BOUWSTENEN VOOR HET VERSTERKEN VAN EEN DIJK

Transcriptie

1 BOUWSTENEN VOOR HET VERSTERKEN VAN EEN DIJK Concept november 2016 Inhoud 1. INLEIDING OVERZICHT BOUWSTENEN OM HOOGTEPROBLEEM OP TE LOSSEN OVERZICHT BOUWSTENEN OM BINNENWAARTSE INSTABILITEIT/ AFSCHUIVEN BINNENTALUD TEGEN TE GAAN OVERZICHT BOUWSTENEN OM PIPING TEGEN TE GAAN OVERZICHT BOUWSTENEN VOOR BUITENWAARTSE STABILITEIT / OM AFSCHUIVEN VAN BUITENTALUD TEGEN TE GAAN UITWERKING STAPPEN KEUZEPROCES VAN BOUWSTENEN NAAR VOORKEURSALTERNATIEF

2 2

3 1. INLEIDING Het doel van deze notitie is om alle betrokkenen bij een dijkversterking inzicht te geven te geven in de mogelijkheden om een dijk te versterken. Deze mogelijkheden noemen we Bouwstenen. In deze notitie worden alle mogelijke bouwstenen voor een dijk gepresenteerd in de vorm van schetsen. Het gaat om bouwstenen: 1. Om een hoogteprobleem van de dijk op te lossen; 2. Om het gebrek aan binnenwaartse stabiliteit op te lossen, oftewel te voorkomen dat de dijk aan de binnenkant afschuift; 3. Om piping tegen te gaan, of te wel voorkomen dat zand met de kwel wordt meegevoerd; 4. Om het gebrek aan buitenwaartse stabiliteit op te lossen, oftewel te voorkomen dat de dijk aan de buitenkant afschuift. De eerste stap in het plan c.q. keuzeproces om te komen tot een definitief ontwerp van dijk is t het op een rij zetten van mogelijke bouwstenen. Vervolgens volgens worden deze bouwstenen stap voor stap uitgewerkt, beoordeeld en gecombineerd. Uiteindelijk leidt dit tot het definitief ontwerp van de dijk. Dit noemen we het Voorkeursalternatief of afgekort VKA. Het VKA wordt opgenomen in het zogenaamde Projectplan Waterwet. De stappen in het plan c.q. keuzeproces naar het Voorkeursalternatief zijn: Stap 1: Identificeren van bouwstenen: technisch mogelijke manier om de dijk te versterken Stap 2: Selectie van kansrijke bouwstenen: per dijkvak bekijken welke specifiek veiligheidsprobleem daar speelt en welke bouwstenen daar een oplossing bieden Stap 3: Samenstellen oplossingsrichtingen: is een samenstelling van kansrijke bouwstenen langs het hele dijktraject Stap 4: Selectie kansrijke oplossingsrichtingen Stap 5: Uitwerken kansrijke oplossingsrichtingen (alternatieven) Stap 6: Effectbeschrijving Stap 7: Vaststellen voorkeursalternatief en Projectplan Waterwet Deze stappen worden hierna uitvoeriger toegelicht. Vervolgens wordt een overzicht gegeven van alle mogelijke bouwstenen. 3

4 4

5 2. OVERZICHT BOUWSTENEN OM HOOGTEPROBLEEM OP TE LOSSEN Als een dijk niet hoog genoeg is dan kan water over de dijk stromen. Dit stromende water holt aan binnenkant de dijk uit en de dijk kan daardoor bezwijken. Dit kan ook al gebeuren door golfoverslag. De dijk is dan weliswaar hoog genoeg om de waterstand te keren, maar de golven slaan er overheen. De hoeveelheid water die over de dijk slaat, noemen we het overslagdebiet. De vereiste kruinhoogte van de dijk wordt berekend op basis van de verwachte waterstanden, de golfhoogtes die kunnen optreden en het toegestane overslagdebiet. Bouwstenen zijn: 1. Rivierverruiming 2. Buitenwaartse verhoging kruin 3. Binnenwaartse verhoging kruin 4. Keerwand op de dijk 5. Taludverflauwing buitenzijde 6. Taludbescherming binnenzijde 7. Talud verruwen buitenzijde 8. Golfdempende maatregelen 5

6 Een bouwsteen is het verlagen van de verwachte waterhoogte. Dit kan door ter plaatse en/of benedenstrooms (niet bovenstrooms) de rivier te verruimen door de dijk landinwaarts te verleggen. Het hoger maken van de kruin van de dijk is de meest voor de hand liggende bouwsteen. Als dijk hoger wordt dan wordt deze ook breder, want het binnen- en buitentalud mag geen steilere helling hebben dan 1: 3. Dus 1 meter omhoog betekent aan onderkant aan weerszijden 3 meter breder. Een optie is om de verbreding geheel aan de binnenzijde te laten plaatsvinden. Als de dijk hoger wordt dan kan deze verbreding ook aan de buitenzijde van dijk plaatsvinden. Dit kan gevolgen hebben voor de doorstroming van de rivier. De dijk kan hoger worden gemaakt door een keermuur te maken op de kruin van de dijk. Deze moet wel met een constructie worden verankerd in dijk. 6

7 Door het talud flauwer te maken (minder steil) worden golven meer geremd en kan de dijk iets minder hoog worden aangelegd. Het is ook mogelijk om het overslaan van golven te accepteren. De binnenkant van de dijk moet dan extra worden beschermd tegen het overslaande water. Ook moet het achterliggende gebied het water kunnen verwerken. Een mogelijkheid om de golfoploop te remmen waardoor de golven minder hoog zijn, is het verruwen van het talud met bijvoorbeeld stenen. De dijk hoeft dan iets minder hoog te worden aangelegd. Ook door beplanting worden de golven geremd en zijn deze minder hoog. De dijk hoeft dan iets minder hoog te worden aangelegd. Nadeel van beplanting is dat deze de doorstroming van de rivier kunnen remmen. 7

8 8

9 3. OVERZICHT BOUWSTENEN OM BINNENWAARTSE INSTABILITEIT/ AFSCHUIVEN BINNENTALUD TEGEN TE GAAN Als een tijdje hoogwater tegen de dijk aanstaat dan dringt het water langzaam de dijk in. Na verloop van tijd is de hele dijk van binnen verzadigd met water. Zand en klei zijn heel stevig als het droog is, maar als de waterdruk tussen de klei en zandkorrels toeneemt, dan neemt de sterkte af. Het gevolg is dat klei en zandkorrels langs elkaar kunnen gaan schuiven. Een van de meest voorkomende situaties is dat de dijk aan de binnenkant afschuift. Het binnentalud van de dijk is dan niet stevig genoeg, of te wel niet stabiel genoeg. Bouwstenen zijn: 1. Verflauwen binnentalud 2. Buitenwaartse kruinverlegging i.c.m. steunberm binnenzijde 3. Steunberm binnenzijde 4. Vernagelingstechnieken 5. Diepwand binnenzijde 6. Diepwand buitenzijde 7. Damwandconstructie 8. Kistdam 9. Waterontspanners 10. Boorpalenwand 9

10 Door het binnentalud te verzwaren met grond wordt voorkomen dat het binnentalud kan afschuiven. De kruin kan naar de buitenzijde worden verschoven, de bestaande kruin wordt (deels) afgegraven en er wordt een steunberm aangelegd aan de binnenzijde. Op deze wijze ontstaat er een stabielere dijk. Vernagelingstechnieken Het aanbrengen van een steunberm aan de binnenkant geeft tegenwicht aan het binnentalud waardoor dit minder snel afschuift. Door het aanbrengen van stalen of kunststof stangen wordt het binnentalud versterkt en schuift daardoor minder snel af. 10

11 De wand van stalen platen (zogenaamde damwanden) voorkomt het afschuiven van het binnentalud. Veelal is de verwachte kracht op de damwand zo groot dat bovenin een trekstang wordt aangebracht die in de dijk is verankerd. In de dijk kan een betonnen wand worden aangebracht waardoor afschuiven niet leidt tot bezwijken van de waterkering. Deze constructie is vergelijkbaar met de constructie aan de buitenzijde, zie hierboven. In de dijk kan aan beide zijden van de kruin een wand worden aangebracht van stalen damwanden. Deze worden aan de bovenkant aan elkaar verbonden waardoor een zeer stevige constructie ontstaat. 11

12 Tijdens hoogwater loopt de dijk vol met water. Als dit water de kans krijgt om weer weg te stromen via een waterontspanner, dan verlaagt dit de waterdruk in de dijk hetgeen gunstig is voor de stabiliteit. Aan de teen worden stevige betonnen palen aangebracht. Net als bij een stalen damwand wordt daardoor het afschuiven van het binnentalud voorkomen. Tussen de palen is er ruimte. De palen kunnen bovenin aan elkaar gekoppeld worden, hetgeen het geheel nog sterker maakt. 12

13 4. OVERZICHT BOUWSTENEN OM PIPING TEGEN TE GAAN Een dijk is nooit waterdicht. Bijna altijd stroomt langzaam, soms heel langzaam, water door en onder de dijk. Dit noemen we kwel. Kwel is vaak geen probleem. Achter de dijk moet het water worden afgevoerd. Daarom ligt er vaak een sloot die het water opvangt, een zogenaamde kwelsloot. Kwel wordt een probleem voor de stevigheid van de dijk als zand wordt meegevoerd. Dit noemen we Piping. De dijk wordt dan langzaam van binnenuit uitgehold. Aan de dijk zie je niets, maar bij hoogwater kan de dijk ineens inzakken. Bouwstenen zijn: 1. Steunberm binnenzijde 2. Waterontspanner 3. Geotextiel 4. Kleilaag buitenzijde 5. Damwandconstructie binnenzijde 13

14 Door het aanbrengen van een steunberm wordt de weg van het water langer en neemt de weerstand toe. Het water stroomt dan minder hard waardoor het geen zand meer meevoert. Door het kwelwater af te vangen wordt voorkomen dat het zand kan gaan meevoeren. Door het aanbrengen van doorlatend scherm (geotextiel) wordt voorkomen dat zand wordt meegevoerd. Het water kan wel door het scherm heen, het zand niet. Door het aanbrengen van kleilaag op het buitentalud en in het voorland van de dijk kan veel minder water de dijk indringen en neemt de kwel sterk af en daarmee ook de kans op meevoeren van zand. 14

15 Een damwandcontructie in de teen van dijk aan de binnenkant verlengt de weg van het water waardoor de weerstand toeneemt en het water minder snel stroomt. Hierdoor neemt het geen zand meer mee. 15

16 16

17 5. OVERZICHT BOUWSTENEN VOOR BUITENWAARTSE STABILITEIT / OM AFSCHUIVEN VAN BUITENTALUD TEGEN TE GAAN Als een tijd hoogwater tegen de dijk aanstaat dan dringt het water langzaam de dijk in. Na verloop van tijd is de dijk verzadigd met water. Als het waterpeil in de rivier dan snel daalt, dan loopt het water langzaam de dijk uit. Door het water in de dijk is het grondlichaam extra zwaar en minder stabiel waardoor de dijk naar buiten kan afschuiven. Bouwstenen zijn: 1. Verflauwen buitentalud 2. Constructie in de buitenteen 3. Aanbrengen steunberm 17

18 Door het buitentalud te verflauwen zal het buitentalud minder snel afschuiven. In het buitentalud kan een constructie worden aangebracht die afschuiven van het buitentalud voorkomt. Door het buitentalud te verzwaren met grond wordt voorkomen dat het buitentalud kan afschuiven 18

19 6. UITWERKING STAPPEN KEUZEPROCES VAN BOUWSTENEN NAAR VOORKEURSALTERNATIEF Hieronder wordt in 7 stappen aangeven hoe het keuzeproces verloopt van stap 1 Identificeren Bouwstenen naar stap 7 het vaststellen van het Voorkeursalternatief Uitgangsproduct ensembles Veldonderzoek BEOORDELING (ZEEF 1) Oplossen probleem Eisen en wensen stakeholders (KES) Te beheren en onderhouden Technisch haalbaar Sober en doelmatig BOUWSTENEN KANSRIJKE BOUWSTENEN Stap 1 en 2: Identificeren bouwstenen en bepalen kansrijke bouwstenen De eerste stap is het op een rij zetten van mogelijke bouwstenen per dijkvak. Naast het op te lossen faalmechanisme, zijn gebiedskenmerken, de opbouw van de ondergrond en de resultaten van de ensemblewerkgroepen belangrijke input. De bouwstenen worden vervolgens beoordeeld. Dit noemen we zeef 1a. Dit is een eerste beoordeling op hoofdpunten. Dit zijn: 1. Lost de bouwsteen het technische probleem in voldoende mate op. 2. De eisen en wensen van de stakeholders, waaronder van de ensembles 3. De mogelijkheden om de bouwstenen te beheren en onderhouden 4. Technische haalbaarheid: het moet wel mogelijk zijn om deze bouwsteen in het beschouwde gebied te realiseren 5. Voldoen aan de criteria van de subsidie: dit betekent dat de bouwsteen voor het gebied sober en doelmatig moet zijn. ONTWERPSESSIE Opstellen oplossingsrichtingen OPLOSSINGSRICHTINGEN ONTWERPSESSIE Opstellen kansrijke oplossingsrichtingen KANSRIJKE OPLOSSINGSRICHTINGEN Stap 3 en 4: Samenstellen oplossingsrichtingen en bepalen kansrijke oplossingsrichtingen De kansrijke bouwstenen worden gecombineerd tot verschillende mogelijke oplossingsrichtingen langs het dijkvak. Het gaat hierbij om een integraal ontwerpproces waarbij de oplossingsrichtingen worden gevormd op basis van onder andere technische, beheer, financiële, ruimtelijke aspecten. Uit de mogelijke oplossingsrichtingen worden vervolgens de kansrijke oplossingsrichtingen geselecteerd. Dit noemen we zeef 1b: Voldoet aan doelbereik: norm waterveiligheid & binnen toelaatbare planning (dijk veilig voor 2022) Geen onoverkomelijke belemmeringen: juridisch, bestuurlijk, beheer HWBP subsidiabiliteitscriteria: sober en doelmatig (voor overige functies moeten alternatieve financieringsbronnen beschikbaar zijn). 19

20 ONTWERPSESSIE Uitwerken tot alternatieven Effectbeschrijving BEOORDELING (ZEEF 2) m.e.r. criteria Uitwerken VASTSTELLEN Stap 5 en 6 Uitwerken kansrijke oplossingsrichtingen en effect beschrijven De geselecteerde oplossingsrichtingen worden uitgewerkt (bepalen afmetingen) tot verschillende mogelijke alternatieven voor versterking van de dijk. Van deze alternatieven worden de effecten beschreven en kosten voor aanleg en beheer bepaald. Het gaat hierbij om alle mogelijke effecten die in een milieueffectrapportage aan de orde zijn, zoals technische haalbaarheid, kosten, natuur, milieu, recreatie, ruimtelijke kwaliteit, hinder, enz. ALTERNATIEVEN CONCEPT VOORKEURS- ALTERNATIEF Op basis van de beschreven effecten en de kosten wordt een afweging gemaakt (overeenkomstig de milieueffectrapportage systematiek) en een voorkeur bepaald voor een alternatief. Dit is dan het zogenaamde concept Voorkeursalternatief. Stap 7: Vaststellen Voorkeursalternatief Het concept Voorkeursalternatief wordt door het bestuur van het waterschap, na overleg met stakeholders vastgesteld. Hierna worden de stukken voor de formele procedure opgesteld: - de vergunningaanvragen, hierbij wordt overlegd met de bevoegd gezagen; - het Projectplan Waterwet; - het MER. Het Projectplan Waterwet wordt door het bestuur van het waterschap vastgesteld en legt deze ter goedkeuring voor aan de provincie. Na het doorlopen van de formele inspraakprocedures (voor de vergunningen, projectplan Waterwet en MER) keurt Gedupeerde Staten van de provincie het Projectplan goed. 20

21 COLOFON Uitgave van Waterschap Rivierenland Omschrijving keuzeproces gebaseerd op cursus van Stichting Wateropleidingen, Verdiepingsmodule Ontwerpen in de Verkenningsfase 24 juni 2014 M. Groenewoud Tekeningen bouwstenen: Royal HaskoningDHV 21