Share

Feedback

Projects

Get an overview about the project outputs and related knowledge

B2) Golfpropagatie over vooroevers

Start: 09/2017
End: 09/2021
Status: Active

Contact details

Christopher H. Lashley

TU Delft Universiteit

Download hier de PhD thesis gerelateerd aan dit project.

Uitkomsten

Dit project heeft nieuwe empirische methoden ontwikkeld om de relatieve grootte of significantie van infragravitatie-golven en het gemiddelde te schatten overslagafvoer bij kustverdediging met ondiepe vooroevers. Voor golfoverslag werden twee methoden voorgesteld: de eerste vormt een aanvulling op de traditionele benadering waarbij eerst fasegemiddelde numerieke modellering wordt gebruikt om golfparameters bij de teen te schatten, gevolgd door een empirische schatting van de golfoverslag. De tweede benadering is volledig empirisch en gebruikt diepwatergolfparameters als input en verklaart direct de infragravitatie-golven. Deze benaderingen werden vervolgens samengevoegd tot een probabilistisch raamwerk dat in staat is om de impact van infragravitatie-golven op de veiligheid langs de Nederlandse Waddenzeekust te kwantificeren.

Figuur 1 - Boven: Dijk-vooroeversysteem in de Waddenzee, nabij Eemshaven in Noord-Nederland (Foto door Jaap van Duin). Onder: Recente veldcampagne om golven en stromingen te meten tijdens de jaarlijkse winterstormen op dezelfde locatie (Foto door Pieter van der Gaag).

Motivatie en uitdagingen

Natuurgerichte oplossingen, zoals het effect van schorren en slikken, meenemen in het ontwerp en de beoordeling van zeedijken, we moeten hun impact op golven en de kans op overstromingen tijdens extreme stormen volledig begrijpen. Hoewel de invloed van dergelijke ondiepe omgevingen op kortdurende windgolven (periodes van minder dan 25 seconden) goed wordt begrepen en verantwoord, is nog steeds niet volledig bekend wat er gebeurt met langere perioden van infrazwaartekrachtgolven (periodes van minuten). Tijdens extreme stormen planten deze golven zich meestal voort en reiken tot aan de kustdijken. Ondanks hun belang voor de veiligheid van overstromingen en de kustdynamiek, verwaarlozen de huidige benaderingen de IG of houden ze slechts indirect rekening met de analyse. In Nederland doet deze uitdaging zich voor in de Waddenzee, die kilometers lang vrij ondiep is en golven ervaart die lokaal en in de Noordzee worden gegenereerd. Het verbeterde begrip van deze golven die zich over de vooroevers voortplanten, is ook nuttig voor het bouwen met de natuur in andere kustgebieden, zoals de Caribische eilanden waar ik vandaan kom.

Doel van het onderzoek

Het onderzoek wil een antwoord geven op de vraag: onder welke omstandigheden zijn deze golven significant bij de teen van de constructie; en wat is hun impact op de overstromingsveiligheid, gegeven dat ze significant zijn?

Figuur 2. Onderdelen van het onderzoek om de invloed van nearshore golven in te schatten op basis van de offshore- en dijkkarakteristieken voor nauwkeurigere dijkontwerpen en overstromingsrisicobeoordelingen. Bron van de fysieke modeltests foto: Corrado Altomare en Tomohiro Suzuki (Flanders Hydraulics, België)..

Innovatieve componenten

Om bovenstaande vragen te beantwoorden zijn de volgende methoden toegepast en zoveel mogelijk gevalideerd met veldmeetcampagnes:

  • Numerieke modellering: terwijl veldmetingen en fysieke modeltests zijn vaak moeilijk en duur om te implementeren, numerieke modellen kunnen worden gebruikt om de interactie tussen golven en de vooroever op een tijdige en kosteneffectieve manier beter te begrijpen. In dit onderzoek werden geavanceerde numerieke modelleringstools zoals SWAN, SWASH, XBeach en OpenFOAM toegepast om de golfhoogten in de buurt van de kust en de volumes van golven die over de dijk heen slaan te schatten.
  • Empirische modellering: Met behulp van bestaande fysieke modeltesten en nieuwe numerieke gegevens, werd de relatie tussen de vooroever, de golven dichtbij de kust en het volume water dat over de dijk kan komen, vastgelegd in eenvoudige empirische relaties. Deze relaties kunnen kustadviseurs vervolgens leiden naar nauwkeurigere dijkontwerpen en overstromingsrisicobeoordelingen. Daardoor kunnen ze de invloed schatten van infragravitatie-golven die vaak worden versterkt door ondiep water op basis van: (1) de grootte van de offshore-golven; (2) de kenmerken van de vooroever, zoals de helling en de vegetatiebedekking; en (3) de helling van de dijk.

Relevant voor wie en waar?

Het verbeterde begrip van golfpropagatie over ondiepe voorlanden is nuttig voor kustingenieurs, onderzoekers, ecologen en overstromingsrisicoadviseurs


De onderzoekscomponenten worden toegepast in een case study in het noorden van Nederland.

Voortgang en toepassing

Bevindingen geven aan dat infragaviteitsgolven significant worden bij locaties blootgesteld aan hoge offshore deining met ondiepe, licht glooiende vooroevers en verminderde begroeide dekking. Bovendien toonde de numerieke modelvergelijking aan dat meer rekenkundige modellen geen betere nauwkeurigheid garanderen bij het voorspellen van nearshore-golfparameters of overslagafvoer.

De invloed van infragravitatiegolven in de nearshore is verder significant voor ondiepere waterdiepten, mildere vooroeverhellingen, verminderde begroeide dekking en mildere dijkhellingen. Bovendien kunnen, met empirische aanpassingen, fasegemiddelde modellen zoals SWAN – die op zichzelf geen infrazwaartekrachtgolven modelleren – worden gebruikt om infrazwaartekrachtgolven te schatten. Voor meer details over elke bevinding, zie de gerelateerde outputs.

Aanbevelingen van All-Risk

  • Zelfs wanneer de infragravitatie-golfhoogte bij de constructie klein is, kan hun invloed op de golfperiode – en, door relatie, golfoverslag – aanzienlijk zijn.
  • De invloed van infragravitatie-golven is sterk afhankelijk van lokale bathymetrische en forcerende omstandigheden. Het wordt aanbevolen om altijd een snelle controle op de verwachte grootte van de IG-golven uit te voeren met behulp van de hier ontwikkelde tools.
  • Het is belangrijk om niet alleen de golfdemping te beoordelen, maar ook de evolutie van de gemiddelde golfperiode over de vooroever.

Last modified: 24/11/2021

Contributing researchers

Christopher H. Lashley

TU Delft Universiteit

Supervisory team

Prof. Jentsje van der Meer

IHE-Delft

prof.dr.ir. Bas Jonkman

TU Delft Universiteit

Dr. Jeremy Bricker

TU Delft Universiteit