door Michel Grothe | 13 juni 2021
De Lekdijk beschermt een groot deel van Midden- en West-Nederland tegen overstromingen. Breekt de Lekdijk door dan staat een groot deel van de Randstad snel onder water, van Vianen tot Amsterdam aan toe. Dit treft meer dan een miljoen inwoners en zal tientallen miljarden euro’s schade veroorzaken. Dijkversterking van de Lekdijk is noodzakelijk om ook in de toekomst bescherming tegen hoogwater te bieden.
Met het project Sterke Lekdijk wordt in totaal 53,7 kilometer dijk versterkt. Om te weten wat hierbij komt kijken en welke maatregelen precies moeten worden genomen, is data en kennis over de ondergrond nodig.
Onze waterschappen en ingenieursbureaus weten uit eigen ervaring, dat de grootste risico’s van mogelijke dijkdoorbraken zich in de ondergrond bevinden. Ligt er bijvoorbeeld een zandbaan onder een dijk, dan kan dit leiden tot ‘piping’. Piping is een bekend faalmechanisme van dijken. Via een zandbaan onder de dijk kan water gaan stromen en zand meenemen. Dit ondermijnt de dijk waarna deze uiteindelijk kan bezwijken. Het uitvoeren van dijkversterkingen is arbeidsintensief, kostbaar en tijdrovend. Bovendien is het voor de dijkbewoners en de nabije omgeving belastend en vraagt daardoor veel draagvlak bij alle belanghebbenden.
Toepassing digital twin
Voor het project Sterke Lekdijk heeft Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden in samenwerking met het Ministerie van Binnenlandse Zaken (programma BRO - Basisregistratie Ondergrond) en het bedrijfsleven een digital twin ontwikkeld van de boven- en ondergrond rond de Lekdijk. De BRO stelt digitale 3D bodem- en ondergrondmodellen als open data beschikbaar. Voor de digital twin van de Lekdijk zijn de data van de BRO gecombineerd met een virtuele 3D presentatie van de bovengrond (zie figuur 1). De digital twin toont in dit geval gegevens uit de Basisregistratie Ondergrond (boorprofielen, lithoklasse onder het dijktracé volgens GeoTOP), gegevens van het Kadaster (3D kaart NL), het boomregister en een luchtfoto. Dit biedt een unieke inkijk in de situatie van de dijk boven en onder de grond.
Figuur 1 - Visualisatie van de Lekdijk bij Tull en het Waal
In figuur 2 zien we de Lekdijk (lichtgroen) tussen Wijk bij Duurstede en Amerongen, met op de achtergrond de uiterwaarden en de rivier. In paars is aangegeven waar zich onder de grond kabels en leidingen bevinden.
Figuur 2 - Geometrie van het nieuwe dijkontwerp (donkergroen) gevisualiseerd in de digital twin
Ingrediënten
Om deze Digital Twin te maken heeft Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden alle beschikbare locatiedata in 2D en 3D verzameld, ontsloten en gevisualiseerd (figuur 3). Hierbij is geput uit een groot aantal databronnen. Denk aan uitsnedes van het 3D geologisch model GeoTop en 3D sonderingen en boringen (uit de BRO), 3D gebouwen (LOD2), een aantal referentielagen en gegevens uit het stelsel van basisregistraties zoals BAG, BGT en BRK. Ook gegevens van het Hoogheemraadschap zelf, zoals de legger en het beheerregister, zijn benut en aangevuld met relevante gegevens afkomstig van het Waterschapshuis, de Universiteit Utrecht en de Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed (RCE). Ook historische gegevens zijn namelijk van belang bij het bepalen van de dijksterkte. De visualisatie is gemaakt met Desktop GIS, ESRI 3D Web Scene Viewer en er is een begrijpelijke toelichting over de Lekdijk situatie vastgelegd in een ESRI Story Map.
Figuur 3 - Schematisch overzicht van de ingrediënten voor de digital twin Sterke Lekdijk
In de Digital Twin komen beschikbare datastromen op een overzichtelijke manier bij elkaar. Met behulp van een 3D engine kan je het gehele gebied, inclusief de bewegingen, simuleren. Hierdoor is een relatief groot gebied herkenbaar en in samenhang te bekijken. Om de data eenvoudig en gestandaardiseerd beschikbaar te maken voor de reken- en simulatiemodellen worden standaard interfaces en/of dedicated API’s aangeroepen. De data worden vanaf de provider via een API direct verwerkt.
De waarde
Met het 3D-model kan het waterschap veel gerichter te werk gaan. Voor het project Sterke Lekdijk is duidelijk geworden dat de Lekdijk niet over de hele lengte verzwaard hoeft te worden, maar dat versterking op specifieke plekken voldoende is. Hierdoor worden kosten bespaard en is de doorlooptijd van het project korter. Bovendien is de dijkversterking op deze manier minder ingrijpend voor bewoners.
Betrokken partijen
De digital twin Lekdijk is een nauwe samenwerking tussen diverse partners: Hoogheemraadschap De Stichtse Rijnlanden, Basisregistratie Ondergrond (BRO) van het Ministerie van Binnenlandse Zaken, Geodan en TNO.