DigiDijk (brochure) - Innoveren met water

DigiDijkNieuwe kijk op dijken

Ogen op én in de dijkOngeveer een vierde van Nederland ligt beneden de zeespiegel,terwijl ons land aan alle kanten wordt omringd door water.Over een afstand van ruim 3.500 km beschermt Nederlandzijn achterland via de zogenaamde ‘primaire waterkeringen’,dijken die bestand zijn tegen de golven van de grote rivieren,het Markermeer, het IJsselmeer en de zee. Daarnaast ligt er nogeens 14.000 km aan secundaire waterkeringen voor het overigewater. Hoe kunnen we de veiligheid van die waterkeringen zogoed mogelijk meten, bewaken en besturen?De lineaire deformatiesnelheid ter plaatse van de Hondsbossche zeewering gevisualiseerd op een hoogtemodel.Zowel lokale als globale vervormingen zijn waarneembaar in de radarresultaten. Bron: Hansje Brinker bvDe uitdagingDoor de stijging van de zeespiegel,de hogere rivierafvoer, frequentere enheviger regenval en ook bodemdalingin de veengebieden krijgen onze dijkenhet steeds zwaarder te verduren.De aanpassingen om ons watersysteemklaar te maken voor deze veranderdeomstandigheden zijn in volle gang.Zo worden er waterbergingsgebiedengecreëerd, wordt er ruimte gegeven aande rivieren en worden de waterkeringenen de zeeweringen op hoogte en op sterktegebracht. Het is daarbij van groot belangom te kunnen beschikken over actuelegegevens die ons iets vertellen overde veiligheid van onze waterkeringen.Die noodzaak werd in Nederland nogduidelijker gevoeld toen in de drogezomer van 2003 plotseling de veendijkbij Wilnis het begaf.Hoe kon het dat we dáchten onze dijkenop orde te hebben terwijl ze in werkelijkheidonverwacht konden bezwijken?Voor de toenmalige staats secretaris vanVerkeer en Waterstaat was die vraagaanleiding om de mogelijkheden te latenonderzoeken voor inspectie techniekendie aanvullend zijn op de bestaande visueleinspecties van de dijken. Daarvoor werdhet programma Verbetering InspectiesWaterkeringen (viw) opgericht, waarinonder andere de twee grootste beheerdersvan water keringen zitting hebben:de waterschappen en Rijkswater staat.Permanent monitoren en meten vanonze veiligheid is het doel.DigiDijk: permanente enobjectieve dijkbewakingTraditioneel wordt dijkbewakingvisueel uitgevoerd door een dijkleger:vrijwilligers of medewerkers van dewaterschappen. In de afgelopen jarenheeft de sensor- en satelliettechnologiezich echter intensief ontwikkeld.Netwerken van sensoren en satelliettechnologiezijn wellicht een manierom de keringen permanent, objectiefen - waar gewenst - real time te meten,bewaken en besturen. Om dat idee tetesten en te concretiseren, deed winnsamen met het ministerie van EconomischeZaken onder de projectnaam‘DigiDijk’ een oproep aan de markt metde vraag of er nieuwe waarnemingstechniekenzijn te ontwikkelen dieactuele en betrouwbare informatieopleveren over de toestand van waterkeringenen dijken.2 | Rijkswaterstaatwinn – Innovatieprogramma voor Wateruitdagingen | 3

‘We ontwikkelenhet niet meer zelf,maar we moeten derandvoorwaardenscheppen waaronderanderen het wel kunnen’Louise de Jong,projectleider DigiDijk, RijkswaterstaatGecontroleerde dijkdoorbraak in september 2008 waar het eerste GeoBeads prototype systeemvoor dijkbewaking met succes is beproefd.Online dijkmonitoringInnovatieve financieringHet project ‘DigiDijk’ wordt gefinancierdvia de sbir-systematiek (Small BusinessInnovation Research) dat door het ministerievan Economische Zaken in Nederlandis geïntroduceerd. De ministeries vanVerkeer en Waterstaat en EconomischeZaken financieren ieder de helft. sbir iseen innovatief financieringsprogramma,afkomstig uit de Verenigde Staten.Het stimuleert innovaties bij het middenenklein bedrijf. Met opzet richt hetprogramma zich op deze sector, omdatkleinere bedrijven weliswaar vaakvernieuwende ideeën hebben, maar niethet kapitaal om deze te verwezenlijken.Investeren in innovatie betekent immershet risico nemen dat het idee bij nadereuitwerking niet realiseerbaar blijkt.Die financiële risico’s zijn voor kleinebedrijven meestal te groot, terwijl zijvaak juist wel een bepaald specialisme,de flexibiliteit en de ondernemingslust inhuis hebben om snel van idee tot werkendprototype te komen. sbir richt zich opprojecten die kunnen bijdragen aan hetinvullen van de maatschappelijke takenwaar de overheid een verantwoordelijkheidheeft. In Nederland en Europa staat sbiropen voor bedrijven van elke omvang,in tegenstelling tot de Verenigde Staten,waar sbir alleen voor het midden- enkleinbedrijf is bedoeld.Projectfasen sbirsbir bestaat uit drie fasen:1. haalbaarheidsonderzoek,2. ontwikkeling en maken vaneen prototype,3. en de commerciële verkoop.Het volledige onderzoeks traject (fase 1 en 2)wordt door de overheid gefinancierd inde vorm van een opdracht aan bedrijven.Voor beide fasen geldt competitie. sbirvraagt niet direct om een kant-en-klareoplossing, maar biedt bedrijven de ruimteom hun ideeën eerst te onderzoekenen te testen. Na de oproep ontvingRijkswaterstaat 21 inschrijvingen.Vijf bedrijven kregen een sbir-chequeom de haalbaarheid van nieuwe dijkinspectiemethodente onderzoeken.Na deze eerste sbir-fase viel de keusop twee bedrijven, die in sbir Fase 2een prototype konden gaan bouwen:Hansje Brinker bv met satellietradartechnieken Alert Solutions met detechniek GeoBeads (sensoren in de dijk).4 | Rijkswaterstaatwinn – Innovatieprogramma voor Wateruitdagingen | 5

De lineaire deformatiesnelheid ter plaatse van deHoutribdijk gevisualiseerd op een hoogtemodel.Het verschil in deformatiesnelheid is abrupt,waardoor ter plaatse een hoogtesprong inde weg is ontstaan. Bron: Hansje Brinker bv‘Zoals Hansje Brinker langs de dijk schaatste,zo vliegen onze satellieten er straks dagelijks overheen’Ramon Hanssen, hoogleraar aardobservatie tu Delft en oprichter Hansje Brinker bvMonitoring van waterkeringen met behulp van satellietgegevens.Bron: Hansje Brinker bv / European Space Agency (esa).De nieuwe techniekenMonitoring van waterkeringen uit de ruimteHansje Brinker bv ontwikkelt ruimtevaarttechnologievoor het monitorenvan waterkeringen zoals dijken, dammenen kaden. Met hoge resolutie radarbeeldenkunnen vanaf 800 km hoogte millimetersbeweging gemeten worden, en dat grofwegeens per week en voor heel Nederland.De radar kan dag en nacht meten,ook in bewolkte omstandigheden.Het belangrijkste product vanHansje Brinker is een operationelemonitorings- en waarschuwingsdienst.Daarmee biedt Hansje Brinker continuactuele informatie over het gedrag(stabiliteit, integriteit en hoogteverandering)van waterkeringen,en een automatische waarschuwingindien de stabiliteit van waterkeringenop bepaalde locaties gebreken vertoont.Daarnaast wordt advies aangeboden voorde interpretatie van de radargegevens endetailuitwerkingen van bepaalde gebieden.De lineaire deformatiesnelheid in de omgevingvan Harlingen. Een significant deformatiesignaalis gedetecteerd met de radarresultaten. Het isaannemelijk dat deze deformatie wordt veroorzaaktdoor de winning van zout in de regio (Barradeel).Bron: Hansje Brinker bvProjecten Hansje BrinkerHansje Brinker heeft inmiddelsverschillende waterkeringen in Nederlandonderzocht op basis van de vergelijkingvan satellietbeelden, die op verschillendetijdstippen opgenomen zijn. Zo is aangetoonddat enkele dijken ten noordenvan Harlingen met een snelheid van 8 mmper jaar aan het verzakken zijn. Voor deHondsbossche en Pettemer zeeweringvoerde Hansje Brinker een detailanalyseuit. Satellietbeelden tussen 1992 en 2008toonden aan dat de Pettemer zeeweringna een dijkversterking in 1994 4 mmper jaar verzakte. Geleidelijk nam dezeverzakking af om na 2003 vrijwel volledigte verdwijnen.Naast deze verzakking laat de zeeweringeen gehele kanteling in de lengterichtingzien. Ook de Houtribdijk bleek opverschillende plaatsen vervormingte vertonen, wat concrete schadeveroorzaakte. Rond de Afsluitdijkdeed Hansje Brinker vergelijkbarewaarnemingen: het sluizencomplexbij Kornwerderzand liet een bewegingvan 3 mm per jaar zien. Met scheuren inde brugconstructie als gevolg. Op basisvan deze waar schuwingen kunnen dedijkbeheerders op tijd maatregelen treffenvoor het verbeteren van de veiligheidvan deze dijken.6 | Rijkswaterstaatwinn – Innovatieprogramma voor Wateruitdagingen | 7

‘Het sbir programma DigiDijk was voor ons vanafde start een belangrijke ondersteuning. Het gaf onsde gelegenheid om de innovatie GeoBeads in zeerkort tijdsbestek te ontwikkelen. En met succes.Naast meerdere pilot projecten zijn de eerstecommerciële meetsystemen reeds uitgeleverd’Eerste real time gemeten veenkade in Nederlanddoor inzet van GeoBeads. GeoBeads is gebruiktvoor monitoring voorafgaand aan, tijdens enna geplande ophogingswerkzaamheden.Installatie van GeoBeads in november 2008,tot op heden wordt de kade gemonitord.Foto van Vlaardingsekade, ©Alert Solutions bvPepijn van der Vliet & Erik Peters, Alert SolutionsKeten van GeoBeads sensormodules.©Alert Solutions bvGeoBeads, chiptechnologie voor verbeterdeinspectie en veiligheid van waterkeringenGeoBeads van Alert Solutions is eenelektronisch meetsysteem in de dijk.Kleine sensoren - zogenaamde‘kunstmatige zintuigen’ - kunnendiverse grondeigenschappen zoalswaterdruk, temperatuur en beweginggelijktijdig en continu waarnemen.Op basis van die verzameling meetgegevenskrijgt de gebruiker doorlopenden real time inzicht in de ondergrondsetoestand van de dijk. Veranderingenin de dijk worden direct opgemerkt,waardoor het ook mogelijk wordt omvroegtijdig benodigde (versterkings)maatregelen te treffen. Dit verkleintde kans op calamiteiten en kan dekosten voor bewaking en beheer vande water keringen aanzienlijk terug -dringen. GeoBeads is de eerstewaarnemingstechniek die rechtstreeksen live observaties levert: een grotestap vooruit voor de dijkinspecties.Projecten Alert SolutionsHet eerste prototype van GeoBeadsis ingezet bij het macrostabiliteitsexperimentvan de IJkdijk in hetGroningse Bellingwedde. Hier werd eenlevensechte testdijk gebouwd, die ondergecontroleerde omstandigheden totbezwijken werd gebracht. Alert Solutionsplaatste 50 sensor modules in de IJkdijk,die de doorbraak nauwlettend volgden.Het meetsysteem zorgde voor een compleetbeeld van zowel de waterhuishoudingals de beweging van de dijk tijdens hetexperiment.Het Hoogheemraadschap van Delflandzet GeoBeads in voor het monitoren vande Vlaardingsekade, een veendijk vlakbijSchipluiden. Met het sensornetwerk volgthet Hoogheemraadschap nauwlettendde uitgevoerde ophoogwerkzaamheden.Daarnaast wordt GeoBeads getest inde LiveDijk, de real time monitoring vaneen primaire kering bij de Eemshaven inhet noorden van het land. Ook in rivierdijkenwordt het meetsysteem gebruikt.GeoBeads zijn breder inzetbaar:andere toepassingen zijn bijvoorbeeldde monitoring van gevels in binnenstedelijkgebied en de monitoringvan afschuivende berghellingen.Complementaire techniekenWaar Hansje Brinker met ‘ogen vanuit deruimte’ bekijkt waar de dijken in Nederlandafwijkingen vertonen, onderzoektGeoBeads van Alert Solutions met ‘ogen inde dijk’ de situatie ter plekke. Zo vullen debeide technieken elkaar goed aan. DigiDijkheeft Nederlandse innovaties mogelijkgemaakt, die ook in het buitenland kunnenworden toegepast.8 | Rijkswaterstaatwinn – Innovatieprogramma voor Wateruitdagingen | 9

Aanbrengen van GeoBeads, ©Alert Solutions bvDigiDijk in relatietot andere innovatiesFlood Control 2015De DigiDijk-technieken sluiten aan bijde ambitie van het onderzoeksprogrammaFlood Control 2015. Dit gezamenlijkeinitiatief van overheid, bedrijfsleven enkennisinstituten wil de risicobeheersingverbeteren door overstromingsrisico’sop de korte termijn beter te voorspellenen door deze kennis beter te latenaansluiten op de (crisis)besluitvorming.Hoewel DigiDijk geen formele relatie heeftmet het programma Flood Control 2015,wordt er wel nauw samengewerkt.winnDigiDijk is met financiering door de sbirsystematiekontwikkeld binnen de kadersvan winn. winn faciliteert niet alleen hetproces, maar zoekt ook naar mogelijkecombinaties met andere inno vaties, zoalsde inside dijkversterkings technieken.Zo zouden waterschappen, waar insideop dit moment wordt toe gepast, gebruikkunnen maken van de monitoringsmethodenvan Alert Solutions en/ofHansje Brinker om precies te meten ofhet gewenste versterkingseffect optreedt.Innovatief WaterkerenOp veel plaatsen is aandacht voorinnovatief waterkeren. Verschillendewaterschappen willen aan de slag.Daarom is het belangrijk om overzichtvan de beschikbare techniekente verkrijgen. Onderlinge uitwisselingvan ideeën en begrip voor elkaars rolis ook van groot belang. Met het project‘Innovatief Waterkeren’ wil winnpartijen ertoe aanzetten om creatieveideeën te implementeren en door teontwikkelen. winn voelt zich verantwoordelijkvoor het proces dat nodig isom innovaties te concretiseren, en omde benodigde kennis te ontsluiten.Geïnspireerd?DigiDijk zorgt voor de ontwikkelingvan waarnemingstechnieken dieactuele en betrouwbare informatieopleveren over de toestand vanwaterkeringen en dijken. Wilt u debeschreven technieken toepassen,meer weten of ideeën uitwisselenover een innovatieve techniek?Neem contact op via e-mailwinn@rws.nl10 | Rijkswaterstaatwinn – Innovatieprogramma voor Wateruitdagingen | 11

winn is het innovatieprogrammavoor Wateruitdagingen vanRijkswaterstaat.Rijkswaterstaat gaat in winn,samen met kennisinstituut Deltaresen het bedrijfs leven wateruitdagingenaan. winn inspireert, pakt kansen open experimenteert. Zo werken weaan oplossingen voor de toekomstigewateropgave. Denkt u mee?www.rijkswaterstaat.nl/winnDit is een uitgave vanRijkswaterstaatin samenwerking metDit project wordt uitgevoerd doorAlert SolutionsHansje BrinkersbirKijk voor meer informatie opwww.rijkswaterstaat.nlof bel 0800 - 8002(ma t/m zo 06.00 - 22.30 uur, gratis)oktober 2009 | wd1009cp051/b