REFLEX: Duinafslag hydrodynamica: de rol van frequentie-afhankelijke REFlectie tijdens EXtreme stormen
Samenvatting project
Grote delen van Nederland zijn laaggelegen en daardoor extreem kwetsbaar voor overstromingen. De duinen langs de Nederlandse kust zijn daarin een belangrijke barrière en worden geregeld getoetst op hun weerstand tegen extreme stormen. Deze veiligheidstoets wordt uitgevoerd met een empirisch model gebaseerd op uitgebreide prototype laboratorium metingen. De voorspellende waarde van het model is daarmee beperkt door de keuzes die gemaakt zijn in de uitvoering van de experimenten. Dat geldt met name voor de weergave van de lange golven nabij de duinvoet die een belangrijke rol hebben in de duinafslag. Hierdoor is het onduidelijk of de huidige aanpak wel of niet conservatief is in het voorspellen van duinafslag in het veld.
Het doel van REFLEX is om de grootschalige laboratorium proeven te verbinden met storm condities in het veld en daarmee nieuwe kennis te verkrijgen die gebruikt zullen worden om de onzekerheid van de veiligheidstoetsing te verkleinen. Er zal specifiek gekeken worden naar de lange golf transformatie vanaf dieper water tot aan de duinvoet en de bijbehorende duinafslag gedurende een uniek veld experiment waarbij een kunstmatige duin gebouwd wordt nabij de hoog water lijn. Deze nieuwe data is essentieel in de verbetering en ontwikkeling van bestaande en nieuwe modellen voor de toetsing van de kustveiligheid tijdens extreme condities alsmede de verkenning van toekomstige scenario’s onder de invloed van klimaat verandering.
Doel van het project
Het overstijgende doel van REFLEX is een brug te slaan tussen de grootschalige laboratorium proeven en de daadwerkelijke storm condities in het veld om zo bij te dragen aan een verbeterde toetsing van de Nederlandse kustveiligheid. Om preciezer te zijn REFLEX zal ons begrip en kennis van duinafslag ten gevolge van de golftransformatie tijdens storm condities van zowel korte als lange golven over ruimtelijk variërende bodemtopografie vergroten Een essentieel onderdeel van deze analyse betreft de ontwikkeling van de golfreflectie tijdens de storm. In beginsel zullen de korte golven verdwijnen door breken in de brandingszone voordat ze de duinvoet bereiken. Langere golven daarentegen groeien naarmate ze dichter bij de kust komen en reflecteren tegen de duinvoet. Deze reflectie leidt tot een hogere oploop bij het duin en daarmee meer duinafslag. De mate van reflectie is een combinatie van de golflengte en de steilheid van het bodemprofiel. Het bodemprofiel wordt flauwer tijdens de storm en daarmee neemt de reflectie met bijbehorende oploop en duinafslag af. Het is dus belangrijk de frequentie-afhankelijke reflectie te meten. Het 2-jarig project zal worden uitgevoerd door een postdoctoral onderzoeker in nauwe samenwerking met het aanpalende ExtraDune TKI project (TU04). De verwachting is dat de analyse van deze nieuwe data een belangrijke verbetering zullen geven in het begrijpen van de invloed van lange golven. Hierdoor kan de vertaling van de grootschalige laboratorium proeven naar veldcondities gemaakt worden. Dat zal op zijn beurt tot een meer betrouwbare toetsing van de kustveiligheid en dito verkleining van de onzekerheid. Dit geldt niet alleen voor de huidige empirische modellen maar zeker ook voor de meer proces-gebaseerde modellen zoals XBeach waarbij de nieuwe data gebruikt zal worden om de juiste randvoorwaarden af te leiden alsook de modellen te kalibreren en valideren voor toekomstige scenario’s te onderzoeken onder de invloed van klimaat verander
Motivatie
Tijdens dit project wordt een unieke data set verzameld die gebruikt zal worden om de invloed van lange golven op de duinafslag in het veld in kaart te brengen. Dit geldt zowel voor de randvoorwaarde op dieper water, de korte en lange golf transformatie als te interactie met het duin tijdens storm condities. De nieuwe data maakt het mogelijk om een gedetailleerde model verificatie en validatie uit te voeren waarmee op een systematische wijze onderzocht kan worden wat de effecten van de beperkingen van grootschalige laboratorium proeven op de kustveiligheid zijn. Hierdoor kunnen we een brug slaan tussen de eerder uitgevoerde grootschalige laboratoriumproeven, waarop onze huidige toetsing is gebaseerd, en de daadwerkelijk stormcondities in het veld. Dit zal leiden tot betere kennis en meer betrouwbare inschattingen van de (toekomstige) kustveiligheid tijdens extreme condities.
Uitgevoerde acties
Mid 2020-begin 2021: Ontwerp en uitvoering van het veldexperiment2021: Data analyse van de lange golf randvoorwaarden. 2022: Data analyse en modelering van frequentie-afhankelijke golfreflectie nabij de duinvoet
Valorisatie
1 Open access dataset van veldmetingen in 2022
TUD, Deltares, Zabawas TUD (Reflex post-doc, ExtraDune promovendus, data steward, C.J. Zanen Leerprogramma)
2 Wetenschappelijk artikel over de lange golf randvoorwaarden langs de Nederlandse kust in 2021
TUD, Deltares, Nortek, Zabawas TUD (Eerste auteur: REFLEX postdoctoral onderzoeker)
3 Wetenschappelijk artikel over de frequentie-afhankelijke golfreflectie nabij de duinvoet in 2022
TUD, Deltares, Nortek, Zabawas TUD (Eerste auteur: REFLEX postdoctoral onderzoeker
Intellectueel eigendom
1 Bij partner Open source publicatie van data toegankelijk gemaakt door 4TU datacenter
2 en 3 Publicatie
Informatievoorziening project
Persbericht bij aanbouw van duin en tijdens veld metingen, publicaties op website TKI en TU Delft.
Projectvoorwaarden
Elke geïnteresseerde persoon of groep kan deelnemen aan het project door deskundigheidsuren en/of geld bij te dragen. Ze kunnen dit doen door rechtstreeks contact op te nemen.