Deltadijk, doorbraakbestendige dijken, overslagbestendige keringen, multifunctionele waterkeringen, eco-engineering, dubbele keringen, hybride keringen, waterveiligheid en kwelders.

Innovatieve dijken vormen een strategie om waterveiligheid te combineren met andere functies zoals wonen, infrastructuur, economie, natuur en recreatie.

Innovatieve dijkconcepten hebben een ander ontwerpprofiel of waterkeringsprincipe dan traditionele dijkconcepten waardoor ze:

• veiliger kunnen zijn (vanwege over-dimensionering);
• positieve effecten of kansen kunnen bieden voor economische functies, ruimtelijke kwaliteit, recreatie en toerisme, natuur, landschap of energie en grondstoffen en kunnen worden gecombineerd met sociaal-economische opgaven;
• qua uitvoerbaarheid kansen bieden voor het meekoppelen van gebiedsontwikkelingen en programma’s en beter aanpasbaar zijn en soms ook goedkoper zijn in de aanleg (zoals een Groene Dollard Dijk) of mogelijkheden bieden voor medefinanciering door het meekoppelen met gebiedsontwikkeling en functies, waardoor er baten kunnen ontstaan.  

Traditionele dijkconcepten

Traditionele zeedijken
Traditionele zeedijken betreffen in het algemeen een gronddijk met een zandkern. Het ondertalud van de zeewaartse kans is bekleed met asfalt of steen en het boventalud met klei en gras. De kruin en het binnentalud zijn meestal met klei en gras bekleed. 

Traditionele zeedijk met nieuwe technieken
Zeedijk met een traditioneel profiel waarin nieuwe technieken zijn toegepast ter verbetering van de erosiebestendigheid, stabiliteit of weerstand tegen piping. Voorbeelden zijn de drie INSIDE-technieken (Mixed-In-Place, Dijkdeuvels en Dijkvernageling), ter verbetering van de macrostabiliteit.

Rijke Dijk
Een zeedijk met een traditioneel profiel maar met natuurvriendelijke bekleding op het buitentalud (zoals een steenbekleding die meer aanhechtingsmogelijkheden biedt voor organismen). Vanwege de grotere ruwheid van de bekleding kan de golfoploop worden gereduceerd. Het ontwerpprofiel en het waterkeringsprincipe blijven verder gelijk.

Innovatieve dijken

Overslagbestendige/overstroombare dijk
De dijkbekleding op de kruin en het binnentalud is bestand tegen een groter overslagdebiet. Bij extreme omstandigheden kan er dus water over de dijk stromen zonder dat de bekleding bezwijkt. Het is wel nodig om in het achterliggende gebied maatregelen te nemen om het water af te voeren, tegen te houden (bijvoorbeeld in een tussendijks gebied), of wateroverlast en schade te voorkomen. Dit dient dan ook te passen bij de binnendijks gelegen functies, zoals landbouw of natuur.

Robuuste oplossingen
Een robuuste dijk die zo hoog, breed of sterk is dat de kans op een ongecontroleerde overstroming verwaarloosbaar klein is.

o   Deltadijk}
Een dijk, waarvan de kans op golfoverslag, stabiliteit en piping tien maal veiliger is (al dan niet in combinatie met bijzondere waterkerende constructies) dan een traditionele dijk die ontworpen is volgens de daarvoor geldende leidraden en technische rapporten.

o   Multifunctionele dijk
Als andere niet-waterkerende objecten of functies worden toegestaan (zoals bebouwing) moet de invloed daarvan op de waterkerende functie worden geverifieerd. Dit leidt tot een zekere overdimensionering (ten opzichte van een Deltadijk) om te voorkomen dat op korte termijn ingrijpende aanpassingen aan de dijk nodig zijn.

Parallelle dijken
 

o   Bestaande dijk met achterlandkering
Dit is een combinatie van de bestaande primaire waterkering (eventueel overslagbestendig) met een extra kering in het achterland (slaperdijk). Het tussengelegen gebied biedt kansen voor andere functies, zoals bijvoorbeeld zilte teelten.

o   Voorlandkering/golfbreker voor de bestaande dijk
Een voorliggende kering, die de golfaanval op de primaire waterkering reduceert.

o   Schermdijk voor de bestaande dijk
Dijk voor de dijk, havendam, soms volledig in het water, maar soms vast aan de oever.

Hybride keringen
Hybride keringen bestaan uit een combinatie van harde en zachte waterkerende onderdelen. Door een zachte vooroever voor de waterkering neemt de golfbelasting op de harde kering af en kan worden volstaan met een lagere kruinhoogte.

o   Dijk-in-duin
Bestaat uit een Traditionele dijk, die geheel is voorzien van een harde bekleding waarover een zandaanvulling in de vorm van een duin en een extra zandaanvulling op de vooroever is aangebracht (aan de Waddenkust zijn echter van nature geen duinen).

o   Dijk-in-boulevard
Bestaat uit een Traditionele dijk met een harde bekleding, waarover een boulevard is aangelegd, waarover een zandaanvulling en een extra hoeveelheid zand op de vooroever is aangebracht. De ruimtelijke kwaliteit hangt af van de gewenste inrichting van de boulevard.

o   Oeverdijk
Traditionele dijk  met zand of klei ervoor. Door deze aangelegde vooroever voor de waterkering neemt de golfbelasting op de kering af, kan de harde steenbekleding op het onderste buitentalud vervallen en kan worden volstaan met een lagere kruinhoogte.

Eco-engineering

Hierbij wordt bewust gebruik gemaakt van natuurlijke processen

o   Dijk met kwelder
Traditionele dijk met kwelder die als hoger voorland bijdraagt aan de golfreductie en via natuurlijke aanwas mee groeit met de zeespiegelstijging. De geulen en prielen kunnen door vissen als paaiplaats worden gebruikt.

o   Brede groene dijk
Een dijk met een flauw buitentalud en grasbekleding, waarbij de harde bekleding op het buitentalud komt te vervallen. Voorland in de vorm van kwelders hoort bij dit concept. Onder normale omstandigheden breken de golven op het voorland. Alleen onder stormomstandigheden bereiken de golven de dijk, en breken dan op het flauwe talud en het terugstromende water. Natuurlijke aanwas in de kwelder kan voor materiaal zorgen voor aanleg van de brede dijk (= duurzaam en flexibel). Wel kan het aanspoelen van plantenresten vanuit het voorland (veek) voor extra onderhoud zorgen (afhankelijk van de windrichting).

o   Dijk met kwelderwal
Een dijk waarbij  een kunstmatige verhoging is gemaakt daar waar de kwelder de dijk raakt om eventuele erosie op te vangen. De kwelder (die bijdraagt aan golfreductie) groeit mee met de zeespiegel via natuurlijke aanwas. De geulen en prielen kunnen door vissen als paaiplaats worden gebruikt. De kwelderwal zorgt voor extra golfreductie.

o   Oesterbank
Een bank of rif van oesters (of mossels) voor de dijk die golven kunnen dempen en sediment kunnen invangen en vastleggen en zo bijdragen aan de vorming van het kustfundament. Er zijn experimenten om de groei van deze zogenaamde biobouwers via korven te stimuleren op gewenste plaatsen voor de dijk.

Dynamisch stabiel
Hierbij wordt de kustlijn gehandhaafd door zandsuppletie op de onderwateroever waarna stroming en wind zorgt voor verspreiding van het gesuppleerde zand.

• Zand/bagger-suppleties.
• Zand motor. Dit is een grootschalig zandsuppletie.
• Slib motor, nieuw idee en nog niet verkend op voor- en nadelen.
• Nieuwe duinen, die ook inzetbaar zijn voor recreatie.

Verzameling van harde waterkerende constructies (beton, staal, etc.)
Deze constructies komen het meest tot hun recht in bebouwde gebieden, waar weinig ruimte is.

• Integratie van waterkering met bebouwing. Kan extra impuls voor ruimtelijke kwaliteit geven.
• Functie scheidende schermen tussen de waterkerende functie en andere functies.
• Demontabele keringen, die bij dreigend hoogwater worden geplaatst.

Alle dijken moeten voldoen aan de wettelijke veiligheidsnormen. Dit geldt voor zowel Traditionele dijken als voor Innovatieve dijken. Het betekent dat Innovatieve dijken zo moeten worden ontworpen (qua hoogte, breedte of bekleding) dat ze voldoen aan alle criteria en bestand zijn tegen falen. Dijken kunnen falen of bezwijken door de volgende mechanismen:

• Zetting
• Overloop
• Golfoverslag
• Piping (zandmeevoerende wellen)
• Macro-instabiliteit (buitenwaarts en binnenwaarts)
• Micro-instabiliteit
• Falen sterkte/stabiliteit bekledingen
• Afschuiving voorland
• Zettingsvloeiing

Ook kan de waterkerende functie nadelig worden beïnvloed door de aanwezigheid of het falen van niet-waterkerende objecten (zoals bebouwing, begroeiing, pijpleidingen etc.) of door bijvoorbeeld ijsgang, aanvaring, sabotage etc. In de praktijk blijken golfoverslag, piping en macrostabiliteit belangrijk te zijn voor het beoordelen van innovatieve dijkconcepten.

Golfoverslag: is het verschijnsel dat er water over de kruin van de dijk het achterland inloopt door het opzwiepen van water door wind- of scheepsgolven (maar waarbij de waterstand lager is dan de kruin). De toegestane hoeveelheid golfoverslag is afhankelijk van de erosiebestendigheid van de bekleding op de kruin en op het binnentalud.

Piping: is wanneer er door een waterstandsverschil tussen de buitenzijde en de binnenzijde van de dijk in watervoerende lagen onder de dijk doorgaande kanaaltjes ontstaan die gronddeeltjes meevoeren vanuit de dijk. Dit kan de kerende hoogte of de stabiliteit van de dijk aantasten, en zelfs tot het volledig bezwijken van de dijk leiden.

Macro-instabiliteit: is wanneer de dijk niet voldoende bestand is tegen belastingen als hoogwaterstanden en golven en daardoor vervormd. De weerstand tegen vervorming wordt bepaald door de geometrie, de grondeigenschappen (de samenhang, de doorlatendheid) en het eigen gewicht van de dijk. Daarbij zijn ook de grondwaterstanden en grondwaterspanningen in en onder de dijk van belang. Bij de nadere uitwerking is met name de macrostabiliteit binnenwaarts beoordeeld.

Tabel  Kwalitatieve beoordeling van innovatieve dijken op relevante faalmechanismen die betrekking hebben op landwaartse kant van de dijk.

• Innovatieve dijkconcepten zijn in het algemeen duurder dan traditionele dijkversterking. Met name het overslagbestendig maken van dijken is kostbaar (meer dan een factor 1.5) vanwege de aanvullende kosten voor het leveren en aanbrengen van breuksteen. Ook de Multifunctionele dijk is veel duurder (een factor 1.5) dan een traditionele dijkversterking.
• De totale kosten voor de Deltadijk en de Brede groene dijk liggen in dezelfde orde van grootte als traditionele dijkversterking (gemiddeld zo’n 10% duurder).
• Wanneer zich kwelders voor de dijk bevinden is er voor een traditionele dijk minder kruinverhoging nodig vanwege de golfremmende werking van de kwelders. Dit heeft een significant positief effect op de kosten.

• Gezamenlijke ambitie op werkvloer niveau (ook onder ondernemers en grondeigenaren).
• Persoonlijk commitment van bestuurder(s) bestuurder(s) van waterschap, provincie en/of gemeenten.
• Steun in verschillende bestuurlijke lagen: waterschap, Provinciale Staten en gemeente.
• Bereidheid van het waterschap om budget voor voortzetting huidig beleid ook in te zetten bij uitvoering van  alternatieve (geoptimaliseerde) opties.
• Bereidheid tot nemen van risico bij bestuurders en ambtenaren om een innovatief dijkconcept in de praktijk te testen.

In het Waddengebied worden voor een aantal dijktrajecten de mogelijkheden voor innovatieve dijken verkend. Dit betreft bijvoorbeeld een Dijk met een duin bij de Prins Hendrik polder Texel, een Groene Dijk langs de Dollard en een Dubbele kering in het Eemsgebied.

Pilot project Prins Hendrik dijk Texel (dijk met nieuw duin en vloedhaak)

Er is nog weinig ervaring opgedaan met de toepassing van innovatieve dijkconcepten. Kennisleemtes betreffen o.a. de technische aspecten zoals de effecten van extra gebruiksfuncties op faalmechanismen en performance tijdens extreme situaties. Maar er zijn ook nog diverse kennisleemtes in het ontwerp- en toetsinstrumen-tarium, governance en beheer en onderhoud van innovatieve dijken.

- Calderon, A. en A.J. Smale. Deltares (2013). Doelbereik innovatieve dijkconcepten DP Wadden (Deltares rapport).
- Gözüberk, I. (2014). Kostenschatting Innovatieve dijkconcepten Deelprogramma Waddengebied (ECK-B rapport).
- Groot, A., S. Werners, C. van Leeuwen, M. Tangelder, J. Timmerman en J.M. van Loon-Steensma (2014). Governance van innovatieve dijkconcepten in de Zuidwestelijke Delta; Handreiking voor projecten die veiligheid, economie en ecologie van een dijkzone combineren (Alterra rapport 2506) http://edepot.wur.nl/296404. Luttik et al. (2014). Batenstudie Innovatieve dijken Lauwersoog. (Alterra rapport).
- Tangelder, M., A. Groot, C.  van Sluis, J. van Loon-Steensma, G. van Meurs, H. Schelfhout, T. Ysebaert, J. Luttik, G. Ellen, en N. Eernink (2013).  Innovatieve dijkconcepten in de Zuidwestelijke Delta;  Kansen voor toepassing en meerwaarde ten opzichte van traditionele dijken in het kader van Beleidsondersteuning voor het Deltaprogramma Zuidwestelijke Delta (Imares Rapport C029/13) http://edepot.wur.nl/250277.
- van Loon-Steensma, J.M., H.A. Schelfhout, N.M.L. Eernink en M.P.C.P. Paulissen (2012). Verkenning Innovatieve Dijken in het Waddengebied; Een verkenning naar mogelijkheden voor innovatieve dijken in het Waddengebied (Alterra rapport 2294) http://edepot.wur.nl/200881.
- van Loon-Steensma, J.M. en H.A. Schelfhout (2013). Gevoeligheidsanalyse Innovatieve Dijken Waddengebied; Een verkenning naar de meest kansrijke dijkconcepten voor de Waddenkust (Alterra rapport 2483) http://edepot.wur.nl/308814.
- van Loon-Steensma, J.M., H.A. Schelfhout, T. van Hattum, A. Smale, I. Gözüberk en M. van Dijken (2014). Innovatieve dijken als strategie voor en veilig en aantrekkelijk Waddengebied; Samenvatting van het Deltaprogramma Waddengebied onderzoek naar innovatieve dijken (Alterra rapport 2535) http://edepot.wur.nl/320454.
- van Loon-Steensma, J.M., H.A. Schelfhout, M.E.A. Broekmeyer, M.P.C.P. Paulissen, W.T. Oostenbrink, C. Smit, E-J. Cornelius, E. & Jolink, 2014. Nadere verkenning Groene Dollard Dijk; Een civieltechnische, juridische en maatschappelijke verkenning naar de haalbaarheid van een brede groene dijk. (Alterra rapport 2522) http://edepot.wur.nl/302530.
- van Loon-Steensma, J.M. van, R. Henkens, A.V. de Groot (2014). Baten innovatieve dijken Waddengebied (Alterra rapport 2529) http://edepot.wur.nl/307631.

Deze Deltafact is opgesteld door WUR-alterra en Deltares, 22 december 2014.
Auteurs: J. van Loon en H. Schelhout.

De in deze publicatie gepresenteerde kennis en informatie zijn gebaseerd op de meest recente inzichten in het vakgebied. Desalniettemin moeten bij toepassing ervan de resultaten te allen tijde kritisch worden beschouwd. De auteurs, STOWA en de opdrachtgever Deltaprogramma Waddengebied kunnen niet aansprakelijk worden gesteld voor eventuele schade die ontstaat door toepassing van het gedachtegoed uit deze publicatie.