Fugro onderzoekt piping onder dijken op getijdenzand

Fugro onderzoekt piping

Fugro onderzoekt piping onder dijken op getijdenzand – Eén van de faalmechanismen waarop de Nederlandse waterkeringen worden beoordeeld, is piping: het ontstaan van kanaaltjes in de zandige ondergrond van een dijk, waar water doorheen sijpelt. Als het gaat om kleine hoeveelheden, is dat geen probleem. Maar een grotere waterstroom die zand meevoert, kan een dijk ernstig verzwakken. Bij de laatste toetsronde zijn veel dijken op basis van de huidige rekenregels afgekeurd, onder andere vanwege het risico op piping. Over dit faalmechanisme ontbreekt nog de nodige gedetailleerde praktische kennis, waardoor extra onderzoek nodig is.

Dijken op getijdenzand mogelijk sterker dan gedacht
Fugro, Deltares en Wetterskip Fryslân voerden in 2020 al een praktijkproef uit aan de Friese Waddenzeekust. Hieruit bleek dat zand, dat door de zee is aangevoerd, veel minder gevoelig lijkt te zijn voor piping dan zand dat door rivieren is afgezet. De huidige rekenregel waarmee dijken worden beoordeeld en ontworpen, is afgeleid voor rivierzand. Als getijdenzand sterker blijkt te zijn, hoeven minder dijken versterkt te worden of kunnen de versterkingen goedkoper worden uitgevoerd, met minder impact op omgeving en milieu.

In opdracht van waterschap Hollandse Delta zijn Fugro en Deltares nu een grote praktijkproef gestart in de Hedwigepolder in Zeeuws-Vlaanderen; hierbij voortbordurend op de resultaten van de proef in Friesland. Het Hedwige-project heeft tot doel de daadwerkelijke sterkte van getijdenzand tegen piping te bepalen. Vervolgens zal deze kennis worden vertaald en toepasbaar worden gemaakt voor beoordelings- en versterkingsprojecten van waterkeringen. De pipingproef Hedwigepolder maakt onderdeel uit van het internationale project Living Lab Hedwige-Prosperpolder. Initiatiefnemer Departement Mobiliteit en Openbare Werken/Waterbouwkundig Laboratorium faciliteert hier gezamenlijk met STOWA dijksterkteproeven en crisisoefeningen.

Subsidie van Hoogwaterbeschermingsprogramma
Omdat de Hedwigepolder aan de natuur wordt teruggeven, kan daar een uitgebreide praktijkproef plaatsvinden. Het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) heeft hiervoor ruim 5 miljoen euro aan waterschap Hollandse Delta beschikbaar gesteld vanuit de Kennis- en Innovatieagenda. De eerste voorbereidingen zijn medio 2020 gestart. Fugro en Deltares hebben inmiddels op basis van bodemopbouw en eigenschappen van de ondergrond een testlocatie bepaald, waar zich een geschikte, natuurlijk afgezette getijdenzandlaag bevindt. De proef wordt in 2021 uitgevoerd en in 2022 moeten de resultaten beschikbaar zijn.

Innovatieve onderzoeksmethode
Fugro voert het geotechnisch en hydrologisch onderzoek uit op basis waarvan het proefontwerp wordt opgesteld, in nauwe samenwerking met de projectpartners. Een belangrijk aspect is de doorlatendheid van het getijdenzand. Dit wordt gemeten met de innovatieve AMPT®-sondeertechniek, die Fugro zelf heeft ontwikkeld.

Gert-Ruben van Goor, projectmanager bij Fugro: ‘AMPT staat voor anisotrope mini-pompproef, een efficiënte aanvulling op Hydraulic Profiling Tool of HPT-sonderingen. Voordeel van deze methode is dat de opbouw van de ondergrond veel gedetailleerder in beeld komt. De doorlatendheid kan zowel horizontaal als verticaal nauwkeuriger worden gemeten dan met andere, grootschalige technieken. Hierdoor worden niet alleen de verschillende lagen in de bodem in kaart gebracht, maar zelfs ook de variatie in doorlatendheid binnen afzonderlijke grondlagen. Hiermee stellen wij een zeer natuurgetrouw digitaal 3D-model van de ondergrond samen. Deltares gebruikt onze meetgegevens voor een 3D-grondwaterstromingsmodel, dat een nauwkeurig inzicht biedt in de waterstromen door het zandpakket. Dit geeft vervolgens betere resultaten bij de piping-risicoanalyse, op basis waarvan Fugro en Deltares hun adviezen naar aanleiding van deze proef zullen opstellen.’

Besparing van 100 miljoen euro
Een gemiddelde dijkversterking kost ongeveer 6 miljoen euro per kilometer. Als op basis van deze proef het risico op piping exacter kan worden bepaald, kan dat betekenen dat minder kilometers dijk versterkt hoeven te worden of dat dijken minder breed hoeven te worden uitgevoerd dan eerder gedacht.

Marco Boer, projectmanager bij waterschap Hollandse Delta: ‘De Hedwigepolder biedt ons een unieke kans om deze innovatieve praktijkproef in hechte samenwerking met vele partners uit te voeren. Als waterschap Hollandse Delta stimuleren en faciliteren we graag vernieuwende projecten. We hopen en verwachten dat dijken met getijdenzand in de ondergrond minder vaak versterkt hoeven te worden. Dat kan voor heel Nederland een besparing van naar schatting 100 miljoen euro opleveren en de impact op milieu en omgeving beperken.’

Flinke milieuvoordelen
Een bijkomend voordeel is dat er een flinke verlaging van de milieulasten kan worden bereikt doordat minder ruimte en minder materiaal nodig is voor de dijkversterking. Dit vertaalt zich onder andere in minder transportbewegingen en minder geluids- en trillingsoverlast bij locaties voor dijkversterking. Ook levert dit een flinke besparing op van CO2-uitstoot van vrachtwagens en grondverzetmaterieel. Kortom: minder impact ontstaat op de directe omgeving en het milieu.

Meer nieuws uit de watersector.