De energietransitie in Nederland vereist een versnelling in de aanleg van leidingen en kabels om nieuwe energiedragers zoals waterstof, groen gas, groene elektriciteit en warmte naar de gebruikers te transporteren. De aanleg van de nieuwe kabels en leidingen neemt veel ruimte in beslag doordat er wordt uitgegaan van een slechte of een ontbrekende verbinding met de grond. Door gebrek aan kennis omtrent de verbinding tussen de grond en de kabel of leiding is er tegenwoordig veel ruimte nodig. Bij het beschikbaar komen van kennis omtrent de verbinding tussen de verschillende grondsoorten door proeven en modellen bestaat de mogelijkheid om de verbinding te verbeteren door toepassing van additieven of door aanpassing van de oppervlakken van de kabels en leidingen
Categorie: Uncategorized
Dit onderzoeksprogramma onderzoekt de mogelijkheden en beperkingen van adaptatie- en verdedigingsstrategieën gericht op het ‘meebewegen’ met de zeespiegelstijging, waarmee Nederland ook bij hoge scenario’s van zeespiegelstijging leefbaar gehouden kan worden (i.e. bij meer dan 2 meter stijging van de zeespiegel). Het programma onderzoekt voor de lange-termijn oplossingsrichting ‘Meebewegen’ welke maatregelen (‘bouwstenen’) hiervoor denkbaar zijn en hoe deze tot technisch en fysisch realistische en uitvoerbare adaptieve strategieën geassembleerd kunnen worden. Hiertoe worden een duidingskader en ontwerprichtlijnen ontwikkeld. In het programma wordt ook onderzocht hoe deze maatregelen invloed kunnen hebben op andere gebruiksfuncties (o.a. natuur, recreatie, scheepvaart, visserij, woongebieden en industrie). Ook onderzoeken we de mogelijkheden om functies te combineren. Hieruit komt een overzicht naar voren van het doelbereik op het vlak van kustveiligheid, waterafvoer van rivieren en zoetwaterbeschikbaarheid, neveneffecten en meekoppelkansen van deze bouwstenen. Ook wordt hiermee een basis gelegd voor het borgen van voldoende adaptiviteit/aanpassingsmogelijkheden van de ruimtelijke inrichting om toekomstige meebewegende oplossingsrichtingen mogelijk te houden, maar ook waar grenzen liggen aan adaptiviteit. Bevindingen van experts worden getoetst en verrijkt in een proces met partijen uit de totale kennis- en projectketen, waardoor een gezamenlijk gedragen kennisbasis ontstaat tussen de overheid, kennisinstellingen en private partijen, zowel ingenieursbureaus als uitvoerend bedrijfsleven (joint-fact-finding). Resultaat is een gedragen methodiek (richtlijnen en duidingskader) voor het uitwerken en beoordelen van meebewegende oplossingen.
Vervolgens worden bouwstenen in een proces van ontwerpend onderzoek samengevoegd tot onderscheidende ‘principe meebewegende oplossingsrichtingen’. De ontwikkelde methodiek wordt getoetst door deze toe te passen op deze principe oplossingsrichtingen en/of bestaande meebewegende plannen. Dit geeft een eerste inzicht in de kansen, beperkingen en haalbaarheid van onderscheidende principe oplossingsrichtingen.
Tot slot geven de resultaten inzicht in de benodigde kennisontwikkeling- en innovatiebehoefte voor toekomstige meebewegende oplossingsrichtingen.
Een nieuwe constructietechniek voor met geotextiel omhulde kolommen (GEC’s) omvat een fase van voorbelasten, ontlasten en herbelasten. Het is de verwachting dat deze loodcycli resulteert in een veel stijver gedrag van de GEC’s. Dit verbetert de prestaties van een aardebaan op GECs. Het resultaat is een robuuste weg of spoorlijn, met beperkte restzettingen, zonder gebruik van carbon- of energie-intensieve materialen zoals beton of staal.
Dit project kijkt wat het effect is van de belastingscycli op het gedrag van GEC’s in natuurlijke slappe grond. Het is belangrijk om het gedrag bij realistische spanningen te bestuderen, omdat het grondgedrag spannings-afhankelijk is. Het onderzoek zal daarom bestaan uit experimenten in de Deltares GeoCentrifuge, en numerieke en analytische analyses.
De resultaten van de centrifugetest en de numerieke analyses zullen dienen voor de validatie van bestaande GECs-ontwerpregels. Indien nodig of nuttig zullen aanvullende regels voor het ontwerp van GEC’s worden ontwikkeld.
Het project zal bestaan uit:
A. Ontwerp onderzoeksprogramma;
B. Centrifugeerproeven;
C. Analyse van de experimenten;
D. Analytische en numerieke analyses;
E. Ontwerpregels valideren en, waar nodig of nuttig, aanvullende regels ontwikkelen;
F. Publicaties (minimaal twee in het Engels; één in het Nederlands) en presentaties op internationale congressen.
– In English –
A new construction technique for geotextile-encased columns (GECs) includes a preloading–unloading–reloading phase. It is expected that this loading sequence will result in much stiffer behaviour of the GECs. This enhances the performance of the GECs-embankment. A robust road or railway results, with limited residual settlements, without the use of energy-intensive materials such as concrete or steel.
This project looks at how the load cycles in the new construction technique affect the behaviour of GECs in natural soft soil. It is important to study the behaviour at realistic stress circumstances, as stress affects the soil behaviour directly. Therefore, the research will consist of experiments in the Deltares GeoCentrifuge, and numerical and analytical analyses.
[GECs]
The results of the centrifuge test and the numerical analyses will serve for the validation of existing GECs-design rules. If necessary or useful, additional rules for GECs design will be developed.
The project will consist of:
A. Design research program;
B. Centrifuge tests;
C. Analyses of the experiments;
D. Analytical and numerical analyses;
E. Validating design rules and where necessary or useful, develop additional rules;
F. Publications (at least two in English; one in Dutch) and presentations at international conferences.
Dit onderzoeksprogramma onderzoekt de mogelijkheden om Nederland bij hoge scenario’s van zeespiegelstijging leefbaar te houden (i.e. bij meer dan 2 meter stijging van de zeespiegel) door middel van een strategie die het basis principe ‘Beschermen’ als uitgangspunt heeft, hierna verwoord als de lange-termijn oplossingsrichting ‘Beschermen’.
Het onderzoek voor de lange-termijn oplossingsrichting ‘Beschermen’ leidt richtlijnen af voor het beoordelen van de doelmatigheid/effectiviteit van ‘beschermings-bouwstenen’ (o.a. dubbele of hogere waterkeringen, dammen, aangepaste stormvloedkeringen, afsluitingen en bescherming van gebied wat nu buitendijks is) op het vlak van waterveiligheid en zoetwaterbeschikbaarheid. In het programma wordt ook onderzocht hoe deze maatregelen invloed kunnen hebben op andere gebruiksfuncties (o.a. natuur, recreatie, scheepvaart, visserij, woongebieden en industrie). Ook onderzoeken we de mogelijkheden om functies te combineren. Hieruit komt een overzicht naar voren van het doelbereik, neveneffecten en kansen van deze bouwstenen. Ook wordt hiermee een basis gelegd voor het borgen van voldoende adaptiviteit/aanpassingsmogelijkheden van de ruimtelijke inrichting om ook in de toekomst (aanvullende) beschermende maatregelen te kunnen treffen.
Bevindingen van experts worden getoetst in een proces met partijen uit de totale kennis- en projectketen, waardoor een gezamenlijk gedragen kennisbasis ontstaat tussen de overheid, kennisinstellingen en private partijen, zowel ingenieursbureaus als uitvoerend bedrijfsleven (joint-fact-finding). Resultaat is een gedragen methodiek (richtlijnen en duidingskader) voor het uitwerken en beoordelen van beschermende oplossingen.
Vervolgens worden bouwstenen in een proces van ontwerpend onderzoek samengevoegd tot onderscheidende ‘principe beschermende oplossingsrichtingen’. De ontwikkelde methodiek wordt getoetst door deze toe te passen op deze principe oplossingsrichtingen en/of bestaande beschermende plannen. Dit geeft een eerste inzicht in de kansen, beperkingen en haalbaarheid van onderscheidende principe oplossingsrichtingen.
Tot slot geven de resultaten inzicht in de benodigde kennisontwikkeling- en innovatiebehoefte voor toekomstige beschermende oplossingsrichtingen.
In het IJsselmeergebied leiden harde oevers en kunstmatig peilbeheer, ten behoeve van watervoorziening en veiligheid, tot problemen met de slibhuishouding en natuurlijke ontwikkeling van land-waterovergangen en waterbodems. In het Markermeer heeft dit geleid tot een drastische achteruitgang van de waterkwaliteit en de natuurwaarden. Marker Wadden is een eilandengroep dat in 2016 volgens het “Building with Nature” principe is aangelegd met als doel de achteruitgang van het ecosysteem in het Markermeer tegen te gaan. De intentie is dat Marker Wadden kan uitgroeien tot een voedselrijk rietmoeras die bijdraagt aan een robuust en klimaatadaptief Markermeer. In hoeverre dat lukt, hangt af van de mate waarin natuurlijke processen ontstaan die de nadelen van de kunstmatige inrichting en peilbeheer kunnen verzachten. De onderzoeksresultaten van het Kennis- en Innovatieprogramma Marker Wadden (KIMA1.0, 2017 -2022), gericht op het functioneren van de eilanden zelf en op de invloed op de direct omringende wateren, laten zien dat het ecosysteem nog volop in ontwikkeling is en dat er nog een aantal vragen liggen die voor het toekomstig beheer en het behalen van de gebiedsdoelen van groot belang zijn.
In het vervolgproject KIMA2.0 ligt de focus daarom op de lessen en vragen met betrekking tot het functioneren van Marker Wadden als motor voor een duurzame ontwikkeling van het hele Markermeer en de duurzame instandhouding van de Marker Wadden zelf, zowel in fysieke zin als qua natuurwaarden. Hiervoor richten we ons op de interactie tussen de ecologische processen die plaatsvinden op de eilanden, in het onderwater landschap tussen de eilanden en het meer rond Marker Wadden. Doel is meer inzicht te krijgen in de voedsel- en slibstromen tussen Marker Wadden en de omgeving, de rol van peilregimes in de ontwikkeling van een robuust en klimaatadaptief rietmoeras, en het opstellen van een handelingsperspectief voor het onderhoud van de eilanden. We integreren veldmonitoring met modellering en onderzoek gebruikmakend van ontwikkelde methodes en ervaringen bij KIMA1.0.
KIMA2.0 gaat de kennisontwikkeling en -uitwisseling die in gang is gezet tijdens KIMA1.0 verder stimuleren. Vanaf het eerste ontwerp van het monitoringsplan tot het eind van het hele project worden stakeholders en experts nauw betrokken middels workshops, veldbezoeken en gezamenlijke monitoring. Zo worden hun ervaringen en inzichten meegenomen en wordt de kans op praktijktoepassing groter. De resultaten van KIMA2.0 worden actief en breed gedeeld o.a. via het KIMA congres en fora als NKWK (onderzoekslijn Grote Wateren- Marker Wadden) en de tafel Benificial Use of Sediments van EcoShape. De uitkomsten van KIMA2.0 zullen daarmee relevant zijn voor zowel Nederland als internationaal met het oog op gebieden die kampen met een sliboverschot, achteruitgang van het ecosysteem, of ontbreken van land-waterovergangen.
Inleiding
Door stedelijke verdichting, actief ingrijpen in de bodem en klimaatverandering wordt waterbeheer in de stad steeds complexer. We zien steeds meer te natte en te droge omstandigheden optreden. Voor het oog onzichtbaar en vaak traag, veroorzaakt grondwater over- en onderlast schade aan infrastructuur, gebouwen en groen. Een te laag grondwaterpeil kan leiden tot bodemdaling, schade aan infrastructuur, zoals wegen en riolen en aantasting van fundering van woningen door paalrot en (ongelijke) zetting. Te hoge grondwaterstanden kunnen resulteren in vochtoverlast en schade aan bebouwing. Daarnaast is hitte, door een te droge bodem en niet vitaal groen, zowel boven- als ondergronds een steeds groter probleem in steden. Opwarming van de bodem veroorzaakt bovendien ongewenste
temperatuurstijging van het drinkwater, wat nog wordt versterkt door voor de energietransitie benodigde uitbreiding van warmtenetten en verzwaring van elektrakabels.
Actief Grondwaterpeilbeheer (AGWP)
Een oplossing voor bovenstaande problematiek is het beperken van fluctuaties in grondwaterpeilen in stedelijk gebied. Huidige drainagestelsels zijn veelal gericht op afvoer van water boven een bepaald niveau om overlast te voorkomen. Water langer vasthouden of zelfs water aanvoeren is met deze systemen niet mogelijk. Met het zogenaamde actief grondwater peilbeheer is het mogelijk om water vast te houden voor droge periodes en zelfs actief water aan te voeren en te infiltreren en zo fluctuaties in het grondwaterpeil te verkleinen.
Uitdaging
Op dit moment zijn er verschillende Actief Grondwater Peilbeheer systemen operationeel, maar over de effectiviteit is weinig bekend. Om AGWP optimaal vorm te geven en ook grootschaliger in te kunnen zetten als instrument in het stedelijk waterbeheer is het noodzakelijk de effectiviteit van deze systemen in stedelijk gebied (bij verschillende grondslagen) te kennen.
Voor de effectiviteit is enerzijds een goed functionerend systeem een voorwaarde, waarbij fysieke en organisatorische onderhoudbaarheid en duurzaamheid belangrijke aandachtspunten zijn. Door vervuiling in aangevoerd water bijvoorbeeld kan de infiltratiecapaciteit sterk teruglopen en kunnen sturingsmechanismen falen. Anderzijds is het systeem bedoeld om fluctuaties in de grondwaterstand te beperken en zowel bodemdaling als overlast en schade aan infrastructuur en bebouwing door zettingen te voorkomen. Hoe effectief AGWP op deze aspecten is en
hoeveel water van welke kwaliteit daarvoor nodig is vormt het tweede onderdeel van de effectiviteit. Hierbij is de effectiviteit in het openbaar gebied van belang maar ook de mate van doorwerking naar private percelen.
De uitdaging is de kennis van de werking van verschillende systemen onder verschillende omstandigheden te vergroten om zo de vorm, sturing en inrichting van het AGWP systeem voor een locatie te kunnen optimaliseren, waardoor bodemdaling wordt beperkt, schade aan bebouwing en infrastructuur wordt tegengegaan en water beter beschikbaar wordt gemaakt voor stedelijk groen en koeling van de ondergrond.
Oplossing
Door op een drietal locaties een AGWP systeem te evalueren wordt inzicht verkregen in zowel het functioneren (onderhoudbaarheid en sturingsmogelijkheden) van stedelijk(grond)waterbeheer als de impact op de
omgeving.
Een succesvol functionerend AGWP systeem is afhankelijk van het type systeem, de grondslag, de technische uitvoering, verstoppingssnelheid en de mate waarin het sturingsmechanisme voldoende robuust en klimaatadaptief is. Door continue of regelmatige monitoring bij een (geoptimaliseerd) AGWP systeem in stedelijk gebied kan ook de watervraag en de impact op de omgeving van het actief ingrijpen in het grondwaterpeil geanalyseerd worden. Voor de impact op de omgeving wordt de effectiviteit beschouwd ten aanzien van beperken bodemdaling, het voorkomen van schade aan
infrastructuur, funderingen en groen en het voorkomen van ongewenste opwarming van leidingen.
Zo krijgen we voor bestaande en toekomstige systemen meer grip op welke vorm van AGWP het beste in welke situatie kan worden toegepast, hoe het ideale systeem/ontwerp eruit moet zien en hoeveel water van welke kwaliteit een dergelijk systeem vraagt . Het project draagt daarmee bij aan integrale ontwerpuitgangspunten en stuurmethoden voor de aanleg van klimaatadaptieve drainage/infiltratiesystemen voor de stedelijke openbare ruimte en levert hiermee een bijdrage aan een klimaatrobuuste stedelijke leefomgeving. In de kamerbrief van november 2022 worden water en bodem als sturende elementen in de ruimtelijke (stedelijke) ontwikkeling benoemd, zo beschouwd levert dit project ook input voor de ruimtelijke ordening voor de stad van de toekomst.
In de afgelopen jaren zijn in verscheidene uitvoeringsprojecten van Rijkswaterstaat, Provincies en gemeenten onverwachte geohydrologische problemen opgetreden. Voorbeelden zijn de uitvoeringstechnische problemen met de bemalingen voor het project Ring Groningen Zuid, baggerwerkzaamheden bij Kanaal Almelo de Haandrik en schades als gevolg van bouwput lekkages (wandlekkage, opbarsten bouwputbodem). Deze problemen leiden vaak tot vertragingen in de uitvoering van het project, tot kostenoverschrijdingen, (imago)schade en ongewenste noodoplossingen. De vraag is : wat is er nodig om geohydrologische risico’s te voorkomen of te beperken en beheersbaar te houden?
Dit TKI project ontwikkelt en verbetert in samenwerking met TU Delft, RWS, aannemers en ingenieursbureaus de geohydrologische bibliotheek TIM die wordt ingezet voor ontwerp, toetsing en risicobeheersing van geohydrologische projecten. Een bibliotheek wil zeggen dat een verzameling tools wordt ontwikkeld rondom het hydrologisch model TIM. Daarnaast wordt TIM doorontwikkeld. Aan een dergelijke bibliotheek is behoefte omdat bestaande modellen (microfem/feflow) te complex en gedetailleerd zijn. Of juist te grootschalig of niet toegespitst is op de workflow van civieltechnische projecten (imod/modflow). Het project geeft antwoord op de volgende onderzoeksvragen:
• Kunnen risico’s van grondwaterveranderingen en onttrekkingen voor de omgeving worden gekwalificeerd en gevisualiseerd op basis van TIM? Denk aan schade aan bebouwing of infrastructuur.
• Hoe kan de modelinput op basis van bestaande modellen (REGIS, Nationaal Hydrologisch Instrumentarium) worden verfijnd met aanvullende data (zoals uit de Basis Registratie Ondergrond)?
• Hoe kan hierbij rekening worden gehouden met onzekerheden in bestaande hydrologische modellen (REGIS, geotop)?
• Hoe kan de dataverwerking van beschikbaar onderzoek (sonderingen, boringen, doorlatendheidsmetingen, tijdreeks analyse / extreme waarden bepaling) worden toegevoegd?
• Kan TIM worden verbeterd met risicoparameters en functionaliteiten die cruciaal zijn om risico’s en omgeving beïnvloeding te kunnen kwantificeren:
• Waterbalansberekening
• Stroomlijnen
• Tijdsafhankelijke berekening
• Elementen met hogere doorlatendheid
• Hoe kan de eigen workflow van gebruikers van het model op maat worden geautomatiseerd?
• Ontwikkeling van cases, bijbehorende tutorials en cursusmateriaal
De kwaliteit van in de grond gevormde palen moet na uitvoering van de werkzaamheden worden gecontroleerd. De huidige controlemethode (akoestisch doormeten) geeft vaak aanleiding tot discussie. Het idee is dat dit wordt veroorzaakt door de invloed van de grond rondom de paal, die signalen geeft die slecht onderscheidbaar zijn van de invloed van de paal zelf. De vraag is hoe deze twee invloeden praktisch kunnen worden gescheiden
Het voorgestelde onderzoek tracht deze vraag via twee aanpakken te beantwoorden:
• door een veldproef en een aansluitende theoretische studie na te gaan wat de betrouwbaarheid van de methode is en of het mogelijk is de twee invloeden te kwantificeren
• door de toepassing van een extra verloren opnemer in een beperkt aantal palen te plaatsen te evalueren en hoe dit praktisch in de bouwstroom kan worden opgenomen
De resultaten zullen worden gepubliceerd in rapporten en publicaties. De onderliggende data en de software die door Deltares wordt gebruikt is publiek toegankelijk, maar er wordt geen algemeen toepasbare software binnen dit project gemaakt.