'Kies voor systematisch werken met landelijke datasets'

Het COB wil de bestaande ontwikkellijnen Civiel en Digitalisering van het tunnelprogramma met elkaar verbinden. De teams van de Digitalisering-lijn gaan werken met de data en de opgaven van de Civiel-lijn. Dat moet tunnelbeheerders helpen bij het plannen en uitvoeren van onderhoud. In de wereld van waterveiligheid is zo’n samenwerking al veel langer gebruikelijk. Bas Jonkman, hoogleraar waterbouwkunde aan de TU Delft, vertelt wat de tunnelwereld kan leren van die van de waterveiligheid.

Jonkman tempert de verwachtingen. Er is geen ‘copy-paste’-oplossing. “De, op overstromingsrisico’s gebaseerde, probabilistische benadering van het dijkversterkingsprogramma is het resultaat van twintig jaar ontwikkeling en is eigenlijk nooit af.” Alhoewel het thema waterveiligheid zo oud is als de delta waarin Nederland ligt, is de systematische benadering ervan veel recenter.

Jonkman: “Met 3.700 kilometer waterkeringen is waterveiligheid in Nederland altijd belangrijk geweest. Met de Deltawerken hebben we een heel lange aanloop gehad, maar pas na de hoogwaterproblemen in 1993 en 1995 zijn we veel systematischer over veiligheid gaan nadenken. De ervaringen met overstromingen in het rivierengebied hebben geleid tot het eens in de vijf à zes jaar op een standaardmanier toetsen van alle keringen. Er zijn rekenmodellen ontstaan en we zijn andere typen informatie gaan verzamelen.

Deze werkwijze heeft geleid tot standaardmodellen voor faalmechanismen, waarbij iedereen op dezelfde manier werkt en we landelijk datasets beschikbaar hebben over bijvoorbeeld bodemgesteldheid en belastingen. Die systematische aanpak heeft in de jaren na 2000 een extra impuls gekregen, doordat we zijn gaan werken op basis van overstromingsrisico’s, de zogeheten probabilistische benadering. Daarmee ontstond een veiligheidsfilosofie waarbij de behoefte aan goede data groeide.”

Faalmechanismen

“Als je voor tunnels de parallel wilt trekken met waterveiligheid, zou je het hele systeem willen benaderen op basis van faalmechanismen. Wat zijn de technische risico’s? Kijk vervolgens welke meettechnieken nodig zijn om meer inzicht te verwerven en leg vast wat ook zonder al die technieken bekend is. Bij dijken werkt dat ook zo: je benoemt met elkaar een standaardset risico’s en een standaardmanier om die te beoordelen. Daar mag je in de praktijk – afhankelijk van specifieke omstandigheden – best van afwijken, maar je zoekt wel een aanpak die in tachtig procent van de gevallen werkt. De risiconormering kan per tunnel anders zijn, afhankelijk van omstandigheden en gebruik, maar de manier van beoordelen kan wel hetzelfde zijn. Bij het dijkversterkingsprogramma heeft die aanpak geleid tot prioritering. Tot 2050 moet circa 1.600 kilometer dijk versterkt worden, dat is ongeveer veertig procent van het totaal. Dat kan niet allemaal in vijf jaar. De gehanteerde systematiek maakt het niet alleen mogelijk te prioriteren op basis van wat het meest acuut is, maar ook om kosteneffectiviteit en samenhang tussen projecten mee te wegen. Dat kan ook bij beheer en onderhoud van tunnels.”

‘In de dijkenbouw wordt geanticipeerd op toekomstscenario’s.’

Dijken en tunnels hebben met elkaar gemeen dat de levensduur langer is dan de voorspellende waarde van de hedendaagse modellen. Zo moet gerekend worden met verschillende scenario’s voor bijvoorbeeld de zeespiegelstijging. Daarbij gaat het niet alleen om de verwachte stijging, maar vooral ook om de termijn waarop deze plaatsvindt. Voor tunnels ziet Jonkman vergelijkbare uitdagingen, bijvoorbeeld waar het gaat om grondwaterstanden of langetermijnontwikkelingen op het gebied van mobiliteit. “In de dijkenbouw wordt geanticipeerd op toekomstscenario’s. Bij het ontwerpen van tunnels wordt weliswaar rekening gehouden met toename van waterbelasting door klimaat, maar wordt nog weinig systematisch nagedacht over de gevolgen van toekomstig gebruik. Wat betekent het voor de langere termijn als vrachtwagens op elektriciteit gaan rijden? Worden ze dan langer, breder of zwaarder? Neemt het brandgevaar toe? De tunnels die vijftig of zestig jaar geleden zijn aangelegd, zijn lastiger in stand te houden doordat er is gewerkt met een beperkte marge ten opzichte van de praktijk van toen. Dat wil je in de toekomst voorkomen. Deze benadering kan ook voor de tunnelsector betekenen dat je adaptiever gaat werken.”

Modellen voeden

“Bij het bepalen van een standaardset aan risico’s heb je het probleem dat je rekent aan een toekomst die nooit volledig voor zal komen in de vorm die je kunt berekenen. Ook hebben we beperkte kennis van de sterkte en het gedrag van keringen in extreme situaties. Dat informatietekort proberen we op te lossen met grootschalige proeven, zoals nu in de Hedwigepolder waar onderzoek wordt gedaan naar ‘piping’ en golfoverslag. Zo kunnen we de modellen voor extreme omstandigheden voeden met ervaringsdata. Wat er afgelopen zomer gebeurde bij de overstromingen langs de Maas en de Geul, is in dat verband interessant. De waterkeringen werden zeer hoog belast. Ik hield mijn hart vast, want volgens de modellen zouden sommige keringen die belasting niet aankunnen. Maar ze hebben het gehouden en kunnen dus meer aan dan voorspeld. In de praktijk betekent dit dat we de modellen kunnen gaan voeden met ervaringsdata over de bewezen sterkte van de keringen.”

‘We hebben de afgelopen jaren een doorbraak gezien op het gebied van sensoren.’

Bij de ontwikkeling van modellen moet ook rekening worden gehouden met de langetermijneffecten van de voortschrijdende technische ontwikkelingen. “We hebben de afgelopen jaren een doorbraak gezien op het gebied van sensoren. Er komen steeds meer digitaliseringstoepassingen. We krijgen meer data en meer inzicht. Satellieten kunnen nu al beweging van groene dijken detecteren, bijna op dag- of weekniveau. Analyse daarvan kan erop wijzen dat er iets aan de hand is met de dijk. We gebruiken hittedetectie en er zijn zelfs akoestische technieken waarmee je grondwaterstroming kunt aantonen. Het probleem is wel dat we nog geen gestandaardiseerde technieken hebben.

Idealiter wil je naar een standaardinstrumentarium en afspraken maken over hoe je die informatie gebruikt. “In dat proces zijn er nog veel vragen. Want waar gaan we naartoe? Inmiddels zijn we al zover dat satellieten eens per dag overkomen. Wordt dat over tien jaar eens per uur? En kunnen we deformatie straks met satellietinformatie in millimeters meten? De nauwkeurigheid en de frequentie nemen toe, dat is zeker. Dat betekent dat we nu al moeten nadenken over hoe we die data kunnen gebruiken én hoe we oog houden op al die data. Hebben we daar wel de kennis, capaciteit en data-infrastructuur voor?”