Zoeken in deze site

Invloed van neerslag en overslag op de waterspanningen - Processen en modellen

Invloed van neerslag en overslag op de waterspanningen

Onder extreme neerslag wordt het optreden van een langdurige regenachtige periode verstaan. Hierdoor stijgen de freatische lijn en de waterspanning in en naast de dijk, waardoor de stabiliteit van een dijk ongunstig beïnvloed wordt. De hoeveelheid neerslag wordt veelal uitgedrukt als mm/etmaal.

Overslag treedt op wanneer golven reiken tot boven de kruinhoogte. Overslag heeft min of meer hetzelfde effect als extreme neerslag. Overslag wordt uitgedrukt als een debiet (l/s) per strekkende meter dijk. Overslag speelt een rol bij de erosiebestendigheid van de dijk, de afwerking van het binnentalud en de afvoer van water aan de buitenzijde van op het binnentalud aanwezige panden. Aan de mate van overslag worden geen afzonderlijke eisen gesteld uit oogpunt van het effect op de stijghoogte in en onder de dijk.

De mate waarin de freatische lijn en de waterspanning in en naast de dijk stijgen als gevolg van een langdurige regenachtige periode is afhankelijk van een aantal factoren die te maken hebben met de opbouw van de dijk. Meer specifiek wordt met deze factoren onder andere bedoeld: doorlatendheden, bergingscapaciteit van water, hoeveelheid verhard oppervlak, helling en begroeiing van taluds.

Een goede berekening van het neerslageffect en overslageffect op de freatische lijn en de waterspanning in en naast de dijk is niet mogelijk (zie ook paragraaf 2.4.5). Onderstaand wordt wel een aantal aspecten behandeld die een belangrijke rol spelen.

Invloed van verharde en onverharde oppervlakken op de infiltratie van neerslag en overslag

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

  • buitentalud met asfaltbekleding (met name zee- en meerdijken), waarbij het regenwater over de asfaltbekleding

    afstroomt naar de buitenteen van de dijk, zodat er ter plaatse van het buitentalud een verminderde invloed is van neerslag op de waterspanning in de dijk;

  • bebouwd gebied, waar regenwater wordt afgevoerd naar de riolering, waardoor er een verminderde invloed is

    van neerslag op de waterspanning in de dijk;

  • Stroming over het taludoppervlak

    Stroming via bodemstructuren

    Absorptie in de onverzadigde zone en verdamping

    Aansluiting kleibekleding op wegverharding

    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.

    Neerslag die op het talud van een dijk valt zal voor een deel afstromen over het oppervlak van het talud. Door de scheepvaart en windopwaaiing kan water over de kruin van de dijk via het binnentalud de polder instromen.

    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 continu systeem van scheuren, worm- en wortelgangen tussen de grotere structuren, en in een fijner minder continu systeem van kleine poriën in de grotere structuren. De grove structuren hebben een lengte van maximaal 1 m.

    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.

    De dikte van de zones 1, 2 en 3 wordt, naast de samenstelling van het dijkmateriaal, bepaald door de historie, de wijze van aanbrengen 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.

    Neerslag die op het talud van 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 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).

    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.

Bron

Technisch Rapport Waterspanningen bij dijken (DWW-2004-057)

Hoofdstuk
Processen en modellen
Auteur
Meer M.T. van der, J. Niemeijer, W.J. Post, J. Heemstra
Organisatie auteur
Fugro Ingenieursbureau, GeoDelft, Arcadis
Opdrachtgever
Technische Adviescommissie voor de Waterkeringen
Verschijningsdatum
September 2004
PDF