Polder2C’s dijkproeven op oude Scheldedijk

Polder2C
Vwo-scholieren ontdekken tijdens een dijkinspectie meerdere vossenholen in de Scheldedijk (foto: Jac van Tuijn).

Zandkern met kleidek: robuust maar kwetsbaar

Het binnentalud van de zeedijk langs de Westerschelde kan wateroverslag goed aan, maar als de grasmat eenmaal is beschadigd, dan gaat het heel hard met de zanduitspoeling. Dat is de conclusie na twee jaar destructieve proeven op de oude dijk van de Hedwige-Prosperpolder langs de Schelde. Het onderzoek roept vragen op over de invloed van dieren die holen graven in de dijk.

Een groep vwo-scholieren loopt met prikstokken kriskras door het hoge gras op het talud van de Scheldedijk bij het Belgische dorp Doel, tegenover de Antwerpse haven. Ze prikken er lustig op los en ontdekken onder het hoge gras al snel de vele gaten van muizen en mollen. Zelfs een complex van meerdere vosholen wordt blootgelegd. De scholieren zijn op een studiereis door Zeeland om de Deltawerken te bekijken en zijn door de projectleiding van het dijkproefprogramma Polder2C’s uitgenodigd om een heuse dijkinspectie te komen doen. “De dieren gebruiken elkaars gangen”, legt dijkexpert Ludolph Wentholt van STOWA uit. Hij is samen met zijn collega Patrik Peeters van het Vlaamse Waterbouwkundig Laboratorium, de motor achter de dijkproeven. “De holen liggen verscholen onder het hoge gras en zijn met het blote oog nauwelijks te zien. Toch hebben ze een grote invloed op de lokale stabiliteit. Onze overslagproeven hebben duidelijk gemaakt dat als er eenmaal een gat in het kleidek zit, dat de uitspoeling van de onderliggende zandkern snel kan gaan. Deze graverij vraagt om bijzondere aandacht”, zegt Wentholt.

Dit artikel is alleen zichtbaar voor PREMIUM abonnees

Schrijf je nu gratis in om toegang te krijgen tot PREMIUM artikelen. Alleen je emailadres is voldoende. Je kunt dan alle PREMIUM artikelen gratis lezen tot 1-1-2023. Het abonnement eindigt dan automatisch. Je zit nergens aan vast. Meer informatie over WaterForum PREMIUM lees je hier.
Wij gebruiken uw emailadres alleen om u toegang te geven tot PREMIUM artikelen

Overslagbestendig
In 2018 werd ook aan de Nederlandse zijde besloten tot de ontpoldering van de Hedwige-Prosperpolder. Er deed zich een unieke kans voor om op de oude Scheldedijk destructieve proeven te doen, om de werkelijke dijksterkte vast te kunnen stellen en te zien welke noodmaatregelen vervolgens mogelijk zijn om de schade te herstellen. Op initiatief van STOWA en het Vlaams Waterbouwkundig Laboratorium zijn de afgelopen twee jaar op de oude dijk proeven gedaan die met name gericht waren op de erosiebestendigheid, vooral bij golfoverloop en -overslag. De proefdijk bestaat uit een zandkern met een 40-80 cm dik kleidek. Een kritische factor bij golfoverloop en -overslag is de sterkte van de grasmat aan de binnenzijde. Op verschillende locaties in Nederland zijn al overslagproeven uitgevoerd om meer kennis op te doen over die sterkte, maar die proeven moesten stoppen zodra de grasmat beschadigd raakte. In de Hedwige-Prosperpolder konden de onderzoekers ongeremd verder gaan en de hele grasmat en het kleidek vernielen. Immers, achter de oude zeedijk lag al, verder landinwaarts, een nieuwe zeedijk.“We hebben enorme hoeveelheden polderwater over het binnentalud laten lopen”, legt Wentholt uit. “Zelfs tot 300 liter per meter per seconde en dat is vele malen meer dan het maximaal toelaatbare overslagdebiet van 5 tot 10 liter waarmee dijken nu worden ontworpen. Zo’n enorme overloop zou zich hier bij een superstorm kunnen voordoen. We zijn nog bezig om de resultaten van de proeven te evalueren, maar we kunnen al concluderen dat de grasmat en het kleidek deze watermassa aankunnen.” Volgens Wentholt gaan de zeldzame superstormen van nu in de toekomst vaker voorkomen, maar de proeven hebben laten zien dat zanddijken met een kleidek de komende decennia nog voldoende waterveiligheid kunnen geven.

dijkinspectie
Vwo-scholieren ontdekken tijdens een dijkinspectie meerdere vossenholen in de Scheldedijk (foto: Jac van Tuijn).

Goede grasmat
Echter, de ontwerphoogte, de sterkte en de weerstand tegen enorme golfoverslag is slechts één deel van het verhaal. “De dijk is robuust gebleken, maar dan moet de grasmat wel helemaal intact zijn”, vervolgt Wentholt. “We hebben hier met de overslagproeven gezien dat als de grasmat eenmaal beschadigd is, het snel kan gaan. Vooral bij een verouderd kleidek.” Wentholt toont zich verrast door de snelle uitspoeling van de zandkern. “Als er een gat in het binnentalud zit, gaat het sneller dan we denken. Door de zanduitspoeling ontstaat zeer lokaal micro-instabiliteit en uiteindelijk gaat de hele dijk. We moeten voor de langere toekomst nadenken over dit soort zand-kleidijken. Die zijn ooit ontstaan omdat we een tekort hadden aan klei en de aannemerij over voldoende zand beschikte. Er zit dus geen echte ontwerpfilosofie achter. Maar met de klimaat­verandering aanstaande en de verminderde voorspelbaarheid van de dynamiek van rivieren en de kust, is het misschien een goed moment om het concept van de zand-kleidijk te heroverwegen.”

Alles of niets
“We hebben de kwetsbaarheid van de zand-kleidijk nog onvoldoende in beeld. Daarom passen we conservatieve ontwerpcriteria toe”, vervolgt hij. “Maar bij dijken is het alles of niets. Een dijk voldoet aan de ontwerpcriteria of niet. Er is geen middenweg. De dijk is afgekeurd of niet. Toch kunnen faalkansen heel lokaal zijn en met een goede terugkoppeling uit het beheer is hier best iets aan te doen”. Als voorbeelden noemt Wentholt de plaatselijke vervanging van een verouderd kleidek of het intensiveren van inspecteren op lokale micro-instabiliteit. “Dat doen we al wel, maar het is heel statisch. Zo houden we niet bij of een scheur in het kleidek groter wordt of zich verplaatst.”En daar is nu de diergraverij bijgekomen. De oude Scheldedijk bleek vol te zitten met gaten van dieren die onder het kleidek in het zandlichaam wonen. Bij één van de dijkproeven is zo’n gangenstelsel geheel blootgelegd, zodat er zicht ontstond op alle vertakkingen. “Deze graverij is, in combinatie met de kwetsbaarheid van het zandlichaam, wel een eye-opener geweest. Het begint met een muisje, maar de dieren nemen elkaars gangen over en het hele stelsel wordt steeds groter. Aan de buitenkant zie je hier weinig van. Voor de resterende tijd van het project willen we nog aanvullend onderzoek doen naar het gedrag van de dieren en naar de opties om er iets aan te doen.”

(foto: Polder2C’s).
Proeven met het afdekken van gaten in de dijk met nieuwe materialen zoals riet, jute, lichte folies en speciale verkrammingen (foto: Polder2C’s).

Nog betere dijken
Volgens Wentholt hebben we nog enkele decennia om na te denken over betere dijken en wat hem betreft hoeven dat niet op voorhand zand-kleidijken te zijn die twee keer zo hoog zijn en vijf keer breder. “We zouden ook kunnen nadenken over dijken met bijvoorbeeld een ander soort kern. We hebben hier proeven gedaan met mengsels van klei en kalk. Die zijn sterker, waardoor minder klei nodig is. In Frankrijk worden hardere dijkkernen met dit mengsel al volop toegepast.”Verder pleit hij voor meer terugkoppeling tussen beheer en ontwerp. “De huidige ontwerp- en beoordelingssystematiek is gebaseerd op een heel dijkvak. Met lokale afwijkingen wordt geen rekening gehouden. We maken dijken gewoon oersterk over het hele traject. Daarna geloven we het wel.” Volgens Wentholt valt er met andere inspectietechnieken nog veel winst te behalen. “Daarmee kunnen we beter zicht krijgen op lokale afwijkingen en micro-instabiliteit preventief aanpakken. We doen al veel met de data die visuele inspecties opleveren, maar het blijft allemaal veel te theoretisch. Met meer data science zouden we onze rekensommetjes bij het ontwerp en de beoordeling veel nauwkeuriger kunnen doen.”Het Polder2C’s-project loopt nog tot begin volgend jaar. Vanwege de politieke discussie over de PFAS-vervuiling in de Westerschelde is onduidelijk of er meer proeven gedaan kunnen worden. Wentholt zou graag zien dat er nog vervolgonderzoek komt op de diergraverij. “Hoe kunnen we ze het minder makkelijk maken en hoe kunnen we ervoor zorgen dat, als er toch een beschadiging ontstaat, de rest van de dijk blijft staan? Dan kan er wel een hoop water de polder inkomen, maar stroomt die niet in een keer helemaal vol.”

Ludolph Wentholt (STOWA): “Bij dijken is het alles of niets. Een dijk voldoet aan de ontwerpcriteria of niet. Er is geen middenweg.”

Living Lab voor dijkproeven
Als onderdeel van het door de EU gesubsidieerde Nederlands-Vlaams Polder2C’s onderzoeksproject zijn op de Scheldedijk van de Hedwige-Pros­perpolder sinds de start in 2020 verschillende activiteiten gedaan. Een beknopt chronologisch overzicht:

2020
• maart – studenten en professionals verbonden aan de deelnemende organisaties in het Polder2C’s-project inspecteren de proefdijk om de basissituatie vast te leggen.
• maart – de Vlaamse en Nederlandse coronaregels worden ingevoerd. De geplande proeven kunnen wel doorgaan, maar het voor- en na-overleg gebeurt online.
• september – een speciaal ontwikkelde Polder2C’s-app wordt online getest voor het vastleggen van geconstateerde schades en het bepalen van passende reparaties en/of evacuatie-opties.
• november – de eerste overloopproef vindt plaats.
• november/december – de eerste proeven met noodreparaties worden uitgevoerd. Graszoden worden met wortel en al uit de dijk gegraven en de gaten worden met folie afgedekt en met speciale verkrammingen vastgezet. Vervolgens zijn overloopproeven gedaan om te kijken of de noodvoorzieningen stand konden houden om verdere erosie te voorkomen.

2021
• februari – tweede serie overloopproeven, waarbij ook is gekeken naar de sterkte van boomwortels.
• april – teams met studenten doen mee aan de Levee Challenge en bedenken innovatieve noodherstel­voorzieningen, zoals kokosmatten en speciaal verkramde lichte folies. De innovaties worden op de dijk met overloopproeven getest om te zien of ze verdere erosie kunnen verhinderen.
• september – een heel mollenstelsel is blootgelegd en met beton volge­-goten om alle holen en de onderlinge gangen goed in beeld te krijgen.
• oktober – afsluitend weekend van het Winterschoolprogramma voor studenten, jonge onderzoekers en jonge waterprofessionals die aan de slag konden met dijkinspecties, serious gaming en onderzoek naar diergraverijen.
• november – derde serie overloopproeven om de impact van reparaties, graverij en bepaalde typen vegetatie verder te onderzoeken.

2022
• januari – een serie golfoverslagproeven en een serie proeven met een klei-kalkmengsel.
• februari – een golfklapproef om de sterkte van de grasmat te testen.
• februari – de tweede Levee Challen­ge met studenten, experts die innovatieve herstelmaatregelen uitvoerden en die met golfoverslag­proeven op hun sterkte zijn getest.
• februari – Defensie test de Bresdefender ponton waarmee een bres wordt gesloten.

Veel van deze activiteiten waren via live-streams te volgen. De meeste zijn nog steeds terug te zien op de website: www.polder2cs.eu

Dichten van bres met militaire ponton

Het idee dat de oude Scheldedijk uiteindelijk toch zou worden afgegraven, was voor Defensie een uitgelezen kans om proeven te doen met springladingen om zo een bres in de dijk te slaan. Recentelijk is dit in Duitsland nog gedaan bij de dijk van een zijrivier van de Elbe. Door een stuk natuur onder te laten lopen, kon zo de piekafvoer op de Elbe worden afgevlakt. Tot zo’n bresproef is het nog niet gekomen en het is zeer de vraag of dat als onderdeel van het Polder2C’s-project nog gaat gebeuren. Defensie heeft wel, samen met TU Delft, eerder dit jaar in de Hedwige-Prosperpolder een proef gedaan met de BresDefender. Dit gebeurde in een speciaal in de polder aangelegd meer met een dijk eromheen. In de dijk was een bres gegraven waar de Bresdefender, een standaard ponton van de Genie, werd ingevaren.

Door onder de ponton de aanwezige luchtholtes met water te vullen, ging de ponton minder drijven en drukte hij zich verder in de bres vast. Volgens Defensie zijn de resultaten veelbelovend.

Een vervangende bresproef vond eind juni plaats op de testlocatie Flood Proof Holland van de TU Delft in Delft. Daar is een situatie gecreëerd met een voorland. De proef moet meer inzicht geven in de invloed van het voorland op de groei van de bres.

Piping en klei-kalk mengsel
Naast de proeven als onderdeel van het Polder2C’s project zijn op de oude Scheldedijk nog twee andere proeven uitgevoerd.

In opdracht van het waterschap Hollandse Delta hebben Deltares en Fugro een proef gedaan met piping onder de dijk door. De Scheldedijk ligt op rivierklei en met een proefopstelling is een situatie gecreëerd waarbij water door deze laag gaat stromen. Een soortgelijke test was door Deltares al een keer uitgevoerd bij de Waddenzeedijk in Friesland. Als vervolg op een studie van Rijkswaterstaat, zijn dit voorjaar in opdracht van het waterschap Limburg op de Scheldedijk proeven gedaan met een klei-kalkmengsel. In drie verschillende vakken zijn overslagproeven gedaan met een op het binnentalud aangebrachte klei-kalklaag, een vak met een ongeschikt kleidek dat met klei-kalk weer geschikt was gemaakt en een vak met een aangebracht mengsel van zoute klei met kalk.


Longreads zijn artikelen uit het magazine die wekelijks gedeeld worden.