Waterkeringen en waterveiligheid

Op het gebied van waterkeringen en waterveiligheid zijn onze onderzoeksprogramma’s afgestemd met partijen als het HoogwaterBeschermingsProgramma (het Kennis en Innovatie programma van het Hoogwaterbeschermingsprogramma), Rijkswaterstaat als uitvoeringsorgaan van DGWB, en het Adviesteam Dijk Ontwerp (ADO).

Drie tendensen in waterkeringen en dijkversterking

In de wereld van waterkeringen en dijkversterking komen drie tendensen de laatste jaren steeds meer naar voren:

• Er is ten eerste een druk op de ruimte. Dijken en dijkversterkingen zijn steeds meer een integrale opgave in vele dimensies. Dijken dienen meerdere functies naast veiligheid, inrichting van kwalitatief hoogwaardige ruimte, duurzaamheid, toekomstbestendigheid, maar ook onderhoud, tijd en geld blijven spelen.
• Mede door de druk op de ruimte is een tweede tendens dat er druk staat op draagvlak. Voor de toekomst moeten, gegeven de mogelijk grote veranderingen, de huidige nationale methodieken en benaderingen in een nieuw licht bezien worden. Vernieuwende aanpakken waarin belangen worden gecombineerd zijn een belangrijke uitdaging.
• De derde tendens is gelegen in het spanningsveld tussen klimaatadaptatie, de noodzaak voor een grootschalig versterkingsprogramma om de waterveiligheid ook in de toekomst te kunnen waarborgen, en de doelmatige inzet van middelen. Het is een feit dat doelstellingen in termen van tijd en budget vragen om inzet van meer innovatieve technieken, de inzet van nieuwe kennis en nieuwe denkkaders om de beperkte middelen zo doelmatig mogelijk in te zetten. De uitdaging hierbij is om vanuit de inhoud en kennis te kunnen onderbouwen dat de waterveiligheid hierbij gewaarborgd blijft.

Focus op flexibiliteit en adaptiviteit

Onze focus verschuift steeds meer van de opgave om ‘het systeem in 2050 op orde te hebben’ naar abstracte doelen als het flexibel en weerbaar maken van het waterkeringen- en rivierensysteem. Maar ook naar het mee koppelen met ruimtelijke ontwikkelingen en kwaliteit en uiteindelijk naar een integraal en adaptief systeem. Deltares staat als kennispartij midden in dit maatschappelijke speelveld en wij spelen hier met onze kennisontwikkeling ook op in.

Omgevingswet en veranderingen in beoordeling van waterkeringen

De nieuwe Omgevingswet is in werking getreden. Dit brengt grote kansen voor optimalisatie bij ontwerp en beoordeling van waterkeringen. Deltares helpt door gerichte kennisontwikkeling. Het is altijd mogelijk om contact met ons op te nemen om de laatste stand van de kennis in projecten in te schakelen.

De Omgevingswet vervangt 26 wetten die alle te maken hebben met de fysieke leefomgeving van Nederland. Ook de Waterwet gaat op in de nieuwe Omgevingswet. Hiermee komt ook de beoordeling van primaire waterkeringen in een andere context te staan.

Het verhaal van de kering, en faalpadenbenadering

Zowel de taakstelling voor het HWBP (Hoogwaterbeschermingsprogramma) als de Omgevingswet gaan uit van 2050 als datum waarop alle waterkeringen aan de eisen moeten voldoen. Dit lijkt nog ver weg, maar er moet nog heel veel werk worden verzet. Toch liggen er ook volop kansen.

In de Omgevingswet moet worden voldaan aan normatieve omgevingswaarden. Voor de primaire keringen zijn dit overstromingsrisico’s, ook wel uit te drukken in een maximaal toelaatbare overstromingskans per jaar van een dijktraject. Deze eisen veranderen niet ten opzichte van de invoering van nieuwe normen in 2017.

De wijze waarop tot een oordeel wordt gekomen gaat wel drastisch anders worden. In de voorbereiding van de beoordeling komt ‘het verhaal van de kering’ centraal te staan. Dit verhaal kan worden samengesteld door eerst voor alle mogelijke manieren waarop de waterkering kan bezwijken complete faalpaden op te stellen. Met een compleet faalpad wordt bedoeld dat hierin alle opeenvolgende gebeurtenissen worden opgenomen die noodzakelijk zijn voordat er daadwerkelijk sprake is van een overstroming.

Bij iedere overgang van een gebeurtenis naar de volgende gebeurtenis is sprake van een knoop waarbij een kans van optreden (overgangskans) hoort. Theoretisch kan zo voor ieder faalpad, door alle overgangskansen met elkaar te vermenigvuldigen, de faalkans van het faalpad worden bepaald.

Vooralsnog is dit een bewerkelijke aanpak. Er wordt daarom van uit gegaan dat in expertsessies kan worden voorgesorteerd op het verhaal van de kering door alle beschikbare gegevens goed te beschouwen en in werkateliers snel te komen tot het selecteren van de meest dominante faalpaden. Deze worden als eerste uitgewerkt tot een niveau dat het toevoegen van meer faalpaden weinig tot geen invloed meer heeft op de totale overstromingskans van het dijkvak.

Onderzoek naar vervolgmechanismen en dominante kennisleemtes

De reden dat er grote kansen liggen in deze aanpak is omdat er gekeken wordt naar alle noodzakelijke gebeurtenissen die op moeten treden voordat er sprake is van een daadwerkelijke overstroming. Dit is wezenlijk anders dan de kans op initieel bezwijken volgens de afzonderlijke bezwijkmechanismen te beoordelen.

Bijvoorbeeld: bij een afschuiving van het binnentalud (waarbij de kruin nog deels intact blijft) is nog geen sprake van een overstroming. Hiervoor moeten eerst vervolgmechanismen optreden. Denk aan vervolgafschuivingen, erosie van het binnentalud of micro-instabiliteit. Als deze vervolgmechanismen een kleine kans op voorkomen hebben dan is dat een grote optimalisatie bij het beoordelen van de kans op overstroming.

Deltares heeft veel aandacht besteed aan kennisontwikkeling van de bekende faalmechanismen (kruinhoogte, macrostabiliteit, piping, bekleding). De inleidende gebeurtenissen en de vervolgmechanismen zijn relatief onbekend. Hier zullen we de komende jaren onderzoek naar doen om de onzekerheden hierin te verkleinen.

De faalpadenbenadering zal daarom ook meehelpen om de beperkte middelen voor onderzoek te helpen richten op de dominante kennisleemtes.

Voorbeeldproject: Onderzoek klimaatneutraal en circulair waterbouwasfaltbeton

Wetterskip Fryslân doet innovatief onderzoek naar klimaatneutrale en circulaire opties voor waterbouwasfaltbeton samen met Rijkswaterstaat en Stowa.

Deltares voert een belangrijk stuk van dit onderzoek uit, met name naar de aan levensduur en het Beoordelings- en Onwerpinstrumentarium (BOI) gerelateerde aspecten. We zijn ook betrokken bij de actualisatie van handreikingen, waarbij de levensduurprognose en het gebruik van funderingslagen is meegenomen.

In totaal is in Nederland rond de 400 kilometer aan waterkering bekleed met waterbouwasfaltbeton. Een groot deel daarvan zal op afzienbare termijn moeten worden vervangen. Het toepassen van klimaatneutraal en circulair waterbouwasfalt draagt bij aan het behalen van klimaat- en duurzaamheidsdoelen van zowel het HWBP, Wetterskip Fryslân als de andere betrokken organisaties.

Voor waterkeringen maken we tot op heden gebruik van hoge temperatuur waterbouw asfaltbeton (WAB). De productie van deze traditionele asfaltmengsels onder hoge temperaturen past echter niet meer bij de duurzaamheidsdoelstellingen. De sector heeft daarom aangegeven vanaf 2025 te willen stoppen met de productie van hoge temperatuur asfaltmengsels. Dit beperkt de CO₂ uitstoot en de uitstoot van schadelijke stoffen zoals benzeen. In de waterbouw zullen we – net als in de wegenbouw- ook de overstap moeten maken naar lagere temperatuur asfaltmengsels.

Het onderzoek “Klimaatneutraal en circulair Waterbouwasfaltbeton” (KCW) heeft daarom als doel om de toepassing van duurzaam waterbouwasfaltbeton in dijkversterkingsprojecten mogelijk te maken en beheerders voldoende vertrouwen te geven in de toepassing hiervan. Het onderzoek is gericht op het oplossen van de kennishiaten met betrekking tot de sterkte-eigenschappen en de levensduur van nieuwe, duurzame waterbouwasfaltbetonmengsels.

Neem voor meer informatie over dit project contact op Bernadette Wichman.