Multifunctionele Hoogwaterbescherming, Indonesië - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Invoering

Hogeschool Rotterdam (RUAS) en Unissula University in Semarang, Indonesië, werken samen aan oplossingen voor de waterproblematiek in de Bangerpolder in Semarang en omgeving. De Bangerpolder is een dichtbevolkt laaggelegen gebied met een achterhaald poldersysteem uit de koloniale tijd. Door grondwateronttrekkingen zakt het gebied. Momenteel ligt ongeveer de helft van het gebied onder het zeeniveau. Zware regenbuien kunnen niet meer worden afgevoerd onder vrije stroming, wat leidt tot frequente water- en rivierwateroverlast. Daarnaast neemt de kans (en het risico) op overstromingen langs de kust toe door de relatieve zeespiegelstijging. Een volledige beschrijving van de problemen in de Bangerpolder en mogelijke oplossingsstrategieën is te vinden.

Dit project richt zich op multifunctioneel gebruik van hoogwaterbescherming. De Nederlandse ervaring op het gebied van hoogwaterbescherming is in dit project van groot belang. Voor de Indonesische collega's in Semarang wordt een tutorial gemaakt over het onderhouden van een waterkering.

Achtergrond

Semarang is de vijfde stad van Indonesië met bijna 1,8 miljoen inwoners. In de omliggende gebieden van de stad wonen nog eens 4,2 miljoen mensen. De economie in de stad is booming, er is de afgelopen jaren veel veranderd en in de toekomst zullen er nog veel meer veranderen. De handelsdrang en de behoefte van de industrie zorgen voor een groeiende economie, waardoor het vestigingsklimaat toeneemt. Deze ontwikkelingen zorgen voor een stijging van de koopkracht van de bevolking. Geconcludeerd kan worden dat de stad groeit, maar helaas is er ook een groeiend probleem: de stad heeft te maken met overstromingen die regelmatig toenemen. Deze overstromingen worden voornamelijk veroorzaakt door de verzakking van het binnenland die afneemt door in grote hoeveelheden grondwater te onttrekken. Deze onttrekkingen veroorzaken een bodemdaling van ongeveer 10 centimeter per jaar. (Rochim, 2017) De gevolgen zijn groot: de lokale infrastructuur is beschadigd, wat resulteert in meer ongevallen en verkeersopstoppingen. Daarnaast verlaten steeds meer mensen hun huizen als gevolg van de toenemende overstromingen. De lokale bevolking probeert de problemen aan te pakken, maar het is meer een oplossing om met de problemen te leven. De oplossingen zijn het verlaten van de laaggelegen woningen of het verhogen van de huidige infrastructuur. Deze oplossingen zijn kortetermijnoplossingen en zullen niet erg effectief zijn.

Doelstelling

Het doel van deze paper is om de mogelijkheden te onderzoeken om de stad Semarang te beschermen tegen overstromingen. Het grootste probleem is de wegzakkende grond in de stad, hierdoor zal het aantal overstromingen in de toekomst toenemen. Allereerst zal de multifunctionele stormvloedkering de inwoners van Semarang beschermen. Het belangrijkste onderdeel van deze doelstelling is het aanpakken van de maatschappelijke en professionele problemen. Het maatschappelijke probleem zijn natuurlijk de overstromingen in het Semarang-gebied. Het professionele probleem is het gebrek aan kennis over de afweer tegen water, de verzakking van de bodemlagen is onderdeel van dit gebrek aan kennis. Deze twee problemen vormen de basis van dit onderzoek. Naast het hoofdprobleem is het een doel om de inwoners van Semarang te leren hoe ze een (multifunctionele) waterkering moeten onderhouden.

Meer informatie over de informatie over het deltaproject in Semarang vind je in het volgende artikel;

hrnl-my.sharepoint.com/:b:/g/personal/0914548_hr_nl/EairiYi8w95Ghhiv7psd3IsBrpImAprHg3g7XgYcNQlA8g?e=REsaek

Stap 1: Locatie

De eerste stap is het vinden van de juiste locatie voor een waterberging. In ons geval is deze locatie voor de kust van Semarang. Deze locatie werd eerst gebruikt als visvijver, maar is nu niet meer in gebruik. Er zijn twee rivieren in dit gebied. Door hier een waterberging te maken, kan de afvoer van deze rivieren in het waterbergingsgebied worden geborgen. Naast de functie van waterberging fungeert de dijk ook als zeewering. Dit maakt het dus de perfecte locatie om deze locatie te gebruiken als waterberging.

Stap 2: Bodemonderzoek

Voor het bouwen van een dijk is een onderzoek naar de bodemstructuur belangrijk. De aanleg van een dijk dient te geschieden op vaste grond(zand). Als de dijk op een zachte ondergrond wordt gebouwd, zal de dijk inzakken en niet meer voldoen aan de veiligheidseisen.

Indien de bodem uit een zachte kleilaag bestaat, wordt een bodemverbetering toegepast. Deze bodemverbetering bestaat uit een zandlaag. Wanneer het niet mogelijk is om deze bodemverbetering bij te sturen, dan zal moeten worden nagedacht over het aanpassen van andere waterkeringsconstructies. De volgende punten geven enkele voorbeelden voor een waterkering;

• strandmuur
• zand suppletie
• duin
• damwand

Stap 3: Analyse dijkhoogte

de derde stap is het analyseren van de informatie voor het bepalen van de hoogte van de dijk. De dijk wordt ontworpen voor een aantal jaren en daarom zal een aantal gegevens worden onderzocht om de hoogte van de dijk te bepalen. in Nederland zijn er vijf onderwerpen die worden onderzocht om de hoogte te bepalen;

• Referentieniveau (gemiddeld zeeniveau)
• Niveaustijging door klimaatveranderingen
• Getijdenverschil
• Golfoploop
• Bodemdaling

Stap 4: Dijktraject

Door het dijktraject te bepalen, kunnen de dijklengtes worden bepaald en wat de oppervlakte van het waterbergingsgebied zal zijn.

Voor ons geval heeft de polder 2 soorten dijken nodig. Eén dijk die voldoet aan de eisen van een waterkering (rode lijn) en één die functioneert als dijk voor het waterbergingsgebied (gele lijn).

De lengte van de waterkeringsdijk (rode lijn) is ongeveer 2 km en de lengte van de dijk voor het bergingsgebied (de gele lijn) is ongeveer 6,4 km. De oppervlakte van de waterberging is 2,9 km².

Stap 5: Waterbalansanalyse

Om de hoogte van de dijk (gele lijn) te bepalen, is een waterbalans nodig. Een waterbalans geeft de hoeveelheid water weer die in en uit een gebied met veel neerslag stroomt. Hieruit volgt het water dat in het gebied moet worden geborgen om overstromingen te voorkomen. Op basis hiervan kan de hoogte van de dijk worden bepaald. Als de hoogte van de dijk onrealistisch hoog is, zal er opnieuw moeten worden aangepast om overstromingen te voorkomen zoals; hogere pompcapaciteit, baggeren of groter oppervlak van de waterberging.

de te analyseren informatie om te bepalen welk water moet worden opgeslagen is als volgt;

• Aanzienlijke neerslag
• Oppervlaktewateropvang
• verdamping
• pomp capaciteit
• wateropslaggebied

Stap 6: Waterbalans en ontwerp dijk 2

Water balans

Voor de waterhuishouding van onze casus is een maatgevende neerslag van 140 mm(Data Hidrology) per dag gebruikt. Het afwateringsgebied dat afvloeit op onze waterberging beslaat 43 km². Het water dat uit het gebied stroomt is de gemiddelde verdamping van 100 mm per maand en de pompcapaciteit van 10 m³ per seconde. Deze gegevens zijn allemaal op m3 per dag gebracht. De uitkomst van de instroomgegevens in- en uitstroomgegevens geeft het aantal m³ water dat moet worden teruggewonnen. Door dit te spreiden over het bergingsgebied kan de peilstijging van het waterbergingsgebied worden bepaald.

Dijk 2

Waterpeilstijging

De hoogte van de dijk wordt mede bepaald door de peilstijging van het waterbergingsgebied.

Ontwerp leven

De dijk is ontworpen voor een levensduur tot 2050, dit is een periode vanaf 30 jaar vanaf de ontwerpdatum.

Lokale bodemdaling

De lokale bodemdaling is een van de belangrijkste factoren in dit dijkontwerp vanwege de bodemdaling van 5 – 10 centimeter per jaar door grondwateronttrekking. Er is uitgegaan van het maximum, dit geeft een resultaat van 10 cm * 30 jaar = 300 cm is gelijk aan 3,00 meter.

Volume balans bouwdijk

De lengte van de dijk is ongeveer 6,4 kilometer.

Oppervlakte klei = 16 081,64 m²

Volume klei = 16 081,64 m² * 6400 m = 102 922 470,40 m3 ≈ 103,0*10^6 m3

Oppervlakte zand = 80 644,07 m²

Volume zand = 80 644,07 m² * 6400 m = 516 122 060,80 m3 ≈ 516,2*10^6 m3

Stap 7: Dijkdoorsnede

De volgende punten zijn gebruikt om de hoogte van de dijk voor de zeedijk te bepalen

Dijk 1

Ontwerp leven

De dijk is ontworpen voor een levensduur tot 2050, dit is een periode vanaf 30 jaar vanaf de ontwerpdatum.

Referentie niveau

Het referentieniveau is de basis van de ontwerphoogte van de dijk. Dit niveau is gelijk aan het Mean Sea Level (MSL).

Zeespiegelstijging

Toeslag voor hoogwaterstijging voor de komende 30 jaar binnen een warm klimaat met een lage of hoge waardeverandering van het luchtstroompatroon. Bij gebrek aan informatie en locatiespecifieke kennis wordt uitgegaan van een maximum van 40 centimeter.

Vloed

De maximale overstroming in januari die voor ons geval optreedt, is 125 centimeter (Data Tide 01-2017) bovenop het referentieniveau.

Overslag/golfoploop

Deze factor definieert de waarde die optreedt tijdens golfoploop bij maximale golven. Er wordt uitgegaan van een golfhoogte van 2 meter (J. Lekkerkerk), een golflengte van 100 m en een hellingshoek van 1:3. De berekening voor de overslag is als volgt;

R = H * L0 * tan(a)

H = 2 m

L0 = 100 m

a = 1:3

R = 2 * 100 * bruin (1:3) = 1,16 m

Lokale bodemdaling

De lokale bodemdaling is een van de belangrijkste factoren in dit dijkontwerp vanwege de bodemdaling van 5 – 10 centimeter per jaar door grondwateronttrekking. Er is uitgegaan van het maximum, dit geeft een resultaat van 10 cm * 30 jaar = 300 cm is gelijk aan 3,00 meter.

Volume balans bouwdijk

Lengte van de dijk is ongeveer 2 kilometer

Oppervlakte klei = 25 563,16 m2Volume klei = 25 563,16 m2 * 2000 m = 51 126 326 m3 ≈ 51,2*10^6 m3

Oppervlakte zand = 158 099,41 m2 Volume zand = 158 099,41 m2 * 2000 m = 316 198 822 m3 ≈ 316,2*10^6 m3

Stap 8: Dijkbeheer

Dijkbeheer is het onderhoud van de dijk; dit betekent dat het buitenste deel van de dijk behouden moet blijven. Naast sproeien en maaien wordt er gecontroleerd op sterkte en stabiliteit van de dijk. Het is van belang dat de condities van de dijk overeenkomen met de veiligheidseisen.

De Dijkmanagmener is verantwoordelijk voor toezicht en sturing op kritieke momenten. Dit betekent dat de dijk moet worden geïnspecteerd bij een hoge voorspelde waterstand, langdurige droogte, veel regen, afvloeiing van rivierdrijvers of drijvende containers. Deze werkzaamheden worden uitgevoerd door geschoold personeel dat weet hoe te handelen in kritieke situaties.

Benodigde materialen

• Rapportkeuze
• Meten pick
• Kaart
• Opmerking

Het "capaciteitsbouwmateriaal" geeft meer informatie over het belang van dijkbeheer en het gebruik van de benodigde materialen.

faalmechanisme

Er zijn verschillende mogelijke dreigingen voor het bezwijken van een dijk. Een dreiging kan ontstaan door hoogwater, droogte en andere invloeden die de dijk instabiel kunnen maken. Deze dreigingen kunnen uitgroeien tot de eerder genoemde faalmechanismen.

De volgende opsommingstekens tonen al het faalmechanisme;

• Micro-instabiliteit
• Macro-instabiliteit
• Leidingen
• Overloop

Stap 9: Voorbeeld storingsmechanisme: leidingen

Piping kan ontstaan wanneer grondwater door een zandlaag stroomt. Als het waterniveau te hoog is, zal de druk stijgen, waardoor de kritische stroomsnelheid toeneemt. De kritische stroming van het water verlaat de dijk in een sloot of kwel. Naarmate de tijd verstrijkt, zal de pijp breed worden door de stroming van water en zand. Bij het verwijden van de leiding kan zand worden meegevoerd, waardoor de dijk door zijn eigen gewicht kan bezwijken.

fase 1

De waterdruk in het watervoerende zandpakket onder de dijk kan bij hoogwater zo hoog worden dat de binnenbekleding van klei of veen uitpuilt. Bij een uitbarsting vindt waterafvoer plaats in de vorm van putten.

fase 2

Na de uitbarsting en overstroming van water kan zand worden meegevoerd als de waterstroom te hoog is. Er ontstaat een uitstroom van drijfzand

fase 3

Bij een te grote afvoerstroom van zand zal naar maatvoering een graaftunnel ontstaan. Als de leiding te breed wordt, bezwijkt de dijk.

maatregel tegen dijkdoorbraak

Om de dijk stabiel te maken moet er voor tegendruk worden gezorgd, wat kan door zandzakken rond de bron te plaatsen.

Bekijk voor meer informatie en voorbeelden van storingsmechanica de volgende powerpoint;

hrnl-my.sharepoint.com/:p:/r/personal/0914…