Uitkomsten
De uitkomst van dit project bestaat uit betere kwantitatieve schattingen van regionale en lokale variabiliteit binnen verschillende typen afzettingen (i.e. architecturele elementen). De architectuur van de ondergrond en gerelateerde afzettingscondities spelen een belangrijke rol bij, bijvoorbeeld, ontgrondingskuilen of zettingsvloeiing locaties in de rivieroevers nabij dijken in de Rijn-Maas delta. Relevante geotechnische eigenschappen tonen aanzienlijke verschillen op lokale schaal leidend tot kritieke verschillen in ondergrond karakteristieken. Deze karakteristieken zijn implementeerbaar in ondergrondschematisaties voor risicobeoordelingen om tot realistischere parameter waardes te komen en gerelateerde onzekerheden te verkleinen. Dit zorgt ook voor een efficiënter gebruik van beschikbare middelen door dataverzameling te focussen op de kritische plekken binnen een dijksectie voor een faalmechanisme.
Figuur 1. Veldwerk en ondergronddata verzameling wat als primaire input dient voor ondergrondschematisatie en reconstructie (Foto’s van Bas Knaake).
Motivatie en uitdagingen
Verschillende faalmechanismes zijn gerelateerd aan de opbouw van ondergrond die grote ruimtelijke variabiliteit laat zien (zie fotos in Figuur 1). Bestaande risicobeoordeling methodes bouwen op gesimplificeerde ondergrondeigenschappen. Door de afzettingsgeschiedenis zijn er systematische patronen binnen deze eigenschappen. Geologische karakterisaties en reconstructies kunnen belangrijke context geven aan schattingen van relevante ondergrond parameters waardoor onzekerheden worden verkleind.
Als aardwetenschappers bestuderen wij de sedimentologie en genese van de ondergrond en de daaraan gerelateerde processen. Dit project is daardoor zeer geschikt om deze kennis te integreren met verschillende faalmechanismes om te zien hoe de ondergrond hierbij een rol speelt. Deze kennis is van toegevoegde waarde met betrekking tot de geologische randvoorwaarden en relevante eigenschappen met betrekking tot de faalmechanismes wat belangrijk is voor het ontwerp van dijken.
Doel van het onderzoek
Dit project integreert bestaande ondergrondkennis en informatie in de Rijn-Maas delta in Nederland en de relatie tot faalmechanismes van dijken.
Innovatieve componenten
De focus van dit project ligt op faalmechanismes als (1) ontgrondingskuilen en (2) zettingsvloeiing (Figuur 2, links).We kijken naar de relatie tussen deze processen en de architecturele opbouw van de ondergrond zoals oude stroombanen van rivieren (Figuur 2, midden). In dit project kijken we naar locaties van ontgrondingskuilen in de huidige rivierlopen in de Rijn-Maas delta (Figuur 2, rechts) en maken we gebruik van een database van historische zettingsvloeiingen.
We vergelijken locaties waar ontgrondingskuilen voor komen met geologische karteringen, zoals oude rivierlopen. Ook gebruiken we hierbij 3D modellen van de Geologische dienst Nederland om regionale en lokale opbouw van de ondergrond bij deze locaties in kaart te brengen. Dit geeft belangrijke inzichten in de relevante ondergrond eigenschappen voor de faalmechanismes.
In een volgende stap ligt de focus op het karakteriseren van geologische en geotechnische eigenschappen van de verschillende architecturele elementen. Dit geeft inzicht in potentiele risicogebieden voor faalmechanismes wat kan leiden tot betere ontwerpen van dijken.
Figuur 2. Hoofdcomponenten van het onderzoek (bron: foto’s zettingsvloeiing van Deltares, linker figuur van Kim Cohen en rechter figuur uit Gouw (2007).
Relevant voor wie en waar?
De afzettingsgeschiedenis van de ondergrond kan adviseurs en organisaties helpen om potentiele risicogebieden voor faalmechanismes in kaart te brengen wanneer bepaalde maatregelen worden genomen in de rivier of dijken worden versterkt.
Dit project is gefocust op de hoofdtakken van de huidige Rijn-Maas delta tot en met de Westerschelde. De Dordtsche Kil, nabij Dordrecht (zie kaart), wordt aan gerefereerd in de voortgangsresultaten.
Voortgang en toepassing
De ontgrondingskuilen in de Rijn-Maas delta laten een duidelijke relatie zien met de architecturele opbouw van de ondergrond en afzettingsgeschiedenis. Hierdoor is de benedenstroomse delta gekarakteriseerd door een hoge afwisseling van erodibiliteit van de ondergrond met als gevolg een sterke toename van het voorkomen van ontgrondingskuilen. Deze relatie is met name duidelijk in de Dordtsche Kil, vlak bij Dordrecht, waar de ondergrondopbouw de rivier bathymetrie sterk beïnvloedt. Als gevolg van de afzettingsgeschiedenis is het noordelijke deel gekarakteriseerd door een stugge, moeilijk erodeerbare kleilaag afgewisseld met zandlichamen van oude rivierlopen. Het zuidelijk deel is voornamelijk ingesneden in meer homogeen zand waardoor in het noordelijk deel lokaal ontgrondingskuilen voor komen in tegenstelling tot het zuidelijk deel. Voor details van de resultaten, zie de desbetreffende outputs.
Aanbevelingen voor de praktijk:
- Gebruik genetische kennis van de ondergrond en architecturele opbouw voor een meer regionale aanpak om tot realistische schattingen van parameter waardes te komen en risicobeoordelingen minder gevoelig te maken voor lokaal gemeten uitschieters.
- Focus op goede parameterisatie (i.e. realistische parameter waardes) van architecturele elementen voor risicobeoordelingen.
- Gebruik beschikbare ondergrondkennis voor een efficiëntere aanpak van nieuwe data verzameling door te focussen op kritieke gebieden voor faalmechanismes.
Last modified: 23/12/2021
Contributing researchers
Bas Knaake
Universiteit Utrecht
Project outputs
Anthropogenic effects on the Contemporary Sediment Budget of the Lower Rhine-Meuse Delta Channel Network
De Rijn-Maasdelta heeft een negatieve balans: Het hele netwerk van kanalen kanalen verliest jaarlijks sediment. De reden voor deze negatieve is te wijten aan de grote hoeveelheden zand en slib die voor de scheepvaart naar binnenhavens en uit havens die periodiek worden gebaggerd. Een strategie is vereist om de aantasting van kanalen aan te pakken en manieren te vinden om de sediment in het systeem te houden.
10/06/2021 by Bas Knaake et al.
Bevat: Publication open access journal
Geological framework for assessing variability in subsurface piping parameters underneath dikes in the Rhine-Meuse delta, the Netherlands
Stroomafwaartse verfijning van D50 dekzandwaarden wordt veroorzaakt door dalingen in het specifieke stroomvermogen. Sedimentvererving, door omwerking van pre-deltaïsch zand, veroorzaakt lokale variaties in D50 topzandwaarden.
05/12/2021 by Bas Knaake et al.
Bevat: Publication open access journal
- S.M. Knaake, M.W. Straatsma, Y.Huismans, K.M. Cohen, E. Stouthamer, H. Middelkoop (in review.) The influence of subsurface archi-tecture on scour hole development in the Rhine-Meuse delta, the Netherlands.
- S.M. Knaake, K.M. Cohen, T.A.A. van Woer-kom, H. Middelkoop, E. Stouthamer (in prep). Estimating flow slide susceptibility of heterogeneous channel banks from subsurface architecture.
- S.M. Knaake, K.M. Cohen, H. Middelkoop, E. Stouthamer (in prep). Implications of regional variability and associated uncertainties for the susceptibility to dike failure mechanisms resulting from delta-scale subsurface architecture.
- S.M. Knaake & T.A.A. van Woerkom (in prep) Influence of subsurface architecture and as-sociated parameters on groundwater conditions and stability.
- S.M. Knaake, M.W. Straatsma, Y.Huismans, K.M. Cohen, E. Stouthamer, H. Middelkoop (2020). Relating scour hole development to subsurface heterogeneity of the Rhine-Meuse delta, the Netherlands. NCR Abstract.
- S.M. Knaake, M.W. Straatsma, Y.Huismans, K.M. Cohen, E. Stouthamer, H. Middelkoop (2019). The influence of subsurface heterogeneity on scour hole development in the Rhine-Meuse delta, the Netherlands. NCR Abstract.
