Bijlage 18 Geotechniek.pdf

Figuur 17: Verticale hydraulische doorlatendheid van de deklaag in m/dag in de referentiesituatie.

46/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Figuur 18: Verticale hydraulische doorlatendheid van de deklaag in m/dag na afgraving.

De dikte van de deklaag (Dt) varieert tussen de 0 en 9 meter in het gebied, zie Figuur 9. Samen met eerder genoemde weerstanden komt daarmee de effectieve verticale doorlatendheid uit tussen de 0,01 en 0,1 m/dag De dikte van de laag is gelijk in de referentie en afgegraven situatie volgens het geohydrologisch model. De afgraving is gesimuleerd door een lagere weerstand toe te voor het totale pakket. Om het risico op piping te kunnen bepalen, wordt gedetailleerder naar de dikte van de deklaag bekeken. Er is gekeken waar lokaal dunnere plekken in de deklaag aanwezig zijn. Diepere ondergrond De hoogste transmissiviteit (kD) die voorkomt in de drie pakketten van het geohydrologisch model is 800 m2/d (onderkant kleilaag tot NAP -10 m), de hoogste weerstand die voorkomt ligt op ongeveer 1025 dagen (diepte NAP -10 m, dikte en continuïteit van de laag is onzeker). De horizontale doorlatendheid kan worden bepaald door: 𝑇𝑡 𝐾𝑥𝑡 = 𝐷𝑡 Met Kxt de horizontale doorlatendheid, Tt de transmissiviteit van het gehele pakket en Dt de dikte van het gehele pakket. Daar de kleilaagdikte tussen 0 en 9 meter varieert in het gebied (ongeveer 10% van de totale dikte wanneer een watervoerend pakket van 80 meter dik wordt aangenomen), zou de Kxt van het eerste watervoerend pakket tussen 800/8 =100 m/dag en 800/17= 47 m/dag moeten liggen.

47/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Bodemopbouw D-Geo Flow Vanuit de gegevens van het geohydrologisch model is een vereenvoudigingsstap doorgevoerd op basis van de meest conservatieve waarden: • Er wordt aangenomen dat in alle lagen de doorlatendheid isotroop is, dat wil zeggen Kx=Ky. • Het geohydrologisch model rekent met verticale doorlatendheden in de deklaag tussen de 0,01 en 0,1 m/dag. In D-Geo Flow is gerekend met 0,05 – 0,1 – 5 m/dag. Dit betekent dat de Ky en Kx voor de deklaag in D-Geo Flow dezelfde orde grootte hebben als in het grondwatermodel. • Voor het simuleren van de afgraving of van hoog permeabele stukken deklaag is een waarde van Kx=Ky=5 m/dag gebruikt. • In D-Geo Flow zal 60 m/dag worden aangehouden voor watervoerende pakketten, wat een vrij hoge en conservatieve waarde is. Zeker wanneer dit voor de gehele diepte van de watervoerende pakketten wordt gebruikt. In D-Geo Flow is getoetst of de drie pakketten uit het geohydrologisch model vereenvoudigd kunnen worden tot twee of één watervoerend pakket. Het scenario met twee watervoerende pakketten zou de volgende opbouw hebben, zie Figuur 19: T=kD = 800 m2/dag in pakket 1, een scheidende laag op NAP -10 m van twee meter dik (Ri =1025 dagen) en een T = 500 m2/dag voor pakket 2. De transmissiviteit van pakket 2 is lager in het geohydrologisch model dan de waarde in pakket 1.

Als conservatieve keuze is besloten deze waarde in pakket 2 gelijk te stellen aan pakket 1.

Figuur 19: Opbouw D-Geo Flow na versimpeling geohydrologisch model, variant 1.

De ondoorlatende laag verlaagd het risico op piping. Omdat niet met zekerheid gezegd kan worden dat deze laag in het gehele gebied aanwezig is, is in de berekening aangenomen dat er één zandpakket is, zonder de afsluitende laag. Er is gerekend met een Kx = 60 m/dag voor het gehele pakket, zie Figuur 20.

48/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Figuur 20: Opbouw D-Geo Flow na versimpeling geohydrologisch model, variant 2.

Overige uitgangspunten en randvoorwaarden Deze staan genoemd in Sectie 4.1 Resultaten voor twee watervoerende pakketten met een scheidende laag Tabel 7: Resultaten voor één watervoerend pakket tot NAP -10 m, met een continue scheidende laag op NAP -10 tot -12 m, met daaronder een watervoerend pakket dat doorloopt tot NAP -80 m. De deklaag is 3,5 meter dik. Zwakke plek (rood) heeft een Kx en Ky = 5 m/d. Scenario

Breedte

Afstand tot kruin /

Tussenlaag

Tussenlaag

(m)

Kwelweglengte (m)

Pipe (m)

Faalcriterium (100% = faal)

A) Test 22

10

80 m / 100 m

1,7

100*1,7/50 =3,4%

B) Test 20

50

80 m / 100 m

2,7

100*2,7/50 =5,4%

C) Test 19/21

100

80 m / 100 m

2,2

100*2,2/50 =4,4%

D) Test 18

50

100 m / 120 m

2,2

100*2,2/60 =3,7%

E) Test 17

50

160 m / 180 m

1

100*1/90 =1,1%

Wanneer een scheidende laag wordt aangebracht neemt het risico op piping sterk af. Het is waarschijnlijk dat de scheidende laag slechts gedeeltelijk aanwezig is. Daarom is als conservatieve optie gekozen om de laag in zijn geheel niet mee te nemen. Resultaten voor één watervoerend pakket van 160 m dik Het geohydrologisch model rekent met een maximale dikte van het watervoerend pakket van ongeveer 80 meter. Dit is in overeenstemming met een cirkelvormige diepste stroomlijn op basis van 0,5*Lbenodigd (minimaal benodigde kwelweglengte). In dit rapport wordt ervan uit gegaan dat het niet fysisch / waarschijnlijk is dat diepere stroomlijnen bijdragen aan de vorming van de pipe.

49/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Om de invloed van de dikte van het pakket te onderzoeken is een aantal scenario’s doorgerekend waarbij de dikte van het watervoerend pakket twee keer zo groot is gemaakt, zie Tabel 8. Tabel 8: Resultaten voor één watervoerend pakket tot NAP -160 m, zonder scheidende laag, met een deklaag van 3,5 meter. Zwakke plek (rood) heeft een Kx en Ky = 5 m/d. Scenario

Breedte

Afstand tot

Dubbel

Faalcriterium

zone

kruin/

wvp

(100% = faal)

(m)

Kwelweglengte

Pipe

(m)

(m)

A) Test 29

10

80 m / 100 m

14,3

28,6%

B) Test 28

50

80 m / 100 m

25,2

50,4%

C) Test 27

100

80 m / 100 m

35,9

71,8%

D) Test 30

50

100 m / 120 m

20,0

33,3%

50

160 m / 180 m

15,1

16,8%

E) Test 24

Een verdubbeling van de dikte van het watervoerend pakket leidt weliswaar tot langere pipes, maar nog steeds faalt de dijk in geen enkel scenario wanneer de 0,5*Lkwelweg als faalcriterium gehanteerd wordt. Een vergelijking met het kritiek verval is hier niet gemaakt. Men kan ook vragen stellen of het wel realistisch is dat het model – blijkbaar – stroombanen die verder weg liggen dan de cirkelvormige diepste stroomlijn meeneemt.

50/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Conclusie opbouw D-Geo Flow model Voor de geotechnische toets op piping is het dijkprofiel gekozen bij dijkpaal 440. De lengte van het dijklichaam in het dwarsprofiel en de hoogte van de dijk ten opzichte van het binnen en buitendijks maaiveld zijn overgenomen in de geometrie in D-Geo Flow. Met betrekking tot de bodemopbouw is gekozen voor een versimpeling van het geohydrologisch model van Acacia Water. Er zijn twee varianten van de opbouw bedacht: een variant met de deklaag, twee watervoerende pakketten en één scheidende laag en een variant met de deklaag en één watervoerend pakket. In beide scenario’s is de totale dikte van de pakketten gelijk gebleven. Na simulatie is gebleken dat de aanwezigheid van een continue scheidende laag de kans op piping significant verminderd. Het is echter onzeker of de scheidende laag continue is en de dikte van deze laag kan variëren. Hieruit volgt is dat de variant met één watervoerend pakket, zonder scheidende laag het meest conservatief is. Dit is dus gebruikt voor alle overige simulaties. In D-Geo Flow is gerekend met een totale dikte van de lagen van ongeveer 87 meter, met een deklaag van ongeveer 2,2 meter binnendijks en 3,5 meter buitendijks. Het watervoerend pakket heeft geen scheidende lagen.

Doordat de variatie in dikte van het watervoerend pakket in het geohydrologisch model 2 meter op een totale dikte van bijna 90 meter is, wordt de bovengrens van dit watervoerend pakket als recht beschouwd. Daarnaast is aangenomen dat alle lagen volledig homogeen en isotroop zijn, dat wil zeggen Kxi = Kyi. Ook dit is een conservatieve benadering. De deklaag varieert in het voorland van 2,6 meter tot 5,1 meter. Hiervoor is een gemiddelde dikte van 3,5 meter aangenomen. Voor de deklaag is een K gekozen van 0,05 m/dag (tussen de grenswaarden van het geohydrologisch model in: 0,01 en 0,1 m/dag). Voor het watervoerend pakket is de conservatieve optie van 60 m/dag aangehouden. Dit is een doorlatendheid gebaseerd op het eerste watervoerend pakket van het geohydrologisch model. As randvoorwaarde aan de buitendijkse zijde is de hoogwatergolf zoals gegeven door het WBI gebruikt, als stijghoogte op het uittredepunt is de hoogte van het maaiveld gebruikt. Dit is een conservatievere waarde dan de berekende stijghoogte vanuit het geohydrologisch model.

51/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Bijlage 4 Onderzoek effect voorlanddikte, voorlandlengte, doorlatendheid en deklaagheterogeniteit Voorafgaand aan de uiteindelijke schematisatie zijn een groot aantal sommen gemaakt om de om effecten van voorlanddikte, voorlandlengte, doorlatendheid en deklaagheterogeniteit te onderzoeken. In de hoofdtekst wordt hiernaar verwezen als de eerste en tweede schematisatie, zie sectie 4.2. In aanvulling op de uitgangspunten en parameters in de uiteindelijke schematisatie in Hoofdstuk 4 zijn voor deze berekeningen de volgende zaken/waarden gehanteerd, zie Tabel 9, Tabel 10, en daaropvolgende secties. Tabel 9: invoerparameters in de D-Geo Flow berekeningen met betrekking tot variatie in doorlatendheid, deklaagdikte en voorlandlengte. Parameters

Waarde

Doorlatendheid deklaag Kx en Ky (m/dag (m/s))

5 (5,8 *10-5) - 0,1 (1,2*10-6) - 0,05 (5,8*10-7)

Doorlatendheid zand Kx en Ky (m/dag)

60 (6,9*10-4 m/s)

D70 lage karakteristieke waarde (µm)

246

Lengte voorland (m)

80 - 120 - 160 - 220 - 280 - 380

Dikte voorland (m)

1,5 - 3,5

Dikte deklaag binnenteen (m)

2,2

Tabel 10: invoerparameters in de D-Geo Flow berekeningen met betrekking tot deklaagheterogeniteit. Parameters

Waarde

Doorlatendheid zwakke zone deklaag

5

Kx en Ky (m/dag) Doorlatendheid deklaag Kx en Ky (m/dag (m/s))

0,05

Doorlatendheid zand Kx en Ky (m/dag)

60

D70 lage karakteristieke waarde (µm)

246

Lengte voorland (m)

380

Dikte voorland (m)

3,5

Dikte deklaag binnenteen (m)

2,2

Breedte van de zwakke zone (m)

10 – 50 – 100

Kortste afstand zwakke zone – uittredepunt (m)

100 – 120 – 160

Vanwege de eis dat het intredepunt aan een randvoorwaarde dient te liggen, kan een doorsnede niet geschematiseerd worden zoals in Figuur 7. Er zijn drie alternatieve scenario’s

52/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

die wel gesimuleerd kunnen worden, zie Figuur 24 en Figuur 21. In Figuur 21a is de situatie geschetst waarin een zwakke plek (hoge doorlatendheid) in de deklaag aanwezig is, maar het intredepunt ligt nog (veel) verder buitendijks. In Figuur 21b is het scenario waarbij het voorland ingekort is zodat het intredepunt en de eventuele zone van hoge doorlatendheid wel direct met elkaar in contact staan. In Figuur 24 is het intredepunt onder een gat in de deklaag geschematiseerd. Dit wordt besproken in Bijlage 5.

Figuur 21: Modelscenario's die mogelijk zijn met D-Geo Flow. In a) een zone met hoge doorlatendheid (rood), terwijl het intredepunt verder buitendijks ligt. De kwelweglengte (afstand tussen intrede- en uittredepunt) is hier onrealistisch lang, waardoor een faalcriterium op basis van enkel de pipe-lengte te lang gunstig blijft. Daarom wordt de rechterzijde van de heterogeniteit gebruikt als fictief intredepunt. In b) ligt het intredepunt wel aan de zone met hoge doorlatendheid (rood), maar heeft dit een modelmatig gedwongen inkorting van het voorland tot gevolg. De derde optie – een gat in de deklaag boven het intredepunt – staat in Figuur 24.

Berekeningen aangaande voorlandlengte, deklaagdikte en variaties in doorlatendheid zijn gemodelleerd zoals in Figuur 21b. Met betrekking tot de invloed van een zwakke zone in de deklaag op piping is gemodelleerd zoals in Figuur 21a. Hierbij is de dijkzijde van de heterogeniteit steeds genomen als fictief intredepunt. Dit is de meest conservatieve keuze. Aanvullende uitgangspunten simulaties deklaagheterogeniteit Voor berekeningen met betrekking tot deklaagheterogeniteit dienen de volgende opmerkingen en aanvullingen in ogenschouw genomen te worden: • De deklaagdikte is 3,5 meter, de voorlandlengte op 380 meter. De doorlatendheid van de zwakke zone in de deklaag staat op 5 m/dag. Voor overige deklaagzone’s is 0,05 m/dag gebruikt, dit sluit aan bij het geohydrologisch model dat is opgesteld. Het watervoerend pakket (tot NAP -80 m) heeft een doorlatenheid van 60 m/dag. Alle randvoorwaarden zijn gelijk gehouden ten opzichte van het voorgaande scenario.

53/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

•

De breedte van de heterogeniteit/zwakke zone in de deklaag is gevarieerd van 10, via 50 naar 100 en 280 meter. De kortste afstand van de heterogeniteit tot het uittredepunt is gevarieerd van 80, via 100, naar 160 meter.

Dit heeft zich vertaald naar de volgende scenario’s wat betreft deklaagheterogeniteit / zwakke plekken in de deklaag, zie Figuur 22.

Figuur 22: Schets van simulaties van zwakte in de deklaag. a) zone van 10 m breed, b) zone van 50 m breed c) zone van 100 m breed, d) zone van 280 m breed. Daarna is de afstand tot de kruin/kwellengte vergroot voor het scenario in b). In d) bedraagt de afstand 100 m tot de kruin. In e) bedraagt de afstand 160 meter tot de kruin. De kruin is hier als maat genomen omdat deze na dijkversterkingen waarschijnlijk ongeveer op dezelfde plek ligt.

54/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Resultaten D-Geo Flow simulaties Resultaten invloed voorlandlengte, deklaagdikte en variatie in doorlatendheid De resultaten van de berekeningen met betrekking tot voorlandlengte, deklaagdikte en variatie in de doorlatendheid zijn weergegeven in Tabel 11. Het gebruikte modelscenario is weergegeven in Figuur 23.

Figuur 23: Schets van het scenario voor voorlandlengte, deklaagdikte en variatie in doorlatendheid. De afstand is hier vanaf de kruin genomen, omdat de kruin na dijkversterkingen waarschijnlijk op dezelfde plek ligt. Dit leidt tot een conservatievere afstand tot de dijk wat betreft intredepunt.

Uit de resultaten blijkt dat bij een voorland van 80 tot 380 meter en een Kx en Ky waarde voor de doorlatendheid van de deklaag van 5 m/d (10-5 m/s) conform het KPR advies, in alle gevallen een doorgaande pipe optreedt. Hieruit blijkt dat een voorlandlengte die groter is dan tweemaal de dijkbasis geen significant beter effect geeft wanneer met deze doorlatendheid wordt gerekend. Bij een lagere doorlatendheid van de deklaag dan het KPR heeft geadviseerd, met Kx en Ky waardes van 0,1 m/d en 0,05 m/d (10-6 en 10-7 m/s) treedt een gedeeltelijke pipe op. Bij voorlandlengtes van 80 - 380 meter ontwikkelt zich een gedeeltelijke pipe met een lengte van 516 m, zie Tabel 11. Ter aanvulling zijn enkele berekeningen uitgevoerd met een deklaagdikte van 1,5 m zie Tabel 12. Bij een deklaag van 1,5 m en een Kx en Ky waarde van 0,1 m/d treedt een gedeeltelijke pipe op bij alle gevarieerde voorlandlengtes.

55/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Tabel 11: Resultaten D-Geo Flow. Dikte voorland 3,5 m. Lengte voorland (m)

Kx en Ky deklaag (m/d)

Piping

80

5

Ja

80

0,1

Deels ~ 16 m

80

0,05

Deels ~ 15 m

110

5

Ja

110

0,1

Deels ~ 12 m

110

0,05

Deels ~ 12 m

160

5

Ja

160

0,1

Deels ~ 9 m

160

0,05

Deels ~ 9 m

220

5

Ja

220

0,1

Deels ~ 8 m

220

0,05

Deels ~ 7 m

280

5

Ja

280

0,1

Deels ~ 7 m

280

0,05

Deels ~ 6 m

380

5

Ja

380

0,1

Deels ~ 6 m

380

0,05

Deels ~ 5 m

Tabel 12: Resultaten D-Geo Flow. Dikte voorland 1,5 m. Lengte voorland (m)

Kx en Ky deklaag (m/d)

Piping

80

0,1

Deels ~ 18 m

280

0,1

Deels ~ 9 m

380

0,1

Deels ~ 8,5 m

In Tabel 13 is het kritieke verval weergegeven voor de doorlatendheden van 5 m/d waarbij voor alle berekeningen een doorgaande pipe optreedt. Bij een verlenging van het voorland van 300 m (van 80 m naar 380 m) is de afname van het kritieke verval slechts 10 cm. Hieruit volgt dat bij een doorlatendheid van 5 m/dag het meenemen van extra voorland nauwelijks van invloed is op de buitenwaterstand waarbij een doorgaande pipe optreedt.

56/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Tabel 13: Kritieke verval voor de berekeningen met Kx en Ky 5 m/dag waarbij piping optreedt. Lengte voorland (m)

Kritieke verval (m)

80

2,52

110

2,49

160

2,45

220

2,45

280

2,42

380

2,42

Resultaten invloed heterogeniteit/zwakke zone in deklaag Het gebruikte modelscenario is weergegeven in Figuur 21a. De resultaten zijn samengevat in Tabel 14. Tabel 14: Resultaten voor één watervoerend pakket tot NAP -80 m, zonder scheidende laag, met een deklaag van 3,5 meter en een voorland van 380 meter. Zwakke plek (rood) heeft een Kx en Ky = 5 m/d. Scenario

Breedte

Afstand tot kruin /

Pipe

Faalcriterium

zone

Kwelweglengte (m)

(m)

(100% = faal)

80 m / 100 m

~8

100*8/50

(m) A) Test 11

10

=16%

B) Test 10

50

80 m / 100 m

~16

100*16/50 =32%

C) Test 12

100

80 m / 100 m

~20

100*20/50 =43%

D) Test 32

280

80 m / 100 m

~22

100*22/50 =44%

E) Test 14

50

100 m / 120 m

~15.2

100*14.5/60 =25%

F) Test 15

50

160 m / 180 m

~9.8

100*9.8/90 =11%

57/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Toename van de kwelweglengte leidt tot afname van de lengte van de pipe (Test 10, 14, en 15): • Toename in de kwelweglengte van 20% (Test 10 versus Test 14) leidt tot een afname van ongeveer 10 % in de lengte van de pipe. • Toename in de kwelweglengte van 80% (Test 10 versus Test 15) leidt tot een afname van ongeveer 39% in de lengte van de pipe. • Toename in de afstand van het intredepunt tot de kruin van 25% (Test 10 versus Test 14) leidt tot een afname van ongeveer 10 % in de lengte van de pipe. • Toename in de afstand van het intredepunt tot de kruin van 100% (Test 10 versus Test 15) leidt tot een afname van ongeveer 39% in de lengte van de pipe. Toename in de breedte van het zwakke punt in de deklaag, terwijl de afstand tot de kruin en de kwelweglengte gelijk blijft (80 m / 100 m), leidt tot groei van de pipe (Test 10, 11, en 12): • Toename in de breedte met 500% (factor 5, Test 10 en 11) leidt tot een toename van de lengte van de pipe met 200% (factor 2). • Toename in de breedte met 1000% (factor 10, Test 11 en 12) leidt tot een toename van de lengte van de pipe met ongeveer 270% (factor 2,5 – 3). In alle gesimuleerde scenario’s is geen sprake van een doorgaande/volledige pipe.

Het scenario dat het dichtst bij het faalcriterium op basis van 0,5*Lkwelweg komt is Test 12, waarbij 43% van het faalcriterium wordt gehaald (het bereiken van de helft van de kwelweglengte betekent dat het faalcriterium gehaald wordt, dit zou een percentage van 100% weergeven in de laatste kolom van Tabel 14). Aanvullende berekeningen: kritiek verval Voor de maatgevende scenario’s uit de bovenstaande sectie is ook het kritiek verval bepaald. Dit is gebruikt om de overschrijding van het kritieke verval, of beschikbare ruimte weer te geven voordat het kritiek verval bereikt wordt. Tabel 15: Scenario’s uit Tabel 11 en Tabel 14 waarbij het kritiek verval ook bepaald is. Op aangeven van Deltares dient nog 0,3D = 0,66 m bij alle vermelde vervallen opgeteld te worden. Daarnaast zijn de zeer hoge waarden voor het kritiek verval incorrect. Deze zijn afgelezen aan het eind van de grafieken zoals in Figuur 8d,e, in plaats van bij het eerste buigpunt. Verder toelichting staat in Bijlage 7. Scenario

A)

Situatie

Breedte

Afstand tot

Pipe

Verval

Kritiek

zone

kruin /

(m)

over

verval

(m)

Kwelweglengte

pipe

(m)

(m)

(m)

Na

-

80 m / 100 m

15,2 m

3,7

5,2

Voor

-

380 m / 400 m

4,9 m

3,6

11,8

C) Test 11 / 11_Hcrit

Na

10

80 m / 100 m

8,5 m

3,6

11,0

D) Test 32 / 38

Na

280

80 m / 100 m

22,6 m

3,7

4,5

3,5 meter deklaag, K-deklaag = 0,05 m/dag, voorlandlengte 80 m B) 3,5 meter deklaag, K-deklaag = 0,05 m/dag, voorlandlengte 380 m

58/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Bijlage 5 Schematisering van het intredepunt door middel van een gat in de deklaag Gevoeligheidsanalyse breedte van het gat Één van de manieren om een intredepunt te schematiseren is via het aanbrengen van een (klein) gat, zie Figuur 24. Voorwaarde is wel dat het gat geen te grote invloed heeft op de grondwaterstroming. Een te klein gat leidt echter tot problemen met de discretisatie van het model. Daarom is gekeken naar het effect van de grootte van het gat op de vorming van de pipe. Hiertoe zijn twee zaken getest: ten eerste het verkleinen van het gat van 3,2 m naar 0,6 m breedte. Ten tweede het vervangen van de randvoorwaarde in het gat van een river-side head boundary naar een no-flow boundary. Deze scenario’s zijn weergegeven in Figuur 24. De bijbehorende randvoorwaarden staan in Figuur 25.

Figuur 24: Schematisatie van de gevoeligheidsanalyse voor het aanbrengen van een gat in de deklaag.

Figuur 25: Bijbehorende randvoorwaarden voor de gevoeligheidsanalyse. Bij de coupure is in deze afbeelding een rivier-side head boundary aangebracht. In één variant wordt dit aangepast tot een no-flow boundary.

De resultaten van deze twee simulaties staan in Tabel 16.

59/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Tabel 16: Resultaten gevoeligheidsanalyse gat, allen in de referentiesituatie en alleen voor het kritiek verval. Er is ook gerekend met een no-flow randvoorwaarde in het gat. De resultaten hiervan zijn niet opgenomen in dit memo omdat ze nog niet verklaart kunnen worden. Dit is onder de aandacht gebracht van Deltares. Naam

Wzone

Randvoorwaarde

Kdek

Lpipecrit

Hcrit+0.3d

zone Test 33f

3.2 m

Riverside head

0.05 m/dag

44.7 m

4.19 + 0.66 = 4.85 m

0.6 m

Riverside head

0,05 m/dag

44.7 m

4.69 + 0.66 = 5.35 m

(Hcrit) Test 33j (Hcrit)

Hieruit blijkt dat wanneer het gat verkleind wordt met (ongeveer) een factor vijf, het kritieke verval toeneemt met 50 cm. Dit is significant en het is daarom niet wenselijk om het intredepunt door middel van een gat te simuleren. Waarom deze gevoeligheid zo groot is, is niet duidelijk. De taak om dit verder uit te zoeken gaat verder dan de projectscope. Aan Deltares is geadviseerd om hier nader onderzoek naar te doen. Derde schematisatie referentiesituatie en vergraving Er is ook gekeken wat de uitkomsten waren voor het kritiek verval en de kritieke pipe-lengte wanneer het intredepunt bij een gat in de deklaag wordt geschematiseerd, zie Figuur 26.

Figuur 26: Drie schematisaties voor het intredepunt onder een gat in de deklaag.

60/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Schematisaties a t/m c in Figuur 26 zijn doorgerekend. Het verschil tussen scenario b en c, zit hem in de doorlatendheid na vergraving. In scenario b is de doorlatendheid op 5 m/dag gezet. In scenario c is de doorlatendheid oneindig groot. De resultaten van de berekeningen zijn weergegeven in Tabel 17: Resultaten derde schematisatie. Tabel 17: Resultaten derde schematisatie. Scenario

Testnummer

Afstand tot kruin /

Pipe-

Verval over

Kritiek verval

Kwelweglengte (m)

lengte

pipe (m)* +

(m)*+0,3d

(m)

0,3d

Ratio

Referentie

Test 33d/f

~80 / ~100

24

4,38

4,79

1,1

Vergraving,

Test 33a/b/c

~80 / ~100

44,7

4,40

4,41

1,0

Test 33e

~80 / ~100

Doorgaan

4,26

4,24

1,0

lage weerstand Vergraving, geen

d (104,

weerstand

falen ligt op 44,7)

61/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Bijlage 6 Opbarstberekening Om te controleren of opbarsting plaatsvindt is een eenvoudige opbarstberekening gemaakt met informatie uit de Onderzoeksrapport Zandmeevoerende Wellen (bepalen grenspotentiaal en opbarstcriterium) en de schematiseringshandleiding piping (bepalen veiligheidsfactor). De gebruikte informatie is uit bovengenoemde rapporten gekopieerd en hieronder weergegeven. De berekening is helemaal aan het einde toegevoegd. Hieruit blijkt dat opbarsting plaatsvindt.

62/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Figuur 27: Informatie uit Rapportage zandmeevoerende wellen.

63/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Figuur 28: Informatie uit de schematiseringshandleiding piping.

64/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Opbarstberekening volgens Rapportage zandmeevoerende wellen en de Schematiseringshandleiding piping. Variabele h_P d gamma_nat gamma_w gamma_veiligheid PHI_GRENS PHI_MHW Dempingsfactor PHI_binnendijks

Waarde Eenheid 6.2 m +NAP 2.2 m 15 kN/m3 10 kN/m3 1.1 -

Opmerkingen maaiveldhoogte is aangenomen als polderpeil op basis van boring binnenteen range 12-17

7.3 m +NAP 10.6 m +NAP 1 10.6 m +NAP

Grenspotentiaal Maatgevend hoogwater = stijghoogte WVP Dempingsfactor uit schematiseringshandleiding piping --> op 1 Gecorrigeerde stijghoogte binnendijks dms dempingsfactor

Opbarstcriterium

4.4 <=

1 Barst op

Figuur 29: In- en uitvoer van opbarstberekening

65/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Bijlage 7 Faaldefinities In geval van het ontwikkelen van een volledig pipe wordt gesproken van het faalmechanisme piping en het scenario beoordeeld als falen. Dit wordt bereikt zodra het kritieke verval is bereikt. Met het model is te bepalen wat het kritieke verval zou zijn in geval van een volledig ontwikkelde pipe. Het kritieke verval is het maximale verval waarbij een aanwezige pipe nog net in evenwicht is. Dit treedt op bij de kritieke pipe-lengte.

Figuur 30: Overgenomen uit15.

In geval van een niet volledig ontwikkelde pipe in het model, zal het kritieke verval niet optreden. Dit resulteert in de beoordeling dat het scenario niet faalt op piping. Hierna wordt gekeken naar de marge tussen het maximaal optredend verval en het kritiek verval. Wanneer deze marge klein is in vergelijking tot de veiligheidsfactoren in de Sellmeijersommen, wordt het scenario beoordeeld als falen op piping. In zo’n situatie wordt onderzoek naar maatregelen tegen piping aangeraden.

15 ‘t Hart, R., Fenomenologische beschrijving, faalmechanismen WTI. Deltares, 2016

66/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019

Welk verval als kritiek verval geldt is afhankelijk van de manier van schematiseren van het modelmatige in- en uittredepunt en het fysieke intredepunt, zie Figuur 8. In Figuur 8a,b wordt de pipe onder een zwak punt door geschematiseerd. Hierdoor blijft de kwelweglengte (die opgegeven is in het model) gelijk, terwijl de conservatieve keuze zou zijn de kwelweglengte in te korten tot de afstand tussen de dijkzijde van de heterogeniteit en het uittredepunt. Dit is niet mogelijk vanwege de eis dat het intredepunt aan een randvoorwaarde dient te liggen (in D-Geo Flow mag het intredepunt niet onder een deklaag liggen). Echter, in dit geval kan toch het juiste kritieke verval bepaald worden omdat in dit soort schematisaties (waarbij de pipe onder een zwakke zone doorgaat) een ‘twee-traps’ curve zoals in Figuur 8d,e wordt berekend. Bij het eerste buigpunt kan men dan het juiste kritiek verval en kritieke pipelengte aflezen. Ter vergelijking kan Figuur 8c,f worden beschouwd. De reden van de ‘twee-traps’ curve is dat onder een zwakke zone de stijghoogtegradiënt door inzijging van boven verflauwt, of nul wordt. Lokaal kan zelfs sprake zijn van omkering van de gradient. Dit betekent dat over individuele elementen van de geschematiseerde pipe een te klein verval komt te staan om tot erosie over te gaan.

Dit gebeurd was weer bij een extra verhoging van de buitenwaterstand en dit leidt tot een (onrealistisch) hoog kritisch verval. Als laatste stap kan gekeken worden of genoeg sterkte uit het voorland kan worden gehaald om de ontstane pipe (in het model) toe te staan. Dit valt onder ‘expert judgement’ omdat hier gedetailleerde gebiedskennis en kennis van grond(opbouw) benodigd is.

67/67 — 17M7013-R-001 — Demen-Dieden — 3 — 4 april 2019