Beter onderzoek naar dijken

Om de veiligheid van dijken goed in beeld te krijgen is informatie nodig over de opbouw van de dijk en van de dikte van de kleilaag aan de voet van de dijk. Medusa Explorations heeft afgelopen jaar laten zien hoe de bodemopbouw aan de voet van de dijk op een efficiënte en nauwkeurige manier in beeld kan worden gebracht. 

Piping als risico voor dijken

Volgens een recent verschenen rapport voldoet ruim 500 km dijk niet aan nieuwe, aangescherpte normen. Bij veel dijken in het boven rivierengebied speelt het faalmechanisme ‘piping’ een belangrijke rol. Wanneer piping optreedt, ontstaat een klein waterstroompje onder de dijk dat voor verzwakking van de dijk zorgt. De aanwezigheid van klei met voldoende dikte in de bodem is van groot belang voor het bepalen van de risico’s op piping.

Bij veel dijken is niet bekend of er buitendijks klei aanwezig is, omdat de dijk volgens de oude norm voldoende veilig was. Met de nieuwe aangescherpte normen is het ineens wel van belang te weten of er buitendijks klei zit.
Mocht hier klei aanwezig zijn die nog niet meegenomen is in de veiligheidstoets, dan kan het aantonen van de klei voorkomen dat er (dure) versterkingsmaatregelen nodig zijn.

Meten van de dikte van de kleilaag

Deze kleilaagdikte wordt nu vooral in kaart gebracht door boringen te nemen. Deze boringen zijn beperkt in aantal, waardoor geen compleet dekkend beeld kan worden gekregen met alle onzekerheid van dien.

Medusa Explorations heeft afgelopen jaar geïnvesteerd in de ontwikkeling van een methodiek om de bodemopbouw aan de voet van de dijk op een efficiënte en nauwkeurige manier in beeld te brengen. Door inzet van onze meettechnieken kan een compleet beeld worden gekregen van de variatie in dikte van de kleilaag en hoeven er maar beperkt gaten (boringen) in de dijkvoet te worden gemaakt. De metingen zijn gebiedsdekkend, waardoor ook kleine variaties bijvoorbeeld als gevolg van meandering van kleine stroompjes terug te vinden zijn. Ook is de praktische inzetbaarheid van grondradar (rijdend achter een quad-bike) erg hoog, omdat snel grote gebieden in beeld kunnen worden gebracht.

Vanuit het hoogwaterbeschermingsprogramma (NHWBP) is grondradar voor onderzoek naar risico’s op piping als ‘kans’ benoemd.

In verschillende pilots en projecten heeft Medusa de methode technisch gevalideerd (hoe nauwkeurig is de methode); praktische gevalideerd
(hoe houdt de methode zich in grote gebieden) en geïmplementeerd
(de methode in een praktijksituatie gebruikt).

Nauwkeurigheid van de methode

Waterschap Vallei en Veluwe heeft in samenwerking met Arcadis een proeftuin opgezet in het projectgebied van de hoogwatergeul Veessen-Wapenveld. In deze proeftuin zijn door Arcadis in een 5 bij 5 meter grid 256 boringen geplaatst. Door de grote hoeveelheid boringen een ideale mogelijkheid om de nauwkeurigheid van de grondradar aanpak te toetsen.

Ter validatie van de grondradarmetingen zijn de kleilaagdiktes op de punten van de boringen uit de grondradarkaart afgelezen en vergeleken met de waarden uit de boringen (Figuur 1). Een lineaire regressie door deze punten valt op de lijn y=x en de correlatie tussen de punten is hoog: R²=99%. Deze resultaten laten zien dat, binnen het bereik van de diktes in de proeftuin, de diktebepaling met grondradar net zo goed is als diktebepaling met boringen.

Praktisch uitvoerbaar

Om de praktische uitvoerbaarheid te testen is in het kader van de POV piping een project uitgevoerd in de polder Mastenbroek nabij Zwolle. Het gebied is met de geofysische meetinstrumenten efficiënt en snel in kaart gebracht. Samen met validatieboringen zijn deze metingen gebruikt om een kaart met homogene vakken te maken waarop de minimale dikte van de kleilaag zichtbaar is. De geofysische metingen en andere kaartinformatie maken het mogelijk dat er aanzienlijk minder boringen geplaatst hoeven te worden,
de boringen veel gerichter geplaatst kunnen worden en dat er geen kleinere bodemstructuren “over het hoofd worden gezien”. Boringen blijven wel noodzakelijk, maar kunnen veel efficiënter worden ingezet.

Toepasbaar in de praktijk

Op basis van bovenstaande resultaten heeft Waterschap Groot Salland aan Medusa gevraagd om van de voet van de IJsseldijk en de dijk langs het Zwarte Water de dikte van de afdekkende kleilaag te bepalen. Hiervoor zijn 3 verschillende geofysische systemen gebruikt. Met een grondradarsysteem is de bovenste 1-1,5 meter in detail in beeld gebracht en met een EM-systeem is de opbouw van de diepere lagen (bovenste 3 meter) ingemeten. Daarnaast is ook een gammaspectrometer meegenomen, die op basis van de gemeten natuurlijke gammastraling informatie geeft over de bodemsamenstelling van de toplaag.

Met deze aanpak is 30 km dijktracé tussen Zwolle en Olst en 13 km dijktracé langs het Zwarte Water en de IJssel rondom Zwolle in beeld gebracht.