In dit artikel komen de invloeden of processen aan de orde die we niet tot de standaard belastingen op waterkeringen rekenen, maar die in specifieke gevallen toch invloed kunnen hebben op de veiligheid van de waterkering. Voor een ontwerp moet dus wel degelijk rekening worden gehouden met deze bedreigingen.

Bodemdaling als gevolg van onttrekkingen uit de grond

Voor bodemdaling, een vorm van verticale vervorming, zijn twee oorzaken aanwijsbaar: geologische processen en onttrekkingen aan de ondergrond door de mens. deze paragraaf gaat in op de onttrekkingen, voor geologische bodemdaling wordt verwezen naar [Hijma en Kooi, 2018].

Ondiepe wateronttrekking zal door waterspanningsverlaging, en dus korrelspanningsverhogingen, in de ondergrond gepaard gaan met zetting.

Als door grondwateronttrekking (bijvoorbeeld door het aanpassen van het polderpeil) organisch materiaal, bijvoorbeeld veen, boven de grondwaterstand komt, treedt oxidatie daarvan op, hetgeen bodemdaling tot gevolg heeft. In Zuid Holland, bijvoorbeeld de Alblasserwaard en de Krimpenerwaard treden daardoor dijk- en achterlandverlagingen van meer dan 50 cm per 100 jaar op.

Onttrekking van water, olie, zout, aardgas en dergelijke op grote diepte zal door compactie in het winmassief aanleiding geven tot bodemdaling.

Een concreet geval is de bodemdaling in de Provincie Groningen. Hier vindt sinds 1963 aardgaswinning plaats waarvan de invloed (in de vorm van bodemdaling) zich voordoet tot onder de zeedijk. Gebaseerd op de meest recente gasproductieverwachting voor het Groningerveld, wordt voorzien dat omstreeks het jaar 2050 de bodemdaling als gevolg van gaswinning in het centrum van het veld een waarde van naar verwachting 40 cm zal bereiken. Ter plaatse van de zeewering betekent dit bijvoorbeeld bij Delfzijl een zakking van circa 30 cm (van dijk én achterland).

De prognoses worden per 5 jaar op grond van metingen geactualiseerd en openbaar gemaakt. Deze prognoses houden géén rekening met andere vormen van maaivelddaling. Indien bijvoorbeeld een polderpeil wordt verlaagd om de gevolgen van bodemdaling voor de drooglegging van landbouwgronden te compenseren, wordt met de extra daling die daarvan het gevolg is, géén rekening gehouden.

Effecten van bodemdaling kunnen dermate grote vormen aannemen dat, als deze zijn te voorzien, het noodzakelijk is deze mee te nemen bij de vaststelling van de aanleghoogte van het grondlichaam, in het bijzonder de kruin. Er zal extra overhoogte nodig zijn om op termijn de lagere ligging van de kruin te compenseren.

Bodemdaling heeft ook consequenties voor het mechanisme afschuiven langs een glijvlak van dijken bij extreme omstandigheden. Dit hangt nauw samen met de beschouwde planperiode. Voor ontwerp met een planperiode van in het algemeen 50 jaar zal dit aanmerkelijk ongunstiger kunnen zijn dan voor periodieke veiligheidsbeoordeling waarbij de zichtperiode 5 -12 jaar is. Rekening houden met bodemdaling leidt dus mogelijk tot een zwaardere dijkversterking.

Vervormingen door ongelijkmatige zetting

Specifiek voor constructies in of op waterkeringen die relatief star zijn kunnen zettingsverschillen tot schade leiden. Voorbeelden hiervan zijn waterkerende kunstwerken, maar ook starre, plaatvormige, dijkbekledingen. Zettingsberekeningen geven de zettingsverschillen waarop bij dergelijke constructies moet worden gerekend.

Schade door menselijke activiteiten

Indien een dijk toegankelijk is voor verkeer en recreanten, kunnen dit medegebruik tot schade leiden. Specifiek de dijkbekleding kan worden beschadigd, door bijvoorbeeld het creëren van steunpunten voor hengels en door het stoken van vuurtjes. In de nabijheid van woonwijken, maar ook elders, worden soms bestortingen (deels) opgeruimd door spelende kinderen of tuinbezitters. Voor gemakkelijk toegankelijke plaatsen is het daarom aan te bevelen bij het bepalen van de zwaarte van een bekleding tevens uit te gaan van het ‘niet-te-tillen’ criterium.

Bij taludtrappen en andere plaatsen waar veel mensen de dijk op en af gaan ontstaan kale plekken in de grasmat. Hier fietsgoten, doorgroeistenen of plaatselijke bekledingen toepassen kan ongewenste schade tegen gaan. Een goede detaillering van de overgang van een wegverharding naar een naastgelegen grasbekleding in het ontwerp kan schade voorkomen.

Het onder controle houden van de gevolgen van schade door menselijke activiteiten is onderdeel van het normale beheer en onderhoud en speelt daarom normaliter geen rol bij het bepalen van de overstromingskans. Waar mogelijk moet in het ontwerp wel rekening worden gehouden met het voorkomen van schade door medegebruik.

Bodemonderzoek

Door het uitvoeren van bodemonderzoek, boringen en sonderingen kan lokaal de geohydrologie verstoord raken. Om dit te voorkomen dienen boorgaten van boringen die in de directe nabijheid van waterkeringen worden uitgevoerd, goed te worden afgedicht. Het betreffende waterschap dient dit te controleren. Van sondeergaten mag worden aangenomen dat deze, door de horizontale gronddruk zelf weer sluiten. Indien er aanwijzingen zijn dat er slecht afgedichte boorgaten in de directe omgeving van het dijklichaam aanwezig zijn dienen deze evt. negatieve effecten in de schematisatie van de waterspanningen te zijn verdisconteerd. Achtergronden over grondonderzoek in de nabijheid van waterkeringen staan in de [Leidraad bij bodemonderzoek in en nabij waterkeringen, 1988].

Explosies

Explosies kunnen tot gevolg hebben dat daarvoor gevoelige grond geheel of gedeeltelijk verweekt. Kennis van en inzicht in dit verschijnsel zijn nog zeer beperkt. Met de mogelijkheid van explosies dient rekening te worden gehouden bij opslag – óók in schepen – van explosieve stoffen zoals munitie en explosieve gassen of vloeistoffen op een industrieterrein in de nabijheid van de waterkering. Ook de aanwezigheid van niet-gesprongen explosieven uit de Tweede Wereldoorlog vormt een risicofactor.

Er dient te worden nagegaan of mogelijke explosies invloed hebben op de stabiliteit van het dijklichaam. Dit kan bijvoorbeeld door het ontwikkelen van een explosiekrater in de directe nabijheid of het starten van een zettingsvloeiing. Het verdisconteren van explosies in een stabiliteitsanalyse voor waterkeringen is specialistisch onderzoek dat buiten het kader van de Technisch Leidraden valt.

Biologische aantasting

Waterplanten en -dieren in zoute wateren kunnen zich op de bekleding en tussen de bekledingselementen hechten maar richten hier in het algemeen weinig schade aan. Wel kunnen de fysische eigenschappen van de bekleding veranderen. De doorlatendheid van open bekledingen kan verminderen. Aangroei op een gladde bekleding kan de ruwheid vergroten waardoor de belasting door golven en stroming kan toenemen.

Bitumineuze bekledingen zijn in lichte mate gevoelig voor aantasting door uitwerpselen van vogels, schapen en runderen.

Bij waterkerende grondconstructies is ook aandacht gewenst voor dieren die gangen of holen graven, zoals muizen, mollen, woelratten, muskusratten, beverratten, konijnen, vossen en dassen. Vooral bij dijken met een kern van zand, afgedekt met klei, is het zeer wel mogelijk dat zij de afdekkende kleibekleding aantasten of doorgraven. Gebeurt dit aan de rivierzijde, dan kan dit tot gevolg hebben dat de freatische lijn in het dijklichaam hoger komt te liggen, met bijvoorbeeld nadelige gevolgen voor het mechanisme afschuiven. Ook is het niet ondenkbaar dat zand uit de kern zal wegspoelen, met mogelijk een dijkdoorbraak tot gevolg.

Mede gezien de grote populatie is de muskusrat in dit opzicht wel het gevaarlijkst, omdat dit dier de ingang van zijn hol altijd onder water maakt, en de nestruimte altijd boven het buitenwaterpeil. Bij een wisselend waterpeil maakt de muskusrat bovendien steeds een nieuwe ingang onder water; een boven water gekomen ingang maakt de muskusrat met een prop dicht. Zo kan het dijktalud onopgemerkt geheel geperforeerd raken. Dit komt vooral voor bij langs de dijk gelegen waterpartijen, zoals wielen en strangen, en bij schaardijken.

Niet goed gedoseerde beweiding kan schade aan grastaluds veroorzaken.

Riet en houtvormende gewassen kunnen harde bekledingen ernstig beschadigen. Daarnaast kunnen afstervende wortels van boom- of struikbeplanting leiden tot holten, en door het omwaaien van bomen. Boom- en struikbeplanting belemmert bovendien een goede bezonning van de bodem, die de ontwikkeling van een goede grasmat kan belemmeren.

Indien er aanwijzingen zijn dat als gevolg van biologische aantasting de doorlatendheid van de bekleding is aangetast, dient dit bij de schematisatie van de waterspanningen in het dijklichaam te worden meegenomen.

Chemische aantasting

Oxidatie, zoutwater en stoffen die in vervuild water voorkomen kunnen constructiematerialen aangetasten. Bitumineuze bekledingen zijn gevoelig voor olieverontreiniging. Gras en geotextielen zijn gevoelig voor chemische aantasting. Bij de toepassing van innovatieve technieken/materialen moet de chemische interactie met de omgeving worden onderzocht. Enerzijds kan die interactie de veronderstelde duurzaamheid van constructieonderdelen aantasten, anderzijds kan het (aquatisch)milieu negatief worden beïnvloed door uitloging van stoffen.

Klimatologische aantasting, invloed van droogte, uv-straling, koude en warmte

Opgesloten water zal door bevriezing uitzetten en kan daardoor constructiematerialen aantasten. Door langdurige droogte kan een te dunne kleilaag op een talud zodanig uitdrogen dat een grasmat hier ernstige schade van ondervindt. Bij uitdroging van klei ontstaan krimpscheuren en neemt de erosiebestendigheid van de klei af. Door deze structuurvorming bestaat er verschil in de erosiebestendigheid en doorlatendheid van kleilagen (ook onder steenbekledingen) op zuid- en noordzijde door verschillende temperatuurontwikkeling en vochtigheid). Geotextielen, kunststofschermen e.d. moeten worden beschermd tegen ultraviolette straling. Basalt, toegepast in steenzettingen, kan gevoelig zijn voor zogenaamde zonnebrand, een specifiek degradatiemechanisme onder bepaalde atmosferische condities.

Het effect dat klimatologische omstandigheden hebben op de doorlatendheid van de bekleding moet worden meegenomen bij het schematiseren van de waterspanning in het dijklichaam. Specifiek de doorlatendheid van de afdekkende kleilaag kan in de praktijk hoog zijn als gevolg van hierboven genoemde processen.