Faalpadenanalyse macrostabiliteit binnenwaarts
Het optreden van een macro-instabiliteit van het binnentalud van een waterkering hoeft niet altijd te leiden tot een overstroming. Na het afschuiven van het binnentalud kan een restprofiel blijven staan dat gedurende het resterende hoogwater voorkomt dat een bres ontstaat. Momenteel wordt hier in het WBI2017 als volgt mee omgegaan:
- Het intredepunt van het kritische glijvlak ligt in de kruin of de bovenste helft van het binnen talud = falen van de dijk. Overdrachtskans falen restprofiel leidend tot een bres = 1.
- Het intredepunt van het kritische glijvlak ligt in de onderste helft van het binnentalud = geen falen van de dijk. Overdrachtskans falen restprofiel leidend tot bres = 0.
De kans op een bres gegeven het optreden van een glijvlak is echter afhankelijk van meer factoren dan alleen het intredepunt. Het optreden van een taludinstabiliteit kan aanleiding zijn voor verdere aantasting van het dijklichaam door vervolgmechanismen, leidend tot bresvorming en overstroming. Dit faalproces wordt door meerdere factoren beïnvloed, waaronder de (kruin)breedte van de dijk, de aard van het dijksmateriaal (zanddijk, kleidijk, zanddijk met oude kleikern etc.), de aanwezigheid van een hoog voorland (dat niet onder water staat onder dagelijkse omstandigheden), of er water uit het aanvankelijk resterende profiel treedt, hoe diep de afschuivende grondmoot wegzakt, wanneer de afschuiving optreedt tijdens het hoogwater, hoe lang het hoogwater duurt, of er sprake is van golfoverslag, en hoeveel dit is, en of noodmaatregelen worden genomen.
Doel van dit onderzoek is een eerste aanzet te geven om te komen tot een scherpere faaldefinitie en een werkwijze die beheerders in staat stelt om de overstromingskans van waterkeringen te bepalen, uitgaande van een begin van een faalproces als gevolg van een binnenwaartse macro-instabiliteit. Hiertoe is een kwantitatieve faalpadanalyse uitgevoerd op een beperkt aantal synthetische cases. In een iteratief proces zijn op basis van input van Deltares experts een narratief en een gebeurtenissenboom, bestaande uit een opeenvolging van knopen, opgesteld. Daarna zijn voor alle knopen overgangskansen bepaald, in de meeste gevallen op basis van bestaande rekenmodellen, die tenslotte zijn gecombineerd in een kans op overstroming. Hiertoe is een groot deel van de berekeningen geautomatiseerd doorgevoerd via Python scripts. Dat maakt dat het doorrekenen van aanvullende cases, in een vervolgstudie, relatief eenvoudig en snel mogelijk is.
Op basis van resultaten van de berekeningen kan worden geconcludeerd dat de kans op overstroming ten gevolge van macro-instabiliteit binnenwaarts aanzienlijk kleiner is dan de kans op alleen macro-instabiliteit binnenwaarts. Voor de beschouwde cases varieert de verschilfactor van minimaal 30 tot maximaal 750. Dit betekent dat de WBI2017 eisen ten aanzien van macro-instabiliteit waarschijnlijk in veel gevallen conservatief zijn. Hierbij hoort de kanttekening van het beperkte aantal cases en de gemaakte vereenvoudigingen. Voor praktische toepassing van de resultaten, bijvoorbeeld in de vorm van aanscherping van de hierboven genoemde WBI2017-criteria of de “Restbreedte-bij-Overhoogte”-methode in het TR Actuele Sterkte, moeten er nog wel verbeteringen in de berekening van de overgangskansen in een aantal knopen worden doorgevoerd (met name die in de kliferosie ten gevolge van overslag), waaronder het correct meenemen van onzekerheden van het model en invoerparameters, en dient ook het aantal cases te worden uitgebreid.