Stap 1: de buitenwaterstand stijgt - Piping

De zandlaag staat veelal rechtstreeks in contact met het buitenwater en de stijghoogte is dus afhankelijk van de waterstand in het buitenwater. Wanneer de buitenwaterstand gaat stijgen, ontstaat er een waterdrukverschil over de dijk. Als gevolg van dit waterstandsverschil gaat er buitenwater via de watervoerende zandlagen onder de dijk naar de polder stromen. De intensiteit van deze waterstroming hangt onder andere af van de insnijding van de rivier in de zandlaag (bijvoorbeeld insnijding in schoon zand of in met slib afgedekt zand). Vaak is er een afdekkende laag, het zogenaamde voorland, aan de buitenzijde van de dijk aanwezig. Dit voorland is niet zo doorlatend als zand, maar er kunnen ook lokale zwakke plekken in het voorland aanwezig zijn, waardoor water zowel van boven via het voorland als via de insnijding met het buitenwater in het watervoerende pakket kan indringen. Door de beginnende kwelstroming naar de polderzijde toe gaat fijn materiaal opdwarrelen op die plekken aan de polderzijde, waar geen deklaag aanwezig is.

Bij een situatie waarbij de dijk niet direct op het zand ligt, maar op een doorgaande klei- of veenlaag, komt deze kwelstroom vanwege de slechte doorlatendheid van de deklaag minder snel en duidelijk op gang en is een groter waterstandsverschil nodig om de eerste signalen te kunnen zien die duiden op een beginfase van piping. Het kwelwater kan als gevolg van de aanwezigheid van de slecht doorlatende deklaag nauwelijks uittreden. In dit geval bouwt zich als gevolg van de hoge buitenwaterstand onder de binnenteen van de dijk een wateroverdruk in het watervoerende pakket op.

De stijghoogte in de watervoerende zandlaag is – als gevolg van de weerstand die de grondwaterstroming ondervindt – doorgaans lager dan de buitenwaterstand zelf, maar kan wel hoger zijn dan de freatische grondwaterspiegel in de deklaag en ook hoger dan maaiveld. Deze hogere waterdruk in het watervoerende pakket leidt tot een wateroverdruk ten opzichte van de binnendijkse grondwaterstand zodat er een verticaal waterdrukverschil over de slecht doorlatende deklaag ontstaat. Hierdoor treedt een toename van kwel op waardoor bij een relatief doorlatende deklaag ook signalen zichtbaar worden in het veld, zoals slibresten die in kwelsloten van de bodem loskomen en opdrijven of verkleuringen van het slootwater als gevolg van in suspensie komende kleideeltjes.

In het geval dat er een afdekkende samenhangende deklaag op de watervoerende zandlaag aanwezig is kan piping alleen optreden als er een pad aanwezig is, waardoor het zand naar de bovenkant van de deklaag, het uittredepunt, kan worden afgevoerd. Er moet dus eerst een open verbinding tussen zandlaag en oppervlakte aanwezig zijn, waar de zandkorrels uit het zandpakket omhoog kunnen worden getransporteerd en op het maaiveld kunnen worden afgezet.