Het idee: Waterontspanners

Slimme oplossing voor instabiele rivierdijk

Zo'n 6% van alle primaire dijken in Nederland dreigt instabiel te worden door 'piping': water dat onder de dijk doorstroomt voert zand mee, waardoor onder de dijk holle ruimtes ontstaan. Waterschappen moeten de komende jaren fors investeren om deze problemen te verhelpen. Ricardo van der Kroon en Sebastiaan Rutten keken naar innovatieve en betaalbare oplossingen. 

6 oktober 2014

De aanleiding

Alle dijken in Nederland zijn lek. Dat is niet vreemd; buitendijks staat het water immers hoger dan binnendijks, met drukverschillen tot gevolg. Deze drukverschillen leiden tot ondergrondse waterstromingen. Wanneer deze waterstromingen onder de dijk door zand meevoeren, wordt de dijk verzwakt en dreigt een doorbraak. Het zand fungeert namelijk als fundering onder de dijk. Het wegstromen van deze zanddeeltjes onder de dijk als gevolg van een ondergrondse waterstroom wordt piping genoemd.

piping-stappen-800.jpg

De effecten van piping, stap voor stap. Beeld: Waterschap Rivierenland

Helaas komt dit piping probleem vaker voor dan tot nu toe gedacht, zo blijkt uit onderzoek. Nu al moeten de waterschappen zo'n 200 kilometer aan piping-gevoelige dijken verbeteren. In de nabije toekomst stijgt dit aantal nog eens flink omdat de normen waaraan de dijken moeten voldoen, worden aangescherpt. Traditionele oplossingen, zoals de dijk verbreden met een berm of een verticaal scherm in de dijk plaatsen, zijn op een dergelijke schaal vrijwel onbetaalbaar. Hoog tijd voor innovatie! 

Het idee

Er zijn talloze manieren om piping te bestrijden. Welke methode in welke situatie het beste werkt, hebben we in een afstudeerproject voor Heijmans onderzocht en vastgelegd in een keuzemodel. Daarmee besparen we in de praktijk veel onderzoekstijd. Het model is geverifieerd en gevalideerd aan de hand van praktijkvoorbeelden en scenario's. Als meest kansrijke innovatieve maatregelen tegen piping zien we de waterontspanner en biogrout: 

1. Waterontspanner

De waterontspanner, een techniek die zijn oorsprong vindt in de drinkwaterindustrie, werkt als een soort overdrukventiel. Simpel gezegd zijn het zand- of grindpalen die in verbinding staan met het water onder de dijk, het grondwater. Wanneer de waterstand in de rivier stijgt, stijgt ook de druk in het grondwater. Pas wanneer deze druk te groot wordt, en het water wil gaan stromen onder de dijk, grijpt de waterontspanner in. Ondergrondse waterstroompjes worden op deze manier voorkomen.

708-waterontspanner.png

De waterontspanner neemt de opgebouwde druk weg door het water gecontroleerd naar boven te laten stromen. Het ontspant als ware het water onder de dijk wanneer de druk te groot dreigt te worden. Uiteindelijk wordt het naar boven uitgestroomde water afgevoerd naar een binnendijkse watergang en via een gemaal terug de rivier in gepompt. Kans op piping wordt hierdoor weggenomen.

2. Biogrout

Biogrout is een soort voeding voor natuurlijke organismen, die in de bodem wordt geïnjecteerd en zich verspreidt via de grondwaterstroming. Deze voeding stimuleert de groei van bodembacteriën. Die verminderen de waterdoorlatendheid van de grond en dichten het lek. Biogrout is een relatief goedkope en duurzame preventiemaatregel tegen piping.

Toegepast in de praktijk

In opdracht van Waterschap Rivierenland werken we op dit moment, samen met Movares en de Vries & van de Wiel, aan het dijkverbeteringsproject Schoonhovenseveer-Langerak. Delen van deze dijk voldoen niet aan de wettelijke veiligheidseisen en moeten dus worden verbeterd. Voor het eerst in Nederland wordt deze verbetering gerealiseerd door het toepassen van waterontspanners. De ontwikkeling van de waterontspanners is dus al ver genoeg om ook werkelijk praktisch ingezet te worden. 

De Waterontspanner
De Waterontspanner
De Waterontspanner Uitgelegd

Het vervolg

Uiteindelijk hebben we het hier steeds over preventieve maatregelen, die voorkomen dat een dijk doorbreekt. Daarnaast is ook een vervolgstudie nodig naar repressieve maatregelen die kunnen worden toegepast in crisissituaties, zoals bijvoorbeeld bij een dijkdoorbraak. Bovendien is nader onderzoek nodig naar piping in combinatie met andere faalmechanismen, zoals macro-instabiliteit (het risico van afglijden van de dijken). Wellicht een kans voor de nieuwe lichting afstudeerders.

Wij zijn er in ieder geval van overtuigd dat de rol van innovatieve maatregelen tegen piping in dijken de komende jaren fors zal groeien. Waterschappen staan kritisch tegenover innovaties die zichzelf nog niet in de praktijk hebben bewezen. Het gaat immers om de veiligheid van de Nederlandse bevolking. Met het oog op de toekomst, loont het echter om te investeren in innovatieve maatregelen. Pilotprojecten zijn daarbij onmisbaar om te laten zien dat het werkt en om ervaring op te doen. 

Illustratie: Anne van den Berg

Download keuzemodel piping