Case 1: Dijk benedenrivierengebied - Bijlage 2

Dijk benedenrivierengebied

Stap 1: Beschrijving bodemopbouw, geometrie en grondwaterstroming

c1.1.1 Grondopbouw en geometrie

De ondergrond in het benedenrivierengebied bestaat hier uit een zandlaag (meestal Pleistoceen) aan de bovenzijde afgedekt door een pakket slappe lagen (klei/veen) (Holoceen) en aan de onderzijde begrenst door een stugge kleilaag. De rivieren snijden in de zandlagen en de slappe lagen zijn meestal weg geërodeerd. In de slappe lagen kunnen zandafzettingen voorkomen. Als eerste stap dient er een inventarisatie plaats te vinden van de beschikbare informatie. Dit omvat historische peilbuiswaarnemingen, reeds uitgevoerde boringen en sonderingen, geotechnische profielen en beheerervaringen. Deze gegevens geven een eerste indruk van de te verwachten moeilijkheden en blinde vlekken in het onderzoek.

De grondlagenopbouw is samengesteld uit de resultaten van boringen en sonderingen. Het verdiend aanbeveling om de interpretatie van de boringen en sonderingen voor te leggen aan een (sediment)geoloog, zodat deze het traject kan aangeven waarover de interpretatie geldig is. Met de vastgestelde interpretatie kan een geohydroloog een eerste schatting maken van de doorlatendheden en de indeling in watervoerende en waterremmende lagen die van belang zijn voor een geohydrologische schematisering. In figuur c1.1 is een principeschets gegeven.

Figuur c1.1 Principeschets benedenrivierdijk

c1.1.2 Waterstanden en stijghoogten

Het water van de rivier staat in deze case voor het grootste deel van de tijd tegen de dijk en is hoger dan de binnendijkse grondwaterstand (polderwaterstand). De rivierwaterstand in het benedenrivierengebied staat onder invloed van het getij. Hierdoor fluctueert de rivierwaterstand. De gemiddeld hoge rivierwaterstand bedraagt NAP +1,07 m (GHW) en het polderpeil wordt gehandhaafd op NAP –2,08 m. De overwegende grondwaterstroming in het watervoerend zandpakket is in de richting van de polder. De grondwaterstanden in het watervoerende pakket staan onder invloed van de waterstanden op de rivier; hoe verder van de rivier, hoe kleiner de invloed is. Voor meer informatie hierover wordt verwezen naar bijlage 4 (paragraaf b4.4 en b4.5).

Tijdens een maatgevend hoogwater bedraagt het verval over de dijk circa 5 m. De hoogte van de maatgevende waterstand (MHW) is een combinatie van verschillende afvoergolven en stormen, variërend van opzet, waarop een getijdengolf is gesuperponeerd. Uitgangspunt bij een advies over de toestand van de dijk is de waterstand veroorzaakt door rivierafvoeren, verhoogd met een stormopzet. Het waterstandsverloop wordt meestal bepaald door de Provincie in samenspraak met Rijkswaterstaat. De randvoorwaarden waarop primaire waterkeringen moeten worden gedimensioneerd zijn gegeven in de Hydraulische Randvoorwaarden 2001[HRVW, 2001], een gezamenlijke uitgave van RIKZ, DWW en RIZA. Deze worden elke 5 jaar vernieuwd. Uiteraard dient gebruik gemaakt te worden van de vigerende versie.

Figuur c1.2 Maatgevende Hoog Waterstand kmr 979.675 met de voorlopige peilen waarop de waterkering in het beschouwde geval is gedimensioneerd, gebaseerd op een maatgevende rivierafvoer van 17.000 m3/s en een peil in Hoek van Holland van NAP+ 1,50 m (stormvloedkering Waterweg gesloten).

c1.1.3 Grondwaterstroming en (geo)hydrologische randvoorwaarden

De grondwaterstroming, dus ook de waterspanning, hangt af van:

• de waterstand op de rivier (informatie RWS, Waterschappen, Polderdistricten en Provincie), zie c1.1.2;

• het binnenwaarts te handhaven polderpeil, pompcapaciteit en oppervlakte (informatie Waterschappen, Polderdistricten), zie c1.1.2;

• de afstand tot de kwelsloten (informatie Waterschappen en Polderdistricten);

• grondwateronttrekkingen en / of aanvullingen in de omgeving (informatie Provincie, Gemeenten, Waterschappen, Rijksoverheden);

• de neerslag (informatie KNMI, Provincie, Waterschappen en Polderdistricten);

• de geologische gelaagdheid (informatie Grondwaterkaarten TNO, Geologische Diensten TNO, Universiteiten, Provincie, historisch eigen onderzoek, geotechnische profielen), zie c.1.1.1;

• de doorlatendheid van de ondergrond (informatie Provincie, Grondwaterkaarten TNO, Waterleidingbedrijven);

• het bergend vermogen van de ondergrond (informatie Provincie en Grondwaterkaarten TNO);

• Modelkeuze

  c1.1.4 Aanwezige meetgegevens

  c1.1.5 Aandachtspunten bij de geohydrologische analyse

  consolidatie (Normbladen NMI, eigen laboratoriumonderzoek).

  In bovenstaande opsomming staan tussen haakjes de mogelijke bronnen genoemd waar dergelijke informatie snel voorhanden is voor een eerste afweging. Indien aanvullend eigen onderzoek afwijkingen aangeeft, is het verstandig te overleggen met een geo(hydro)loog.

  Indien alle bovengenoemde factoren onveranderlijk zijn in de tijd is er sprake van een stationaire grondwaterstroming. Dit komt echter niet voor bij dit type dijkvak. Alle hierboven genoemde factoren veranderen in de tijd, sommige sterk (waterstanden) sommige verlopen nauwelijks (doorlatendheid van de watervoerende lagen). Vanwege de grote invloed van de waterspanning op de stabiliteit van deze dijk is een zorgvuldige beschouwing van het verloop van de waterspanningen noodzakelijk.

  De grondwaterstroming van deze case wordt als volgt gekarakteriseerd:

  1. Bij extreem hoogwater is sprake van een opdrijvend achterland.

  2. De grondwaterstroming door het dijklichaam is beperkt van omvang (slecht doorlatende kleidijk), maar bepaalt wel de ligging (en eventueel het uitstroompunt in het binnentalud) van de freatische lijn.

  Het watervoerende zandpakket staat – meestal – in direct contact met het buitenwater. De stijghoogte binnendijks is de natuurlijke stijghoogte of een stijghoogte die onder invloed staat van het polderpeil. In beide gevallen is deze veel lager dan de buitenwaterstand tijdens maatgevende omstandigheden. Er ontstaat daarom een grondwaterstroming in binnendijkse richting. De waterdrukken binnendijks kunnen dan zover toenemen tot deze groter zijn dan het gewicht van de binnendijkse kleilaag. De kleilaag barst op, waardoor verdere stijging van de waterspanningen niet meer op kan treden. In veel gevallen treedt opbarsten al op bij vrij frequent voorkomende hoogwaters. Dit kan in het veld ook waargenomen worden in de vorm van natte binnendijkse gebieden. Er dient altijd gecontroleerd te worden of opbarsten kan optreden. Zie voor handreikingen hiervoor bijlage 4.

  Het verloop van de potentiaal in de zandlaag kan op verschillende manieren worden beschouwd. De modellen, waarmee aan de hand van peilbuiswaarnemingen onder normale omstandigheden een extrapolatie naar de situatie bij maatgevende omstandigheden kan plaatsvinden, zijn beschreven in paragraaf 2.3.5 en 2.3.6 van dit rapport, en meer uitgebreid in bijlage b3. In de begintijd werd er vaak nog geen rekening gehouden met niet stationaire stroming en werd de stroming vaak als stationair opgevat. Tegenwoordig wordt van betere modellen gebruik gemaakt en wordt wel onderscheid gemaakt in stationaire en niet stationaire stromingscomponenten, zie bijlage b3. Voor al de modellen geldt, dat er parameters nodig zijn zoals dikte en doorlatendheid van de zandlaag en dikte en doorlatendheid van de afdekkende slappe laag. Vaak zijn deze parameters moeilijk te bepalen als gevolg van de heterogeniteit van de ondergrond (wisselende samenstelling en dikte van de grondlagen en invloed relatief dunne laagjes met een afwijkende doorlatendheid).

  In situaties zoals deze, met een wisselende buitenwaterstand waaraan verschillende componenten met elk hun eigen golfperiode een bijdrage leveren, kunnen op basis van potentiaalmetingen de voor de modelberekeningen noodzakelijke parameters worden teruggerekend. Daarmee kan de potentiaal tijdens maatgevende omstandigheden worden berekend.

  Voor het bepalen van de potentiaal tijdens maatgevende omstandigheden worden altijd potentiaalmetingen gebruikt.

  Voor deze case kan worden beschikt over peilbuismetingen die in het kader van een oud versterkingsonderzoek in een naast gelegen dijkvak zijn gemeten.

  Er wordt op gewezen dat de maatgevende peilen per dijktraject verschillen. Speciaal wordt gewezen op de verande- rende condities bij de overgang van normale dagelijkse omstandigheden naar maatgevende omstandigheden. Hierbij wordt met name gedoeld op de invloed van het onder water lopen van het voorland ten gevolge van het overstromen van zomerkaden. De waterspanningen en de freatische lijn moeten worden bepaald voor drie maatgevende toestanden:

• maatgevend hoog water;

• extreme neerslag;

• laag laag water aan de buitenzijde van de dijk.

  Het waterspanningsonderzoek bestaat minimaal uit de volgende werkzaamheden:

• Het bepalen van de hoogte van de freatische lijn en het waterspannningsverloop in de diepte in relatie met de buitenwaterstand en het extrapoleren hiervan naar extreme omstandigheden (MHW en LLW).

• Het bepalen van de hoogte van de freatische lijn en het waterspanningsverloop in de diepte in relatie met neerslaggegevens en het extrapoleren hiervan naar maatgevende omstandigheden (extreme neerslag).

  De stijghoogte van het grondwater in het pleistocene zand en eventuele tussenzandlagen zijn van belang voor het bepalen van de veiligheid van het verticale evenwicht van het slappe grondlagenpakket. Zie hiervoor ook hoofdstuk 2.2.5 van dit rapport. De veiligheid tegen opdrijven van het slappe grondlagenpakket binnendijks heeft consequenties voor de methode van berekenen van de macrostabiliteit en voor het al dat niet optreden van piping.