BASISELEMENTEN WATERKERINGEN
4.5 GRONDWATER / WATERSPANNING
Het aanwezige water in een waterkerend grondlichaam heeft grote invloed op de sterkte en stabiliteit van de kering en is daarom een belangrijke parameter waarop de beheerder zijn aandacht richt. Van belang zijn:
– De ligging van het freatisch vlak in het dijklichaam en veranderingen hierin;
– Waterspanning/stijghoogtes in waterkering en ondergrond en veranderingen hierin. Vooral ter plaatse van laagovergangen;
– Grondwaterstroming door de verschillende bodemlagen en veranderingen hierin; – Bodemvocht (capillaire en funiculaire zone boven het freatische vlak) en veranderingen
hierin.
In tegenstelling tot de statische grondopbouw van de waterkering, zijn vochtgehaltes en wa-terspanningen in de grond in en rond keringen vaak aan veranderingen onderhevig. Dit geldt in mindere mate voor regionale waterkeringen. Over het algemeen verandert het grondwa-terpeil in bij voorbeeld boezemkades niet zeer snel door de weinig veranderende randvoor-waarden. Het boezempeil fluctueert immers weinig. Wel kunnen in combinatie met extreem langdurige neerslag of verdroging kritieke situaties ontstaan als gevolg van de veranderde vochttoestand en/of waterspanningen.
Bij rivierdijken kan de stand van het buitenwater relatief snel (t.o.v. het grondwater) toene-men en vrij snel weer dalen.
Zee- en meerdijken hebben veelal te maken met zeer kortstondige perioden van hoog water. Hierbij hebben factoren als gemiddelde binnen en gemiddelde buiten waterstand, golven en golfslag een rol in de beïnvloeding van de grondwatertoestand.
TABEL 4.6 INSPECTIEPARAMETERS GRONDWATER (TOEGEVOEGD) Inspectieparameter Significante
eenheid
Nauwkeurigheid Inspectiefrequentie Ruimtelijke spreiding
Toelichting
Vochtgehalte (veenkaden) Vochtgehalte
(%)
% Variërend van
dagelijks tot maandelijks
Puntmeting Alleen als daartoe aanleiding
betaat bijvoorbeeld door extreme droogte
Grodnwaterstand in dijk m t.o.v. NAP 5 cm. Variërend van
dagelijks tot maandelijks
Puntmeting Bij veranderende en extreem
hoge rivierwaterstanden tenminste dagelijks i.v.m. mogelijke verweking Stijghoogte
1e watervoerend pakket
m t.o.v. NAP 10 cm. Variërend van
dagelijks tot maandelijks
Puntmeting Bij veranderende en extreem
hoge rivierwaterstanden tenminste dagelijks i.v.m. mogelijk opdrijven
5
MEETTECHNIEKEN
5.1 INLEIDING
In dit hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van meettechnieken die kunnen worden toege-past voor het meten aan waterkeringen. Traditionele technieken komen aan bod, maar ook moderne technieken als bij voorbeeld remote sensing. De technieken zijn samengebracht in dit hoofdstuk om de beheerder in één bundel een zo volledig mogelijk beeld te geven van wat er thans aan meettechnieken is. Voor dit overzicht is onder ander gebruik gemaakt van het Technisch Rapport Waterkerende Grondconstructies van juni 2001[7], De PAO -cursus “Haal meer uit uw grondonderzoek” [8], de bijdrage van Dr. J.K. Van Deen [9] en de PAO -cursus “Monitoring- en Inspectietechnieken voor kades en dijken” van oktober 2005 [10].
Meettechnieken die in laboratoriumomstandigheden worden gebruikt worden niet behan-deld. Onderhavig rapport geeft een overzicht van meettechnieken die kunnen worden ge-bruikt in het veld. Alvorens in de technieken te duiken wordt in deze inleiding nog een aantal basisbegrippen gegeven. De begrippen hebben betrekking op het meten en helpen de be-heerder eisen te stellen aan de meettechnieken. Het overzicht van meettechnieken is in drie categorieën opgebouwd, traditionele technieken, moderne insitu- technieken en geofysische technieken.
5.2 BEGRIPPEN
Maximaal meetbereik: de maximaal mogelijke waarde van een meetinstrument; hierboven
wordt instrument overbelast.
Elk meetsysteem heeft een beperking over het bereik waarover de meting kan worden uitge-voerd. Denkt u maar aan een koortsthermometer. Het meetbereik is 36 tot 43 graden Celsius, ligt de temperatuur daarbuiten dan kan zij met dit instrument niet gemeten worden. Wanneer u een bepaald meetsysteem wilt inzetten zult u zich dus moeten afvragen over welk bereik u wilt meten. Dit klinkt triviaal, maar kan in de praktijk lastig blijken. Stel u wilt enige jaren op een aantal punten aan maaiveld de horizontale deformatie van een kade periodiek inspecteren. Wat is dan de te verwachten vervorming? Kiest u het meetbereik te klein dan zal bij overschrijding ervan de meting falen. De neiging is dan vaak om ruim te gaan zitten: “Ga maar uit van maximaal 1 meter horizontale vervorming”. Punt is echter dat bij een te groot gekozen meetbereik de kwaliteit van de meting nadelig wordt beïnvloed. In het voor-beeld van de thermometer: het zal moeilijk zijn de temperatuur van een persoon goed te bepalen met behulp van een oventhermometer tot 250 graden Celsius.
groot-De resolutie van een meetsysteem geeft dus aan hoeveel een bepaalde meetwaarde moet af-wijken om überhaupt meetbaar te zijn. Denkt u bijvoorbeeld aan het sonderen door de grond. Een zandlaagje met een dikte van circa 5 mm in een kleipakket zal door de afmetingen van de conus niet leiden tot een meetbare afwijking in conusweerstand of wrijving. Wordt ech-ter de waech-terspanning ook gemeten dan zal door de kleine afmetingen van het filech-ter dit wel kunnen leiden tot een meetbare afwijking. Met andere woorden de resolutie van de meting van weerstand en wrijving zijn te laag terwijl de resolutie van de meting van waterspanning wel voldoen voor detectie van de dunne zandlaag.
In de praktijk wordt de resolutie van meetsystemen zoals aangegeven in schema 5.1 en schema 5.2 bepaald door de zwakste schakel in de gehele meetketen. Dit is vrijwel altijd de omzetting van analoog naar digitaal.
SCHEMA 5.1
Meetfrequentie: het aantal metingen per tijdseenheid dat moet worden uitgevoerd om een
fysisch proces te monitoren.
Theoretisch kan men stellen dat de meetfrequentie van een sinusvormig signaal een factor 2 hoger moet zijn de hoogste frequentie van dit fenomeen. In de praktijk worden echter bedui-dend hogere frequenties (factor 3 à 5) aangehouden.
Beschouw het meten van vervormingen van een boezemkade. Normaal gesproken worden deze vervormingen bepaald door seizoensinvloeden en waterstanden. Dit zijn langzame processen en dus volstaat een lage meetfrequentie van bijvoorbeeld 1x per dag. Echter als gevolg van verkeersbelasting kunnen gedurende korte tijd wellicht veel grotere deformaties optreden. Deze zijn echter niet meetbaar door met deze lage meetfrequentie. Wil men deze effecten ook meten dan moet het meetsysteem veel sneller kunnen meten, bijvoorbeeld 1x per minuut. Stel dat er zich ook nog een flinke verkeersdrempel in de weg bevindt dan kan