67 research outputs found
Sandy toont kwetsbaarheid van noordoostkust VS
No full textEind oktober 2012 gebeurde wat al jaren was voorspeld: een orkaan treft een groot gebied in het noordoosten van de VS, met uitzonderlijk veel schade en meer dan 130 dodelijke slachtoffers. De vraag is of de Amerikanen meer aandacht gaan krijgen voor preventieve maatregelen.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience
Zand-slibsegregatie
No full textDit rapport beschrijft de resultaten van de studie "Modellering van zand-slibsegregatie in de Nieuwe Merwede", uitgevoerd voor het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA) van het Ministerie van Verkeer en Waterstaat. Als studiegebied heeft het RIZA gekozen voor de Nieuwe Merwede, een riviertak in het Noordelijk Deltabekken. De bovenstroomse rand ligt bij Werkendarn (km 961) en de benedenstroomse rand bij Anna Jacominaplaat (km 979). Op dit traject heeft na de sluiting van het Haringvliet (1970) veel sedimentatie van zand en slib plaatsgevonden. Uit bodernrnonsters en boringen blijkt dat er sprake is van zowel horizontale als vertikale zandslibstructuren. Zo blijkt dat in 1992 de toplaag in de Nieuwe Merwede erg zandig was. In de geul wordt sporadisch slib teruggevonden tussen 5 en 15%. In de kribvakken is het slibpercentage over het algemeen hoger dan in de geul (30 - 70%). Op sommige lokaties in de kribvakken worden ook zeer lage slibpercentages waargenomen. Ook in de vertikaal komen variaties in zand- en slibafzettingen voor. Uit de boringen blijkt dat in het benedenstroomse gedeelte van de Nieuwe Merwede na de sluiting van het Haringvliet (1970) flinke sliblagen zijn afgezet. In deze sliblagen komen dunne zandlagen voor. Deze sliblaag is afgedekt met een zandlaag die de toplaag vorrnde in 1992. In dit onderzoek wordt geprobeerd de horizontale en vertikale structuren middels een modelstudie te reproduceren. Hiervoor is gebruik gemaakt van een twee-dimensionaal horizontaal (2DH-) suspensietransport model voor zand en slib, uitgaande van respectievelijk een volledige zandbodem en een volledige slibbodem op de Nieuwe Merwede. Er is onder vier verschillende bovenafvoeren gerekend met een bodemschematisatie van 1970 en 1993. De vier bovenafvoeren worden representatief geacht voor de beschrijving van de totale kansverdeling. De simulaties zijn uitgevoerd met het waterbewegingsmodel WAQUA en het sedimenttransportmodel DELWAQ.Vit het zandmodel voor 1970 blijkt dat het zandtransport in het benedenstroomse gedeelte en het middendeel alleen onder hoge afvoer (Qbr = 6000 m3/s) plaatsvindt. Op het bovenstroomse gedeelte en vindt onder bovenafvoeren van 2200 en 3000 m3/s zandtransport plaats. Op jaarbasis is voor 1970 sprake van zandsedimentatie over het gehele traject. Ongeveer 94% van het zandaanbod sedimenteert in de Nieuwe Merwede. Het slibmodel geeft flinke slibsedimentatie onder lage en gemiddelde bovenafvoer op het benedenstroomse gedeelte (10 - 15 cm/jaar). Op basis van deze modelresultaten kan geconcludeerd worden dat de gevonden vertikale zand-slibstructuren (slibafzettingen met dunne zandlagen) in het benedenstroomse gedeelte het gevolg zijn geweest van afvoervariatie. Grote slibafzettingen zijn opgetreden gedurende lage en gemiddelde Bovenrijnafvoer, terwijl tijdens hoge afvoer (6000 m3/s) sprake dunne zandlagen zijn afgezet. In dit rapport is aangetoond dat het goed mogelijk is de grootschalige zand-slibstructuren in de Nieuwe Merwede, een rivier met een dominante bovenafvoer en schijngetij, te verklaren. De resultaten van het model komen kwalitatief en soms kwantitatief goed overeen met de resultaten verkregen uit boringen, bodemmonsters en lodingen. Het voorspellen van zandslibstructuren is van belang om de gedragskennis van gebieden in rivieren en estuaria, waar zowel zand als slib een rol spelen, uit te breiden.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience
WAQUA en HYDRA-VIJ voor de IJssel- en de Vechtdelta: Rapportage fase 2
No full textVolgens de Wet op de Waterkering moet de minister van Verkeer en Waterstaat om de vijf jaar de Hydraulische Randvoorwaarden voor de primaire waterkeringen vaststellen. Voor de IJssel- en Vechtdelta gaat het daarbij om de maatgevende waterstanden waarop de primaire waterkering getoetst moeten worden. Hiervoor moet als onderdeel van een probabilistische benadering een groot aantal berekeningen uitgevoerd worden met het stromingsmodel WAQUA voor verschillende combinaties van afvoer op de IJssel en de Vecht, windsnelheden, windrichtingen, meerpeilen op het IJsselmeer en het al dan niet functioneren van de balgstuw bij Ramspol. In dit project worden (concept) toetspeilen voor de Hydraulische Randvoorwaarden 2006 voor de IJssel- en Vechtdelta bepaald. Grofweg komt deze bepaling neer op drie stappen: • berekeningen met WAQUA om de maximale waterstand te bepalen in het gebied afhankelijk van de volgende parameters: afvoeren, windsnelheden, windrichtingen, meerpeilen en het al dan niet gesloten zijn van Ramspol; • probabilistische berekeningen met HYDRA-VIJ om de toetsrandvoorwaarden af te leiden bij een bepaald veiligheidsniveau. Samengevat zijn de volgende activiteiten aan de orde geweest in dit rapport: • uitvoeren van de berekeningen; • uitvoeren van de controles en aanpassing van de controles; • aanpassing van de modelschematisatie. Ten aanzien van fase 2 van het project WAQUA productiesommen en berekenen van concept-toetspeilen voor de IJssel en Vecht delta kunnen de volgende conclusies getrokken worden: • de 4.500 uit te voeren berekeningen zijn binnen de planning uitgevoerd en goedgekeurd; • de vooraf gestelde controle criteria zijn waar nodig aangepast en uitgebreid maar zijn vrijwel even streng gebleven als de originele criteria; • de afgekeurde berekeningen die “hydraulisch juist” zijn, zijn handmatig goedgekeurd; • op een drietal punten is de modelschematisatie en de barriersturing verbeterd. Uit deze fase komen de volgende aanbevelingen naar voren: • De Ramspolkering werd aangestuurd door twee waterstandspunten aan weerszijde van de kering, een extra waterstandspunt op het Ketelmeer en een debietraai nabij de kering. De debietraai ligt echter 25 gridpunten van de kering verwijderd. Aanbevolen wordt om de debietraai op of dichter bij de kering neer te leggen. • De kering had ook problemen met kleine fluctuaties tussen de waterstanden aan weerszijden van de kering. Testberekeningen uitgevoerd door het RWS RIZA laten zien dat dit verminderd wordt door het aanbrengen van een zwakreflecterende rand bij de Ketelbrug. Aanbevolen wordt om de werking van de kering in het model te verbeteren door middel van de uitkomsten van nader onderzoek. • Op verschillende locaties traden langs de oever numerieke instabiliteiten op. Dit werd waarschijnlijk veroorzaakt door overlaten. Aanbevolen wordt de werking van de overlaten nader te onderzoeken.HR200
Zand-slibsegregatie in de Westerschelde
No full textDe bodemsamenstelling van estuaria varieert vaak sterk in zowel horizontale als verticale richting. Met name de ruimtelijke verdeling van zand en slib (zgn. zand-slibsegregatie) is belangrijk, omdat voedingsstoffen en vervuilende stoffen zich voornamelijk hechten aan slib en niet aan zand. Hierdoor is het slibpercentage in de bodem een belangrijke parameter voor ecosystemen en een indicator voor de mogelijke aanwezigheid van bodemvervuiling. Voor een goed beheer van estuaria is kennis en voorspelling van dit fenomeen noodzakelijk. De ruimtelijke verdeling van zand en slib is nog altijd niet goed te verklaren en dus te voorspellen. Dit wordt met name veroorzaakt door de complexe interactie tussen de waterbeweging, sedimenttransport en bodemligging en -samenstelling. De waterbeweging ten gevolge van getij en golven maken het stroombeeld in een estuarium zeer complex. Daarnaast worden erosie- en sedimentatieprocessen van zand en slib nog maar beperkt begrepen. Een veel gebruikte hypothese voor het verklaren van zand-slibsegregatie is "hoe kalmer het water, hoe meer slib". De achtergrond van deze hypothese is dat slib in het algemeen bij lagere stroomsnelheden nog getransporteerd kan worden, terwijl zand inmiddels gesedimenteerd is. Doelstelling van dit onderzoek is het bekijken of er een lokale relatie bestaat tussen waterbeweging enerzijds en de bodemsamenstelling anderzijds. Deze relatie is onderzocht aan de hand van een stromingsmodel en bodemgegevens van de Molenplaat, een intergetijdegebied nabij Hansweert in de Westerschelde. De bodemsamenstellingsgegevens zijn verkregen uit een in 1990 uitgevoerde meetcampagne in de hele Westerschelde. Tijdens deze meetcampagne is de bovenste tien centimeter van de bodem bemonsterd en hiervan is de korrelgrootteverdeling bepaald. In totaal zijn in dit onderzoek 344 monsters gebruikt. Verder zijn secundaire parameters als valsnelheden en dieptegemiddelde kritische snelheden voor het begin van beweging voor zand berekend. Het gebruikte waterbewegingsmodel is het Molenplaatmodel uit 1995. Met dit model zijn dieptegemiddelde (2DH) berekeningen uitgevoerd voor drie verschillende getijsituaties: een springtij, een gemiddeld getij en een doodtij situatie. Tevens is een 3D berekening voor de springtij situatie gemaakt om te bekijken of dit betere waarden voor de waterbeweging oplevert. De monsterpunten zijn toegevoegd aan dit model als observatiepunten, zodat per monsterpunt de waterbeweging gedurende de getijperiode berekend wordt. Door een nabewerking van de modelresultaten zijn verschillende hydrodynamische parameters per monsterpunt berekend, zoals de maximale snelheid, de gemiddelde snelheid, de energiedissipatie etc. Met betrekking tot de relatie tussen sedimenteigenschappen en diepte blijkt dat er tussen 1m +NAP en 2m -NAP hoge concentraties slib in de bodem voorkomen. Op de hoogste delen van de platen (boven 1m +NAP) wordt echter vrijwel geen slib aangetroffen en dieper dan 2m -NAP is de trend ook niet meer waarneembaar. Ook de dso van de zandfractie lijkt samen te hangen met de diepte. Uit de correlatie blijkt: hoe dieper, hoe grover het zand. Combinaties tussen bodemsamenstellingsparameters en hydrodynamische parameters zijn gevisualiseerd in grafieken. Hoewel de waterbeweging van de getijberekeningen in absolute grootte natuurlijk verschilt, laat een vergelijking tussen de verschillende getijomstandigheden zien dat er weinig concrete verschillen zijn. De vormen van de puntenwolken wijken niet erg af wanneer de getijberekeningen worden vergeleken. Wanneer zand en slibpercentages worden uitgezet tegen maximale snelheden, bodemschuifspanningen en energiedissipaties, blijkt er steeds een bepaalde grens te zijn waarboven vrijwel geen slib meer voorkomt. Onder deze grens is echter geen duidelijk verband aanwezig. Zowel grof als fijn materiaal komen voor. Het lijkt erop dat onder deze grens wel de mogelijkheid is voor slib om neer te slaan, maar dat het van meerdere processen afhangt of dit daadwerkelijk gebeurt. Wanneer korreldiameters en aanverwante parameters als dso worden uitgezet tegen de waterbeweging, is steeds een redelijk lineair verband aanwezig. Hoe groter de optredende snelheden en schuifspanningen, hoe grover het sediment.Civil Engineering and Geoscience
The Lagos coast - Investigation of the long-term morphological impact of the Eko Atlantic City project
No full textThe Lagos coast has been suffering high rates of erosion since the construction of three harbour moles, i.e. the West Mole, East Mole and the Training Mole, at the tidal inlet connecting the Lagos Lagoon to the South Atlantic Ocean. To provide for a permanent erosion mitigation measure and to create residential and commercial area for circa 400,000 people, the Eko Atlantic City project has been initiated in 2008. In front of the eroded coast, approximately 9 km² of land will be reclaimed and protected by a revetment. In this study the long-term and large-scale morphological behaviour of the Lagos coast is investigated and subsequently the long-term morphological impact of the Eko Atlantic City project is assessed. First, a conceptual model is created, in which the historical development of the coast is discussed. The long-term morphological behaviour of the coast downstream of the inlet is determined by two main factors: sediment accumulation at the West Mole and sediment import into the tidal inlet and the lagoon, induced by disturbance of the morphological equilibrium by sea level rise and dredging activities. Using the numerical simulation model Unibest, the long-term impact of Eko Atlantic City is assessed. It is concluded that the construction of Eko Atlantic City will not change the total erosion volumes occurring downstream of the inlet. However, as the revetment of the project retains the coast, the erosion will be shifted towards downstream. Downdrift of the project, the erosion rates are locally relatively high. The shape of the sea defence has been designed to minimize the local erosion effect. A monitoring and mitigation strategy has been recommended to monitor this effect and to instruct coastal protection management actions to be implemented if required.Coastal EngineeringHydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience
Hoogwater op de Mississippi anno 2011
No full textAfgelopen voorjaar was sprake van een bijzonder hoogwater op de Mississippi. De rivier voerde op haar hoogtepunt in totaal meer dan 65.000 kubieke meter per seconde af naar de Golf van Mexico, ongeveer vier keer zoveel als de 1/1.250 jaar ontwerpafvoer van de Rijn in Nederland, en overtrof op sommige plaatsen het historische hoogwater van 1927. Bovenstrooms in de Mississippi vonden op diverse plaatsen overstromingen plaats. Dijken werden opgeblazen om het water weg te leiden om overstromingen in steden te voorkomen. Benedenstrooms werd onder andere de Morganza Spillway, een grote overlaat die sinds 1973 niet meer gebruikt was, opengezet om New Orleans te beschermen tegen (nieuwe) overstromingen. De totale schade liep in de honderden miljoenen dollars. Dit artikel geeft een overzicht van dit unieke hoogwater en een doorkijk naar mogelijke maatregelen om het hoogwaterrisico te reduceren.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience
A cost optimal design of a sea dike: Using probabilistic methods and flexibility in the distribution of the total failure probability over the various failure mechanisms
No full textDuring this research a method is developed for finding the cost optimal design of a sea dike when a probabilistic method is being applied and flexibility is allowed in the distribution of the total failure probability over the various failure mechanisms. A probabilistic model has been set up to calculate the cost optimal design for a sea dike while taking into account the failure mechanisms overtopping, armour layer stability and macro-stability of the inner slope and a number of input geometries that differ in crest height, outer slope angle, berm dimensions and stone size of the armour layer. The model has been evaluated with a case study and the results have been subject of a sensitivity analysis. Based on this case study it is concluded that when using a probabilistic approach and introducing more flexibility in the distribution of the total failure probability over the various failure mechanisms, a cost saving design may be found. This is achieved by changing the key dimensions of the dike section in such a way that trade-off of failure space between the various failure mechanisms occurs.Hydraulic EngineeringCivil Engineering and Geoscience
Developing a method to include flood defenses explicitly in flood hazard maps based on limited available information
No full textFlooding is one of the most damaging natural disasters worldwide, and presents a signi_cant risk for a large amount of the global population. For the development of ood disaster management strategies, policy makers make use of ood hazard maps to inform investment strategies to reduce risk. In many current ood hazard mapping methods, the role of embankments is either implicit or completely unaccounted for. However, these defense systems can play a key role in both the _nal extent of the inundation as well as in the development of the inundation. Limitations in available data are often the reason for the lack of explicit implementation of embankments. The goal of this study is the development of a method that can explicitly include the e_ects of ood defenses in a ood hazard map based on limited available data. Next, this has been tested for a low-lying riverine area and the Tisa river basin in Serbia was selected as a case study area for this purpose. First, an idealized approach has been followed to better understand the model behavior using settings resembling this river. Finally, the method has been applied with a more realistic river schematization. To develop a method for a more explicit inclusion of ood defenses, an understanding of the di_erent current approaches has been generated based on a literature review. On the scale of global ood maps, the failure probabilities of ood defenses are not used. Only with post-processing, certain areas are considered protected by removing inundation from the maps. Many studies of ood hazard mapping use the so-called bathtub approximation. Hereby is assumed that the complete oodplain will ood and that the inundation depth is found by extrapolating the water surface level outside of the embankments to the area inside of the embankments. The inuences of the ood defenses on the inundation are not included. Regional ood hazard maps are still made without ood defenses in many cases. While the improved resolution allows for more detailed maps, the lack of available data still limits the implementation of ood defenses. Flood mapping methods exist that include failure probabilities for ood defenses but these require large amounts of data that is not available everywhere. An idealized model based on the Tisa river characteristics is used to test a ood mapping method which includes explicitly the presence and potential failure of embankments. Based upon data on the river geometry, hydraulics as well as land-use in the oodplains, a model schematization has been set up with the SOBEK software. The embankments were simpli_ed to a crown height for the purpose of overow and an estimated failure probability. The breaching of the levee is simulated according to the Verheij-vdKnaap breach growth model. The estimation of the failure probabilities was based on historical failure rates of a comparable ood defense system along the Elbe River. The levees were schematized into segments based on the maximum breach width of the breaching model…Civil Engineering | Hydraulic Engineerin
Probabilistic design of the Land Barrier on the Bolivar Peninsula, Texas
No full textThe Houston Metropolitan area is a hurricane prone area and vulnerable to flooding by large storm surges caused by these extreme storm events. The area is a major economic center in the State of Texas and even the whole United States. Protection of the area against flooding is extremely necessary to protect the economy, community and environment. Hurricane Ike (2008) is one of the many hurricanes ever to hit the coast of Texas and was a catalyst of the development of several flood protection strategies, such as the Ike Dike. In this report the Coastal Spine Strategy has been used as a reference strategy. The basic idea of this strategy is to shorten the coastline by implementing a moveable storm surge barrier at Bolivar Roads and Land Barriers at Galveston Island and the Bolivar Peninsula, which will reduce the inflow of water towards the Galveston Bay. The objective is to obtain a probabilistic design of the Land Barrier on the Bolivar Peninsula taking the overtopping failure mechanism into account. The possibilities of overtopping resilience are also explored. By designing probabilistically insight is gained on the uncertainties of the system and the failure probability of the design. The approach to obtain the objective is first describing the requirements. The most important one is the sufficient reduction of the inflow of water towards the Galveston Bay. Important boundary conditions are sea level rise, storm surge height and wave height. Three alternatives have been developed for the Land Barrier: ‘Natural’ approach, ‘Low’ design and ‘In between’. The first alternative is the highest, has little overtopping and the inner slope could be executed with a high performance turf mat. The second alternative, ‘Low’ design, has the lowest height. The overtopping discharge is extreme (>700 l/s/m) and therefore needs a stronger inner slope, which is executed with Elastocoast and a sandy cover layer. The third alternative is a compromise between those two alternatives. The ‘Low’ design was favored in consult with researchers in the area, since this alternative is assumed to fit the best in the flat environment. The design mostly deviates from a standard levee design at the inner slope due to the extreme discharges. Asphalt and Elastocoast are highly erosional resistant and cost-efficient, where Elastocoast is the most environmental friendly one and is therefore selected for the inner slope revetment. The Elastocoast revetment is assumed to withstand the erosional force, but the top layer could slide down the slope, exposing the subsoil. Also, behind the structure the excessive amount of water flows over unprotected soil leaving an erosion hole behind, which could undermine the structure if it becomes too deep. These two failure mechanisms have been expressed in limit states. The stilts of the houses create a weak spot if these interfere with the revetment on the slope, which is a point of attention during construction. It was not possible to make a reliable limit state for this mechanism. Another limit state is related to the ability to limit inflow towards the bay to prevent Kemah from flooding. These limit states are used in the probabilistic model to calculate the failure probability. The requirement is stated as a conditional failure probability given a once per 100-yr storm occurs. The base design is a levee with the highest point at MSL 5.9 meter. The outer slope, with a gradient of 1/4, and the inner slope, with a gradient of 1/6, is protected with an Elastocoast revetment. Behind the levee there is bed protection such that the scour hole will not undermine the structure and energy can be dissipated. Resilience is expressed with an additional conditional probability of failure given that a 500-yr storm occurs. Three resiliency measures are added to the design, namely; purely heightening, a milder slope with a small heightening to 500-yr storm surge level (MSL + 6.7 m) and a combination of various measures. A fragility curve is a nice tool to present failure probabilities given a certain storm surge height. It is interesting that the fragility curve is shifted to the right when resilience is added to the design. The first conditional probability of failure (for the 100-yr storm) becomes unnecessary. The total failure probability is reduced when the measures are added to the design. This means that resilience is an effective method to reduce the total failure probability. It is possible to design a low Land Barrier where overtopping discharges are very high. The inner slope needs to be protected with a revetment and bed protection needs to be applied to prevent scour to undermine the structure. This design can be improved if research is conducted on the real flow behavior behind the levee after the transition to the horizontal. Also, the actual strength of Elastocoast against overtopping discharges needs to be found in combination with the sliding induced by the force of the water over the layer. Investing in research on this topic can reduce the total costs of the Land Barrier. Next to that, an optimization can also result in an improved design. Applying a berm and milder slope to reduce overtopping discharge could give a better solution. A simplified 1D model, based on a rigid-column approximation, showed that the contributions of the flow through Bolivar Roads and the overland flow are comparable in the current situation during a 100-yr storm. Large storm surges result in a more dominant overland flow. The Coastal Spine will limit the inflow towards the bay the most compered to four other scenarios. But the Coastal Spine is not going to keep sea level rise out of Galveston Bay and the wind during hurricanes will push the water level towards the shoreline of the bay. It is advised to raise awareness of the vulnerability against flooding and heighten the existing structures (flood walls, quay walls, levees) in time. The simplified model can also be improved with a more complex model where bathymetry, wind speed and direction is included. The assumption to model a Land Barrier as a weir holds. Resilience is a measure to improve the reliability of a structure. There are some investments needed to upgrade the inner slope for example, but the total probability of failure is reduced and therefore improve the design. It is assumed that a resilient structure has a milder slope for the fragility curve, but measures to truly milden this slope were not found in this research. A cost-benefit analysis on adding resilience would be a next step for investigation as well as finding true measures to milden the slope of the fragility curve.Civil Engineering and GeosciencesHydraulic Engineerin
- …
