Schiphol in zee: Golfdiffractie om het eiland

Schiphol in zee: Golfdiffractie om het eiland

Van Hoof, J.G.G.

Van de Graaff, J. (mentor)
Booij, N. (mentor)
D' Angremond, K. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

2001-07-01

In deze studie is de invloed van golfdiffractie onderzocht op het golfveld achter een eiland in de Noordzee op 10 km uit de kust. Dit onderzoek is uitgevoerd als afstudeeropdracht voor de studie Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft. Het aanleggen van een eiland voor de Nederlandse kust heeft consequenties voor deze kust. Door de aanleg van het eiland veranderen de golfcondities tussen het eiland en de kust. De gewijzigde golfcondities veroorzaken morfologische veranderingen van de kust en de zeebodem. De ontwikkeling van de kust kan voorspeld worden met kustmorfologische modellen. Deze modellen bevatten een golfmoduul voor de bepaling van het golfveld. Diffractie wordt in de gangbare golfmodulen niet meegenomen. In deze studie wordt onderzocht wat de invloed van de golfdiffractie om het eiland is op het golfveld tussen het eiland en de kust. Door het uitvoeren van numerieke berekeningen wordt het effect van golfdiffractie op het golfveld tussen het eiland en de kust bepaald. Hiervoor zijn het refractie-diffractiemodel GREON en het refractie-model HISWA gebruikt. Om de realiteitswaarde van het model GREON te toetsen, is dit model vergeleken met de Spiraal van Cornu die bekend staat als een betrouwbare analytische methode. Daarnaast wordt onderzocht of in een refractie-model de diffractie te benaderen is door extra richtingsspreiding aan de invallende golven toe te kennen en indien mogelijk, hoe groot deze extra richtingsspreiding moet zijn. Naast het effect van de diffractie op de golfhoogte zijn de effecten van richtingsspreiding van de invallende golven en van lokale opwekking van golven door wind onderzocht voor het golfveld tussen het eiland en de kust. Tussen het eiland en de kust ontstaat een schaduwgebied met een lagere golfenergie. In een situatie met wind en een wijd spectrum van invallende golven treedt er aanzienlijke reductie op in de golfhoogten achter het eiland vergeleken met de onbeschutte situatie. In het geval van een regelmatig golfveld (invallende golven vanuit een richting) heeft golfdiffractie een aanzienlijk effect op het golfveld achter het eiland. Als de invallende golven uit een richting komen, berekent het refractie-diffractie-model GREON iets hogere golven in de schaduwzone van het eiland dan het refractie-model HISWA met een smal richtingenspectrum. Het effect van diffractie is het grootst dicht achter het eiland. In het geval van een regelmatig golfveld kan de diffractie benaderd worden door extra richtingsspreiding aan de invallende golven in het refractie-model HISWA toe te kennen. Vlak achter het eiland blijkt de richtingsspreiding die de diffractie het best benadert groter te zijn dan verder achter het eiland. De best passende richtingsspreiding in HISWA voor de verschillende situaties en locaties, is slechts een schatting en vertoont nauwelijks een uitgesproken trend. Bij een wijd richtingsspectrum van invallende golven werd geen verschil gevonden tussen de golfhoogten berekend met het refractie-diffractie-model GREON en de golfhoogten berekend met het refractie-model HISWA met een vergelijkbare richtingsspreiding, zodat er geen effect van golfdiffractie kon worden aangetoond. De richtingsspreiding van de golven achter het eiland overstemt blijkbaar het effect van golfdiffractie. Het effect van wind (11 m/s) uit westelijke richting loodrecht op de kust op de golfhoogte in het schaduwgebied tussen het eiland en de kust is onderzocht. Het model CREON is weinig geschikt voor het berekenen van het effect van wind op de golfhoogte in een beschut gebied bij afwezigheid van oude golven. Verder achter het eiland is de invloed van de wind op de golfhoogte groter dan dicht achter het eiland als gevolg van de grotere strijklengte over het water. Het golfklimaat in de Noordzee bestaat uit onregelmatige golven die ontstaan door een relatief dichtbij gelegen windveld. Bij de aanleg van een eiland in de Noordzee zal de invloed van diffractie op het golfveld tussen het eiland en de kust minimaal zijn. Richtingsspreiding van golven en lokale opwekking van golven door wind hebben een overheersende invloed op het golfveld achter het eiland. Door de beschutting van een eiland in de Noordzee verandert de kustlijnligging in een wijd gebied achter het eiland. In het schaduwgebied van het eiland voor de kust van Noordwijk zal er aanzanding plaatsvinden van de kust voor Noordwijk en erosie van de aangrenzende kustgedeelten voor Katwijk en ten zuiden van Zandvoort. Beheersmaatregelen in de vorm van zandsuppleties zijn nodig om de aanzanding en erosie tot een aanvaardbaar niveau te beperken. Divergentie en contractie van de stroming rond het eiland heeft tot gevolg dat er een erosiegebied rand het eiland zal ontstaan met diepe erosiekuilen bij de hoeken van het eiland. Adequate bodembescherming van de oevers van het eiland is daarom noodzakelijk. De invloed van de golfdiffractie op het golfveld achter het eiland en dientengevolge op veranderingen in de kustlijnligging is gering. Bij de planning voor de aanleg van een eiland in de Noordzee hoeft nauwelijks gewicht toegekend te worden aan het effect van golfdiffractie.

diffraction
island
North Sea

http://resolver.tudelft.nl/uuid:ec7e0408-7bc9-4dd3-8499-7261f18f352e

Student theses

master thesis

(c) 2001 Van Hoof, J.G.G.