Een model voor het hydraulische klimaat ter plaatse van Maasvlakte 2

Een model voor het hydraulische klimaat ter plaatse van Maasvlakte 2

Webbers, P.B.

Vrijling, J.K. (mentor)
Voortman, H.G. (mentor)
Van Gelder, P.H.A.J.M. (mentor)
Battjes, J.A. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

2000-02-01

Om problemen betreffende ruimtetekort in de Rotterdamse haven het hoofd te bieden wordt onderzocht of een nieuw haventerrein voor de kust kan worden aangelegd, de TweedeMaasvlakte. Dit terrein moet voldoende worden beschermd tegen golven afkomstig uit zee en hoge waterstanden. Om golfbrekers en andere civieltechnische constructies ten behoeve van dit project te ontwerpen en uit te voeren is een goede beschrijving van het hydraulische klimaat in de uiterste grenstoestanden in de bruikbaarheidsgrenstoestand vereist. Het afstudeerrapport heeft betrekking op de beschrijving van het hydraulisch klimaat in de uiterste grenstoestand. Dit klimaat zou kunnen worden vastgelegd door een gezamenlijke kansdichtheidsfunctie van de hydraulische lange termijn variabelen. Deze hydraulische variabelen zijn tenminste: de waterstand, de significante golfhoogte, de piekperiode en de hoofdgolfrichting. De vraag is, hoe deze gezamenlijke kansdichtheidsfunctie moet worden beschreven. Dit kan geschieden door middel van fysische modellen of door modellen gebaseerd op de meetdata. De beoogde locatie van de Tweede Maasvlakte ligt ter plaatse van relatief ondiep water terwijl er slechts metingen beschikbaar zijn op relatief diep water (Euro-O platform). De beoogde werkwijze is het hydraulische klimaat eerst ter plaatse van de relatief diep waterlocatie te beschrijven met behulp van fysische modellen en later te vertalen naar de relatief ondiep waterlocatie. Deze vertaalslag valt buiten de hoofdlijn van dit afstudeeronderzoek. Het verband tussen de waterstand en de significante golfhoogte kan worden beschreven door de methode van Vrijling en Bruinsma, welke gebruik maakt van een gemeenschappelijke ontstaansbron, het windveld. Het verband tussen de significante golfhoogte en de piekperiode kan worden beschreven door het golfsteilheidsmodel voorgesteld door Vrijling. Hierbij wordt de koppeling gelegd via de diep water golfsteilheid. Tenslotte kan de hoofdgolfrichting worden gekoppeld aan de windrichting binnen een storm. Om de modellen te verifieren en te kalibreren is er een dataset geselecteerd met onderling onafhankelijke stormen door een combinatie van de Peak Over Threshold methode en de methode van depressiebaan selectie. Bij verificatie van de geinplementeerde modellen geeft de golfgroeirelatie van Bretschneider, welke onderdeel is van het model van Vrijling en Bruinsma, voor golven op ondiep water en beperkte strijklengte te lage waarden voor de significante golfhoogte. Een ander onderdeel van de methode van Vrijling en Bruinsma is de windopzet-windsnelheidsrelatie, waarvan het gemiddelde goed te bepalen is. De metingen vertonen echter wel behoorlijke spreiding om dit gemiddelde. Kennis van de meteorologische weerssituatie boven de gehele Noordzee lijkt belangrijk te zijn om dit laatste aspect te kunnen verklaren. Indien deze twee problemen worden verholpen, kunnen de geimplementeerde modellen het hydraulische klimaat waarschijnlijk goed beschrijven. Extrapolatie kan in dat geval ondersteund worden door fysica. Er is bekeken in hoeverre het geimplementeerde golfsteilheidsmodel wordt ondersteund door het modelvan Battjes/ Mitsuyasu gebaseerd op de piekfrequentie van het zeegangsspectrum. Ook het op metingen gebaseerde model van De Haan is met dit geimplementeerde golfsteilheidsmodel vergeleken. Tenslotte is het geimplementeerde model van Vrijling en Bruinsma vergeleken met deze methode DeHaan. Het fysisch-theoretisch model van Battjes/ Mitsuyasu lijkt het golfsteilheidsmodel niet tegen te spreken en ook de methode De Haan geeft redelijk overeenkomende resultaten, ondanks de verschillende aannames. Bij vergelijking van de modellen voor de relatie tussen waterstand en significante golfhoogte treden er niet te verwaarlozen verschillen op tussen de methode De Haan en de methode van Vrijling en Bruinsma.

hydraulic boundary conditions
wave climate
tidal currents

http://resolver.tudelft.nl/uuid:ecf72180-5454-4a4c-b158-b47ae5472594

TU Delft, Civil Engineering and Geosciences, Hydraulic Engineering

Student theses

master thesis

(c) 2000 Webbers, P.B.