Monitoren is het gedurende een zekere periode volgen van kenmerken door middel van meetinstrumenten dan wel visuele waarnemingen ten einde inzicht te krijgen in het gedrag dan wel parameters die kenmerkend zijn voor de constructie. Voor wat betreft de geohydrologie van de dijk wordt onderscheid gemaakt in het meten van specifieke parameters en het (visueel) waarnemen van verschijnselen.

Eerst wordt ingegaan op het Monitoren waterspanningen gericht op beheer. Daarna somt dit artikel, onder de kop Verschijnselen veroorzaakt door grondwaterbeweging mogelijk relevante verschijnselen op, die aanwijzingen bevatten voor (ongewenste) grondwaterstroming. Hoe deze verschijnselen te verklaren, wordt behandeld onder de kop Mogelijke oorzaken van verschijnselen veroorzaakt door grondwaterbeweging.

Het artikel Instrumenten om het verloop van waterspanningen te meten gaat in op een aantal meetinstrumenten waarmee in een punt het verloop van de waterspanning als functie van de tijd kan worden bepaald: het meten van de respons op een al dan niet natuurlijke belasting.

Monitoren waterspanningen gericht op beheer

Voor het monitoren en inspecteren van de dijk en de omgeving van de dijk, kan onderscheid worden gemaakt in een drietal fasen:

• Verkenning ter voorbereiding van dijkverbetering.
• Uitvoeringsfase.
• Beheerfase.

Dit artikel gaat vooral in op de beheerfase. Het artikel Uitvoeringsbegeleiding dijkverbetering gaat ook in op het monitoren van de waterspanningen tijdens de uitvoering van een dijkverbetering.

Gedurende de beheerfase is het doel van het monitoren het bewaken van de veiligheid van de kering. Monitoring is daarbij gericht op het controleren, het bewaken van de ontwerpuitgangspunten. De gedachte daarachter is dat als de ontwerpuitgangspunten gedurende de levensduur van de waterkering niet wijzigen, de kering in principe blijft voldoen aan de overstromingskansnorm. Zie ook het artikel Bewaken ontwerpuitgangspunten waterspanningen.

Het gaat bij monitoring om het verloop van de waterspanningen, de stijghoogten in de grondlagen, maar ook om de ligging van de freatische lijn in het dijklichaam. Ook buiten de hoogwaterperioden is het zinvol om na te gaan of de stijghoogten en de freatische lijn gelijk zijn aan wat in het ontwerp is aangenomen. Tijdens hoogwater wordt nagegaan of het verloop van de stijghoogten en de freatische lijn overeenkomen met de berekeningen. De metingen kunnen aanleiding zijn om de berekeningen aan te scherpen. Dit is zinvol als er ontwikkelingen hebben plaatsgevonden die het ontwerp negatief kunnen hebben beïnvloed zoals aanpassingen in het rivierbed en kan zeer nuttig zijn voor de periodieke veiligheidsbeoordeling. Buiten hoogwaterperioden kan met vrij grote tijdsintervallen gemeten worden. Tijdens een hoogwatergolf is het zinvol om frequenter te meten. Meet daarbij ook de waterstanden zowel binnen- als buitendijks.
Daarnaast is het van belang om de invloed van neerslag en verdamping op het verloop van de waterspanningen en de freatische lijn te meten.

De meetfrequentie is sterk afhankelijk van de duur en vorm van de hoogwatergolf. In gebieden waar het hoogwater storm-gerelateerd is, is een hogere meetfrequentie nodig dan voor een hoogwatergolf op de rivieren. Als bovendien het getij een rol speelt, is een nog hogere meetfrequentie wenselijk. Het verdient de voorkeur om het meetprogramma in overleg met een geotechnisch of geohydrologisch adviseur op te stellen.

Stijghoogten in zandlagen meet men met peilbuizen. Dit is relatief goedkoop in vergelijking met waterspanningsmeters en de peilbuizen kunnen veelal gedurende enkele jaren betrouwbare metingen leveren.
Waterspanningen in samendrukbare lagen meet men met waterspanningsmeters. Deze blijven veelal niet gedurende een lange periode betrouwbaar. Dit is vooral afhankelijk van de ondergrond waar de filters in staan. Bij veenondergrond kan (o.a. door gasvorming) de betrouwbaarheid na enkele maanden worden aangetast. Zie ook het artikel Instrumenten om het verloop van waterspanningen te meten.
Stijghoogten (peilbuizen) en waterspanningen (waterspanningsmeters) worden gemeten voorafgaand aan een gedetailleerde periodieke beoordeling, voorafgaand aan de planvorming voor de versterking en tijdens de uitvoering van de dijkverbetering. Daarnaast is het in het algemeen zeer nuttig om tijdens een (extreem) hoogwater te meten. De kans dat tijdens een hoogwater de ontwerpomstandigheden worden bereikt zijn klein maar het meten bij zo hoog mogelijke belastingen zorgt er voor dat de mate van extrapolatie van de waterspanningen zo gering mogelijk is waardoor de betrouwbaarheid wordt verhoogd. Dit neemt echter niet weg dat metingen onder dagelijkse omstandigheden ook nuttig zijn.

De nut en noodzaak voor een monitoringsprogramma is sterk afhankelijk van lokale omstandigheden. De geotechnisch of geohydrologisch adviseur kan al tijdens het opstellen van het ontwerp eventueel aanbevelingen doen.

Verschijnselen veroorzaakt door grondwaterbeweging

Diverse verschijnselen kunnen een aanwijzing zijn voor de waterbeweging in de grond. Van belang is om na te gaan of het verschijnsel te verwachten is bij bepaalde belastingen (bijvoorbeeld hoogwater) en of dit toelaatbaar is volgens beoordeling of ontwerp. Indien dat niet het geval is, kan het onderzoek waar het ontwerp op is gebaseerd onvoldoende zijn geweest. Aanvullend onderzoek ter plaatse is dan nodig. Uit het onderzoek zal moeten blijken of maatregelen nodig zijn. In de Wiki Noodmaatregelen Waterkeringen is een overzicht van schadebeelden opgenomen.

De verschijnselen zijn onder andere

• Uittredend water al dan niet tijdens hoogwater, in het binnentalud of binnendijks maar soms ook in het buitentalud, te herkennen aan:
  • Uittredend water of natte plekken.
  • Natte, drassige plekken al dan niet met een verminderd draagvermogen (verweking).
• Afwijkende vegetatie:
  • Vochtminnende planten in een niet vochtig terrein, althans een niet vochtig bedoeld terrein.
  • Bijzondere (water)planten die leven in het relatief zuivere kwelwater.
• Lokaal opvriezen of juist niet opvriezen van de grond, lokaal smelten van sneeuw doordat het uittredende water warmer is.
• Uitgespoelde grond.
• Verkleuringen in het water, indien grondwater uittreedt uit een onderwatertalud of een waterbodem.
• Mate van infiltratie:
  • Het is nuttig om te weten of regenwater infiltreert of afstroomt over de taluds, dit kan ook iets zeggen over infiltratie van overslaand water tijdens hoogwater.
  • Tijdens hoogwater kan vanzelfsprekend het overslaand water direct worden gevolgd: als grote plassen bij de binnenteen liggen die niet het gevolg zijn van kwel, dan infiltreert blijkbaar niet al het overslaande water.
• Opbarsten of opdrijven tijdens hoogwater, te herkennen aan:
  • Natte plekken in het binnendijkse maaiveld.
  • Wellen, eventueel zandmeevoerend.
  • Blaarvorming: binnendijks terrein dat opbolt, of minder vlak ligt dan voorheen.
  • Schade door graverijen van muskusratten, mollen, dassen, etc.

Deze lijst is niet uitputtend, maar is bedoeld om een idee te geven van mogelijke verschijnselen.

Mogelijke oorzaken van verschijnselen veroorzaakt door grondwaterbeweging

Als een of meer van de hiervoor opgesomde fenomenen optreedt, moet worden nagegaan wat daarvan de oorzaak is en of dat van invloed is op de overstromingskans. De onderstaande sub-paragrafen behandelen een aantal van de mogelijke oorzaken.

Afwijkende grondopbouw

De werkelijke grondopbouw van de dijkkern of van de deklaag in voor- en/of achterland kan anders zijn dan op basis van het uitgevoerde grondonderzoek is aangenomen. Inhomogeniteiten in het dijklichaam door vroeger uitgevoerde dijkverzwaringen of lokaal aanwezig geulen in de ondergrond kunnen bij het uitgevoerd grondonderzoek zijn gemist.

Structuurvorming van de deklaag of kleibekleding of onvoldoende verdichting van (te natte) klei tijdens de uitvoering

Door structuurvorming in de klei kan de doorlatendheid orden van grootte toenemen waardoor infiltratie bij overslag aanzienlijk meer kan zijn. Hetzelfde kan optreden bij onvoldoende verdichting van klei of verdichting van te natte klei waardoor tijdens drogere perioden scheurvorming optreedt die irreversibel is.

Grondwater onttrekking nabij waterkering

Bijvoorbeeld het (tijdelijk) installeren van een bemaling, of het juist wegvallen van een (min of meer permanente) grondwateronttrekking, kan een aanzienlijke invloed hebben op de waterspanningen in de ondergrond en daarmee op de overstromingskans.

Verandering intreeweerstand rivierbed en voorland

Het verwijderen of wegspoelen van waterremmende sliblagen op de rivierbodem kan een aanzienlijke invloed hebben op de ontwikkelingen van waterspanningen onder en achter een waterkering, en daarmee ook op de overstromingskans. Dit kan bijvoorbeeld ontstaan door het uitvoeren van baggerwerkzaamheden, maar ook door het wegspoelen van een waterremmende sliblaag bij het trekken van een stuw bij hoogwater.
Ditzelfde geldt overigens ook voor het verwijderen van waterremmende lagen in het voorland.

Graverijen

Graverijen in de dijk door o.a. muskusratten, muizen, mollen, bevers, vossen en dassen kan de doorlatendheid van het talud en waterstroming door de dijk door holen, wezenlijk beïnvloeden wat een negatieve invloed kan hebben op de veiligheid van de dijk. De respons van de freatische lijn op hoogwater en extreme neerslag kan bij toename van de doorlatendheid van het talud in ongunstige zin veranderen.

Niet waterkerende objecten

Diverse niet waterkerende objecten kunnen een negatieve invloed hebben op het waterspanningsbeeld. Vaak betreft dit min of meer lokale verschijnselen, zoals:

• Kwel langs kabels of leidingen.
• Kwel langs funderingen van woningen.
• Verhoogde of verlaagde freatische lijn door bomen.
• Verminderde afstroming door bebouwing in de dijk.

Perforatie van het afdekkende pakket grondlagen door een object kan niet alleen kwel veroorzaken, maar kan ook de waterspanningen in de samendrukbare laag sneller laten toenemen dan bij een intacte samendrukbare laag het geval zou zijn.

Door de toename van waterspanningen bij een hoogwater, kan de belasting op bebouwing toenemen en de grip van bomen op de ondergrond afnemen, met mogelijk bezwijken van de bebouwing of ontworteling van de bomen tot gevolg. Dit hoeft voor de waterkering op zich nog niet schadelijk te zijn, maar het kan wel vervolgmechanismen in gang zetten die wel schadelijk zijn. Bestaande objecten worden vaak met een beoordelingsprofiel beoordeeld. Hierbij wordt bezwijken van het object niet beoordeeld en bij bezwijken kunnen in principe vervolgmechanismen optreden. Tijdig ingrijpen kan dan nodig zijn om de veiligheid niet in gevaar te laten komen, maar lang niet altijd zijn noodmaatregelen mogelijk als een boom is ontworteld. Bij het ontwerp of de periodieke veiligheidsbeoordeling wordt aangeraden om hier aandacht aan te besteden. Bij plaatsing van nieuwe objecten is uiteraard een eis dat ook bij bezwijken van het object de veiligheid gewaarborgd blijft.

Indien er sprake is van een negatieve invloed van een nieuw object op de veiligheid van de waterkering, dan kunnen op basis van het ontheffingsbeleid van het waterschap maatregelen ter compensatie worden voorgeschreven.

Waterkerende kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies

Ook waterkerende kunstwerken en bijzondere waterkerende constructies kunnen nadelige effecten op waterspanningen en de daaraan verbonden mechanismen hebben. Bij waterkerende kunstwerken speelt met name de mogelijkheid van onder- of achterloopsheid. Zeker bij nieuwe of recent aangepaste kunstwerken is het aan te raden om alert te zijn op kwelplekken.

Erosie- of kwelschermen kunnen een verhoging van de waterspanningen aan de rivierzijde van het scherm veroorzaken. Dit kan een negatieve invloed op de stabiliteit hebben.

Het goed functioneren van een drainagevoorziening in de waterkering kan essentieel zijn voor het begrenzen van de waterspanningen en daarmee voor de veiligheid van de kering. In die gevallen moet de drainage regelmatig geïnspecteerd en onderhouden worden, liefst op basis van een onderzoeksplan, zie ook de verwijzing in Monitoring en life-cycle management.