Vechtkade (Waternet) – invloed baggeren & golfoverslag

De informatie is voornamelijk afkomstig van Haroen Lemmers (Waternet) en [Lemmers et al.]. Korte omschrijving project (locatie, doel van de monitoring, opdrachtgever)

Begin 2011 is Waternet gestart met de sanering van de Vecht. Hierbij wordt een saneringsprofiel gebaggerd waarbij de kans op het raken van eventuele zandlagen een probleem kan opleveren. Het contact tussen boezemwater en watervoerende lagen kan leiden tot stijging van waterspanning onder de dijk. Dit wordt hydraulische kortsluiting genoemd, een situatie waarbij een mogelijke kwelweg tussen boezem en watervoerend pakket onder invloed van een verminderde hydraulische weerstand optreedt [STOWA, 2007] en [STOWA, 2010a]. Zie Figuur 4.43.

Figuur 4.43 Schematische weergave kortsluiting.

De gele kleur geeft een zandig pakket weer, de groene kleur klei en/of veen. De rode lijnen tonen een theoretische ontgraving. De rode pijlen geven weer hoe de vermindering van hydraulische weerstand onder de Vecht, kan leiden tot een toename van waterdruk onder de kering of teensloot.

Door het grillige afzettingspatroon van de Vecht zijn in de ondergrond veel stoorlagen (tussenzandlagen) aanwezig. Ook ligt het pleistocene zand relatief dicht bij de

krijgen of dit werkelijk kan optreden is een locatie in de Vecht gekozen om een praktijkproef onder beheersbare omstandigheden uit te voeren. Zo wordt een gecontroleerd contact met een watervoerend pakket onder de bedding van de Utrechtse Vecht verkregen in een proefvak.

De proeflocatie is gekozen op basis van grondopbouw, resultaatscore van de toetsing op veiligheid secundaire keringen, en de resultaten van DAM (Dijksterkte Analyse Methode) [GeoDelft, 2007] en [Waternet, 2010A].

De dimensies van het proefvak zijn 100 meter in lengte, en 22 meter in breedte. Dit is laagsgewijs ontgraven in lagen van 50 centimeter dikte, tot een diepte van 6,40 meter min NAP, de diepte waar de top van het pleistocene zand zich bevindt.

In Figuur 4.44 is de locatie van het proefvak weergegeven alsmede het ontgravingsmodel.

Wat is er gemeten? (parameters, meetinstrumenten)

Figuur 4.44 Weergave ligging proefvak en ontgravingsmodel

Het rode vak in Figuur 4.44 geeft de ligging van het diepste gedeelte van het proefvak aan (op -6,40 meter NAP). De zwarte stippen rondom de locatie geven de geplaatste peilbuizen weer, en vormen de meetraaien. De referentieraai is op deze tekening niet zichtbaar, en bevindt zich ten zuidwesten van deze locatie op (circa 1 kilometer afstand). De inzet toont

een schematisering van het gekozen ontgravingsprofiel, met daarin de laagsgewijze ontgraving van de locatie weergegeven.

Om de stijghoogtes in zowel het eerste watervoerend pakket als het freatisch vlak gedurende de verwijdering van bodemslib en vaste bodem zo goed mogelijk te kunnen monitoren, is een meetnet gerealiseerd.

Dit meetnet bestaat uit drie raaien met peilbuizen, voorzien van loggers die de stijghoogte met een ingesteld interval meten en online (realtime) ontsluiten. Op één kilometer afstand van het proefvak is een referentieraai geplaatst om de natuurlijke variaties van het freatisch vlak en de stijghoogte te registreren.

Het meetnet bestaat uit 17 filters in het eerste watervoerend pakket op een gemiddelde diepte van 12 meter min NAP. Monitoring van het freatisch vlak gebeurt d.m.v. 12 ondiep geplaatste filters (gemiddeld -2,42 m NAP). De waterstanden in de peilbuizen zijn gemeten met leveltrack 30 dataloggers met drukopnemers, (nauwkeurigheid < 0,1% FS, VEGABAR sensoren, module en online omgeving; ontwikkeld door Realsense), en GeoBeads (ontwikkeld door Alert Solutions). Het meetinterval van de sensoren is tijdens de graafwerkzaamheden ingesteld op maximaal 15 minuten. Voorafgaand en tijdens de proef zijn de slootbodems periodiek ingemeten, waarmee eventuele veranderingen als gevolg van een toenemende grondwaterstroming in beeld gebracht worden. Dit is gedaan om tijdig te kunnen ingrijpen, indien nodig.

De ontgravingsdiepte is bepaald aan de hand van 22 mechanische boringen, beschikbare geotechnische profielen en voor dit doel speciaal uitgevoerde geologische interpretatie van de ondergrond door TNO [Deltares, 2011]. Om het effect van het saneren in de Vecht op stijghoogten in de omgeving en de stabiliteit van het bodemprofiel achter de dijk te voorspellen is bij Waternet een 2D rekenmodel in Matlab ontwikkeld [Waternet, 2010B].

Wat is het eindresultaat van de metingen?

In Figuur 4.45 zijn de metingen uitgezet zoals geregisterd in de periode vanaf 24 maart t/m 2 augustus.

Figuur 4.45 Meetreeks diepe filters.

Toelichting Figuur 4.45:

Op de horizontale as is het verloop van de tijd weergegeven van 22 mrt t/m 28 juli 2011. Het einde van de graafwerkzaamheden is ~5 mei. De Stijghoogte staan op de vertikale assen uitgezet, met de stand in meter min NAP. Te zien is dat in raai 3 (direct naast het proefvak) geen duidelijk zichtbare verhooging in de stijghoogte is als gevolg van de ontgraving. Vanaf 12/7 is er een stijging in de filters zichtbaar. Dit is veroorzaakt door de aanvulling van het neerslagtekort van de maanden ervoor als gevolg van hevige regenval.

De saneringswerkzaamheden zijn in april en mei 2011 uitgevoerd. In de meetreeks is een duidelijke toename in stijghoogte in het diepe pakket waargenomen, noch een verandering in de grondwaterstand die is toe te schrijven aan de graafwerkzaamheden in het proefvak. Volgens de ‘Leidraad Veiligheid regionale waterkeringen’ moet rekening gehouden worden met een stijghoogtetoename onder de waterkering tot aan boezempeil (toename: ~1,30 meter). Het rekenmodel van Waternet voorspelde een toename van 0,4 meter. Het wordt duidelijk dat de stijghoogten in de filters in het eerste watervoerend pakket veel minder reageren op de graafwerkzaamheden in de Vecht (streefpeil van NAP -0.40 m) dan op basis de LTV moet worden aangehouden en door het 2D rekenmodel is voorspeld. De werkelijke grootte van de stijghoogtetoename als gevolg van de afnemende hydraulische weerstand bedraagt 0 tot 3 centimeter.

Verandering aanbrengen in een parameter (zoals het weghalen van bagger en sediment boven een zandlaag) van een systeem wat bestaat uit vergelijkbare fluviatiele sedimenten zal niet noodzakelijk leiden tot een extreme situatie waarbij de waterdruk tot ontoelaatbare waarden stijgt. In dit geval zijn de geohydrologische omstandigheden zo dat kortsluiting binnen de stroomgeul geen groot effect heeft op de waterdrukken buiten de stroomgordel. Zonder nader geohydrologisch onderzoek had kortsluiting volgens de LTV wel moeten

worden meegenomen als extreme belastingssituatie. Met kortsluiting laten de uitkomsten van de geotechnische berekeningen lage waardes voor de sterkte van dijkveiligheid zien welke nu, bij uitsluiten van kortsluiting veel hoger zijn.

De belangrijkste conclusie die uit deze studie getrokken kan worden is dan ook dat er een duidelijke koppeling gemaakt moet worden tussen de geotechnisch onderzoek en geohydrologisch onderzoek in vergelijkbare situaties. De ondergrond waar geotechnici mee rekenen gedraagt zich in de praktijk veelal anders dan in een aantal parameters is samen te vatten in een geotechnisch model. Het blijft belangrijk om de gebruikte modellen te toetsen aan meetwaarden uit het veld.

Tevens is het zeer waardevol gebleken om de te verwachte stijghoogte eerst te modelleren in een geohydrologisch model, alvorens over te gaan naar de validatie en calibratie van dit model aan de praktijk.

Een andere conclusie is dat dit experiment aantoont dat rekenmodellen en vereenvoudigde rekenregels een benadering geven van de werkelijkheid in het algemeen, maar in bepaalde situaties niet altijd goed aansluiten op locatiespecifieke aspecten. Het met een groter detailniveau kijken naar de lokale geohydrologische situatie kan leiden tot een aanzienlijke winst in termen van toetsresultaat.

Zijn er bijzonderheden te melden?

Geen.