Regio Deal bodemdaling Groene Hart

"Met het bodemdalingsonderzoek dat we in de Regio Deal gedaan hebben we een flinke boost gegeven aan het meten van bodemdaling in Nederland", aldus Sanneke van Asselen, onderzoeker bij Deltares. De informatie, data en kennis uit o.a. de veldmetingen en monitoring maken een belangrijk onderdeel uit van het totale bodemdalingsonderzoek bij Deltares. Het gaat daarbij niet alleen om het in beeld brengen van hoeveel bodemdaling waar plaatsvindt, maar vooral ook om het begrijpen van de onderliggende processen in de bodem, en het daarmee beter kunnen voorspellen van bodemdaling en van de effectiviteit van maatregelen die bodemdaling tegen kunnen gaan. Met deze informatie kunnen beleidsmakers afgewogen beslissingen maken. De kennis en ervaringen die opgedaan zijn in de Regio Deal is niet alleen relevant voor het Groene Hart, maar ook toepasbaar op andere plaatsen in Nederland en buitenland.

Deltares is binnen de Regio Deal bodemdaling Groene Hart betrokken bij verschillende experimenten en was trekker van de drie projecten: Bodemdaling in kaart en Kijken in de bodem, Verbetering modelinstrumentarium voorspelling bodemdaling en Groene Hart Regio informatievoorziening bodembeweging. Daarnaast heeft Deltares gemeenten binnen de Regio Deal ondersteund met het realiseren van bodemdalingsmonitoringssites bij een tiental proefvakken waar de gemeenten innovatieve ophoogmaterialen toepassen bij de renovatie van sterk verzakte wegen en fietspaden.

Bodemdaling in kaart en kijken in de bodem

Van het veenweidegebied in het Groene Hart is bekend dat er bodemdaling plaatsvindt, maar niet in welke mate dit gebeurt en wat de variaties zijn in ruimte en tijd. Dit maakt het nemen van beleidsbeslissingen moeilijk. Deze zijn nu nog afhankelijk van enkele meetpuntlocaties en grove modelaannames.

Doelstelling van dit project is om een beter begrip te krijgen van de mate van lange termijn bodemdaling in het Groene Hart en van de ruimtelijke en temporele variaties van bodem beweging en bodemdaling in dit gebied. Onderzocht is ook wat de belangrijkste mechanismen en oorzaken zijn van bodembeweging in het Groene Hart. Wat is er gedaan:

1. Er zijn vijf meetlocaties opgezet in verschillende landschapstypen in het Groene Hart: vier in het landelijke gebied en een in stedelijk gebied. Op deze locaties worden bodembeweging, grondwaterstanden, bodemvocht, zuigspanning en neerslag gemonitord.
Meer informatie hierover is te vinden in onze kennisbank.

2. Er is een InSARgebaseerd, gebiedsdekkend bodembewegingsmeetsysteem en een dynamisch maaiveldhoogtemodel (DDEM) ontwikkeld.

3. Er is een geodetisch referentiestation geïnstalleerd en geïnvesteerd in de ontwikkeling van een mogelijke alternatieve sensor voor het meten van bodembeweging.

Door de verschillende meetresultaten te combineren, kunnen vlakdekkende kaarten worden gemaakt van bodemdaling in het veenweidegebied en kunnen er tijdseries van bodembeweging per perceel of meetlocatie worden opgesteld.

Omkeerbaar

De mate van bodembeweging varieert in ruimte en tijd. Ruimtelijke variaties ontstaan onder andere door variaties in de opbouw van de ondergrond en hydrologische condities. Temporele variaties worden veroorzaakt door variaties in met name neerslag en verdampingspatronen.
Bodembeweging is een gevolg van verschillende processen in verschillende bodemlagen. Een aantal van deze processen veroorzaakt omkeerbare vervorming van de ondergrond, met als gevolg dat het maaiveld op en neer beweegt. Voorbeelden hiervan zijn krimp en zwel van de bodem in de bovenlaag en variaties in waterdruk in de (met water verzadigde) diepere bodem.

Onomkeerbaar

Andere processen zorgen voor permanente, lange termijn bodemdaling, zoals veenafbraak en samendrukking van de ondergrond. Een deel van de krimp in de bovenlaag kan onomkeerbaar zijn. De veldmetingen lieten zien dat op korte termijn (binnen een jaar, seizoensgebonden) een verticale bodembeweging van enkele centimeters plaats kan vinden. Dat is doorgaans een orde groter dan lange termijn bodemdaling (millimeters per jaar). Er moet dus langdurig worden gemeten om lange termijn bodemdaling vast te kunnen stellen.

Lessen

Met de ontwikkeling van het gebiedsdekkende meetsysteem is al veel geleerd. De methodiekontwikkeling is nog in volle gang, maar er zijn nu al verschillende lessen te trekken. Zo concluderen we dat ons Nederlandse NAP-hoogtesysteem ongeschikt is om bodembeweging op de lange termijn goed mee vast te leggen.

We hebben hiervoor correcties ontworpen en geïmplementeerd. Vervolgens bleek ook dat de vijfjaarlijks ingemeten hoogtemodellen (de AHN-data) aanpassingen vroegen om het maaiveld en haar bewegingen goed te kunnen bepalen. Tot slot hebben we een methode ontwikkeld om satellietradarmetingen zodanig te verwerken dat we betrouwbaar de bodembeweging van veenweidepercelen kunnen inschatten. Deze methodieken worden momenteel gevalideerd en gekalibreerd.

Resultaten

Uiteindelijk willen we bodemdaling en de gevolgen hiervan stoppen of reduceren in het Groene Hart. Dat vraagt inzicht in de ruimtelijke en temporele variaties van bodemdaling en in de onderliggende oorzaken. Op basis daarvan kunnen gerichte maatregelen worden genomen. De veldmetingen en gebiedsdekkende schattingen van bodemdaling en bodembeweging geven dit inzicht.

De mate van bodemdaling kan nu met meer precisie en betrouwbaarheid worden ingeschat en oorzaken kunnen beter worden geïdentificeerd. Dit is van belang voor onder andere het maatschappelijke draagvlak voor te nemen maatregelen. Het verkleinen van de foutmarges en het voorkomen van systematische fouten maakt dat er veel gerichter gestuurd kan worden. Ook kunnen de effecten van mitigerende maatregelen beter worden ingeschat.

Als bekend is waar bodemdaling met name optreedt en wat de belangrijkste onderliggende processen zijn, kunnen gerichte maatregelen worden ontwikkeld en toegepast om bodemdaling tegen te gaan. Ook kunnen de gevolgen van genomen maatregelen beter worden gemonitord.

Daarnaast kunnen metingen worden gebruikt voor het optimaliseren en valideren van modellen die bodemdaling voorspellen.

Vinger aan de pols

Hiermee kan voor verschillende scenario’s de hoeveelheid bodemdaling in een gebied worden voorspeld. Nieuwe meetgegevens over het gehele Groene Hart komen nu dagelijks binnen, waardoor ook recente bewegingen zichtbaar worden. Effecten van klimaatverandering, zoals hete zomers of natte winters, laten duidelijk hun sporen achter in de bodemdalingsdynamiek. We kunnen nu de vinger aan de pols van het gebied houden.

Verbetering modelinstrumentarium voorspelling bodemdaling

Om overheden en beleidsmakers in veenweidegebieden te helpen met betrouwbare voorspellingen van bodemdaling, is in dit project het bestaande modelinstrumentarium voor voorspellingen van bodemdaling geëvalueerd en op diverse fronten verbeterd:

Ondergrondmodel

In samenwerking met TNO is een nieuw ondergrondmodel gemaakt. Dit model geeft een nauwkeuriger beeld van de verdeling en de dikte van de slappe lagen. In stedelijke gebieden is daarnaast de ligging van ophooglagen veel beter in kaart gebracht. Naast boorinformatie zijn onder andere ook sonderingen gebruikt om het model te bouwen.

Totstandkoming rapport GeoTOP - Regiodeal Groene Hart

Gebruik van radarsatellietdata

Een toekomstige bodemdaling voorspellen begint idealiter met het vaststellen van de huidige bodemdalingssnelheid, door het doen van een nulmeting. Er is een methode ontwikkeld waarbij de parametrisatie van een voorspellingsmodel wordt gedaan met radarsatellietdata (InSAR).

Gebruik van InSAR voor parametrisatie van het isotachenmodel in bodemdalingsberekeningen

Compactie

Compactie (in de volksmond: klink) van bodemlagen is één van de processen die bijdragen aan bodemdaling. In drie deelstudies is onderzocht hoe goed het bestaande rekeninstrument voor bodemdalingsvoorspellingen rekening houdt met de factoren die hier op van invloed zijn.
Kleine veranderingen, zoals aanpassingen in waterbeheer of lichte ophogingen, zijn hier vaak de oorzaak van. Laboratoriumproeven en veldmetingen toonden aan dat de bestaande rekenmethode de compactie niet nauwkeurig genoeg voorspelt. Ook restzettingen door lichte ophogingen worden hierdoor onderschat.

Meer informatie:

Isotach model

Toetsing isotach model

Toetsing isotach model kleine belastingen

Casusonderzoek restzettingen; evaluatie werkwijzen en modelinstrumentarium

Veenoxidatie

Er is een verkenning gedaan naar mogelijkheden om bodemdaling door veenoxidatie beter te kunnen modelleren en voorspellen.

Aanzet nieuw oxidatiemodel Regio Deal Groene Hart Bodemdaling

Maaivelddynamiek

Onze metingen laten zien dat het maaiveld in een bodemdalingsgebied seizoensgebonden en over kortere perioden op en neer beweegt.

In het project ‘Bodemdaling in kaart en kijken in de bodem’ worden deze bewegingen in het Groene Hart geregistreerd. Samen met WENR heeft Deltares een model ontwikkeld dat ons in staat stelt om te verklaren hoe deze bewegingen ontstaan en dat ze (deels) voorspelbaar zijn.
Deze kennis, data en instrumenten zorgen ervoor dat kennisinstellingen en ingenieursbureaus overheden en beleidsmakers een beter beeld kunnen verschaffen van te verwachten bodemdaling en effecten van maatregelen. Dit helpt overheden en beleidsmakers inzicht te krijgen in toekomstige knelpunten in het watersysteem, mogelijke schade aan infrastructuur of funderingen, maar ook bij het aanwijzen van nieuwbouwlocaties en bij het voorwaarden stellen aan bouwprojecten.

Maaivelddynamiek door krimp-zwel en elastische vervormingen, case Rouveen

Vervolg

Hoewel de kennisbasis en het instrumentarium voor het voorspellen van bodemdaling met dit project aanzienlijk zijn verbeterd, zijn er ook beperkingen en lacunes geconstateerd die de komende jaren geadresseerd moeten worden en om oplossingen vragen. Dat vraagt vooral om verdere investering in veldmetingen en laboratoriumonderzoek.

Resultaten Regio Deal Bodemdaling Groene Hart project 42 - Modelinstrumentarium : Synthese

Groene Hart Regio informatievoorziening bodembeweging

Dit project schetst hoe een informatie voorziening voor bodemdalingsvraagstukken in de Groene Hart Regio (hierna aangeduid als ‘GHRIB’) kan worden opgezet, ook voor toepassing op nationaal niveau. Belangrijk uitgangspunt is dat er behoefte is aan een centraal toegankelijke informatievoorziening die tevens gekoppeld kan worden aan andere relevante informatie-systemen of registers, vanuit het principe ‘data bij de bron’.

Naast beschikbaarheid van data en informatie, omvat dit integrale informatiesysteem ook services voor gegevensuitwisseling, visualisatiefuncties, toegang tot (reken) applicaties, toolboxen en de achterliggende kennis van organisaties en/of personen. De informatievoorziening is uitgewerkt aan de hand van een raamwerk. Dat beschrijft welke relevante maatschappelijke opgaven (en de bijbehorende bodemdalingsvraagstukken) het informatiesysteem aanpakt, middels gebruikersprofielen voor een aantal organisaties die bij bodembewegingsvraagstukken betrokken zijn. Via de gebruikersprofielen en scenario’s is naar een informatievoorziening toegewerkt.

Voor het eerste ontwerp van het informatie systeem is op basis van gebruikersonderzoek een aantal gebruikersprofielen opgesteld. Later kunnen daar nog andere groepen aan worden toegevoegd. Via interviews en een workshop met vertegenwoordigers van de geselecteerde groepen is een overzicht van eisen opgesteld met de data en informatie die het systeem zou moeten bieden. Inclusief de functionaliteiten om deze toegankelijk en bruikbaar te maken. Op basis van deze eisen zijn meerdere mockups ontwikkeld om de ontwerpoplossingen te toetsen op geschiktheid voor beoogde gebruikers en op technische uitvoerbaarheid.

De beschreven gebruikersprofielen laten zien dat obstakels en gebruikerswensen uiteenlopen, wat leidt tot meerdere oplossingsrichtingen. Het toegankelijk en overzichtelijk maken van beschikbare informatie via de GHRIB vergroot het inzicht in bodembeweging. De voorgestelde oplossingen zijn gedefinieerd in mockups (prototypen) en dienen als illustratie voor mogelijke invullingen van het informatiesysteem.

Voor één van de gepresenteerde mockups is al een prototype beschikbaar waarin een aantal van de genoemde wensen is verwerkt. Prototype en mockups zijn gedeeld met eindgebruikers die binnen een van de gebruikersprofielen vallen. Hun behoeftes variëren van een algemene wens tot raadplegen van alle gegevens in een omgeving tot zeer gedetailleerde benaderingen. Een ander voorbeeld is nog gedetailleerder en betreft een visualisatie van de veranderingen in relatieve hoogte op een specifieke locatie, gebaseerd op InSAR (satelliet radar) gegevens.
Tijdens de interviews gaven expertgebruikers ook aan dat ze graag toegang willen hebben tot een breed scala aan gegevens, waaronder informatie over de ondergrond, (zie portaal met viewer functionaliteit). De operationele uitwerking van de voorgestelde mockups en de conceptuele voor beelden zullen gebruikers van verschillende profielen helpen bij het nemen van beslissingen en het verkrijgen van inzicht in processen. Zij zullen hierdoor betere adviezen kunnen verstrekken aan beleidsmakers.

Om de mockups te realiseren dienen afspraken gemaakt te worden bij leveranciers van diverse kaarten voor wat betreft gegevens in de algemene kaartenbak, het verbeterde GeoTOPmodel en bodem bewegingsgegevens. Wat betreft de gegevens ten behoeve van het portaal voor bodembeweging is het noodzakelijk dat datastromen van de sensoren naar een gecentraliseerde database opgezet worden en dat functionaliteit beschikbaar komt om deze gegevens te tonen en beschikbaar te maken

Uitbreiding monitoring proefvakken infrastructuur

De gemeentes in het Groene Hart ervaren dat het beheer en onderhoud van infrastructuur op slappe bodem twee keer zo duur is als infrastructuur op vaste grond. Tevens heeft dit intensieve beheer en onderhoud een mindere kwaliteit van de openbare ruimte met veel overlast voor inwoners en ondernemers tot gevolg. Voor gemeenten is de korte levensduur van projecten op slappe bodem een enorme last op de ambtelijke organisatie en de gemeentelijke financiën. Een oplossing is het verlengen van de levensduur van deze infrastructuur door gebruik te maken van innovatieve licht gewicht ophoogtechnieken om infrastructuur te funderen.

Op dit moment is er onvoldoende kennis en data om het gedrag van deze innovatieve ophoogtechnieken betrouwbaar te voorspellen. Als gevolg hiervan ontstaat er onzekerheid over de toepassing van innovatieve ophoogtechnieken. Op haar beurt leidt dit weer tot een beperkte toepassing van deze technieken, terwijl de verwachting is dat die op de langere termijn significante kostenreducties opleveren in beheer en onderhoud van de openbare ruimte. Daarnaast zal ook de kwaliteit van de openbare ruimte aanzienlijk verbeteren, met minder hinder voor bewoners en bedrijven.

In het regiodeal project 'Uitbreiding en monitoring van proefvakken' staat het genereren van nieuwe kennis en ervaringen de onzekerheden over innovaties ophoogmaterialen voor wegen en fietspaden zoveel mogelijk wegnemen. Het omvat de aanleg van zeven proefvakken met testmethoden bij de gemeenten Alphen aan den Rijn, Bodegraven-Reeuwijk. Deltares adviseert gemeenten bij het inrichten van proefvakken om de bodemdaling te monitoren in een negental projecten waar innovatieve ophoogmaterialen worden toegepast bij de renovatie van sterk verzakte wegen en fietspaden.

Met een extensometer wordt de bijdrage van verschillende processen vastgesteld door op verschillende diepten met sensoren de verticale bodembeweging te meten. Het geeft antwoorden op vragen als: waar vindt de bodemdaling plaats, hoe snel gaat het en verloopt het constant in tijd en locatie. Met deze data krijgt wordt meer inzicht verkregen in de mogelijkheden om innovatieve ophoogtechnieken toe te passen en kan er draagvlak gecreëerd worden voor de toepassing van deze technieken. Proefvakken worden gerealiseerd in de gemeenten Boskoop (4), Krimpen aan den IJssel, Krimpenerwaard, Reeuwijk en Stichtse Vecht, Woerden en Gouda.

Benieuwd naar de eindresultaten?

Bekijk het Magazine `Innovatieve inzichten voor het beter omgaan met bodemdalingsvraagstukken'.