Achtergrond / aanleiding
De realisatie van projecten in de Grond- Weg- en Waterbouwsector (GWW), waaronder veel grote infrastructurele projecten, kan gepaard gaan met onverwachte geohydrologische en geotechnische risico’s. Verlagingen of verhogingen van de grondwaterstand kunnen aanzienlijke schade opleveren door ongewenste zettingen, droogstand van paalfunderingen, wateroverlast of verspreiding van verontreinigd grondwater en betekent een flinke kostenpost. Los van imagoschade en vertragingen worden de extra kosten geschat op ca 1-5% van de projectkosten, waardoor deze ‘georisico´s’ bij grote GWW-uitvoeringsprojecten al snel kunnen oplopen van enkele miljoenen euro’s tot tientallen miljoenen euro’s.
Om deze risico’s te beperken, wordt vaak geïnvesteerd in extra geohydrologisch model- en monitoringsonderzoek met peilbuizen. Ondanks het beschikbaar komen van steeds meer data over het bodem- en grondwatersysteem blijft de onzekerheid over modeluitgangspunten en afwijkende bodemparameters in het veld bestaan. De combinatie van modelleren èn monitoren is dan ook cruciaal in de beheersing van geohydrologische en geotechnische risico’s. Het meten van de grondwaterstroming is hierbij noodzakelijk. De laatste jaren zijn innovatieve meettechnieken ontwikkeld waarmee de grondwaterstroming in beeld gebracht kan worden. Daarmee kan de herkomst bepaald worden, hoe snel en in welke richting het grondwater stroomt. Door metingen van de grondwaterstroming komen interessante toepassingen in beeld. Bijvoorbeeld de bepaling van rivier- en kanaalbodemweerstanden, het in beeld brengen van kwel vanuit kanalen of voorkeursstroming (piping) in dijken of de toestroming van grondwater naar een drinkwaterput en eventuele verstoppingen.
De ondergrond levert een belangrijke bijdrage aan de maatschappelijke en economische welvaart in brede zin. Bij het begrip van het complexe en in belangrijke mate onzichtbare bodemsysteem spelen modellen een wezenlijke rol om mechanismen en processen te kunnen doorzien. Daarbij is het belangrijk om te zorgen voor een evenwichtige verdeling van de inspanning gericht op meten en monitoren enerzijds en het modelleren anderzijds. Die behoefte aan informatie blijkt in de praktijk echter veel groter dan we nu aan data kunnen verzamelen: de toolbox met beschikbare meetinstrumenten is sterk verouderd. De noodzaak bestaat om een meer gedetailleerd beeld van de ondergrond te verkrijgen, om daarmee de systeemwerking van het bodem- en grondwatersysteem beter te begrijpen op verschillende schaalniveaus en daarmee vraagstukken in de omgeving (bv zetting van gebouwen en/of infrastructuur, vernatting/verdroging en biogeochemische processen) beter op te lossen. Hierdoor kunnen uiteindelijk de risico’s in de ondergrond, zoals kwel vanuit kanalen, voorkeursstroming in dijken of verstopping van drinkwaterputten in de praktijk beter beheerst worden. Ook ten aanzien van de dynamiek van het gedrag van de ondergrond over langere perioden door menselijke ingrepen en de gevolgen van klimaatverandering is er een noodzaak om trends waar te nemen met innovatieve monitoringstechnieken op het gebied van grondwaterstroming.
De huidige wijze waarop het innovatieproces nu is georganiseerd maakt het echter zeer lastig voor meetaanbieders om te slagen in deze markt. Enerzijds zijn de ontwikkelkosten hoog, waardoor er nauwelijks nieuwe meetinstrumenten op markt komen en anderzijds hebben opdrachtgevers behoefte aan betrouwbare data en gevalideerde meettechnieken. Om uit deze impasse te komen is een innovatie c.q. doorontwikkeling nodig van de beschikbare meettechnieken om het bodem- en watersysteem gedetailleerd in kaart te brengen.
Doel
De laatste jaren zijn innovatieve meettechnieken ontwikkeld voor het meten van grondwaterstroming o.a. AquaVector, iFlux, glasvezel-AH-DTS, ERT.
Ze geven extra inzicht in de effecten en de risico's van ingrepen in de ondergrond en effecten in de omgeving (bv ongelijke zetting van niet gefundeerde gebouwen en/of infrastructuur) en dragen op die manier bij aan een beter beeld van de ondergrond en ingrepen in de ondergrond. Ongewenste effecten en risico's, zoals wellenproblematiek in polders incl. opbarsten veroorzaakt door kanalen, voorkeursstroming in dijken of verstopping en verzilting van drinkwater winputten kunnen hiermee beter bepaald en gemonitord worden. Besparingen van miljoenen euro's zijn mogelijk, indien we een beter 3D-inzicht van de processen in de ondergrond hebben.
Het is dan ook nodig om als GWW- en drinkwatersector verantwoordelijkheid te nemen voor het ontstaan van de huidige situatie en de behoefte aan betrouwbare informatie om uiteindelijk te komen tot een investeringsimpuls die, specifiek gericht is op het ontwikkelen van instrumenten voor het meten van de grondwaterstroming, namelijk:
- Het uitvoeren van toegepast wetenschappelijk onderzoek naar verdere ontwikkeling van grondwaterstromingsmeettechnieken om de actuele TRL-niveaus te verhogen;
- Het testen van de toepasbaarheid van deze technieken op laboratorium- en praktijkschaal en beperkt onder praktijkomstandigheden;
- Het leggen van meer focus op wetenschappelijke validatie en implementatie van deze meet- en monitoringtechnieken;
- Het verbeteren van de uitwisseling van kennis (Community of Practice).
Zie onderstaande figuur
Partners
Het project wordt uitgevoerd in nauwe samenwerking met een breed consortium van partners, namelijk:
- Kennisinstellingen: Deltares, KWR
- Private partners: TAUW, Aveco-de Bondt, Wiertsema & Partners, Subsurface Solution, Geonius, Heijmans, BAM Infraconsult, iFLUX, Metinco, Crux bv, VITENS
- Publieke partners: RWS-WVL, gemeenten Rotterdam en Zwolle
Aanpak
Het project is opgebouwd rondom een 5-tal werkpakketten (zie onderstaande figuur) die verdeeld zijn over twee fasen. De werkpakketten 1 t/m 3 maken onderdeel uit van Fase 1 en werkpakket 4 maakt onderdeel uit van Fase 2. WP 5 is verdeeld over Fase 1 en Fase 2, waarbij wel het gros van de activiteiten uit dit werkpakket is ondergebracht in Fase 2.
Resultaten
In 2024 is gewerkt aan de inkadering. Op basis van een literatuurstudie zijn bestaande methoden en technieken voor het meten van grondwaterstroming (snelheid en richting) in kaart gebracht en zijn de verschillende behoeften aan toepassingen in de praktijk geinventariseerd. Dit heeft geresulteerd in een overzicht van toepassingsmogelijkheden en bijbehorende prestatie-eisen ten aanzien van meettechnieken enerzijds en een beschrijving van de prestatie kenmerken van bestaande meettechnieken anderzijds. Op basis van deze inzichten wordt momenteel gewerkt aan een plan van aanpak voor experimenteel validatie- en verificatieonderzoek in het laboratorium en onder gecontroleerde omstandigheden op een veldlocatie.
De (tussentijdse) resultaten van de literatuurstudie zijn aangevuld en aangescherpt in individuele gesprekken met de consortiumpartners en tijdens een tweetal gezamenlijke werksessies in juni en oktober. Op basis van deze studie is een referentietechniek en een vijftal technieken voor vervolgonderzoek in WP 3 geselecteerd (zie onderstaand efiguur).
Planning
In Q4 2024 wordt nog gewerkt aan een rapportage van de bevindingen en conclusies uit WP 1. Volgens planning zal deze rapportage eind 2024 worden opgeleverd. Daarnaast wordt in Q4 2024 en doorlopend in Q1 2025, gewerkt aan een plan van aanpak voor het experimentele laboratorium- en veldonderzoek (WP3). Dit onderzoeksplan komt tot stand in nauwe samenwerking met de consortiumparters. De start van de uitvoering van het laboratoriumonderzoek is voorzien in Q2 2025.
