Infiltratie naar het freatisch vlak in het dijklichaam kan plaatsvinden als er water op taluds en/of kruin aanwezig is als gevolg van hoge buitenwaterstanden, golfoploop en/of golfoverslag en/of neerslag, èn als de doorlatendheid van de bekleding significante infiltratie toestaat. In dit artikel wordt een beschrijving gegeven van aspecten die bij de infiltratie via het maaiveld naar de freatische lijn een rol spelen. Daarnaast kan, als er sprake is van een doorlatend dijklichaam op een doorlatende ondergrond, het freatisch vlak in de dijk ook stijgen als gevolg van toestroming via de ondergrond.

De invloed van neerslag en golfoverslag is nader uitgewerkt in de artikelen Invloed van neerslag op het freatisch vlak en Invloed van golfoverslag op het freatisch vlak. Het artikel Eerste schatting van het freatisch vlak behandelt o.a. de horizontale indringinglengte waarmee de invloed van de infiltratie als gevolg van hoge buitenwaterstanden via het buitentalud kan worden geschematiseerd.

Algemeen

De mate waarin de freatische lijn en de waterspanning in en naast de dijk stijgen als gevolg van infiltratie via het maaiveld is afhankelijk van enerzijds het aanbod van water op het talud en anderzijds een aantal factoren die te maken hebben met de opbouw van de dijk. Daarbij gaat het onder andere om: doorlatendheden, bergingscapaciteit van water, hoeveelheid verhard oppervlak, helling en begroeiing van taluds.

Een goede berekening van het effect van infiltratie op de freatische lijn en de waterspanning in en naast de dijk is lastig (zie ook Invloed van neerslag op het freatisch vlak en Invloed van golfoverslag op het freatisch vlak). Onderstaand wordt een aantal aspecten behandeld die een belangrijke rol spelen bij de infiltratie.

Aanbod van water op het taludoppervlak

De mate waarin er aanbod is van water om te infiltreren via het maaiveld is afhankelijk van het aanbod van water op dat maaiveld door:

• Hoge waterstanden tegen het buitentalud.
• Golfoploop op het buitentalud.
• Golfoverslag over kruin en binnentalud.
• Neerslag op kruin, buiten- en binnentalud.

Dat water kan voor een deel afstromen over het oppervlak en dus niet infiltreren. Als de stroming over het maaiveld leidt tot erosie, kan dit de mate van infiltratie vergroten.

Invloed van verharde en onverharde oppervlakken op de infiltratie

De mate waarin het oppervlak van dijken is voorzien van verharde en onverharde oppervlakken is mede bepalend voor de infiltratie. Daarbij valt te denken aan:

• Grasbekledingen maken infiltratie via het maaiveld mogelijk.
• Als het boventalud en kruin van de dijk geheel is bekleed met (waterbouw)asfalt (met name zee- en meerdijken), zal (regen)water over de asfaltbekleding afstromen. Infiltratie naar de freatische lijn in de dijk zal alleen via het ondertalud, waar normaliter een steenzetting ligt, of via een doorlatende ondergrond, optreden.
• Bebouwd gebied, waar regenwater via bestrating wordt afgevoerd naar de riolering, waardoor er minder invloed is van infiltratie.
• Wegverharding in onbebouwd gebied, waar regenwater wordt afgevoerd naar de wegbermen, zodat ter plaatse van de wegbermen, afhankelijk van het afschot van de wegverharding, meer regenwater kan infiltreren in de dijk. Hierop wordt nader ingegaan onder het kopje Aansluiting kleibekleding op wegverharding.

Stroming via bodemstructuren

De bodemstructuren bepalen de mate van doorlatendheid en zijn dus van belang voor de mate waarin en de snelheid waarmee, water dat op het maaiveld aanwezig is kan infiltreren naar de freatische lijn.

In kleigrond boven de freatische lijn vinden rijpingsprocessen plaats. Onder invloed van zwel- en krimpprocessen en biologische activiteit worden structuren gevormd. Daarbij kan onderscheid worden gemaakt in een grof systeem van scheuren, worm- en wortelgangen, en in een fijner systeem van kleine poriën in de klei. De scheuren ontstaan door zwel- en krimpprocessen, waarna de grove structuren een lengtemaat hebben van maximaal 1 m. Het fijne systeem bepaalt de doorlatendheid van het materiaal klei, het grove systeem bepaalt de doorlatendheid van de bodem als geheel.

Visueel onderzoek van doorsneden van bestaande kleidijken heeft aangetoond dat de kleilaag boven de gemiddeld laagste freatische lijn globaal in drie zones is onder te verdelen. Van beneden naar boven betreft dit de volgende zones:

• Zone 1: nauwelijks gestructureerde, maar wel gecompacteerde laag in de zone waar de freatische lijn zich een groot deel van de tijd bevindt.
• Zone 2: gestructureerde laag met een dichte pakking.
• Zone 3: intensief gestructureerde laag met een losse pakking.

Naarmate de gestructureerdheid toeneemt, neemt ook de doorlatendheid toe. De dikte van de zones 1, 2 en 3 wordt, naast de samenstelling van het dijkmateriaal, bepaald door de historie, de wijze van aanleg van de dijk, en omstandigheden zoals hoogte en variatie van de freatische lijn en de ligging onder gras of asfalt. De aanwezigheid van zandlenzen kan het beeld verstoren. Onder de gemiddeld laagste freatische lijn is de grond vrijwel permanent verzadigd, zodat hier geen rijpingsprocessen plaatsvinden. De structuurvorming kan wel aanwezig zijn vanuit een periode dat deze grond zich nog boven de freatische lijn bevond. Door ophoging en zetting van de dijk door de eeuwen heen komt grond die ooit boven de freatische lijn heeft gelegen en daar rijpingsprocessen heeft ondergaan onder de freatische lijn te liggen. De oorspronkelijk gestructureerde grond is onder de freatische lijn meestal gecompacteerd.

Absorptie in de onverzadigde zone en verdamping

Neerslag die op een dijk valt, zal voor een belangrijk deel door de onverzadigde zone worden geabsorbeerd. In de praktijk zullen de scheuren tussen de structuurelementen dicht worden gedrukt door het zwellen van de structuurelementen. In droge kleigrond wordt de doorlatendheid van de grond vooral bepaald door de mate van scheurvorming van de grond. Wanneer het vochtgehalte in de structuurelementen toeneemt, neemt de doorlatendheid van de structuurelementen zelf met enkele orden toe. Waarschijnlijk neemt de doorlatendheid van de grond per saldo toe, ondanks het dicht drukken van de scheuren tussen de structuurelementen.

Neerslag die op het talud van een dijk valt en voor een groot deel door de onverzadigde zone wordt geabsorbeerd, zal voor een klein deel uitzakken naar de kern van de dijk en voor een groter deel verdampen (evapo-transpiratie).

Aansluiting kleibekleding op wegverharding

Het is van belang dat de kleibekleding van de dijk goed aansluit op de wegverharding. Bij een wegverharding in onbebouwd gebied wordt het regenwater vaak afgevoerd naar de wegbermen, zodat zich ter plaatse van de wegbermen meer regenwater verzamelt, afhankelijk van het afschot van de wegverharding. Juist op de plaats van de wegfundering ontbreekt de kleiafdeklaag. Bovendien zijn ter weerszijden van een wegverharding in onbebouwd gebied vaak rijsporen aanwezig, die zijn veroorzaakt door elkaar passerend verkeer op de te smalle wegverharding. Een wegverharding heeft vaak een fundering van slakken of puin op zand. Bij een ongunstige combinatie van deze factoren kan regenwater gemakkelijk naar het zand in het cunet van de weg stromen, en van daaruit infiltreren in de kern van de dijk.

Er worden daarom in dit soort situaties vaak overgangsconstructies toegepast zoals grasbetontegels in de kleiafdeklaag die moeten voorkomen dat de berm stuk gereden wordt. Een andere mogelijkheid is het oppervlaktewater af te voeren met behulp van molgoten.