Klimaatadaptatie van kustwaterbouwkundige constructies (Climate adaptation of coastal structures)

Samenvatting project

Klimaatverandering veroorzaakt zeespiegelstijging en zeespiegelstijging veroorzaakt dat de golfbelasting op veel kustwaterbouwkundige constructies zoals havendammen en dijken toeneemt. De mate van zeespiegelstijging is zeer onzeker, en daarom is het niet verstandig om bij de bouw van waterbouwkundige constructies een vaste zeespiegelstijging mee te nemen in het ontwerp omdat de zeespiegelstijging tijdens de levensduur van de constructie mee of tegen kan vallen. Daarom is het beter om een ontwerp te maken waarbij eventuele toekomstige aanpassingen meegenomen worden, die in de toekomst al dan niet geïmplementeerd worden afhankelijk van de daadwerkelijke zeespiegelstijging. Dat heet klimaatadaptief ontwerpen. Een economisch aantrekkelijke aanpassing van kustwaterbouwkundige constructies om de gevolgen van zeespiegelstijging op te vangen is om de vooroever te verhogen zonder dat de constructie zelf aangepast hoeft te worden. Het verhogen van de vooroever zorgt dat golven breken op de vooroever en dat minder golfenergie de constructie bereikt. Echter, om bij klimaatadaptief ontwerpen de toekomstige aanpassing via een verhoogde vooroever (bijv. via een onderwater zandsuppletie) efficiënt te kunnen inzetten, is meer kennis noodzakelijk over de golfvoortplanting over deze vooroevers en de gevolgen daarvan op de hoeveelheid golfoverslag over de waterbouwkundige constructies tijdens extreme stormen. In het voorliggende project worden, via innovatief laboratoriumonderzoek in golffaciliteiten en state-of-the-art numerieke modellering, kennis en methodieken ontwikkeld om de effectiviteit van ondiepe vooroevers voor havendammen beter in te kunnen schatten. Met de resultaten wordt het daadwerkelijk klimaatadaptief ontwerpen door middel van het verhogen van de vooroever een realistischere mogelijkheid omdat de effectiviteit beter kan worden bepaald. Dit alles gebeurt in een consortium waarbij kennisinstellingen en de private markt samenwerken om tot waardvolle wetenschappelijke inzichten te komen die door de private markt en hun klanten ingezet kunnen gaan worden.

Doel van het project

Het aanbrengen van een ondiepe vooroever (vooroeversuppletie) zeewaarts van een kustwaterbouwkundige constructies lijkt een relatief aantrekkelijke adaptatie-mogelijkheid te zijn om de effecten van zeespiegelstijging te mitigeren (zie onder andere TU Delft afstudeerverslagen Hogeveen, 2021, en Teng, 2023, en publicaties Van Gent, 2019, en Van Gent en Teng, 2023). Echter, voor de bepaling van de benodigde kruinhoogte van havendammen in ondiep water is beperkte informatie beschikbaar, aangezien veruit de meeste informatie en ontwerpregels gebaseerd zijn op situaties waarbij er geen breken van golven op de vooroever optreedt. Het doel van het project is om op basis van onderzoek in fysieke golffaciliteiten de golfvoortplanting over de ondiepe vooroever en de effecten daarvan op golfoverslag bij havendammen (rubble mound breakwaters) te bestuderen en op basis daarvan hiervoor een ontwerpmethodiek te ontwikkelen. Deltares beschikt over benodigde onderzoeksfaciliteiten en expertise, TU Delft brengt kennis en (begeleiding van) afstudeerders/promovendus in op dit onderwerp, Van Oord brengt (uitvoerings-) ervaring en data aan voor dit onderzoek en The Weather Makers brengt kennis in over klimaatadaptatieoplossingen. De beoogde onderdelen zijn:
a) Laboratoriumonderzoek in een golfgoot met een ondiepe vooroever, gericht op golfoverslag bij een havendam.
b) Evaluatie en ontwikkeling van numerieke modellen voor de golfvoortplanting over ondiep vooroevers.
c) Bepalen van generieke ontwerpmethodes voor adaptatiepaden waarbij het aanbrengen van een ondiepe vooroever één van de adaptatieoplossingen is.
d) Validatie van ontwikkelde generieke ontwerpmethodes gebaseerd op onderzoek in een golfgoot (2-dimensionaal; nieuwe metingen) voor toepassingen in een 3-dimensionale omgeving (golfbassin; bestaande metingen).
e) Toepassen van ontwikkelde methodes in klimaatadaptatiepaden voor havendammen (rubble mound breakwaters).

Voor Deltares en TU Delft is naast de kennisontwikkeling op dit onderwerp ook het (open access) publiceren van de onderzoeksresultaten uit dit onderzoek belangrijk. Voor de TU Delft is het belangrijk dat het project mogelijkheden biedt om afstudeerders en/of een promovendus te betrekken bij maatschappelijk relevant onderzoek in samenwerking met andere partijen. Voor Van Oord en The Weather Makers is het belangrijk om betrokken te zijn bij de ontwikkeling van innovatieve en nieuwe methoden waarmee klimaatadaptatiemaatregelen zoals vooroeversuppleties in de toekomst beoordeeld kunnen gaan worden.

Motivatie

Dit project over klimaatadaptatie van kustwaterbouwkundige constructies draagt bij aan het missiegedreven innovatieprogramma MMIP C3 Waterrobuust en klimaatbestendig stedelijk gebied. Het onderzoek draagt bij aan methodieken ten behoeve van het robuust en klimaatbestendig ontwerpen van kustwaterbouwkundige constructies. Het onderzoek is gericht op het verbeteren van het klimaatadaptief kunnen ontwerpen en evalueren van havendammen, waarbij havengebieden als onderdeel van stedelijk gebied worden gezien. De ontwikkelde methodieken zijn wellicht ook, al dan niet in aangepaste vorm, bruikbaar voor waterkeringen die zich niet noodzakelijk in stedelijk gebied bevinden. Derhalve is er een secundaire link met MMIP C1 Klimaatbestendig landelijk gebied: voorkomen van wateroverlast en watertekort (Klimaatadaptieve systeemkennis). De beoogde resultaten dragen bij aan de implementatie van deltatechnologische vraagstukken bij “C: Klimaatbestendig landelijk en stedelijk gebied”, “E: Duurzame en veilige Noordzee, oceanen en binnenwateren” en primair bij “F: Nederland beste beschermde delta” zoals beschreven in de KIA Landbouw-Water-Voedsel (http://kia-landbouwwatervoedsel.nl/ ).

Locatie

Niet ingevuld

Uitgevoerde acties

Het werkplan bestaat uit 5 activiteiten/onderdelen:
Activiteit 1: Laboratoriumonderzoek; industrieelonderzoek; 2024-2025.
Het uitvoeren en analyseren van laboratoriumonderzoek in een golfgoot met een ondiepe vooroever, gericht op golfoverslag bij een havendam. In dit onderdeel staat het analyseren van laboratoriumonderzoek in de Scheldegoot van Deltares centraal. Deltares leidt dit onderdeel en de voortgang en resultaten worden met Van Oord en met de TU Delft besproken, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus.
Product 1: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie; industrieelonderzoek; 2025.
Activiteit 2: Numeriek modelonderzoek; industrieelonderzoek; 2025-2026.
Het valideren, evalueren en daar waar mogelijk verder ontwikkelen van een numeriek model of een combinatie van numerieke modellen voor toepassingen met golfvoortplanting over ondiepe vooroevers en de golfoverslag over havendammen. In dit onderdeel wordt gebruik gemaakt van de resultaten uit onderdeel 1. Deltares leidt dit onderdeel en de voortgang en resultaten worden met Van Oord en met de TU Delft besproken, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus.
Product 2: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie; industrieelonderzoek; 2026.
Activiteit 3: Ontwerpmethodiek; industrieelonderzoek; 2026-2027.
Op basis van resultaten uit activiteiten 1 en 2 wordt een methode ontwikkeld waarmee de golfvoortplanting over ondiepe vooroevers bepaald kan worden en wordt een empirische voorspellingsmethode ontwikkeld om de golfoverslag over havendammen met een ondiepe vooroever te bepalen. De resultaten worden zodanig dat de methoden ingezet kunnen worden om klimaatadaptatiepaden voor havendammen op te stellen. Deltares leidt dit onderdeel in samenwerking met de TU Delft, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus, en de voortgang en resultaten worden met Van Oord besproken.
Product 3: Rapportage via hetzij via een wetenschappelijke (open access) publicatie, hetzij via één of meerdere afstudeerverslagen; industrieelonderzoek; 2027.
Activiteit 4: Validatie ontwerpmethodiek; industrieelonderzoek; 2027.
Op basis van resultaten uit activiteit 3 wordt de methodiek gevalideerd voor toepassingen anders dan de condities waarvoor deze ontwikkeld is (o.a. via activiteiten 1 en 2). De condities waarvoor de methodiek ontwikkeld wordt betreffen 2-dimensionale situaties (loodrechte golfaanval) terwijl onderzocht wordt in welke mate de methodiek geschikt is of verder ontwikkeld moet worden voor 3-dimensionale toepassingen (schuine golfaanval). De eventueel benodigde verdere ontwikkeling voor 3-dimensionale toepassingen is geen onderdeel van dit project. Wel worden aanbevelingen voor deze eventuele verdere ontwikkeling opgesteld. Deltares leidt dit onderdeel in samenwerking met Van Oord (o.a. via datatoelevering), al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus van de TU Delft.
Product 4: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie, een afstudeerverslag en/of notitie; industrieelonderzoek; 2027.
Activiteit 5: Klimaatadaptatiepaden; industrieelonderzoek; 2027-2028.
Op basis van resultaten uit activiteit 3 wordt de methodiek toegepast om op een generieke wijze klimaatadaptatiepaden voor (hypothetische) havendammen op te kunnen stellen. Toepassing zal wellicht
CLIMACS
leiden tot inzichten die verbetering/aanpassing van de ontwikkelde methodiek vragen, en tot inzichten voor eventueel vervolgonderzoek. Deltares leidt dit onderdeel in samenwerking met Van Oord, The Weather Makers (via inzichten vanuit de uitvoeringspraktijk en klimaatadaptatieoplossingen) en TU Delft, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus.
Product 5: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie, een afstudeerverslag en/of notitie; industrieelonderzoek; 2027/2028.
Bij elk van de activiteiten zijn go/no go momenten waarbij de resultaten per activiteit worden beoordeeld of deze van dermate kwaliteit zijn dat het indienen van een wetenschappelijke journal publicatie haalbaar wordt geacht, of dat een andere vorm van rapportage wordt gekozen (congres publicatie, afstudeerverslag en/of notitie). Activiteit 2 kan eventueel deels parallel worden uitgevoerd met Activiteiten 1 en 3. Activiteiten 4 en 5 kunnen, afhankelijk van beschikbaarheid van experts, deels parallel worden uitgevoerd.

Verwachtte resultaten

Het werkplan bestaat uit 5 activiteiten/onderdelen:
Activiteit 1: Laboratoriumonderzoek; industrieelonderzoek; 2024-2025.
Het uitvoeren en analyseren van laboratoriumonderzoek in een golfgoot met een ondiepe vooroever, gericht op golfoverslag bij een havendam. In dit onderdeel staat het analyseren van laboratoriumonderzoek in de Scheldegoot van Deltares centraal. Deltares leidt dit onderdeel en de voortgang en resultaten worden met Van Oord en met de TU Delft besproken, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus.
Product 1: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie; industrieelonderzoek; 2025.
Activiteit 2: Numeriek modelonderzoek; industrieelonderzoek; 2025-2026.
Het valideren, evalueren en daar waar mogelijk verder ontwikkelen van een numeriek model of een combinatie van numerieke modellen voor toepassingen met golfvoortplanting over ondiepe vooroevers en de golfoverslag over havendammen. In dit onderdeel wordt gebruik gemaakt van de resultaten uit onderdeel 1. Deltares leidt dit onderdeel en de voortgang en resultaten worden met Van Oord en met de TU Delft besproken, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus.
Product 2: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie; industrieelonderzoek; 2026.
Activiteit 3: Ontwerpmethodiek; industrieelonderzoek; 2026-2027.
Op basis van resultaten uit activiteiten 1 en 2 wordt een methode ontwikkeld waarmee de golfvoortplanting over ondiepe vooroevers bepaald kan worden en wordt een empirische voorspellingsmethode ontwikkeld om de golfoverslag over havendammen met een ondiepe vooroever te bepalen. De resultaten worden zodanig dat de methoden ingezet kunnen worden om klimaatadaptatiepaden voor havendammen op te stellen. Deltares leidt dit onderdeel in samenwerking met de TU Delft, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus, en de voortgang en resultaten worden met Van Oord besproken.
Product 3: Rapportage via hetzij via een wetenschappelijke (open access) publicatie, hetzij via één of meerdere afstudeerverslagen; industrieelonderzoek; 2027.
Activiteit 4: Validatie ontwerpmethodiek; industrieelonderzoek; 2027.
Op basis van resultaten uit activiteit 3 wordt de methodiek gevalideerd voor toepassingen anders dan de condities waarvoor deze ontwikkeld is (o.a. via activiteiten 1 en 2). De condities waarvoor de methodiek ontwikkeld wordt betreffen 2-dimensionale situaties (loodrechte golfaanval) terwijl onderzocht wordt in welke mate de methodiek geschikt is of verder ontwikkeld moet worden voor 3-dimensionale toepassingen (schuine golfaanval). De eventueel benodigde verdere ontwikkeling voor 3-dimensionale toepassingen is geen onderdeel van dit project. Wel worden aanbevelingen voor deze eventuele verdere ontwikkeling opgesteld. Deltares leidt dit onderdeel in samenwerking met Van Oord (o.a. via datatoelevering), al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus van de TU Delft.
Product 4: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie, een afstudeerverslag en/of notitie; industrieelonderzoek; 2027.
Activiteit 5: Klimaatadaptatiepaden; industrieelonderzoek; 2027-2028.
Op basis van resultaten uit activiteit 3 wordt de methodiek toegepast om op een generieke wijze klimaatadaptatiepaden voor (hypothetische) havendammen op te kunnen stellen. Toepassing zal wellicht leiden tot inzichten die verbetering/aanpassing van de ontwikkelde methodiek vragen, en tot inzichten voor eventueel vervolgonderzoek. Deltares leidt dit onderdeel in samenwerking met Van Oord, The Weather Makers (via inzichten vanuit de uitvoeringspraktijk en klimaatadaptatieoplossingen) en TU Delft, al dan niet met de inzet van afstudeerders en/of een promovendus.
Product 5: Rapportage via een wetenschappelijke (open access) publicatie, een afstudeerverslag en/of notitie; industrieelonderzoek; 2027/2028.
Bij elk van de activiteiten zijn go/no go momenten waarbij de resultaten per activiteit worden beoordeeld of deze van dermate kwaliteit zijn dat het indienen van een wetenschappelijke journal publicatie haalbaar wordt geacht, of dat een andere vorm van rapportage wordt gekozen (congres publicatie, afstudeerverslag en/of notitie). Activiteit 2 kan eventueel deels parallel worden uitgevoerd met Activiteiten 1 en 3. Activiteiten 4 en 5 kunnen, afhankelijk van beschikbaarheid van experts, deels parallel worden uitgevoerd.

Innovativiteit

Klimaatadaptatie van kustwaterbouwkundige constructies bestaat voor een deel uit het anticiperen op een onzekere mate van zeespiegelstijging en de gevolgen daarvan op de golfbelasting op de waterbouwkundige constructies. Toekomstige aanpassingen kunnen bijvoorbeeld bestaan uit het toevoegen van een berm aan het zeewaartse talud of het verhogen van de constructie met behulp van een kruinelement. Ook kan de golfbelasting op de constructie verminderd worden door zeewaarts hetzij een onderwaterdam te construeren, hetzij de vooroever te verhogen zodat golven breken voordat zij de waterbouwkundige constructie belasten. Deze laatste generieke oplossingsmethoden hebben als voordeel dat de constructie zelf niet aangepast hoeft te worden. Uit onderzoek blijkt dat voor een belangrijke mate van zeespiegelstijging een enkele aanpassing veelal niet volstaat en dat een combinatie van oplossingen (bijvoorbeeld de combinatie van een vooroeversuppletie en een verhoging van de kruin met een kruinelement) noodzakelijk is. Voor combinaties van adaptatieoplossingen zijn huidige (ontwerp) methodieken veelal niet geschikt en is kennisontwikkeling nodig voor diverse combinaties van adaptatieoplossingen. Omdat uit onderzoek (o.a. Teng, 2023) blijkt dat combinaties waarbij vooroeversuppleties worden toegepast economisch relatief aantrekkelijk zijn wordt in dit onderzoek de adaptatie met behulp van vooroeversuppleties onderzocht. De complexe wisselwerking tussen golven en een ondiepe vooroever waarbij golven in belangrijke mate breken, en de gevolgen daarvan voor golfoverslag over havendammen, is in bestaande wetenschappelijke literatuur onderbelicht gebleven. Daar gaat dit onderzoek verandering in brengen via kennisontwikkeling op dit onderwerp, zodat klimaatadaptatie van kustwaterbouwkundige constructies met een ondiepe vooroever beter geëvalueerd kan worden en de kans op efficiënte klimaatadaptatie van havendammen wordt vergroot.

Valorisatie

De resultaten van het project worden beoogd om gebruikt te worden, niet alleen door de partners maar ook door derden. Om dit mogelijk te maken wordt per product de beoogde valorisatie toegelicht.
Product 1: Rapportage laboratoriumonderzoek: Als product wordt een wetenschappelijke open access publicatie voorzien, bijvoorbeeld in het wetenschappelijke tijdschrift Coastal Engineering. Daardoor kunnen derden zoals havenbedrijven, aannemers, onderzoeksinstellingen, en beheerders en ontwerpers van waterbouwkundige constructies over de resultaten beschikken en deze toepassen bij de klimaatadaptatie van havendammen. De beoogde publicatie wordt ingediend uiterlijk in 2025. Deltares neemt het initiatief hiervoor. TU Delft en Van Oord worden hierbij betrokken.
Product 2: Rapportage numeriek modelonderzoek: Als product wordt een wetenschappelijke open access publicatie voorzien, bijvoorbeeld in het wetenschappelijke tijdschrift Coastal Engineering. Daardoor kunnen derden zoals havenbedrijven, aannemers, onderzoeksinstellingen, en beheerders en ontwerpers van waterbouwkundige constructies over de resultaten beschikken en deze toepassen bij de klimaatadaptatie van havendammen. De beoogde publicatie wordt ingediend uiterlijk in 2026. Deltares neemt het initiatief hiervoor. TU Delft en Van Oord worden hierbij betrokken.
Product 3: Rapportage ontwerpmethodiek: Als product wordt hetzij een wetenschappelijke open access publicatie voorzien, hetzij een afstudeerverslag. In het laatste geval zal het verslag toegankelijk gemaakt worden via de repository van de TU Delft. Daardoor kunnen derden zoals havenbedrijven, aannemers, onderzoeksinstellingen, en beheerders en ontwerpers van waterbouwkundige constructies over de resultaten beschikken en deze toepassen bij de klimaatadaptatie van havendammen. De beoogde rapportage wordt ingediend uiterlijk in 2027. Deltares en de TU Delft nemen het initiatief hiervoor. Van Oord en The Weather Makers worden hierbij betrokken.
Product 4: Rapportage validatie ontwerpmethodiek: Als product wordt een wetenschappelijke open access publicatie voorzien, een afstudeerverslag en/of notitie. Afstudeerverslagen worden toegankelijk gemaakt via de repository van de TU Delft. Publicaties zijn open access. Daardoor kunnen derden zoals havenbedrijven, aannemers, onderzoeksinstellingen, en beheerders en ontwerpers van waterbouwkundige constructies over de resultaten beschikken en deze toepassen bij de klimaatadaptatie van havendammen. De beoogde rapportage wordt ingediend uiterlijk in 2028. Deltares en de TU Delft nemen het initiatief hiervoor. Van Oord wordt hierbij betrokken.
Product 5: Rapportage klimaatadaptatiepaden: Als product wordt een wetenschappelijke open access publicatie voorzien, een afstudeerverslag en/of notitie. Afstudeerverslagen worden toegankelijk gemaakt worden via de repository van de TU Delft. Publicaties zijn open access. Daardoor kunnen derden zoals havenbedrijven, aannemers, onderzoeksinstellingen, en beheerders en ontwerpers van waterbouwkundige constructies over de resultaten beschikken en deze toepassen bij de klimaatadaptatie van havendammen. De beoogde rapportage wordt ingediend uiterlijk in 2028. Valorisatie start vanaf het uitkomen van deze rapportage. Van Oord neemt het initiatief voor het onder de aandacht brengen van de resultaten onder ontwerpers; The Weather Makers wordt hierbij betrokken. Deltares en de TU Delft nemen het initiatief voor valorisatie vanuit onderwijs en onderzoek (eventuele opname in colleges, aanbevelingen opnemen in nieuwe onderzoeksvoorstellen, etc).

Hoe gaan de participanten van het project om met intellectueel eigendom dat voorkomt uit deze projecten?

IP rechten van de verschillende producten liggen bij de kennisinstelling Deltares voor zover de producten publicaties, rapporten of notities betreft, en bij de TU Delft voor zover het afstudeerverslagen betreft (onder de TKI regeling moeten de IP rechten naar kennisinstellingen). Over eventuele niet beschreven producten worden afspraken gemaakt in overeenstemming met de TKI regeling. Publicaties en afstudeerverslagen worden openbaar, hetzij via open access publicaties, hetzij via de openbaar toegankelijke repository van de TU Delft.

Op welke wijze wordt de informatie over dit project op eenvoudige wijze voor het algemene publiek kenbaar gemaakt (beschrijving van het onderzoek, deelnemers en de planning en voortgang)?

De (open access) producten uit dit project worden aan het algemeen publiek kenbaar gemaakt door het onder de aandacht brengen via nieuwsberichten op social media zoals LinkedIn, om onder vakgenoten en andere geïnteresseerden aandacht te vestigen op de resultaten en de wijze van verkrijging van de betreffende rapportages. Ook wordt beoogd om publicaties en afstudeerverslagen via de TKI website te vermelden.

Projectvoorwaarden

Het consortium zal een samenwerkingsovereenkomst sluiten die aan de eisen van de regeling tegemoet komt.

Projecteigenaar en projectleider(s)

Er is geen projecteigenaar aan dit project toegekend.
Er is geen projectleider aan dit project toegekend.

Partners

  • The Weather Makers B.V.
  • TU Delft
  • Van Oord Dredging and Marine Contractors B.V.

Resultaten


Er zijn nog geen resultaten voor dit project.