Zoeken in deze site

Het verkleinen van de overstromingskans van het ontwerp

De overstromingskans is te verkleinen door ofwel de hydraulische belasting te verlagen ofwel de sterkte te vergroten ofwel een combinatie van beide toe te passen.

Verlaging van de hydraulische belasting

De hydraulische belasting op waterkeringen is op verschillende manieren te verlagen. Deze paragraaf belicht drie voorbeelden: rivierverruiming, de aanleg van golfbrekers en de inzet van gemalen.

Rivierverruiming

Maatregelen in deze categorie zijn erop gericht de afvoercapaciteit of berging van de rivier te vergroten, zodat de waterkeringen door lagere waterstanden worden belast. Kenmerkende maatregelen zijn het afgraven of verlagen van uiterwaarden, dijkteruglegging, aanleg van nevengeulen en hoogwatergeulen en verdiepen van het zomerbed. Naast deze maatregelen kunnen ook vele andere maatregelen worden genomen om de vele functies van het rivierensysteem te verbeteren, denk bijvoorbeeld aan het aanbrengen van natuurontwikkeling of het toevoegen van sediment, en deze maatregelen verminderen veelal de afvoercapaciteit van de rivier. Een overzicht van mogelijke maatregelen in het dwarsprofiel van de rivier is weergeven in onderstaande figuur.

dwarsprofiel
Figuur 1 Mogelijke maatregelen in het dwarsprofiel van de rivier.

Waterstandsverlaging door rivierverruiming vergt veel meer grondverzet dan een dijkversterking. Het karakter van het grondverzet is ook anders en de maatregel als geheel omvat vaak meer ruimtelijke ingrepen. Deze maatregelen kunnen in veel gevallen andere ontwikkelingsdoelen in of nabij het gebied van de rivierverruiming dienen, zoals versterking van de recreatiemogelijkheden door het gebied natuurlijker en dynamischer te maken. Dat vraagt bij het ontwerp van rivierverruimende maatregelen aandacht voor noodzakelijke beheer- en onderhoudsmaatregelen tijdens de ontwerplevensduur, bijvoorbeeld om te voorkomen dat stroomremmende begroeiing de beoogde waterstandsverlaging teniet doet. Bij de keuze voor een nevengeul moet rekening gehouden worden met de kosten en de ecologische impact van onderhoudsbaggerwerkzaamheden die nodig zijn om de beoogde afvoerfunctie in stand te houden.

Buitenwaarts versterken

Een algemeen beleidsuitgangspunt in Nederland is dat de afvoercapaciteit van de rivieren niet mag worden verkleind. De ervaring leert dat op grond van een strikte interpretatie van dit uitgangspunt vaak wordt afgezien van buitenwaartse versterking van waterkeringen. Een buitenwaartse dijkversterking heeft echter nauwelijks invloed op de afvoercapaciteit. Het Expertise Netwerk Waterveiligheid is dan ook van oordeel dat dergelijke maatregelen een volwaardige plaats verdienen in de afweging van alternatieven en niet bij voorbaat moeten worden verworpen.

Golfbrekers

Om de golfbelasting op waterkeringen te beperken kunnen golfbrekers effectief zijn. Deze kunnen uit stenen bestaan, maar ook aanbrengen van vegetatie of het verhogen van voorland kan een effectief middel zijn. In alle gevallen is aandacht voor het beheer nodig. Of toepassing van golfbrekers ook doelmatig is, hangt ook af van de mogelijke functie voor andere gebruikersdoeleinden.

Peilbeheer met spuisluizen en gemalen

Spuisluizen kunnen van belang zijn voor de beheersing van de waterstand in een groot gebied. Zo bepalen de spuisluizen in de Afsluitdijk in belangrijke mate de waterstand in het IJsselmeergebied. Daarnaast kunnen gemalen de kans op extreme waterstanden verkleinen, als de gemaalcapaciteit groot genoeg is in vergelijking met het volume buitenwater dat de waterkering bedreigt. Zo draagt het gemaal bij IJmuiden bij aan de veiligheid rond Amsterdam. Als lozing onder vrij verval lastiger wordt door bijvoorbeeld klimaatverandering, kunnen pompen in beeld komen om de gemaalcapaciteit te vergroten.

Vergroting van de sterkte

De manier waarop de sterkte van een waterkering vergroot kan worden, is sterk afhankelijk van het type kering: duin, grondconstructie, kunstwerk of bijzondere waterkerende constructies. Het meest voorkomende type is de waterkerende dijk als grondconstructie. Dergelijke keringen zijn relatief goedkoop, gemaakt van natuurlijke materialen, duurzaam en gemakkelijk uitbreidbaar. De samenstelling van de (onder)grond, afmetingen (onder andere hoogte, taludhelling) en de bekleding van een dijk bepalen samen de weerstand tegen falen. Onderstaande figuur geeft een voorbeeld van een dijkprofiel.

dijkprofiel
Figuur 2 Voorbeeld van het ontwerp van een dijkprofiel op basis van drie faalmechanismen. De dikke oranje lijn is de omhullende van de oplossingen voor de drie faalmechanismen en geeft het ontwerpprofiel weer.

De vereiste kerende hoogte van een waterkering wordt bepaald door een aantal factoren. Overloop en overslag zorgt voor beschadiging van de bekleding en erosie van de onderliggende kleilaag met mogelijk een bres tot gevolg. Ook is er een negatief effect op afschuiving van de toplaag en de macro-stabiliteit (zie bovenstaande figuur).

overslagdebiet
Figuur 3 Het kritieke overslagdebiet is de schakel tussen belasting (waterstand en golven) en sterkte (erosie en stabiliteit). De vereiste hoogte wordt bepaald door de lokale waterstand (bepaald door rivierafvoer, zeewaterstand, meerpeil, bui-oscillaties, seiches, windopzet, faalkans, stormvloedkering) en golfoploop (bepaald door golfhoogte, golfperiode, dijkprofiel).

Er is niet altijd voldoende ruimte om dijkprofielen volledig in grond uit te voeren. Dat is bijvoorbeeld het geval bij bebouwing, watergangen of andere obstakels die om allerlei redenen niet of alleen tegen hoge kosten kunnen worden verplaatst. In dergelijke situaties zoekt men voor de versterking van de waterkering naar sterke ruimtebesparende materialen, zoals stalen damwanden of betonwanden, of specifieke grondversterkings- of verankeringstechnieken. Drainagesystemen kunnen de grondwaterdrukken in de kering verlagen, waardoor de grond meer sterkte behoudt.

Voorland en legger

Uitgangspunt van de overstromingskansbenadering is dat rekening wordt gehouden met het aanwezige voorland bij de berekening van de belasting. Als verwacht wordt dat het voorland onder de extreme omstandigheden aanwezig blijft kan daar dus rekening mee worden gehouden ('beoordelen wat er daadwerkelijk aanwezig is').

Als het voorland van belang is voor het beperken van de overstromingskans, is in het operationeel beheer (of zorgplicht) aandacht nodig voor de monitoring en instandhouding ervan. De beheerder kan het waterkeringsbelang van het voorland in de legger borgen, maar dit is niet noodzakelijk. Is het voorland in beheer bij een andere beheerder, dan is het verstandig afspraken te maken over de instandhouding.

Literatuur

Tekst letterlijk overgenomen uit:

Kok, M., R.B. Jongejan, M.W.C. Nieuwjaar en I.C. Tánczos. Grondslagen voor hoogwaterbescherming ; Tweede herziene druk. Expertise Netwerk Waterveiligheid (ENW), november 2017.

Over versie 1.0: 02 april 2021

Grondslagen voor hoogwaterbescherming, november 2017. Tweede herziene druk.