Gebiedsdekkend dijkenonderzoek: betere informatie over faalmechanisme piping
Bodeminformatie die nodig is voor de toetsing van de stabiliteit van de ondergrond, bestond voorheen enkel uit sonderingen en boringen langs de voet van de dijk. Daar is verandering in gekomen: met behulp van geofysische metingen kan de bodemopbouw van het gehele buitendijks voorland in kaart worden gebracht. Nu pas wordt het gebiedsdekkende verloop van de in de ondergrond aanwezige zandlichamen en afdekkende kleilagen goed inzichtelijk gemaakt en is er echt sprake van gebiedsdekkend dijkenonderzoek. De toetsing van de dijk kan hiermee op een meer betrouwbare manier worden uitgevoerd. Zo is in opdracht van het Waterschap Groot Salland langs het dijktracé tussen Hasselt en Genemuiden de bovenkant van de Pleistocene ondergrond gebiedsdekkend in kaart gebracht met een combinatie van 3 verschillende geofysische meetsystemen.
Pleistoceen
Het Pleistoceen bestaat hier uit goed waterdoorlatend vrij grof zand, dat vooral tijdens perioden van hoog water risico oplevert voor het ontstaan van piping. Piping is een belangrijk faalmechanisme voor dijken. Door de combinatie van geofysisch onderzoek en boor- en sondeergegevens langs de dijkvoet is nu een goed en compleet beeld van de dikte van de afdekkende klei en veen langs de dijk bekend. Met deze methode kan beter worden beoordeeld of en waar eventueel dijkversterking noodzakelijk is in het kader van de normering binnen het hoogwaterbeschermingsprogramma.
Dijkenonderzoek voor het faalmechanisme piping
Piping is een faalmechanisme dat kan optreden bij dijken. Vooral in het boven rivierengebied bestaat er een verhoogde kans op piping. Piping is het verschijnsel dat er water met sediment(zand) onder de dijk doorstroom, ondergrondse erosie veroorzaakt en daarmee de dijk verzwakt, of zelfs de dijk kan doen instorten.
Klimaatverandering, meer en vaker neerslag en een hogere zeespiegel maken de kans groter op meer en langere periodes met hoog water. Dit maakt dat het risico op piping groter wordt.
Het water dat het zand meevoert, stroomt onder het waterdichte pakket van klei. Bij hoog water ontstaat hoge waterdruk waardoor de uitspoeling van zand steeds sneller gaat en waarbij een soort van kanaaltjes worden gevormd. Als dit doorgaat kunnen delen van de dijk bezwijken. Piping is dus een specifieke vorm van kwel, namelijk waarbij bodemdeeltjes met het kwelwater worden meegevoerd.
De aanwezigheid van klei met voldoende dikte in de bodem is van groot belang voor het bepalen van de aanwezige kwelweglengte.
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.
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. Door inzet van geofysische meettechnieken kan een compleet beeld worden gekregen van de variatie in dikte van de kleilaag en hoeven er maar beperkt gaten in de dijkvoet te worden gemaakt (wat bij boringen wel het geval is).
Meettechnieken
In opdracht van Waterschap Groot Salland heeft Medusa langs verschillende tracés van de voet van de dijk langs het Zwarte Water tussen Genemuiden en Zwolle, en langs de noordelijke IJsseldijk tussen Zwolle/’s Heerenbroek en IJsselmuiden, de dikte van de afdekkende kleilaag, en de grondsoorten van de toplaag te bepaald. 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 het onderzoek met de grondradar kon de bodemopbouw en laagovergangen in het bovenste gedeelte worden bestudeerd, en kon een nagenoeg vlakdekkend beeld van de kleilaagdikte worden gemaakt.
Toetsing
Deze aanpak geeft niet alleen een geheel nieuwe impuls in het dijkenonderzoek, ook de toetsing kan met de complete informatie op een vernieuwende manier worden uitgevoerd. In de huidige praktijk is in de toetsmodellen rekening gehouden met beperkte (punt)informatie. Hiervoor zijn in de modellen marges opgenomen. Met de meer gedetailleerde informatie kunnen deze marges kleiner worden gemaakt. Hierdoor zal de toetsing nog meer de werkelijkheid representeren.
