GROFZANDBARRIÈRE Een innovatie in de dijkversterking. Koen van Gerven Ulrich Förster

Transcriptie

1 GROFZANDBARRIÈRE Een innovatie in de dijkversterking Koen van Gerven Ulrich Förster

2 Inhoud presentatie Aanleiding voor het onderzoek Werking GZB GZB ten opzichte van andere pipingmaatregelen Haalbaarheidsonderzoek GZB Pilot GZB in Gameren

3 Aanleiding voor het onderzoek Grote opgave -> km versterken op piping Besparing op traditionele technieken > circa 25 % Beperken van ruimtelijke aantasting en overlast Duurzaam door gebruik natuurlijke materialen Werkwijze: 1. Haalbaarheidsonderzoek door Deltares 2. Maakbaarheidsonderzoek 3. Pilot Gameren

4 Pipingproces

5 Pipevorming

6 Hoe werkt de grofzandbarrière? Secundaire erosie in de pipe: grotere korrels zijn moeilijker te eroderen van de bodem van een pipe (model van Sellemeijer). The coarse sand barrier Primaire erosie aan de kop van de pipe

7 Hoe werkt de barrière?

8 Hoe werkt de barrière?

9 Hoe werkt de barrière?

10 Close-up overgang GZB/fijn zand

11 Oplossingsfamilies Kwelwegverlenging Drainagetechnieken Filterschermen

12 Kwelwegverlenging Principe: remt de kwelstroom, geen pipes Kenmerken: Voorkomt wél het ontstaan van pipes Minder kwelwater: gevolgen watersysteem/waterkwaliteit? Waterstandsafhankelijk: hogere rivierwaterstand, langere bermen/schermen nodig Uitvoeringen: binnendijks (pipingberm) of voorland (afdichting) verticaal (kwelscherm, heavescherm)

13 Drainagetechnieken Principe: verlaagt waterspanning, houdt zand tegen Kenmerken: Voorkomt wél het ontstaan van pipes Meer kwelwater: gevolgen watersysteem, waterkwaliteit? Waterstandsafhankelijk: hoger rivierwater, dan meer drainagewater Binnendijks, bij beperkte ruimte mogelijk Uitvoeringstypes: Verticale bronnen Grindkoffer DMC / horizontale drains

14 Filterschermen Principe: laat water door, houdt zand tegen Kenmerken: Voorkomt níet het ontstaan van pipes Handelingsperspectief beheerder? Monitoring werking? Waterstandsonafhankelijk Altijd binnendijks Uitvoeringstypes: Verticaal zanddicht geotextiel Grofzandbarrière Doorlatende kokerprofiel schermen

15 Overzicht oplossingsfamilies

16 Haalbaarheidsonderzoek GZB Hypothese: Doorgroeien van een pipe wordt bepaald door de lokale gradiënt aan de kop van de pipe. De barrière is doorlatender dus zijn gradiënten in de barrière lager dan in het achtergrondzand. Selectie barrièremateriaal met hoge weerstand tegen primaire erosie.

17 Grofzandbarrière veld en lab In het veld In het lab

18 Kleine-schaalproeven

19

20

21 Test GZB op IJkdijk terrein (2012)

22 Medium-schaalproeven

23 Medium-schaal test

24 Pipeontwikkeling parallel aan barrière Pipe vormt, groeit terug naar barrière en verbreedt langs de barrière Afbrokkeling van barrière in pipe op grensvlak tussen barrière en pipe

25 Pipevorming de barrière in (schade) Schade: moeilijk vast te stellen door afbrokkeling van barrière. De pipe voor de barrière is dieper dan in kleine-schaal proeven 1 of meerdere pipes groeien in de barrière.

26 Korte groeistap Korte groei: significante ontwikkeling van 1 of meerdere pipes, maar geen progressie voorbij halverwege de barrière.

27 Middellange groeistap

28 Lange groeistap

29 Gradiënten in de barrière parallel aan stroming indicator voor kritieke gradiënt.

30 Pipingproces Gradiënten in de barrière nemen toe tot lange groeistap. Op basis van de locatie van pipe bij de groeistap wordt bepaald welke van de 3 gradiënten het meest representatief is voor die groeistap 30

31 3D USACE-ERDC proeven 31

32 Sterkte criterium: lange groeistap Lange groeistap als sterkte criterium: beter te bepalen dan schade, zowel visueel tijdens proef als in metingen van waterspanningen; hogere sterkte dan schade; nog steeds reststerkte 32

33 Deltagoot experiment Dijk kleilaag Wel Kopsloot Water stroomt onder de dijk Pijpen voor het verzadigen van het zand Grofzandbarrière

34

35

36

37

38

39

40 Verdichting zandpakket auquifer

41 Aanleg GZB

42 Posities waterspanningsmeters Test 1

43

44

45

46

47

48 Opbouw 1ste Deltagoot proef

49 Deltagoot Test 1 bij max. belasting

50 Afbreken Test 1 vanwege lekkage

51 Afgraving na Test 1

52 Afgraving na Test 1

53 Afgraving na Test 1

54 Afgraving na Test 1

55 Afgraving na Test 1

56 Start Deltagoot Test 2

57 Zandmeevoerende wellen Test 2

58 Zandmeevoerende wellen Test 2

59 Test 2 Afgraven opgehoopt zand

60 Tracers

61 Tracers

62 Film bezwijken

63

64

65

66

67

68

69 Contourplots waterspanningen

70 Voorlopige conclusies Inzicht verkregen in piping proces en progressie pipe in stappen effect van diepte barrière is van belang voor progressie verhouding sterkte barrière en achtergrondzand is van belang voor schade Voorlopig criterium bepaald, geschikt voor modeleren op alle schalen in 2D: kritieke gradiënt over 10 cm met 4 cm pipe reststerkte: criterium is conservatief voor long growth, en bezwijken is bij hoger verval hoog doorlatendheidscontrast is gunstig voor berekend kritiek verval Deltagoot met zwakkere GZB2 heeft al een veel hoger verval kunnen keren dan een kering zonder maatregel.

71 Gameren: hoogwater begin januari 2018

72 Pilot locatie Gameren