Basis van de rekenmethode in HYDRA-K : rekenmethode voor faalkansen en hydraulische Randvoorwaarden voor waterkeringen langs de Nederlandse kusten en estuaria

In het kader van de voorbereidingen voor het hydraulische randvoorwaardenboek heeft RIKZ de afgelopen jaren een rekenprogramma ontwikkeld: HYDRA-K. De voornaamste functionaliteiten van dit rekenprogramma zijn: • het berekenen van hydraulische randvoorwaarden langs de kust, die bestaan uit een combinatie van de waterstand en golfparameters (het zogenaamde ’ontwerppunt’, ’toetspunt’, of ‘illustratiepunt’) en dienen als invoer voor een toets op de veiligheid; • het berekenen van een faalkans van een waterkering; en • het berekenen van de benodigde sterkte en/of dimensie van de waterkering voor een gegeven veiligheidscriterium. HYDRA-K is ontwikkeld voor de ‘harde keringen’. Faalkansen en ontwerpwaarden van duinen kunnen niet met HYDRA-K berekend worden. In dit rapport wordt de wiskundige basis beschreven van het programma HYDRA-K, de belangrijkste uitgangspunten en de gebruikte meetgegevens. De hoofdcomponenten binnen HYDRA-K bestaan uit: • de statistiek op diep water: marginale statistiek en meerdimensionale statistiek van extreme waarden van de wind, de waterstand en golfparameters; • de vertaling van de statistiek van diep water naar ondiep water nabij de dijk; en • het sterktemodel van de dijk met een faalcriterium. Uit het oogpunt van risicoanalyse verdient het aanbeveling om de aandacht voor de belasting-aspecten en de sterkte-aspecten evenwichtig te verdelen. Omdat RIKZ verantwoordelijk is voor de belastingenkant gaat de aandacht in dit RIKZ-rapport echter vooral uit naar het belastingenmodel. In het rapport wordt gesproken over probabilistische faalkansberekeningen, maar alleen de belastingen worden probabilistisch behandeld. De sterkte van de dijk wordt binnen HYDRA-K deterministisch gemodelleerd. De toegepaste methode die aan de basis ligt van de probabilistische berekeningen met HYDRA-K is relatief nieuw en in Nederland nog niet of nauwelijks toegepast. De methode is vergelijkbaar met statistische methoden als numerieke integratie en Monte Carlo. Aan deze nieuwe methode is de voorkeur gegeven vanwege het relatief geringe aantal veronderstellingen dat voor toepassing van de methode nodig is en vanwege de efficiënte toepassing. De theoretische basis van de methode is afkomstig van De Haan en Resnick [lit. 12] en voor praktische toepassing uitgewerkt door De Valk [lit. 13]. De methode wordt in dit rapport aangeduid met de methode ‘De Haan’. Basis van de rekenmethode in HYDRA-K In 2000 is reeds het rapport ’Basis HYDRA-K’ [lit. 34] verschenen. Hoewel het programma destijds nog niet compleet was, bestond bij veel betrokkenen behoefte aan een toelichting tijdens presentaties van de methode ‘De Haan’ en van daarop gebaseerde toepassingen. Inmiddels bevat HYDRA-K alle functionaliteiten die benodigd zijn voor het berekenen van faalkansen en hydraulische randvoorwaarden, zowel voor het toetsen van de kruinhoogte als de dijkbekleding. Dit rapport beschrijft de rekenmethode in HYDRA-K en is daarmee een uitbreiding en update van ’Basis HYDRA-K’.