News

De structuur van de ondergrond

De structuur van de ondergrond, het voorkomen van zand en kleilagen, en de eigenschappen van doorlatende zandlagen zijn belangrijke randvoorwaarden voor faalmechanismen van dijken, met name voor piping. De heterogeniteit in de ondergrondstructuur van de Rijn-Maasdelta is het gevolg van de paleo-geografische ontwikkeling van de delta en de daarmee gepaard gaande afzetting van sedimenten en varieert op verschillende ruimtelijke schalen. We kunnen deze heterogeniteit in kaart brengen met behulp van verschillende brongegevens. Op de grofste schaal betreft de heterogeniteit de ligging van de zandlichamen van oude rivieren dwars door de delta. Deze informatie is vervat in de GeoTOP-gegevens en is goed bekend. Op een meer gedetailleerde schaal omvat de heterogeniteit het plaatselijk voorkomen van zandlenzen of andere vormen van plaatselijke lithologische verschillen die moeilijk te detecteren zijn. Gegevens van kegelpenetratietests (CPT)IF en boringen worden nu uitgebreid toegepast op deze schaal. Dit blijven echter “punt”-waarnemingen; geofysische methoden zouden hier een belangrijke aanvulling kunnen vormen omdat zij een volledig 2D-profiel van de ondergrondstructuur en materiaaleigenschappen opleveren. Voorwaarde is natuurlijk wel dat de geofysische gegevens gekoppeld kunnen worden aan de eigenschappen van de ondergrond,bijvoorbeeld door sonderingen te combineren met enkele boringen. De hamvraag is dan ook: hoe kunnen we beter gebruik maken van informatie uit de ondergrond om de parameterschattingen te verbeteren van modellen die het optreden van piping, glijvloeiing van geul oevers of andere faalmechanismen van rivierdijken?

Discussie

Welke informatiebronnen?

Gebruikers hebben behoefte aan ondergrondinformatie op een ruimtelijke schaal van enkele meters in horizontale richting. In verticale richting is een veel hogere (dm) resolutie gevraagd. ‘Ondergrondkaarten’ zitten verwerkt in GeoTOP, die lateraal een goed beeld geven, maar verticaal minder detail geven. Van de huidige beschikbare gegevensbronnen is een duidelijke voorkeur voor boringen en CPTs, waarbij de detailinformatie uit de CPTs het zwaarste weegt. Kosten van boringen zijn aanzienlijk hoger, boringen hebben soms minder verticaal detail, en geven alleen in aanvulling met labonderzoek de benodigde parameterwaarden voor de modellen.

Combineren van CPTs met boringen, aangevuld met geofysische profielen kan het meeste ruimtelijke detail opleveren. Gegevens uit de boringen dienen om CPT uitkomsten en geofysische profielen te vertalen naar lithologie en parameters voor de modellen. Dit zou met directe 1-op-1 vergelijking op de boor locaties, via eenvoudige empirische relaties bij meerder boringen of verfijnder (met lokale neural network technieken) kunnen gebeuren.

Belemmeringen voor de uitvoering?

De deelnemers noemden verschillende ’technische’ belemmeringen om deze integratie van bronnen in de praktijk toe te passen. Met name standaardisatie van procedures, met uniforme normen en richtlijnen, en uiteindelijk opname in de Nederlandse basisregistratie ondergrond (BRO), vergen nog enkele stappen. Daarnaast zijn er ook niet-technische belemmeringen, waaronder budgettaire overwegingen, haalbaarheid, ervaring en opleiding, en acceptatie van nieuwe methoden.

In het algemeen wordt de grootste uitdaging gezien in de mismatch tussen de gegevensvereisten en het detailniveau van de huidige modellen die worden toegepast om het optreden van faalmechanismen te bepalen enerzijds en de beschikbaarheid, resolutie en kwaliteit van in-situgegevens uit het veld anderzijds.

Conclusie en perspectief

Aanzienlijke vooruitgang kan worden geboekt door een goede weergave van de ondergrond, de opbouw en de eigenschappen ervan, als input te gebruiken voor modellen die de faalmechanismen van dijken bepalen. De winst zit in het opsporen van kritische plekken in de ondergrond die nader gedetailleerd onderzoek vereisen, en in het verminderen van de onzekerheid van modelparameters. ‘Grootschalige’ informatie zoals ondergrondkaarten en GeoTOP kan een goede context bieden voor verder lokaal onderzoek. Voor dit laatste zijn er goede mogelijkheden in het combineren van (goedkope) sonderingen, boringen, en geofysische methoden. De uitdaging is om de sonderings- en geofysische gegevens te vertalen naar informatie voor modellen. Kennis over de ondergrond en de wijze waarop verschillende sedimenttypen zijn gevormd, kan bijdragen tot vermindering van de onzekerheid in modelparameters op plaatsen waar dergelijke informatie ontbreekt, bijvoorbeeld door a priori bekende verschillen in korrelgrootte tussen genetisch verschillende typen ondergrondmateriaal. Geofysische methoden zijn ook bij uitstek geschikt om zeer lokale en “onvoorspelbare” heterogeniteiten in de ondergrond op te sporen.

Een belangrijke wetenschappelijke uitdaging blijft de mismatch tussen beschikbare informatie over de heterogene ondergrond, en de huidige modellen, de schematisatie daarvan en de vereiste modelparameters. Het is belangrijk dat we verbetering bereiken in de informatie over de ondergrond en de toepassing in de modellen, maar dat dit ook kan worden omgezet in een hanteerbare methode voor toepassing in de praktijk voor de beheerders, waarin men kan werken met ‘gestandaardiseerde’ procedures.

All-Risk Aanbevelingen:

• Gebruik de genetische kennis over de ‘opbouw-elementen’ van de delta in een regionale aanpak voor meer realistische en robuuste parameterschattingen;
• Zorg bij ricisobeoordelingen voor een goede parameterisatie van de genetische opbouw-elementen van de delta;
• Gebruik a-priori ondergrond-kennis voor een betere stroomlijning van data acquisitie en om deze te kunnen toespitsen op kritische gebieden;
• Combineer puntmetingen van boorkernen en CPT’s met geofysische gegevens voor een betere en volledig 2D-schematisatie van de ondergrond onder dijken.