ministerie van verkeer en waterstaat
NJkSWaftGrStdat
dienst binnenwateren/riza
I
ministerie van verkeer en waterstaat
rykswaterstaat
dienst binnenwateren / riza
vestiging Dordrecht,
van Leeuwenhoekwcg 20
3316 AV Dordrecht
tcL 078-322500, fax. 078-315003
Faalkanseisen Haringvlietsluizen volgend
uit het veiligheidscriterium tegen overstroming in het benedenrivierengebied in een
situatie met SVKW.
SAMENVATTING:
Er wordt een benaderingsmethode
gepresenteerd, die in een situatie waarin
meerdere keringen de waterstanden in
een gebied bepalen, combinaties van
faalkanseisen kan afleiden, om het tegen
overstromen te beveiligen. De methode is
uitgewerkt ter bepaling van de faalkanseisen voor de Haringvlietsluizen, waarbij
met de aanwezigheid van een SVKW
rekening wordt gehouden.
WERKDOCUMENT
auteur(s) :
datum
:
nr. 90.130X;
I.C.M. H e l s l o o t
s e p t . 1990
proj. ADV*ZH.
ministerie van verkecr en waicrstaat
I'ijkswaterstiiat
dienst binnenwateren / riza
Faalkanseisen Haringvlietsluizen volgend uit het veiligheidscriterium tegen overstroming in het benedenrivierengebied in een situatie met SVKW.
Inhoud:
Pg1. Inleiding
2
2. Veiligheidsbenadering benedenrivierengebied in een situatie
met meerdere keringen
4
3. Veiligheidsbeschouwing Haringvlietsluizen
7
4. Definitie faalkanseis Haringvlietsluizen
9
5. Samenvatting en conclusies
12
1. Inleiding.
Essentieel in een integrale veiligheidsbeschouwing is de definitie van een uitgangssituatie in het benedenrivierengebied, waarin de (afsluitbare) openingen naar zee zijn
vastgelegd. Het behelst hier met name de situatie in de Nieuwe Waterweg, waar
voor 1996 een stormvloedkering (SVKW) gepland staat. Anderzijds ligt de toekomstige situatie betreffende de waterkering door Europoort nog niet vast. Mogelijke optie
hierbij betreft het doorgraven van de Beerdam en het verwijderen van de Rozenburgse sluis, waarbij de veiligheid tegen overstromen gewaarborgd moet worden door
een stormvloedkering in het Hartelkanaal te situeren.
Afgezet tegen een te alien tijde open verbinding met de Noordzee, zal een afsluitbare opening de (maatgevende hoog)waterstanden in het aan binnenzijde gelegen
gebied beinvloeden. Op welke wijze dit gestalte gaat krijgen, hangt (bij overigens
gelijk blijvende omstandigheden) af van:
DBW/RIZA
a)
b)
c)
de beheersstrategie van de kering,
de nauwkeurigheid van de waterstandsvoorspellingen, indien die ten grondslag liggen aan de beheersstrategie,
de faal- en bezwijkkans van de kering.
Ad a). De beheersstrategie definieert de bediening van de kering. De belangrijkste
parameters die de waterstanden beinvloeden zijn:
•
•
•
•
sluitfrequentie (hoe vaak wordt de kering gesloten),
sluitpeil (wat is het begintijdstip van de sluiting),
tijdsduur van de sluiting (hoe lang blijft de kering gesloten),
inlaat- en spuistrategie (wat is het doorlaatdebiet tijdens de sluitingsoperatie).
De Haringvlietsluizen en de SVKW vormen in dit opzicht twee extremen. De eerste
blijft elk hoogwater gesloten, terwijl laatstgenoemde een sluitfrequentie heeft die e6n
maal per 5 a 10 jaar bedraagt. Een kering, die elk hoogwater dichtgaat, heeft in
principe de grootst mogelijke reducerende invloed op de hoogwaterstanden in het
achterliggende gebied.
Ad b). Een kering, die slechts gesloten dient te zijn bij extreme hoogwaterstanden, is
in haar beheer afhankelijk van de nauwkeurigheid van stormvloedvoorspellingen. Een
kering als de Haringvlietsluizen is, onder het huidige beheersprogramma, niet
afhankelijk van waterstandsvoorspellingen. Deze dient te alien tijde bij een zeestand
die hoger is dan de binnenwaterstand gesloten te zijn.
Ad c). Bij elke kering afzonderlijk bestaat er een kans op weigering terwijl zij moet
functioneren (faalkans) en een kans op bezwijken tijdens functioneren (bezwijkkans).
In een veiligheidsbeschouwing in het benedenrivierengebied dienen bovengenoemde
aspecten van alle aanwezige keringen integraal te worden opgenomen.
In dit kader zal worden uitgegaan van een situatie waarbij zich een stormvloedkering
in de Nieuwe Waterweg (SVKW) bevindt en waarbij geen open verbinding door
Europoort wordt gecreeerd. De Haringvlietsluizen dienen volgens het vigerende
lozingsprogramma (LPH '84) te functioneren.
De beschouwing heeft als doel in een dergelijke situatie de faalkanseisen van de
Haringvlietsluizen te definieren, zodanig, dat de veiligheid tegen overstromen in het
benedenrivierengebied wordt gewaarborgd.
DBW/RIZA
2. Veiligheidsbenadering benedenrivierengebied in een situatie met meerdere
keringen.
In een situatie waarbij twee keringen moeten functioneren om de waterstanden in
het achterliggende gebied te beheersen, zijn tevens twee faalbronnen aanwezig, die
de veiligheid in het benedenrivierengebied kunnen bedreigen. De beide keringen
dienen dan ook tezamen aan een zekere faalkanseis te voldoen. Deze totale eis zal
verdeeld moeten worden over de afzonderlijke keringen. Indien handhaving van de
maatgevende hoogwaterstanden en een vaste beheersstrategie als uitgangspunten
worden gehanteerd, zal elke verhoging van de faalkans van 6en kering gecompenseerd dienen te worden door een reductie in de faalkans van de andere kering.
Om de methode van benaderen inzichtelijk te maken, zal in een eerste, hypothetische beschouwing worden verondersteld, dat beide keringen in het benedenrivierengebied slechts in twee toestanden kunnen voorkomen. De SVKW kan geheel
geopend zijn of kan, volgens een zekere strategic, zijn gesloten. De Haringvlietsluizen kunnen functioneren zoals gedefinieerd in LPH '84 of kunnen, op een
bepaalde manier, falen. Met name in het geval van de Haringvlietsluizen zal het
duidelijk zijn, dat met een dergelijke veronderstelling slechts €6n effect van falen
wordt verdisconteerd. De nu te presenteren analysemethode blijft op deze manier
echter inzichtelijk en kan in een later stadium, op analoge wijze worden uitgebreid.
Dit geldt dan voor een situatie met meerdere faalmechanismen van bijvoorbeeld de
Haringvlietsluizen, maar ook voor een, waarbij meer dan twee keringen in de
veiligheidsbeschouwing worden opgenomen.
Met de gedefinieerde standen zijn 4 combinaties mogelijk. Voor elk van deze
combinaties kunnen de hoogwaterstanden in het benedenrivierengebied worden
geschat, afhankelijk van de hydraulische randvoorwaarden, opgelegd door de zee en
de rivieren. Uit de bekende voorkomensfrequenties van de zee- en rivierrandvoorwaarden kunnen vervolgens per station 4 hoogwateroverschrijdingsfrequentielijnen worden geconstrueerd. Figuur 1 geeft dit weer voor een station in het
benedenrivierengebied, dat meer onder invloed van de bediening van de Haringvlietsluizen staat, dan die van de SVKW. Elke lijn geeft de kans op overschrijding van
een zekere hoogwaterstand bij bewust station, gegeven de combinatie van toestanden
van beide keringen.
Teneinde nu de overschrijdingskans van een bepaalde hoogwaterstand bij dat station
(F(H,)) te berekenen, zijn de kansen nodig, dat een bepaalde overschrijdingslijn
geldig is, of, anders gesteld, zijn de kansen nodig, dat, gegeven een hoogwaterstand
H„ de Haringvlietsluizen en/of de SVKW goed dan wel niet functioneren.
Van deze kansen kan het volgende worden gesteld:
DBW/RIZA
Uitgaande van de veronderstelling dat beide keringen slechts in twee toestanden
kunnen voorkomen, zal de kans dat een kering in een bepaalde toestand verkeert
het complement zijn van de kans op optreden van het alternatief. Evenzo dient de
som van de kans op optreden van de 4 combinaties van standen exact 1 te bedragen. Voorts lijki het, gegeven het huidig en voorgenomen beheer van resp. de
Haringvlietsluizen en de SVKW, aannemelijk te veronderstellen dat het falen van
beide keringen onafhankelijk gebeurt.
De kans dat de SVKW is geopend, gegeven een hoogwaterstand H, bij bepaald
station, is opgebouwd uit twee kansen. Enerzijds is dat de kans dat, gegeven H„ de
SVSD-voorspelling beneden het sluitcriterium van de SVKW heeft gelegen. Anderzijds is dat de kans, dat, gegeven H„ de voorspelling wel boven het sluitcriterium
heeft gelegen, dat de kering dus dicht dient te gaan, maar daarin faalt of daarbij
bezwijkt.
In formulevorm:
p(SVKWop<rn | H , ) =
PsvKWopcn|m-svsD + ( 1 - PSVKWO,>CT|HI-SVSD) CtksvKw
(1)
waarbij de trefzekerheid van de SVSD-voorspelling wordt gesimuleerd door een
normale verdeling met als karakteristieken een gemiddelde voorspelfout (MSVSD) en
een standaardafwijking in de voorspelfout (a^u)De kans dat de kering dicht is bij bewuste waterstand bedraagt dan:
ptSVKW^, | HO = 1 - p(SVKWopCT | H.)
(2)
De huidige beheersstrategie van de Haringvlietsluizen is niet gebaseerd op waterstandsvoorspellingen. Hier spelen slechts een faal- en bezwijkkans (cfkH^). Met de in
deze vereenvoudigde beschouwing geldige veronderstelling ontstaat:
pCHvlsUlH.)
= 1 -cfk^
P C H V I S U J H O = cfk^
(3)
(4)
Hierbij geeft cfkHvw dus de totale faal- en bezwijkkans van de sluizen weer, waarbij
optreden te alien tijde leidt tot eenzelfde toestand van de schuiven. Indien meerdere
ongewenste situaties worden beschouwd dient zowel het aantal als de inhoud van de
vergelijkingen te worden uitgebreid. De vergelijkingen kunnen eveneens aangepast
moeten worden bij een wijziging in het beheer van de sluizen. Indien deze als
stormvloedkering zullen worden gebruikt, waarbij bediening wordt gebaseerd op
waterstandsvoorspellingen, zal de volledige faalkanseis moeten worden verdeeld over
de mogelijkheid op een "fatale" misser in de voorspelling en een faal- en bezwijkkans van de schuiven. De verwerking van deze faalkans dient dan wel anders te
geschieden omdat ze niet meer als onafhankelijk t.o.v. falen van de SVKW kan
DBW/RIZA
worden beschouwd: beide beheersstrategieen zijn gebaseerd op een SVSD-waterstandsvoorspelling.
Met de overschrijdingslijnen van alle combinaties van toestanden van de keringen die
(worden verondersteld) voor( te )komen en de hiermee geassocieerde kans op
optreden, kan de totale kans op overschrijding van een hoogwaterstand worden
bepaald. Met de hier gehanteerde aannamen kan dit (voor een zeker station) als
volgt worden omschreven (zie tevens figuur 1):
F(H.) = p t H v l s l ^ l H . ) [ p(SVKW opco |H 1 )*F(H 1 |Hvlsl fiteod SVKW opeo ) +
p ( S V K W ^ | H,)*F(H, | H v l s l ^ • SVKWdKhl) ]
+ p ( H v l s U | H , ) [ p(SVKW opm |H 1 )*F(H I |Hvlsl u , H SVKW opm ) +
p(SVKWdKh, | H,)*F(H, | H v l s U • SVKWdkh<) ]
(5)
Na kwantificering van bovengenoemde parameters kan per station, in combinatie
met de faalkans van de SVKW, een faalkanseis voor de Haringvlietsluizen worden
afgeleid, en wel door te voldoen aan de eis dat de aldaar geldende maatgevende
hoogwaterstand niet vaker mag worden overschreden dat het ermee geassocieerde
veiligheidsniveau. Het station met de strengste faalkanseis (d.w.z. de laagste cfk,^,)
zal dan maatgevend zijn.
Uitbreiding naar een volledige analyse impliceert het in rekening brengen van alle
relevante ongewenste standen van de sluizen. De analyse kan dan op analoge wijze
plaatsvinden. Daartoe dienen per ongewenste gebeurtenis voor in principe elk station
in het bekken twee overschrijdingslijnen te worden geconstrueerd, namelijk 6€n in
combinatie met een open SVKW en 6en in combinatie met een SVKW die op een
zekere wijze is gesloten. De stations die het meest gevoelig zijn voor een zekere
faalgebeurtenis dienen te worden geselecteerd. Deze zijn maatgevend voor de
faalkanseisen. Aan elke overschrijdingslijn van het maatgevende station kan vervolgens een faalkanseis aan betrokken ongewenste gebeurtenis worden verbonden,
zodanig, dat de combinatie van alle faalkanseisen nog voldoet aan de veiligheidseisen. Hierbij dient te worden opgemerkt, dat slechts die ongewenste gebeurtenissen
beschouwd hoeven worden, waarbij de samengestelde kans op MHW-overschrijding
bijdraagt aan het gestelde veiligheidsniveau. Deze samengestelde kans is het produkt
van de kans op optreden van de ongewenste gebeurtenis en de kans op optreden
van hydraulische condities waarbij dan MHW-overschrijding plaatsvindt.
DBW/RIZA
3. Veiligheidsbeschouwing Haringvlietsluizen.
Uit de gepresenteerde benadering blijkt, dat ter bepaling van de faalkanseisen van
de sluizen in eerste instantie grofstoffelijk inzicht verkregen moet worden in de orde
van grootte van de afzonderlijke kanscomponenten, die -gecombineerd- kunnen
leiden tot MHW-overschrijding. Uitgaande van faalmechanismen van de sluizen kan
dan gesteld worden dat slechts die ongewenste gebeurtenissen beschouwd hoeven
worden, waarbij de samengestelde kans op MHW-overschrijding bijdraagt aan het
gestelde veiligheidsniveau. Deze samengestelde kans is het produkt van de kans op
optreden van de ongewenste gebeurtenis en de kans op optreden van hydraulische
condities waarbij dan MHW-overschrijding plaatsvindt.
Faalmechanismen, verbonden aan de uitvoering van LPH'84, kunnen worden
uitgesplitst naar twee bronnen:
1. de techniek van de schuifbewegingen faalt en
2. de bediening faalt.
Een eerste analyse van het systeem geeft meteen al aan dat uitvoering van het
lozingsprogramma vrijwel gegarandeerd lijkt.
Ad 1. Technisch gesproken is dermate veel redundance in het systeem aanwezig,
dat de effecten van dergelijke faalmechanismen niet zullen bijdragen aan de
veiligheidseis.
Ter toelichting kan het volgende gesteld worden. Analyse van de KEMA heeft
geresulteerd in een aantal schattingen voor het niet functioneren van de (dubbel
uitgevoerde) schuiven in het systeem:
• de kans dat een doorstroomopening onterecht open is bedraagt ca. IO"3,
• de kans dat een doorstroomopening onterecht dicht is bedraagt ca. IO"2.
• Voor de kans op een situatie met meerdere schuiven buiten functie kan grofweg
gesteld worden dat voor elke schuif meer de kans met een factor 10 verkleind
kan worden.
Nu wordt LPH'84 uitgevoerd door, afhankelijk van de bovenrijnafvoer te Lobith een
zeker doorstroomoppervlak te creeren. In de regel gebeurt dit door meerdere
schuiven tegelijk te heffen. Dit impliceert dat een technisch mankement in een groot
aantal gevallen gecompenseerd kan worden door middel van manipulatie met wel
functionerende schuiven.
De kans dat een schuif onterecht is gesloten zal daarmee vrijwel nooit tot MHWoverschrijding leiden: in de meeste situaties kan de gewenste doorstroomopening
worden bereikt door andere schuiven hoger te heffen. Een situatie, waarbij de afvoer
dermate hoog is, dat alle schuiven geopend dienen te zijn, (en daarmee het tekort
aan doorstroomoppervlak niet gecompenseerd kan worden,) zal voor beveiliging
1 DBW/RIZA
tegen overstromen geen bedreiging vormen. Een extreme afvoer zou pas bedreigend
kunnen worden in een situatie, waarbij minstens de helft van de schuiven buiten
functie is. De gecombineerde kans op een dergelijke situatie is al zo gering (orde
1010), dat ze niet in de beschouwing hoeft te worden meegenomen.
Een ongewenste situatie met gesloten schuiven zou overigens kunnen ontstaan
gedurende onderhoudswerkzaamheden. De schuiven die dan buiten bedrijf zijn
gesteld, zouden, in geval van hoge afvoeren, niet geheven kunnen worden.
In deze is dan ook een voorwaarde gesteld aan het onderhoudsprogramma van de
Haringvlietsluizen. Deze houdt in dat het buiten bedrijf stellen van schuiven voor
onderhoud niet mag leiden tot (o.a.) een verhoogde kans op MHW-overschrijding in
het noordelijk Deltabekken.
Een situatie, waarbij het falen van £en of meerdere schuiven niet door manipulatie
met andere gecompenseerd kan worden, is er een, waarin alle schuiven gesloten
dienen te zijn.
In geval er een doorlaatopening onterecht geopend is, vindt MHW-overschrijding
plaats indien, bij overigens gemiddelde omstandigheden, een hoogwaterstand van ca.
NAP +5,45 m bij Hoek van Holland optreedt. Deze stand wordt ca. eens per
40.000 jaar bereikt. Gecombineerd optreden (kans orde 10"*) zal niet significant
bijdragen aan de bedreiging van de veiligheidsnorm.
Eenzelfde conclusie kan getrokken worden voor een situatie waarin twee schuiven
onterecht zijn geopend. MHW-overschrijding vindt dan plaats bij een hoogwaterstand van ca. NAP +5,00 m te Hoek van Holland (kans op optreden ca. 10"4, kans
gecombineerd optreden orde 10"*).
Beide berekeningen zijn uitgevoerd met overigens gemiddelde omstandigheden.
Hiermee wordt een gemiddelde rivierafvoer bedoeld en een functionerende SVKW.
Een situatie met een falende SVKW zal weliswaar bij een lagere zeestand tot
MHW-overschrijding leiden, maar deze verhoging in kans van optreden (d.w.z. vaker
voorkomend) weegt niet op tegen de extra kans (impliceert verlaging), die wordt
gei'ntroduceerd doordat de SVKW niet functioneert.
Overigens kan in dit verband worden opgemerkt, dat in de beschouwing van
onterecht geopende schuiven voor een bovengrensbenadering is gekozen. In de
simulatie is namelijk een geheel vrije doorstroomopening gecreeerd, hetgeen niet in
alle gevallen zal voorkomen.
Samenvattend kan worden gesteld dat in de huidige situatie de kans op technisch
falen van de Haringvlietsluizen dusdanig gering is, dat dit geen bedreiging vormt
voor de veiligheid tegen overstroming in het benedenrivierengebied.
Ad 2. De Haringvlietsluizen worden door een beheerder gestuurd op de rivierafvoer te Lobith. Bediening wordt hiermee niet geautomatiseerd uitgevoerd. Hoewel
faalkansen in een dergelijke situatie moeilijk zijn te kwantificeren, is er binnen het
8
DBW/RIZA
systeem alles aan gedaan om deze menselijke faalkans zo veel mogelijk te beperken.
Maatregelen als permanente bemanning en een 'dodemansknop', die elke 10
minuten moet worden bediend, zijn enkele voorbeelden hiervan.
Het meest waarschijnlijke effect van een falende bediening is dat de sluizen blijven
staan in de volgens het lozingsprogramma aangenomen stand. Dit betekent dat de
grootte van het doorlaatoppervlak na falen afhankelijk is van antecedente riviercondities: bij hogere afvoeren zal de opening groter zijn.
Kwantificering van een dergelijke faalkans is geen eenvoudige zaak; er kan echter
wel inzicht worden verkregen in de grootte van de eis (ofwel de maximale kans)
waaraan ze moet voldoen. Dit kan worden uitgevoerd volgens de bovenbeschreven
benaderingswijze.
4. Definitie faalkanseis Haringvlietsluizen.
In een situatie waarin twee beweegbare keringen de waterstanden beinvloeden zijn
er vier combinaties van toestanden mogelijk:
1.
2.
3.
4.
SVKW
SVKW
SVKW
SVKW
functioneert
faalt
functioneert
faalt
&
&
&
&
Haringvlietsluizen
Haringvlietsluizen
Haringvlietsluizen
Haringvlietsluizen
functioneren.
functioneren.
falen.
falen.
Omgeschreven naar standen, kan, onder gedane aannamen, de SVKW open dan wel
gesloten zijn en functioneren de Haringvlietsluizen volgens LPH'84 of zijn ze blijven
steken in de stand volgens dat programma. Laatstgenoemde mogelijkheid kan zich,
afhankelijk van het tijdstip van falen 6n van de afvoer te Lobith, in een gesloten dan
wel (gedeeltelijk) geopende stand manifesteren:
Realisatiemogelijkheden SVKW
Realisatiemogelijkheden Haringvlietsluizen
SVKW open (SVKWopen) - W . ^ Hvlsl. vlgs. LPH'84 (HVISILPH)
^ 5 j ^ H * _ _ blijven steken in gesloten toestand (Hvlsl^.,,^,)
SVKW gesloten (SVKW,^,,)--—^Hvlsl. blijven steken in spuiende toestand (Hvlslft.,____)
Het aantal mogelijke combinaties bedraagt zes; dit impliceert dat MHW-overschrijding onder zes situaties kan plaatsvinden, waarbij elk een zekere kans van voorkomen heeft. Onder genoemde aannamen is dit afhankelijk van de faalkansen van
de keringen.
DBW/RIZA
Voor elke mogelijke combinatie van standen van SVKW en Haringvlietsluizen zijn
de maatgevende combinaties van hydraulische randvoorwaarden bepaald. Met behulp
van het eendimensionale rekenkundig model ZWENDL is voor een aantal stations in
het benedenrivierengebied voor elke combinatie de betrekkingslijn geconstrueerd,
behorende bij de locale maatgevende hoogwaterstand (zie figuur 2 (Hellevoetsluis)
en figuur 3 (Moerdijk)). De betrekkingslijnen, die het effect van stagnatie van de
Haringvlietsluizen in gesloten toestand weergeven, hebben betrekking op de maximaal voorgekomen waterstand in de periode tot 24 uur na het opgetreden faalmoment. Verondersteld wordt, dat deze periode de beheerders ruim voldoende de
gelegenheid (ofwel kans) geeft de bedieningsfout te herstellen.
De nauwkeurigheid van de betrekkingslijnen, waarbij de Haringvlietsluizen falen is
geringer dan die, waarbij volgens programma wordt geloosd. Laatstgenoemde lijnen
zijn geconstrueerd ten behoeve van MHW-berekeningen en zijn gebaseerd op
meerdere ZWENDL-sommen.
Per station zijn dan zes overschrijdingsfrequenties beschikbaar, elk geldig voor
omstandigheden met een vaste combinatie van de keringen. Aan de hand van deze
lijnen kan dan per station een combinatie van faalkansen voor de keringen worden
afgeleid, door te voldoen aan de eis dat de aldaar geldende maatgevende hoogwaterstand niet vaker overschreden wordt dan het ermee geassocieerde veiligheidsniveau. Het station met de strengste faalkanseis (d.w.z. de kleinste kans) zal dan
maatgevend zijn.
In formulevorm geldt voor de overschrijdingsfrequentie van waterstand H,:
F(H.) = p(SVKWopCT|H1) [ p t H v l s U l H ^ F t H j S V K W ^ - H v l s U ) +
p(Hvlslft.vu_od | H,)*F(H, | S V K W ^ • HvlsL...^) +
p(Hvlsl ft . dto | H,)*F(H, | S V K W ^ • HvlsL..^,) ]
+ ptSVKWajH,) [ p ^ v l s U l H O ^ F ^ . l S V K W ^ - H v l s U , ) +
pCHvlsV.,^ I H,)*F(H, | SVKW^, • HvlsL...^) +
p(HvlsU.drtl | H,)*F(H, | S V K W ^ • Hvlsl..^,) ]
(6)
Tabel 1 toont de overschrijdingsfrequenties van de maatgevende hoogwaterstand bij
relevante combinaties van standen van de keringen.
Zoals vermeld kan voor elk station een faalkanseis worden afgeleid door te voldoen
aan de voorwaarde dat de locale MHW niet vaker dan het daar geldende veiligheidsniveau mag worden overschreden. De waarden uit tabel 1 dienen hiertoe per
station te worden gesubstitueerd in de vergelijking. H, heeft dan betrekking op de
10
Tabel 1.
Overschrijdingsfrequentie van de maatgevende hoogwaterstand bij vier
combinaties van standen van de SVKW en de Haringvlietsluizen.
OVERSCHRIJDINGSFREQUENTIE
Veiligheidsniveau
(1)
Hellevoetsluis
Moerdijk
MHW
HvlsU., HvlsU,,, HvIsL...^ HvlsU.^,
SVKW,^ SVKW,^ S V K W ^ SVKW^,
(jaar1)
(NAP+m)
aaar')
(jaar1)
Oaar1)
(2)
2,5 • 105 10-
(3)
2,55
2,75
(4)
1,7 105 10-
(5)
6 103
6,5 ia 5
(6)
1,7-102
4 10"2
(jaar1)
(7)
7ia2
2-ia 2
maatgevende hoogwaterstand; F(H,) op de maximaal toegestane overschrijdingsfrequentie (2,5 • 10-/5 -10-). Het station met de strengste faalkanseis voor de Haringvlietsluizen is dan maatgevend. Substitutie van de waarden leert dat Hellevoetsluis in
deze analyse het maatgevende station is voor de faalkanseis van de Haringvlietsluizen. Nadere beschouwing wijst uit dat dit debet is aan de omstandigheid waarin
de bediening faalt en de Haringvlietsluizen gesloten blijven. De MHW-overschrijdingskans is dan voor Hellevoetsluis het grootst (zie tabel 1, kolom (7)). Ondanks
het feit dat in de overige situaties aan Moerdijk de grootste MHW-overschrijdingskans is verbonden (zie kolom (4) t/m (6)), blijft Hellevoetsluis, als gevolg van het
verschil in kolom (7), (wel nog maar net) maatgevend voor de faalkanseis van de
Haringvlietsluizen.
Enkele combinaties van faalkansen die kunnen voldoen aan de veiligheidseis in
Hellevoetsluis zijn:
P(fHv_)
1,0-IO5
5 10110-
P(fsVKw)
1,0 10'
4,9 10"3
7,8-10"3
Hierbij dienen de volgende opmerkingen te worden geplaatst:
• 1)
p(fHv_) is de kans dat de Haringvlietsluizen niet volgens LPH'84 functioneren. Onder gedane aannamen is dit de kans dat de bediening faalt en de schuiven
blijven steken in LPH-stand. In deze vereenvoudigde analyse wordt verondersteld,
dat dan de kans op een gesloten dan wel spuiende stand aan elkaar gelijk zijn. De
werkelijkheid is veel gecompliceerder. Het hangt van de maatgevende hydraulische
randvoorwaarden en van de toestand van de SVKW af, of de Haringvlietsluizen
overwegend spuien dan wel gesloten zijn. Deze verdeling is nog locatie-afhankelijk
omdat de maatgevende condities per station verschillen. Een nadere analyse,
uitgevoerd voor de stations Hellevoetsluis en Moerdijk, waarbij ook gevoeligheden
zijn getest, resulteert echter in een onderschrijving van genoemde faalkanseisen.
11
DBW/RIZA
• 2)
In geval de Haringvlietsluizen onterecht in gesloten toestand zijn blijven
steken, is in de analyse de hoogwaterstand- beschouwd, die na 24 uur is bereikt.
Deze veronderstelling geeft de beheerders 24 uur de gelegenheid om de bedieningsfout te herstellen. Als hierbij bedacht wordt, dat het technisch gedeelte van het
systeem dan met aan zekerheid grenzende waarschijnlijkheid wel functioneert, kan
geconcludeerd worden, dat deze aanname enige ruimte in de faalkanseis schept.
5. Samenvatting en conclusie.
In dit document wordt een benaderingsmethode voorgesteld, die in een situatie
waarin meerdere keringen de waterstanden bepalen, combinaties van faalkanseisen
kan afleiden, om het gebied tegen overstromen te beveiligen. De methode is
uitgewerkt ter bepaling van de faalkanseis voor de Haringvlietsluizen, waarbij met de
aanwezigheid van een SVKW rekening wordt gehouden.
Op grond van deze veiligheidsbeschouwing kan geconcludeerd worden dat de
Haringvlietsluizen, in de vorm waarin ze momenteel verkeren en beheerd worden,
veilig genoeg lijken om het benedenrivierengebied tegen overstroming te beveiligen.
In het technisch systeem is dermate veel redundance aanwezig, dat effecten van faalmechanismen op dit gebied de veiligheid niet zullen bedreigen. Enig behoud wordt
uitgesproken met betrekking tot de menselijke faalkans in het systeem. Omdat deze
niet goed is te kwantificeren, kan slechts intui'tief worden verondersteld, dat deze
binnen de daarvoor geldende faalkanseis valt. De faalkanseis voor de bediening van
de Haringvlietsluizen is afhankelijk van de totale faalkans van de SVKW en bedraagt
bv. 5 • 10-, indien voor die van de SVKW 5 • 10'3 wordt aangehouden. Deze cijfers
maken duidelijk, dat het menselijk functioneren in het systeem met een zo groot
mogelijke zekerheid gewaarborgd moet blijven worden.
Elke verhoging van de faalkans (frequenter falen) van een van de keringen zal
gecompenseerd moeten worden met een strengere faalkanseis voor de andere. De
faalkanseisen dienen tevens te worden aangescherpt (d.w.z. verlaagd), wanneer in het
gebied meerdere keringen (dus meerdere faalmechanismen) worden geintroduceerd.
Bij een eventuele aanscherping van de Haringvlietsluizen dient vervolgens weer te
worden nagegaan of de faalmechanismen in het technisch systeem niet op 6en of
andere wijze gaan bijdragen en daarmee in een nieuwe veiligheidsbeschouwing
moeten worden opgenomen.
12
Figuur 1.
Overschrijdingsfrequentielijnen Station X bij vier combinaties van
standen van de SVKW en de Haringvlietsluizen.
[dVN W l
n] ONVlSffliVA^
• { i I i * t I t
..U.UUt t -i
^N fc_3_i_t± :—~-r-~-i~r^-'—•.-v\--r-
o
I
—L3
LO
-t-r-i-|-i-;-r-H"f:r-.—r-p: _T
•tf-
CO
^ T ^ t ^ m j j _fe__=fe_3 CO
CN
O
LJ
O
Figuur 2.
MHW-betrekkingslijnen van Hellevoetsluis voor verschillende
combinaties van standen van SVKW en Haringvlietsluizen.
a.) Combinaties met open SVKW.
b.) Combinaties met gesloten SVKW.
HELLEVOET
6™-™-.-,
»r r f P n i T i ' i T P p r r r
(Mmv.BETREKKINGSLIJNEN; NAP + 2,55m)
l T r r r r r r i n r r r i T i T y i rt-[ r T i T r r T T T i T n n " r r r r p - i
SVJOV.f,„.HvlsILr„
SVKW.^.HvlsU..,.,..,
SVKW.f,„.Hvlsllv.4ifkl
2000
-1000
G000
8000
10000
12000
BOVENRIJN AFVOER TE LOBITH [ M 3 / S ]
A
G
U - ™
T
HELLEVOET
rrr
6
1
.-. 0
18000
M000
>
(MUW-BCTRFKKINGSLIJNEN; NAP + 2,55m)
T " n - ' n r t r r r n i - n i ' r r i y i i T | n I T p i T m ' r r n n T - T - I I T - \ - T T T T I T r T i t T H T r t T r t - n T T t r---i-i
_G
\
\
S V K W ^ -M-fa,
SVKW, i , M .Hvl s | ft ..,.,„,
S V K W
•Hvlsl.v.,,,,,
5.:
J.5
S
D.
\
3 a
:. 4
\
s
o
;. 3
\
__
.:-2
\
\
\
:. I
\
S
=.
\
0i-
* -I J - - . 1 - - - U I . - S . 1 |_> l.l_U_-«_J_l_l_J.
2000
1000
6000
0000
10000
BOVENRIJN AFVOER TE LOBITH [ M 3 / S ]
12000
M000
•
>
0
1 8000
U.IJ.1 .
1G000
Figuur 3.
MHW-betrekkingslijnen van Moerdijk voor verschillende combinaties
van standen van SVKW en Haringvlietsluizen.
a.) Combinaties met open SVKW.
b.) Combinaties met gesloten SVKW.
MOERDIJK
(Mmv-BETREKKINGSUJNEN; NAi> + 2,75m)
-t-T-i-i-rrT_-rTT-i/T-r-r...-nr.-i-r» i .»«-, r I I 1 vun
A
I r» «"••» i r r r r r T i i t r r n T | T ( n r n i i i i i r r r n i ~ n i " i - n i T
°
-i
SVKW
HvlslLLTII
- SVKW.,tll.Hvlsl„.lt
SVKW^.HVIslft.a*
5.
i
5
O-
$
4±
3.L
2.:
£
Q
L:
LO
6;
1
UJ
i j
2000
4000
G000
i i i i
8000
••
1
12000
BOVENRIJN AFVOER TE LOBITH [ M 3 / S ]
MOERDIJK
4000
16000
U
18000
->
(Minv-BETREKKINGSLIJNEN; NAP + 2,75m)
i-r i TM/rrrvi «' » ^fr-riri r r » i n r T I ' l ' I I T f r f I - T V I T V I T I T T rT"' i T T n r r T | ' r \ r i T n ^ l i i l T t f r m T f n t r m m j
A
\
5.:
"
J
w
-VKW^-HvlsluSVKW^.Hvlsl,,.
,
•VKW M l .HvM k . M
\
\
CL
i
. L - 4 . I - 4 J J J - j - l »_l -J 1 l - U . l |.
10000
15
\
4_:
\
3.:
2.:
£
Q
I.:
CO
I j-i_i_i__ -_.___• J u . i _ i . I_J_I.J
2000
4000
6000
8000
10000
BOVENRIJN AFVOER TE LOBITH [ M 3 / S ]
12000
M000
>
16000
18000
© Copyright 2024 ExpyDoc
