Een breed groen perspectief op dijken
Hoe de kwelders en kleiput een handje helpen tegen zeespiegelstijging
Dit ben ik aan het werk voor mijn promotieonderzoek naar het medegebruik van dijken als onderdeel van het All-Risk, een onderzoeksprogramma naar de implementatie van nieuwe veiligheidsnormen in Nederland.
Wij Nederlanders zijn trots op onze massieve dijken en deltawerken die de zee al voor decennia buiten de deur hebben gehouden. Als een waterbouwer, ging ik er natuurlijk van uit dat waterkeringen de sleutel blijven om ons aan te passen aan klimaatverandering. In mijn promotieonderzoek aan de universiteit Wageningen, realiseerde ik me dat de vooroevers van de waterkeringen net zo goed kunnen meehelpen om ons te beschermen tegen zeespiegelstijging. Dit is het geval bij de “Brede Groene Dijk”, een pilot om dijken te versterken met gebiedseigen klei uit de naastgelegen kwelders. Dit verhaal gaat over mijn onderzoek naar het veiligheidsconcept van de Brede Groene Dijk, en de lessen uit het project die kunnen helpen andere gebieden te wapenen tegen zeespiegelstijging.
De uitdaging
“Hoe kan waterveiligheid en natuur gecombineerd worden in één dijkontwerp?”
Dijkversterkingen zijn van levensbelang in Nederland, waar de primaire keringen aan strenge normen moeten blijven voldoen ondanks een veranderd klimaat. De kustgebieden naast deze dijken moeten echter ook beschermd worden voor hun grote ecologische waarde. Twee verschillende functies, natuur en waterveiligheid, concurreren voor ruimte maar worden beide bedreigd door zeespiegelstijging.
Bron: De Nederlandse primaire dijken , het Overstromingsrisicogebied en de Natura2000-gebieden zijn opgevraagd via de website van het Nationaal Georegister.
Het Brede Groene Dijk project heeft als doel deze twee functies met elkaar te verbinden. Vandaar dat dit project onderdeel is van mijn onderzoek.
De dijken aan de noordoost kust
De Eems-Dollard
In het noordoostelijkste puntje van Nederland stroomt de Eems uit in de Waddenzee. In het Eems-estuarium ligt de 100 vierkante kilometer grote Dollard. Hier vind je aan de kust zout-tolerante plantengemeenschappen genaamd kwelders, die dienen als voedsel en een rustplaats voor vele trekvogels. Desondanks wordt dit ecosysteem bedreigd door een groeiende hoeveelheid fijn sediment in het water die het zonlicht tegenhouden. Eeuwen van inpolderen, baggeren en natuurlijke erosieprocessen hebben bijgedragen aan de vertroebeling van het estuarium.
De dijken houden het troebele water van de Eems-Dollard buiten tijdens een hoog water. Foto gemaakt door waterschap Hunze en Aa’s.
Twee werelden komen samen
Geïnspireerd door de brede grasdijken in Duitsland heeft waterschap Hunze en Aa’s een pilot gestart om natuur en waterveiligheid te combineren. De “Brede Groene Dijk” pilot is een brede dijk met een flauw buitentalud dat vloeiend opgaat in de kwelder zonder gebruik te maken van een stenen of asfalt bekleding. De dijk zal in de loop van de tijd versterkt worden met het overtollige sediment in de Dollard. Klei wordt gewonnen uit de haven van Delfzijl (1), in polder Breebaart (2), en uit de kwelder bij de dijk zelf (3, zie de kaart).
De Brede Groene Dijk pilot
De Brede Groene dijk pilot ging van start in 2018 met het uitgraven van de kleiput. De put is ongeveer vier hectare groot, heeft een gemiddelde diepte van anderhalf meter, en heeft een vogelbroedeiland voor de bedreigde kluut in het midden. Vandaar dat deze put de “klutenplas” wordt genoemd. De gewonnen klei uit de klutenplas is meer dan een jaar gelden in ontwateringsvakken naast de dijk gelegd om te rijpen tot klei.
De Brede Groene Dijk gezien van boven (Foto gemaakt door waterschap Hunze en Aa’s).
Bron: De Nederlandse primaire dijken en de Natura2000-gebieden zijn opgevraagd via de website van het Nationaal Georegister.
De onderzoeksvraag
Voor mijn onderzoek heb ik ingeschat hoeveel klei in de klutenplas en kwelder aanslibt tegenover hoeveel klei er nodig is om de dijk te versterken in verschillende zeespiegelstijgingscenario’s. De belangrijkste vraag is:
“Is het versterken van de dijk tegen zeespiegelstijging met aangeslibde klei uit de kwelder en klutenplas haalbaar?”
Luchtfoto van de klutenplas met het broedeiland in het midden en de kleirijperij tegen de dijk (Foto gemaakt door waterschap Hunze en Aa’s).
Wat voorspellen de modellen?
De kleiput
De put vult zich netjes op en zal vol zijn over ongeveer 22 jaar (rond het jaar 2040). Als de zeespiegelstijging versnelt vult de put zich vaker met water en kan dus vaker slib opvangen. Daardoor zal de put zich steeds sneller opvullen in het hoge zeespiegelstijgingscenario. Mijn modelresultaten laten ook zien dat 75% van de put al binnen de 10 jaar na uitgraven weer gevuld is. Het feit dat een diepere put efficiënter is in slibrijk water vasthouden betekent dat het steeds langer duurt voor de put verder opgevuld is naarmate de put ondieper wordt.
De dijk in 2100
Zolang de zeespiegelstijging niet te veel versnelt kunnen de kwelder en de kleiput genoeg sediment invangen om niet te verdrinken. Echter, in het hoogste zeespiegelstijgingscenario (H) stijgt de zeespiegel zo snel dat de kwelder niet genoeg sediment kan invangen om het bij te houden. Uiteindelijk verdrinkt de kwelder. Golven breken in de ondiepe kwelder, maar naarmate de diepte ten opzichte van het zeeniveau toeneemt kunnen steeds grotere golven de dijk bereiken. Als gevolg daarvan moet de dijk steeds grotere golven weestaan. Het voorkomen dat de kwelder op den duur verdrinkt is daarom noodzakelijk om grote dijkversterkingen in de toekomst te voorkomen.
Ambities in evenwicht
Ook al zal de kleiput in de kwelder zicht weer vullen klei, zal de klei niet zoveel zijn geconsolideerd als klei die op natuurlijke wijze in de kwelders over de eeuwen is afgezet. Daardoor zal de hoeveelheid klei die opnieuw uit een opgevulde put gewonnen kan worden altijd lager uitvallen.
Grondwerk voor de Brede Groene Dijk bij de pilot locatie (Foto gemaakt door waterschap Hunze en Aa’s).
"Moet nieuwe klei elders in de kwelder gewonnen worden of is het de moeite waard klei uit de put te blijven winnen en de overgebleven kwelder met rust te laten?"
In het lage zeespiegelstijgingscenario is het opnieuw ontgraven van de put niet effectief om klei te winnen. Deze vult zicht niet snel genoeg op om meer dan drie keer per eeuw ontgraven te worden, wat relatief weinig klei oplevert. In hoge zeespiegelstijgingscenario’s is het veel efficiënter doordat de versnelde zeespiegelstijging de put sneller laat opvullen. Dit zorgt ervoor dat er vele malen meer keer ontgraven kan worden, maar de keerzijde is ook dat meer klei voor dijkversterking nodig zal zijn.
Een evenwicht moet gevonden worden met de beoogde natuurlijke waarden. Voor de optimale invang van sediment zijn diepe putten die vaak ontgraven worden nodig, maar om jonge kweldernatuur te laten ontstaan zijn ondiepe putten die zelden worden ontgraven juist wenselijk.
Geleerde lessen
Het versterken van waterkeringen tegen de zeespiegelstijging om de veiligheidsnormen in de toekomst te halen is een van de grootste uitdagingen deze eeuw. Dijken zijn en blijven een integraal onderdeel daarvan, maar een breed groen perspectief helpt om deze uitdaging effectiever aan te pakken. In feite moeten we de ingenieurs van de natuur herkennen en aan het werk zetten, bijvoorbeeld de kwelders in de Dollard, om de kustverdediging op orde te houden.
De Brede Groene Dijk pilot is een goed voorbeeld van een integrale oplossing. Het proces van opslibbing in de putten helpt zowel in het helderder maken van het water in de Dollard, als het leveren van bouwmateriaal voor toekomstige dijkversterkingen. Toch blijven er uitdagingen om de natuurwaarden in evenwicht te houden met dijkversterkingen.
Hoe verder?
Mijn promotieonderzoek is nog maar het topje van de ijsberg van alle onderzoeken die binnen de Brede Groene Dijk pilot worden verricht. Andere vragen waar aan gewerkt wordt zijn:
- Hoeveel klei is precies nodig voor de dijk, rekening houdend met alles van meerde stormen tot koeien op de dijk?
- Hoeveel klei slibt echt op in de klutenplas?
- Wat is er nodig om het sediment uit de Dollard geschikt te maken als klei voor dijkversterkingen?
- en zoveel meer
Alhoewel veel vragen open blijven, helpen de inzichten uit mijn onderzoek om de Brede Groene Dijk straks echt te implementeren op grotere schaal, in de Dollard en daarbuiten.
Meer lezen?
Dit verhaal is gebaseerd op de volgende Engelstalige publicaties:
- Marijnissen, R., Kok, M., Kroeze, C., & van Loon-Steensma, J. (2020). The Sensitivity of a Dike-Marsh System to Sea-Level Rise—A Model-Based Exploration . Journal of Marine Science and Engineering, 8(1), 42. https://doi.org/10.3390/jmse8010042
- Marijnissen, R., Esselink, P., Kok, M., Kroeze, C., van Loon-Steensma, J.M., 2020. How natural processes contribute to flood protection – A sustainable adaptation scheme for a wide green dike . Science of The Total Environment 739, 139698. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139698
