Bijlage 4 - Innovatiekansen Macrostabiliteit

Transcriptie

1 Bijlage 4 - Innovatiekansen Macrostabiliteit Inventarisatie innovaties Macrostabiliteit De inventarisatie van innovaties op het gebied van Macrostabiliteit (o.a. Dijken op veen) heeft geresulteerd in een groslijst van 8 categorieën potentiële kennis- en productinnovaties (bijlage 3A). Met deze innovaties wordt verwacht het programma slimmer, sneller en doelmatiger uit te kunnen voeren. Bij het opstellen van deze lijst met potentiële innovaties is nauw samengewerkt en aangesloten bij lopende kennis- en innovatieprogramma s zoals RWS Corporate Innovatie Programma, Stichting IJkdijk/ Flood Control, WTI 2017, Vereniging van Waterbouwers en Topsector Water (Taskforce Deltatechnologie). Kansenscan Via de 1 e (voorjaar 2013) en 2 e kansenscan (oktober 2013) is de kansrijkheid van de 8 potentiële kennis- en productinnovaties ingeschat op basis van expertoordeel en kengetallen. Dit leidt tot een overzicht van kansrijke innovaties die je als programmabureau wilt meegeven bij de start van de verkenningen van projecten (zowel regulier als projectoverstijgend). In figuur 1 staat de uitkomst van de kansenscan. De kansrijkheid van de innovatie is gebaseerd op de relatieve prestatie (risico en draagvlak), het aantal dijkvakken waarbij de innovatie in potentie kan worden ingezet en de potentiële kostenbesparing van de innovatie. De prestatie van een innovatie (y-as) is gebaseerd op de beoordeling van een aantal aspecten m.b.t. technische haalbaarheid, effectiviteit, meerwaarde en draagvlak. Het financiële rendement van de innovatie (x-as) is een functie van aantal km s te versterken dijkvakken en de potentiële kostenbesparing van de innovatie t.o.v. traditionele maatregel (bijvoorbeeld het aanleggen van een berm in landelijk gebied, of een stalen damwand in stedelijk gebied). Figuur 1 Resultaat kansenscan businesscase (groen = koppelen reguliere verkenningen, geel = projectoverstijgende verkenning en rood = even niets doen) De codes in de figuur corresponderen met de 8 potentiële innovaties zoals opgenomen in bijlage 3B. Uit de figuur kunnen vier kwadranten kunnen worden onderscheid. Bij elke kwadrant hoort een ander handelingsperspectief. Voor het slimmer, sneller en doelmatiger realiseren van het programma zijn de potentiële innovaties met een hoog investeringsrendement het meest interessant (kwadrant II en III). Dit zijn de innovaties die in de figuur rechts van de verticale streep staan. Kwadrant I: Alleen voor specifieke projecten meerwaarde In dit kwadrant bevinden zich de innovaties met een laag financieel rendement met relatieve hogere prestatie. Dit zijn innovaties die leiden tot meer ruimtelijke kwaliteit en meervoudig Het Hoogwaterbeschermingsprogramma is een samenwerking van de waterschappen en het ministerie van Infrastructuur en Milieu Pagina 1 van 7

2 gebruik van de dijk (multifunctionaliteit). Deze innovaties kunnen alleen worden toegepast in specifieke projecten. Op programmaniveau zal dit niet leiden tot grote kostenbesparingen. Het rendement van deze innovaties kan worden vergroot door cofinanciering via andere belanghebbenden. Kwadrant II: Direct toepassen in project (laag hangend fruit) In dit kwadrant bevinden zich de innovaties die een relatieve hogere prestatie en in potentie een hoog rendement hebben. Door het beperkte risico kunnen deze innovaties direct opgenomen worden in reguliere verkenningen, waarbij de innovatie op een beperkt aantal dijkvakken ingezet kan worden. Als er relatief veel dijkvakken zijn waarbij de innovatie kan worden ingezet dan is een projectoverstijgende verkenning zinnig. Kwadrant III: Breed onderzoeken (inclusief testen en valideren) Door de relatief lage prestatie, als gevolg van (technische) onzekerheden of aan gebrek van draagvlak, is het risico voor de innovaties in dit kwadrant relatief groot. Echter, door het hoge financiële rendement zijn deze innovaties op programmaniveau wel erg interessant. Voor deze innovaties is het nodig om voorbereidend praktijkonderzoek te doen. Bijvoorbeeld door het uitvoeren van praktijkproeven in projectoverstijgende verkenning. In dit praktijkonderzoek kunnen productinnovaties verder worden getest en gevalideerd en kan het (bestuurlijk) draagvlak voor de innovatie worden gezocht. Kwadrant IV: niet oppakken Voor innovaties uit dit kwadrant is het advies om er voorlopig niks mee te doen vanwege relatief lage prestatie en een laag rendement. Het risico is voor het programma nog te groot om de innovatie te dragen. Deze innovaties vallen dus af voor het tweede programma Conclusies kansenscan Uit de kansenscan volgt een groot aantal innovaties die in potentie veel kunnen bijdragen aan het slimmer, sneller en doelmatiger realiseren van het programma. Geconcludeerd wordt dat: Het toepassen van innovaties op het gebied van Macrostabiliteit kan leiden tot een kostenbesparing voor het programma van 20 tot 50 miljoen; Op het gebied van Macrostabiliteit zijn veel productinnovaties (o.a. Inside technieken, MS6, korte damwanden, MS5) en kennisontwikkelingen (sterkte veen, zonering, ongedraineerd rekenen, MS1) die bijna gereed zijn om in een project toe te passen. Voor een enkel project zijn de risico s te groot om de nieuwe kennis of innovatie te implementeren. Deze risico s kunnen worden verkleind in een projectoverstijgende verkenning (POV). Aangezien er op dit moment veel ontwikkelingen rondom macrostabiliteit zijn (CIP, KIS, HWBP2, WTI2017), is het aan te bevelen om een roadmap op te stellen waarin wordt aangegeven hoe nieuwe inzichten door het uitvoeren van projecten voor het totale programma toepasbaar kan worden gemaakt. Deze roadmap kan onderdeel/resultaat zijn van een projectoverstijgende verkenning. Innovaties macrostabiliteit en projecten De innovaties die betrekking hebben op macrostabiliteit zijn met name geschikt voor projecten met slappe ondergrond (klei en veen). Een groot gedeelte van deze projecten bevindt zich in een gebied met dikke pakketten slappe lagen (zie bijlage 1). Uit eerder onderzoek (voor huidige HWBP-programma) volgt dat de kosten van versterkingsonderzoek voor macrostabiliteit hier vele malen hoger is. Voor bijvoorbeeld dijkvakken in het bovenrivierengebied met dunne slappe lagen zijn deze versterkingskosten dus lager. Dit kan een factor 5 tot 10 verschillen. Hierdoor zou kunnen worden gesteld dat een POV zich bovenal zou kunnen richten op vakken met dikke pakketten slappe lagen. Binnen het nhwbp programma zijn veel kansrijke projecten. Het faalmechanisme macrostabiliteit speelt in 287 km van de totale opgave. Een deel hiervan was al geprogrammeerd in het programma Daar komt in het concept programma nog 49 km aan projecten bij die afgekeurd zijn op macrostabiliteit, waarvan 25 km hoog urgent. Op de volgende bladzijde is een indicatief overzicht gegeven van de opgave per waterschap voor het faalmechanisme macrostabiliteit binnenwaarts. In het overzicht zijn alleen de km dijk opgenomen met een waardering urgentie Hoog en/of urgentie hoog van een ander faalmechanisme. Pagina 2 van 7

3 Daarnaast zijn de km s dijk die onderdeel zijn van de POV Centraal Holland, niet in het overzicht opgenomen. Beheerder Kosten [miljoen ] Lengte [km] Waterschap Groot Salland 102,7 12,3 Waterschap Rivierenland 224,8 17,6 Waterschap Scheldestromen 65,4 4,3 Waterschap Vallei en Veluwe 43,4 9,2 HHRS van Rijnland 42,8 2,4 HHRS van Schieland en de Krimpenerwaard 194,8 13,4 Waterschap Noorderzijlvest 139,9 10,1 Waterschap Rijn en IJssel 1,8 0,2 totalen 815,5 69,5 * inschatting totale kosten project (KOSWAT), incl. evt. kosten voor maatregelen andere faalmechanismen Het project #2 Lingewaal-Neerijnen (22I) van waterschap Rivierenland is het project met de hoogste urgentie in het concept programma Voorstel implementatie innovaties macrostabiliteit in projecten Om bovenstaande kansrijke innovaties (kwadranten II en III uit figuur 1) in de projecten te laten landen, stelt het programmabureau het volgende voor: Voor het programma in te zetten op de projectoverstijgende verkenning Macrostabiliteit; De beschikbare kennisinnovaties voor Macrostabiliteit (MS1a, MS1b en MS2) te ontsluiten naar de projecten die gaan starten met verkenningen (programma ) en gezamenlijk met de waterschappen in de pré-verkenning de veiligheidsopgave vast te stellen; Het opstellen van een roadmap waarin wordt aangegeven hoe nieuwe inzichten door het uitvoeren van projecten voor het totale programma toepasbaar kan worden gemaakt, aangezien er op dit moment veel ontwikkelingen rondom macrostabiliteit zijn (CIP, KIS, HWBP2, WTI2017); Voor innovaties uit kwadrant 2 en 3 faciliteiten vanuit programmabureau ontwikkelen voor testen en valideren van kansrijke technische innovaties. Voorstel is om, vooruitlopend op de POV macrostabiliteit, samen met programma HWBP-2, de waterschappen, de Taskforce Deltatechnologie en Kennisforce Hoogwaterbescherming i.o. reeds op zoek te gaan naar koppeling van innovaties aan potentiële proefvakken uit HWBP-2, RvdR en nhwbp (en indien mogelijk projecten!); Voor innovaties uit kwadrant 1 kan één innovatie nog wel kosteneffectief zijn voor een specifiek dijktraject. Het programmabureau zal, indien van toepassing, deze informatie ontsluiten naar het desbetreffende project en hierover adviseren. Pagina 3 van 7

4 Bijlage 3A: kaart Nederland met veenlagen en afkeuring stabiliteit Pagina 4 van 7

5 Bijlage 3B: groslijst potentiële innovaties macrostabiliteit De innovaties in de 2 e kansenscan zijn in onderstaande indelingen opgenomen. 7. GeoClay Liner nieuw = MS9 16. Sonderingen MS1a 26. JLD Dijkstabilisator MS6 29. DMC buis MS3 20. GeoTubes MS9 Code/ resultaat MS1a MS1b MS2 MS3 MS4 Beschrijving innovatie 1 e kansenscan Optimaliseren traditioneel ontwerp (berm/taludverflauwing) met nieuwe kennis en inzichten voor sterkte veen, ongedraineerd rekenen en waterspanningen in dijken. Kennis en rekenmodellen die de laatste jaren in de verschillende onderzoeksprogramma s zijn ontwikkeld, kunnen worden gebruikt. Door toepassen inzichten en kennis uit Dijken op Veen en WTI 2017 kan de sterkte van veen en slappe (organische) klei beter worden bepaald. Ander speerpunt hierbinnen betreft nieuwe kennis en inzichten betreffende waterspanningen in dijken, en gebruik te maken van reeds beschikbare sonderingen om de lokale schuifsterkte nauwkeuriger te bepalen. Optimaliseren traditioneel ontwerp door gebruik nieuwe stabiliteitsmodellen (Bishop c en phi 0, Spencer van der Meij) en bijbehorende modelfactoren. Deze aspecten kunnen ook als onderdeel van het ontwerpinstrumentarium worden opgepakt. Het ontwerpinstrumentarium (Technisch rapport macrostabiliteit: TRMD) is echter nog nergens belegd. Hetzelfde geldt voor enkele andere in het TRMD weergegeven zaken. Zonering en reststerkte:optimaliseren traditioneel ontwerp door verder uitwerken veiligheidsfilosofie (zonering/ reststerkte). Niet elke afschuiving leidt tot falen van de dijk. Er is altijd sprake van reststerkte, na het afschuiven van het binnentalud van een dijk, maar dit is afhankelijk van de plaats aan de binnenzijde waar de afschuiving plaatsvindt Op basis van reststerkte onderzoek (binnen SBW Golfoverslag) kan de zoneringsmethode (benutten overhoogte en overbreedte en daarbij ook restbreedte) worden verbeterd waardoor de methode ook voor golfoverslagdebieten > 0.1 l/m/s kan worden toegepast. Hierdoor kan in voorkomende gevallen veel winst worden behaald. Dit aspect kan ook als onderdeel van het ontwerpinstrumentarium worden opgepakt (SBW Golfoverslag).(eerste resultaten worden medio november 2013 verwacht) Optimalisering door monitorings- en rekentechnieken: De laatste jaren is een enorme stap gezet in de ontwikkeling van monitoringsen rekentechnieken. Door deze technieken voor ontwerp en uitvoering van dijkversterkingen in te zetten kan het ontwerp worden geoptimaliseerd en de uitvoeringstijd worden verkort. Als de technieken worden afgestemd op processen voor inspectie, toetsen, ontwerp en calamiteitenbestrijding is een enorme efficiëntie te halen bij het beheer van waterkeringen. Optimaliseren damwandontwerpen generiek:in vergelijking tot de toepassing van traditionele ontwerpen is voor de toepassing van constructieve maatregelen zoals damwandconstructies minder kennis en ervaring. In de huidige praktijk worden vaak niet gevalideerde en conservatieve uitgangspunten gehanteerd. Nieuwe kennis, en betere/eenduidiger methodes en richtlijnen kunnen worden gebruikt. Onder andere vanuit HWBP2 (bijv. corrosietoeslag) en WTI 2011 Lopende ontwikkelingen SBW 2011, WTI 2017, Dijken op Veen, Markermeerveen ontrafeld SBW 2011, WTI 2017 Floodcontrol 2015 / 2100, IJkdijk, Livedike, DAM, DDSC Corrosieonderzoek HWBP2, Best practices (staffelen, buispalen, ) SBW 2017 (Treem), ontwerprichtlijn stabiliteitschermen Pagina 5 van 7

6 Code/ resultaat Beschrijving innovatie 1 e kansenscan (bijv. ontwikkeling TREEM en ontwerprichtlijn stabiliteitschermen groene versie ) zijn de laatste tijd diverse onderzoeken uitgevoerd ter invulling van kennisleemten. Lopende ontwikkelingen MS5 Optimaliseren damwandontwerpen locatie specifiek met korte damwanden en waterontspanners: In het verleden is veel onderzoek gedaan naar korte damwanden (damwanden die meters onder het maaiveld worden afgewerkt, als o.a. kostenbesparend alternatief voor lange verankerde damwanden (1). Deze kunnen effectief zijn in gebieden waar een zandlaag met hoge waterspanningen opdrijven veroorzaakt. Ondanks gevalideerde methode (uitgevoerde centrifugeproef) dient voor uitvoering de inbreng methode nog nader te worden onderzocht. Met geringe extra onderzoek kan de innovatie waarschijnlijk worden toegepast. Lastige is alleen dat dit op weinig plekken in Nederland toepasbaar is. De winst voor het totale programma is daarom gering maar voor een dijktraject waar dit in potentie kan worden toegepast, levert het al winst op t.o.v. een lange al dan niet verankerde damwand (of diepwand of palenscherm). Best practices, onderzoek korte damwanden MS6 Inside technieken(dijkdeuvels, MIP, Dijkvernageling): Binnen Inside zijn diverse innovatieve technieken, Dijkdeuvels, MIP en Dijkvernageling beproefd. De technieken zijn nog niet uitontwikkeld. Daarbij wordt opgemerkt dat bij Waterschap Rivierenland de aanbesteding van de dijkversterking KIS is gestart. Dit is een functionele aanbesteding waar bijzondere waterkerende constructies Inside, KIS, HWBP2 door de aannemer moeten worden ontworpen en geïnstalleerd. Een aanbieder mag hier ook met een aanbieding komen met 'niet bewezen' technieken, waarvoor speciale toetsing- en acceptatieprocedures zijn opgesteld. Vergelijkbaar met INSIDE technieken kan ook de JLD Dijkstabilisator worden genoemd. MS7 Geotextielen/Geogrids:Geotextielen / geogrids worden in de wegenbouw veelvuldig toegepast. Voor waterkeringen kan hiermee de macro-stabiliteit worden verhoogd. Toepassing wordt in ieder geval gezien tijdens de uitvoering. Daar waar minder ruimte voor dijkversterking is, bijvoorbeeld a.g.v bebouwing wordt verwacht dat onbekend geogrids een kosteneffectieve oplossing kan zijn. Verder wordt de oplossing Geo Clay Liners als een mogelijke kosteneffectieve oplossing gezien. MS8 Versterkt sediment voor macrostabiliteit: Belgie Aanvullingen 2e kansenscan # Titel 2 e kansenscan Beschrijving innovatie 7= MS9 Geo Clay Liner tbv macrostabiliteit Een GCL (geo clay liner) is een meerlaags geotextiel waarin bentonietpoeder is verwerkt en die in aanraking met water volkomen water-ondoorlatend wordt. Alternatief voor bermen, damwanden. Voordelen o.a.: minder materiaal, eenvoudiger uitvoering, waterdichtheid. Materiaal is reeds toegepast in buitenland. Pagina 6 van 7

7 16 schuifsterkte uit sonderingen 20 baggerslib in geotextiel 26 JLD dijkstabilisator 29 DMC Door de schuifsterkte van grondlagen af te leiden uit sonderingen, die toch altijd al worden uitgevoerd, komt veel meer informatie over de schuifsterkte van de grond beschikbaar. Hiermee kunnen binnen dijkvakken sterkere en zwakkere secties worden onderscheiden. Hiermee kan een doelmatiger dijkversteringsontwerp worden gemaakt. Binnen WTI 2017 wordt het bepalen van schuifsterkte uit sonderingen geimplementeerd. Duurzaam hergebruik (licht verontreinigd) baggerslib met geotextiele tubes voor oever bescherming en kade versterking (ipv toepassing met zandspecie of conventioneel ophogen). Aantonen werking in extra proeflocaties. Nieuwe product/techniek met ankers als alternatief voor damwanden/diepwanden. Goedkopere, vervormingen blijven tot een minimum beperkt, geschikt bij weinig ruimte, weinig overlast. Het Dijkmonitoring en conditioneringssysteem (DMC) monitort, en reguleert de condítie van dijken door actief water af te voeren wanneer dit nodig is. Dit kan macro-instabiliteit (en piping) voorkomen of de grootte van de maatregel sterk beperken (doelmatiger dijkversterkingsontwerpen als alternatief waar dure grondbermen nodig zouden zijn). Werking is aangetoond in de praktijk. Pagina 7 van 7