Uitkomsten
In dit project zijn methoden ontwikkeld om de betrouwbaarheidsschatting voor de stabiliteit van dijktaluds te verbeteren door rekening te houden met prestatie-informatie. Door de informatie van overleefde (proef)belastingen en monitoring tijdens de bouw van dijken mee te nemen, worden betrouwbaarheidsschattingen geloofwaardiger, verbeteren veiligheidsbeoordelingen, en kan het ontwerp van dijkversterkingen efficiënter worden gemaakt. Zelfs als het geld of risico kost om de prestatie-informatie te verkrijgen, kan een strategie met het verkrijgen van prestatie-informatie kosteneffectief zijn, waardoor de efficiëntie van overstromingsrisicobeheer wordt verbeterd.
Figuur 1 - Boven: Voorbeelden van taludinstabiliteit aan de landzijde met en zonder overstroming als gevolg van dijkdoorbraak (bron: https://doi.org/10.1111/jfr3.12286 en Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt). . Onder: Aanleg van een dijk (foto van Pascal Ogink, Combinatie dijkverbetering HOP, p103).
Motivatie
Sinds 2017 wordt de hoogwaterveiligheid in Nederland uitgedrukt in faalkansen voor faalmechanismen. Dijken worden op veiligheid beoordeeld met behulp van (semi-)probabilistische analysemethoden. Deze faalkansschattingen worden echter (onder andere) gedomineerd door de kennis over de ondergrond, die vaak beperkt en onzeker is. Deze beperkte kennis is met name het geval bij macro-instabiliteit, wat al dan niet kan leiden tot overstroming door dijkdoorbraak (Figuur 1, bovenste foto).
Het meten, monitoren en toevoegen van informatie over de prestaties van dijken in het verleden kan de onzekerheid verminderen en zo leiden tot betere faalkansschattingen. Een deel van deze prestatie-informatie is beschikbaar bij het meten van de bodemeigenschappen of het monitoren van bestaande dijken. Ook tijdens dijkversterkingsprojecten (Figuur 1, onderste foto), wordt prestatie-informatie verzameld, bijvoorbeeld door waterspanningsmonitoring en zettingsmetingen tijdens de dijkaanleg. Echter wordt niet altijd alle informatie gebruikt om de veiligheid van de dijken te beoordelen of om de schattingen van de verwachte levensduur te verbeteren.
Doel van het onderzoek
Dit onderzoek richt zich op het ontwikkelen van methoden om verschillende bronnen van prestatie-informatie efficiënt te combineren in veiligheidsbeoordelingen voor dijken.
Innovatieve componenten
Ik ontwikkel verschillende manieren om de faalkansschattingen te verbeteren door verschillende soorten informatie over de prestaties in het verleden op te nemen:
- Identificatie hoe foutbronnen bijdragen aan de totale onzekerheid in het ruimtelijk gemiddelde van bodemeigenschappen wanneer deze gemeten worden met behulp van sonderingen (CPT’ in figuur 2.1).
- De waarde van informatie voor proefbelastingen (figuur 2.2)en waterspanningsmonitoring (figuur 2.3) met behulp van een beslisboom (gezamenlijk onderdeel met project A1).
- Hoe belastingen tijdens de aanlegfase (figuur 2.4), zoals het gewicht van de grond die gebruikt wordt om dijken te versterken, gebruikt kunnen worden om de betrouwbaarheidsinschatting voor een dijk bij hoogwater te verbeteren.
- Het verder reduceren van onzekerheid door het combineren van waarnemingen tijdens de bouw (figuur 2.4) zoals overleving, zettingsmeting, en waterdrukmonitoring.
- Ontwikkeling van gebeurtenissenbomen om de overstromingskans te schatten op basis van verschillende (figuur 2.5) opeenvolgende conditionele instabiliteiten.
Figuren 2.1 tot 2.5 met het type prestatiegegevens dat in dit project in aanmerking is genomen.
Figuur 2.5. aangepast van Calle, E.O.F., Dijk doorbraak processen (2002), Figuur 4.1.
Relevant voor wie en waar
Onderzoekers die geïnteresseerd zijn in probabilistische analyse en organisaties die meer doelgerichte en kosteneffectieve bescherming tegen overstromingen willen.
De componenten van dit onderzoek zijn uitgewerkt voor een reeks typische dijkvakken voor het Nederlandse rivierengebied, en voor de casestudie van de Eemdijk testdijk.
Voortgang en toepassing/h3>
Het onderzoek heeft aangetoond dat karakteristieke waarden van bodemeigenschappen bepaald met sonderingen aanzienlijk hoger kunnen uitvallen als uitmiddeling van willekeurige fouten in aanmerking wordt genomen. Bovendien kunnen we de onzekerheid in locatie-specifieke transformatiemodellen verminderen door de afstand tussen boringen en grondonderzoeksproeven (sonderingen) te minimaliseren, en de systematische afwijking (bias) in de metingen te verminderen.
De aanleg van dijken is een grote belasting voor de slappe ondergrond. Met behulp van Bayesiaanse actualisatie kan de informatie over de overlevingskansen van de aanleg worden meegenomen in de beoordeling van de betrouwbaarheid van de dijk. Dit vermindert de onzekerheid en verbetert de schattingen van de faalkans. Afhankelijk van de situatie kan de faalkans met meer dan een factor 10 afnemen. Deze reductie is vooral significant wanneer de belastingseffecten tijdens de aanleg sterk lijken op de toekomstige overstromingssituatie die wordt beoordeeld, zoals bij dijken op slappe ondergrond.
Onzekerheidsreducerende maatregelen zoals proefbelasting en waterspanningsmonitoring toegepast op typische dijktrajecten in Nederland, hebben een positieve Value of Information en zijn dus vaak de moeite van het investeren waard. Voor details over de bevindingen, zie de gerelateerde outputs.
Aanbevelingen van All-Risk:
- Voor het verminderen van de onzekerheid in locatiespecifieke transformatiemodellen voor statistisch homogene geologische afzettingen (op regionale schaal) is het beter om meerdere boorgaten op voldoende afstand van elkaar te gebruiken in plaats van meerdere metingen binnen één boorgat.
- Prestatie-informatie tijdens de aanleg van dijkversterkingen (zoals het overleven van de aanlegfase en metingen van de zetting na het ophogen van de dijken) is belangrijke informatie voor het verminderen van onzekerheden. Deze informatie moet worden verzameld en gebruikt voor het optimaliseren van de ontwerpen tijdens de dijkversterking.
- Neem prestatie-informatie mee in toekomstige dijkveiligheidsbeoordelingen omdat het de levensduur van de dijkversterking kan verlengen, wat in het bijzonder interessant is in het licht van versnelde klimaatverandering.
- Door bewust een klein risico te nemen, bijvoorbeeld door een kritischer gefaseerd belastingschema of proefbelastingen, kan een grotere betrouwbaarheidsupdate en dus een goedkoper ontwerp worden verkregen. Deze betrouwbaarheidsupdate is vooral van belang op locaties waar anders dure (constructieve) oplossingen nodig zouden zijn.
Last modified: 12/01/2022
Contributing researchers
Mark van der Krogt
TU Delft Universiteit
Project outputs
Improving dike reliability estimates by incorporating construction survival
The approach is exemplified for a range of typical dikes and for a case study of a full-scale test embankment. The main result is that the reliability can increase significantly, especially for dikes on soft soil blankets.
01/01/2021
Bevat: Publication open access journal
Do all dike instabilities cause flooding?
The case example shows that the current practice of assuming that the probability of flooding is equal to the probability of instability is very conservative especially at relatively low water levels.
26/05/2019
Bevat: Conference proceedings
