Grof zand moet dijk beschermen

Een wand van grof zand moet voorkomen dat een dijk langs de rivieren bezwijkt als er water onder die dijk door stroomt dat het fundament uitholt. Komend jaar starten proeven bij onderzoeksinstituut Deltares en op een dijkvak in Gameren nabij Zaltbommel.

De start van de proeven werd vandaag aangekondigd in het kader van het Hoogwaterbeschermingsprogramma, dat ervoor moet zorgen dat de dijken in Nederland sterk genoeg zijn.
 

Een van de manieren waarop een dijk kan verzwakken is de zogeheten piping, ook wel terugscheidende erosie of onderloopsheid genoemd. Als de waterdruk bij hogere rivierstand groot is, en de dijk staat op een ondergrond van zand, dan stroomt het water door die zandlaag naar de achterkant van de dijk waar die de bovenliggende grond kan openbreken. Er ontstaat dan een wel, die vanaf de achterkant zand uit de onderlaag meevoert. Gaat dit proces door, dan wordt het fundament van de dijk ondergraven en stort die uiteindelijk in.

Dit piping-risico speelt met name in het rivierengebied waar dijken zijn gebouwd op deklagen van klei met daaronder rivierzand: van alle dijken daar is volgens schattingen van het Waterschap Rivierenland de helft gevoelig voor het verschijnsel. Het gaat dus om een omvangrijk probleem.

Damwand

Traditioneel gaat men dit dijkondermijnende mechanisme tegen door aan de achterkant een damwand te slaan, die het binnen sijpelende water tegenhoudt. Of men legt een flinke berm aan zodat er geen wel kan ontstaan. Weer een andere optie is de zandlaag uitgraven en vervangen door klei. Al deze oplossingen zijn kostbaar of vragen veel ruimte.
 

Het idee is nu om aan de achterkant van de dijk niet een damwand te slaan, maar een wand van grof zand aan te brengen. ‘Het is vooral het fijnere zand dat bij piping wordt meegevoerd’, vertelt dr.ir. Vera van Beek van Deltares. ‘Met het grovere zand gaat dat veel minder gemakkelijk, waardoor het grove zand werkt als een barrière.’ Van Beek deed onderzoek naar die barrièrewerking. ‘In onze laboratoriumopstelling zien we dat de piping stopt bij de barrière.’ Een eerdere proef bij de zogeheten IJkdijk bleek daar effectief, de dijk bezweek niet.

Dijk moet door

Een mooi resultaat, maar er ontstaat tegelijk een nieuw probleem. ‘Je wilt toch graag zien wanneer de grofzandbarrière zelf wordt doorbroken om te bepalen tot welke grens die voldoende veilig is. Neemt de waterdruk steeds maar verder toe, dan spoelt uiteindelijk ook de grofzandwand weg en gaat de dijk alsnog onderuit.’

De proeven die Deltares komend jaar uitvoert zijn vooral bedoeld om beter te begrijpen hoeveel waterdruk de grofzandbarrière aankan. De ultieme proefneming zal in de tweede helft van het jaar gebeuren, wanneer er in de 9 m diepe Deltagoot van het instituut een dijk wordt gebouwd. ‘We leggen dan een zandlaag van 3 m neer en daar bovenop een kleidijk. Aan de achterkant komt onze grofzandbarrière. We zetten op de dijk ook een schot, zodat we de waterstand tot 6 m boven de zandlaag kunnen opvoeren.’

Het mooie van de grofzandbarrière is dat die niet al te diep hoeft te zijn. ‘Het verschijnsel speelt zich af op de grenslaag. En een breedtre van zo’n zal naar verwachting voldoende zijn.’

Om na te gaan of zo’n zandwand ook uitvoerbaar is start het Waterschap Rivierenland bij Gameren een praktijkproef. ‘Aannemers kunnen daar laten zien hoe ze de zandlaag zo efficiënt mogelijk kunnen aanleggen’, aldus ing. Frans van den Berg van het waterschap.

Dat waterschap deed eerder proeven met een zandwerend scherm van zogeheten geotextiel, een geweven doek van kunststof. Van den Berg: ‘Dat is ook een manier die in de praktijk goed blijkt te werken. We zijn nu bezig met de goedkeuringsprocedures om dit verticale scherm van geotextiel onderdeel te laten zijn van ons instrumentarium om dijken te versterken.’

Op de video hieronder van Deltares is te zien hoe piping in eerste instantie door de grozandbarrière wordt tegengehouden. Wanneer de waterdruk verder wordt opgevoerd bezwijkt uiteindelijk ook de grofzandbarrière.

Openingsfoto: kwel achter de dijk bij hoge rivierwaterstand. Foto Rijkswaterstaat.