De grootschalige praktijkproef met het faalmechanisme piping in de Zeeuws-Vlaamse Hedwige-Prosperpolder gaat volgende week van start. De onderzoeksvraag is of een dijk op getijdenzand beter bestand is tegen het risico van kanaaltjes in de ondergrond dan een dijk op rivierzand.
Waterschap Hollandse Delta geeft op donderdag 9 september het officiële startsein voor het innovatieve onderzoek naar piping. Hiervoor is het afgelopen halfjaar een grote kunstmatige dijk aangelegd. Het testen vindt de komende tijd plaats. De bedoeling is om in het eerste kwartaal van 2022 met de resultaten te komen.
Kennisinstituut Deltares en geotechnisch specialist Fugro voeren de proef uit in opdracht van het waterschap. De kosten van 5 miljoen euro worden volledig vergoed door het Hoogwaterbeschermingsprogramma, waarin alle waterschappen en Rijkswaterstaat samenwerken.
Waarschijnlijk kleiner risico op piping
In de praktijkproef staat piping centraal, een van de faalmechanismen waarop waterkeringen worden beoordeeld. Van piping is sprake als tijdens hoogwater water met zanddeeltjes onder een dijk doorstroomt en er kanaaltjes – ‘pipes’ – in de zandige ondergrond ontstaan (zie figuur). Bij een kleine waterstroom is dat nog geen probleem maar een grote waterstroom die zand meevoert, kan de dijk ernstig verzwakken of zelfs doen instorten. Vanwege deze ongewenste vorming van kanaaltjes worden dijken in Nederland regelmatig afgekeurd.
De huidige rekenmodellen voor dit risico zijn gebaseerd op rivierzand. Het idee is dat piping minder speelt voor getijdenzand, omdat dit zand veel minder doorlatend is en veel meer kleideeltjes en -laagjes bevat. Daardoor stroomt water langzamer en komen zandkorrels minder snel in beweging dan bij rivierzand. Naar verwachting kunnen bij een ondergrond van getijdenzand kanaaltjes grotendeels worden voorkomen of anders pas bij veel hogere waterstanden optreden.
Positieve resultaten in eerdere Friese test
Een kleinere praktijktest op een Friese dijk in 2020 leverde al positieve resultaten op. Getijdenzand bleek twee keer minder gevoelig voor piping dan rivierzand. In de proef in de Hedwige-Prosperpolder wordt daarop voortgeborduurd. Hier is de getijdengeulafzetting dikker en meer zandig (in plaats van kleiig) dan in Friesland. Volgens de betrokken partijen zijn door de combinatie van beide proeven de resultaten breder toepasbaar in binnen- en buitenland.
Het zou goed nieuws zijn als de huidige proef bewijst dat piping inderdaad minder speelt bij dijken met een ondergrond van getijdenzand. Dan hoeven waarschijnlijk minder kilometers dijk met getijdenzand te worden versterkt of kunnen dijken minder breed worden uitgevoerd dan eerder gedacht. Dit levert naar schatting een besparing van 100 miljoen euro voor heel Nederland op.
Bijzondere testlocatie
De praktijkproef vind plaats op een bijzondere testlocatie. De Hedwige-Prospolder bestaat eigenlijk uit een Nederlandse en een Belgische polder die worden ontpolderd. Daardoor ontstaat er een nieuw getijdennatuurgebied met hoog en laag water. Voordat het zover komt, wordt het gebied tot in 2023 gebruikt als een Europees living lab. Voor de pipingproef is een ruim zeven meter hoge kunstmatige dijk ter grootte van een voetbalveld gebouwd.
Tijdens de test wordt water geïnfiltreerd via vier verticale buizen in de laag getijdenzand, om zo hoogwater te simuleren. Hoe een eventuele pipe ontstaat en opbouwt, brengen Deltares en Fugro in beeld met een combinatie van innovatieve technieken als waterspanningsmeters, glasvezelsensoren, elektrische weerstandsmetingen en infraroodmetingen. De aandacht gaat vooral uit naar het verschil in waterstanden aan de buiten- en binnenkant van de dijk. Dit verschil kan tot meer dan tien meter worden opgevoerd; veel meer dan bij een nog functionerende dijk mogelijk is.
De kennis en inzichten uit de proef kunnen worden gebruikt voor de beoordeling en versterking van dijken in heel Nederland, aldus de initiatiefnemers. De informatie is ook waardevol voor andere landen waar er gebieden met vergelijkbare afzettingen zijn. Dat geldt bijvoorbeeld voor België, Duitsland en de Mississippi-delta in de Verenigde Staten.
Hoe piping werkt I Beeld: Waterschap Hollandse Delta
MEER INFORMATIE
Toelichting door Hollandse Delta
H2O Actueel: voorbereiding proef
H2O Actueel: aankondiging praktijktest
H2O Actueel: resultaten Friese proef
H2O Artikel: tijdelijk testparadijs