Tekst Bas Nieuwenhuijsen Beeld Wetterskip Fryslân
Proeven met piping
Elegant grofzand houdt dijken veilig
Zolang er dijken zijn, kan bij hoogwater piping ontstaan: water dat onder de dijk doorsijpelt, zand meeneemt en zo de waterkering verzwakt. Dit verschijnsel treedt vooral op bij rivierdijken; zandlagen onder zeedijken zijn er minder gevoelig voor. In het kader van de Kennis- en innovatieagenda van het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) wordt onderzoek gedaan naar piping en wordt gezocht naar nieuwe oplossingen.
‘Piping is een dominant mechanisme,’ zegt Harm Rinkel, senioradviseur Techniek en Innovatie bij het HWBP. ‘We hebben in Nederland zo’n 3500 kilometer aan primaire waterkeringen, waarvan ruim de helft bestaat uit rivierdijken. Tijdens hoge waterstanden in de rivieren en met name die van 1993 en 1995 kregen we goed in beeld waar een verhoogde kans op piping is. Op enkele honderden plaatsen vormden zich wellen achter de dijk, een substantieel aantal.’ ‘Bij waterkeringen langs de Noordzee en de Waddenzee speelt piping veel minder,’ constateert Bianca Hardeman, net als Rinkel senioradviseur Techniek en Innovatie bij het HWBP. ‘Getijdenzand is mogelijk twee keer minder gevoelig voor piping dan rivierzand. Dit is gebleken uit laboratoriumproeven, maar moet nog verder aangetoond worden met onder meer grote praktijkproeven. We weten nog niet precies in hoeverre getijdenzand gevoelig is voor piping. Wat doet bijvoorbeeld een hoge slibfractie? We ronden nu een proef in Friesland af, buiten het lab, in “echte” omstandigheden. Deze proef lijkt de uitkomsten uit het laboratorium te bevestigen. Om zekerheid en meer kennis te krijgen, die ook breder toepasbaar is, doen we nog een reeks proeven. Waaronder eentje volgend jaar in de Hedwigepolder, in Zeeland, op grotere schaal.’
‘Getijdenzand is twee keer minder gevoelig voor piping dan rivierzand’
Breed toepasbaar ‘Het zand en de bodemopbouw in het rivierengebied verschillen duidelijk van die aan de zeekust,’ legt Rinkel uit. ‘Ook de tijdsduur van hoogwater is anders. Aan de kust heb je hoogwater door stormen van 1 of 2 dagen. In de rivieren duurt hoogwater veel langer. We rekenen aan de veiligheid van dijken met een model, waarin de factor tijd niet is verwerkt. De piping-proeven moeten kennis opleveren, waardoor we het rekenmodel kunnen bijstellen.’ Hardeman: ‘We hopen dat de uitkomsten van onze onderzoeken aan getijdenzand breed toepasbaar zijn. Als het gaat om dijkversterking is het belangrijk te weten waar piping wel of geen probleem is, dat scheelt in de opgave die we hebben.’
Hallum Wetterskip Fryslân heeft samen met Deltares en Fugro bij Hallum een onderzoek gedaan naar piping aan de Friese Waddenzeekust. De eerste resultaten zijn positief en verkleinen mogelijk de opgave van de dijkversterking Koehool-Lauwersmeer. Ido Boonstra, senior projectmanager bij wetterskip Fryslân: ‘Onderzoek moet inzichtelijk maken dat piping bij sommige dijken echt niet voorkomt. Daarin speelt de grondstructuur een belangrijke rol.’ Om die reden is een proefopstelling gemaakt in de Vijfhuisterdijk boven Hallum, een voormalige primaire kering. Buitendijks kon er niet met groot materieel worden gewerkt, en voor de betrouwbaarheid van de uitkomsten maakt het niet uit dat de dijk iets landinwaarts ligt. Boonstra: ‘De bodemomstandigheden bij de dijk bij Hallum zijn ideaal, je hebt een laag zand nodig die tussen kleilagen ligt. Anders gaat het water, als je de betreffende zandlaag onder druk zet, alle kanten op. In de Hedwigepolder heb je te maken met een andere samenstelling van de grond, dat zal nieuwe informatie opleveren, waardoor het rekenmodel verder kan worden verfijnd. We toetsen nu stukken dijk op piping, maar is dat reëel? Dat is belangrijk om te weten, want we kunnen het geld maar één keer uitgeven.’
‘Innoveren is geen luxe maar pure noodzaak
Grofzandbarrière Meer inzicht in piping is natuurlijk belangrijk, maar ook interessant om de beste oplossing te vinden. ‘Piping kun je op verschillende manieren tegengaan,’ vertelt Bastiaan Heutink, projectmanager bij waterschap Rivierenland. ‘Het eenvoudigste is om de berm te vergroten, maar dat kan niet altijd. Je kunt ook een stalen damwand slaan, maar dat is relatief duur en niet milieuvriendelijk. Een andere oplossing is verticaal zand: dan leg je een sleuf met geotextiel, met een omhulsel van zand, in de dijk. Maar dat geotextiel is bodemvreemd materiaal.’ Daarom loopt sinds 2015 internationaal onderzoek naar grofzandbarrières: verticaal zand, zonder geotextiel. Heutink: ‘Het grofzand werkt als het ware als een filter: water met fijner zand stroomt onder de dijk door, de grofzandbarrière houdt het fijnere zand tegen zonder dat het zelf wordt meegevoerd, en de dijk blijft dus veilig. Groot voordeel van deze methode: het is relatief goedkoop en milieuvriendelijk. Uit proeven weten we dat het werkt en wat de beste samenstelling van het grofzand is. Uit een rapport van Deltares blijkt dat een grofzandbarrière een haalbare oplossing is. Nu onderzoeken we nog of het ook maakbaar is. Als dat zo is, gaan we het uitvoeren bij Gameren, aan de Waal bij Zaltbommel, met de bedoeling het ook elders uit te rollen.’ ‘Piping is natuurlijk maar één aspect,’ zegt Hardeman. ‘Onder de Kennis- en innovatieagenda vallen meer onderzoeken, gekoppeld aan projecten, bijvoorbeeld naar macrostabiliteit en dijkerosie, maar ook monitoring en duurzaamheid.’ ‘Een grofzandbarrière is een elegante oplossing,’ vindt Rinkel, ‘die flink kan bijdragen aan het halen van onze doelen: in 2050 moeten alle dijken voldoen aan de normen. Dan helpt het als we de productie kunnen verhogen en de prijs kunnen verlagen. Innoveren is voor het HWBP geen luxe, maar pure noodzaak.’
