Juridisch

mr. P. de Vries / ing. F. de Jong

Validatie gaat over het verwachtingspatroon

In de vorige Land + Water werd stilgestaan bij het begrip Verificatie waarbij het handelde om het op objectieve wijze aantoonbaar maken van de eisen van de overeenkomst, waarbij steeds naar de project specifieke context van het contract moet worden gekeken. Bij het begrip validatie is dat niet anders.

Zo wordt validatie ook genoemd in de NEN 9001 en 9000 die ten grondslag liggen aan § 19 GC 2005. In de laatste norm wordt onder 3.8.13 een definitie gegeven. Bij validatie handelt het dan om de bevestiging door de levering van objectief bewijs dat aan de eisen voor een specifiek beoogd gebruik of toepassing is voldaan. In de ISO/IEC 15288, die van toepassing kan worden verklaard bij een project op basis van Systems Engineering (SE), wordt het validatieproces nader omschreven in § 6.4.8. Het doel van het validatieproces is dat er objectief wordt aangetoond dat een werkend systeem wordt geleverd dat voldoet aan de eisen van stakeholders en dat het beoogde gebruik in de beoogde operationele omgeving wordt bereikt. Het begrip stakeholders is uitermate relevant. In het CROW Handboek wordt de definitie gehanteerd dat een stakeholder een partij is die een recht heeft in, of een belang heeft bij, een systeem. Een GC-contract wordt doorgaans bilateraal gesloten: er zijn slechts twee contractpartijen: de opdrachtgever en de opdrachtnemer.

IN ‘T KORT - Validatie

Validatie is het achteraf aantonen dat aan de verwachtingen is voldaan

Het bewijs moet objectief worden geleverd

De klantwensen dienen te worden gebaseerd op eisen

De opdrachtgever is verantwoordelijk voor zijn eisen

Klantwensen

Als echter gekeken wordt naar de term Validatie, moet dus worden geconstateerd dat hier een opgave ligt voor de aanbesteder slechts dan een werk in de markt te zetten, indien alle belangen en wensen van stakeholders zijn opgehaald. Gedacht kan worden aan interne stakeholders als een afdeling beheer of locatie manager. Bij externe stakeholders handelt het dan om bijvoorbeeld bewoners of gebruikers die geen contractuele relatie met de opdrachtgever hebben. Het bovenstaande (kritieke) proces wordt bij opdrachtgevers ook geduid als het ophalen van klantwensen. Die klantwensen worden vervolgens vertaald in eisen van de overeenkomst, waarvoor de opdrachtgever ingevolge paragraaf 3 lid 3 GC verantwoordelijk is. Wederkerig mag van een inschrijver worden verondersteld dat deze al in de tender actief de processtappen heeft doorlopen, zoals beschreven in Land + Water 4-2021, om te komen tot een verificatiematrix, waarna als sluitstuk een validatieplan kan worden opgesteld. Hierbij dient ruime aandacht aan stakeholdersmanagement te worden besteed en moet worden beschouwd of en zo ja welke informatie inschrijver nog nodig denkt te hebben. Hier heeft de gulden regel van de GC informatie te gelden: een opdrachtgever is alleen verantwoordelijk voor de juistheid van de versterkte informatie, niet voor de omvang.

Verschil V&V

Resumerend kan gesteld worden dat verificatie betekent dat in objectieve zin wordt aangetoond dat voldaan wordt aan de eisen. Iets is in abstracto goed gemaakt. Validatie gaat daarentegen verder en vraagt bewijs dat ‘het goede’ is gemaakt, omdat voldaan moet zijn aan de verwachtingen van de stakeholders. Het validatieproces vindt in tijd dus altijd later plaats dan verificatie. Het is in het belang van partijen dat discussies achteraf worden vermeden. Het Basisboek SE in de bouw stelt dan ook terecht dat de oorzaak hiervan doorgaans ligt in het feit dat er dan vaak geen goede vertaalslag is gemaakt van de verwachtingen van de stakeholders naar het programma van eisen (PVE). Het zou dan kunnen gebeuren dat daar waar een interne stakeholder in het kader van validatie blijft volhouden dat niet aan zijn verwachtingen werd voldaan, de opdrachtgever een wijziging uit hoofde van § 14 GC moet opgedragen met als reden dat de klantwens precontractueel niet als eis werd geformuleerd. Verwezen wordt nog naar een vonnis van de Raad van Arbitrage d.d. 10 juli 2018; geschilnummer 35.706. Hier handelde het om een eis dat het afleverdossier bij afronding van een betaalpost ook het V&V dossier diende te bevatten en opdrachtnemer op basis van het verzamelde bewijs moest beoordelen, vaststellen en verklaren dat aan de eisen was voldaan. In rechtsoverweging 113 en 114 oordeelde de arbiter dat de wijze van toetsen en aantonen, limitatief was vastgelegd. Een hertoetsing op basis van nieuwe inzichten als door opdrachtgever gewenst kon dan ook niet aan de orde zijn.

Maat- én vakwerk bij Stevinsluizen

Na negentig jaar blijkt de bestaande schutsluis van de Stevinsluizen nog in verrassend goede conditie. Dit blijkt tijdens de bouw van de nieuwe keersluis voor de Stevinsluizen als extra bescherming tegen hoogwater. Een project binnen de aanpak van de Afsluitdijk dat in korte tijd is uitgevoerd.

De nieuwe keersluis verhoogt de waterkerende hoogte van de Afsluitdijk. Een stremming van 26 weken tijdens de bouw van de nieuwe keersluis, greep Rijkswaterstaat aan om tegelijkertijd het negentig jaar oude schutsluizencomplex te renoveren. Luke van der Steen, projectmanager bij bouwconsortium Levvel (BAM, Van Oord en Rebel): “Alleen een ‘upgrade’ van de bestaande schut- en spuisluizen, onderdeel van de Afsluitdijk, zou niet voldoen aan alle eisen die in Nederland nu gesteld worden. Zo was het huidige schutsluizencomplex in 1932 prima waterkerend. Maar door de verwachte stijging van de zeespiegel, in combinatie met een kans op extreem hoog water, voldoet het complex niet langer als primaire waterkering en is de bouw van een nieuwe keersluis noodzakelijk. Bij extreem hoogwater, vanaf ruim twee meter boven NAP, sluiten de sluiswachters de deuren van de keersluis. En is het achterland van Nederland beschermd.”

Levensduur keersluis

Voor de nieuwe keersluis koos Rijkswaterstaat

IN ‘T KORT - Stevinsluizen

Na negentig jaar blijkt de schutsluis van de Stevinsluizen nog in goede conditie

Dit blijkt tijdens de bouw van de nieuwe keersluis

De nieuwe keersluis verhoogt de waterkerende hoogte van de Afsluitdijk

Voor de keersluis koos Rijkswaterstaat voor een ‘levensduur’ van honderd jaar

Overzicht van het herstel aan de schutsluis van de Stevinsluizen.

voor een ‘levensduur’ van honderd jaar. Bram Beijer, objectleider bij Rijkswaterstaat: “Die keuze hebben we gemaakt na een afweging waarin de uitvoeringswijze en de levensduur zijn meegenomen. In die afwegingen zijn duurzaamheid en de te maken kosten belangrijke factoren. We zoeken altijd naar de optimale balans.” “Levvel baseerde het ontwerp van de keersluis onder meer op die levensduurkeuze”, vult Van der Steen aan. “Er zijn allerlei ontwerpnormen die je kunnen helpen om die honderd jaar te bereiken. De kwaliteit van het beton speelt daarin een belangrijke rol. Voor een constructie die heel kort meegaat, heb je misschien genoeg aan een betondekking van 45 millimeter. Voor onze constructies zitten we vaker aan 70 millimeter. Dat is noodzakelijk om de waterdruk te weerstaan en om corrosie door halfbrak water voor te zijn.” Voor de stalen onderdelen geldt weer een iets andere levensduur. “Staal vraagt om meer onderhoud, daar kun je zeker geen eeuw mee wachten. Daarom kijken we naar de duurzaamheid van het materiaal en naar de manier waarop je het staal kunt onderhouden tijdens de ideale levensduur.”

Droogzetten schutsluis

Tijdens de bouw van de keersluis, werd ook het bestaande schutsluizencomplex van de Stevinsluis gerenoveerd. Een unieke opgave, vertelt Beijer: “Voor het eerst sinds de aanleg van de Afsluitdijk in 1932 stond het schutsluizencomplex droog. Dat alleen al bleek een heel karwei”, beaamt Thomas Schürmann, werkvoorbereider bij Levvel. “In één keer droogzetten, zonder vooronderzoeken en actieve monitoring, is niet mogelijk. Dan kunnen zich plotseling verschuivingen van vloeren of wanden voordoen en moet je de sluis weer vol laten lopen.” Beijer: “Uit berekeningen bleek dat we met twee centimeter leegloop per uur de meest beheersbare situatie creëerden.” Een uiterst secure onderneming dus. Om de stremming niet langer te laten duren dan noodzakelijk was, moest de renovatie bovendien plaatsvinden in een heel korte tijdsspanne: van januari tot mei 2021, in totaal 26 weken. “Een hectische, leerzame en soms spannende periode, waarin alle betrokken partijen heel erg nauw met elkaar hebben samengewerkt”, blikt Beijer terug.

Betonreparatie

“Maat- én vakwerk”, concludeert ook collega-projectmanager Tjaart Vos van Rijkswaterstaat: “We begonnen bij de Stevinsluis met een veel minder grote opdracht dan die waarmee we uiteindelijk aan het werk gingen. De initiële vraag was: ‘Wat is, anno

2021, de kwaliteit van het beton dat negentig jaar geleden met licht brak water is gestort?’ In de loop van de jaren kan de wapening onder invloed van een chemische reactie gaan roesten en daarmee uitzetten binnen het beton. Het grote geheel begint dan barsten te vertonen. Denk aan een soort duploblokken die onderling dan geen geheel meer vormen, wat niet goed is voor de stabiliteit van de schutsluis. De werkelijke toestand van het beton konden we echter pas ná het droogzetten van de schutsluiskom inventariseren en, waar nodig, repareren. De kwaliteit van het beton bleek echter verrassend goed, reparaties bleven beperkt. Daarom konden we tijdens de stremming van 26 weken meerdere renovatiewerkzaamheden uitvoeren.”

Klinknagels en panamawielen

Ook de sluisdeuren moesten binnen die zestien weken worden gerenoveerd. Schürmann: “Na de drooglegging hebben we de sluisdeuren verwijderd en hebben we deze in een aparte werkplaats gerenoveerd. De halsbeugels en de lagers waarin de deuren draaien, zijn grotendeels vervangen.” Andere onderdelen van de schutsluisdeuren zijn juist gehandhaafd. Zo worden de deuren van de schutsluis aangedreven via zogenoemde panamawielen; dit zijn grote tandwielen waaraan een trek-duwstang is bevestigd. “Die panamawielen zijn in het verleden gebruikt, omdat de hydrauliek toen nog niet zo ver ontwikkeld was”, vertelt Van der Steen. “Omdat volledige vervanging ervan niet nodig was handhaafden we de panamawielen. Ook de klinknagels in de deuren van de schutsluis mochten blijven. Die klinknagels kun je niet zomaar vervangen, want je weet niet welk effect dat op de deuren zal hebben. Alleen versterkingsdelen die te veel door roest waren aangetast, zijn vervangen en met bouten vastgezet. Alle deuren zijn gestraald en in een nieuwe, niet giftige epoxycoating gezet.”

Technische uitdagingen

Na de renovatie zijn alle deuren teruggeplaatst; de deuren van het betonnen middenhoofd ‘in den droge’, de deuren van het betonnen beneden- en buitenhoofd ‘in den natte’. “Het terughangen in den droge gaf ons de gelegenheid om de deuren voor het middenhoofd heel precies af te stellen”, licht Schürmann toe. Voor de deuren voor het beneden- en buitenhoofd was dit niet mogelijk. Alle deuren zijn opnieuw afgesteld op een manier die in de jaren dertig van de vorige eeuw al heel vernieuwend was. De deuren moeten net als voorheen heel precies sluiten. Dat betekent inpassen tot op de millimeter, zodat er de minste slijtage optreedt. Bovendien is de ophanging zo ingeregeld dat er bij grote waterdruk geen druk op de draaipunten van de deuren komt te staan. De deuren dragen hun krachten dan af aan de sluiskom. Hierdoor blijven de draaipunten heel en is de deur op maximale sterkte. De levensduur van de bestaande schutsluiskom wordt door de renovatie verlengd met dertig jaar. Dat is bij renovatiewerkzaamheden een reële periode om mee te werken. Goed onderhoud in die periode kan de levensduur verder verhogen tot wel vijftig jaar.

Trots

Al met al een bijzondere opgave, waarop alle betrokkenen met trots terugblikken. Van der Steen noemt het werk aan de Stevinsluizen een ‘project met grote uitstraling’. Beijer benadrukt het iconische karakter: “De Afsluitdijk springt er als project echt uit. Ik vind het gaaf om te zien dat we alle werkzaamheden zo weten te combineren dat het werk niet alleen goed, maar ook goed georganiseerd verloopt.” Schürmann: “Ik ben heel enthousiast, omdat we in een extreem korte periode onderzoeken konden doen, een ontwerp konden maken en de uitvoering toch op tijd klaar hebben.” Vos zet de puntjes op de i: “Van de mensen in de sluis tot het projectmanagement van Levvel, onze collega’s van Beheer en de hele besliskolom binnen Rijkswaterstaat, iedereen moest elkaar vlot willen begrijpen. Alleen op deze wijze kon deze renovatie in zo’n korte tijdsperiode lukken. Met groot respect voor de ontwerpers van destijds is dat ons gelukt en daar ben ik trots op.”

Werk aan de nieuwe keersluis.

Probabilistisch ontwerpen voor stabiliteit bij dijkversterking SAFE

Voor het dijkversterkingsproject Streefkerk-Ameide-Fort Everdingen (SAFE) is het huidige stabiliteitstekort en de benodigde versterking voor macrostabiliteit probabilistisch bepaald. Dit heeft een aanzienlijke optimalisatie van de versterkingsopgave opgeleverd.

Waterschap Rivierenland werkt samen met Sweco, Arcadis en Deltares aan de dijkversterking van de zuidelijke Lekdijk tussen Streefkerk, Ameide en Fort Everdingen (SAFE). Het project bevindt zich momenteel in de verkenningsfase. Eén van de opgaven is het aanpakken van een stabiliteitstekort van 11 km dijk, verdeeld over 31 dijkvakken. Dit artikel gaat in op de probabilistische wijze waarop de beschouwing en het ontwerp voor binnenwaartse macro-stabiliteit zijn uitgevoerd. Het is voor het eerst dat probabilistische stabiliteitsberekeningen op deze schaal worden ingezet in een versterkingsproject. Dit is mogelijk omdat in dit project een aanpak is uitgewerkt waarmee met de rekenmethode Monte Carlo Importance Sampling (MC-IS) op grote schaal probabilistische berekeningen gemaakt kunnen worden.

Naar probabilistisch rekenen

In de meeste dijkbeoordelingen en dijkversterkingsprojecten wordt er momenteel voor de beschouwing van de binnenwaartse macrostabiliteit gebruik gemaakt van de semi-probabilistische aanpak. In deze aanpak wordt een

IN ‘T KORT - SAFE

Waterschap Rivierenland werkt samen met Sweco, Arcadis en Deltares aan SAFE

Eén van de opgaven is het aanpakken van een stabiliteitstekort van 11 km dijk

Dit artikel gaat in op de probabilistische wijze waarop het ontwerp is uitgevoerd

Door probabilistisch rekenen wordt het ontwerp meer kostenefficiënt stabiliteitsfactor bepaald met één stabiliteitsberekening in de software D-Stability. Hierin worden de sterkteparameters ingevoerd als karakteristieke ondergrenswaarden. De hydraulische randvoorwaarde is gelijk aan een hoge waterstand waarbij de overschrijdingsfrequentie gelijk aan de norm van het dijktraject. De stabiliteitsfactor wordt omgezet naar een faalkans met de kalibratievergelijking uit het Wettelijk Beoordelingsinstrumentarium, het WBI2017. Deze kalibratievergelijking is generiek voor alle typen dijken, grondslagen en sterkte-eigenschappen. Deze aanpak is ontwikkeld vanwege de relatieve eenvoud, maar geeft een minder nauwkeurige inschatting van de ontwerpopgave dan bij een volledig probabilistische berekening. In de probabilistische aanpak wordt de faalkans direct bepaald en wordt geen gebruik gemaakt van een kalibratievergelijking. Voor verschillende waterstanden wordt de (conditionele) faalkans bepaald met een probabilistische berekening, waarbij elke parameter wordt ingevoerd als een verdeling met een gemiddelde en standaardafwijking. De conditionele faalkansen samen vormen de fragility curve. Door het integreren van de fragility curve met de kansverdeling van de waterstand wordt de totale faalkans bepaald.

Monte Carlo Importance Sampling

Er zijn verschillende rekenmethodes mogelijk om de faalkans per waterstand te berekenen. De eenvoudigste methode is de Monte Carlo (MC)-simulatie. In een MC-simulatie wordt de faalkans bepaald door een groot aantal berekeningen te maken. Per berekening worden willekeurige waarden uit de invoerverdelingen getrokken. De faalkans is het aantal gefaalde berekeningen gedeeld door het totaal aantal berekeningen. Voor een faalkanseis in de ordegrootte van 1/10.000.000 per jaar moeten grofweg een miljard stabiliteitsberekeningen worden uitgevoerd. De bijbehorende rekentijd maakt deze methode ongeschikt. De First Order Reliability Method (FORM) is de afgelopen jaren toegepast bij de meeste probabilistische stabiliteitsberekeningen en heeft een relatief korte rekentijd. Het nadeel is echter dat deze methode alleen functioneert met een vastgezet glijvlak die van tevoren bepaald moet worden. Aangezien het maatgevende glijvlak op voorhand onbekend is, zijn er gevoeligheidsberekeningen nodig om

Figuur 1: De fragility curve en waterstandsverdeling voor de in figuur 2 weergegeven dijkdoorsnede. De faalkans neemt langzaam toe voor een toenemende waterstand. Bij NAP +5 m is een sterkere toename te zien in de faalkans omdat vanaf deze waterstand opdrijven plaatsvindt.

glijvlakken uit te kunnen sluiten. Bij meerdere relevante glijvlakken moet er per glijvlak een FORM-berekening uitgevoerd worden. Het uitsluiten en apart doorrekenen van verschillende glijvlakken is een tijdrovende klus voor de betrokken adviseurs. In het project SAFE is een aanpak uitgewerkt met Monte Carlo Importance Sampling. MC-IS is een variant op de MC-simulatie. Verschillend is dat de invoerverdelingen worden verschoven en dat de faalkans berekend wordt met een correctie voor deze verschuiving. Het doel van deze verschuiving is om vaker gefaalde berekeningen te vinden. Zodoende kan het aantal vereiste berekeningen teruggebracht worden tot ruim duizend en enkele uren rekentijd. Vergeleken met FORM heeft MC-IS twee grote voordelen. FORM kan door het analytische karakter een beperkt aantal invoerverdelingen verwerken, omdat anders de oplossing niet meer convergeert. Voor MC-IS is het aantal invoerverdelingen in principe ongelimiteerd. Verder hoeft het glijvlak in D-Stability ook niet te worden vastgezet. Daardoor is MC-IS minder foutgevoelig en is er kwaliteitswinst te halen. Een uitdaging bij MC-IS is het vinden van een goede verschuiving. Bij een slechte verschuiving wordt het benodigde aantal berekeningen namelijk niet teruggebracht. In het project SAFE is daarom met FORM een eerste indicatie van de verschuiving verkregen. Met een toekomstige implementatie van Adaptive MC-IS, waarin een algoritme itereert naar de ideale verschuiving van de invoerverdelingen, kan de rekenprocedure nog verder worden

geoptimaliseerd. Daarnaast is de methode met MC-IS ideaal om vervolgmechanismen na de initiële afschuiving mee te nemen in een faalpadanalyse, wat voor drie dijkvakken van SAFE ook is gedaan. MC-IS vereenvoudigt en versnelt de rekenprocedure en opent de deur voor probabilistisch ontwerpen voor hele dijktrajecten. Bij de glijvlakken per waterstand is te zien dat bij de lagere waterstanden de ondiepere glijvlakken de grootste kans van optreden hebben. Voor de hogere waterstanden is de mobiliseerbare schuifsterkte aan de bovenzijde van de watervoerende zandlaag klein en hebben de diepere glijvlakken de grootste kans van optreden.

Inzicht in de resultaten

Een probabilistische stabiliteitsanalyse geeft meer inzicht in het resultaat ten opzichte van een semi-probabilistische berekening. De fragility curve in figuur 1 geeft de waterstandsafhankelijkheid weer. Te zien is een snelle toename van de faalkans bij een waterstand van NAP +5 m, het moment dat opdrijven plaatsvindt. Verder zijn de invloedscoëfficiënten voor de beschouwde dijkdoorsnede in figuur 3 weergegeven. De onzekerheid van de schuifsterkteratio van siltige klei heeft hier de meeste invloed op de faalkans. Het verkleinen van de onzekerheid van deze schuifsterkteratio, door extra labproeven, kan een significante invloed hebben op het resultaat.

Realistisch ontwerp

De resultaten van de in SAFE uitgevoerde probabilistische berekeningen zijn geplot tegenover de semi-probabilistische uitkomsten van dezelfde som. Ook de kalibratielijn van het WBI2017 is in de figuur opgenomen, inclusief de achterliggende data. De betrouwbaarheidsindex behorende bij de faalkanseis is =5. Op basis van de kalibratievergelijking betekent dit een vereiste stabiliteitsfactor van 1.16. Door probabilistisch te rekenen is een realistischere faalkans te bepalen. Voor datapunten die onder de kalibratielijn liggen zal deze faalkans gunstiger zijn dan bepaald zou zijn via een stabiliteitsfactor en de kalibratielijn.

Figuur 3: De invloed van de onzekerheid van de verschillende parameters.

Figuur 4: Vergelijking tussen de probabilistische en semi-probabilistische resultaten. Door de lokale omstandigheden wijkt de fit op basis van de SAFE-punten af van de WBI2017-fit.

Het probabilistisch ontwerpen heeft geleid tot een aanzienlijke optimalisatie van de opgave. Ter indicatie is voor negen dijkvakken met een stabiliteitsberm het semi-probabilistische ontwerp vergeleken met het probabilistische ontwerp. Gemiddeld resulteert dit voor het laatstgenoemde in een 5 meter kortere berm, waardoor er circa 33 procent minder grond benodigd is. Hiermee worden de kosten en hinder voor de omgeving gereduceerd door minder vastgoed transacties, inkoop en transport van grond en materieelinzet. Bovendien komt de duurzaamheidswinst voor stabiliteitsbermen bij project SAFE neer op een vermeden uitstoot van 700 ton CO2-equivalent per km. Al met al leidt probabilistisch rekenen tot een meer realistisch en kostenefficiënt ontwerp.

Yida Tao en Leo Kwakman zijn beiden specialist waterkeringen bij Arcadis; Anton van der Meer is adviseur geotechniek bij Deltares; Jos van Zuylen is specialist waterkeringen bij Sweco en Nelle van Veen is technisch manager dijkversterking SAFE bij Waterschap Rivierenland.

Kwelderbouwers hun tijd ver vooruit

De pas aangelegde kwelderwerken bij de kwelder van Marconi, Delfzijl. Een deel van deze kwelder dient als pilot om kwelderherstel te onderzoeken. (Foto: Pim Willemsen)

Al eeuwenlang stimuleren we kweldergroei voor landaanwinning, onder andere met behulp van kwelderwerken. Tegenwoordig is vanuit het oogpunt kustveiligheid een toenemende interesse in het gebruik van kwelders, waardoor men opnieuw kijkt naar de potentie van deze kwelderwerken als hulp bij hoogwaterbescherming van de kust.

IN ‘T KORT - Kwelders

Kwelders zijn begroeide vooroevers, die voorkomen in beschutte kustgebieden

Door kweldergroei te stimuleren winnen boeren sinds de zeventiende eeuw grond

Tegenwoordig stimuleren we kweldergroei als onderdeel van kustverdediging

Een van de redenen hiervoor is de golfdempende werking van kwelders Kwelders zijn begroeide vooroevers, die vaak voorkomen in beschutte kustgebieden zoals het waddengebied, en de zuidelijke delta’s. Door kweldergroei te stimuleren, winnen boeren in Noord-Nederland al sinds de zeventiende eeuw landbouwgrond. Door het graven van watergangen kon de kwelder sneller groeien. Een voldoende opgehoogde kwelder is geschikt als landbouwgrond. Om het landaanwinningproces te verbeteren, zijn sinds de vorige eeuw kwelderwerken in gebruik. Deze kwelderwerken bestaan uit rechthoekige bezinkvelden, omringd door rijshoutdammen. Via een opening aan de zeekant van de dam stroomt het getij het bezinkveld in. De rijshoutdammen verminderen de golfslag en getijstroming binnen het bezinkveld, dit bevordert sedimentatie en plantengroei. Tegenwoordig stimuleren we kweldergroei niet meer om landbouwgrond te winnen, maar als onderdeel van onze kustverdediging. Een van de redenen hiervoor is de golfdempende werking van kwelders, wat zelfs tijdens stormen substantieel kan zijn. Daarnaast is de grond van een kwelder erg stabiel tijdens stormen, waardoor kwelders een positieve invloed uitoefenen op dijkfalen (door buitenwaartse macro-instabiliteit en piping tegen te gaan). Onder gunstige condities groeien en verhogen kwelders zich langzaam, in tegenstelling tot dijken. Hierdoor groeien ze, tot op zekere hoogte, mee met de stijgende zeespiegel. Kwelders zijn dus een duurzame toevoeging voor het beschermen van onze kust tegen overstromingen.

Eroderende kwelder

Desondanks, eroderen veel kwelders. Zo ook de kwelder bij Wierum, in Noordoost Friesland. Nadat een pier en kwelderwerken waren gebouwd om de groei te stimuleren, groeide deze kwelder voor een groot deel van de negentiende eeuw. Toen het onderhoud van deze bouwwerken stopte, spoelde het rijshout langzaamaan weg. Als gevolg hiervan, begon de kwelder te eroderen, waarbij de rand van de kwelder ongeveer één meter per jaar afkalft. De restanten van de bouwwerken zijn nog altijd te zien op luchtfoto’s. Met behulp van Delft3D-FM, software voor watermodellen, is het mogelijk de ontwikkeling van de kwelder te simuleren. Met ons Delft3D-FM-model simuleren we getij, stroming en golven bij de kwelder bij Wierum, en de omliggende Waddenzee. Vervolgens berekent het model de impact van deze waterbewegingen op de bodemontwikkeling van het gebied. Dit model hebben we toegepast voor de stormachtige weersomstandigheden van oktober 2017. De modelresultaten laten zien dat, wanneer

golven tegen de kwelderrand komen, de kwelderrand voortdurend afkalft. De begroeide grondlaag van de kwelder ondergaat geen erosie, hier vindt zelfs sedimentatie plaats. Namelijk, tijdens een storm staat de kwelder onder water, en als het water weer zakt blijft sediment achter waardoor de kwelder zichzelf ophoogt. Het wad voor de kwelder erodeert gedurende de stormachtige periode en bij kalmere condities sedimenteert het wad weer. De modelresultaten komen overeen met observaties en literatuur.

Pieren en rijshoutdammen

Een groot voordeel van dit soort modellen is dat je vervolgens kan onderzoeken hoe bouwwerken de getijdenstroming en golven – en dus ook de bodemontwikkeling – in het gebied zouden beïnvloeden. Zo hebben wij vier verschillende configuraties bouwwerken getest door ze in het model te plaatsten. Vervolgens hebben we bestudeerd hoe deze bouwwerken de bodemontwikkeling in het gebied, gedurende oktober 2017 zouden hebben beïnvloed. Deze bouwwerken zijn: - Een kleine pier, zoals deze vroeger aanwezig was bij de kwelder bij Wierum; - Een verlengde versie van deze pier; - De verlengde pier met kwelderwerken in zigzag patroon; - En een korte pier met kwelderwerken, zoals dit vroeger aanwezig was.

Alle bouwwerken dempen de golven die het gebied betreden, wat leidt tot minder erosie aan de kwelderrand. Een nadeel van de pieren is dat ze geen luwte geven voor golven uit noordoostelijke richting. Kwelderwerken dempen golven uit alle richtingen, daarbovenop geven kwelderwerken ook grotere demping. Vooral traditionele kwelderwerken dempen golven dusdanig dat erosie van de kwelderrand bijna geheel afwezig is, zelfs tijdens de stormen. Een opmerkelijke tegenstrijdigheid is dat, wanneer erosie van de kwelderrand vermindert, sedimentatie op de kwelder – en dus ophoging hiervan – ook vermindert. Zo zien we bij de configuraties met kwelderwerken geringe sedimentatie op de kwelder. Daarnaast staat stimuleren van kweldergroei niet gelijk aan kweldererosie bestrijden. Namelijk, het wad vóór de kwelder moet genoeg ophogen om vegetatie te laten groeien. Dit leidt tot groei van een kwelder. Door de stroomsnelheden op het wad te verminderen, bezinkt hier meer sediment. Zoals de naam al impliceert, zijn de bezinkvelden – de rechthoekige vakken van traditionele kwelderwerken – hier zeer geschikt voor. Dit is ook terug te zien in de resultaten. Erosie binnen de bezinkvelden is nagenoeg afwezig, er vindt constante sedimentatie plaats. De kwelderwerken in zigzag patroon lijken daarentegen niet in staat om sedimentatie op het wad te stimuleren.

Toepassing

Het dempen van golven met bouwwerken vermindert kweldererosie. Lagere golven slaan minder hard op de kwelderrand, wat erosie verminderd. Dit is evenwel niet genoeg om kwelders ook te laten groeien. Kweldergroei stimuleren kan óók met bouwwerken. Zonder huidige technologieën vonden de kwelderbouwers een erg effectieve manier, zij waren hun tijd ver vooruit. Ons onderzoek laat namelijk zien dat traditionele kwelderwerken de beste bouwwerken zijn om kwelders te laten groeien. De bezinkvelden van de traditionele kwelderwerken zorgen dat, langzaam maar zeker, de bodem binnen de kwelderwerken blijft stijgen. Uiteindelijk leidt dit tot een groeiende kwelder; vroeger voor het winnen van landbouwgrond, in de toekomst als onderdeel van onze kustverdediging.

De eroderende kwelder bij Wierum, Noordoost Friesland (boven). Restanten van de oude pier en kwelderwerken zijn nog altijd zichtbaar op het wad. De onderste afbeelding toont de locaties van de kwelder bij Wierum (midden) en de Marconi pilot-kwelder (rechts). Afbeeldingen verkregen via Google Earth.

Gemodelleerde bodemverandering bij de kwelder van Wierum. Rood impliceert sedimentatie, blauw erosie. De resultaten zijn voor vier configuraties aan bouwwerken: 1) Een kleine pier, zoals deze vroeger aanwezig was; 2) Een verlengde versie van deze pier; 3) De verlengde pier met kwelderwerken in zigzag patroon en 4) een korte pier met kwelderwerken, zoals dit vroeger aanwezig was. De bouwwerken zijn aangegeven met zwarte lijnen. De pijl linksboven geeft de dominante stroomrichting aan. Dit onderzoek is uitgevoerd als Master-afstudeeropdracht van Rutger Siemes, die nu Promovendus is bij de Universiteit Twente. Roy Daggenvoorde is adviseur rivieren, kusten en delta’s bij HKV. Bas Borsje is universitair hoofddocent en Suzanne Hulscher is hoogleraar (beiden bij de groep Water Engineering and Managment, aan de Universiteit Twente).

Op palen gefundeerde betonconstructies in dijken

Door de analyse of falen van een onderdeel ook leidt tot falen van de constructie kan de waterkerende functie van een bestaande constructie worden aangetoond hoewel deze op onderdelen niet voldoet. Hiermee kan worden voorkomen dat bestaande constructies onnodig worden vervangen bij veranderende normen en randvoorwaarden.

Situatieschets van de op palen gefundeerde bak in de dijk.

In de primaire waterkering tussen Gorinchem en Waardenburg zijn twee op palen gefundeerde betonnen constructies aanwezig. De constructies zijn aangelegd tijdens de dijkversterking in 1995. Door veranderende normen en randvoorwaarden is de dijk anno 2020 aan een nieuwe versterking toe. Versterken van de betonnen constructies is zowel financieel, als voor de omgeving, ingrijpend. In de beoordeling is daarom een aantal stappen verder gegaan. De centrale gedachte hierbij is dat falen van een onderdeel niet per definitie leidt tot falen van de constructie zolang de hoofdfunctie niet in het geding komt. Door de invloed van falen van onderdelen nader te onderzoeken hebben we beide betonconstructies kunnen behouden. Voor op palen gefundeerde constructies die horizontaal belast worden is de momentcapaciteit van de aansluiting tussen paalkop en vloer veelal kritiek. Hierbij ontstaat een plastisch scharnier. Het toelaten van een

IN ‘T KORT - Constructies

In de waterkering zijn twee op palen gefundeerde constructies aanwezig

De constructies zijn aangelegd tijdens de dijkversterking in 1995

Door veranderende normen is de dijk aan een nieuwe versterking toe

Dankzij nader onderzoek konden beide betonconstructies behouden blijven plastisch scharnier bij de paalkop komt vaak voor in de adviespraktijk, maar bij dijkversterking Gorinchem-Waardenburg (GoWa) is verder gegaan. Wat als er een tweede scharnier ontstaat bij het overschrijden van het veldmoment? En is het overschrijden van het druk- of trekdraagvermogen van een enkele palenrij een waterveiligheidsprobleem of kunnen we gebruik maken van de herverdelingscapaciteit van de constructies? Door dit nader te onderzoeken konden beide betonconstructies behouden blijven zonder ondergrondse constructieve aanpassingen, zoals mogelijk bleek bij de beoordeling van de U-bak bij Fort Vuren.

Situatie

Nabij de toegang van Fort Vuren is in de dijk een op voorgespannen heipalen gefundeerde U-bak aanwezig. In 1995 is voor deze constructie gekozen om de karakteristieke steile taluds en bocht in de dijk te kunnen handhaven. De bak is gefundeerd op drie palenrijen. De buitenste palenrij staat te lood; palenrij 2 en 3 betreffen schoorpalen. De volgende constructie-specifieke uitgangspunten zijn gehanteerd waarvan de eerste de kern van de aanpak vormt: - Waar nodig wordt gebruikt gemaakt van de herverdelingscapaciteit van de constructie. - Plastisch vervormen van de constructie voor zowel constructieve sterkte van de palen als geotechnisch draagvermogen wordt (indien nodig) benut tot het waterkerend vermogen in gevaar komt.

De volgende rekenstappen worden gevolgd: - Elastische berekening met onbegrensd draagvermogen in Plaxis. Het draagvermogen wordt afzonderlijk getoetst. - Constructief elastische berekening met begrensd puntdraagvermogen. Vooraf wordt het puntdraagvermogen berekend met D-Foundation. Dit berekende paalpuntdraagvermogen is in Plaxis opgelegd als begrenzing. In deze berekening is uitgegaan van constructief elastisch gedrag van de palen. - Plaxisberekening met elastoplastisch paalgedrag om vervormingen te toetsen bij overschrijden van de elastische momentcapaciteit van de palen. In dit model wordt het vloeimoment van de palen in rekening gebracht. Noot: Deze derde stap is hier niet nodig geweest. Berekeningen tonen echter aan dat ook bij het ontstaan van een plastisch scharnier in één palenrij de verplaatsingen van de bakconstructie beperkt blijven door de herverdelingscapaciteit van de constructie. - De oplegging op de palen is gemodelleerd als zuiver scharnier met het oog op de geringe momentcapaciteit van deze verbinding. - De palen zijn gemodelleerd als ‘embedded beam rows’. De laterale capaciteit van deze palen is begrensd aan de hand van het snijdingscriterium. - Vanwege de mogelijke spleet tussen de onderzijde van de op palen gefundeerde bak en de onderliggende grond is de sterkte van de lokale interface gereduceerd. - Het puntdraagvermogen is uitgerekend met

D-Foundations waarin de conusweerstand is gereduceerd in verband met de reductie van de effectieve spanning door een toename van de stijghoogte.

Rekenmodel

Gekozen is voor een Plaxis 2D-model. Verschillende dwarsdoorsnedes zijn doorgere-

kend, de stijfheid van het Pleistoceen en de verkeersbelasting zijn gevarieerd. De oorspronkelijke (1995) rekenwaarde van de ontwerpbelasting op paalkop is maximaal 504 kN (druk). In trekbelasting is niet voorzien. De belastingen op de paalkop zijn in een deel van de huidige berekeningen voor de derde palenrij hoger dan in het oorspronkelijke ontwerp. Voor de overige palen geldt dat de paalkopbelasting onder de oorspronkelijke ontwerpbelasting blijft, al treedt in palenrij 2 trek op. Uit de huidige modellen volgt een rekenwaarde van de drukbelasting op de paalkop van maximaal 576 kN in palenrij 3. Daarnaast treedt in palenrij 2 trek op met een rekenwaarde van maximaal 263 kN. Dit is opneembaar. Een deel van de drukbelasting wordt afgedragen via de paalschacht en een deel ter plaatse van de paalpunt. Met D-Foundation is de rekenwaarde van het puntdraagvermogen bepaald op 226 kN. In het eerste Plaxismodel is uitgegaan van een ongelimiteerd puntdraagvermogen. In dit model is in de palenrijen 1 en 3 de rekenwaarde van het puntdraagvermogen overschreden. Hierom zijn aanvullende berekeningen gemaakt waarbij het puntdraagvermogen van de palen in Plaxis is begrensd op 226 kN. Het gevolg is dat de drukbelasting wordt herverdeeld naar palenrij 2. Bij deze herverdeling treden vervormingen op.

Vervormingen

Vervormingen worden getoetst in de BGT. De belangrijkste vervormingseis is max 10 cm kruindaling (uy). Herverdeling van paalbelasting gaat gepaard met extra vervormingen. De vervormingen blijven hier echter ruim binnen de eisen. Door de herverdeling van de belasting nemen de momenten in de palen toe. Daarnaast komen de palenrijen 1 en 3 minder onder druk te staan en palenrij 2 juist meer. De momentcapaciteit van de palen is afhankelijk van de normaalkracht. In de weergegeven grafiek betreft het de normaalkracht exclusief de voorspanningskracht in de paal. Inclusief voorspanning staat de betondoorsnede altijd onder druk. In alle berekeningen blijft de combinatie van de rekenwaarde van de normaalkracht en het buigend moment onder de rekenwaarde van de capaciteit van de palen.

Voldoende draagvermogen

Ten opzichte van het oorspronkelijke ontwerp neemt de drukbelasting in de palenrijen 1 en 3 toe. De constructie heeft echter voldoende herverdelingscapaciteit waarbij palenrij 2 meer gemobiliseerd wordt. Het draagvermogen van de totale constructie is voldoende. De herverdeling van de belastingen gaat gepaard met een toename van de vervorming, het buigend moment en de dwarskracht in de palen. De vervorming blijft echter ruim binnen de toelaatbare kruindaling van 10 cm. Ook de moment- en dwarskrachtcapaciteit van de palen is voldoende om de effecten van de herverdeling op te vangen. Hiermee is aangetoond dat de huidige constructie voldoet aan de vereiste sterkte en stabiliteit voor een periode van vijftig jaar.

Algemeen

In het voorbeeld gaat het om het overschrijden van het drukdraagvermogen van een palenrij en het herverdelen naar een minder belaste palenrij. Deze methodiek is ook toepasbaar bij het ontstaan van plastische scharnieren in constructie-onderdelen. Deze aanpak is minder geschikt voor het ontwerpen van nieuwe constructies. Het nadeel is namelijk dat bij bezwijken van een onderdeel dermate veel verstoring of vervorming kan optreden dat de constructie een bruikbaarheidsgrenstoestand overschrijdt of onvoldoende veilig is voor een volgend hoog water. Daarnaast is alle robuustheid eruit geknepen zodat bij een volgende aanpassing van randvoorwaarden of norm de kans bestaat dat de constructie niet meer voldoet. Voor de technische levensduur van bestaande constructies heeft de methodiek meer waarde. Het betekent wel dat deze constructies na hoogwater geïnspecteerd moeten worden door de beheerder.

Toename van de verplaatsingen door herverdeling van de paalbelasting.

Andries van Houwelingen werkt bij Royal HaskoningDHV; Rens Servais werkt bij Heijmans Infra (beiden zijn geotechnisch adviseur bij de Graaf Reinaldalliantie).

Herstel houten waterbouwwerken is heel goed mogelijk

Nederland en water zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden. Daarom hebben wij dijken en tal van kunstwerken. Veel waterbouwwerken zijn aangetast. Al te vaak kiezen gemeenten, provincies en waterschappen dan voor vervanging, terwijl er verschillende methoden zijn ontwikkeld om hout te herstellen.

We profiteren van het water met onze havens, rivieren en kanalen. Om dit te kunnen blijven doen in de toekomst, hebben veel kunstwerken in de waterbouw een opknapbeurt nodig. De waterbouwwerken zijn vaak gedeeltelijk aangetast en kunnen goed hersteld worden. Het verhaal van Protekta Aqua Tech begon toen Sjaak Bisseling zag dat bruggen, remmingwerken, meerpalen en sluizen met hier en daar aantasting compleet werden vervangen. Op die manier eindigde veel gezond hardhout op een werf of in de verbrandingsoven. Met meer dan vijftig jaar ervaring in houtherstel binnenshuis ontwikkelde hij een methode om hout in de waterbouw te herstellen. De grote uitdaging hierbij was vocht. De kunsthars die Protekta binnenshuis gebruikte, hecht zich namelijk niet aan nat hout. Samen met TU Eindhoven en SHR Wageningen heeft Protekta hiervoor een oplossing gevonden: Protek Aqua. Dit is een epoxy dat zich goed hecht aan nat hout en zowel onder als boven water hard wordt. De epoxy is

IN ‘T KORT - Herstellen

Veel kunstwerken in de waterbouw hebben een opknapbeurt nodig

Sjaak Bisseling ontwikkelde een methode om hout in de waterbouw te herstellen

Samen met TU Eindhoven en SHR Wageningen ontwikkelde hij Protek Aqua

Deze epoxy hecht zich goed aan nat hout en wordt boven en onder water hard

Door bestaande houten werken te herstellen met hout en de kunsthars Protek Aqua hoeft gezond hout niet te worden vervangen.

uitvoerig getest op trek- en buigsterkte, op duurzaamheid van de hechting, op milieu-invloed en op de invloed van temperatuurverschillen (uitzettingscoëfficiënt). Met de Protek Aqua kunnen waterbouwwerken plaatselijk hersteld worden en valt er ongelooflijk veel CO2-uitstoot te besparen.

Milieuschade

Bij vernieuwing van houten kunstwerken wordt vaak gekozen voor materialen als beton, composiet en staal. Deze materialen brengen naast hoge kosten, ook een hoge belasting op het milieu met zich mee zoals te zien in de vergelijkende Levenscyclusanalyse (LCA) voor meerpalen. Bij het onderzoek ‘Vergelijkende LCA voor meerpalen (reparatie, hout, staal, beton, composiet)’ uitgevoerd door Stichting Hout Research Wageningen (SHR) is de gehele levenscyclus van meerpalen van verschillende materialen vergeleken. Dus bij een houten paal gaat dit van de kap in Brazilië tot de verbranding aan het eind van de levensduur. Vervanging door composiet veroorzaakt verreweg de hoogste milieuschade gevolgd door vervanging door staal, beton en nieuw hout. Reparatie met hout geeft daarentegen de minste milieubelasting (MKI-score).

Levensduur hout

Bij vervanging door staal, beton of composiet wordt vaak het argument genoemd dat hout geen lange levensduur zou hebben en dat daardoor staal, beton of composiet duurzamer zouden zijn. Volgens onderzoek in opdracht van de Rijksdienst voor Ondernemers (RvO) blijkt dat hout met tussentijdse vervanging of renovatie alsnog de laagste milieubelasting veroorzaakt en dat hout dus de meest duurzame optie is (zie: ‘Vergelijkende LCA studie – vaststellen van duurzaamheidscore van bruggen uitgevoerd in staal, beton, composiet en hout’ in opdracht van RvO). Daarnaast zorgt vervanging door composiet, staal of beton voor veel omgevingsoverlast door het trekken en heien van palen met groot materieel.

Inspectie met resistograaf

Om hout te herstellen heeft Protekta drie gepatenteerde methodes in huis, maar alles begint natuurlijk bij een goede inspectie. Al meer dan tien jaar inspecteert Protekta houten kunstwerken, hierdoor weten ze precies waar de zwakke plekken zitten. De inspecteur weet niet alleen alles van houtaantasting, maar hij weet ook hoe dit aan te pakken in de praktijk. Met deze kennis stelt Protekta een inspectierapport op met daarin het meetrapport, de constateringen en het advies. De inspectie van de aantasting aan de buitenkant gebeurt met een inspectiehamer en -boor. De binnenkant van het hout wordt onderzocht met behulp van een resistograaf. De resistograaf lijkt op een soort grote boor en

heeft een dunne naald die de weerstand in het hout meet. Deze weerstand wordt weergegeven in een grafiek en zo kan je precies zien wat de staat van de kern van het hout is.

Herstelmethode

De eerste methode is de herstelmethode, deze methode past Protekta toe bij houten waterbouwconstructies zoals meerpalen, bruggen, remmingwerken, steigers en sluisdeuren. Hierbij wordt het aangetaste hout verwijderd en een tijdelijke bekisting aangebracht. Mocht de constructie te zwak worden, dan worden er ook glasvezelstaven aangebracht in de bekisting en het gezonde hout. Daarna wordt de bekisting gevuld met Protek Aqua en wordt het hout afgewerkt. Zo krijgt het hout de originele sterkte terug met twintig jaar garantie. Daarbij ondervindt het (vaar)verkeer geen hinder omdat de constructie niet afgesloten hoeft te worden. De herstelmethode wordt uitgevoerd op allerlei verschillende plaatsen in de constructie zoals op de luchtwaterlijn of bij de verbindingen van het hout.

Koppelmethode

De koppelmethode wordt toegepast toe bij meerpalen, bruggen, remmingwerken en steigers. Dit koppelen doet Protekta op twee manieren. Bij een bestaand remmingwerk wordt het remmingwerk afgezaagd op de luchtwaterlijn en wordt een nieuw deel aan de bestaande palen gekoppeld. Bij palen die nog geplaatst moeten worden de palen op de wal gekoppeld en daarna in het water geplaatst. Zo kan je van bijvoorbeeld twee palen van 10 meter een paal van 20 meter maken. Dit gebeurt bijvoorkeur met gerecycled hout zodat er geen gezond hout in de verbrandingsoven belandt. Ook hierop wordt twintig jaar garantie gegeven. Om de palen te koppelen worden gaten geboord in beide palen, daarna worden er glasvezelstaven aangebracht en als laatste wordt de verbinding gevuld met Protek Aqua. Na het volgieten van de verbinding is de gekoppelde paal even sterk als een massieve paal en kan de paal weer lange tijd vooruit. Met deze innovatieve methode heeft Protekta onlangs de InfraTech Innovatieprijs 2021 gewonnen. De InfraTech-vakbeurs is een van de grootste beurzen wereldwijd op het gebied van infratechniek. De prijs werd uitgereikt door Maxime Verhagen van Bouwend Nederland en Tjeerd Roozendaal van Rijkswaterstaat. Volgens de jury biedt het waterbeheerders mogelijkheden voor grote besparingen op het onderhoudsbudget en daarnaast heeft de jury aanbevolen dat het plaatsen van nieuwe palen niet meer als standaard moet worden voorgeschreven in bestekken. Binnenkort gaat Protekta hiermee aan de slag met Rijkswaterstaat.

Jacketmethode

De laatste gepatenteerde methode is de jacketmethode. Deze methode wordt vooral toegepast in havens met grote schepen. Hierbij bescherm je de paal met een laag Protek Aqua en een permanente bekisting. Deze bekisting wordt speciaal op maat gemaakt. Zo wordt de paal als het ware ingepakt. Deze methode zorgt ervoor dat er geen onderhoud meer nodig is, doordat de paal beschermd wordt voor zaken als corrosie en uv-straling. Op deze methode geeft Protekta vijftig jaar garantie. Naast meerpalen kan de methode ook toegepast worden onder bruggen of bij sluisdeuren.

Behoud historische kunstwerken

Met restauratie in plaats van vervanging worden historische houten kunstwerken bewaard. Zo worden onze beschermde dorps- en stadsgezichten in Nederland behouden. Daarnaast dringt Protekta met herstel in plaats van vervanging ook de schade aan het milieu terug onder meer door een veel lagere CO2-uitstoot. Naast de meest duurzame optie, is herstel ook de voordeligste optie omdat het probleem lokaal aangepakt wordt en er geen gezond tropisch hardhout verspild wordt. Zo werkt Protekta samen met zijn opdrachtgevers aan een duurzame toekomst.

De speciale kunsthars is zowel boven als onder water te verwerken.

Ingenieursbureaus versterken ruimtelijke kwaliteit

Vorige zomer deed het College van Rijksadviseurs (CRa) een oproep aan de partijen die betrokken zijn bij het Hoogwaterbeschermingsprogramma (HWBP) om dijkversterkingen niet ‘sober en doelmatig’ in te richten, maar door een ‘slimme en doelmatige’ aanpak ook de ruimtelijke kwaliteit te borgen. Ingenieursbureaus kunnen hier een belangrijke rol spelen.

Een rondgang langs een aantal HWBP-projecten laat zien dat er ondanks de ‘sober en doelmatig’-benadering veel meer te bereiken is dan de versterkingsopgave alleen. Dit is echter grotendeels afhankelijk van toevalligheden. Het CRa adviseert om die reden zes typen overheden – in de rol van opdrachtgever – met als doel in deze projecten structurele aandacht te krijgen voor het vergroten van rendement voor het publieke belang. Het CRa geeft zijdelings aan dat de taak om ruimtelijke kwaliteit te borgen deels bij de opdrachtnemer ligt. Wij onderschrijven deze mening, sterker nog: juist ingenieursbureaus kunnen een waardevolle rol spelen in het integreren van ruimtelijke kwaliteit binnen dijkversterkingen én in de planprocedure die aan de realisatie ervan voorafgaat.

Ingenieursbureaus verbinden

Ingenieursbureaus worden regelmatig door waterschappen ingezet om hen te ondersteunen in de verkennings- of planuitwerkingsfase.

IN ‘T KORT - Dijkversterkingen

Ruimtelijke kwaliteit verdient structurele aandacht bij dijkversterkingen

Ingenieursbureaus verbinden techniek met leefomgeving

Ruimtelijke kwaliteit als vaste pijler in integrale aanpak

Belangrijke rol voor ingenieursbureaus bij ruimtelijke kwaliteit in HWBP

Voor dijkversterking Stenendijk Hasselt werd een belevingswaardenonderzoek op de dijk uitgevoerd. (Foto:: Witteveen+Bos)

Ervaring en lessen vanuit verschillende dijkversterkingsprojecten binnen Nederland (én daarbuiten) worden meegenomen naar nieuwe HWBP-opgaven. Het beeld dat ingenieursbureaus slechts ondersteunen bij de technisch inhoudelijke uitwerkingen wanneer de oplossingsrichting grotendeels vaststaat is achterhaald. Ingenieursbureaus zijn niet meer alleen de technische rekenaars. Ze nemen de regisseursrol in processen en zijn van grote waarde bij de verkenning, het omgevingsproces en de planvormingsprocedure. Al zeker tien jaar werken ingenieursbureaus aan opgaven waarin ook ruimtelijke kwaliteit onderdeel van het ontwerp is, zoals bijvoorbeeld bij Stenendijk Hasselt en de Dijkversterking Texel. Ingenieursbureaus vervullen een bredere rol en een wezenlijke ondersteuning in het proces naar besluitvorming over dijkversterkingen, al dan niet in nauwe samenwerking met landschapsarchitecten. Binnen dit proces zien ingenieursbureaus het werken met een ruimtelijke kwaliteitskader, met input vanuit de omgeving, als vanzelfsprekend om tot een goed ontwerp te komen. In de afweging richting het voorkeursalternatief gebruiken we deze ruimtelijke kwaliteitskaders om te toetsen of de gekozen oplossingsrichting goed ingepast kan worden binnen de ruimtelijke waarden van het gebied. Zo was bij de versterking van de Stenendijk in Hasselt een door landschapsarchitecten van Witteveen+ Bos uitgevoerd belevingswaardeonderzoek input voor een ruimtelijk kwaliteitskader. De ontwerpprincipes die daaruit volgden, droegen bij aan de keus voor een constructie in de dijk, waardoor het monumentale karakter van de dijk zo min mogelijk is aantast.

Ruimtelijke kwaliteit als pijler

Een benadering vanuit ruimtelijke kwaliteit biedt kansen om écht integraal naar een oplossing toe te werken. In het project dijkversterking Ravenstein-Lith, waar de verkenning werd uitgevoerd door een combinatie van ingenieursbureaus met een landschapsarchitectenbureau, was ruimtelijke kwaliteit één van de pijlers voor de keuze van een voorkeursalternatief. Dit zorgde er voor dat bij de uitwerking van de versterkingsopgave de inpassing en aansluiting op ruimtelijke structuren ondersteund én verantwoord werd via de technische doorrekening in plaats van andersom. Gekozen werd om voor de hele dijk een aantal ruimtelijke karakteristieken te definiëren om zo eenheid in de verscheidenheid te verkrijgen. Daarnaast zorgde het belang van ruimtelijke kwaliteit voor het handhaven van kenmerkende ruimtelijke structuren, zoals de bomenrijen op delen van het dijktracé. Deze zijn ontzien door de bestaande tuimeldijken verder uit te bouwen, waardoor de bomenrijen buiten het technisch profiel zijn komen te staan. De meerwaarde van een ingenieursbureau is dat vanuit een veelheid aan disciplines de samenhang in het integrale systeem wordt gezien. Ingenieursbureaus hebben veelal een brede ervaring in HWBP-projecten – in verschillende gebieden, met een diversiteit aan partners. Hierdoor hebben zij project overstijgende kennis over hoogwaterbeschermingsprojecten en de plaats die ruimtelijke kwaliteit daarin inneemt. Dit leidt ertoe dat met een integrale aanpak actief gezocht wordt naar nieuwe kansen om een voorkeursalternatief toekomstbestendig te maken. Zo heeft de inzet van een ecoloog met lokale systeemkennis bij

Bij dijkversterking Ravenstein-Lith was het continue ruimtelijke beeld van de dijk één van de uitgangspunten voor het dijkontwerp. (Foto: Ingenieursteam Meanderende Maas)

de dijkversterking van de Prins Hendrikzanddijk op Texel geleid tot de koppeling met een ecologische opgave van het gebied wat leidde tot de ontwikkeling van nieuwe natuur die bijdraagt aan het verkleinen van de waterveiligheidsopgave. Ingenieursbureaus kunnen dus actief meedenken en zoeken naar kansen voor het verbinden van opgaven, iets wat vaak niet in een uitvraag van opdrachtgevers is opgenomen. Ruimtelijke kwaliteit ontstaat juist dankzij het doorgronden van de interactie tussen de verschillende componenten van een omgeving (mens en natuur, natuurlijke systemen, riviersystemen, recreatieve functies). Het proactief combineren van oplossingen voor verschillende uitdagingen draagt bij aan meerwaarde op belevingswaarde, gebruikswaarde en toekomstwaarde van een gebied.

Vroegtijdig koppelen

Vanuit onze ervaring zien we dat het wenselijk is om al vroegtijdig de samenhang tussen technische- en omgevingsopgaven te doorgronden. In verkenningsfase is vaak meer mogelijk in het verbreden van de opgave, bijvoorbeeld de vorm van meekoppelkansen. In de praktijk blijkt echter dat het veel tijd kost om een eigenaar en financiële middelen te vinden voor sommige meekoppelkansen. Dit zorgt ervoor dat deze kansen soms pas realiseerbaar zijn op het moment dat het voorkeursalternatief al gekozen is. Meekoppelkansen zijn hierdoor vaak een bijproduct, terwijl er in onze ogen naar gestreefd moet worden dit integraal onderdeel van de bredere opgave te laten zijn. In de planuitwerkingsfase en de realisatiefase wordt het verbreden van de opgave steeds moeilijker. We zien daarin wel dat de trend van werken in bouwteams leidt tot het eerder in beeld komen van meekoppelkansen voor de aanlegfase. Het loont dus om al vroeg in het proces relaties tussen verschillende opgaven te overzien, om zo naar een integrale oplossing toe te werken. Vanuit inhoudelijk perspectief én met oog voor de verschillende belangen kunnen ingenieursbureaus in een vroeg stadium opgaven aan elkaar koppelen. Door met een integrale blik verder te kijken dan de organisatie van de opdrachtgever, stimuleren we samenwerking met aanvullende opdrachtgevers. Dit kan bijvoorbeeld door een expertsessie, zoals wij hebben gedaan in de préverkenning voor Amsterdam Bay Area. Hier maakten wij door een ecologische systeemanalyse de relatie tussen recreatie en ecologie inzichtelijk. In het selecteren van bouwstenen voor oplossingsrichtingen wordt met deze relatie rekening gehouden, al voordat de verkenning daadwerkelijk opstart. Zo kunnen richtinggevende keuzes met voldoende kennis genomen worden, bijvoorbeeld met betrekking tot duurzaamheid.

Belangrijke rol

Samenvattend is te stellen dat – in aanvulling op het advies van het CRa – ook ingenieursbureaus een belangrijke rol kunnen hebben bij het borgen van ruimtelijke kwaliteit binnen HWBP-projecten. Door ingenieursbureaus al vroeg in het proces inhoudelijk mee te laten denken, kunnen zij middels een integrale aanpak en een brede achterban van specialisten, opgaven combineren tot een integraal project. Hierdoor kunnen projecten ontwikkeld worden die bijdragen aan de belevingswaarde in het gebied, combinaties zoeken in de gebruikswaarde en op duurzame wijze de toekomstwaarde versterken. Kortom het verbeteren van de ruimtelijke kwaliteit voor publiek belang.

Arjan Conijn is projectadviseur landschap en watererfgoed en Saar Bijman-Van den Dungen is projectleider dijkversterkingen (beiden bij Witteveen+Bos).

Handreiking waterinclusief omgevingsplan

Hogeschool van Hall Larenstein, adviesbureau Over Morgen, stichting Climate Adaptation Services (CAS) en Waterschap Vallei en Veluwe hebben met steun van het Kenniscentrum Natuur en Leefomgeving (KCNL) onderzoek gedaan naar regels voor duurzame ontwikkeling van water in het omgevingsplan. Leidend zijn strategische principes en de daarmee samenhangende oplossingsrichtingen.

Om waterbelangen te borgen bieden gidsprincipes, zoals uitgewerkt in de Blauwe Omgevingsvisie van Waterschap Vallei en Veluwe, een inhoudelijk vertrekpunt om tot systeemgerichte regels te komen. Er zijn meerdere bouwstenen die daarbij ingezet kunnen worden. Ervaringen uit de praktijk laten evenwel zien dat integratie van waterbelangen in een omgevingsplan geen sinecure is. Er zijn wel handreikingen voor onder meer klimaatadaptatie die daarbij kunnen helpen, maar een handreiking specifiek voor een waterinclusief omgevingsplan is nog niet voorhanden.

Nieuwe plannen, nieuwe kansen

In het nieuwe gemeentelijke omgevingsplan ligt de focus op het mogelijk maken van activiteiten door toewijzen van activiteiten en functies aan locaties. Regels kunnen een

IN ‘T KORT - Omgevingsplan

Er is onderzoek gedaan naar regels voor duurzame ontwikkeling van water

Integratie van waterbelangen in een omgevingsplan is geen sinecure

Er zijn wel handreikingen voor onder meer klimaatadaptatie die kunnen helpen

Een handreiking voor een waterinclusief omgevingsplan is nog niet voorhanden

Het Schakelmodel.

locatiespecifiek karakter krijgen waarmee rekening gehouden kan worden met specifieke omstandigheden van de fysieke leefomgeving ter plaatste, zoals verschillen in bodemsoort en navenante grondwaterstanden. De regels kunnen zo grote invloed krijgen op de gebruiksmogelijkheden van grondeigenaren om op hun perceel activiteiten te verrichten. Ook kunnen regels een algemeen karakter hebben (decentrale regels), zoals regels over milieubelastende activiteiten en kan onderscheid worden gemaakt in open normen of gesloten normen, doelvoorschriften (prestatie-eisen) of middelvoorschriften (eisen aan maatregelen). Belangrijk is dat gemeenten komen tot een evenwichtige toedeling van functies aan locaties. Evenwichtig betekent het vinden van een balans tussen beschermen en benutten. Dit is te bereiken door activiteiten in onderlinge samenhang over locaties te reguleren. Voor het waterbelang betekent dit dat gemeenten ruimte krijgen om niet alleen vanuit de ruimtelijke ordening, maar ook vanuit andere motieven regels te stellen aan activiteiten voor zover de motieven aansluiten bij de doelen van de Omgevingswet. Dit betekent dat in het omgevingsplan regels kunnen worden opgenomen die bijdragen aan de verduurzaming van het watersysteem.

Samenwerking

In lijn met het Besluit Kwaliteit Leefomgeving (Bkl) moet de gemeente bij de totstandkoming en vaststelling van het omgevingsplan de opvattingen van de waterbeheerder betrekken en rekening houden met de gevolgen van het plan voor het beheer van watersystemen en het waterschapsbeleid. Deze ‘weging van bestaande en toekomstige waterbelangen’ aan de voorkant maakt dat bij het opstellen van omgevingsplan samenwerking tussen gemeente en waterschap is vereist. Het waterschap kan regels stellen ten aanzien watergangen, waterkeringen en grondwater. Uitgangspunt is dat de regels in het omgevingsplan en de waterschapsverordening elkaar aanvullen. Bijvoorbeeld voor het omgaan met regenwater kan het waterschap in zijn verordening ruimte bieden voor het vasthouden en bergen van afgekoppeld regenwater in oppervlaktewater waardoor de gemeente afkoppelen van hemelwater van percelen in het omgevingsplan kan integreren. Verder krijgt de gemeenteraad in het omgevingsplan meer bestuurlijke afwegingsruimte dan met het bestemmingsplan. Het ministerie visualiseert dit met het zogenaamde ‘mengpaneel’. De vraag is natuurlijk of water zich in een mengpaneel laat sturen. Sterker nog, inmiddels zijn de grenzen van het technisch sturen van water onder invloed van klimaatverandering allang in zicht.

Staalkaarten zonder water

Op dit moment wordt volop geëxperimenteerd met het opstellen van (onderdelen) van het Omgevingsplan. De Vereniging Nederlandse Gemeenten (VNG) heeft een casco opgesteld dat als staalkaart voor gemeenten

meer inzicht en duidelijkheid moet geven de opbouw van het Omgevingsplan. De VNG heeft in 2019 een staalkaart ‘Integratie verordeningen in het Omgevingsplan’ uitgebracht waarin voor vier activiteiten regels in de structuur van het casco zijn gezet. De VNG heeft inmiddels meerdere staalkaarten uitgebracht. Omgevingsplannen die volledig voldoen aan de eisen van de Omgevingswet bestaan nog niet. Dit betekent dat er nog geen eenduidig beeld is van het Omgevingsplan en de werking daarvan. Opvallend aan de verschillende staalkaarten is dat er geen koppeling is met het watersysteem, en dat de systeembenadering niet aan bod komt. Ook sturende principes die richting kunnen geven aan de strategie op verschillende schaalniveaus ontbreken. Denk daarbij aan de voorkeurstrits ‘vasthouden-bergen-afvoeren/accepteren’ van regenwater. Daarnaast wordt in geen van de staalkaarten de weging van het waterbelang nader gespecificeerd terwijl water juist een aspect is waarover bestuurlijke afweging kan plaatsvinden binnen het bredere perspectief van maatschappelijke transities. Hiermee wordt bedoeld dat verduurzaming van het watersysteem verbonden is aan onder meer de energietransitie, de transitie naar een circulaire economie en klimaatadaptatie.

Gidsprincipes voor water

Voor de totstandkoming van een waterinclusief omgevingsplan zijn verschillende planbenaderingen voorhanden. Dit zijn de streefbeeldbenadering (doel staat centraal, normatief kader), de open planbenadering (geen doel, interactie/proces staat centraal) en de gidsprincipebenadering (middel staat centraal, leren door doen). Met de gidsprincipebenadering en de duurzame ontwikkeling van watersystemen is de afgelopen 25 jaar veel ervaring opgedaan. Daarnaast genereert deze benadering geen normen in de vorm van effectgerichte maatregelen, maar biedt deze benadering ‘tools’ om gezamenlijk te zoeken naar oplossingen en maatregelen die gericht zijn op systeemveranderingen. Daarmee past de gidsprincipebenadering niet alleen bij het maatschappelijk doel van de Omgevingswet maar ook bij het netwerken in de geest van de Omgevingswet: van nee, tenzij naar ja, mits. De benadering sluit aan op Waterbeheer 3.0, het nieuwe waterdenken gericht op integraliteit en verduurzaming van het watersysteem en de daaraan gerelateerde gidsprincipes. Dit waterdenken is in de Blauwe Omgevingsvisie van Waterschap Vallei en Veluwe (BOVI) uitgewerkt in drie strategische doelen om water te verbinden aan klimaatverandering, energietransitie en circulaire economie en om water te positioneren als verbindende factor voor partners in het gebied. De drie doelen zijn gebiedsgericht, brongericht en co-actorgericht. Door strategische doelen te koppelen aan waterbelangen wordt een raamwerk geboden dat als leidraad kan dienen voor systeemgerichte regels die in Omgevingsplannen opgenomen kunnen worden. Als hulpmiddel om tot systeemgerichte regels te komen, zijn gidsmodellen te gebruiken: vereenvoudigde ontwerpconcepten zijn in de vorm van schema’s, verhaallijnen, story maps of animaties die een doorkijk geven van de mogelijke doorwerking van de principes naar oplossingsrichtingen in de praktijk. De geschiktheid van de gidsmodellen voor een bepaalde situatie hangt af van locatiespecifieke kenmerken zoals infiltratiekansen, beschikbare ruimte en verontreinigingsrisico’s. Naast structuurgerichte gidsmodellen zoals het schakelmodel, het infiltratiemodel, het circulatiemodel en de strategie van twee netwerken zijn ook aan het landschap verbonden gidsmodellen (www.gidsmodellen. nl) beschikbaar die voor de tien onderscheiden landschapstypen op zowel regionale als stedelijke schaal mogelijke oplossingsrichtingen aanreiken.

Waterbouwstenen

Het Omgevingsplan biedt meerdere bouwstenen om waterbelangen te borgen. Het gaat om inhoudelijke regels voor activiteiten en bijzondere omstandigheden en procesregels om samenwerking te bevorderen. Daarnaast kunnen gemeenten in samenspraak met het waterschap specifieke watergerelateerde omgevingswaarden zoals de kwaliteit van het oppervlaktewater vaststellen en specifieke gebieden aanwijzen waar extra bescherming nodig is. - Regels voor activiteiten. Dit gaat over zaken die direct gevolgen hebben of kunnen hebben voor functies en locaties. Denk aan

Waterschap Vallei & Veluwe onderscheidt zeven waterbelangen.

infiltratie van hemelwater of waterberging. - Regels voor bijzondere omstandigheden.

Deze gelden bij bijvoorbeeld extreme droogte wanneer een gemeente een beregeningsverbod kan opleggen. - Procedureregels. Gemeenten kunnen door procedureregels te beschrijven water- beheerders als adviesorgaan toevoegen die daarmee een onderdeel worden van het Omgevingsplan. Deze regels zorgen ervoor dat de waterbeheerders tijdig om advies worden gevraagd vóór en na de weging van het waterbelang. In de proce- dureregels kan ook worden ingegaan op regels die gaan over afspraken tussen publieke en private partijen met betrekking tot het gebruik en het beheer van het watersysteem. - Omgevingswaarden. Gemeente en waterschap kunnen eventueel samen omgevingswaarden bepalen voor de fysieke leefomgeving, bijvoorbeeld met oog op het bereiken van een bepaalde waterkwaliteit of ecologische toestand. - Aanwijzingen. In een gemeentelijk Omgevingsplan kunnen onderdelen van de fysieke leefomgeving worden aangewezen om regels aan te koppelen, zoals bebouwde kom, stiltegebieden en ontwikkelgebieden. Deze aanwijzingen zijn bedoeld om extra bescherming te bieden ten opzichte van de omgeving.

Omgevingsplan Schiedam

De gemeente Schiedam is in 2019 voortvarend aan de slag gegaan met de voorbereidingen op het nieuwe omgevingsplan. De ambitie is om via het nieuwe omgevingsplan te kijken naar de invulling van de regels en het beleid voor de leefomgeving. De gemeente Schiedam wil minder regels en heeft als eerste stap alle huidige regelgeving inzichtelijk gemaakt. Na de inventarisatie bleek dat het hier om bijna 20.000 regels gaat uit 91 beleidsdocumenten, 32 bestemmingsplannen en 36 verordeningen. Door analyse van de regels op reikwijdte, nut, noodzaak en koppelkansen bleek dit aantal terug te brengen tot een totaal van circa 5.000 regels. Deze vormen de basis voor de regels van het zogenaamde ‘Tijdelijk OP’ (TOP) met als doel om voor 2029 een Permanent OP (POP) te bereiken. Om deze vervolgstap te zetten, heeft de gemeente een gebiedsindeling voor Schiedam gemaakt. Hierin is onderscheid gemaakt tussen bijvoorbeeld het historische centrum, rustige woonwijken, stedelijk woongebied, industrie- en havengebied. Voor elk gebied is een ambitie geformuleerd die leidend is voor hoe je in dat gebied met de regels omgaat; beschermen van de kernwaarden en eigen identiteit van een gebied, behouden van een leefbare wijk of ruimte bieden voor innovatie en ruimtelijke ontwikkelingen? Het is aan de gemeente(raad) om hier in het Omgevingsplan de juiste balans in te vinden, waarbij ook actuele opgaven als de energietransitie en klimaatadapatie geborgd moeten worden. Bij het maken van keuzes over de ‘wijze van regulering’ van ‘een evenwichtige toedeling van functies aan locaties’ en het (al dan niet) toelaten van activiteiten, wordt in Schiedam gebruikgemaakt van de piramide van regulering.

Digitale handreiking

Het proces in Schiedam illustreert de complexiteit om te komen tot een bestemmingsplan nieuwe stijl in de geest van de Omgevingswet. Er is aandacht voor de opgave van de compacte stad en de relatie met klimaatadaptie. Maar hoe de opgaven in het stedelijk gebied inhoud en vorm worden gegeven aan de hand van leidende principes die moeten leiden tot een structurele duurzame ontwikkeling van de kwaliteit van de leefomgeving blijft onduidelijk. Tot op heden is sprake van een juridische focus en is er nog geen expliciete aandacht voor klimaatadaptatie en waterbelangen. Een specifieke handreiking om gemeenten en waterschappen te ondersteunen bij het maken van een klimaatsensitief, waterinclusief omgevingsplan is niet voorhanden. Dat willen wij veranderen.

Gebiedsgericht, brongericht en co-actorgericht waterbeheer.

De piramide van regulering bestaat uit verschillende lagen waarbij het streven van de Omgevingswet er op gericht is om zoveel mogelijk te regelen in het groene deel van de piramide. De beweging naar het groen staat ook voor de transitie van toelatingsplanologie naar uitnodigingsplanologie (van ‘nee, tenzij naar ja, mits…’) en legt meer nadruk op de algemene en specifieke zorgplicht en op zoveel mogelijk algemene regels. Paul van Eijk is lector Duurzaam Water in de Omgevingswet bij Hogeschool Van Hall Larenstein en programmaleider Implementatie Omgevingswet bij het Waterschap Vallei en Veluwe. Peter Groenhuijzen is docent-onderzoeker bij Land- & Watermanagement en het OmgevingsLab bij Hogeschool Van Hall Larenstein. Saskia Moolhuijzen was management consultant bij Over Morgen en is per 1 januari 2021 directeur bij Bosch & Van Rijn.