Nederlandse dijk beschermt eeuwenoud Engels dorp

Waterbouwkunde Stenen op de dijk zijn niet zomaar stenen. De vorm ervan bepaalt hoe goed golven worden weerstaan.

De nieuwe dijk bij Stolford. Op de achtergrond de oude dijk, die niet meer wordt onderhouden.
De nieuwe dijk bij Stolford. Op de achtergrond de oude dijk, die niet meer wordt onderhouden.

De enige manier om er te komen is over onverharde landwegen, die tussen gewassen en oude boerderijen door kronkelen en net breed genoeg zijn voor één auto. Zo zijn de vrachtwagens met blokken beton uit Nederland ook gereden, weet lokale visboer Adrian Sellick uit Stolford in Zuidwest-Engeland. Hij wijst op de betonnen dijkblokken die als legostenen een 165 meter lange helling bedekken vlak voor de kust van het historische vissersdorpje. De helling vormt sinds maart de nieuwe waterkering en moet 70 hectare natuurgebied en 22 woningen beschermen tegen geregelde overstromingen, waaronder de woning van Adrian.

De waterkering is ontworpen door het Rotterdamse bedrijf Hillblock en wordt in Nederland al op zo’n 160.000 vierkante meter toegepast. De dijkblokken, of zogenoemde zetstenen, vormen een beschermlaag aan de buitenkant van de dijkhelling, waar het water de dijk raakt. De stenen van 25 cm breed worden dicht tegen elkaar aan geplaatst over de lengte van de dijk. Wanneer een golf de dijk raakt, wordt een deel van de golfkrachten opgevangen in de holtes tussen de stenen.

De vorm en de holle ruimtes tussen de blokken vangen een deel van de golfkrachten op.

Foto Laurine Croes

Er bestaan verschillende soorten zetstenen, maar wat het Hillblock geschikt maakt voor Stolford is de getailleerde vorm, waardoor meer water tussen de holtes kan wegstromen dan bij andere zetstenen. Het water loopt daardoor minder hoog op, zodat de dijk ook niet zo hoog hoeft te worden. „Dat scheelt echt enorm veel grondverzet”, zegt Dorian Hill, directeur van Hillblock. Daardoor wordt het beschermde natuurgebied zo min mogelijk aangetast en kunnen de bewoners er gewoon overheen blijven kijken.

Daarnaast is door de getailleerde vorm minimaal 25 procent minder beton nodig voor de blokken dan voor conventionele zetstenen. Dat scheelt CO2-uitstoot bij productie en transport. Per transport kunnen meer Hillblocks vervoerd worden dan geldt voor dichte steenzuilen van vergelijkbare hoogte, volgens betonproducent Martens Beton. Dat levert de lokale gemeenschap minder overlast op.

Esthetische eisen

Het project in Engeland won in april de eerste prijs in de Considerate Constructors Scheme Awards, een landelijke onderscheiding voor bouwplaatsen waar uitzonderlijke normen worden gehanteerd ten aanzien van lokale gemeenten, het personeel en het milieu.

In Nederland is zestien kilometer dijk nu bedekt met Hillblocks. De Hillblocks werden in Nederland in 2012 voor het eerst aangelegd in Stavenisse en zijn nu op meerdere locaties in Nederland te zien, zoals in Alblasserdam, Vianen en Bergen op Zoom. Later dit jaar worden nieuwe Hillblocks aangelegd in Delfzijl en op Texel.

Of een dijk met Hillblocks kan worden verstevigd hangt af van meerdere factoren, zegt Paul van Steeg, senior adviseur waterbouwkunde bij onderzoeksbureau Deltares. „Naast de technische aspecten moet je ook afwegingen maken over productie- en plaatsingskosten, levensduur, esthetische eisen en milieubelasting. Dit kan bij ieder project of dijkversterking anders zijn”, zegt Van Steeg.

Druk op de zetstenen

Van Steeg was in 2016 projectingenieur bij testonderzoek van Hillblock in de Deltagoot, een 300 meter lange golfgoot met aan de ene kant een golfmachine en aan de andere kant een dijkhelling waarop zetstenen worden geplaatst. „In de Deltagoot worden golven nagebootst tot wel vier meter hoog”, zegt hij. Ze lopen vanaf het golfschot door de golfgoot en komen vervolgens aan bij het dijktalud. „Daar breken de golven, waardoor er een grote druk wordt uitgeoefend op de zetstenen.”

De krachten van het water op de stenen worden veroorzaakt door de golfklap, die naar beneden is gericht, gecombineerd met de druk bij het terugtrekken van de golf richting zee, die naar boven is gericht en van onder de stenen werkt.

De grootste druk wordt uitgeoefend wanneer de golf vanaf de dijkwand terugrolt, zegt Bas Hofland, universitair hoofddocent aan de TU Delft en gespecialiseerd in kustwaterbouw. „Op het moment dat een golf zich terugtrekt wordt er geen kracht meer uitgeoefend boven op het blok. Maar het water eronder geeft voordat het weglekt nog wel een druk naar boven toe, loodrecht op het talud”. Dat kan ertoe leiden dat stenen tegen de zwaartekracht in stuk voor stuk omhoog gedrukt worden, legt Hofland uit. „Als er eenmaal een paar stenen uit zijn, dan ligt al snel de hele laag eruit”, zegt Hofland. „Een losliggend blok is veel minder stabiel dan de mooi geplaatste blokken.” Wrijving tussen de blokken zorgt dan voor extra stabiliteit, omdat ze elkaar duwend op de plek houden. Dat wordt het ‘kattenrug’-mechanisme genoemd.

De tailles van de blokken

Tegelijkertijd moet de porositeit van het beton zo groot mogelijk zijn, zodat water door de steen kan wegsijpelen. Het Hillblock is aan de bovenkant glad, maar eronder heeft het beton een grotere porositeit. Hoe groot die porositeit kan zijn wordt met formules uitgerekend voor verschillende zetstenen.

Er zijn twee manieren waarop zetstenen de kracht van water kunnen opvangen, zegt Hofland. De holle ruimte tussen de tailles van de blokken, uniek voor het Hillblock, vangt een deel van de golfklap op, zodat de golf minder hoog komt. De spleten tussen de voet van tegen elkaar staande stenen bepalen of de druk onder de stenen weg kan stromen. Dat laatste geldt voor alle soorten zetstenen.

Uit de testen in de Deltagoot bleek dat de Hillblocks zeer stabiel waren, zegt Van Steeg. „Om die reden kunnen ze relatief dun worden uitgevoerd terwijl tegelijkertijd aan het veiligheidscriterium wordt voldaan.”

Stijgende zeespiegel

Een stijgende zeespiegel en extremere weersomstandigheden maakten de oude dijk in Stolford steeds kwetsbaarder voor erosie. Het Milieuagentschap gaf zo’n 50.000 pond per jaar uit aan herstel en onderhoud van de bestaande waterkering, die ieder jaar met 15.000 ton grind moet worden aangevuld. In het Verenigd Koninkrijk wordt voornamelijk gewerkt met grind of grote blokken steen ter bescherming van de dijk, zegt Dorian Hill.

„Eigenlijk is dat niet nodig als je een goed ontworpen zetsteen neerzet”, zegt Hill. „Die enorme blokken steen worden door de impact van de golf, maar vooral door die zuigende kracht, gewoon opgetild. En met dit open ontwerp botst alle energie intern in je systeem.”

In Stolford denken de bewoners: eerst zien, dan geloven. De oude dijk staat op dit moment nog tussen het water en de Hillblocks, maar onderhoud is gestopt. Door natuurlijke erosie zal de dijk uiteindelijk doorbreken en zal het water tegen de nieuwe Nederlandse dijk aanlopen.

„We wachten op een grote storm”, zegt visser Adrian. „Dan zien we of hij werkt.”