Probabilistische berekening pipinggevaar rivierdijken onvolledig

In het artikel ‘Risico’s ‘piping’ mogelijk overschat bij toetsing rivierdijken’ dat in februari op WaterForum  verscheen, werd ingezoomd op het gevaar van piping. Aan de hand van dat artikel volgden discussies met deskundigen en ook werden gegevens uit met name het rapport ‘ Piping, realiteit of rekenfout ?’ van de Commissie Vrijling (2010) opnieuw bestudeerd, met onderstaande resultaten. 
Bij hoge rivierstanden (1993 en 1995) zijn in het rivierengebied veel wellen geconstateerd.  Bij nog hogere waterstanden zouden dijken mogelijk door piping kunnen bezwijken. Na 1995 werden veel dijkverbeteringen uitgevoerd, waarbij in het kader van pipingrisico’s de rekenregel van Bligh werd toegepast (kritieke kwelweglengte = 18H; H=verval). Men accepteert daarmee het ontstaan van wellen, maar neemt aan dat de dijk zelf voldoende is beschermd tegen ondermijning door piping. Juist deze aanname wordt in het rapport van de Commissie Vrijling als onvoldoende veilig bestempeld.
Bepaling kritieke kwelweglengte (L)
De Commissie Vrijling stelt voor de regel van Bligh te vervangen door de formule van Sellmeijer, waarbij voor de diverse parameters veilige waarden worden aangenomen en tevens een veiligheidsfactor wordt toegepast. Op deze wijze kan een grotere kritieke kwelweglengte (L) worden berekend dan met de rekenregel van Bligh. In het verleden werd de formule van Sellmeijer toegepast met de werkelijke meetgegevens ter plaatse en werden, op basis van onze kennis, geen kritieke kwelweglengtes berekend groter dan 18H.
Rekenmethode Bligh was slechts eenmaal onvoldoende
Het rapport van de Commissie Vrijling geeft voorbeelden van dijken in binnen- en buitenland, die in het verleden zijn bezweken door piping. Maar slechts in één geval (USA) werd aangetoond dat de regel van Bligh onvoldoende bescherming bood (kritieke kwelweglengte groter dan 18H). Toch komt de Commissie Vrijling tot de conclusie dat piping in ons rivierengebied een groot gevaar inhoudt. Die conclusie is met name gebaseerd op de resultaten van probabilistische kansberekeningen, waarbij met betrekkelijk weinig gegevens over ondergrond en kleiafdekking voor en achter de dijk, de kans op piping (bezwijken van de dijk) per dijkvak wordt berekend.  Hoe geringer het aantal gegevens waarover men beschikt, hoe groter het zogenaamde lengte-effect is en hoe groter de kans op piping. Daarna berekent men de kans op piping voor de gehele dijkring. Die kans is veelal aanzienlijk groter dan de kans voor één dijkvak. Dit alles heeft tot gevolg dat het merendeel van de rivierdijken zal moeten worden versterkt om de kans op piping in voldoende mate te verminderen. De Commissie Vrijling komt daarbij tot de conclusie dat de verkregen resultaten niet berusten op een rekenfout. Toch blijven er vragen over de realiteit van de verkregen resultaten.
Effect van afdekkende lagen in het voorland
Tussen de regels door stelt de Commissie Vrijling zelf ook vragen. Zo blijft onduidelijk of en zo ja op welke wijze een afdekkende kleilaag in het voorland is meegenomen bij de huidige berekeningen van de kwelweglengte. Die vraag is van essentieel belang, omdat  de dijkontwerpen in het verleden mede zijn gebaseerd op afdeklagen in het voorland. Ook bij de huidige toetsvoorschriften doet dit probleem zich voor; het positieve effect van afdekkende lagen in uiterwaarden zou alleen verdisconteerd mogen worden in de berekeningen als de uiterwaarden ook onder beheer staan van het Waterschap (veelal niet het geval).
Probabilistische berekeningen of uitgebreid grondonderzoek
De Commissie Vrijling vermeldt de mogelijkheid dijkontwerpen te baseren op de resultaten van uitgebreid grondonderzoek. Het voordeel zou zijn dat zwakke plekken worden opgespoord, die ter plaatse zouden kunnen worden versterkt, waardoor de uitvoeringskosten relatief laag zijn (bij de probabilistische rekenmethoden wordt de dijk ontworpen op de mogelijk zwakste plek, waarbij de plaats van de zwakste plek onbekend is).  Dergelijk uitgebreid grondonderzoek is, volgens de commissie, echter kostbaar en te tijdrovend. Deze stellingname valt op, omdat de huidige dijken juist zijn gebaseerd op uitgebreid grondonderzoek  van voor- en achterland, dijk en ondergrond. Het zou uitermate zinvol zijn de resultaten van de probabilistische berekeningen (gebaseerd op een gering aantal gegevens) te leggen naast het oorspronkelijk dijkontwerp (gebaseerd op zeer veel gegevens ter plaatse van de dijk). Daardoor zou in korte tijd veel kennis kunnen worden verkregen over de vraag met welke middelen en met welke (combinatie van) methoden in de toekomst dijkontwerpen het beste tot stand zouden kunnen komen. Men mag echter niet uitsluiten dat de betreffende ontwerpen en archieven zijn vernietigd. Mocht door fusie van waterschappen de oude archieven moeilijk toegankelijk zijn, dan loont het de moeite die ontoegankelijkheid op te heffen.
Pleidooi voor meer veiligheid
Het voorgaande kan niet worden opgevat als een betoog dat het met de veiligheid van de rivierdijken wel meevalt. De afgelopen veertig jaar hebben ontwerpers van dijken gepleit voor veiliger ontwerpen, maar uit kostenoverwegingen is dat slechts ten dele gelukt. Het blijft echter zaak om te kiezen voor een  deugdelijke rekenmethode, gebaseerd op beschikbare bodemkundige gegevens,  om desinvesteringen te voorkomen.
Dr. Ir. G.E.Kamerling en Ir. L.P.M.Linssen