Validation of dune erosion model xbeach: Development of 'BOI Sandy Coasts'
Deltares; Arcadis (2022). Validation of dune erosion model xbeach: Development of 'BOI Sandy Coasts'. Rijkswaterstaat Water Verkeer en Leefomgeving: [s.l.]. 174 pp. |  |
| Author keywords | XBeach, BOI, sandy coasts, dunes, dune erosion, flood safety assessment, field validation |
| Abstract | Dit rapport beschrijft de aanpak, resultaten en conclusies van de validatiestudie die is uitgevoerd om de meest actuele BOI-versie van het model XBeach (release 'XBeach BOI Phase1, rev. 5867'), in combinatie met de (her)gekalibreerde BOI-standaardinstellingen (Deltares/Arcadis, 2021a), te valideren op basis van veldmetingen.
Deze studie maakt deel uit van de eerste fase van het project 'BOI Zandige Waterkeringen', dat gericht is op het ontwikkelen van een vernieuwd instrumentarium voor het beoordelen, ontwerpen en beheren van duinwaterkeringen langs de Nederlandse kust. Het hoofddoel van de studie die is gepresenteerd in dit rapport is het valideren van de BOI-versie van XBeach en het verkrijgen van inzicht in de nauwkeurigheid van het model met betrekking tot hydrodynamische processen, morfodynamische processen en de toepasbaarheid van het model bij zowel reguliere als extreme stormen. Specifieke aandacht is besteed aan de gemodelleerde infragravity golven vanwege hun grote invloed op de hoeveelheid duinerosie tijdens stormen.
Voor de validatiestudie zijn negen Nederlandse en internationale studies met veldmetingen tijdens stormcondities geselecteerd; dit is gedaan op basis van de beschikbaarheid van relevante meetgegevens en de representativiteit van de lokale situatie (profielvorm, korrelgrootte, stormcondities en hoeveelheid duinerosie). Voor elk van de geselecteerde cases zijn één of meerdere dwarsprofielen beschouwd waarvoor (1D) XBeach modellen zijn opgesteld op basis van de huidige status van de in ontwikkeling zijnde BOI-specifieke richtlijnen (zie ook Deltares, 2021a,b,d). De resultaten van 1D modelsimulaties zijn geanalyseerd ten behoeve van de validatie van XBeach, met oog voor zowel hydrodynamische als morfodynamische processen.
In totaal zijn (9+57=) 66 dwarsprofielen geanalyseerd voor een kwantitatieve vergelijking tussen de modelresultaten en de beschikbare meetgegevens.
Op basis van de cases met hydrodynamische veldmetingen (9 profielen) is geconcludeerd dat de BOI-versie van XBeach (1D) goed in staat is om (onder stormcondities) gemeten nearshore golven en waterstanden te reproduceren. Met name ook de gemodelleerde infragravity (IG) golven vertonen sterke gelijkenissen met de beschikbare meetgegevens. De systematische fout, ofwel bias, van de IG golfhoogte varieert tussen -0,04 en 0,18 m, met een bijbehorende relatieve bias tussen -0,04 en 0,22. Dit wordt gezien als een goede basis voor het uitvoeren van simulaties met duinafslag.
In relatie tot bovenstaande is ook geconcludeerd dat de nieuw geïmplementeerde modelparameter ?? functioneert zoals beoogd. Deze parameter is geïntroduceerd om een betere consistentie tussen 1D en 2DH modelsimulaties te verkrijgen door het effect van golfrichtingsspreiding op de generatie van infragravity golven na te bootsen; zie Deltares/Arcadis (2020). De kleine bias van de IG golfhoogte is grotendeels te danken aan deze ?? implementatie.
Op basis van de cases met morfodynamische veldmetingen (57 profielen) is geconcludeerd dat de BOI-versie van XBeach (1D) ook goed in staat is om profielveranderingen en duinerosie door stormen te reproduceren. Met name de gemiddelde bias van de gemodelleerde duinerosievolumes is bemoedigend klein: 0,9 m3/m, met een bijbehorende relatieve bias van 0,03. Daarbij is een gemiddelde standaardafwijking, RMSE, vastgesteld van 10 m3/m (absoluut), met een bijbehorende scatter index van 0,24 (relatief).
De resultaten van deze validatiestudie geven vertrouwen dat de huidige BOI-versie van XBeach, in combinatie met de gekalibreerde BOI-standaardinstellingen, geschikt is als kernmodel voor het, nog in ontwikkeling zijnde, nieuwe beoordelings- en ontwerpinstrumentarium voor zandige waterkeringen. |
|
