieuwe inzichten en elementen, verbeterde definities, nieuwe veiligheidsfactoren en handvatten voor toetslaag 3) [2014/2015] Ulrich Förster (Deltares) & Peter Blommaart (Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving) 10