Details

Bij dijkversterkingsproject SAFE wordt gewerkt aan het versterken van de dijk tussen Streefkerk, Ameide en Fort Everdingen. Daarbij wordt eerst 10 kilometer versterkt, en later de rest van het dijktraject. Deltares heeft op basis van de beschikbare betrouwbaarheidsanalyses de trajectfaalkansen na versterking bepaald, en een aantal aanscherpingen in de faalkansschatting gedaan. Uit deze analyses blijkt dat voor de beide normtrajecten 16-3 en 16-4 waarop versterkt wordt de faalkans na de dijkversterking (zichtjaar 2030) waarschijnlijk kleiner is dan 1/1000 per jaar.

Bij het uitvoeren van de analyses is gekeken hoe ruimtelijke onzekerheden goed in rekening kunnen worden gebracht. Voor macrostabiliteit is daarbij gekeken naar de relatie tussen schematisering, definitie van de doorsnede en hoe de doorsnedefaalkans vertaald kan worden naar de faalkans van een dijkvak. Dit is voor 3 strekkingen geïllustreerd, waaruit blijkt dat de dijkvakken die in SAFE bij het ontwerp worden gehanteerd niet homogeen zijn: bekende variaties in de ondergrond en geometrische variaties zorgen er eigenlijk altijd voor dat de faalkans binnen een vak zeer variabel is. Dit maakt het moeilijk om op basis van de faalkansen voor een enkele doorsnede in een vak een schatting te geven van de faalkans van het hele vak. De gangbare methode in de betrouwbaarheidsanalyse is om per vak uit te gaan van een doorsnede met een gemiddelde faalkans en deze te verschalen naar de faalkans voor het betreffende vak. Op basis van de analyses blijkt echter dat het zoeken naar een doorsnede met een gemiddelde faalkans in de praktijk niet werkbaar is, en dat beter gezocht kan worden naar een realistische schematisering van de minst betrouwbare doorsnede en een daarop afgestemde verschalingslengte. Daarbij helpt het vaak om vakken in kleinere delen te verdelen. Met de iteratieve aanpak die in dit rapport wordt voorgesteld kan het lengte-effect op een effectieve wijze met de gewenste nauwkeurigheid worden bepaald.

Voor piping is binnen het project voor de meeste dijkvakken de uittredepuntenmethode toegepast. Hierbij worden met grote dichtheid ruimtelijke variaties in rekening gebracht. Bijkomend voordeel is dat hierdoor geen lengte-effectfactoren nodig zijn, maar op basis van de toegepaste windowmethode direct de vak- of trajectfaalkans kan worden bepaald. Uit de analyses blijkt verder dat een gebruikelijke aanpak op basis van doorsnedeberekeningen niet perse tot een veilig resultaat leidt: het missen van een (geometrisch) zwak punt kan leiden tot een onderschatting van de faalkans. Een andere bevinding uit de analyses is dat bij beide trajecten de geïmpliceerde faalkansen afgeleid uit semi-probabilistische berekeningen voor locaties met een lage betrouwbaarheid leiden tot een overschatting van de faalkans, en voor locaties met hoge betrouwbaarheid tot een onderschatting. Dit pleit voor het breed toepassen van probabilistische analyses voor vakken met een significante bijdrage aan de trajectfaalkans, of het uitvoeren van projectspecifieke kalibraties.

In het rapport zijn verder handvatten gegeven voor het systematisch omgaan met ruimtelijke onzekerheden, waarbij met name ook oog moet zijn voor het verband tussen keuzes in de schematisering en hoe deze zich vertalen naar een realistische faalkansinschatting op vakniveau. Aanbevolen wordt om dit te vertalen naar een breder toepasbare en coherente schematiseringsaanpak. De hier uitgewerkte aanpak geeft daar een praktische en werkbare invulling aan die goed uitvoerbaar is met de beschikbare kennis en methoden.

In the dike reinforcement project SAFE, work is being done to strengthen the dike between Streefkerk, Ameide, and Fort Everdingen. Initially, 10 kilometers will be reinforced, followed by the rest of the dike section. Based on available reliability analyses, Deltares has determined the section failure probabilities after reinforcement and made several refinements to the failure probability estimates. These analyses show that for both dike segments 16-3 and 16-4, which are being reinforced, the failure probability after dike reinforcement (target year 2030) is likely less than 1/1000 per year.

In conducting the analyses, attention was given to properly accounting for spatial uncertainties. For slope instability, the relationship between schematization, definition of cross-sections, and how the cross-section failure probability can be translated into the failure probability of a dike segment was examined. This was illustrated for three sections, showing that the dike segments used in the SAFE design are not homogeneous: known variations in the subsoil and geometric differences almost always result in highly variable failure probabilities within a segment. This makes it difficult to estimate the failure probability of an entire segment based on a single cross-section. The standard method in reliability analysis is to use a cross-section with an average failure probability per section and scale this to the segment’s failure probability. However, the analyses show that finding a cross-section with an average failure probability is not practical, and it is better to look for a realistic schematization of the least reliable cross-section and a corresponding scaling length. It often helps to divide sections into smaller more homogeneous sections. The iterative approach proposed in this report allows the length effect to be determined effectively and with the desired accuracy.

For piping, the exit point method was applied to most dike segments within the project. This method accounts for spatial variations with high density. An additional advantage is that no length effect factors are needed, and the segment or section failure probability can be directly determined using the applied window method. The analyses further show that a conventional approach based on cross-section calculations does not necessarily lead to a conservative result: missing a (geometric) weak point can result in underestimating the failure probability. Another finding is that for both segments, the implied failure probabilities derived from semi-probabilistic calculations for locations with low reliability lead to an overestimation of the failure probability, and for locations with high reliability to an underestimation. This supports the broad application of probabilistic analyses for segments that significantly contribute to the segment failure probability, or the execution of project-specific code calibrations.

The report also provides guidelines for systematically dealing with spatial uncertainties, with particular attention to the relationship between choices in schematization and how these translate into a realistic failure probability estimate at the segment level. It is recommended to translate this into a more broadly applicable and coherent schematization approach. The approach developed here offers a practical and workable implementation that can be effectively executed with the available knowledge and methods.