3066 results

  • Smart rocking armour units

    Authors: Hofland, B.; Arefin, S.S.; Lem, C. van der; Gent, M.R.A. van (2018)
    Published in: Coastlab18 : proceedings of the 7th International conference on the application of physical modelling in coastal and port engineering and science (Santander, Spain, May 22-26, 2018) (2018), page 1-11

    This paper describes a new and promising method to measure the rocking motion of armour elements that was developed at Deltares and TU Delft. Sensors as found in mobile phones are used. These sensors, data-storage and battery are all embedded in the model units, such that they can be applied without wires attached to them. The technique is applied to double-layer units in order to compare the results to the existing knowledge for this type of armour layers. In contrast to previous research, the gyroscope reading is used to determine the (rocking) impact velocities. Two pioneer measurement series are described. From the readings both the temporal distribution of rocking can be inferred, as well as the spatial distribution. The temporal probability distribution for the rocking events seems logarithmic, with the impact velocity u2% being in the same order of magnitude as those reported earlier. These measurements indicate that for a randomly placed cube in an armour layer most rocking and most violent impact velocities occur about 2Dn under the waterline, instead of around the waterline. Moreover, the wave steepness is seen to have an effect on the rocking intensity. From the measurements with multiple units it can be seen that the measured impact velocity exhibits a large spatial variation among different units at an otherwise equal location.

  • The response of metal leaching from soils to climate change and land management in a temperate lowland catchment

    Authors: Perk, M. van der; Stergiadi, M.; Nijs, T.C.M. de; Comans, R.N.J.; Bierkens, M.F.P. (2018)
    Published in: Catena, volume 171 (2018), page 426-439

    Changes in soil hydrology as a result of climate change or changes in land management may affect metal release and leaching from soils. The aim of this study is to assess the cascading response of SOM and DOC levels and metal leaching to climate change in the medium-sized lowland Dommel catchment in the southern part of the Netherlands. We implemented the CENTURY model in a spatial setting to simulate SOM, DOC, and water dynamics in topsoils of the Dutch portion of the Dommel catchment under various climate and land management scenarios. These CENTURY model outputs were subsequently used to calculate changes in the topsoil concentrations, solubility, and leaching of cadmium (Cd) and zinc (Zn) for current (1991–2010) and future (2081–2100) conditions using empirical partition-relations. Since the metal leaching model could not be evaluated quantitatively against measured values, we focus mainly on the trends in the projected metal concentrations and leaching rates for the different scenarios. Our results show that under all climate and land management scenarios, the SOM contents in the topsoil of the Dommel catchment are projected to increase by about 10% and the DOC concentrations to decrease by about 20% in the period from present to 2100. These changes in SOM and DOC only have a minor influence on metal concentrations and leaching rates under the climate change scenarios. Our scenario calculations show a considerable decrease in topsoil Cd concentrations in the next century as a result of increased percolation rates. Zinc, however, shows an increase due to agricultural inputs to soil via manure application. These trends are primarily controlled by the balance between atmospheric and agricultural inputs and output via leaching. While SOM and DOC are important controls on the spatial variation in metal mobility and leaching rates, climate-induced changes in SOM and DOC only have a minor influence on metal concentrations and leaching rates. The climate-induced changes in metal concentrations in both the topsoil and the soil leachate are primarily driven by changes in precipitation and associated water percolation rates.

  • Drought evolution and its impact on the crop yield in the North China Plain

    Authors: Liu, X.; Pan, Y.; Zhu, X.; Yang, T.; Bai, J.; Sun, Z. (2018)
    Published in: Journal of hydrology (2018), page 1-42

    The understanding of the impact of drought on the agricultural ecosystem is key to minimize drought-related yield losses. In this study, we analyzed the spatiotemporal characteristics of drought events in the North China Plain (NCP) based on the Standard Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) and investigated the impact of drought on winter wheat and summer maize yields. The results indicate an overall drought and wetting trend during the winter wheat growing season in the Henan and Shandong provinces, respectively. A significant wetting trend was detected in the NCP during the summer maize growing season at the 1-, 3-, 6-, and 12-month scales. Moreover, the drought episodes clearly reveal that the drought pattern has changed from summer and autumn droughts in the 1980s, to autumn and winter droughts in the 1990s, and to winter and spring droughts in the recent decade. Our results also show that the annual variations in the detrended SPEI can explain extensive fluctuations associated with both winter wheat and summer maize yields in the NCP. Furthermore, considerable differences in the relationship between agricultural crop yields and the SPEI time series with different lags were observed; the most correlated time scale increases with the advancement of the winter wheat growth stage. The correlations between the winter wheat standardized yield residuals series (SYRS) and detrended SPEI in three subperiods are consistently high and stable, whereas a substantial decrease of the correlation was observed at all time scales for summer maize, except for the 1-month lag. Our findings can help to better understand the drought evolution in the NCPin recent decades and hence provide stakeholders with references for the design of future drought mitigation plans.

  • Characterizing export of land-based microplastics to the estuary - Part I : Application of integrated geospatial microplastic transport models to assess tire and road wear particles in the Seine watershed

    Authors: Unice, K.M.; Weeber, M.P.; Abramson, M.M.; Reid, R.C.D.; Gils, J.A.G. van; Markus, A.A.; Vethaak, A.D.; Panko, J.M. (2018)
    Published in: Science of the total environment (2018), page 1-38

    Human and ecological exposure to micro- and nanoplastic materials (MP, < 5mm) occurs in both aquatic and terrestrial environments. Recent reviews prioritize the need for assessments linking spatially distributed MP releases with terrestrial and freshwater transport processes, thereby providing a better understanding of the factors affecting MP distribution to the sea. Tire and road wear particles (TRWP) have an estimated generation rate of 1 kg tread inhabitant-1 year-1 in Europe, but the fate of this MP source in watersheds has not been systematically assessed. An integrated temporally and geospatially resolved watershed-scale MP modeling methodology was applied to TRWP fate and transport in the Seine (France) watershed. The mass balance considers TRWP generation and terrestrial transport to soil, air, and roadways, as well as freshwater transport processes including particle heteroaggregation, degradation and sedimentation within subcatchments. The per capita TRWP mass release estimate in the Seine watershed was 1.8 kg inhabitant-1 yr-1. The model estimates indicated that 18% of this release was transported to freshwater and 2% was exported to the estuary, which demonstrated the potential for appreciable capture, degradation, and retention of TRWP prior to export. The modeled pseudo-steady state sediment concentrations were consistent with measurements from the Seine watershed supporting the plausibility of the predicted trapping efficiency of approximately 90%. The approach supported the efficient completion of local and global sensitivity analyses presented in Part II of this study, and can be adapted to the assessment of other MPs.

  • Hotspotanalyses voor het Deltaprogramma Zoetwater : inhoudelijke rapportage

    Authors: Mens, M.J.P.; Wijk, R.M. van der; Kramer, N.L.; Hunink, J.C.; Jong, J. de; Becker, B.P.J.; Gijsbers, P.J.A.; Velden, C.L. ten (2018)

    Dit rapport is een bundeling van zogenaamde hotspotanalyses en bedoeld voor inhoudelijk betrokkenen bij het Deltaprogramma Zoetwater. In het proces naar de Deltabeslissing Zoetwater in 2021, heeft het project 'Knelpuntenanalyse 2.0' de volgende doelen: herijken van de zoetwaterstrategie, verkennen van nut en noodzaak van aanvullende zoetwatermaatregelen, en een bijdrage leveren aan de onderbouwing van de afspraken over de waterbeschikbaarheid tussen rijk en regio. De 'hotspotanalyses' , als onderdeel van het project Knelpuntenanalyse, dragen bij aan de eerste mijlpaal van het Deltaprogramma Zoetwater, namelijk: eerste beeld bovenregionale knelpunten en aanvullende maatregelen. Een hotspot is gedefinieerd als: een geografisch afgebakend gebied in het hoofd- of regionale watersysteem waar we nog zoetwaterknelpunten verwachten en waar een keus in de waterverdeling of -voorziening leidt tot een (potentieel) significante belangenafweging tussen gebruiksfuncties of gebieden. Het gaat om de volgende hotspots: Midden-rivieren, Noordzeekanaal/Amsterdam-Rijnkanaal, Rijn-Maasmonding, IJsselmeer, Twentekanalen, Maas en Hoge Zandgronden/grondwater. De resultaten zijn in meerdere werksessies met de regio (vertegenwoordigers van waterbeheerders en watergebruikers/sectoren) besproken. Dit heeft geleid tot een voorlopig overzicht van potentieie (bestuurlijke) keuzes die gemaakt moeten worden. Deze keuzes worden ook in dit rapport per hotspot samengevat.

  • Estimating spatial correlations from CPT data using neural networks and random fields

    Author: Nuttall, J.D. (2018)
    Published in: Numerical Methods in Geotechnical Engineering IX : proceedings of the 9th European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering - NUMGE 2018 (June 25-27, 2018, Porto, Portugal) (2018), page 1-5

    Vertical and horizontal scales of fluctuation are measures of spatial correlation and variability in soils, and as such are extensively used in the modelling of soils in reliability methods, such as the Random Finite Element Method (RFEM). These parameters are conventionally estimated from site surveys, commonly using Cone Penetration Test (CPT) data. By fitting theoretical correlation functions to the site data, the horizontal and vertical scales of fluctuation can be estimated. Presented is a new approach that trains a Convolution Neural Network (CNN) with pseudo CPT data taken from generated Random Field (RF) data with known scales of fluctuation. Once trained the network can predict these measures of spatial variability from real CPT data. This paper presents the results of a study training a network to predict vertical scales of fluctuation.

  • Assessment of dike safety within the framework of large deformation analysis with the material point method

    Authors: Zuada Coelho, B.E.; Rohe, A.; Aboufirass, A.; Nuttall, J.D.; Bolognin, M. (2018)
    Published in: Numerical Methods in Geotechnical Engineering IX : proceedings of the 9th European Conference on Numerical Methods in Geotechnical Engineering - NUMGE 2018 (June 25-27, 2018, Porto, Portugal) (2018), page 1-8

    Dike infrastructure is of vital importance for the safety against flooding. The standard methodologies for the assessment of dike safety for macrostability are based on limit equilibrium methods, which result in a safety factor against shear failure. The more advanced alternative consists of using finite element method to compute the safety factor against shear failure. However, these approaches do not take into account the capacity of the dike to retain water, but are only concerned with the mechanical equilibrium of the dike’s initial composition. With the recent advancements in the modelling of large deformations within geotechnical engineering, e.g. by means of the material point method, the post failure behaviour of the dike can be predicted. The material point method is a mesh-free method that has been developed to address the problem of large deformation on a continuum level. The material point method offers the possibility to redefine the concept of factor of safety against shear failure. The initial shear failure of a dike does not necessarily lead to the loss of the dike’s capability to retain water. In reality, after the initial shear failure the mass of soil will move and reach a new equilibrium position. This paper, after a brief description of the material point method, presents the analysis of a progressive dike failure, where the post failure behaviour is examined and a proposal is made to redefine the concept of factor of safety.

  • Afvoerverdeling Rijntakken na 2050 : lijkt een wijziging kosteneffectief of niet?

    Authors: Asselman, N.E.M.; Grave, P. de; Wagenaar, D.J. (2018)

    Tijdens het Deltaprogramma is gekeken naar nut en noodzaak om de afvoerverdeling over de Rijntakken op korte termijn te wijzigen, waarbij de huidige situatie het vertrekpunt was. Uit de analyses zijn toen geen varianten naar voren gekomen die aantoonbaar voordelen boden ten opzichte van de huidige afvoerverdeling. In het Nationaal Waterplan (NWP) is vervolgens besloten om de beleidsmatig vastgestelde afvoerverdeling over de Rijntakken in ieder geval tot 2050 te handhaven. Dit rapport gaat in op de vraag of er aanleiding is om de afvoerverdeling na 2050 te wijzigen. Wanneer het klimaat zich ontwikkelt zoals momenteel wordt voorzien en er zich geen nieuwe inzichten voordoen in bijvoorbeeld de dijksterkte of het aftoppen van afvoeren op de Rijn bij Lobith, dan lijkt het niet kosteneffectief om de afvoer in 2050 te wijzigen. Het wijzigen van de afvoerverdeling kan leiden tot een (forse) kostenbesparing op dijkversterking langs de tak die wordt ontzien, maar deze besparing wordt vrijwel altijd teniet gedaan door een toename van de kosten op de riviertak die zwaarder wordt belast. Deze toename van de kosten komt voor een groot deel doordat de dijken op deze tak veel eerder opnieuw versterkt moeten worden. Wanneer in de toekomst wel sprake is van nieuwe inzichten, dan is het raadzaam een nieuwe analyse uit te voeren naar de kosteneffectiviteit van de huidige afvoerverdeling. De gevoeligheidsanalyse uit deze studie laat zien dat zich in de toekomst omstandigheden kunnen voordoen waarin het kosteneffectief kan zijn om de afvoerverdeling wel aan te passen.

  • Monitoring pilot Houtribdijk

    Authors: Penning, W.E.; Bijlsma, R.; Heijer, C. den; Lange, M. de; Vuik, V. (2018)

    Voor een deel van de Houtribdijk is een pilot zandstrand gerealiseerd met als doel om kennis, en toets- en ontwerptools te ontwikkelen, die kunnen bijdragen aan het sneller en beter onderbouwd realiseren van zandige versterkingswerken voor de grotere meren. Dit document geeft een overzicht van de uitgevoerde reguliere monitoring van de pilot Houtribdijk vanaf augustus 2014 tot en met februari 2018. De reguliere monitoring omvatte metingen van de hydrodynamica, meteorologie, morfodynamica, bodemsamenstelling, vegetatieontwikkeling en grondwaterstanden. De monitoring is gecoördineerd door Deltares (hydrodynamica, morfodynamica, meteorologie) en Wageningen Environmental Research (vegetatieontwikkeling, grondwater, bodemsamenstelling). Dataverwerking van de hydrodynamica is uitgevoerd door HKV. De aanvullende metingen uitgevoerd in de winter 2017-2018 zijn apart gerapporteerd (McCall et al, 2018).

  • Overstromingsrisico's door intense neerslag, ten behoeve van de voorlopige risicobeoordeling ikv EU-Richtlijn Overstromingsrisico's

    Authors: Slager, K.; Most, H. van der (2018)

    Het doel van het onderzoek was om een landsdekkend overzicht te verkrijgen van de risico’s van (kortstondige) overstroming door intense neerslag. Het gaat hierbij om overstroming, die optreedt als gevolg van directe afstroming van regenwater via het landoppervlak en die (nog) niet de waterloop of het rioolsysteem heeft bereikt. Dit type overstromingen doet zich vooral voor na wolkbreuken in de zomer. De overstroming is kortstondig en doorgaans lokaal van aard en kan schade toebrengen aan (de inboedel van) gebouwen, landbouwgewassen en door uitval van wegen. In het kader van het onderzoek is een indicatieve risicokaart van Nederland opgesteld met daarop per locatie een inschatting van de kans van voorkomen en mogelijke gevolgen (in het bijzonder economische schade). De kaart is ontwikkeld op een schaalniveau dat past bij een vergelijking met de andere typen overstromingen en dat recht doet aan de nauwkeurigheid van het resultaat. In het onderzoek is onder meer gebruik gemaakt van de laatste neerslagstatistieken van het KNMI, een toegesneden neerslag-afvoermodel (‘Rainfall overlay’ van Tygron) en een sterk vereenvoudigd schademodel, gebaseerd op de Waterschadeschatter.

12Page 3 of Array345