header

maandag, 10 december 2018 09:41

Dempen wilgen golven voor dijken?

Voor bijna 300 km dijk in het Nederlandse rivierengebied speelt vegetatie een belangrijke rol bij het reduceren van de golfbelasting op de dijk. Een potentieel dat nu volledig onbenut blijft, niet in de laatste plaats door onbekendheid met, en inzicht in het effect van golfreductie door begroeiing.

Het combineren van waterveiligheid, natuur en ruimtelijke kwaliteit is de grote uitdaging voor Nederlandse rivieren en meren. Het programma Ruimte voor de Rivier, de Lange Termijn Ambitie Rivieren en het Deltaprogramma streven alle naar een veilig en hoogwaardig rivierengebied door in te zetten op een combinatie van rivierverruiming en dijkversterkingen. Het beperken van de hoogteopgave voor dijken wordt als een belangrijk doel gezien om kosten te reduceren en om complexe ingrepen in gebieden waar weinig ruimte is tegen te gaan.
Vegetatie voor de dijk, zoals ooi- en wilgenbossen, kan een rol spelen bij realisatie van lagere en groenere dijkontwerpen. Echter, om twee redenen is dit tot nu toe lastig te realiseren in de praktijk. Ten eerste zijn maatgevende hoogwaterstanden en golfcondities ontkoppeld in de huidige systematiek van de berekeningen voor hoogwaterveiligheid. Dat betekent dat nu geen optimum gezocht wordt tussen het verwijderen van vegetatie om waterstanden te verlagen en het gericht toepassen van vegetatie om golven te verlagen. Ten tweede ontbreken data over de effectiviteit en het gedrag van vegetatie onder extreme omstandigheden.

Vegetatie en dijk
Niettemin is al een in het oog springend praktijkvoorbeeld gerealiseerd met het project ‘ontpoldering van de Noordwaard’ dat onderdeel uitmaakt van het grotere Ruimte voor de Rivier-programma. De Noordwaard is een gebied van zo’n 4.450 hectare dat grenst aan de Nieuwe Merwede, ten westen van Werkendam en ten noorden van het Nationale Park de Biesbosch. Het gebied wordt gebruikt om hoogwater te bergen wanneer het rivier water stijgt. Dit is meestal in de winter als de waterstanden hoog zijn door regenval. Hiervoor is de dijk tussen de rivier de Nieuwe Merwede en de Noordwaard polder verlaagd tot een hoogte van 2 m boven NAP. Bij een stijging van het rivierwater boven dat niveau, stroomt het water over in de polder. Dit zal enkele keren per jaar gebeuren en betekende dus wel dat in de Noordwaard polderdijken moesten worden gebouwd en verstevigd. Zo is toen rondom Fort Steurgat bij Werkendam een nieuwe primaire waterkering aangelegd.
Dit is een uniek dijkontwerp volgens de principes van Bouwen met de Natuur, dat een combinatie is van een lagere, met gras beklede dijk en daarvoor een golfdempend voorland beplant met wilgen, een zogenaamd griend. De dijk is gebaseerd op het principe dat het beboste voorland voldoende golven reduceert om in combinatie met een zachte en lagere dijk met grasbekleding voldoende veiligheid te bieden en vervangt een hoger ontwerp met harde bekleding. Echter, de dijk is overgedimensioneerd aangelegd om onzekerheden met betrekking tot de dempende eigenschappen van vegetatie te ondervangen.

Opschaling in het rivierengebied
Tot nog toe is alleen aan de grienden ‘gerekend’. Deltares heeft in opdracht van waterschap Rivierenland in 2015 berekend hoeveel golfreductie door bestaande vegetatie wordt gerealiseerd aan de teen van een dijk onder maatgevende condities. Afhankelijk van de breedte en dichtheid van de vegetatie lijkt tot 60 procent reductie door vegetatie haalbaar. Echter, alle berekeningen worden gedaan met numerieke modellen die voor houtige vegetatie onder extreme condities nog nooit zijn gevalideerd met hogere waterstanden en golfhoogtes. Data onder maatgevende condities zijn nodig om het toegepaste concept te kunnen opschalen binnen het Nederlandse rivierengebied. Echter, in het veld meten onder maatgevende condities is lastig want deze extremen doen zich in praktijk nauwelijks voor. Ook proeven in kleine testopstellingen zijn lastig voor het valideren van modellen omdat vegetatie en hoe de vegetatie reageert onder grote golven niet eenvoudig opschaalbaar is. Zo gaan de flexibele takken van de wilg bijvoorbeeld meebuigen bij hogere waterstanden en hogere golven en dit verandert de hoeveelheid demping van het bos. Dit is niet op een kleinere schaal na te bootsen.

Een unieke test
Om toch waardevolle metingen te verkrijgen, heeft een consortium van partijen afgelopen zomer en unieke proef gerealiseerd in de Deltagoot van Deltares. In deze goot is onderzoek op ware grootte mogelijk. De goot is een langgerekte bak met een lengte van 300 meter, een breedte van 5 meter en een diepte van 9 meter. In de bak kunnen golven tot 4 meter hoog worden gemaakt door een groot golfschot. In deze onderzoeksfaciliteit in Delft is afgelopen zomer een wilgenbos van 40 meter lang gebouwd. In het bos stonden 32 bomen van vijftien jaar oud met een driejarige opslag van takken. De bomen zijn blootgesteld aan golven tot 1,5 meter hoog en hebben deze condities uiteindelijk verbazend goed doorstaan. De bomen lijken zeker een effect te hebben op de golven en momenteel wordt er hard gewerkt aan de analyse van de resultaten.

Ontwerpen en toetsen
Hoewel wilgen en andere vegetatie significant bij kunnen dragen aan het reduceren van golven is het opnemen van vegetatie in ontwerp en toetsing vanuit een waterveiligheid perspectief geen gelopen race. In 2009 heeft Deltares in een verkennende studie over de grienddijk bij de Noordwaard een toetsmodel ontwikkeld, gekoppeld aan het toen geldende Wettelijk Toets Instrumentarium (WTI). Destijds werd al de opmerking geplaatst dat het een ‘toets op maat’ betrof die locatiespecifiek is. Meer onderzoek was nodig. Daarnaast zijn er nog andere vragen die in meer generieke zin ondervangen dienen te worden. Hoe gaan we bijvoorbeeld om met beheer en eigenaarschap van voorlanden als we de golfdempende werking echt mee willen laten wegen? En past dat binnen de huidige wettelijke kaders?
Met de net afgeronde proef is weer een stapje gezet in het ontwikkelen van onmisbare kennis. Nu blijkt dat vegetatie onder meer extreme omstandigheden niet breekt en toch behoorlijke effecten laat zien op het dempen van golven is het voorzetten van dergelijk onderzoek onontbeerlijk, zowel voor Nederlandse als voor internationale context. Immers, niet over in de wereld wonen mensen achter dijken en op die plekken kan vegetatie dus zelfs een nog belangrijker rol spelen. De onderzoekers van Deltares, TU Delft en Nioz streven dus naar het doen van vervolg onderzoek, waarbij de golfdempende werking van andere soorten bomen en planten wordt verkend. De eerstvolgende proef wordt mogelijk uitgevoerd met exotische mangrove bomen uit de tropen (zie: www.woodsversuswaves.com).
Het wilgenonderzoek is mede mogelijk gemaakt door Deltares, TU Delft, NIOZ, Boskalis, VP Delta, WNF, Van Oord, Rijkswaterstaat, RVO, Stowa en de vele crowdfunders.

Bregje van Wesenbeeck werkt bij Deltares.

Laat een reactie achter

Zorg ervoor dat u de verplichte (*) velden invult waar dit is aangegeven. HTML code is niet toegestaan.

Zoeken

Direct met ons in contact?

Adverteren in ons blad of op de website? 
Neem contact op met Frank van Gils
tel.: 06-53 88 82 66
e-mail: f.gils@bdu.nl

Een artikelidee voor de redactie?
Neem contact op met Teus Molenaar
tel.: 06-51578447
e-mail: tmlandenwater@gmail.com 

Advertenties