Dijkdoorbraak vult gat in de markt

Reading time: 7 minutes

Author:

Hightech monitoringssystemen zijn er nog nauwelijks voor dijken, beheerders vertrouwen wereldwijd nog steeds op visuele inspectie. De Noordelijke Ontwikkelingsmaatschappij en TNO zagen een kans voor nieuwe business én voor het noorden van Nederland en startten het IJkdijk-project. Met publiek geld worden dijkdoorbraken nagebootst, de industrie mag proberen om daar sensoren voor te ontwikkelen.

’Altijd leuk als je voor je werk dingen kapot mag maken.‘ Nico Pals van TNO bladert op zijn laptop door de foto‘s van een dijkdoorbraak nabij het Groningse Bellingwedde. Langzaam vormt zich een verzakking in het pakweg honderd meter lange dijklichaam en hellen de containers op de kruin steeds verder over. Totdat er ineens een deel naar beneden komt.

De foto‘s beschrijven een opzettelijke en gecontroleerde dijkdoorbraak in 2008, zonder mensen in gevaar te brengen. Toch moeten deze en vergelijkbare doorbraken op het terrein grote consequenties krijgen, zo is de hoop van de organisatoren. Tientallen bedrijven, het merendeel MKB‘ers, hadden om en in de dijk allerhande sensoren geplaatst om te meten wat er gebeurt voor en tijdens de doorbraak. Vooral om daarmee uit te zoeken of dat businesskansen voor hen kan opleveren.

Het inzetten van hightech meetsystemen voor het monitoren van dijken is vreemd genoeg een nog vrijwel onontgonnen gebied. Kennis rond de status van waterkeringen is grotendeels gebaseerd op monstername en ervaring. Veiligheismarges zijn derhalve groot. Daarom valt er grote winst te halen. ’Als je beter weet hoe een dijk erbij ligt en zich gedraagt, hoef je misschien niet twee meter op te hogen maar slechts een, is de gedachte. Dat hebben we nog niet bewezen, maar daar zijn wel indicaties voor. Dat gaat om heel veel geld‘, vertelt Errit Bekkering van de Noordelijke Ontwikkelingsmaatschappij (Nom). Nu wordt er bij twijfel snel tot ophoging of versterking overgegaan.

Glazen pijp

Pals en Bekkering zijn vanaf het eerste begin in 2003 betrokken bij de IJkdijk, zoals het project heet. TNO was toen aan het broeden op manieren om in het Noorden van Nederland bedrijvigheid te ontwikkelen. In de regio bestaat de hightechsector grotendeels uit MKB‘ers, die te klein zijn om TNO in te huren. Het onderzoeksinstituut moest daarom zelf het heft in handen nemen. Sensortechnologie was in de regio sterk in opkomst en dijktechnologie is van oudsher een speerpunt, dus de connectie was eigenlijk logisch. Min of meer tegelijkertijd lag er bij de Nom ook een voorstel op tafel voor een vergelijkbaar concept. De partijen sloegen de handen ineen en gingen op zoek naar de nodige subsidies. In 2006 resulteerde dat in de Stichting IJkdijk, samen met het kennisinstituut rond geotechniek Deltares, de netwerkorganisatie voor sensortechnologie Stichting IDL en Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer (Stowa), de ontwikkeltak van de waterschappen.

De IJkdijk hanteert een ietwat onconventioneel model. Met subsidiegeld worden gecontroleerde dijkdoorbraakproeven georganiseerd, experimenten die miljoenen kosten. Bedrijven worden uitgenodigd om met hun bestaande sensorsystemen – voor het spoor, de procesindustrie, de voedselverwerking, land- en tuinbouw, noem maar op – de proef te volgen om te kijken of dat wellicht nieuwe marktkansen voor hen oplevert. ’In eerste instantie hoefden ze niks te betalen, toen waren we al blij dat ze mee wilden doen. Nu moeten ze een kleine entry fee neerleggen‘, zegt Bekkering. In totaal waren er zo‘n vijftig partijen die hun handtekening onder de intentieverklaring hebben gezet om te participeren. Pals schat dat uiteindelijk zo‘n twintig spelers ook daadwerkelijk aan een of meer proeven hebben meegedaan en hebben geïnvesteerd in de vorm van eigen uren en ingebrachte apparatuur. Het zijn vooral Nederlanders, en een enkele Duitse deelnemer.

Door het plaatsen van sensoren op en in de dijk hoopt de Stichting IJkdijk betrouwbare monitoringssystemen te ontwikkelen. Foto: André Koelewijn, Deltares.

Eerst moest er uitgezocht worden welke parameters er van belang zijn. ’Van te voren was bijvoorbeeld al wel bekend dat vooral de waterspanning belangrijk zou zijn‘, zegt Pals. ’Als je een glazen pijp in de grond steekt, dan zie je een waterkolommetje omhoog komen‘, verklaart hij. Daarnaast bleken het vochtgehalte en beweging veel informatie op te leveren. Er is wel een verschil tussen de verschillende scenario‘s die werden nagebootst (zie kader). Temperatuurmetingen bleken over macrostabiliteit bijvoorbeeld weinig te zeggen, maar bij piping konden ze wel de hele kleine waterstroompjes verraden die een dijk in gevaar brengen.

Afsluitdijk

De deelnemende bedrijven pakken het probleem op verscheidene manieren aan. Een aantal van hen probeert het met meten op afstand: infraroodcamera‘s om de temperatuur te volgen of laserscanners om de beweging te bepalen. Ook is er een partij die met satellietmetingen werkt, maar dat is eigenlijk meer geschikt voor langetermijnobservaties. Bij de IJkdijk-proeven wordt binnen een paar dagen een doorbraak geforceerd.

Het gros probeert het met sensoren in het dijklichaam. Vooral glasvezel is populair. Met bijvoorbeeld temperatuur veranderen de optische eigenschappen van glas, wat te meten is door lichtpulsjes de kabel in te sturen. Op vergelijkbare manier zijn vervormingen en trillingen te registreren. Anderen proberen het weer met nodes op strategische plekken in de dijk, uitgerust met een scala aan sensoren voor het meten van onder meer temperatuur, trillingen, vocht, hoek en elektrische weerstand. Daarnaast zijn er wat ongebruikelijkere ontwerpen. Een deelnemer probeerde het bijvoorbeeld met geluidsmetingen via buizen in de grond, een ander met ’omgekeerde slingers‘: dobbers die in een verticale buis drijven en kleine bewegingen registreren. ’Overigens kunnen geïnteresseerde bedrijven nog steeds aanhaken‘, laat Bekkering weten.

Uit de experimenten blijkt dat waterspanning een belangrijke parameter is in voor de stabiliteit van een dijk. Bron: André Koelewijn, Deltares.

Uit de proeven bleek dat de sensoren inderdaad nuttige informatie kunnen opleveren over de gezondheid van een dijk. Kleine verschuiving voorspelden de doorbraak bijvoorbeeld al ruim voordat er met het oog iets waar te nemen was. Ondertussen is de tweede stap gezet in het project: de Livedijken. Hier worden de monitoringsystemen verwerkt in daadwerkelijke dijken om langetermijngegevens te verzamelen over zowel de waterkeringen als de sensorsystemen. De eerste Livedijk ligt er al, over een lengte van zeshonderd meter bij de Eemshaven. Waar het bij de gecontroleerde doorbraken voornamelijk om verkennend werk ging, staan hier implementatiedetails centraal, zoals de robuustheid van de apparatuur en de kosten. ’En er zijn allerlei ook allerlei strikte regels rond het inbouwen van dergelijke systemen, want waterschappen zijn natuurlijk als de dood als je gaten in de dijk gaat maken‘, zegt Bekkering.

Voor de Livedijk is uiteindelijk de prijs de doorslaggevende parameter geweest. Een sensorsysteem mag best wat kosten, want aan het alternatief ophogen hangt ook een behoorlijk prijskaartje. Maar uiteindelijk moet het wel commercieel interessant zijn. Voor de Eemshaven-dijk is een tender uitgeschreven ter waarde van 90 duizend euro. Een consortium van de Delftse starter Alert Solutions en het Duitse GTC Kappelmijer heeft deze aanbesteding gewonnen. Kappelmijer heeft glasvezels in het dijklichaam aangebracht, Alert Solution zijn Geobeads: sensornodes die waterspanning, temperatuur en beweging meten. Het is de bedoeling dat er nog meer Livedijk-locaties volgen, met verschillende dijktypen en situaties.

Binnen een paar jaar moet dat dan resulteren in de derde fase, een grootschalige installatie waarbij de technologie ook daadwerkelijk wordt gebruikt om waterkeringen te monitoren. De pr-waarde hiervan speelt een belangrijke rol. Als het buitenland ziet dat Nederland op dergelijke technologie vertrouwt om zijn voeten droog te houden, is dat natuurlijk een sterk verkoopargument. ’We hoopten eerst bij het ophogen van de Afsluitdijk aan te kunnen haken‘, vertelt Pals. ’Maar waarschijnlijk gaat het toch te lang duren voordat dat gebeurt.‘ De proeflocatie bij Bellingwede zal overigens in 2013 weer worden omgevormd tot natuurgebied.

Kaarten

Naast technologie levert het experiment een berg fundamentele kennis op. Het blijkt bijvoorbeeld dat dijken ’ademen‘: in de loop van een etmaal zwellen ze een paar centimeter op en krimpen vervolgens weer in. Dat was nog niet eerder waargenomen. Als vierde fase van het project wil de Stichting IJkdijk daarom een kennis- en datacentrum opzetten rond dit soort gegevens. Inspectie gebeurt vandaag de dag visueel om het jaar. Bij de monitoringsystemen krijgen dijkbeheerders continu een lading gedetailleerde informatie over de staat van de dijk. Die moeten ze dan wel kunnen duiden.

Nederland ziet zichzelf graag als dé wereldwijde specialist in watertechnologie. Het IJkdijk-initiatief moet Nederland de kaarten in handen geven om hierin voorop te blijven lopen. Onlangs is het Zevende Kaderprogramma Urbanflood van start gegaan om onderzoek te doen naar sensoren in dijken. Naast TNO en Stowa nemen ook de faculteit Computerwetenschappen van de UvA, de Britse waterspecialist HR Wallingford, het Poolse computeronderzoeksinstituut Cyfronet en de Russische tak van Siemens deel aan het project. ’Maar de sensoren die we gebruiken, zijn allemaal van Nederlandse bedrijven‘, glimlacht Pals.