Projecten

Onderzoeksdoel

Dit promotieonderzoek richt zich op het falen van dijken veroorzaakt door erosie op de kruin en het binnentalud (GEKB). Grootschalige experimenten zullen worden uitgevoerd aan de Technische Universiteit Delft met behulp van een nieuw ontworpen golfoverslagsimulator. Deze experimenten zijn gericht op het beter begrijpen van de hydraulische belasting op het binnentalud en in erosiekuilen. Het hoofddoel is om de hydraulische belasting op het binnentalud nauwkeuriger te beschrijven en de factoren te identificeren die de voortgang van erosiekuilen beïnvloeden. In de tweede fase van het onderzoek ligt de focus op het relateren van de eerder gemeten hydraulische belastingen aan de erosie van de kleilaag. Dit wordt bereikt door metingen van de erosie van de kleilaag uit eerdere overslagproeven op grasdijken te verzamelen. Vervolgens worden deze veldmetingen gerelateerd aan de inzichten in de hydraulische belasting die tijdens het laboratoriumonderzoek zijn verkregen, om erosiepatronen in de tijd te analyseren en waar mogelijk te beschrijven. Eventuele nieuwe inzichten zullen worden toegepast op casestudies in Nederland, om de impact van het meenemen van de kleilaag in dijkbeoordeling, -ontwerp en -onderhoud te beoordelen.

Wetenschappelijke motivatie

De vereiste kruinhoogte van een dijk wordt onder andere bepaald door de erosiebestendigheid van de kruin en het binnentalud, waarbij de dijk hoog genoeg moet zijn om te voldoen aan de gestelde overstromingskans. Momenteel wordt echter alleen de erosiebestendigheid van de grasmat tegen golfoverslag meegenomen, terwijl de sterkte van de onderliggende kleilaag vaak wordt genegeerd vanwege onzekerheid over de erosieweerstand. Dit leidt tot een vereenvoudigde aanpak waarbij wordt aangenomen dat de dijk faalt zodra de grasmat bezwijkt. In werkelijkheid zorgt het falen van de grasmat niet direct voor een overstroming, omdat de kleilaag en de dijkkern nog tot zekere hoogte erosiebestendig zijn.

Dit onderzoek heeft als doel de beschrijving van de hydraulische belasting op de kruin en het binnentalud te verbeteren. Daarnaast zullen voor het eerst de hydraulische belasting in een erosiekuil in de kleilaag en de factoren die de voortgang van deze erosie beïnvloeden worden onderzocht. De inzichten uit dit promotieonderzoek zullen bijdragen aan een betere schatting van de kans op dijkdoorbraak door golfoverslag, wat een meer geoptimaliseerd dijkontwerp en een verbeterde beoordeling mogelijk maakt.

Case Study

Tijdens mijn promotieonderzoek worden nieuwe inzichten ontwikkeld voor de hydraulische belasting veroorzaakt door golfoverslag op de kruin en het binnentalud en in erosiekuilen, evenals nieuwe bevindingen over de voortgang van erosie in de kleilaag. Eventuele modellen die tijdens dit onderzoek worden ontwikkeld, zullen waar mogelijk worden toegepast volgens het bestaande dijkbeoordelings- en ontwerpkader (BOI) om de impact aan te tonen. Casestudies worden uitgevoerd op bestaande dijken in Nederland, met name in de provincie Zeeland (nabij de kust) en langs de Rijn, beide belangrijke gebieden binnen het Future FRM Tech onderzoeksprogramma.

Verwachte uitkomsten

• Literatuurstudie over erosie op de kruin en het binnentalud van een dijk door golfoverslag.
• Een publicatie over de variatie in de eigenschappen van de stroming veroorzaakt door overslaande golven op de kruin van een dijk.
• Een grootschalige experimentele opstelling om experimenten uit te voeren met golfoverslag, met behulp van een nieuw ontworpen golfoverslagsimulator.
• Een gezamenlijk datapaper met UCLouvain over veldexperimenten met de golfoverslagsimulator.
• Een publicatie over de ontwikkeling van de golfoverslagsimulator, inclusief een vergelijking van resultaten uit numerieke modellering en grootschalige experimenten.
• Een publicatie over de kwantificering van de hydraulische belasting in een erosiekuil bij een geometrische overgang, gebaseerd op grootschalige experimenten (bij de teen/op het berm van een dijk).
• Een publicatie over de voortgang van erosie van de kleilaag tijdens golfoverslag en de implicaties hiervan voor het ontwerp en de beoordeling van dijken met betrekking tot de erosie van de landwaartse helling (GEKB).