Onderzoekers halen een akoestische stroomprofielmeter van een getijdenplaat in het Eems-Dollard estuarium, waarmee ze de stroming door wind en getij, golven en zandconcentraties meten. Foto: Reinier Schrijvershof
Door intensief menselijk gebruik en zeespiegelstijging veranderen rivierdelta’s van vorm, met vergaande gevolgen voor scheepvaart, biodiversiteit, overstromingsrisico’s en beschikbaarheid van zoet water. Hoogleraar Ton Hoitink probeert met zijn team inzicht te krijgen in hoe deze mechanismen elkaar beïnvloeden, om zo te komen tot een duurzaam ontwerp van waterwegen.
Rivierdelta’s – het geheel van rivieraftakkingen – verbinden een rivier met de zee in een gebied waar zand, slib en klei kunnen bezinken. Deze delta’s en de dieren en planten die hier leven, raken door klimaatverandering en het intensieve menselijke gebruik uit balans, zegt Ton Hoitink, hoogleraar Environmental fluid mechanics bij Wageningen University & Research en verbonden aan het Wagenings Instituut voor Milieu en Klimaatstudies (WIMEK).
Door zeespiegelstijging verandert bijvoorbeeld de getijdenwerking – eb en vloed – in de delta, waardoor er problemen kunnen ontstaan zoals aanzanding in vaarwegen of oevererosie. Hierdoor wordt de kans op overstromingen vaak groter. Daarnaast wordt door drogere zomers de beschikbaarheid van zoet water een opgave, omdat zout zeewater makkelijk de delta binnendringt. Dat heeft gevolgen voor het drinkwater, maar ook voor het gebruik van zoet water in de landbouw en industrie.
Het intensieve gebruik van de mens zorgt er daarnaast voor dat er steeds minder zand beschikbaar is, aldus Hoitink. “De aanleg van dammen, dijken en stuwen zorgt er bijvoorbeeld voor dat er minder sedimentatie van zand is in de delta’s. En dit terwijl er meer zand nodig is als gevolg van zeespiegelstijging. Dit proces gaat op termijn ook gevolgen hebben voor de bouw van huizen. Na water is zand de belangrijkste grondstof die door de mensheid wordt gebruikt.” Zand wordt onder meer gebruikt voor bouwmaterialen maar is bijvoorbeeld ook een ingrediënt van elektronica en cosmetica.
De natuur zelf
Het doel van het onderzoek van Hoitink is om vat te krijgen op alle veranderingen in de rivieren en zo beter te kunnen voorspellen wat de stijging van de zeespiegel en een veranderend klimaat met zich meebrengen. Dit doet hij door middel van het analyseren van veldmetingen en modellen en het onderzoeken van stroming van sediment in een speciaal hiervoor ingericht laboratorium. “Er is veel kennis over zandtransport door stroming in de rivier en ook over slibtransport, zoals in havens, maar er is een hiaat als het gaat om het transport van zand- en slibmengsels. In het lab doen we onder gecontroleerde omstandigheden onderzoek naar sedimenttransport en bodemvormen die ontstaan in zand-slibmengsels.” Het doel is om de nieuwe kennis te vertalen naar voorspellende modellen, waarmee de onderzoekers de onzekerheid van huidige riviermodellen willen verkleinen.
“
Modellen die precies kunnen uitrekenen wanneer omslagpunten plaatsvinden, dat is voor ons de heilige graal
De Hond-Paap, één van de grootste overgebleven getijdenplaten van Nederland, reguleert de uitwisseling van zand en slib tussen land en water. Foto: Reinier Schrijvershof
Hoitink, die voor zijn onderzoek naar rivierdelta’s een Vici-beurs ontving: “We willen onder meer weten wat de natuur zelf doet in reactie op alle ontwikkelingen. In de Oude Maas en de Dordtse Kil ontstaan bijvoorbeeld diepe erosiekuilen als gevolg van de veranderende waterloop. Die kuilen vormen een gevaar voor de infrastructuur van de waterwegen, omdat ze kunnen leiden tot instabiliteit van de oever. Deze ontwikkelingen kunnen we op dit moment alleen achteraf verklaren. Het ontwikkelen van modellen die van tevoren precies kunnen uitrekenen wanneer omslagpunten plaatsvinden, bijvoorbeeld naar het ontstaan van diepe erosiekuilen, dat is voor ons de heilige graal. Het wordt dan mogelijk vooraf maatregelen te nemen.”
Een ecologische ramp
Naast de Nederlandse delta richtte het onderzoek van Hoitink zich ook op de rivierdelta’s en estuaria in Bangladesh, China, Canada en Duitsland. Met Duitse collega’s kijkt Hoitinks team bijvoorbeeld naar de Eems, een rivier die naar de Waddenzee stroomt en door een continue stroom van sediment verschrikkelijk troebel is. “Dat is ecologisch een ramp, omdat er niks wil leven. Ons onderzoek geeft inzicht hoe dit te maken heeft met het op diepte houden van de vaarweg voor de scheepvaart.”
Uit de analyse van alle internationale data is gebleken dat de zeespiegel en extreme waterstanden in de rivier niet evenredig stijgen. Het is dus niet zo dat als de zeespiegel een meter stijgt, de piekwaterstanden in de rivieren dit ook doen. Dit is relevante informatie, zegt Hoitink: “Bijvoorbeeld voor de toekomstige bouw van dijken.”
Op de roosterkruispunten van dit model worden in het Maasgebied waterstanden en snelheden berekend op verschillende dieptes. Hierbij wordt gekeken of de piekwaterstanden in dit gebied net zo snel stijgen als de zeespiegel.
Het in stand houden van het huidige rivierensysteem in Nederland is een hele kluif, zegt Hoitink. “De onderhoudsbehoefte van veel rivieren is heel groot, kost veel tijd en geld. We zien dat er steeds meer ingrepen, zoals het opvullen van erosiekuilen met stortsteen en het uitvoeren van zandsuppleties, nodig zijn om het systeem zoals we dat nu hebben in stand te houden. We kunnen ons dit als land veroorloven. Economisch hangt er zoveel van de rivieren en de haven van Rotterdam af dat we dit er ook voor over hebben. Maar voor landen als Bangladesh geldt dat niet, daar is geen geld voor sterke kustverdediging.”
Hij heeft daarom soms moeite om het Nederlandse watersysteem als iconisch, zoals het internationaal bekend staat, neer te zetten: “Op internationale congressen zeg ik altijd dat onze manier van werken is gebaseerd op grote zakken met geld. Maar of dat op lange termijn de beste oplossing is, dat moet nog blijken. Op dit moment zijn we met name symptomen aan het bestrijden in plaats van dat we het probleem bij de kern aanpakken.”
“
Om je voor te bereiden op zeespiegelstijging is er meer ruimte nodig voor rivieren om over te kunnen lopen
Het vervangen van de deltawerken wordt een gigantisch project. Foto: Shutterstock
Hoitink pleit voor een systeem waarbij meer duurzame oplossingen worden gevonden. “Wat ik voor mij zie is een delta die minder behoefte heeft aan onderhoud. Als we het voorbeeld nemen van Rotterdam: een oplossing waarbij de havenactiviteit naar zee wordt verschoven zou al veel problemen, zoals hoge onderhoudskosten voor baggerwerkzaamheden en zoutindringing – dat een gevaar vormt voor de beschikbaarheid van water – kunnen voorkomen. Ook zou landbouw meer plaats kunnen maken voor visserij die mogelijk wordt gemaakt door meer natuurlijke riviermondingen.”
Vervanging deltawerken
Het onderzoek van Hoitink draagt potentieel bij aan het vinden van de juiste vervanging van de deltawerken die voortgekomen zijn uit de watersnoodramp van 1953. Deze moeten over enkele tientallen jaren vervangen worden. “Dat wordt een gigantisch project. Ons onderzoek geeft een beeld van waar we naartoe moeten om ervoor te zorgen dat dit duurzaam wordt.” Er moet bijvoorbeeld meer ruimte komen voor de zee en rivieren om over te kunnen lopen, zegt Hoitink. “Dit is nodig om je in bredere zin voor te bereiden op de zeespiegelstijging.”
Voor de toekomst hoopt Hoitink dat zijn voorspellingsmodellen net zo nauwkeurig worden als die van de meteorologen die zich in hetzelfde gebouw op het terrein van de Wageningse campus bevinden. “Dat vakgebied heeft de afgelopen tien jaar zo’n ontwikkeling doorgemaakt dat er nu vrij nauwkeurig regenbuien kunnen worden voorspeld. Dat zou ik ook graag voor ons vakgebied zien.”
Online
Lees meer over Environmental fluid mechanics
Lees meer over het onderzoek van het Wagenings Instituut voor Milieu en Klimaatstudies (WIMEK)
Deel dit artikel