Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

Transcriptie

1 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping WINN Innovatief Waterkeren - kwelproblematiek M.S. Luijendijk M.Sc Deltares, 2011, B

2

3

4

5 Inhoud 1 Inleiding 1 2 Categorie A Tegengaan wateroverlast Drainage (traditioneel) Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid? Wat zijn de kosten? Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur) Versterkt sediment Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid Wat zijn de kosten? Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Afdichtende folies Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? BioSealing (lekkages dichten) Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid? Wat zijn de kosten? Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur? Kosten/batenanalyse Kwelvenster/getrapt watersysteem Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Wat zijn de effecten ((vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? 7 3 Categorie B pipingpreventie Kwelscherm ( traditioneel) Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid? Wat zijn de kosten? De kosten zijn in de tabel weergegeven Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur) Waterontspanner open grindpalen in combinatie met drainage Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Het is niet goed bekend wat de kosten zijn van de waterontspanner in combinatie met drainage, ook omdat dit afhangt van de situatie. Wel is bekend dat de kosten van de waterontspanner lager zijn dan bij een cement-bentoniet scherm Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Korte damwand (combinatie stabiliteitsversterking en pipingpreventie) Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? 13 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping i

6 De kostenreductie van de korte damwand ten opzichte van de normale damwand is in de orde van 20-40% bij Krimpenerwaard Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Biogrout koffer Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? 14 Bijlage(n) A Overzicht (innovatieve) oplossingen A-1 ii Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

7 1 Inleiding Kwelwater kan voor bewoners en voor de landbouw vervelend zijn. Daarnaast kan ook de waterveiligheid in het geding komen, omdat het evenwicht van op de waterkeringen inwerkende krachten en de weerstandskrachten in de waterkeringen niet meer gewaarborgd is, als er veel kwelwater aan de binnenkant van de dijk voorkomt. Dit vraagstuk heeft ook de aandacht van WINN met als kernvraag: zijn er innovatieve maatregelen beschikbaar om natte voeten te voorkomen? Kwel kan namelijk voor (veel) wateroverlast zorgen als het grondwater hoger komt te staan. Definitie kwel Kwel is het uittreden van grondwater onder invloed van waterstandsverschil over de waterkering. De scope ligt bij deze kwelproblematiek bij waterkeringen. Kwel bij waterkeringen Bij een waterkering kunnen twee verschillende verschijningsvormen van kwel optreden. Kwelstroming kan in de dijk zelf plaats vinden (1) wanneer er sprake is van hoogwater, bijvoorbeeld als de dijk bestaat uit zand. Daarnaast kan kwel onder de dijk plaats vinden (2), het geïnfiltreerde water uit de rivier kan ter plaatse van een binnendijkse sloot naar buiten toe treden. Bij het laatste ontstaat ook het gevaar voor piping, waardoor de waterkering uiteindelijk kan bezwijken. De oplossingen voor enerzijds wateroverlast en anderzijds piping worden onderverdeeld in categorie A en categorie B. Oplossingen voor piping kunnen vaak ook worden toegepast in situaties waar sprake is van wateroverlast, terwijl oplossingen voor wateroverlast als gevolg van kwel vaak niet als pipingpreventie kunnen worden toegepast. Oplossingen voor wateroverlast en piping kunnen verder gecategoriseerd worden in: Oplossing aan de bron Oplossing ter plaatse van de overdracht Oplossing aan de ontvangende zijde In deze studie is dat niet gedaan, omdat vermoedelijk voor bestuurders het belangrijker is te weten welke oplossing ingezet kan worden als pipingpreventie of voor het tegengaan van wateroverlast. Per oplossing worden de voor en nadelen genoemd, voor zover die bekend zijn. Sommige oplossingen zijn zo innovatief dat pilot projecten nog niet opgestart zijn. Voor- en nadelen kunnen daarom in sommige gevallen nog niet uit praktijkervaring achterhaald worden. Bij deze gevallen is gebruik gemaakt van de kennis van experts om te voorspellen welke voor en nadelen er zijn. Een kort overzicht van alle oplossingen wordt in de bijlage gegeven. Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 1 van 15

8 2 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

9 2 Categorie A Tegengaan wateroverlast 2.1 Drainage (traditioneel) Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid? Wat is het? Onder drainage wordt verstaan het wegvoeren van overtollig kwelwater dat aan het maaiveld uittreedt. Hoe werkt het? Drainage kan op verschillende manieren werken, afhankelijk van de hoeveelheid die weggevoerd moet worden. Dit kan door een gemaal, horizontale drains of eenvoudigweg enkele pompen. Het kwelwater wordt dan effectief opgevangen en afgevoerd naar het oppervlaktewaterstelsel. De toename van het waterbezwaar in het gebied blijft dan bestaan, maar wordt meer gespreid. Wat is de ervaring met deze oplossing? Van oudsher wordt deze oplossing vaak toegepast. Het achterland zal minder overlast ondervinden van kwelwater, echter er is voortdurend toezicht en onderhoud nodig. Waar toepasbaar en waar moet rekening mee worden gehouden? Drainage is toepasbaar als er voldoende ruimte beschikbaar is om overtollig water af te voeren. Als er drainage door een gemaal zal er een investering moeten worden gedaan, die zich terug verdient, doordat er weinig onderhoud nodig is in vergelijking met de aanleg van horizontale drains. Voor het gebruik van horizontale drains is ruimte nodig om ze op voldoende afstand en op voldoende dipte aan te brengen, om het grondwaterpeil voldoende laag te houden Wat zijn de kosten? De kosten zijn afhankelijk van de te draineren capaciteit. Dit kan door een gemaal, horizontale drains of eenvoudigweg enkele pompen Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur) Drainage zorgt er voor dat er geen wateroverlast meer optreedt op die locatie. Drainage heeft geen milieuvervuilende invloed indien het water niet verontreinigd is. Echter, de vraag is hoe duurzaam drainage is. Het is een oplossing die voortdurend in werking is en toezicht benodigd. De levensduur hangt af van onderhoud en controle van het drainagesysteem. 2.2 Versterkt sediment Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid Wat is het? Sediment wordt gebaggerd en in één procesgang versterkt door de grove delen eruit te zeven, te mengen met toevoegstoffen en het mengsel met een verharder op de gewenste locatie te brengen, bijvoorbeeld als afsluitende laag op de buitenoever van een waterkering of op de waterbodem. Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 3 van 15

10 Hoe werkt het? Er zijn twee manieren waarop versterkt sediment kan worden toegepast. 1. Er ontstaat een ondoorlatende laag. Het water uit de watergang kan dan niet als kwelwater wegsijpelen door de waterkering heen. 2. Er ontstaat een ondoorlatende laag sediment. Het water uit de watergang kan dan niet wegsijpelen en fungeren als kwelwater. Met een ondoorlatend karakter wordt bedoeld een zeer lage doorlatendheid, die vergelijkbaar is met de doorlatendheid van klei. Zie ook 2.3 Afdichtende folies. Wat is de ervaring met deze oplossing? Op dit moment worden een aantal pilots voorzien, onder andere bij Waternet (Kromme Mijdrecht) en Waterschap Rijnland (Hazerswoude). Waar toepasbaar? Versterkt sediment is een goed alternatief voor andere kwelmaatregelen, vooral als die moeilijk te realiseren of te duur zijn. Versterkt sediment als kwelmaatregel kan op het onderwatertalud van een waterkering of op de bodem van een watergang worden toegepast. Verder kan versterkt sediment als oplossing voor hydraulische kortsluiting bij regionale keringen dienen. In het bijzonder ontstaan kansen als baggeronderhoud- en kadeversterkingsprogramma s aan elkaar worden gekoppeld. 4 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

11 2.2.2 Wat zijn de kosten? Voor de onderwater toepassing van versterkt sediment worden de kosten grof geschat op 30 tot 50 per m Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? De invloed op het water in de omgeving van de behandelde locatie is gering en heeft een tijdelijk karakter. Omdat de pilots nog niet van start zijn, zijn de effecten in natuurlijke omgeving nog niet kwantificeerbaar. 2.3 Afdichtende folies Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? In de watergang en aan het talud kan een afdichtende folie worden aangebracht, zodat het water niet kan infiltreren in de bodem en zo ook niet als kwelwater kan fungeren. Voorbeelden van afdichtende folies zijn asfalt (Julianakanaal), maar ook folies die bij stortplaatsen (o.a. Geoflex) of versterkt sediment worden gebruikt kunnen hier worden toegepast Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Hierbij valt te denken aan de kosten van de folie, maar ook de kosten om de folie aan te leggen. Kunststof kwelscherm per m 2 circa a aanlegkosten Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Nadelen van afdichtende folies zijn dat deze bij evt. scheepvaart verkeer beschadigd kunnen worden door ankers van schepen. Bij een eventuele verbreding of verdieping van een kanaal moeten de bedekkingen worden verwijderd of aangepast. Voordelen zijn dat het makkelijk kan worden aangebracht, onderhoudsvriendelijk is en een lange levensduur kent. 2.4 BioSealing (lekkages dichten) Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid? BioSealing is een techniek die gebruik maakt van een combinatie van natuurlijke biologische, chemische en mechanische processen die leiden tot het verlagen van de doorlatendheid van de grond met een factor Een belangrijke voorwaarde voor de toepassing van BioSealing is het optreden van convergerende grondwaterstroming (stroming door een lek of een oppervlakte met beperkte afmetingen). Bij BioSealing worden stroomopwaarts van het lek voedingsstoffen voor van nature in de grond aanwezige micro-organismen geïnjecteerd. Door biologische en chemische omzettingen, evenals door grondwaterstroming naar het lek toe wordt op de gewenste plaats een blijvende verstopping van de bodem gerealiseerd, waardoor een sterke afname van het Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 5 van 15

12 lekdebiet optreedt. Een belangrijk voordeel van BioSealing is dat de exacte locatie van het lek niet noodzakelijk bekend is. In onderstaand figuur is het principe geïllustreerd. Door middel van BioSealing kunnen met de huidige kennis geen grondmassa s, wanden of lagen worden gecreëerd. Toepassing is zodoende momenteel nog beperkt tot: a) lekkages in damwanden, diepwanden of cement-bentonietwanden e.d.; b) lekkages langs constructies, zoals kruisende leidingen, sluizen e.d.; c) lokale onderbrekingen in natuurlijke scheidende lagen, zoals klei- en veenlagen. Als kwelbeperkende maatregel is BioSealing succesvol toegepast in een dijk te Tulln (Oostenrijk), waar lokale lekkages in de dijkkern optraden. Een project in Altenwörth (Oostenrijk) is in voorbereiding Wat zijn de kosten? De kosten bij commerciële toepassing (bij gelijkaardige kwelproblematiek) worden geraamd op 1000/m 1 ; wanneer dus over een traject van 100 m 1 lokaal kwel optreedt, bedragen de kosten ca Deze kosten zijn eenmalig Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur? In het onderhavige geval is tevens onderzoek uitgevoerd naar de milieueffecten. Dit heeft uitgewezen dat er geen sprake is van een permanente beïnvloeding van het chemische en microbiologische milieu. Wel vindt er een tijdelijke voedselverrijking plaats. Hieronder zijn de voor en nadelen genoemd van biosealing. Voordelen van BioSealing: Het is een zelfzoekend mechanisme, dus de exacte locatie van het lek hoeft niet bekend te zijn; Milieuvriendelijk. Er is een tijdelijke groei van bacteriën, die ervoor zorgt dat het lek gedicht wordt, maar na de injectie van nutrolase gaan de bodemeigenschappen terug naar de oorspronkelijke situatie; Relatief goedkoop. 6 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

13 Nadelen van BioSealing: Nieuwe techniek, veel onzekerheden zoals duurzaamheid, werking; Duurt 6 weken voordat er verstopping is; Er moet een convergerende stroming zijn; De grondwatertemperatuur moet boven de 5 C zijn Kosten/batenanalyse Het onderhavige geval betreft een pilot. Alternatieve oplossing zou zijn geweest het aanbrengen van een permanente drainage over een lengte van 100 m, waarbij de aanlegkosten relatief laag zijn, doch er sprake is van een eeuwigdurende nazorg. Tevens dient bij een oplossing, gebaseerd op drainage, een (elektrische) pomp te worden geïnstalleerd en te worden aangesloten. De pomp en het drainagesysteem moeten periodiek worden onderhouden en tevens dient bij storing onderhoud te worden uitgevoerd. In het onderhavige geval had aanleg van grindpalen door het oorspronkelijke maaiveld (slecht doorlatende laag) eveneens een alternatief kunnen bieden. Dit is een vrij uitzonderlijke situatie omdat de grondwaterstand in het onderliggende watervoerende pakket aanzienlijk lager is dan die in het dijklichaam. Bij deze oplossing zijn de aanlegkosten wat hoger (aanbrengen grindpalen, bv. h.o.h. 2,5 m, met een lengte van 5 10 m over een traject van 100 m 1 ) dan de drainageoplossing. De levensduur van deze grindpalen is niet goed bekend. Verwacht mag worden dat als gevolg van verstopping het effect op de lange duur zal afnemen. 2.5 Kwelvenster/getrapt watersysteem Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Een kwelvenster of getrapt watersysteem houdt in dat er een systeem wordt gemaakt waardoor het kwelwater naar een andere locatie stroomt dan de oorspronkelijke locatie. Bij de Hondbroeksche Pleij is achter de dijk een brede kwelsloot gegraven tot in de watervoerende laag, waar door een gemaal de waterstand tijdens hoogwater zo laag wordt gehouden dat het kwelwater naar de sloot stroomt en niet naar het verderop gelegen laagliggende dorp. Het dorp zou minder wateroverlast krijgen tijdens hoogwater. Bij de Hondbroeksche Pleij is er een gemaal gemaakt dat het afgevangen water weer op de IJssel uitslaat. Er is echter nog geen hoogwater geweest, dus over de werking is nog niet veel bekend Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Bij het voorbeeld van de Hondbroeksche Pleij betreft het een combinatie van verschillende maatregelen, waaronder het kwelvenster valt. Een specifiek bedrag is niet gevonden Wat zijn de effecten ((vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Bij de Hondsbroeksche Pleij is een dijkverlegging nodig en hierdoor ontstaat een opdeling in het gebied: de verschillende deelgebieden krijgen een eigen functie. Hieronder enkele voor en nadelen die samenhangen met de verschillende maatregelen, er is getracht alleen die voor het kwelvenster eruit te filteren ondanks dat dit bijna niet mogelijk is (het een en ander hangt samen). Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 7 van 15

14 Binnendijks wordt de zonering van de Hondsbroeksche Pleij aangetast en minder herkenbaar. Door het ruimtebeslag van de rivierverruiming worden de dragers van de zonering korter en smaller. Natuur wordt aangetast in sommige gevallen, maar er zijn ook nieuwe kansen voor nieuwe habitats en ecotopen. Cultuurhistorie wordt aangetast (historische gemeente- en landsgrens). Maatregelen nodig ter voorkoming van toename van waterbezwaar in Westervoort (oplossen door gemaal) en kans op toename van verdroging in Westervoort en in nieuwe Pleypolder. Een aantal woningen moet verdwijnen. De mogelijkheden voor recreatief gebruik nemen toe. Het maximum extra afvoercapaciteit neemt toe. 8 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

15 3 Categorie B pipingpreventie Deze oplossingen kunnen ook tegen wateroverlast worden ingezet. 3.1 Kwelscherm ( traditioneel) Wat is het, hoe werkt het, ervaring, toepasbaarheid? Wat is het? Een verticaal waterkerend scherm, dat geschikt is voor het afdichten van waterkeringen. Er zijn drie typen te onderscheiden Kunststof schermen (Geoflex, Geolock); Cement-bentoniet wanden; Stalen damwand. Hoe werkt het? Wanneer de kwelscherm is geplaatst in de kruin van de dijk, kan water niet door dit scherm heen stromen. Zo wordt de kwelstroming ter plaatse van het scherm tegen gegaan. Als het kwelscherm tussen de teen en de teensloot is geplaatst, houdt de damwand de plaatselijke grondwaterstroming tegen, waarbij geen kwelwater uit kan treden in de sloot. Dit voorkomt tevens het faalmechanisme piping. Een kunststof scherm van HDPE folie (Geolock) is tevens geschikt voor het isoleren van verontreinigingen. Tevens is het resistent tegen aantasting door plantengroei, knaagdieren en micro-organismen. Een ander soort kunststof scherm van PVC (Geoflex) is niet bestand tegen verontreinigingen met aromatische en gechloreerde koolwaterstoffen. Deze kunststof schermen kunnen door spuiten, trillen of in combinatie met een bentonietwand (grotere dieptes) worden ingebracht. Cement bentoniet wanden kunnen op verschillende manieren worden ingebracht, bijvoorbeeld met een 1-fase techniek waarbij een sleuf wordt gegraven volgens het diepwandprocede met ter ondersteuning van de sleuf een cement-bentonietmengsel. Dit mengsel is het materiaal waaruit de wand is opgebouwd, het blijft in de sleuf en verhardt. Stalen damwanden zijn in lichte en zware typen te onderscheiden. Een lichte stalen damwand kan tot een diepte van 10 m worden geïnstalleerd, bij niet te hoge conusweerstanden van de bodemsoort. Voor grotere diepten en bodemsoorten met hoge conusweerstanden, tot circa 20m zal een zwaarder type damwand gebruikt moeten worden. Dit type kwelscherm kan worden aangebracht door middel van trillen, drukken en/of heien, afhankelijk van de grondsoort. De wand wordt bij voorkeur aangebracht aan binnendijkse zijde, enkele meters uit de teen van de dijk (voor de sloot). Wat is de ervaring met deze oplossing? Cement-bentonietwanden en stalen damwanden zijn onder andere toegepast bij dijkversterkingen bij Zederik en Hagestein/Everdingen. Het geolocksysteem is al toegepast als isolatie bij vuilstortplaatsen, maar ook als kwelscherm bij verdiepte snelwegen, aquaducten en dijken. Daarnaast is het toegepast als gasdicht scherm opplaatsen waar methaangas de omliggende bebouwing binnendrong. Tevens is het een effectieve verticale afdichting bij vacuümdrainage. Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 9 van 15

16 Voorbeeld locaties zijn vierdiepte rijbaan A2 bij Best, Diemerzeedijk (stortplaats), Bergsche Maas. Geoflex panelen zijn onder andere als kwelscherm bij Nederweert, langs de Waaldijk te Nijmegen en als pipingscherm bij Westerlanderdijk te Noord Holland geplaatst Waar toepasbaar en waar moet rekening mee worden gehouden? Alle typen kwelschermen zijn in principe overal toepasbaar, zeker daar waar er sprake is van weinig ruimte voor maatregelen. Met de keuze voor type kwelscherm moet er rekening worden gehouden met het diepte bereik. Zo kan met een lichte stalen scherm een diepte van circa 10m worden bereikt en met een zware stalen scherm circa 20 m. Kunststofschermen, zoals geoflex hebben een bereik van 8 m terwijl geolock een bereik heeft tot 20 m. Over het algemeen is met cement-bentoniet wanden een bereik van 30 m diepte mogelijk. Hoe groot het bereik moet zijn, hangt af van de bodemopbouw en de grondwaterstroming. Ook zal er rekening moeten gehouden met de verstoring van de omgeving bij het inbrengen, deze verschilt per type scherm. Bij extreme verontreiniginggraad kunnen de functies van het cement-bentonietscherm worden aangetast. Er dient rekening te worden gehouden met de milieuomstandigheden, de aanwezigheid van zouten kan een nadelige invloed hebben op de verharding van het cementbentonietmengsel en bij de aanwezigheid van veenlagen met ph<6 kan flocculatie en stabiliteitsverlies van bentoniet en vertraging van de uitharding van cement optreden. Deze problemen kunnen worden voorkomen door aanpassing van de uitvoeringsmethode en samenstelling van het mengsel Wat zijn de kosten? De kosten zijn in de tabel weergegeven. Stalen damwand Kosten per m (lichter type) 184 (zwaarder type) Extra kosten i.v.m. mobilisatie en demobilisatie installaties en machines circa a Kunststof kwelscherm circa a circa a Cement-bentoniet wand 68 voor 10 m diep 146 voor 30m diep Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur) Stalen damwand De levensduur van een stalen damwand in een niet-verontreinigde omgeving, bij een goede materiaalkeuze en materiaalbehandeling, ongeveer 50 tot 100 jaar. In een zuur milieu neemt de levensduur drastisch af, wat kan worden verlengd door toepassing van coatings of extra dikte. Er is nauwelijks verstoring van de omgeving, vanuit de stalen damwandconstructie zelf zal geen uitloging plaats vinden. Mogelijk kunnen vanuit de coating of slotafdichtingsconstructie materialen uitlogen. Dit is echter te reduceren tot een zogenaamde nulemissie bij goede materiaalkeuze. 10 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

17 Kunststof schermen Geolock heeft een lange levensduur (tenminste 100 jaar) en de levensduur van geoflex is circa 50 jaar. Er zal weinig verstoring in de direct omgeving zijn door het plaatsen van geoflex tot geringe diepte in slappe lagen. Bij het inbrengen door spuiten kan verstoring optreden. Eventueel kan herstel door injectie van afdichtend materiaal zoals bentoniet of waterglas plaats vinden. Verstoring van de directe omgeving zal wel plaats vinden bij schermen tot grotere dieptes, zoals geolock in combinatie met cement-bentonietwand. Er is zwaar installatiemateriaal nodig, wat het grondoppervlak verstoort. Daarnaast moet het bentonietmengsel bij de toepassingslocatie worden aangemaakt en naar de plaats van het scherm worden getransporteerd. Er kan hierbij gemorst worden of lekkages optreden van het mengsel op de bouwplaats. Uitloging zal niet van een kunststof scherm plaats vinden. Wel kan er bij geolock uitloging plaats vinden van materialen die gebruikt worden als slotafdichtingsconstructie. Bij een goede keuze van het materiaal is geen uitloging te verwachten. Rond vervuilende gebieden die waterdicht moesten worden, zijn met succes deze schermen toegepast. Cement bentoniet wanden Cement bentoniet wanden hebben een levensduur van minstens 100 jaar. Er treedt verstoring op van de directe omgeving, er is zwaar installatiematerieel nodig waarmee verstoring van de grondoppervlakte gepaard gaat. Het bentonietmengsel moet bij de toepassingslocatie worden aangemaakt en naar de plats van het scherm worden getransporteerd. Er kan gemorst worden en/of lekkages van het bentonietmengsel kunnen optreden. Er zal geen uitloging plaats vinden vanuit de cement-bentoniet. Het scherm heeft in verhouding met de omgeving een hogere zuurgraad en hierdoor zullen bepaalde verontreinigingen worden geïmmobiliseerd (neerslag van metalen). 3.2 Waterontspanner open grindpalen in combinatie met drainage Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Waterontspanners reguleren de toename van de ondergrondse waterdruk in geval van een hoge rivierwaterstand. In de steunberm worden zand of grindpalen aangebracht die tot in de watervoerende zandlaag reiken. Wanneer door de hoge rivierwaterstanden ook de grondwaterdruk in de watervoerende zandlaag stijgt, zoekt het water de weg van de minste weerstand door de palen omhoog en neemt de kweldruk af. Het opdrijven van het achterland en de steunberm wordt hiermee sterk gereduceerd waardoor de instabiliteit vermindert. Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 11 van 15

18 Grindkolommen zijn in het verleden toegepast als puttenscherm ten behoeve van verziltingbestrijding op Schouwen Duiveland. In de praktijk is hier nog niet toegepast op basis van een kostenbaten analyse. Wel zijn open buizen als drainage toegepast om de stabiliteit te verbeteren (Jaarsveld) en om piping te voorkomen (Opijnen). Hierbij zijn dan ook rioolstelsels aangelegd om het (kwel)water af te voeren. Bij Jaarsveld zitten er afsluiters in de buizen die worden geopend bij een bepaalde rivierwaterstand. Op deze manier is er alleen maar extra kwel als het echt nodig is Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Het is niet goed bekend wat de kosten zijn van de waterontspanner in combinatie met drainage, ook omdat dit afhangt van de situatie. Wel is bekend dat de kosten van de waterontspanner lager zijn dan bij een cement-bentoniet scherm Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Voordelen zijn: minder ruimtegebruik, de bestaande bebouwing kan vaker gehandhaafd blijven; Kosten zijn lager dan bij bijvoorbeeld een cement-bentoniet scherm. Nadelen zijn: het waterbezwaar, het vrijkomende water moet worden afgevoerd (drainage). Dit kost extra en kan de betrouwbaarheid beïnvloeden als dit niet onder vrij verval kan; De grindkolommen kunnen verstopt raken door fijne gronddeeltjes of door chemische neerslag. Het drainage systeem moet operationeel blijven. Bij de levensduur kunnen vraagtekens worden geplaatst. 3.3 Korte damwand (combinatie stabiliteitsversterking en pipingpreventie) Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? De korte damwand wordt in de grond op diepte gebracht waarbij de onderkant in de draagkrachtige Pleistocene zandlaag staat en zo wordt de afschuivende grondmoot vast gepind, waardoor de dijk niet kan bezwijken. Bij een lange, normale damwand, strekt de lengte zich uit tot aan het maaiveld. De korte damwand is eenvoudigweg een kortere versie van de normale damwand, dit levert een aanzienlijke kostenbesparing op. In onderstaand figuur wordt dat geïllustreerd. 12 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

19 De korte damwand wordt vooral toegepast om de stabiliteit van de waterkering te verbeteren, maar kan tevens dienen als pipingpreventie. Dit geldt alleen voor waterkeringen met een grondopbouw zodanig dat de korte damwand in de tussenliggende zandlagen zit en zo dus het pipingproces kan blokkeren. Indien de korte damwand op een zodanige diepte wordt aangebracht, waarboven zich nog zandlagen bevinden, dan kan het niet dienen als pipingpreventie. Hierbij wordt gedacht aan dijkversterkingen waar zowel stabiliteit en piping een (potentieel) probleem kunnen zijn Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? De kostenreductie van de korte damwand ten opzichte van de normale damwand is in de orde van 20-40% bij Krimpenerwaard Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? Voordelen De duurzaamheid van de korte damwand is gelijk aan die van de stalen damwand. Invloed op de omgeving is er alleen bij de realisatie, een tijdelijke overlast vanwege het installeren van de damwand. De dijk kan nog minimaal 1 m verhoogd worden, er kunnen later damwanden worden bij geplaatst. Nadelen Beperkte ervaring met korte damwanden. Aanbrengtechniek is nog niet uitgekristalliseerd (gat na plaatsing damwand op diepte); Alleen als pipingpreventie dure oplossing, in combinatie met versterking stabiliteit gunstig; Niet overal toepasbaar als pipingpreventie vanwege lengte korte damwand in combinatie met stabiliteit (stabiliteit andere eisen aan diepte dan piping). 3.4 Biogrout koffer Wat is het, hoe werkt het, op welke schaal toegepast, ervaring? Biogrout is een duurzame methode om met behulp van micro-organismen zand en grind te versterken. IN de bodem aanwezige micro-organismen worden gestimuleerd, door het injecteren van nutriënten, om calcietkristallen te vormen. Deze kristallen vormen bruggen tussen de zandkorrels, waardoor de sterkte en stijfheid van het zandpakket toeneemt. Doordat de kristallen voornamelijk op de contactpunten van zandkorrels gevormd worden, blijft de porositeit van het zandpakket behouden. Wanneer geen stoffen meer worden toegevoegd, sterven de micro-organismen en blijft calciet achter. Met de hoeveelheid Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 13 van 15

20 nutriënten dat toegevoegd wordt, wordt de sterkte van het zandpakket bepaald. Hoe meer kalkkristallen worden gevormd, des te sterker het zandpakket wordt. De nutriënten worden toegevoegd in een waterige oplossing. Hierdoor is het mogelijk om grote injectieafstanden (5-10 m) te halen met het BioGrout proces. Dit houdt in dat grotere volumes behandeld kunnen worden met 1 injectielans, ten opzichte van traditionele technieken Wat zijn de kosten en wanneer worden deze kosten gemaakt? Momenteel zijn er twee versies van BioGrout, namelijk BioGrout 1 en BioGrout 2. BioGrout 2 is nog in ontwikkeling en is een verbeterde versie van BioGrout 1. Voor een indicatie van de kosten wordt uitgegaan van een inhoud van 20 m 3 grond dat verstevigd wordt met BioGrout. Er wordt uitgegaan van 2 maal doorspoelen om de gewenste sterkte te behalen (500 kpa). Hiervoor bedragen de project onafhankelijke kosten (excl. materieel, boren, injecteren): 450,- per m 3 voor BioGrout 1 250,- per m 3 voor BioGrout 2 De kosten voor BioGrout 2 zijn lager, omdat voor BioGrout 1 grote kosten worden gemaakt voor het verwijderen en behandelen van ammoniumchloride en de kweek van de microorganismen. Naarmate het volume te behandelen grond toeneemt, neemt de prijs/m 3 BioGrout meer in de prijsrange komt van de traditionele technieken. af, waardoor Wat zijn de effecten (vermeden schade, effecten op milieu, duurzaamheid, levensduur)? De voordelen van BioGrout ten opzichte van conventionele technieken zijn: Het is in situ toe te passen, dus er is geen grondverzet voor nodig. Er is geen impact op het landschap en bovenliggende constructies. Omdat er met waterige oplossingen geïnjecteerd wordt, zijn grotere injectieafstanden te halen vergeleken met andere versterkingstechnieken (grout, gels) en dus ook minder injectielansen nodig. De doorlatendheid blijft behouden, dus de waterhuishouding wordt niet sterk beïnvloed. Er kan water blijven stromen, waardoor met piping het probleem niet opschuift maar voorkomen wordt. Zwaar materieel is niet nodig voor BioGrout, hierdoor is het inzetbaar op slecht toegankelijke plaatsen. 14 van 15 Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping

21 De impact op de bodem en ecologie is laag, aangezien na de behandeling alleen kalkdeeltjes achterblijven, die voor de versterking zorgen. Kalkmineralen zijn niet schadelijk voor het milieu. In dien wenselijk is het mogelijk om BioGrout weer te verwijderen door middel van spoelen met een licht zuur. Nadelen van BioGrout: Met BioGrout 1, komt een grote hoeveelheid afvalstoffen vrij, die toxisch zijn en dus onttrokken en behandeld moeten worden. Dit mag niet in het oppervlakte water komen. BioGrout 2 heeft geen afvalstroom, waardoor het zeer geschikt is. Biogrout 2 zit helaas nog in de ontwikkelfase en zal de komende paar jaar nog niet toepasbaar zijn in het veld. Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping 15 van 15

22

23 A Overzicht (innovatieve) oplossingen Wateroverlast Drainage Versterkt sediment Afdichtende folies Biosealing Kwelvenster/getrapt watersysteem Piping Kwelschermen Grindpalen (in combinatie met drainage) Korte damwanden Mixed-in-place Biogrout koffer Innovatieve oplossingen kweloverlast en piping A-1