Afstudeeronderzoek Hoogwaterbescherming "We krijgen de kans om met een zeer relevant onderwerp aan de slag te gaan."

Rudy (23) en Jarne (20) gaan voor het Innovatiepartnerschap van het project ‘Sterke Lekdijk’ aan de slag met het optimaliseren van het ontwerp van de grofzandbarrière. Aannemersbedrijf Van Oord uit Rotterdam is hun opdrachtgever. Het Innovatiepartnerschap is een samenwerking van het Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden met o.a. Van Oord. Het project maakt deel uit van het Hoogwaterbeschermingsprogramma: de grootste dijkversterkingsoperatie sinds de Deltawerken.

De grofzandbarrière wordt in de komende paar jaar door Van Oord en het Innovatiepartnerschap doorontwikkeld om het fenomeen piping bij rivierdijken tegen te gaan. Maar wat is piping? Wat is de nieuwe methode en hoe dragen onze studenten Civiele Techniek bij aan de volgende stap in deze ontwikkeling?

"Piping is een verschijnsel dat optreedt bij een drukverschil tussen de binnenzijde en buitenzijde van een dijk," legt Jarne uit. "Dat gebeurt bij een hoge waterstand op de rivieren, bijvoorbeeld wanneer er veel smeltwater uit de bergen door Nederland naar de zee stroomt. Het water wil dan dóór de dijk heen stromen."

In Nederland zijn dijken voornamelijk gemaakt van klei, een grondsoort die weinig tot geen water doorlaat. De bodem onder de dijk bestaat op veel plekken uit zand. Omdat zand een grotere korreldiameter heeft dan klei, laat zand meer water door. Als gevolg van het drukverschil stroomt het water dan, tussen de zandkorrels, onder de dijk door. In het achterland komt het water op plekken met een dunne kleilaag dan uit de grond. Bijvoorbeeld in sloten voor het kwelwater. 

"Op zich is dit proces geen probleem," vertelt Jarne, "maar wanneer de ondergrondse waterstroom zand gaat meevoeren, is dat wél een probleem. Onder de dijk door ontstaat dan een ‘pipe’ en vanaf dat moment noemen we het piping. Een steeds groter wordende pipe maakt een dijk op den duur instabiel, waardoor deze bezwijkt."

Er zijn verschillende manieren om hier iets tegen te doen. Je kunt bijvoorbeeld damwanden plaatsen, of met geotextiel het wegspoelen van het zand verhinderen. De methode Grofzandbarrière is een nieuwe ontwikkeling, die het tegengaan van piping sneller, goedkoper én milieuvriendelijker moet maken.

Jarne: "Bij deze methode wordt een barrière aangebracht met zandkorrels die grover en zwaarder zijn, waardoor ze niet, of nauwelijks worden meegevoerd door de waterstroom. Het grove zand werkt dan in feite als een filter. De methode maakt gebruik van bodemeigen materialen en de grovere zandkorrels kunnen lokaal worden gewonnen." 

De nieuwe methode is inmiddels in een open sleuf beproefd tijdens pilots en het proces blijkt erg arbeidsintensief. Nieuwe proeven richten zich nu op het aanbrengen van de grofzandbarrière met een kettingfreesmachine.

Jarne: "Met de kettingfrees ligt de productie aanzienlijk hoger en het is ook minder arbeidsintensief. Omdat het zand lokaal wordt gewonnen, zijn de transportafstanden kort en de uitstoot van de verschillende broeikasgassen vermindert. De gedachte is dat dit de grofzandbarrière tot een economisch haalbare, duurzame, oplossing maakt. De innovatie heeft veel potentie. Uit de komende onderzoeken moet blijken of de duurzame ontwikkeling economisch ook haalbaar blijkt."

Rudy en Jarne optimaliseren in opdracht van Van Oord het bestaande ontwerp van de grofzandbarrière en de uitvoeringswijze. Rudy: "Onze hoofdonderzoeksvraag is een theoretisch kloppend ontwerp te realiseren, dat dus met de kettingfreesmachine kan worden uitgevoerd. Ons onderzoek heeft veel samenhang met de eerdere pilots. Wij gaan met de conclusies en aanbevelingen daarvan verder." 

Het afstuderen is opgedeeld in 4 hoofdonderdelen: literatuurstudie, proeven voorbereiden, proeven uitvoeren en vervolgens iets zeggen over de bevindingen. Jarne:  "We hebben een Plan van Aanpak opgesteld, met een planning. Voor de literatuurstudie hebben we de taken verdeeld, maar de proeven gaan we straks samen uitvoeren."

Rudy: "We richten ons nu eerst op literatuur rondom dijkversterkingen, het fenomeen piping, de theorie van de grofzandbarrière en de resultaten uit het voorgaande onderzoek. Deze kennis is noodzakelijk om de stof eigen te maken en om kritisch te kunnen kijken naar de keuzes die in het onderzoek van de proeffase zijn gemaakt."

In de onderzoekende fase van het afstuderen gaan Rudy en Jarne deze kennis toepassen en naar het optimaliseren van het ontwerp kijken. "Wanneer we daarmee aan de slag gaan, zullen we veel in het lab bij de scheepswerf van Van Oord zijn," zegt Rudy.  Na die stap verwerken we de resultaten. Bij succes wordt er opgeschaald naar een medium scale labproef. Kortom: We gaan een leuke en zeker drukke periode tegemoet waarin we de kans krijgen om met een zeer relevant onderwerp aan de slag te gaan. Ik kijk erg uit naar het onderzoek en een succesvolle afronding van de studie."

Beide afstudeerders ontvangen naar verwachting in juni van dit jaar hun ingenieurscertificaat.

Jarne begon de HAN-opleiding Civiele Techniek met een havo-diploma (NT) en een stevige interesse in rivieren. Rudy startte de opleiding na de mbo-4-opleiding Watermanagement en veel belangstelling voor grote multidisciplinaire projecten in de civieltechnische wereld.

Jarne deed zijn 3ejaarsstage Civiele Techniek bij Van Oord, een internationaal opererende aannemer met een focus o.a. op baggeren, de aanleg van offshore windparken, landinfrastructuur, dijkversterking en kustbescherming. Tijdens zijn stageperiode liet Jarne weten dat hij ook graag bij dit bedrijf zou willen afstuderen. De klik was wederzijds, want er kwam een aanbieding. 

Rudy: "Jarne en ik hebben samen gekeken naar onze interesses en op welk onderwerp we ons wilden richten. In de civiele wereld behoort Van Oord tot de grotere partijen. Duurzaamheid en innovatie zijn er speerpunten. Dat maakte voor ons de keuze makkelijk." Jarne: "De opdracht is interessant en sluit goed aan bij de kennis die wij op school hebben opgedaan. We willen allebei supergraag een succes maken van deze periode bij Van Oord. Van Oord is een groot bedrijf met aanzien in de waterbouwwereld. Dat staat natuurlijk leuk op onze CV’s."

Voor Rudy was het een bewuste keuze om af te gaan studeren bij een bedrijf dat hij nog niet kende. Tijdens zijn minor werkte hij bij Aannemersbedrijf GMB in Opheusden aan het digitaliseren van een dijkversterkingsproject. Hij zegt: "Ik wil tijdens mijn opleiding graag zoveel mogelijk verschillende bedrijven zien." Dat maakt de keuze voor zijn carrière, die hij in de dijkversterking ziet, later wat gemakkelijker.

Voor Jarne ligt deze keuze nog niet vast. "Ik heb tijdens mijn minor een half jaar de cursus ‘Beleggen in Vastgoed’ gevolgd. De economische wereld en met name de lessen over beleggingsmarkten en bedrijfsvoering zijn me ontzettend goed bevallen. Momenteel ben ik naast mijn studie druk bezig om mezelf op economisch vlak te ontwikkelen, door bijvoorbeeld het FD te lezen. Wie weet kom ik in mijn latere carrière alsnog in een totaal andere tak van sport terecht… Wanneer ik uiteindelijk toch in de waterbouw terecht kom, zal het in de internationale waterbouw zijn. Ik vind de offshore waterbouw ontzettend gaaf, met name offshore wind. Mogelijk dat ik hiervoor nog ga doorstuderen in Delft."