TU04 Extradune: Dune safety during mega-storms

Aanleiding van het project

Het voorkomen van overstromingen is zowel nationaal als mondiaal een grote aan klimaatverandering gerelateerde uitdaging. Momenteel zijn de vigerende beoordelingsregels voor duinwaterkeringen maar beperkt geldig voor de Nederlandse Kust. Er is behoefte aan een consistente methode die algemeen toepasbaar is.
Op dit moment worden duinwaterkeringen getoetst met het empirische model Duros+ (afgeregeld op data van laboratoriumproeven). De empirische formule is strikt genomen alleen toepasbaar op lange rechte stukken kust met een hoog duinprofiel (het is afgeleid voor de duinen van Delfland), dit is ongeveer 30% van de Nederlandse kust. Voor de overige 70% geldt:
• 30%: voldoet niet aan deze eis. Echter omdat Duros+ meestal een iets conservatief resultaat wordt Duros+ hier toegepast.
• 30%: in gebieden met meerdere lage en smalle duinen achter elkaar die samen de zeewering vormen, en sterk gekromde kusten is Duros+ niet toepasbaar en geeft een verkeerd (te optimistisch) antwoord
• 10%: dijk-duin overgangen (badplaatsen zoals Scheveningen, Katwijk, etc) Duros+ niet toepasbaar en geeft een verkeerd (te optimistisch) antwoord.

Verdere uitbreiding van de empirische formules heeft geen meerwaarde en is het beter om een proces-gebaseerd model toe te passen, zoals XBeach dat specifiek voor dit soort toepassingen al gebruikt wordt in NL en het buitenland. Het is echter nog niet ingebed in het duinbeoordelingsspoor.

Doel van het project

Doel van het project is de verkenning, uitbreiding en validatie van XBeach om in 2023 in de gedetailleerde toets/beoordeling Duros+ te vervangen als 1D duinafslaginstrument.

De eerste stap binnen dit PhD project is om een uitbreiding te maken op de beschikbare data van het duinafslagproces. Op dit moment bestaat de dataset uit laboratoriummetingen uitgevoerd in een golfgoot voor 1 duinprofielvorm, 1 korreldiameter, loodrecht invallende golven en een beperkte variatie (3) aan golfcondities. De uitbreiding van de dataset is op basis van een veldproef uit te voeren in het veldlaboratorium van de TU Delft waarbij de profielvorm en korrel diameter wordt gevarieerd. Door natuurlijke variatie zullen ook de golf- en waterstandscondities variëren. Het duinsafslagproces en de omgevingscondities zullen worden bemeten door een golfboei, drone, laser en drukdozen te gebruiken.
In de tweede stap wordt de verkregen dataset gebruikt om de onderliggende fysica te analyseren. De rol van korrelgroottediameter, profielsteilheid, vegetatie, hard/zacht elementen en de mate van impact (erosie, golfoverslag) zullen in kaart worden gebracht. Op basis hiervan zal een meer universele beschrijving van het duinafslagproces tot stand komen. Overeenkomstige aanpassingen zullen worden gedaan in het XBeach model om dit model te verbeteren en door te ontwikkelen. Deze ontwikkeling gaat in twee stappen, in samenwerking met Deltares waar een synchroon project voor de ontwikkeling van XBeach (gefinancieerd door RWS) zal gaan lopen. In stap 1 wordt het model uitgebreid voor een universelere toepassing in 1D (kustdwars) waarbij vooral de korreldiameter en de duinvorm van belang is, alsmede harde keringen. Dit maakt het model geschikt voor toepassing op 70% van de kust. In stap 2 wordt een uitbreiding gemaakt naar 2D waarbij de variatie van duinlandschappen kan worden meegenomen in de beoordeling, waarmee de resterende 30% van de kust is afgedekt..

Omschrijving van de activiteiten

2020-2022: Ontwerp, aanleg en monitoring protoduin zandmotor
2020-2021: Referentieberekeningen XBeach op nationale en internationale sites
2021-2023: Proces onderzoek in situ naar invloed van:
* Korreldiameter
* Profielsteilheid
* Vegetatie
* Hydraulische Randvoorwaarde
* Complexe geometrieen
en door-vertalen naar nieuwe modelformuleringen.
2024: Afronding dissertatie

Verwachte resultaten

Volgnummer Wat
1a Full-scale testsite voor duinonderzoek
1b Open access dataset van veldmetingen
1c Disseminatie veldproef & Monitoring
2a Publicatie over effecten fysische parameters en hydrodynamische randvoorwaarde in relatie tot duinafslag.
2b Publicatie over duinafslag in complexe situaties
2c Publicatie over golfoverslag en effecten vegetatie
3 Dissertatie

Innovativiteit

In aanvulling op bovenstaande innovatieve doelen zal het project zich methodisch onderscheiden door het opzetten van een veldexperiment waar duinafslag wordt onderzocht met een prototype duin in het veld. Dit zal het eerste prototype schaal duin afslagexperiment in het veld zijn.
Dit project zal unieke samenwerking op toetsing van duinen tussen waterbeheerders, industrie en universiteit bevatten. Met een korte lijn van funderend onderzoek naar toepassing.

Valorisatie

Proefschrift (TU Delft)
De resultaten van de veldmetingen worden Open Access gepubliceerd en zijn daarmee toegankelijk voor diverse partijen. TUD, Deltares, STOWA en RWS kunnen deze gegevens gebruiken in hun lopende onderzoekslijnen
.