Naar de content

Delftse megagoot als wapen tegen het water

Deltares test dijken met monstergolven

GNU

In Delft is een enorme geul gemaakt. In de smalle maar diepe betonnen bak klotsen vanaf begin dit jaar de grootste kunstmatige golven van de wereld. Kennisinstituut Deltares test er onze dijken, sluizen en andere grote waterwerken. Kennislink gaat op inspectie.

Vrijwel elk gebouw op het terrein van kennisinstituut Deltares in Delft staat in het water of is omringd door een bescheiden waterpartij. Er staat slechts een ‘goot’ droog, en dat is meteen de meest indrukwekkende. Met een lengte van 300 meter en een diepte van bijna 10 meter brengt deze nieuwe Deltagoot straks de hoogste kunstmatige golven ter wereld voort. Als alles goed gaat wordt de goot in februari in gebruik genomen en wordt het een spil in het onderzoek naar waterveiligheid.

Het terrein van Deltares in Delft, met in het midden de nieuwe Deltagoot in aanbouw.

 Guus Schoonewille/Deltares

Bijna vanzelfsprekend is in het waterrijke Nederland veel expertise als het gaat om waterveiligheid. Er wordt veel onderzoek gedaan naar bijvoorbeeld dijken, mobiele waterkeringen en sluizen. Waar men tot de jaren ’80 veel met (schaal)modellen testte is er sindsdien erg veel veranderd. De schuldige is de computer.

Onontbeerlijk

“Ik denk dat dertig jaar geleden ruwweg 80 procent van de data uit echte experimenten werd gehaald, de overige 20 procent was voor de rekening van computermodellen”, zegt Wiel Tilmans, die verantwoordelijk is voor de experimentele faciliteiten van Deltares. “Nu is dat andersom, zeker 80 procent wordt met de computer gedaan. Toch ontkomen we niet aan het doen van echte experimenten.”

Prinses Amalia windmolenpark.

 Ad Meskens

Het gaat dan vooral om het controleren van de computermodellen, zegt Tilmans. Hoewel computers steeds beter worden in het voorspellen van prestaties van waterwerken, zitten ze er ook nog wel eens naast. Daarom zijn echte experimenten nog steeds onontbeerlijk. Voor beter inzicht en om de voorspelkracht van de computer verder te ontwikkelen.

Het draait hierbij vooral om ‘lokale effecten’. Tilmans: “Je kunt de stroming van de zee voor de Nederlandse kust prima met een computermodel voorspellen. Zoomen we in en kijken we naar bijvoorbeeld de stroming rondom een pijler van een windmolen dan ontkom je vaak niet aan een echt experiment.”

Verboden voor surfers

Daarom heeft Deltares verschillende testfaciliteiten. Zoals bassins met daarin een model van een windmolen of haven. Dankzij golfslag (op schaal) wordt vervolgens elke natuurlijke situatie nagebootst, om te zien hoe het model daarop reageert.

Op het moment dat we een grote hal met testbassins binnenkomen is er een model van de nieuwe Noordzeesluis bij IJmuiden te zien, die in 2019 klaar moet zijn. Hier bekijken onderzoekers momenteel hoe schepen straks zo snel mogelijk door de sluis gaan zonder dat de krachten op de deuren en schepen onverantwoord groot worden. Zelfs het effect van het dichtheidsverschil tussen het zoute zeewater en het zoete water uit het Noordzeekanaal zit in het model.

In dit zogenoemde Delta Basin test Deltares (schaal)modellen van waterwerken. Het is ongeveer een meter diep en desgewenst worden er allerlei soorten golven gecreëerd.

 Roel van der Heijden

Het is een indrukwekkend model maar met een schaal van 1 op 40 zien grote containerschepen er net zo groot uit als een ‘sloep’. In sommige gevallen levert een experiment daarom andere testresultaten op dan een model op ware grootte. Dus proberen wetenschappers qua grootte van zo’n model zo dicht mogelijk bij de werkelijkheid te komen. Dat is mogelijk met de nieuwe Deltagoot, die verderop op het terrein ligt. Hier kan een – weliswaar smal – deel van bijvoorbeeld een dijk worden blootgesteld aan vrijwel elk type golven, waaronder de grootste kunstmatige golven van de wereld van ruim vier meter hoog.

Het golfschot.

 Guus Schoonewille

De golven worden opgewekt door een metalen schot aan het uiteinde van de goot dat met een enorme kracht tegen het water stoot. In totaal kan dat gevaarte over een afstand van 7 meter schuiven. Het heeft een maximale snelheid van ongeveer 2 meter per seconde. Het drukt daarmee per seconde een waterkolom van tienduizenden liters weg.

Het golfschot is een cruciaal onderdeel van de Deltagoot, maar het drijft de golven niet alleen aan. Golven worden er ook mee geabsorbeerd, bijvoorbeeld weerkaatsende golven van een dijk die in de goot is opgebouwd. “Als je dat niet doet krijg je een grote ‘klotsbak’”, zegt Tilmans. “De modellen die je daarin test, zijn waardeloos.” Om golven te absorberen worden ze eerste met sensoren gemeten. Een computer zorgt vervolgens dat het schot bij aankomst zo beweegt dat de energie uit de golf wordt gehaald en doodslaat.

De grootste kunstmatige golven ter wereld? Dat deed een lampje branden bij de plaatselijke surfvereniging. Margriet Roukema van de afdeling communicatie van Deltares zegt dat ze hebben geïnformeerd naar ‘meettijd’ in de goot. Dat feestje gaat helaas niet door. “Dat zou echt te gevaarlijk zijn”, lacht Roukema.

http://www.youtube.com/watch?v=t_p32yrLfcw

Groot

De experimenten die vanaf dit jaar in de goot plaatsvinden, zijn groot in veel opzichten. Met op- en afbouw kunnen ze wel twee maanden duren. De kosten lopen vaak in de tonnen. Toch is het de moeite waard. Mindert de Vries, van de afdeling Eco-Engineering van Deltares: “Het aanleggen van een dijk kost al snel een miljoen euro per kilometer. Als door een experiment blijkt dat dit niet nodig is, scheelt dat veel geld.”

In de Deltagoot kijkt men onder meer naar de invloed van begroeiing op een dijk. Hoe veel sneller wordt hij weggeslagen als er geen gras op groeit? En wat betekent de samenstelling van een dijk voor de sterkte en hoe lang houdt deze stand tegen hoge golven? Voor de meeste experimenten is de flinke lengte van de Deltagoot (300 meter) overigens niet nodig. Maar stel dat er straks een langzaam aflopend strand gesimuleerd moet worden? Dan kan dat ook.

Een Nederlandse dijk.

 multikoe, Flickr

Volgens Tilmans is het mogelijk om in de nieuwe Deltagoot 85 procent van alle Nederlandse stormsituaties op werkelijke grootte te simuleren. De voorloper, die in de Noordoostpolder stond, kwam in dat opzicht tot 60 procent. De Vries vult hem aan: “De resultaten die we in een experiment behalen zijn erg belangrijk. Ze hebben veel meer overtuigingskracht dan bijvoorbeeld een rekensom in een rapport. Slaagt een dijk in de nieuwe Deltagoot dan is hij wettelijk gezien goedgekeurd.”

ReactiesReageer