Foto Proef in de Hedwigepolder.

Zijn dijken op getijdenzand (zand aangevoerd door getijden) beter bestand tegen piping dan dijken op rivierzand? Dat onderzoekt waterschap Hollandse Delta samen met Fugro en Deltares na de zomer van 2021 in de Hedwigepolder. Als dit klopt, kunnen miljoenen euro’s aan dijkversterkingen worden bespaard. Marco Boer, projectmanager bij waterschap Hollandse Delta, en Anske van der Laan, senioradviseur techniek en innovatie bij het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP), vertellen over het belang van de proef.

Nederland staat voor een enorme opgave om tot en met 2050 ongeveer 1.300 kilometer dijk en 500 sluizen en gemalen te versterken, en zo overstromingen te voorkomen. Veel dijken worden afgekeurd op het (mogelijk) ontstaan van piping. ‘Bij piping stroomt er, door het verschil in waterstanden aan de buiten- en binnenkant van de dijk, water met zanddeeltjes onder de dijk door’, vertelt Van der Laan. ‘Hierdoor ontstaan kleine tunneltjes in de zandige ondergrond. Als het gaat om kleine hoeveelheden, is dat geen probleem. Maar een grotere waterstroom die zand meevoert, kan een dijk ernstig verzwakken of laten instorten.’

Infographic piping getijdenzand. Bij piping onstaat door hoog water drukverschil aan de binnen- en buitenkant van de dijk en stroomt water met zanddeeltjes onder de dijk door. Op zwakke plekken in de dijk komt het water omhoog (kwelvorming). Als de stroomsnelheid in een kwel groot genoeg is om zand uit de ondergrond mee te voeren, kan een 'pipe' ontstaan en kan de dijk instorten.
Infographic van het pipingproces bij een dijk. Infographic: Waterschap Hollandse Delta

Unieke kans

De vraag is of getijdenzand beter bestand is tegen piping. Doordat dit zand veel fijner is en veel meer kleideeltjes en kleilaagjes bevat, stroomt het water langzamer en komen korrels minder snel in beweging. Hierdoor zou piping grotendeels vermeden kunnen worden of in ieder geval pas bij veel hogere waterstanden gaan optreden. Uit een eerdere proef langs de Friese Waddenkust bleek al dat dijken op getijdenzand minder gevoelig zijn voor piping dan dijken op rivierzand. Met de pipingproef in de Hedwigepolder wil waterschap Hollandse Delta de Friese resultaten toetsen en valideren en testen hoeveel sterker getijdenzand is. Daarnaast wordt onderzocht hoe deze kennis en inzichten gebruikt kunnen worden voor de beoordeling en versterking van dijken in heel Nederland. ‘De grootschalige proef in de Hedwigepolder is dé kers op de taart’, vertelt Boer. ‘Als we het vermoeden hiermee nog één keer kunnen bewijzen, dan staat het als een huis.’ Daarnaast biedt de Hedwigepolder een grote kans om de praktijkproef uit te voeren. De polder wordt straks aan de natuur teruggegeven en biedt nu een unieke kans om risicoloos allerlei innovatieve proeven uit te voeren. ‘Dat maak je niet vaak mee’, zegt Boer.

Foto van getijdenzand in de grond.
Close-up van getijdenzand.

Slimmer en goedkoper

Innoveren is belangrijk bij dijkversterkingen. Van der Laan: ‘Het HWBP draagt het toepassen van innovaties een warm hart toe. Dankzij innovaties wordt de Nederlandse dijk steeds slimmer en goedkoper aangelegd en past de dijk beter in de omgeving. Innovaties en nieuwe kennis helpen om de kosten en de maatschappelijke impact van dijkversterking te verminderen. Hoe meer we leren van elkaar, hoe slimmer, duurzamer en sneller we kunnen versterken.’

Boer: ‘Bij de meeste projecten kom je meerdere faalmechanismen tegen, maar piping is er een die best wel wat impact heeft. Ook op de omgeving. We zijn gewend om dat met een verlengde brede binnenberm op te lossen. Maar als je dat doet, kunnen bermen vlak langs woningen gaan liggen. Als we dat kunnen voorkomen is dat prettiger voor de omgeving. Daar dromen dijkwerkers van.’

Foto van plaatsing waterspanningsmeters
Plaatsing van waterspanningsmeters.

‘Van 12 naar 6 kilometer’

Ook is de verwachting dat er veel kosten kunnen worden bespaard. Boer hoopt en denkt dat dijken op getijdenzand sterker zijn dan dijken op rivierzand. ‘Als dat zo is, dan hoeven ze minder vaak of in beperktere mate versterkt te worden. Hoe leuk is het om te zeggen: we gaan van 12 naar 6 kilometer?! Dat is zeker de moeite waard.’ Bij het HWBP worden de uitkomsten in spanning afgewacht: ‘Vanuit het HWBP kunnen we dan voor vrijwel alle projecten de omvang reduceren’, legt Van der Laan uit. ‘Daardoor kun je met minder geld van de dijkrekening de dijk weer aan de wettelijke norm laten voldoen. Dat draagt bij aan de waterveiligheid van Nederland.’ Boer vult aan: ‘Voor heel Nederland kan dat een besparing van naar schatting 100 miljoen euro opleveren.’

De technische proef duurt ongeveer twee weken. Naar verwachting verschijnt in het eerste kwartaal van 2022 het eindrapport. Voor nu heeft Boer een belangrijk advies voor waterschappen die ook te maken hebben met piping. ‘Ik raad hen aan om de proef te volgen. Tijdens de verkenning is het soms handig om wat stappen terug te doen en nog een keer te rekenen. Misschien gaat er dan wel iets van de opgave af.

Marc Hijma, projectleider Deltares: ‘De proef is het sluitstuk van enkele jaren onderzoek naar piping in getijdenzand. We begonnen met enkele succesvolle kleine schaalproeven. Bij de Vijfhuisterdijk (Friesland) valideerden we de resultaten van de kleine schaalproeven en nu pakken we door met nog twee grote veldproeven (Hedwigepolder en nog 15 schaalproeven in het lab bij Deltares). We werken uiteindelijk toe naar een nieuwe aanpak voor piping in getijdenzand, waardoor veel dijken minder of niet versterkt hoeven te gaan worden. Voor Deltares zijn dit mooie projecten: een sterke combinatie van fundamenteel onderzoek, veldtesten en samenwerking met de praktijk. Hiervoor zijn we opgericht.’

Gert-Ruben van Goor, projectleider Fugro: ‘Dit project is ons op het lijf geschreven: het meten en monitoren van de bodemopbouw, bodemeigenschappen en waterdrukken, het opstellen van het proefontwerp na data-analyse en de vertaling van de resultaten naar een werkende praktijkgerichte aanpak. De schaal en opzet van dit onderzoek is bijzonder. Met meer dan 200 waterspanningsmeters meten we waterdrukken in het getijdenzand om het pipingproces te volgen. Ik ben trots op ons team en de samenwerking met het HWBP, waterschap Hollandse Delta en Deltares. Vanuit de verschillende organisaties werken alle collega’s aan hetzelfde doel, met respect voor elkaars mening en ieder met zijn eigen inbreng. Dat vormt voor mij de basis om dit project tot een succes te maken.’