Bezwijkende dijken

Niemand weet hoe een met water verzadigde dijk precies bezwijkt bij hoge waterstanden. Rijkswaterstaat neemt binnenkort de proef op de som.

Je kunt het niet vaak genoeg uitleggen, is de ervaring van waterbouwkundige dr.ir. Gijs Hoffmans: het wordt geen echte dijkdoorbraak, de vervormingsproef die Rijkswaterstaat in het voorjaar van 2001 gaat uitvoeren met een oude rivierdijk. ``Mensen hebben daar blijkbaar een bepaald beeld van op hun netvlies', stelt Hoffmans in het kantoor van de dienst Weg- en Waterbouw van Rijkswaterstaat in Delft. ``Waarschijnlijk is dat het beeld van de overstromingsramp in 1953. Zelfs mijn buurvrouw vraagt steeds hoe het is met de dijkdoorbraak. Maar het is beter om te spreken van een vervormingsproef.'

Hoffmans en zijn collega's staan te springen om eens te bekijken hoe een echte dijk zich houdt onder een langdurige hoogwaterstand. In de geplande proef wordt deze situatie nagebootst, en ondertussen wordt de vervorming van de dijk met meetinstrumenten in kaart gebracht.

De directe aanleiding voor de proef vormde de hoge waterstanden van de Rijn in 1995, vertelt Hoffmans. In weerwil van voorspellingen van waterbouwkundigen hielden de dijken zich goed. Achteraf rees de vraag over wat er mis was met de gebruikte theoretische modellen.

Rijkswaterstaat zag zijn kans, toen een oud stuk dijk aan de oever van de Lek bij het dorpje Bergambacht ten zuiden van Gouda moest worden opgeruimd. De plaatselijk te smalle rivier krijgt hierdoor meer ruimte.

Wie de dijk vanaf het Bergambacht in de richting van het proefgebied volgt, krijgt een archetypisch Hollands landschap te zien: velden met in de verte klokketorens, een enkele molen, de kronkelende dijk zelf en de rivier. Bij het proefvak snijdt een nieuw stuk dijk een driehonderd meter lange kronkel van de oude af. De tientallen meters brede halve maan tussen de dijken, nu een stuk moerasachtig veen, wordt in 2001 weer rivierbodem.

Dijken bezwijken vreemd genoeg niet door de hoge druk van het water aan één kant, doceert Hoffmans. Na verloop van tijd raakt de dijk verzadigd met water. Bij een zekere verzadigingsgraad verliezen de zand- of kleikorrels in de dijk hun greep op elkaar, en een zijde van de dijk zakt onder het eigen gewicht in elkaar: een `afschuiving'.

``Je kunt de weerstand van een dijk tegen afschuiven uitdrukken in een stabiliteitsfactor', vervolgt Hoffmans. Dit is de verhouding tussen krachten in de dijk die weerstand bieden aan de vervorming en de vervormende krachten. ``Als de stabiliteitsfactor van een dijk groter is dan één kun je bij wijze van spreken rustig gaan slapen. Daaronder begeeft de dijk het – in theorie tenminste. In de praktijk is het een mistig gebied. In 1995 werden op verschillende plaatsen in het rivierengebied stabiliteitsfactoren van 0,7 berekend.'

De proef met de oude dijk zal meer licht moeten werpen op dit verschil tussen theorie en praktijk. Zo is het het denkbaar dat aannames over de richtingen van de krachten in de dijk in rekenmodellen niet goed zijn. Omdat het onpraktisch is de waterstand werkelijk te verhogen, wordt in de dijk een sleuf gegraven en gevuld met zand of grind. Via de sleuf kan enkele weken lang water in de dijk gepompt worden, totdat die verzadigd is met water. ``Maar eigenlijk is de dijk zelfs dan nog een beetje te sterk', verwacht Hoffmans. Reden om voor het laatste stukje de brandweer erbij te roepen, die met waterspuiten ook het laatste stukje dijk gaat doorweken. Daarbij nog wordt de dijk extra belast door er containers met zand of water op te zetten. Om te voorkomen dat de buitenzijde van de dijk het begeeft, wordt die van tevoren versterkt.

Volgens berekeningen van de ingenieursbureaus die de proef hebben bedacht, hebben deze kunstgrepen samen het effect van een hoogwaterstand, gecombineerd met een fikse regenbui en een zware vrachtwagen die over de dijk rijdt. ``We gaan zeker door totdat er een paar meter verzakking is', zegt Hoffmans. ``Het begint vermoedelijk met scheuren op de kruin, en dan gaat-ie ineens.'

Meetapparatuur op en in de dijk moet de vervorming in kaart brengen. De vorm van de dijk kan van buiten in de gaten gehouden worden door peilbakens op het dijkoppervlak. Sensoren die met buizen in de dijk ingebracht worden, meten de waterdruk binnenin de dijk en de plaatselijke hellingshoek. De precieze opzet van deze metingen is nog onderwerp van studie. Hoffmans: ``Je kunt de dijk niet volproppen met apparatuur. Dan beïnvloed je ook het gedrag van de dijk.'

Het eindresultaat van alle metingen moet een grafiek opleveren van de vervorming van de dijk met het toenemen van de belasting. Voor de proef is in totaal vijf miljoen gulden beschikbaar, betaald door Rijkswaterstaat en een groep van vijf onderzoeksinstituten waaronder het ingenieursbureau GeoDelft en de Technische Universiteit van Delft. Hoffmans: ``Je hoopt natuurlijk dat je dat bedrag terugverdient. Dat je door de resultaten minder dijken hoeft te versterken. Want een kilometer dijk versterken kost al gauw twee miljoen gulden, en we hebben in Nederland nogal wat kilometers.'

    • Bruno van Wayenburg