Download hier de PhD thesis met betrekking tot dit project.
Uitkomsten
Door het analyseren van drie casussen is een verbeterd raamwerk ontwikkeld voor het probabilistisch beoordelen van dijken. Hierbij is oog voor zowel traditioneel medegebruik als huizen, als innovatievere gebruiken waarin natuur de dijk op termijn versterkt. Aan de ene kant laten we zien dat medegebruik direct probabilistisch meegenomen kan worden door middel van scenario’s en door middel van (hydraulische) transmissiemodellen. Aan de andere kant zijn voorbeelden verkend waarin de geometrie en opbouw van de dijk zijn afgestemd op medegebruik terwijl de waterveiligheid is vergroot. Als laatste laat het onderzoek zien dat de modderige natuurlijke vooroevers van dijken aan de kust over lange termijn significant kunnen bijdragen aan de waterveiligheid en daarom in waterveiligheidsstrategieën meegenomen zouden moeten worden.
Figuur 1. Een scala aan verschillende functies kan je op/bij een waterkering tegenkomen, waaronder een huis op een rivierdijk (bovenste foto), kwelders en kleiputten aan de kust (linksonder), tot meer ongebruikelijke objecten (rechtsonder). (Foto’s zijn respectievelijk van: molendatabase.nl, waterschap Hunze en Aa’s, en Richard Marijnissen)
Motivatie en uitdagingen
Mijn bijdrage als een ingenieur en onderzoeker is om de behoeften van mens en natuur met elkaar te verbinden. Waterkeringen beschermen ons tegen het water, maar zijn ook geïntegreerd met allerlei andere zaken zoals woningen en natuurgebieden. Afhankelijk van de locatie komen sommige functies vaker voor dan andere (zie foto). Dit medegebruik van waterkeringen heeft vaak tot gevolg dat zeer conservatieve aannames worden gedaan over de functies om een robuust ontwerp te maken dat aan de veiligheidsnorm voldoet. Alhoewel nieuwe functies keringen extra beperkingen opleggen in het ontwerp, kunnen sommige elementen juist bijdragen aan de veiligheid. Bijvoorbeeld, de kwelders op de vooroevers van de Waddenzee kunnen de goven dempen voor deze bij de dijk aankomen. Naast natuurwaarden kunnen deze kwelders ook klei laten bezinken en zo meegroeien met zeespiegelstijging waardoor minder dijkversterkingen nodig zijn. In de nieuwe probabilistische benadering die recent is geïmplementeerd in Nederland kunnen de effecten van natuurlijke en traditionele versterkingsmaatregelen beter worden gekwantificeerd. Toch is er nog geen eenduidig beoordelingskader voor multifunctionele keringen.
Onderzoeksdoel
Het doel van het onderzoek is om meer inzicht te krijgen in het effect van het medegebruik van waterkeringen op de waterveiligheid. Dat doe ik door de nieuwe probabilistische methodiek toe- en aan te passen voor keringen met traditionele (bijvoorbeeld huizen) en nieuwe “nature-based” dijkconcepten.
Figuur 2. Onderzoekscomponenten voor het bepalen van een beoordelingskader met medegebruik binnen nieuwe overstromingsrisicobenadering. Gebaseerd op schema's opgesteld door Richard Marijnissen.
Innovatieve componenten
Mijn onderzoek integreert bestaande inzichten in waterveiligheid, risicobeoordelingen en “nature-based solutions” in een beoordelingskader. Om dit kader te ontwikkelen wordt gebruik gemaakt van bestaande faalkansbeoordelingsmethodes voor verschillende mechanismen (figuur 2, linksboven). Ik heb de effecten van verschillende dijkversterkingsmaatregelen, bijv. dijkverhoging of -verbreding, vergeleken bij de aan-/afwezigheid van bomen en huizen (figuur 2, midden boven). Ik heb het beoordelingskader uitgebreid om de effecten van kwelders op de dijkversterkingsopgave bij zeespiegelstijging te kwantificeren (figuur 2, rechtsboven).
Ik pas deze concepten van deze kaders toe op twee innovatie cases (figuur 2, schema’s onder): de Brede Groene Dijk, en de Dubbele Dijk. Hoe zijn de dijkontwerpen aangepast voor de aanwezigheid van andere functies zoals kleiwinning en kwelderontwikkeling? Hoe kunnen deze functies de dijk versterken en welke risico’s kleven aan deze functies? In de laatste stap zullen de nieuwe inzichten over risico’s en toepassingen verwerkt worden in het beoordelingskader. Hiermee kan ik extra aanbevelingen geven over het effectief implementeren van multifunctionele en “nature-based” concepten in de overstromingsrisconormen.
Relevant voor wie en waar?
De resultaten zijn te behulpzaam voor gebruikers betrokken bij het beleid, ontwerpen, onderhouden, en beoordelen van waterkeringen binnen de nieuwe overstromingsrisicobenadering. All-Risk wordt ondersteund door lokale waterschappen in het noorden van Nederland die gebaat zijn bij het implementeren van nieuwe inzichten in hun dijkversterkingsopgave.
Deze onderzoekscomponenten zijn toegepast in twee innovatieve dijkversterkingsopgaves in het noorden van Nederland.
Voortgang en toepassing
Conservatieve schattingen van faalkansen voor waterkeringen met meerdere functies lijdt tot een systematische onderschatting van de betrouwbaarheid van deze dijken. Het uitgebreidere beoordelingskader verwerkt de kansen van verschillende scenario’s voor dijkelementen, zoals bomen en huizen, om de betrouwbaarheid van de waterkering te bepalen. In sommige gevallen kan de faalkans van de dijk 100 keer zo laag zijn als conservatieve benaderingen doen geloven. Niet alleen voor traditionele functies, maar ook voor “nature-based” functies is een uitgebreider kader nodig. Natuurlijke vooroevers kunnen opslibben en zo de effecten van zeespiegelstijging op de keringen bepreken. Verder kan het opgeslibde materiaal worden ingezet om dijken te versterken. Het herkennen van de potentie van andere functies om de veiligheid te verbeteren is cruciaal om dijken in de toekomst slim te versterken. Voor een uitgebreidere beschrijving van het onderzoek, klik op de onderzoeksresultaten.
Aanbevelingen voor de praktijk
- Neem scenario’s of transmissiemodellen van medegebruik mee waar mogelijk in de risico-analyse.
- De effecten van medegebruik op waterveiligheid zijn proportioneel aan de veiligheidsnorm van de dijk.
- Overweeg sediment te managen op de kwelders voor dijken langs de kust.
- Beoordeel de waterveiligheidsvoordelen op zowel de korte als lange termijn in concepten als bijvoorbeeld de Dubbele Dijk.
Last modified: 27/02/2022
Contributing researchers
Richard Marijnissen
Wageningen Universiteit
Betrokken partners
Een breed groen perspectief op dijken
Hoe de kwelders en kleiput een handje helpen tegen zeespiegelstijging
Richard Marijnissen
Wageningen Universiteit
View storyline Project outputs
Flood risk reduction by parallel flood defences
Dubbele dijken moeten worden beoordeeld aan de hand van de overgedragen belastingen van parallelle keringen in plaats van het bezwijken van individuele keringen. De casus van deze parallelle verdediging bestaat uit een lage dijk landwaarts van een hoge dijk aan de kust die, hoewel ontworpen met multifunctionele bestemming via een duiker, heeft een verwaarloosbare verbetering van de bescherming tegen overstromingen.
01/08/2021
Bevat: Publication open access journal
Re-evaluating safety risks of multifunctional dikes with a probabilistic risk framework
Een extra stap binnen het standaard beoordelingskader om de faalkans in te schatten van een rivierdijk met natuur en woningen.
10/04/2019
Bevat: Publication open access journal
The sensitivity of a dike-marsh system to sea-level rise
Een modelstudie naar de benodigde dijkversterking door: (1) zeespiegelstijging, (2) verandering in sedimenttoevoer aan de kust, (3) een verlies aan kwelder, en (4) consolidatie van de kweldergrond.
10/01/2020 by Richard Marijnissen et al.
Bevat: Publication open access journal
A sustainable adaptation scheme for a wide green dike
Haalbaarheid van kleiwinning uit de kwelder voor dijkversterkingen in verschillenden zeespiegelstijgingsscenario’s.
02/06/2020 by Richard Marijnissen et al.
Bevat: Publication open access journal
Bekijk het ResearchGate profiel voor alle andere onderzoekspublicaties.
Blogs
All-Risk in de praktijk brengen: de aanbevelingen van Martin
08/10/2020 door Wim Kanning
Dit blog is gebaseerd op een informeel interview tussen Martin Schepers (manager waterveiligheidsprojecten) en Wim Kanning (All-Risk onderzoeker) over de ontwikkeling van het All-risk...
Evenementen
17/05/2021
Reflectie: Dubbele dijken - dubbel beschermd en dubbel verantwoordelijk?
Tijdens het All-Risk webinar werden de vragen behandeld hoe een dubbele dijk kan bijdragen aan de waterveiligheid, en hoe het zit met de verdeling van waterbeheerverantwoordelijkheden tussen overheden bij dit concept. In de reflectie hieronder vindt u wat er uit de discussie tussen wetenschap en praktijk is voortgekomen.
