Kennisdeling voor toekomstbestendige infrastructuur

Maar liefst zestig procent van Nederland is tegen overstromingen beschermd door duizenden grote en kleine waterbouwkundige constructies zoals sluizen, stormvloedkeringen, stuwen en gemalen. Deze zogenaamde natte kunstwerken zijn van groot belang voor de waterveiligheid, de zoetwatervoorziening, de leefbaarheid en de bereikbaarheid van ons land.

Door slijtage, nieuwe normen, hogere gebruikseisen en effecten van klimaatverandering zijn verschillende van deze constructies aan vervanging of renovatie toe. Ook de aanleg van nieuwe infrastructuur moet zijn aangepast aan veranderende maatschappelijke wensen en onzekere klimatologische omstandigheden. Dit stelt ons voor de uitdaging om een samenhangend en innovatief plan voor toekomstbestendige en veerkrachtige infrastructurele systemen te ontwikkelen.

Kennisprogramma Natte Kunstwerken

Om de toekomstbestendigheid van de prestaties van de waterinfrastructuur te waarborgen, startte Rijkswaterstaat in 2017 samen met onderzoeksinstituten Deltares, MARIN en TNO het Kennisprogramma Natte Kunstwerken. Dit programma richt zich op het delen van kennis en het gebruik van die kennis in de verkennende fasen van besluitvorming. Het is belangrijk om dan al te weten waar, hoe en wanneer we belangrijke waterwerken moeten behouden en verbeteren.

Uitdagingen

Tussen 2025 en 2050 zullen miljarden euro's nodig zijn om verouderende infrastructuur, zoals de Maeslantkering en de Maasstuwen te vervangen of te renoveren. Veel van deze bouwwerken uit het midden van de twintigste eeuw zijn op papier aan het einde van hun levensduur. Uitstel van deze vernieuwingstaak kan de kosten opdrijven, de betrouwbaarheid verminderen en de veiligheid en handel via scheepvaart in gevaar brengen. Het Kennisprogramma helpt beheerders van deze infrastructuur, de asset managers, deze uitdagingen aan te gaan en de toekomst van de Nederlandse waterinfrastructuur veilig te stellen.

Omgaan met zoutindringing

Een belangrijke uitdaging bij het beheer van waterbouwkundige constructies is het overmatig binnendringen van zout water. Dit doet zich voor bij het gebruik van sluizen op de grens tussen zout en zoet water. Zo moeten schutsluizen niet alleen steeds grotere schepen kunnen doorlaten, stabiele waterniveaus handhaven en dienen als primaire waterkering, maar ook zoutwaterindringing beperken. Bij elke opening van de Zeesluis bij IJmuiden stroomt bijvoorbeeld tienduizend ton zout water het Noordzeekanaal in, met negatieve gevolgen voor ecologie, natuur, landbouw en de drinkwatervoorziening.

Kennisprogramma’s Deltares

Hoe zou een ingreep bij een sluis er globaal uit moeten zien, zodanig dat er optimaal zoutwaterbeheer is en je tegelijkertijd voldoet aan de behoeften van het stroomafwaartse systeem? Hoeveel zout wordt er onder verschillende omstandigheden getransporteerd in het water en hoe kunnen de zoutbeheer-prestaties van de sluis worden geëvalueerd? Om hier antwoorden op te krijgen, ontwikkelde Deltares via het Kennisprogramma de Zeesluisformulering voor schutsluizen en de Spuisluisformulering voor spuisluizen: geavanceerde tools die snel voorspellen hoeveel zout water er door een sluis stroomt en hoe dit wordt beïnvloed door klimaatverandering en droogte.

Deze tools worden door Rijkswaterstaat en de waterschappen gebruikt om gefundeerde beslissingen te nemen over zoutbeheer bij het aanpassen of vervangen van sluizen. De Zeesluisformulering ondersteunt bijvoorbeeld beslissingen over het implementeren van zoutkeringen en het optimaliseren van de sluisbediening, waardoor de negatieve effecten van zout water op ecologie en landbouw worden verminderd.

Naast de Zeesluisformulering zijn er andere geavanceerde kennis, protocollen en softwaretools ontwikkeld. Deze ondersteunen de besluitvorming over de vernieuwing en renovatie van de civiele en bewegende delen van waterbouwkundige constructies en zijn toegankelijk via de kennisbank van het Kennisprogramma.

Protocol voor risicoanalyse

Een voorbeeld van een risicoanalyse is het inschatten van aanvaringsrisico's bij waterbouwkundige constructies, die steeds meer onder druk komen te staan door grotere verkeersvolumes, zwaardere schepen en snellere scheepvaart. Een nieuw ontwikkeld protocol biedt een gestandaardiseerde aanpak voor het gebruik van geanonimiseerde AIS-gegevens (Automatic Identification System) en andere informatie in deze risicoanalyses. Daarbij ligt de nadruk op kansverdelingen van scheepssnelheden en -massa's in plaats van maximumwaarden. De Spijkenisserbrug bijvoorbeeld, een belangrijke verbinding die dagelijks intensief wordt gebruikt en waarvan de renovatie gepland staat, is met dit protocol onderzocht. Deze analyse kan worden gebruikt om noodzakelijke structurele versterkingen en duurzame maatregelen te identificeren, om de functionaliteit op lange termijn te garanderen. Daardoor zijn gerichte en veilige interventies op het juiste moment mogelijk.

Vismigratie vergemakkelijken

Een groeiende uitdaging bij het beheer van waterbouwkundige constructies is het faciliteren van vismigratie, wat belangrijk is voor het behoud van het ecologisch evenwicht en de biodiversiteit van waterwegen. Veel vissoorten moeten zich verplaatsen tussen zout en zoet water of tussen watermassa’s om te paaien. De Europese Kaderrichtlijn Water (KRW) stelt ecologische doelen voor waterwegen, waaronder het verbeteren van het passeervermogen van waterbouwkundige constructies om de biodiversiteit te ondersteunen.

Deltares draagt bij aan deze doelen door het ontwikkelen van de KRW-Verkenner (module 'Ecologie Rijkswateren'), een digitaal platform waarmee de ecologische toestand van waterwegen is te monitoren en de impact van verschillende maatregelen voor vismigratie is te stimuleren. Het biedt Rijkswaterstaat en andere waterbeheerders de benodigde gegevens en inzichten om beslissingen te nemen over het aanpassen van waterbouwkundige constructies. Dit maakt het mogelijk om ecologische doelen te realiseren en vismigratie te verbeteren. Beleidsmakers en ecologen gebruiken dit platform ook om ecologische verbindingen tussen wateren te herstellen en te verbeteren, zodat soorten als de Noordzeehouting-vis hun migratieroutes kunnen vervolgen.

Richtlijnen beleidsmakers

In de kennisbank van het Kennisprogramma staan rapporten en inzichten die Rijkswaterstaat en het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat gebruiken voor besluitvorming. Er zijn ook ervaringen en publicaties van andere onderzoekers en beheerders in te vinden. Dit maakt het Kennisprogramma meer dan alleen een verzameling documenten; het is een samenwerkingsvorm die kennisontwikkeling en uniforme besluitvorming stimuleert.

Daarnaast delen de deelnemers kennis via online sessies over specifieke onderwerpen en op een jaarlijks symposium om belangrijke thema's te bespreken. Door deze kennisuitwisseling kunnen overheden, ingenieursbureaus en waterschappen continu samenwerken. Zo werken zij aan verlenging van de levensduur van waterbouwkundige constructies en creëren ze een duurzame infrastructuur, die klaar is voor huidige en toekomstige uitdagingen.

Het vernieuwen en renoveren van waterbouwkundige constructies is complex, kostbaar en urgent. Tijdige actie vereist samenwerking en het delen van kennis. Deltares bewijst haar waarde als betrouwbare partner bij het aanpakken van complexe kennisuitdagingen.

Martine Brinkhuis-Jak, programmamanager Wetenschappelijke Programma's, Rijkswaterstaat