Waterbouwkundige kunstwerken veerkrachtig en veilig voor de toekomst

Waterbouwkundige kunstwerken vormen samen een complex systeem, dat ervoor zorgt dat 60% van ons lage achterland niet overstroomt en toegankelijk en leefbaar blijft. De indrukwekkende waterbouwkundige kunstwerken, zoals bijvoorbeeld de Oosterscheldekering, de Maeslantkering en de Zeesluis IJmuiden, zijn gebouwd als een robuust en betrouwbaar systeem voor generaties.

Vervangingsopgave natte kunstwerken

Sluizen, stuwen, stormvloedkeringen en gemalen zijn de regelknoppen in het watersysteem en maken het mogelijk om de verschillende functies van ons watersysteem te combineren. Ieder nat kunstwerk vormt een belangrijke schakel in een groot netwerk. Valt één kunstwerk uit, dan heeft dat direct gevolgen voor de prestatie die door de ‘natte’ infrastructuur als geheel wordt geleverd.

In Nederland zijn veel waterbouwkundige kunstwerken (zoals schutsluizen, stuwen en gemalen) in de loop van de 20e eeuw aangelegd en doorgaans gebouwd met een verwachte ontwerphorizon van 100 jaar. Sindsdien is het vereiste kwaliteitsniveau van de infrastructuur om ons land veilig, toegankelijk en leefbaar te houden door middel van intensief beheer en onderhoud gehandhaafd.

Door slijtage, veroudering van de gebruikte materialen, klimaatverandering, veranderende gebruiksfuncties en -eisen en aangepaste normeringen zijn veel van de Nederlandse bouwkundige kunstwerken in de komende decennia dringend toe aan vervanging, verbetering of renovatie.

Wanneer het moment aanbreekt om een waterbouwkundige kunstwerk te vervangen, is het ook het perfecte moment om de gehele samenhang van de natte infrastructuur te bekijken en te optimaliseren

Esther van Baaren, Expert Vernieuwing en Renovatie Infrastructuur

Kennis voor toekomstbestendige bouwkundige kunstwerken

Bouwkundige kunstwerken kunnen toekomstbestendig aangepast worden aan veranderende omstandigheden door onder andere in de besluitvorming over hoe en wanneer te vervangen, verbeteren of renoveren ongeveer 50 tot 100 jaar vooruit te kijken. Ook door de veranderende functie-eisen aan het gehele watersysteem te kennen en rekening te houden met de gevolgen van onder andere klimaatverandering kunnen de kunstwerken toekomstbestendig gemaakt worden.

Alleen al meer kennis over de constructieve staat van een waterbouwkundig kunstwerk en de rol binnen het watersysteem biedt aanknopingspunten om de levensduur te verlengen. Een dieper begrip van de rol die het, samen met naburige kunstwerken, heeft in het functioneren van het watersysteem, het degraderen van materiaal en de werkingsprincipes ervan geeft beter inzicht in de kwetsbaarheid voor veranderingen, de potentiële problemen daarbij, en hoe deze kunnen worden voorkomen of opgelost.

Kortom, een beter begrip van het object kan bijdragen aan de verlenging van de (functionele) levensduur. En daarmee aan de veerkracht van het watersysteem.

Vervanging en renovatie van waterbouwkundige kunstwerken

Uit onderzoek van het Economisch Instituut voor de Bouw (EIB) blijkt dat tot 2030 in totaal €250 miljard nodig is voor de vervanging van Nederlandse infrastructuur. In Nederland staat de komende decennia de vervanging van kunstwerken op de agenda. Een opgave die enorme gevolgen gaat hebben voor het dagelijks verkeer en gebruik van de Nederlandse waterwegen.

Deltares onderzoekt vervanging en renovatie van waterbouwkundige kunstwerken:

• De functionele relatie tussen het kunstwerk dat aan vervanging toe is en het watersysteem (i.e. de verschillende waternetwerken) waar het deel van uitmaakt. Dit geeft inzicht welke kunstwerken een kritische functie hebben in het grotere geheel.
• De technische slijtage en veroudering (degradatie) van het kunstwerk. Hoe lang kan een sluis, stuw of stormvloedkering nog mee? Welke krachten en processen bepalen de veroudering en welke invloed kunnen we daar (nog) op uitoefenen?
• Welke vervanging heeft waar in de tijd prioriteit? Dit maakt het mogelijk om een zo adaptief mogelijk tijdspad op te stellen, welke vervanging wanneer noodzakelijk is. En, zeker bij grote onzekerheden over ontwikkelingen en degradatie, om zoveel mogelijk opties open te houden. Wat is haalbaar, wat is betaalbaar en waar kunnen we besparingen realiseren?

Ook bieden onze experts support (met wetenschappelijke kennis) bij beheer, onderhoud en aanleg van waterbouwkundige kunstwerken. Het kan voor asset managers uitdagend zijn om dat te doen zonder negatieve impact op de naastgelegen infrastructuur (schade) en zonder het gebruik van het omliggende netwerk overmatig te hinderen.

Om de waterbouwkundige kunstwerken op lange termijn optimaal te laten functioneren, is het van groot belang om zoveel mogelijk nieuwe inzichten te verkrijgen die de functionele of technische, en daarmee economische levensduur verlengen. Zelfs bij objecten als de deltawerken, die niet zo snel vervangen zullen worden, is het van groot belang om op de hoogte te zijn van de prestatie en houdbaarheid. Dat kan door middel van onderzoek, monitoring en analyse van de staat van het object en door regelmatig onderhoud en inspectie.

Nieuwste kennis infrastructuur voor stedelijk waterbeheer

De infrastructuur voor stedelijk waterbeheer staat zoals gezegd voor grote uitdagingen door veroudering, strengere eisen en klimaatverandering. In het boek ‘Asset Management of Urban Drainage Systems’ behandelen diverse auteurs, waaronder experts van Deltares, de nieuwste technieken en inzichten voor het beheer van zowel grijze als groenblauwe oplossingen.

Stedelijke afwateringssystemen zijn complex verstrengeld met andere stedelijke systemen zoals drinkwaterleidingen en energienetwerken. Veranderingen in het klimaat en de omgeving, zoals hevige regenbuien en bevolkingsgroei, vereisen dat oude systemen worden aangepast aan nieuwe vereisten. Dit maakt dagelijks beheer ingewikkeld, mede door de invloed van politieke en maatschappelijke overwegingen.

Effectief beheer van infrastructuur vereist diepgaande kennis van diverse disciplines. Het boek biedt een verzameling van wetenschappelijke publicaties en praktijkvoorbeelden die deze kennis toegankelijk maken voor stedelijke waterbeheerders. De auteurs delen hun ervaringen en inzichten voor een toekomstbestendige infrastructuur.

Samenwerkingen

We werken samen met (en in opdracht van) overheden, bedrijven en kennisinstellingen om onderzoek uit te voeren en zowel technisch als beleidsadvies te geven over waterbouwkundige kunstwerken in Nederland.

Daarnaast werken we intensief samen met TNO en MARIN en beheerder Rijkswaterstaat in het Kennisprogramma Natte Kunstwerken. Een kennisprogramma waarin de specialistische kennis van de partners het best tot zijn recht komen. Daarnaast is Deltares actief lid van het internationale kennisnetwerk voor stormvloedkeringen ISTORM.

Specialistische kennis als basis

Deltares speelt een grote rol bij het beoordelen/testen van de veiligheid en de functionele levensduur van de civiele delen van waterbouwkundige kunstwerken. De basis hiervoor is de diepgaande kennis van onze wetenschappers en onze decennia lange ervaring. We maken gebruik van onze fysieke schaalmodel onderzoeksfaciliteiten en numerieke modellen en zetten daarbij innovatieve technologieën in, zoals digital twins.

Deltares:

• Ondersteunt met state-of-the-art civieltechnische kennis beheerders van infrastructuur bij complexe besluitvorming over vernieuwing en renovatie van waterbouwkundige kunstwerken, in verschillende fasen van het asset management en als onderdeel van een strategie richting een toekomstbestendig watersysteem. Dit omvat ook de economische kant.
• Adviseert en ondersteunt overheden en aannemers bij ontwerp, aanleg en beheer en onderhoud van bouwkundige kunstwerken. Met onze kennis en kunde kunnen wij vanuit meerdere disciplines (onder andere: hydrodynamica, geotechniek, ecologie) slimme oplossingen bedenken voor kwalitatief hoogwaardige en kostenefficiënte natte kunstwerken.
• Levert met toegepast wetenschappelijk onderzoek een belangrijke bijdrage aan het waarborgen van de veiligheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid van de natte infrastructuur, nu en in de toekomst.