Onze dijken houden het niet

Een extra ronde dijkversterking is onontkoombaar. Zo’n 500 kilometer rivierdijk, met name in het bovenrivierengebied, blijkt bij hoogwater niet stabiel genoeg. Kwelwater spoelt het zand eronder weg, met inzakkingsgevaar van het dijklichaam als gevolg.

Het effect van piping, zoals het proces van wegspoelen heet, vormt een groter risico voor de rivierdijken dan gedacht, zo blijkt uit recent onderzoek dat in opdracht van zeven waterschappen is uitgevoerd. ‘De dijken zijn minder sterk dan we dachten’, aldus heemraad René Cruijsen van waterschap Rivierenland. ‘Extra maatregelen zijn nodig om een goede bescherming tegen overstromingen te kunnen blijven bieden.’ 

Kwelwater is een veel voorkomend verschijnsel bij hoogwater op de rivieren. Door de druk van het hoogwater zoekt water zich een weg onder de dijk door. Dat is normaal bij hoogwater en vormt geen risico. Het wordt een risico wanneer dat kwelwater zand gaat meevoeren. Dat ondermijnt de dijk: er ontstaan tunnels, waardoor er zich vervolgens nog meer water doorheen perst. Die tunnels kunnen zo groot worden dat de dijk van binnenuit implodeert.

Zandlagen
Uit het onderzoek van Arcadis in het gebied van de waterschappen Aa en Maas, Groot Salland, Rijn en IJssel, Rivierenland, Stichtse Rijnlanden, Vallei en Eem en Veluwe komt naar voren dat het risico van piping zich vooral voordoet in het oostelijk deel van het land, waar zandlagen relatief dicht aan de oppervlakte liggen. Dat is grofweg het gebied ten oosten van Tiel richting Duitse grens. In het westen van het land zijn het vooral dikke, ondoordringbare kleilagen die de ondergrond van de dijken vormen, waardoor piping geen probleem is.

Met de kaart erbij, wijst Cruijsen op de vele roodgekleurde dijkvakken tussen Doornenburg en Tiel. Dat zijn de zwakke plekken. De meeste zijn te vinden aan de noordzijde van de Waal. Al met al gaat het alleen al in het Rivierengebied om zo’n 250 kilometer bedreigde dijk. In de zeven onderzochte waterschappen tezamen brengt piping de stabiliteit van de dijken over een lengte van 540 kilometer in gevaar.

Intussen verergeren we volgens de heemraad met z’n allen het pipingprobleem. Door in het kader van het project Ruimte voor de Rivier nevengeulen te gaan graven langs Rijn, Maas, Waal, Nederrijn en IJssel, wordt de dijk namelijk verzwakt. Het daar aanwezige beschermende kleipakket wordt immers verwijderd. ‘Dat is dus iets om over na te denken’, zegt Cruijsen.

Weglekken
Het verschijnsel piping is al eeuwenlang bekend. Waterschappen houden er rekening mee bij de maatregelen die ze nemen tijdens perioden van hoogwater op de rivieren. Na recente rampen in Hongarije en de Verenigde Staten (New Orleans) – voornamelijk het gevolg van piping – zijn nieuwe meetmethoden ontwikkeld. Volgens die nieuwe kennis is de faalkans van een waterkering vanwege het piping-fenomeen in theorie aanmerkelijk groter dan eerder gedacht. Met dat oog zijn nu ook de Nederlandse rivierdijken in het gebied van de zeven waterschappen opnieuw bekeken.

De uitkomsten stellen niet gerust. Uit het praktijkonderzoek blijkt dat wat een incidenteel lokaal probleem leek, in werkelijkheid een structureel gevaar is. ‘Het doet zich voor bij extreem hoog water, tenminste als dat zich voordoet over een lange periode’, zegt Cruijsen.

De uitkomsten zullen volgens hem van invloed zijn op de volgorde waarin de toekomstige dijkversterkingsprojecten moeten worden uitgevoerd. Rijk en waterschappen zijn druk bezig met het opstellen van het nieuwe hoogwaterbeschermingsprogramma voor de periode 2014-2020. Ten behoeve van dat programma worden momenteel ook nieuwe normen geformuleerd, ook op het vlak van het weglekken van kwelwater. Volgens die strengere richtlijnen zullen veel rivierdijken, die nu in de zesjaarlijkse toetsing zijn goedgekeurd, op basis van het onderzoek alsnog worden afgekeurd.

Voor de locaties waarvan nu al bekend is dat er een groot risico op piping is, zijn volgens de waterschappen al op korte termijn maatregelen nodig. Hoe en waar precies de versterkingen nodig zijn, moet nog worden bepaald.

Damwanden
Afhankelijk van de locatie en omstandigheden kunnen de maatregelen variëren van het aanbrengen van steunbermen en vrijhouden van extra ruimte, tot het plaatsen van ondoordringbare stalen damwanden en andere innovatieve oplossingen.

Eén van die innovatieve oplossingen is volgens Cruijsen het verticaal aanbrengen van een nieuw soort textiel in de bodem, aan de landzijde vlak achter de dijk. Dat doek wordt momenteel getest op werking en levensduur bij een laboratoriumdijk in Groningen, de IJkdijk. Dat doek laat wel water door, maar geen zand. Afhankelijk van de dikte van de zandlaag onder de dijk, zal het doek vier tot tien meter de grond in moeten.

Cruijsen: ‘Werken met zo’n doek is stukken goedkoper en minder belastend voor de omgeving dan dijkversterking op de traditionele manier. Afdekken van het maaiveld langs de instabiele dijken met een extra kleipakket, kost al gauw 100 tot 150 meter extra ruimte en heel veel geld: honderden miljoenen euro’s’, zegt Cruijsen.

Stalen damwanden plaatsen is volgens hem nog vele malen duurder. De kosten van de hoogwaterbescherming bedragen tot 2020 nu al 360 miljoen euro per jaar. De helft daarvan wordt betaald door de waterschappen, de helft door het rijk. De kosten om piping tegen te gaan, komen daar nog bovenop. Waterschap Rivierenland wil bij een positieve testuitslag van de proef bij de IJkdijk volgend jaar één zwakke plek langs de rivieren met behulp van het anti-pipingtextiel aanpakken.

Mochten er in de tussentijd maatregelen nodig zijn om bij hoog water wegspoeling van zand onder de dijken tegen te gaan, dan neemt waterschap Rivierenland zijn toevlucht tot de beproefde methodes: zandzakken en extra kleipakketten. ‘Voor paniek is geen reden: onze dijken zijn veilig en we houden ze goed in de gaten’, zegt Cruijsen.

New Orleans
Eén van de dijkdoorbraken New Orleans in 2005 door de orkaan Katrina is hoogstwaarschijnlijk het gevolg van piping. De doorbraak van het London Avenue Canal vertoont namelijk aanwijzingen voor het fenomeen als exclusieve oorzaak. Nergens in het kanaal was de waterstand hoger geweest dan de keermuur. Deze is ook verticaal weggezakt, hetgeen duidt op ondermijning. En in de directe omgeving van de doorbraak zijn veel zandafzettingen waargenomen.