Veiligheidsfilosofie en Actuele Sterkte

De invloed van de onzekerheid in het volumegewicht op macrostabiliteit is afhankelijk van de situatie. Het verdient daarom aanbeveling om de keuze te maken op basis van de resultaten van een gevoeligheidsstudie en van de gekwantificeerde onzekerheid in het volumegewicht. 

Achtergrond: Volgens de ‘Schematiseringshandleiding macrostabiliteit WBI 2017’ moet bij primaire keringen en een regionale proevenverzameling een berekening worden gemaakt met een hoge en lage karakteristieke waarde van het volumegewicht van slappe lagen. Het is vooraf namelijk niet altijd duidelijk welke keuze het meest ongunstig uitpakt. In de 'POVM Werkwijzer bewezen sterkte (2016)' werd nog gesuggereerd dat het niet nodig is om het volumegewicht als stochastische variabele te beschouwen. Een onzeker volumegewicht kan onder bepaalde omstandigheden echter wel degelijk een significante invloed op de faalkans hebben, in het bijzonder bij opdrijfcondities. Het volumegewicht moet in de faalkansberekening dus als stochast  worden meegenomen indien de onzekerheid in het volumegewicht significant is en indien het volumegewicht  in een of meer van de beschouwde scenario's bovendien ook een significante invloed heeft op de stabiliteitsfactor.

De invloed van de onzekerheid in de waterspanning op macrostabiliteit is afhankelijk van de situatie.  Het verdient daarom aanbeveling om de keuze te maken op basis van de resultaten van een gevoeligheidsstudie en van de gekwantificeerde onzekerheid in de waterspanning.  

Achtergrond: Deltares heeft voor twee gevallen ('Vestingwal Hellevoetsluis' en 'Sterke Lekdijken - Wijk bij Duurstede - Amerongen') onderzocht wat de invloed op de faalkans is van het meenemen van onzekerheid in de waterspanning. In deze twee gevallen bleek de invloed beperkt: de betrouwbaarheidsindex nam toe met 0,1 tot 0,2 (faalkansafname factor 1.5 tot 2). In situaties nabij opdrijven kan de onzekerheid in de stijghoogte/waterspanning echter een meer significante invloed hebben. De waterspanning moet dus als stochast in de faalkansberekening worden meegenomen indien de onzekerheid in de waterspanning significant is en indien de waterspanning in een of meer van de beschouwde scenario's bovendien ook een significante invloed heeft op de stabiliteitsfactor.

De toe te passen werkwijze voor de vertaling van het resultaat van een faalkansberekening in een representatieve doorsnede ('Actuele Sterkte' stap 2) naar een vak staat beschreven in het ‘Assemblageprotocol WBI 2017’ en ook in de ‘Schematiseringshandleiding macrostabiliteit WBI 2017’. Voor deze vertaling is de berekende faalkans van het representatieve dwarsprofiel nodig en ook de vaklengte. Analoog aan de semi-probabilistische beoordeling wordt de onzekerheid in geometrie, laagligging en eventueel ook waterspanning binnen het vak verdisconteerd via 'schematiseringsscenario's', met kansen van voorkomen. De werkwijze voor de vertaling van het resultaat van een aanvullende 'Bewezen Sterkte analyse' ('Actuele Sterkte' stap 3) wordt behandeld in het  rapport 'Doorvertaling van bewezen sterkte resultaten naar een dijkvak'.  Het geval waarin de overleefde belasting slechts in een beperkt deel van het dijkvak aanwezig is, is daarbij echter nog niet beschouwd (kennisleemte).

Kader 3.3 uit de Handreiking Faalkansanalyse beschrijft het combineren van de scenario's met en zonder volledige infiltratie bij het samenstellen van de relatie tussen de faalkans en een gegeven waterstand (de 'fragility curve'). Dit gebeurt met hulp van: (1) de twee afzonderlijke 'fragility curves' en (2) de kans op volledige infiltratie bij gegeven waterstand. De kans op volledige infiltratie is daarbij doorvertaald naar de kans op het overschrijden van een bepaalde grenswaarde voor het overslagdebiet. Onder deze grenswaarde wordt volledige infiltratie uitgesloten.  De grenswaarde moet locatiespecifiek worden bepaald, afhankelijk van de kwaliteit van de bekleding en van verder relevante informatie.

• Met de Hydra-NL software kan anno 2020 op de meeste locaties direct de kans worden bepaald op het overschrijden van de grenswaarde bij gegeven waterstand.  Specialisten kunnen deze directe relatie bovendien ook afleiden met hulp van de databases onder het rekenhart van Riskeer.
• Een benaderingsmethode op basis van illustratiepunten biedt een alternatief indien resultaten van de directe methode niet beschikbaar zijn.  Zie het rapport Faalkans Updating 3 cases (2016) voor een toepassingsvoorbeeld van de benaderingsmethode. Voor het bovenriviergebied is de benaderingsmethode overigens conservatiever dan de directe methode. Dit komt omdat de waterstand (afvoer gedomineerd) en de wind in het bovenrivierengebied nauwelijks gecorreleerd zijn, in tegenstelling tot het benedenriviergebied/kustgebied. 

In onderstaande grafieken wordt geïllustreerd hoe de eigen probabilistische resultaten het best kunnen worden vergeleken met de in 2016 gekalibreerde WBI 'schadefactor-lijn' . Op de verticale as staat de stabiliteitsfactor SF uit de semi-probabilistische berekening, gedeeld door een modelfactor gelijk aan 1,06.  De resulterende waarde correspondeert met de schadefactor γ_n. Op de horizontale as staat de betrouwbaarheidsindex die uit de probabilistische berekening volgt. De blauwe lijn representeert de relatie tussen de 'schadefactor' en de betrouwbaarheidsindex, zoals voorgeschreven vanuit het WBI. Deze lijn is in 2016 lijn bepaald door kalibratie op de donkerblauwe punten, onder voorwaarde dat 80 % van deze punten rechts van de lijn moet liggen.  Elk van deze punten representeert daarbij een combinatie van SF/1,06 en betrouwbaarheidsindex voor een bepaalde rekendoorsnede. De voor kalibratie gebruikte punten hebben een betrouwbaarheidsindex die ligt tussen 2 en 7.

De eigen resultaten worden in deze grafieken voorbeeldsgewijs getoond als 'Actuele Sterkte' resultaten'.

Om na te gaan in hoeverre de 'Actuele Sterkte' resultaten' overeen komen met de resultaten die zijn gebruikt voor kalibratie kan het best worden gekeken naar:

• het aantal punten links van de lijn versus het aantal punten rechts van de lijn. Zie de linkergrafiek. Bij goede overeenkomst moet ruwweg 80 % rechts liggen.
• De ligging van de punten vergeleken met de puntenwolk waarop is gekalibreerd (de donkerblauwe punten). Zie de rechtergrafiek. Bij goede overeenkomst moeten de eigen resultaten liggen binnen de puntenwolk die voor kalibratie is gebruikt.