Share

Feedback

Projects

Get an overview about the project outputs and related knowledge

D4) Belasting en erosie door overslag

Start: 10/2017
End: 10/2021
Status: Active

Contact details

Vera van Bergeijk

Twente Universiteit

Verwachte uitkomsten

Betere modellen voor de stroming en erosie van overslaande golven waarin de effecten van verschillende overgangen meegenomen kunnen worden om het ontwerp van dijken te verbeteren.

Boven: Een weg op een zee dijk met grasbekleding (Foto door Vera van Bergeijk). Linksonder: Overslag over een dijk met een weg op de kruin (Bron: Tipner Lake Coastal Defences, 2019). Rechtsonder: Erosie van de gras bekleding bij de binnenteen tijdens een overslag experiment (bron: Hoffmans, G. 2014).

Motivatie en uitdagingen

De introductie van multi-functionele dijken in Nederland heeft geleidt tot een toename van het aantal overgangen op dijken. Een voorbeeld van zulke overgangen zijn wegen op een dijk met een grasmat (Bovenste foto) en geometrische veranderingen zoals een berm, trap of een boom. Hoge golven tijdens een storm zorgen ervoor dat de golven over de dijk heen slaan en langs het binnentalud naar beneden stromen. Deze overslaande golven oefenen een grote kracht uit op de bekleding en kunnen leiden tot erosie van de dijkbekleding (Foto linksonder). Na erosie van de bekleding begint de dijk kern te eroderen, wat leidt tot verzwakking van de dijk en uiteindelijk tot een dijk doorbraak. Erosie door overslag was een van de faalmechanismes die leidde tot de dijkdoorbraken tijdens de Waternoodsramp in 1953. Recente experimenten en numerieke studies hebben aangetoond dat overgangen zwakke plekken zijn langs het profiel waar de erosie van de dijkbekleding begint (Foto rechtsonder). Echter weten we niet hoe deze overgangen de stroming van en erosie door overslaande golven beïnvloeden, waardoor het moeilijk is om overgangen mee te nemen in bestaande reken methodes.

Onderzoeksdoel

Ik ben gefascineerd door de kracht van golven en hun vermogen om materiaal te transporten, daarom ontwikkel ik analytische en numerieke modellen voor golfoverslag en erosie van de dijk bekleding. Deze modellen gebruik ik om te onderzoeken hoe de krachten van overslaande golven en de sterkte van de dijkbekleding worden beïnvloed door overgangen.

Innovatieve componenten van de onderzoeksaanpak.

Innovatieve componenten

Ik ontwikkel twee modellen om het onderzoeksdoel te beantwoorden. Het eerste model is simpel en snel, terwijl het tweede numerieke model in meer detail de krachten die op de bekleding werken berekend (Figuur linksboven). Deze modellen bepalen de plekken waar de krachten groot zijn wat zal leiden tot erosie van de grasmat en het falen van de dijk. Het figuur illustreert recht bovenin een locatie langs het talud waar de golf hard aan de grasmat trekt en waardoor de grasmat erodeert.

Bestaande rekenmethodes kunnen slechts op een locatie langs het profiel worden toegepast. Deze nieuwe modellen berekenen de krachten langs het gehele profiel waar zowel het effect van overgangen op de stroming bovenstrooms als benedenstrooms meegenomen wordt. De kennis over overgangen die we verkrijgen met het gedetailleerde model proberen we te simplificeren en toe te voegen aan het snelle model. Daarbij bestudeer ik drie type overgangen (figuur linksonder):

  • Bekledingstype: een weg op een gras beklede dijk.
  • Geometrie: veranderingen in hoek zoals een horizontale berm.
  • Hoogte verschillen: erosie gaten of andere onregelmatigheden in het profiel.

De modellen zijn toegepast op een rivier dijk met gras bekleding en een weg op de kruin bij Millingen a/d Rijn waar veld testen uitgevoerd zijn in 2013. Ook zijn de modellen toegepast op het nieuwe groene ontwerp van de Afsluitdijk om zwakke plekken voor erosie van de grasmat te bepalen (zie de kaart hier onder).

Relevant voor wie en waar?

Vakmensen en organisaties die zich bezig houden met ontwerp, toetsing of onderhoud van overgangen op dijken. De methodes ontwikkeld in deze studie kunnen gebruikt worden om de faalkans van overslag te berekenen voor complexe dijken met verschillende overgangen.


De modellen gebruiken de metingen van experimenten op een rivier dijk bij Millingen en zijn verder toegepast op de Afsluitdijk.

Voortgang en toepassing

De twee ontwikkelde modellen zijn voor iedereen beschikbaar en breed toepasbaar. Deze modellen zijn nauwkeuriger dan bestaande reken methodes en kunnen toegepast worden op dijken met meerdere overgangen. Metingen van overslag experimenten op een dijk bij Millingen a/d Rijn zijn gebruikt om de modellen te ontwikkelen. Een model studie van het nieuwe ontwerp van de Afsluitdijk laat zien dat overgangen leiden tot een maximaal toelaatbaar overslag debiet dat 10 keer kleiner is dan dijken zonder overgangen. Daarbij is de binnenteen de zwakste plek langs het talud door de hoge snelheden. Numerieke simulaties laten zien dat de krachten gerelateerd aan turbulentie toenemen langs de helling en de druk neemt toe bij de binnenteen. Dit betekent dat de erosie van de binnenteen niet alleen door de hoge snelheden komt, maar ook door de toename in druk en turbulentie. Bovendien laten de berekeningen met het snelle model zien dat de faalkans behoorlijk toeneemt als de dijkt beschadigd is door erosie van de grasmat of een afschuiving. Voor een uitgebreidere beschrijving van het onderzoek, klik op de onderzoeksresultaten.

Status voor toepassing

De effecten van overgangen op de stroming van overslaande golven en de bijhorende erosie van de grasmat moeten worden meegenomen bij het ontwerp van dijken om de beste locatie en het beste ontwerp van overgangen te bepalen.

Volgende stappen

Als volgende stap wil ik de krachten van de overslaande golf bij overgangen gaan simuleren met het gedetailleerd model om te begrijpen hoe de stroming en erosie veranderen door overgangen. Ook willen we simpele ontwerpregels bepalen voor de maximale belasting en de bijhorende locatie langs het talud aan de hand van simulaties met het gedetailleerde model.

Last modified: 19/11/2021

Contributing researchers

Vera van Bergeijk

Twente Universiteit

Dr. Jord Warmink

Twente Universiteit

prof. dr. S.J.M.H. Hulscher

Twente Universiteit

Project outputs

Modelling the wave overtopping flow over the crest and the landward slope of grass-covered flood defences

Een nieuw gedetailleerd model om de belasting van overslaande golven op de dijk bekleding te berekenen en inzichten te verkrijgen in hoe de belasting veranderd langs het profiel.

02/07/2020 by Vera van Bergeijk et al.

View publication

Bevat: Publication open access journal

An analytical model of wave overtopping flow velocities on dike crests and landward slopes

Nieuwe formules voor de snelheid van overslaande golven over de kruin en het binnentalud die toepasbaar zijn voor verschillende dijk geometrieën en bekledingstypes.

01/07/2019

View publication

Bevat: Publication upon journal access

Failure probability by wave overtopping over grass-covered and damaged dikes

We berekenen de faalkans van overslag voor dijken met een goede en beschadigde grasmat en laten zien dat beschadigen aan de grasmat, zoals een konijnen hol of een erosie gat, leiden tot een behoorlijke toename van de faalkans.

03/03/2021 by Vera van Bergeijk et al.

View details

Bevat: Conference proceedings Publication open access journal

Evenementen

10/06/2021

Reflectie: Naar een realistische inschatting van weerstand tegen golfoverslag

Golfoverslag zorgt voor een hoge belasting op de dijkbekleding en kan leiden tot erosie van de grasmat. Het onderzoek naar overslag binnen het All-Risk project heeft zich gefocust op twee aspecten: maatregelen op het buitentalud en maatregelen op het binnentalud.

Bekijk evenement

All evenementen

Videos

Het modelleren van krachten van golven op innovatieve dijkbekledingen

01/09/2021

Bekijk video

All videos