CLASH-EU: Report on field measurements: Petten sea defence: Storm season 2002-2003

CLASH-E

Measuring Programme Amelander Zeegat Storm Season 2003-2004: Measurement report on two northwesterly storms

Primary water defences protect the Netherlands against flooding by the North Sea, the major rivers and inland seas Markermeer and IJsselmeer. The Dutch Water Defence Act [Wet op de Waterkering] stipulates that these water defences have to be tested every five years to determine if they guarantee the statutory safety level with respect to the applicable Hydraulic Boundary Conditions, which lay down normative water levels and waves. Wave measurements are carried out at various stations off the straight Dutch coastline near Petten and off Zeeland estuaries West Scheldt and East Scheldt, but as yet there are no relevant nearshore data available of the Wadden Sea. There are signs that waves penetrating from the North Sea via tidal inlet Amelander Zeegat (see figure 1.1) into the Wadden Sea, strongly affect the local wave pattern in the Wadden Sea if water levels are high, e.g. in the case of a storm surge. Measurements in a tidal inlet system during storms are therefore essential for understanding wave propagation into the Wadden Sea and for testing the reliability of present wave modelling. To this purpose, a measuring programme with directional waveriders was started at Amelander Zeegat at the end of 2003. The objective of the measuring programme in tidal inlet Amelander Zeegat is to monitor wave propagation from the relatively deep North Sea via the tidal inlet into the Wadden Sea during storm conditions. The programme concentrates on penetration of long, northwesterly waves with periods of approx. 10 to 15 seconds, which can severely affect wave run-up and overtopping when penetrating up to the water defences along the Wadden Sea. During storm season 2003-2004, two storm periods occurred which caused a significant increase in Wadden Sea water levels. On the basis of the data, the conclusion can be drawn that the degree of North Sea wave penetration into Amelander Zeegat strongly depends on the concurrent water levels. A comparison of the wave spectra measured during the storms, shows that the energy in the left part of the spectrum, i.e. < 0.25 hertz, virtually completely dissipates at the shallow outer delta when water levels are low. A comparison of the spectra measured at high tides with considerably increased water levels, demonstrates that also in the case of increased water levels much of the low frequency energy dissipates at the shallow outer delta. When water levels are this high, part of the low frequency energy does penetrate into the tidal inlet, which results in clear spectral peaks at approx. 0.1 hertz at the first two stations at the Wadden Sea side of the outer delta. This low frequency energy has completely disappeared, however, in the spectra of the stations location at the flood basis. The hypothesis is that the North Sea waves penetrating into the tidal inlet, refract towards the channel walls during penetration through the channel, after which they dissipate on the channel edges and on the shallower areas behind them

Rapportage veldmetingen Pettemer Zeewering: Stormseizoen 2003-2004

Sinds 1994 worden er golf- en golfoploopmetingen verricht bij de Pettemer Zeewering. Deze metingen worden in opdracht van Rijkswaterstaat, Rijksinstituut voor Kust en Zee/RIKZ uitgevoerd door Rijkswaterstaat Directie Noord-Holland (Informatiedienst Water). De golfoploopmetingen worden door DWW geanalyseerd. Bij deze meetcampagne worden met verschillende instrumenten diverse metingen verricht. Zo wordt bijvoorbeeld de verticale uitwijking van het wateroppervlak gemeten met behulp van boeien, druksensoren en radarapparatuur en wordt de golfoploop tegen de dijk in beeld gebracht met behulp van onder andere een golfoploopbaak en videocamera\u92s. Het doel van de meetcampagne bij Petten is het volgen van de voortplanting van de golven vanaf diep water, door de brandingszone tot aan de dijk en tevens het meten van de golfoploop tegen de dijk. Het voorliggende rapport beschrijft de veldmetingen die gedurende het stormseizoen 2003-2004 zijn uitgevoerd. De belangrijkste karateristieken van het meetseizoen 2003-2004 worden als volgt samengevat: Gedurende het afgelopen stormseizoen heeft de meetsite redelijk goed gefunctioneerd. Ten opzichte van het voorgaande stormseizoen is de prestatie van de instrumenten 021, 161, 162, 181 en 221 duidelijk verbeterd, echter de instrumenten 033, 172, 175, 071 presteerden gedurende het afgelopen stormseizoen aanzienlijk slechter. De gemiddelde beschikbaarheid van gevalideerde meetdata bedraagt voor het stormseizoen 2003-2004 ca. 77 procent. In de periode van oktober tot en met maart heeft het een aantal keer flink gestormd. Tijdens de meest interessante stormperiodes 20-22 december 2003 en 7-9 februari 2004, waarbij hoge waterstanden zijn gemeten (tot resp. NAP +2,24m en NAP +2,25m), heeft de meetsite zeer goed gefunctioneerd. Gedurende deze beide stormperiodes is regelmatig golfoploop tegen het boventalud van de Pettemer Zeewering gemeten. De hoogste oploop tot een niveau van NAP +8,91m werd gemeten op 21 december 2003. Om de variaties in bodemligging en tevens de maximale ontgrondingsdiepte tijdens storm te kunnen meten, is de bodemligging nabij meetpunt 6 in de brandingszone gedurende het stormseizoen continu gemeten met een ASMIV bodemliggingsmeter. Uit de resultaten is gebleken dat de bodem nabij meetpunt 6 aan sterke veranderingen onderhevig is. Tijdens storm zijn bodemdalingen van een meter gemeten. Gedurende de afgelopen jaren is meerdere malen geconstateerd dat verschillende meetinstrumenten bij toepassing op meetpunt 6 in de branding met name tijdens storm significant verschillende uitkomsten geven. Afgelopen seizoen is op meetpunt 6 gemeten met een viertal instrumenten, te weten: een druksensor, een radar niveaumeter, een capacitieve draad en een stappenbaak. Uit vergelijking van meetresultaten voor een storm in december 2003 is gebleken dat de signalen van de stappenbaak en de capacitieve draad sterke overeenkomsten vertoonden. Deze instrumenten lijken de meest betrouwbare meetresultaten te geven. De volgende twee aanbevelingen worden gedaan: - De betrouwbaarheid van golfmetingen in de branding blijft een zorgpunt. Daarom wordt aanbevolen om de betrouwbaarheid van verschillende meettechnieken in de branding inzichtelijk te maken. - Om de invloed van ontgronding op de golven voor de dijk te kunnen bepalen is één puntmeting (nabij meetpunt 6) onvoeldoende. Een uitgebreide analyse, waarbij de resultaten van de ASMIV gekoppeld worden met ruimtelijke informatie (lodingen en kribvakmetingen) sterkt daarom tot aanbeveling.HR-Meet/SBW

Geulwandsuppletie Oostgat Westerschelde

Als gevolg van de uitschurende werking van de onder de kust van zuidwest Walcheren gelegen getijgeul 'Oostgat', migreert de oostelijke geulwand van deze geul in kustwaartse richting. Doordat de kustlijn op zijn plaats wordt gehouden door strandsuppleties en palenrijen versteilt het kustprofiel van zuidwest Walcheren, wat in het ergste geval kan leiden tot afschuivingen. In het afstudeeronderzoek is het gedrag van het Oostgat, en met name de migratiesnelheid van de oostelijke geulwand, geanalyseerd. Hierbij is gekeken naar een ca. 3 km lang stuk kust ter hoogte van Dishoek (tussen Vlissingen en Westkapelle). Uit de analyse is gebleken dat het Oostgat gedurende de periode 1970-2000 gekenmerkt werd door een verwijding van het dwarsprofiel. De migratiesnelheid van de oostelijke geulwand bedroeg gedurende de genoemde periode gemiddeld 0.20 m per jaar. Een mogelijke oplossing om de genoemde kustversteiling tegen te gaan is het onder water suppleren van zand op de oostelijke geulwand. De effectiviteit van zon geulwandsuppletie (GWS) hangt sterk af van de snelheid waarmee het suppletiemateriaal verdwijnt. Door de hoge stroomsnelheden in de geul bestaat de kans dat het suppletiemateriaal enerzijds langs de geulwand naar beneden 'rolt' en anderzijds in lengterichting van de geul getransporteerd wordt. Om inzicht te krijgen in het gedrag van een GWS is in oktober 2001 in het kader van het onderzoeksprogramma KUST2005 een tracerproef uitgevoerd in het Oostgat. Hierbij is met behulp van een splijtbak 10.000 m3 glauconiethoudend zand (gekenmerkt door een hogere radioactiviteit dan gewoon zand zoals dat in het Oostgat voorkomt) op de oostelijke geulwand (helling 1:7) gestort. Tijdens en na de uitvoering van de GWS is de verspreiding van het suppletiemateriaal in beeld gebracht met behulp van het MEDUSA-meetinstrument. Het principe van de MEDUSA-meettechniek berust op het meten van de achtergrondstraling van het bodemsediment. Simultaan aan de MEDUSA-surveys zijn er tevens multibeam-echolood-metingen uitgevoerd door Rijkswaterstaat. De resultaten van de MEDUSA- en multibeam-surveys geven een goed beeld van het gedrag van de GWS. Om naast deze praktijkervaringen ook enig theoretisch inzicht te ontwikkelen in het gedrag van de geulwandsuppletie (afmetingen 100 x 50 x 2 m) is het gedrag van de geulwandsuppletie gemodelleerd in het softwarepakket Delft3D. Teneinde het model te valideren zijn de resultaten van de modellering vergeleken met de meetresultaten van de multibeam- en MEDUSA-metingen. Hierbij bleken er sterke overeenkomsten te zijn tussen de model- en meetresultaten. Zowel in werkelijkheid als volgens het model verschoof het zwaartepunt van de GWS binnen ca. 3,5 maanden over de geulwand in vloedrichting. Daarnaast vond er enig (minimaal) transport in hellingafwaartse richting plaats. De suppletiehoogte van 2 m nam hierbij 0.20 m af. Uit het feit dat het overgrote deel van de suppletie na 3,5 maand nog op de oostelijke geulwand ligt en dat tevens minimaal transport in hellingafwaartse richting plaatsvond is geconcludeerd dat de GWS vrij effectief is geweest. Op basis hiervan kan in de toekomst eventueel overwogen worden om de geulwandsuppletie op grotere schaal uit te voeren op de oostelijke geulwand om zodoende de kustwaartse migratie van deze geulwand op te vangen.Civil Engineering and Geoscience

Report on Field Measurements Petten sea defence: Storm Season 2003-2004

RIKZ/2004.124

Verification process performance within large infrastructure projects

Construction Management and EngineeringStructural EngineeringCivil Engineering and Geoscience

Rapportage veldmetingen Pettemer Zeewering: Stormseizoen 2002-2003

Sinds 1994 worden er golf- en golfoploopmetingen verricht bij de Pettemer Zeewering. Deze metingen worden in opdracht van Rijkswaterstaat, Rijksinstituut voor Kust en Zee/RIKZ uitgevoerd door Rijkswaterstaat Directie Noord-Holland (Informatiedienst Water). De golfoploopmetingen worden door DWW geanalyseerd. Bij deze meetcampagne worden met verschillende instrumenten diverse metingen verricht. Zo wordt bijvoorbeeld de verticale uitwijking van het wateroppervlak gemeten met behulp van boeien, druksensoren en radarapparatuur en wordt de golfoploop tegen de dijk in beeld gebracht met behulp van onder andere een golfoploopbaak en videocamera\u92s. Het doel van de meetcampagne bij Petten is het volgen van de voortplanting van de golven vanaf diep water, door de brandingszone tot aan de dijk en tevens het meten van de golfoploop tegen de dijk. Voor de rapportage van de gedurende het stormseizoen 2002-2003 verrichte veldmetingen is de opbouw van het stormseizoenverslag 2001-2002 grotendeels gehandhaafd, met het verschil dat nu meer aandacht is besteed aan de analyse en beschrijving van (lokaal opgewekte) lange golven met periodes langer dan 30 seconden. De volgende algemene conclusies m.b.t. het functioneren van de meetsite en de betrouwbaarheid van de meetdata worden getrokken: - De beschikbaarheid van meetdata is sterk verbeterd ten opzichte van voorgaand seizoen. De komende seizoenen kan echter een nog hogere registratiedichtheid worden gehaald. Hiertoe zullen op korte termijn de faalmechanismen en hun kans van optreden inzichtelijk worden gemaakt. Op basis van deze lijst kan de robuustheid van de meetsite op efficiënte wijze worden verbeterd. - Het is gebleken dat de radar niveaumeter en de druksensor op meetpunt 6 in de branding verschillende uitkomsten geven. Deze verschillen zijn onacceptabel groot. Het verdient daarom sterk de aanbeveling om een studie te verrichten naar de betrouwbaarheid van de huidige meettechnieken in de branding. - Om een idee te krijgen van het relatieve aandeel van de lange golven in de totale hoeveelheid energie in het spectrum is de gemeten laagfrequente energie geanalyseerd. Uit deze analyse is gebleken dat bij rustige omstandigheden al lange golven worden gemeten. Op 13 oktober 2002, een rustige dag met een landafwaartse wind, bedroeg het relatieve aandeel van de lange golven op de energie van het totale spectrum 1 tot 4 procent. Tijdens storm neemt het relatieve aandeel van de laag frequente energie sterk toe door lokale opwekking van lange golven. Op de stormdag 27 oktober 2002 bedroeg het relatieve aandeel van de lange golven op de energie van het totale spectrum ca. 10 procent. Om meer inzicht te krijgen in het voorkomen van lange golven en tevens in de mate van reflectie van deze golven tegen de dijk wordt een uitgebreidere analyse van de meetdata sterk aanbevolen.HR-Meet/SBW

Indicatieve golfbelastingen voor de havendammen van Neeltje Jans

Zeeweringen (PBZ

Experimental and numerical investigation on the role of interface for crack-width control of hybrid SHCC concrete beams

Hybrid application of conventional concrete and Strain Hardening Cementitious Composite (SHCC) is recently shown to be promising for crack width control. In this paper, a combined experimental and numerical study is performed to validate the concept and to study the effect of interface treatment on crack width control. The interface is varied between smooth, profiled, partially debonded and completely debonded surfaces. The beams are tested under a four-point bending configuration. The crack development is monitored using digital image correlation throughout the loading, and maximum crack width of 0.3 mm at the surface is taken as the limiting criterion for analyses. The hybrid and control beams are simulated using the lattice model. Both experimentally and numerically, it is observed that stronger interfaces enable the composite action in the hybrid beams and provide better crack width control compared to the artificially weakened interfaces.Concrete StructuresMaterials and Environmen