Share

Feedback

Projects

Get an overview about the project outputs and related knowledge

A4) Betrouwbaarheidsanalyse dijken

Start: 09/2017 (Part-time)
End: 09/2021
Status: Active

Contact details

Wim Kanning

TU Delft Universiteit

Uitkomsten

Door de begeleiding van PhD- en MSc-studenten levert dit project betere methoden voor de beoordeling van de sterkte en prestaties van van dijken met behulp van gegevens uit het verleden en experimenten voor het optimaliseren ontwerp van waterkeringen. Met de verbeterde methoden proberen we ons te richten meer te richten op wat er in de ondergrond zit en hoe dit de prestaties van dijken beïnvloedt. Al met al hebben we geconcludeerd dat het belangrijk is om verder te kijken dan modellen. Het Nederlandse systeem is erg gericht op modellen, minder op een bredere kijk op wat de dijk presteert. Dijken zullen niet noodzakelijkerwijs falen als budgetten niet perfect worden toegewezen, maar als eigenschappen van de ondergrond, inspectie en onderhoud niet goed worden uitgevoerd.

Boven en links onder: Falen van een keermuur bij de 17th Street Canal in New Orleans door Orkaan Katrina. (bron: Reslo et al. 2009 en IPET, 2005). Rechtsonder: Herbouwde keermuur New Orleans in 2013 (foto door Bianca Hardeman).

Motivatie en uitdagingen

Het zien van de ravage van overstroming van New Orleans in 2005 heeft een blijft motivatie gegeven om te werken aan dijkveiligheidsvraagstukken (foto rechtsonder in 2013). De gevolgen van overstroming waren zeer groot en indrukwekkend (foto boven en linksonder in 2005). Verder leerde dit me veel over de moeilijkheden van het voorspellen van dijkveiligheid voor zowel Nederland als in het buitenland en de noodzaak om onzekerheden hierin te verkleinen.

Enerzijds liet New Orleans zien dat faalmechanismes die vooral in boeken en laboratoria voorkomen, ook in het echt op grote schaal tot overstromingen kunnen leiden. Anderzijds liet het ook zien dat het modelleren van deze faalgevallen veel meer inhoudt dan het toepassen van bekende modellen. Sterk onzekere ondergrondcondities bepalen de sterkte van de dijk. Bijvoorbeeld, heel dunne zwakke zones waren de oorzaak van dijkinstabiliteit. Ontwerpers en beoordelaars van dijken dienen goed rekening te houden met de onzekere factoren die de sterkte van een dijk bepalen.

Onderzoeksdoel

Het verbeteren van het modeleren van faalmechanismes. Samen met MSc studenten en PhD onderzoekers van All-Risk en SAFElevee onderzoek ik hoe onzekerheden in dijksterkte het best meegenomen kunnen worden in beoordeling en ontwerp.

Innovatieve componenten

Ons onderzoek helpt in het beter begrijpen van faalmechanismes om zo het ontwerp van waterkeringen te optimaliseren. Hierdoor kan er efficiënter worden voldaan aan de nieuwe hoogwaterbeschermingsnormen. Enkele onderwerpen waar ik als dagelijkse begeleider aan werk met de PhD onderzoekers zijn: (zie ook de verschillende projecten voor meer informatie):

Componenten zijn van boven: de dijkdoorbraak in Breitenhagen, Duitsland (bron: Weichel (2013)); midden: het Flood Proof Holland piping experiment (bron: Pol 2018), en onder: dijkversterkingen rond Kinderdjik in Zuid-Holland (bron: SAFELevee). De piping en versterkingsbronnen zijn aangepast naar van Beek (2015).

  • De tijdsafhankelijke ontwikkeling van faalmechanismes met Joost Pol (project D2). Hierin kijken we naar de snelheid van de progressie van het faalmechanisme piping. Dit is nodig om een inschatting te kunnen maken hoe lang het duurt voort dat falen optreedt door piping langs de kust (kort hoogwater) en rivieren (lang hoogwater).
  • Een methode om de meest waarschijnlijk oorzaak van (oude) dijkdoorbraken te bepalen met Job Kool. Hier ontwikkelen we een gestructureerde methode op basis van verschillende mogelijke faalscenario’s op basis van beschikbare data voor en na de doorbraak, om zo de meest waarschijnlijke oorzaak te bepalen. We hebben deze methode toegepast om de meest waarschijnlijke oorzaak van de Breitehagen dijkdoorbraak in Duitsland in 2013 te bepalen. De methode is generiek en dus ook toepasbaar op andere faalgevallen.
  • Optimalisatie van dijkversterkingen met Wouter Jan Klerk (project A2). Hierin kijken we naar verschillende mogelijkheden om aan de norm te voldoen. Bijvoorbeeld door onzekerheden in ondergrond te reduceren of door het optimaal toepassen van dijkversterkingsmethodes.

 

Relevant voor wie en waar?

Ander onderzoekers geïnteresseerd in probabilistische analyses en faalmechanismes modellering. Organisatie die dijkversterkingen ontwerpen en autoriteiten die de ontwerpvoorwaarden vaststellen.


Het onderzoek vind plaats op enkele belangrijke locatie in Nederland het buitenland om data van ondergrond en dijkopbouw, historische gegeven en experimenten te gebruiken voor de optimalisatie van veiligheidsanalyses van dijken.

Voortgang en toepassing

Voor een gedetailleerde beschrijving van de voortgang en bevindingen, klik op de link naar de outputs hieronder. De analyse van de 2013 doorbraak van de Breitenhagen dijk in Duitsland laat zien dat de meest waarschijnlijke oorzaak een oude doorbraak is. Dit zorgde waarschijnlijk voor erosie van de deklaag voor de nieuwe dijk, met als resultaat een directe connectie tussen rivier en de zandlaag onder de dijk, met als gevolg sterk toenemende waterdrukken. Welke weer voor instabiliteit van de dijk zorgen.

Door het meenemen van tijdsafhankelijke piping progressie bij veiligheidsanalyses voor piping kan er vooral winst worden geboekt bij zeedijken door de kortdurend belasting waardoor piping niet tot ontwikkeling kan komen. Voor de langer durende belasting op rivierdijk is er nog steeds een groot tijdsverschil tussen begin van erosie en dijkdoorbraak, wat belangrijk is om te weten voor noodmaatregelen.

Het gebruik van grondwaterspanningsmetingen voor laat zien dat een waardevolle reductie van onzekerheden kan zijn, maar vooral als hierdoor soort dijkversterking verandert.

Status voor toepassing

Dijksterktemodellering zou meer gericht moeten zijn op eigenschappen en opbouw van de ondergrond en het effect hiervan op de sterkte.

Aanbevelingen van All-Risk:

  • Kijk verder dan de modellen en in de dijk, ondergrond, geschiedenis en meer voor hoe de dijk kan aanvoelen.
  • Oude dijkdoorbraken en voormalige riviermeanders zijn de meest kritische dijkvakken.
  • Neem inspecties en dierenholen serieuzer.
  • Doe meer moeite om piping te begrijpen.
  • Casestudy’s zouden meer centraal moeten staan in instrumenten voor dijkbeoordeling.

Last modified: 24/11/2021

Contributing researchers

Wim Kanning

TU Delft Universiteit

Supervisory team

prof.dr.ir. Matthijs Kok

TU Delft Universiteit

Project outputs

Forensic analysis of levee failures: The Breitenhagen case

Generic steps to derive most likely failure scenarios from data prior, during and after a levee breach in Germany in 2013.

25/11/2019 by Wim Kanning et al.

View publication

Bevat: Publication upon journal access

A Bayesian hindcasting method of levee failures: The Breitenhagen case

Het terugrekenen van dijkfalen om zo de meest waarschijnlijke oorzaak te achterhalen op basis van beperkt informatie.

03/09/2020 by Wim Kanning et al.

View publication

Bevat: Publication open access journal

Reliability-based partial factors for flood defences

Kalibratie van partiele veiligheidsfactoren om te zorgen voor consistentie tussen probabilistische analyses (faalkansberekening) en semi-probabilistische analyses (op basis van veiligheidsfactoren) op doorsnede en systeemniveau.

20/07/2019 by Wim Kanning et al.

View publication

Bevat: Publication upon journal access

Bayesian inference of piping model uncertainties based on field observations

Methode om piping modelonzekerheden te schatten gebaseerd op veldobservaties.

11/12/2019 by Wim Kanning et al.

View publication

Bevat: Conference proceedings

Also applicable to this project

Temporal Development of Backward Erosion Piping in a Large-Scale Experiment

Monitoren van de ontwikkeling van piping in een proefdijk op grote schaal, voor een betere inschatting van de tijd tot fallen en het valideren van pipingmodellen.

12/10/2021 by Joost Pol et al.

ID)->name?>

View publication

Contains: Publication upon journal access

Influence of monitoring on investment planning of flood defence systems

Verkenning van de waarde van monitoring in de context van een optimale versterkingsstrategie op dijktrajectniveau.

11/12/2019 by Wouter Jan Klerk et al.

ID)->name?>

View publication

Contains: Conference proceedings

Time-dependent reliability in flood protection decision making in the Netherlands

Verkenning van de effecten van verschillende faalkansdefinities en het effect van correlaties in de tijd hierop.

17/06/2018 by Wouter Jan Klerk et al.

ID)->name?>

View publication

Contains: Conference proceedings

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...

Bekijk blog

All blogs