Bij een verkenning voor een dijkversterking blijkt het soms zinvol extra onderzoek al in het begin uit te voeren. De opgave voor een dijkversterking is vaak een modelmatige waarheid (hoogte in centimeters, stabiliteit etc.), welke in een verkenning een grof detailniveau kent en welke in een planuitwerking meer gedetailleerd wordt onderzocht en vastgesteld. In het project Noordelijke Randmeerdijk zijn een aantal van deze meer gedetailleerde onderzoeken reeds in de verkenning uitgevoerd. In dit artikel beschrijven we de oorzaak en de gevolgen van deze vervroegde onderzoeken en bieden daarmee waardevolle inzichten voor andere verkenningen. Zo kan overdimensionering en de daarmee gepaard gaande omgevingseffecten en maatschappelijke kosten worden voorkomen.
De Noordelijke Randmeerdijk (NR) is circa 13 kilometer in lengte en gelegen rondom Elburg. De Noordelijke Randmeerdijk heeft in 2010 tijdens de derde toetsronde van het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) een score onvoldoende gekregen. Het resultaat van de toetsing was een afkeuring van 3 kilometer. In 2016 is de oude toetsing vertaald naar de destijds geldende normering voor primaire waterkeringen, namelijk het Ontwerpinstrumentarium (OI2014 versie 3). De veiligheidsopgave veranderde hierdoor sterk; 12 kilometer van de dijk moest worden verbeterd. De beheerders van de waterkering, Waterschap Vallei en Veluwe en Waterschap Drents Overijsselse Delta, hebben hiervoor via het HWBP de opdracht gekregen om de dijk integraal te verkennen.
In de verkenning (tussen september en december 2017) is de veiligheidsopgave opnieuw geanalyseerd en vastgesteld. Ditmaal op basis van de nieuwste versie van het Ontwerpinstrumentarium, namelijk het OI2014 versie 4. Het onderzoek resulteerde in een afkeuring van circa 9 kilometer van het dijktraject in december 2017.
Afbeelding 1 Veiligheidsopgave Noordelijke Randmeerdijk aan de start van de verkenningsfase. Oude veiligheidsopgave (december 2017).
Het nieuwe Ontwerp Instrumentarium (OI2014v4) resulteerde er in dat de dijk op veel plekken nét niet voldeed aan de veiligheidseisen. Zo was er in Noordeinde een hoogteopgave van enkele centimeters. Vanwege de beperkte afstand tot de norm was extra onderzoek zeer toepasbaar in het projectgebied. De Randmeren staan niet onder invloed van grote rivierafvoeren of stijgende zeespiegels, waardoor het systeem minder gevoelig is voor toekomstige ontwikkelingen/klimaatverandering. Waar bij rivierdijken een verkleining van de opgave, door gedetailleerd door te rekenen, de robuustheid en toekomstbestendigheid van de dijk beperkt (want rivierafvoeren nemen almaar toe), is dit in het geïsoleerde systeem van de Randmeren minder het geval.
De beperkte overschrijding van de veiligheidsnormen, de karakteristieken van het Randmeersysteem en een consultatie van experts over de kansrijkheid van extra onderzoek (onder andere uit de Project Overstijgende Verkenningen, POV’s) hebben het Waterschap Vallei en Veluwe doen besluiten een extra onderzoeksfase in te lassen. Doel van de onderzoeksfase was de ontwerpopgave scherper in beeld te brengen om zo overmatig ontwerpen te voorkomen. Dit geeft de mogelijkheid om maatschappelijke kosten te besparen, overlast in de omgeving te beperken en aantasting van waarden en functies te voorkomen.
Het extra onderzoek, ‘Scherp Toetsen’ genaamd, is gestart in december 2017 en richtte zich op de toepassing van nieuwe inzichten vanuit de POV-Macrostabiliteit en de POV-Piping. Met de experts van het Kennis Platform Risicobenadering (KPR), de POV-Piping en de POV-Macrostabiliteit is gezamenlijk geconstateerd dat onder andere het toepassen van nieuwe inzichten in de actuele sterkte een goede kans bieden om de opgave van de Noordelijke Randmeerdijk aan te scherpen. De hiervoor benodigde doorlooptijd gaf ruimte voor bijkomende aanscherpingen: het rekenrecept voor de hydraulische ontwerprandvoorwaarden (hoogte), veld- en labonderzoek, de sterkteparameter bepaling (stabiliteit) en de stijghoogte analyse van het Randmeersysteem (piping). Onderstaand overzicht laat zien welke onderzoeken zijn uitgevoerd binnen de afzonderlijke faalmechanismen.
De aanvullende onderzoeken hebben geleid tot een afname van de veiligheidsopgave van 12 km tot circa 1 km. De belangrijkste onderzoeksresultaten worden hieronder per faalmechanisme beschreven.
De toepassing van daadwerkelijke onzekerheden in plaats van een vaste onzekerheidstoeslag in het rekenrecept van de Hydraulische Ontwerprandvoorwaarden (HOR) en het gebruik van de meest actuele kruininmetingen gaven nieuwe input aan de berekeningen. Deze berekeningen zijn vervolgens gemaakt in Hydra-NL en in Riskeer. De berekening in Riskeer gaf verdere optimalisatie van de scope omdat dit programma de sterkte voor de grasmat probabilistisch beschouwd waardoor een groter overslagdebiet toegepast kon worden.
De relatie tussen de horizontale doorlatendheid en de stijghoogte van grondwater bleek minder gevoelig dan in de oorspronkelijke toetsing was aangenomen. Dit is geconcludeerd door een meer nauwkeurige bepaling van de horizontale doorlatendheid, middels Hydraulic Profiling Tool sonderingen (HPT), en van de stijghoogteanalyse (relatie tussen het waterpeil van het Randmeer en de grondwaterstanden rondom de dijk), middels geplaatste peilbuizen en waterspanningsmeters.
Het aanvullende grondonderzoek in combinatie met onderzoek naar het grondwater (of de freatische lijn) in de dijk hebben geleid tot aangescherpte uitgangspunten voor de stabiliteitsberekening. Omdat deze stabiliteitsberekening vervolgens probabilistisch is doorgerekend (stap 2) zijn onzekerheden in de sterkteparameters van de ondergrond en de waterstandstatistiek expliciet meegenomen in de stabiliteitsanalyse (actuele sterke). De uiteindelijke analyse heeft geleid tot een aanscherping van de veiligheidsopgave voor macrostabiliteit.
De aanscherping van de veiligheidsopgave is hieronder per faalmechanisme weergegeven.
| Hoogte | Piping | Macrostabiliteit | |
|---|---|---|---|
| Oude veiligheidsopgave | 2.200 m | 6.000 m | 7.200 m |
| Nieuwe veiligheidsopgave | 300 m | 0 m | 700 m |
Onderstaande afbeelding laat het verschil zien tussen de oude en de nieuwe veiligheidsopgave.
Vanuit maatschappelijke kosten, planning en technische redenen is ervoor gekozen om de dijk te versterken conform de uitkomsten van deze extra onderzoeksfase. Vanwege de beperkte opgave is er een formele m.e.r.-beoordeling uitgevoerd, in plaats van direct een volledig MER.
In het project Noordelijke Randmeerdijk is het effectief gebleken om een aantal gedetailleerde onderzoeken vervroegd uit te voeren in de verkenningsfase. Door de dijk specifieker te onderzoeken kon voorkomen worden dat de dijk te ruim werd ontworpen en is onnodige impact in de omgeving voorkomen. Een belangrijke keuze van toepassing van de onderzoeken was dat de dijk op een aantal punten nét niet voldeed aan de veiligheidseisen.
De onderzoeken die uiteindelijk het grootste effect hebben gehad op de veiligheidsopgave zijn het specifiek bepalen van de horizontale doorlatendheid, watersysteemanalyse, aanvullend grondonderzoek en probabilistische berekeningen. Vanuit het project zijn er een drietal lessen geformuleerd:
Veel berekeningen zijn in de beginfase gebaseerd op standaardwaarden en aannames. Zo werkt een verkenning van grof naar fijn en worden aanvullende onderzoeken pas in de planuitwerking uitgevoerd. Echter, blijkt het heel zinvol dit extra onderzoek in de verkenningsfase al te doen. Dit kan onrust in de omgeving als gevolg van de grote impact die niet blijkt te kloppen voorkomen. De eerste les is dan ook om te durven je scope in een vroeg stadium nader tegen het licht te houden en onderzoek als vanzelfsprekend te beschouwen. Zeker als de dijk nét voldoet. Als veel dijkvakken zijn afgekeurd op één enkel faalmechanisme kan nader onderzoek naar dat faalmechanisme van waarde zijn. Kritisch kijken naar je resultaten loont.
Wees je in het omgevingsproces van de verkenningsfase bewust van het onnauwkeurigheidsniveau van je opgave. Geef in gesprekken met belanghebbenden altijd nadrukkelijk aan dat de opgave kan wijzigen bij de toepassing van nadere inzichten. Door dit van het begin af aan te doen, creëer je begrip in de omgeving wanneer de opgave groter of kleiner wordt. Verkoop geen onjuiste waarheden en leg het concept ‘verkenningsfase’ duidelijk uit.
De ervaringen uit de Project Overstijgende Verkenningen dragen direct bij aan een realistische en stabiele scope. Wees hiervan op de hoogte en houd de ontwikkelingen bij.
Reacties