Op 23 augustus, tijdens één van de bezoekersdagen, nam Kennislink een kijkje bij de IJkdijken in Booneschans, Bellingwedde, waar de IJkdijkexperimenten plaatsvonden. Voor de onderzoekers ter plekke een spannend gebeuren. Wie zou de doorbraak het beste aan zien komen?
In het Groningse Bellingwedde, net ten zuiden van Bad-Nieuweschans, stijgt het water. Op piektijden komt er wel twintig centimeter per uur bij. Dat gaan de dijken niet houden, weten de experts die in groten getale aanwezig zijn nu al. Toch is er van paniek geen sprake, en is de heersende stemming eerder uitgelaten dan bedrukt.
Het is dan ook helemaal niet de bedoeling dat de dijken het gaan houden. Het betreft hier namelijk een experiment. De dijken zijn IJkdijken, die niet als functie hebben om het land te beschermen, maar om de onderzoeker van dienst te zijn, en de stijging van het water houdt simpelweg in dat in het bassin dat naast de dijk is aangelegd de kranen wijd open staan. Eén dezer dagen zal de eerste dijk bezwijken, en het doel van het experiment is zo goed mogelijk te voorspellen waaraan.
Maar wacht eens – wás de IJkdijk niet allang een keer doorgebroken, jaren geleden? Is dit niet een herhaling van zetten? Nee, vertelt Wouter Zomer van de Stichting IJkdijk het genodigde publiek. De IJkdijk is inderdaad al vaker doorgebroken, en wordt elke keer vrolijk weer opnieuw neergezet. Bij alle vorige proeven werd echter één van de mogelijk mechanismen in de gaten gehouden waaraan een dijk kan bezwijken. Dit keer wordt voor het eerst een natuurlijke situatie nagebootst en is het juist de vraag welke van de mogelijke mechanismen de dijk uiteindelijk zal vellen.
De eerste tekenen van kwel (bij het bordje 1) worden vastgelegd op de foto
M. ter Voorde, met toestemming
Welke mechanismen kunnen de dijk vellen?
Piping maakt een goede kans. Dit is een erosievorm die optreedt binnenin de dijk. Door de hoge druk die ontstaat bij een groot verschil in de waterstand aan beide zijden van de dijk kan er aan de voet van de dijk water door gaan sijpelen. Soms sleept dit water (kwel) zandkorrels mee, waardoor na verloop van tijd een soort tunneltje (pipe) of holle ruimte in of onder de dijk ontstaat. De dijk kan hierdoor verzwakken en in het ergste geval zelfs bezwijken.
Een tweede mogelijkheid is dat de dijk bezwijkt aan een verlies aan stabiliteit. Doordat hij doorweekt raakt kunnen materiaaleigenschappen als sterkte en elasticiteit veranderen, en door de toenemende druk kan de dijk uiteindelijk vervormen. Soms gebeurt dit in het klein, waardoor het nauwelijk te zien is maar de sterkte van de dijk wel afneemt, soms betekent het dat de dijk begint af te kalven, te scheuren, of te barsten, en in een enkel geval bezwijken zelfs de grondlagen die zich onder de dijk bevinden.
Bij het faalmechanisme dat bekend staat als micro-instabiliteit is het niet de buitenlaag van de dijk die het begeeft, maar bezwijkt juist de binnenkant (het binnentalud) van de dijk, doordat zich een te hoge waterdruk heeft opgebouwd. Als zich een kleilaag op het binnentalud bevindt, kan deze laag door de hoge waterdruk in de dijk omhoog worden gedrukt en afschuiven. Als het binnentalud bestaat uit zandig materiaal kan er ook door erosie van het binnentalud zelf optreden. Een hoge waterdruk in de dijk kan ontstaan doordat water bij hoogwater of golfoverslag in de dijk infiltreert, maar bijvoorbeeld ook door een lekkende waterleiding.
Experimenten
Twee soorten experimenten zijn in Bellingwedde aan de gang. Bij de ene wordt het water dat tegen de dijk aan duwt steeds verder aangevuld, zodat de waterstand stijgt. Bij de andere dijk, die uit zand met een bedekkende kleilaag bestaat, wordt het water in de dijk gebracht, om een situatie met micro-instabiliteit te creëren.
Om het gedrag van de dijken tijdens de proeven goed in de gaten te houden zitten ze vol met meetapparatuur. Sensoren die de druk in de poriën bepalen, dus de druk die het water op de binnenkant van de dijk uitoefent, sensoren die temperatuurveranderingen registreren – een signaal dat er water door de dijk aan het sijpelen zou kunnen zijn – en sensoren die de minimale bewegingen registreren die het begin van een scheur of verzetting zouden kunnen zijn. Ook van afstand worden de temperatuur en de bewegingen van het dijkoppervlak geregistreerd, met infraroodcamera´s.
Weet wat je meet
“Het is geen wedstrijd”, benadrukt Zomer, maar als dat waar is, is het toch op zijn minst een fanatiek gespeeld spel. Elke deelnemer heeft zijn eigen sensoren in de dijk zitten, en verschillende partijen hebben elk hun eigen technieken om die gegevens op een zo handig mogelijke manier kunnen bekijken en interpreteren. “Meten is weten”, vat Hans Link, consultant bij Fugro, het nut van deze ‘visualisatietechnieken’ samen, “maar dan moet je wel weten wat je meet.”
Aan het begin van het experiment heeft elke partij doorgegeven wat het cruciale faalmechanisme zal worden. Zodra de metingen deze veronderstelling veranderen kan dat per email worden doorgegeven. Wie het moment van de dijkdoorbraak het best aan ziet komen en het juiste mechanisme op tijd voorspeld heeft gewonnen, en wie al met al het beste presteert zal hoogstwaarschijnlijk degene zijn die bij het vervolg van het project – een heuse toepassing op échte dijken – betrokken zal worden. Hoezo eigenlijk geen wedstrijd?
Niet veiliger, wel goedkoper
Rest nog de vraag waar het allemaal goed voor is. Gaan alle dijken in Nederland straks volgestoken worden met meetapparatuur? En wordt Nederland daar veiliger door? Nee, blijkt het antwoord op beide vragen. Het idee is dat er op specifieke locaties gemeten wordt, die representatief geacht worden te zijn voor de rest van de dijk.
“De dijkbewakers weten meestal goed waar de zwakste plekken in de dijken zitten. Die kan je versterken, maar je kan ook eerst eens goed meten hoe de dijk zich eigenlijk gedraagt, om te kijken of dat wel echt nodig is, en wat de meest efficiënte manier is om dat te doen”, vertelt Henk van ´t Land, die vroeger zelf dijkgraaf was en nu directeur van de Stichting IJkdijk. “Vergelijk het met de verkeersveiligheid. Die kan je vergroten door alle auto’s uit te rusten met een snelheidsbeperker, zodat niemand meer harder dan 90 km/uur kan. Je kan ook specifieker te werk gaan, en het af laten hangen van het soort weg en de verkeersdrukte.” Alle dijken in Nederland domweg een halve meter ophogen is weinig zinvol, wil hij maar zeggen.
Uiteindelijk wordt het dijkonderhoud op deze manier vooral veel goedkoper, zegt Zomer, maar dan wel zonder de veiligheid uit het oog te verliezen. Het zal veel politici in deze crisistijd als muziek in de oren klinken.
Het vervolg
De eerste ijkdijk begaf het op zondagochtend 26 augustus, de tweede volgde één dag later. De belangrijkste oorzaak was dat er water de dijken binnen was gedrongen. Hierdoor verzwakten de dijken, en schoven ze bij de teen (dus onderaan) af. Vervolgens zakte ook de bovenkant in, en kon het water over de dijk heen stromen.
Zie ook:
- Website IJkdijk (met alle nieuwe updates)
- IJkdijk doorgebroken (Kennislinkartikel over eerdere experimenten, in 2008)
- Doorbraak in digitale dijkbewaking (Kennislinkartikel)
- Dijkexperimenten langs de wadden? (Kennislinkartikel)
- Nederland Knutselland (Wetenschap24)
- 20.000.000 kuub zand per jaar (Wetenschap24)