Ga naar boven

Risico-analyse HR

Het onderzoek ‘Risicoanalyse HR’ is onderdeel van de Projectoverstijgende Verkenning Wadden­zeedijken (POV Waddenzeedijken, 2015a). Dit onderzoek moest inzicht geven in het effect van de overstap van het huidige naar het toekomstige rekeninstrumentarium op de (toekomstige) versterkingsopgave(n).

Aanpassing WBI

Het Wettelijk Beoordelingsinstrumentarium (WBI) is in ontwikkeling (in vervolg Beoordelings- en Ontwerpinstrumentarium (BOI)). In dit onderzoek kijken we naar parameters en uitgangspunten, die nu niet worden meegenomen in de rekenmodellen waarmee beoordeeld en getoetst wordt. Specifiek voor het Waddengebied zijn er situaties, waarvan bekend is dat ze effect hebben op de golfcondities, maar die nog niet goed in de modellen en het BOI worden of kunnen worden meegenomen. Belangrijke onderdelen hiervan zijn:

  • het gedrag van stormen;
  • de geometrie van de zeebodem;
  • het gegeven dat wind, golven, stromingen en de bodem effect op elkaar hebben, maar in de modellen apart worden beschouwd;
  • kleinere secundaire effecten, zoals ruwheid bodem, laterale toestromingen, golven uit verschillende richtingen, enzovoort.

Het is de ambitie om in de toekomst deze parameters en uitgangspunten wel te gebruiken. De vraag is wat dat zou gaan betekenen voor de waterstanden en golfcondities bij de dijk en de bijbehorende versterkingsopgaven.

De huidige WBI-belastingen voor getijwateren zijn in sterke mate opgehangen aan historische waterstandmeetreeksen. Dit maakt het lastig om effecten van klimaatverandering (zeespiegelstijging en met name eventuele stormklimaatverandering) goed in BOI te implementeren. Bovendien kunnen eventuele fysische trendbreuken buiten het huidige meetbereik niet gedetecteerd en verdisconteerd worden en is de statistische onzekerheid groot. WBI/BOI wil daarom op termijn de wind als primaire basisstochast gaan hanteren, op basis van vele duizenden jaren KNMI-modeldata. De hydraulische belastingen worden dan berekend met een trein van meteo-, waterbewegings- en golfmodellen.

Het probleem van de huidige situatie is dat die kan leiden tot een minder betrouwbare veiligheidsbeoordeling en tot inefficiënte dijkontwerpen die hun ontwerphorizon niet halen of juist veel te robuust zullen blijken te zijn. Met dit onderzoek ontwikkelen we bouwstenen voor het BOI2023. Daarnaast wordt er gewerkt aan bouwstenen en aandachtspunten voor de in voorbereiding zijn HWBP-projecten.

 

Doelstelling

De studie kende 3 hoofdoelstellingen:
(i) een inzicht in de bepalende factoren en impact op dijkontwerp gebaseerd op de denklijnen van de nieuwe methodiek;
(ii) een eerste vergelijking van de modelresultaten (denklijnen nieuwe methodiek) met de huidige WBI2017-condities voor een groot aantal locaties langs de Waddenzeedijken;
(iii) eerste inzichten in effect op het ontwerp van de in voorbereiding zijnde HWBP-projecten langs de Waddenzee.

Ad i) Het eerste doel is het verkrijgen van inzicht in de effecten van een aantal onzekerheden op de hydraulische condities bij de dijk. Deze onzekerheden zijn gegroepeerd rondom een aantal thema’s, dat te maken heeft met de geometrie, de forcering, de zogenaamde interactie-effecten en de tweede-orde (overige) effecten. Deze effecten worden gekwantificeerd door de verschillen te bepalen tussen de uitkomsten van een referentiesom en een berekening waarbij er per thema een variant is doorgerekend. Daarbij wordt niet alleen gekeken naar de verschillen in de waterstanden en golfcondities bij de dijk, maar ook naar het effect hiervan op de benodigde kruinhoogte van de achterliggende dijk.

Ad ii) In aanvulling op deze verkenning wordt voor elk van de uitgevoerde berekeningen ook een eerste vergelijking gemaakt tussen de bij de dijk berekende golfhoogte en de WBI2017-waarde, zoals deze is opgenomen in de thans vigerende WTI2011-database. Hiertoe wordt voor de lokale waterstand en windcondities de bijbehorende golfconditie via interpolatie uit deze database onttrokken.

Ad iii) In fase C is een gerichte vertaling gemaakt naar het ontwerp van HWBP-projecten die in voorbereiding zijn.

 

Aanpak van het onderzoek Risicoanalyse HR Modellen

Het onderzoek is uitgevoerd door een onderzoeksteam van zes marktpartijen met specifieke deskundigheid op de voor dit onderzoek belangrijke onderwerpen. Daarnaast waren ook waterschappers en Rijkswaterstaat-WVL intensief bij deze studie betrokken.

De grote lijn van het onderzoek was reeds gedefinieerd in Fase A van het onderzoek. Daarbij is er expliciet voor gekozen om reeds in Fase B enkele verkennende berekeningen te maken om zo mogelijke problemen in een vroegtijdig stadium van het onderzoek in beeld te krijgen. Deze fase heeft, naast enkele eerste inzichten geleid, tot het definiëren van een viertal vraagstukken die aan het begin van Fase C zijn beschouwd. Aansluitend zijn de voor de doorrekeningen van de stormen te gebruiken rekenmodellen definitief ingericht en zijn de hiermee voor een aantal opgetreden stormen verkregen resultaten vergeleken met gemeten waterstanden en golfhoogten.

Vervolgens zijn voor een groot aantal meer extreme synthetische stormen, zijnde een referentiestorm en negen varianten, de bij de dijken te verwachten hydraulische condities berekend. In aanvulling hierop is ook nog gekeken naar het effect van onder andere een afwijkende bodemligging en hogere windsnelheden en is ook het effect van lokale beschutting op de windsnelheden beschouwd.

 

Resultaten

De uitgevoerde studie heeft geleid tot nieuwe inzichten in de wijze waarop de hydraulische belastingen voor de Waddenzeedijken zouden kunnen worden berekend. De huidige POV-studie blijkt een geslaagd proof-of-concept van deze beoogde nieuwe aanpak, al is op onderdelen nog finetuning gewenst om resolutie-effecten en niet-perfecte modelfysica te kunnen verdisconteren.

Dit betekent dus ook dat de resultaten van de uitgevoerde berekeningen niet zomaar als toekomstige vervanger van thans vigerende WBI-resultaten mogen worden gezien. Dit hangt met name samen met de wijze waarop de ondiep-water-golfbreking in deze modellen is verwerkt. De onzekerheid in de berekende golfcondities is relatief gezien veel groter en hangt, zeker voor de locaties dicht bij de dijk, samen met het gehanteerde brekercriterium. Resultaten met een extreem lage of juist hoge golfhoogte-waterdiepteverhouding moeten dan ook met voorzichtigheid worden beschouwd. In deze zin zijn resultaten waarbij de lage waarden voor deze verhouding aanwezig zijn mogelijk conservatief.

Ook moet nog rekening worden gehouden met verschillende, nu niet benoemde, onzekerheidsopslagen.
Andere conclusies zijn onder meer dat de eindige duur van stormen belangrijk is, de stormduur waarschijnlijk wordt onderschat en de fase verschuiving tussen getij en stormopzet belangrijk is. Ook lijkt er een duidelijke meerwaarde van gekoppeld rekenen aanwezig en moet rekening gehouden worden met de aanwezigheid van zogenaamde beschuttingseffecten.

Cruciaal is echter het belang van de maatgevende windsnelheden en richtingen waarbij het effect hiervan sterk afhankelijk is van de positie langs de Waddenzeedijk. Voor de extreme hoogwaters in bijvoorbeeld Harlingen en Delfzijl zijn wezenlijk andere stormen verantwoordelijk.

 Lees ook onze factsheet

© 2019 POV Waddenzeedijken - Project Overstijgende Verkenning HWBP | Copyright | Ontwerp & Ontwikkeling Custard.nl