Share

Feedback

Projects

Get an overview about the project outputs and related knowledge

D2) Tijdsafhankelijkheid en interacties

Start: 09/2017
End: 01/09/2021
Status: Active

Contact details

Joost Pol

TU Delft Universiteit

Verwachte uitkomsten

Een framework om tijdsafhankelijkheid mee te nemen in de beoordeling en het ontwerp van waterkeringen, en een model van de tijdsafhankelijke pipegroei.

Boven: De Waal bij Beuningen in 1993 (bron: Rijkswaterstaat / Bart van Eyck). Onder: Onder: Piping in het lab (copyright Sam Rentmeester Fotografie) en in het veld (Foto door Joost Pol).

Motivatie en uitdagingen

De huidige beoordeling van waterkeringen leidt tot hoge faalkansen van bijvoorbeeld piping. Deze conservatieve veiligheidsinschattingen kunnen leiden tot hoge dijkversterkingskosten. Daarom is het van groot maatschappelijk belang om faalkansanalyses aan te scherpen. Het meenemen van de beperkte duur van een hoogwater (bovenste foto), is één van de aspecten om tot realistische faalkansen en efficiëntere ontwerpen te komen.
Falen door piping ontstaat door een grondwaterstroming onder de dijk die zand meevoert, wat leidt tot zeer kleine kanaaltjes (innovatieve componenten figuur) die de dijk ondermijnen. Het interpreteren van pipingobservaties tijdens hoogwater is een grote uitdaging, bijvoorbeeld zandmeevoerende wellen die al vaak ontstaan tijdens relatief lage waterstanden. Om het gevaar van deze wellen in te schatten en adequate noodmaatregelen te treffen, is het van belang om het faalproces beter te begrijpen door middel van laboratoriumproeven en veldobservaties.

Doel van het onderzoek

Het doel van dit project is om faalkansen te kwantificeren waarbij rekening wordt gehouden met de hoogwaterduur en tijdsafhankelijke faalprocessen. Het project richt zich met name op piping.

Innovatieve componenten

Tijdsafhankelijkheid meenemen in faalkansanalyse vereist het kunnen modelleren van het faalgedrag. Daarom bevat het project de volgende innovatieve componenten:

  1. Beter begrip van de ontwikkeling van het faalproces door middel van experimenten op kleine en grote schaal.
  2. Modelleren van tijdsafhankelijke pipeontwikkeling als aanvulling op het statische Sellmeijer model.
  3. Een verkenning naar het belang van fysieke interacties tussen faalmechanismen.

Deze inzichten vertaal ik naar een probabilistisch model, waarin hydraulische belastingen, dijksterkte en faalmodellen worden gecombineerd om de overstromingskans tijdens een hoogwater of op langere termijn te berekenen. Hiermee kan het effect van tijdsafhankelijkheid op de berekende veiligheid worden bepaald in verschillende watersystemen. Het project richt zich op piping, maar vergelijkbare methoden zullen ook toepasbaar zijn voor andere mechanismen.



Piping proces gebaseerd op van Beek (2015) en grafieken van dijkveiligheid in de tijd door Joost Pol



Hoofdonderdelen van het onderzoeksproject (Foto van het lab door Sam Rentmeester Fotografie, copyright. Andere fotos door Joost Pol).

Relevant voor wie en waar?

Waterkeringbeheerders. In het bijzonder in gebieden met relatief korte belastingduren, om berekende faalkansen te reduceren. In alle gebieden is het relevant voor crisisbeheersing.


De bevindingen van dit onderzoek zijn ontwikkeld in het laboratorium en een veldtest, en zullen toepasbaar zijn op dijkversterkingsprojecten in Nederland.

Voortgang en toepassing

De voorlopige resultaten laten zien dat tijdsafhankelijke pipegroei voor een significante reductie vertraging in het faalproces zorgt, en daarmee een reductie in faalkans en opgave in storm-gedomineerde gebieden.

Status voor de dagelijkse praktijk

Het project maakt momenteel de stap van experimenteel onderzoek naar het implementeren in praktijkmodellen. Veel inzichten zijn nu al toepasbaar, maar worden nog aangescherpt.

Het vervolg

Toepassing in een casestudy met volledig probabilistische veiligheidsanalyse.

Last modified: 19/11/2021

Main researcher

Joost Pol

TU Delft Universiteit

Contributors

Wim Kanning

TU Delft Universiteit

prof.dr.ir. Bas Jonkman

TU Delft Universiteit

prof.dr.ir. Matthijs Kok

TU Delft Universiteit

Project outputs

Shields-Darcy piping-model. Verschil-analyse met Sellmeijer en D-GeoFlow

Analyse naar de verschillen tussen de Sellmeijer regel en het Shields-Darcy voor piping, met focus op de modelaannames en schaaleffecten.

08/01/2021

View publication

Bevat: Report

Progression rate of backward erosion piping in laboratory experiments and reliability analysis

Statistische analyse van pipegroeisnelheden in bestaande labproeven, en een studie naar de potentie van het meenemen van tijdsafhankelijke pipegroei in faalkansanalyse van dijken.

11/12/2019

View publication

Bevat: Conference proceedings

Temporal Development of Backward Erosion Piping in a Large-Scale Experiment

Monitoren van de ontwikkeling van piping in een proefdijk op grote schaal, voor een betere inschatting van de tijd tot fallen en het valideren van pipingmodellen.

12/10/2021 by Joost Pol et al.

View publication

Bevat: Publication upon journal access

Evenementen

04/10/2021

Reflectie: Risicogebaseerde inspecties en interacties tussen faalmechanismen

De waterveiligheidsnormen gaan uit van een kans op overstromen. Die kans proberen we met allerlei faalmodellen en statistische technieken zo goed mogelijk te benaderen, en vervolgens met gerichte maatregelen te reduceren. Maar in hoeverre levert dat een goed inzicht van de overstromingskans op? En vergeten we geen belangrijke factoren?

Bekijk evenement

27/05/2021

Reflectie: Grootste risico rivieren - splitsingspunt of piping?

Overstromingsrisico langs de Rijntakken: Risico’s van overstromingen langs de grote rivieren vragen continu onze aandacht. Daarbij spelen vele oorzaken een rol, en in deze webinar vroegen we aandacht voor nieuw onderzoek naar de rol van twee van deze oorzaken: de twee splitsingspunten van de Rijntakken en de rol van het faalmechanisme piping. Maar kan het aannemelijk worden gemaakt dat één van beide oorzaken dominant is?

Bekijk evenement

All evenementen