Child pages
  • DEL077 - WOODY: Full scale hydraulic and ecological optimisation of a dike-forest combination
Skip to end of metadata
Go to start of metadata

Partners

Boskalis, Van Oord, Rijkswaterstaat, Deltares, Delft University of Technology, NIOZ, VPDelta, World Wide Fund for Nature, STOWA, EcoShape/Wetlands International en crowd funders.

Looptijd

2018-2020

Contact

Voor vragen over of interesse in dit project kunt u contact opnemen met Wiebe de Boer.

Inleiding

Op het gebied van waterveiligheid is er steeds meer aandacht voor “nature based” of “Building with Nature” (BwN) oplossingen als alternatief voor of aanvulling op traditionele benaderingen. BwN oplossingen kunnen niet alleen bijdragen aan duurzaamheid en verhoogde omgevingskwaliteit, maar ook een kostenbesparend alternatief zijn voor dijkverhogingen. Zo kan houtige vegetatie in de vorm wilgenbossen in de uiterwaarden langs rivieren of mangrovebossen aan de kust de hydraulische belastingen op achterliggende dijken aanzienlijk verminderen. Potentieel kan dit de kosten voor dijkverhogingen en dijkbekledingen beperken. Echter, op dit moment is er nog een aantal kennishiaten dat de toepassing van vegetatie in ontwerp, beheer en toetsing van waterveiligheid belemmert. Eén van deze hiaten is de effectiviteit van vegetatie in het reduceren van de hydraulische belasting op dijken onder extreme condities. Veldmetingen onder deze omstandigheden zijn vrijwel niet beschikbaar en de meeste schaalmodellen zijn ongeschikt vanwege schaaleffecten. Echter, recentelijk is met de Deltagoot een mogelijkheid ontstaan om op ware schaal te kunnen testen. In dit project kwantificeren we de effecten van wilgenvegetatie op het reduceren van de golfbelasting met proeven op ware schaal in de Deltagoot. De data en inzichten uit deze proeven zijn later gebruikt in een numeriek model om te verkennen wat de implicaties hiervan kunnen zijn voor golfdemping door mangrovebossen.

Doel

Het WOODY project dient meerdere doelen, zowel vaktechnisch inhoudelijk als op het gebied van disseminatie. Het primaire doel van de testen in de deltagoot is om voorspellingen van golfdemping door vegetatie onder extreme condities te verbeteren en mee te nemen in ontwerpmethoden door:

  1. het kwantificeren van effecten van wilgenbossen op golfhoogte en golfoploop voor diverse hydraulische condities in termen van waterstand en golven door metingen met proeven op ware schaal in de Deltagoot;
  2. het valideren van golfdemping door houtige vegetatie in numerieke modellen op basis van bovenstaande metingen;
  3. het verkennen van de implicaties van het experiment voor de golfdemping door mangrovebossen.

Aanpak

De scope van het project omvat de volgende 4 fases:

  1. Fase I: Opzetten community en consortium, richting geven aan onderzoek en crowdfunding
  2. Fase II: Proeven in de Deltagoot (producten: dataset en meetrapport)
  3. Fase III: Analyse & modelvalidatie (product: publicatie (pre-print))
  4. Fase IV: Verkennen van implicaties van het wilgenexperiment voor de golfdemping door mangrovebossen

Fase I: Opzetten community en consortium, richting geven aan onderzoek en crowdfunding

Het consortium beoogt het opzetten van een bredere ‘community of practice’ voor het ontwikkelen van nature-based solutions voor overstromingsbescherming. Deze groep heeft ten doel om kennisinstituten, universiteiten, overheden, private partijen en NGO’s bij elkaar te brengen om gezamenlijke onderzoeksdoelen op te stellen m.b.t. ontwerp, implementatie, onderhoud en aanvullende voordelen van nature-based solutions voor flood risk reduction. Crowdfunding vormt een middel om (beperkt) extra financiering te krijgen, maar bovenal helpt het deze een ‘community of practice’ te vormen.

In samenspraak met het consortium wordt richting gegeven aan het onderzoeksprogramma, waarbij dit eerste onderzoek focust op de meest urgente kennishiaten m.b.t. de rol van ecosystemen in waterveiligheid (flood risk reduction), te beginnen bij wilgen en hun vermogen om de golfhoogte te verlagen. Vervolgonderzoeken kunnen zich o.a. richten op verdere verdieping en doorvertaling van deze kennis voor ontwerp en toetsing van de bijdrage van nature based solutions aan waterveiligheid alsmede verbreding van de scope naar andere vegetatiesoorten waaronder mangroves voor kustbescherming. Voor deze vervolgonderzoeken zal echter nog aanvullende financiering moeten worden gevonden.

In gezamenlijkheid wordt door het consortium een communicatieplan opgesteld om de ontwikkeling van de ‘community of practice’ vorm te geven, de onderzoeksdoelstellingen en -resultaten aan een breed publiek te presenteren en de bijbehorende boodschappen vanuit alle consortium-partners een plaats te geven. Met dit plan wordt geborgd dat de nevendoelstellingen rondom het genereren van draagvlak voor het toepassen van natuurlijke oplossingen op een voor het gehele consortium acceptabele manier wordt ingevuld en uitgevoerd.

Fase II: Proeven in de Deltagoot:

De proefopstelling is weergegeven in Figuur 1. De proeven hebben plaatsgevonden in juni-juli 2018 met de volgende testseries:

 

-       Serie 1: Met wilgen door de stammen (laagwater)

-       Serie 2: Met wilgen door de kruinen met bladeren (hoogwater, lage golven)

-       Serie 3: Met wilgen door de kruinen zonder bladeren (hoogwater, lage en hoge golven)

-       Serie 4: Met wilgen door de kruinen met uitgedunde takkendichtheid (hoogwater, lage en hoge golven)

-       Serie 0: Zonder wilgen (alleen voorland)

Voor de testseries zullen de waterstanden en golfkarakteristieken worden gevarieerd. Bij het bepalen van het testprogramma wordt rekening gehouden met waterstanden en golfcondities representatief voor hydraulische randvoorwaarden bij hoge terugkeerperiodes in Nederlandse rivieren en meren. De combinaties van waterstanden en golfkarakteristieken zijn weergegeven in Tabel 1. 

Test

h (m)

hwilgen (m)

Hm0 (m)

sop

Tp (s)

N (#golven)

01

2.93-5.33

nvt

0.2-1.0

0.02-0.04

2-6

500

1

2.93-3.03

0.6-0.7

0.2-0.252

0.02-0.04

2-3

500

2

5.33-6.83

3.00-4.50

0.5-1.0

0.02-0.04

3-6

500

3

5.33-6.83

3.00-4.50

0.5-1.5

0.02-0.043

3-7

500

4

5.33-6.83

3.00-4.50

0.5-1.5

0.02-0.043

3-7

500

1 Testserie 0 dient als referentie voor een dijk zonder wilgenbos. Deze serie zal als laatste getest worden als de bomen verwijderd zijn uit de goot

2  Het golfhoogtebereik voor testserie 1 is beperkt om ervoor te zorgen dat de golven niet de kruin van de wilgen bereiken en zodoende alleen het effect van de stammen op de golfbelasting wordt gemeten.
3 Voor testseries 3 en (indien haalbaar) 4 zal voor de proeven van h=5.33 m en Hm0=1.0 m een test worden gedaan met een golfsteilheid van 5% in plaats van 4%.

Voor alle series zijn de volgende metingen gedaan:

-       Golfkarakteristieken en waterstanden door middel van golfhoogtemeters en snelheidsmeters

-       Golfoploop door middel van camera en visuele inspectie

-       Schade aan de bomen (kwalitatief)

Fase III: Analyse & modelvalidatie

In deze fase worden de resultaten uit Fase I verder geanalyseerd om de effecten van het wilgenbos voor de verschillende hydraulische condities in kaart te brengen. De geanalyseerde meetdata worden gebruikt om numerieke modellen met vegetatie te valideren. In de validatie zullen modellen worden opgezet die de opzet van de gootproeven weerspiegelen met dezelfde dimensies van het wilgenbos en hydraulische condities met als doel de meetresultaten te reproduceren. Naar verwachting zal het numerieke model hiertoe gekalibreerd moeten worden. De modelvalidatie richt zich in eerste instantie op SWAN. Voordeel van de gevalideerde numerieke modellen is dat ze ook gebruikt kunnen worden om de effecten van andere dimensies van het wilgenbos en andere randvoorwaarden te verkennen. De modelvalidatie zal worden samengevat in een validatiedocument dat met de partners gedeeld wordt. Tevens kan dit document als basis dienen voor een tweede publicatie.

Fase IV: Verkenning implicaties voor mangrovebossen

Aan het eind van het project is EcoShape/Wetlands International als partner toegetreden tot het consortium om een doorvertaling te maken naar de implicaties van het wilgenexperiment voor de golfdemping door mangrovebossen. Hiertoe zijn de inzichten uit het wilgenexperiment gecombineerd met globale data over golven en mangrove-eigenschappen in probabilistische modelaanpak (216.000 simulaties). Dit heeft geleid tot inzichten in de effectiviteit van de golfdemping door mangrovebossen voor verschillende hydraulische condities en eigenschappen van mangrovebossen. De resultaten zijn verwerkt in een memo die gedeeld is met de partners. Dit memo is confidentieel in afwachting van de wetenschappelijke publicatie hierover.

 Resultaten & disseminatie

Tijdens de uitvoering van het experiment heeft dit project nationale media-aandacht gehad (zie onderstaande tabel). Daarnaast zijn de resultaten gedeeld in diverse presentaties en een aantal (populaire) vakbladen. Het project heeft geresulteerd in een een meetrapport met de beschrijving van de opzet en meetdata van het experiment. Dit rapport wordt openbaar zodra de paper hierover gereviewed en gepubliceerd is. De  pre-print van deze publicatie (nog niet gereviewed) is nu online. Tevens zijn de onderliggende MSc studies online beschikbaar. Daarnaast zijn de resultaten van Fase IV verwerkt in een memo. Met het oog op de wetenschappelijke publicatie(s) van de resultaten, is deze rapportage tot op heden nog niet vrijgegeven.  Het TKI JIP Woody project heeft ook geresulteerd in het NWO Woody project.

Links: