Beoordelingsinstrumentarium

Het wettelijk instrumentarium voor de beoordeling (WBI 2017) bestaat uit de Ministeriële regeling, de toelichting en de drie bijlagen. In de bijlagen wordt de procedure voor de beoordeling beschreven, wordt de methode beschreven om de hydraulische belastingen af te leiden en staan de rekenregels. Aanvullend op het WBI zijn schematiseringshandleidingen beschikbaar gesteld en diverse software applicaties.

Sinds 1 januari 2017 bestaat de belangrijkste software uit RisKeer - de rekensoftware waarmee de meeste overstromingskansen worden vastgesteld - enkele stand alone softwarepakketten voor het beoordelen van onder andere dijkbekledingen en duinen, en het ondergrondschematisatietool D-Soilmodel.  Het plan is om de stand alone softwarepakketten in 2019 zoveel mogelijk te integreren in RisKeer. Naast deze hoofdbestanddelen zijn er allerlei andere hulpmiddelen ontwikkeld om keringbeheerders te ondersteunen bij het beoordelen.

Toetssporen

De beoordeling van de veiligheid van de primaire waterkeringen kent verschillende toetssporen. Een toetsspoor is de wijze waarop een faalmechanisme – denk aan instabiliteit van een dijktalud of piping – of een onderdeel van de waterkering zoals de dijkbekleding wordt beoordeeld.

Tabel 1 Ondersteuning toetssporen met RisKeer of stand alone software per 1 januari 2017
Toetssporen waarvan analyse wordt ondersteund door RisKeer

Toetsspoor waarvan analyse wordt ondersteunt door Stand alone applicaties

Dijken: graserosie kruin en binnentalud (‘overslag’, inclusief de berekening van het Hydraulische Belasting Niveau (HBN)) Bekledingen graserosie buitentalud, gras golfklap, asfalt golfklap en steentoets
Dijken: macrostabiliteit binnenwaarts Mogelijk tijdelijk Dijken: macrostabiliteit
Dijken: piping Duinen (Morphan)
Kunstwerken: overloop en overslag

Voorland zettingsvloeiing

Hydraulische Belastingen Volkerak-Zoommeer en Hollandse IJssel (Hydra-NL)
Kunstwerken: betrouwbaarheid sluiten, is probabilistisch Macrostabiltiteit binnenwaarts en buitenwaarts (Dgeostability)
Kunstwerken: sterkte en stabiliteit van de constructie

Het uitgangspunt bij de beoordeling is het beoordelen ‘van grof naar fijn’, dus eenvoudig waar het kan en gedetailleerd en scherp waar het moet. Daarom bestaat het instrumentarium uit een eenvoudige toets en een gedetailleerde toets per vak, per toetsspoor en per traject. Daarnaast biedt het instrumentarium de mogelijkheid voor een toets op maat (zie figuur). Met een toets op maat kan een beheerder onderzoeken of lokale omstandigheden reden zijn om af te wijken van de generieke voorschriften.

Figuur 1 Toetsen van grof naar fijn

Figuur 1 Toetsen van grof naar fijn

Figuur 2 Procedure beoordeling veiligheid primaire waterkeringen

Figuur 2 Procedure beoordeling veiligheid primaire waterkeringen

RisKeer

De user interface van de WBI 2017 software ‘RisKeer’ is het meest zichtbare onderdeel van het beoordelingsinstrumentarium. RisKeer is de rekensoftware waarmee de gebruiker beoordelingen uitvoert. Hiertoe voert hij een schematisatie van (een onderdeel van) een waterkering in in RisKeer, waarna het faalmechanismemodel in de software de sterkte berekent. Software zoals het D-Soilmodel en handleidingen ondersteunen de gebruiker bij het schematiseren van de geotechnische mechanismen.

Met Riskeer kunnen gebruikers ook de hydraulische belastingen berekenen, zowel voor sterkteberekeningen met RisKeer als voor berekeningen met de stand alone applicaties.

Probabilistische rekenkern

Een belangrijk onderdeel van RisKeer is de probabilistische rekenkern. Met de probabilistische rekenkern kan de overstromingskans van een dijktraject worden berekend. De rekenkern beoordeelt de sterkte van de waterkering door per toetsspoor voor een groot aantal hydraulische belastingen – denk aan waterstanden en golfhoogtes – de sterktes te bepalen en vervolgens een weging uit te voeren op de verschillende uitkomsten. Daarna worden de uitkomsten van alle toetssporen gecombineerd in een gedetailleerde toets op trajectniveau.

Semi-probabilistisch beoordelen

Nog niet alle toetssporen kunnen probabilistisch worden berekend. Daarom vindt bij verschillende sporen een semi-probabilistische beoordeling plaats (zie tabel1). Bij semi-probabilistisch beoordelen wordt gecontroleerd of de karakteristieke sterktewaarden voldoende zijn om een karakteristieke hydraulische belasting te kunnen keren. Karakteristieke waarden zijn zorgvuldig gekozen waarden uit de verzameling van alle mogelijke belastingen en sterkte-eigenschappen. Via slim gekozen aanvullende veiligheidsfactoren wordt ervoor gezorgd dat de semi-probabilistische regels gemiddeld genomen iets veiliger zijn dan de volledig probabilistische beoordeling, waarbij grote afwijkingen worden voorkomen.

Tabel Gedetailleerde toets: Probabilistisch en semi-probabilistisch
Gedetailleerde toets Op vakniveau Op trajectniveau
(nog niet gereed)
Probabilistisch
  • Bepaling hydraulische belastingen
  • Hoogtetoets voor dijken (erosie binnentalud) en overslag kunstwerken
  • Betrouwbaarheid sluiten kunstwerken en constructieve onderdelen
  • In WBI-software zijn alle toetsen probabilistisch (behalve bekledingen)
Semi-probabilisttisch
  • Duinen
  • Piping
  • Macrostabiliteit
  • Bekledingen
  • Bekledingen

Hydraulische belastingen

Voor het berekenen van overstromingskansen is niet alleen inzicht in de sterkte van een kering nodig, maar moet ook bekend zijn welke hydraulische belastingen kunnen optreden. Hierbij gaat het om waterstanden en golfparameters als hoogte, periode en richting. Het berekenen van de hydraulische belastingen wordt gedaan door de belangrijkste bedreigingen te bepalen. Bedreigingen voor waterkeringen kunnen onder andere zijn wind (golven en opzet), zeewaterstand, meerpeil, rivierafvoer en falende stormvloedkeringen. Vervolgens wordt de kans op elke bedreiging bepaald, evenals de kans dat meerdere bedreigingen tegelijkertijd plaatsvinden. Op basis van al deze kansen worden de hydraulische belastingen op de keringen berekend.

Voor de eenvoudige beoordeling en de semi-probabilistische beoordeling worden vooraf de waterstanden en golfbelasting berekend voor de norm. Bij de probabilistische beoordeling wordt deze hydraulische belasting berekening geïntegreerd met de sterkte berkening.

Stand alone pakketten

Nog niet alle toetssporen kunnen met RisKeer worden beoordeeld. Daarom hebben Rijkswaterstaat en Deltares een aantal stand alone softwarepakketten ontwikkeld. Het gaat om het softwarepakket MorphAn voor het beoordelen van de sterkte van duinen en de pakketten Steentoets, Basismodule (BM) GRAS, BM Asfalt voor het beoordelen van de sterkte van respectievelijk steenzettingen, asfalt en gras op dijken.

De Basismodule Macrostabiliteit is geïntegreerd in Riskeer. Het is dus niet langer noodzakelijk dit apart te berekenen.

Zettingsvloeiing is een aparte module voor het beoordelen van voorlanden en geulwanden.

D-Soil Model en stochastische ondergrondschematisaties

Het schematiseren van de ondergrond is een belangrijk onderdeel van de schematisaties. Doordat in de meeste gevallen maar een beperkte hoeveelheid grondgegevens beschikbaar is, is de onzekerheid over de exacte grondopbouw groot. Daarom wordt de ondergrond in de beoordeling stochastisch geschematiseerd. Dit houdt in dat alle mogelijke samenstellingen van de ondergrond worden meegenomen, waarbij aan elke samenstelling de kans op voorkomen gekoppeld wordt.

Om beheerders te helpen bij het maken van stochastische ondergrondschematisaties hebben Rijkswaterstaat en Deltares een globale stochastische ondergrondschematisatie (WBI-SOS) ontwikkeld op basis van geologische kennis. Deze schematisatie is gemaakt voor de ondergrond onder alle primaire waterkeringen, met uitzondering van de duinen.

Om de globale stochastische ondergrondschematisatie te kunnen benutten, moet een beheerder deze schematisatie aanvullen met lokale ondergrondgegevens. Denk aan resultaten van sonderingen, boringen en laboratoriumproeven. Voor deze stap kan hij gebruik maken van D-Soil Model, een tool voor het maken van gedetailleerde lokale stochastische ondergrondschematisaties. Vervolgens kan hij de gedetailleerde lokale schematisatie gebruiken als invoer voor de rekenmodellen voor de toetssporen piping, macrostabiliteit en zettingsvloeiing.

Hulpmiddelen

Om waterkeringbeheerders te ondersteunen bij het beoordelen van hun keringen hebben Rijkswaterstaat en Deltares allerlei hulpmiddelen ontwikkeld. Een overzicht van alle hulpmiddelen vindt u op de pagina Producten WBI. Op deze pagina gaan we kort in op vier praktische hulpmiddelen, de handleiding Datamanagement, de schematiseringshandleidingen, de terminologie- en parameterlijst.

Handleiding Datamanagement

De handleiding Datamanagement beschrijft hoe beheerders de benodigde data voor het beoordelingsproces kunnen verzamelen en hoe ze de gegevens kunnen gebruiken voor de verschillende toetssporen. Ook geeft de handleiding aan op welke manier ze gegevens het beste kunnen opslaan. Om de beoordelingsresultaten te kunnen beoordelen is het namelijk belangrijk dat de gebruikte gegevens, de uitkomsten van tussenstappen en de eindresultaten herleidbaar zijn. Daarnaast is het goed en gestructureerd opslaan van gegevens belangrijk omdat ze dan voor meerdere taken binnen het waterveiligheidsdomein gebruikt kunnen worden. Denk aan onderhoud en beheer en het ontwikkelen van versterkingsmaatregelen. Het devies is dan ook éénmalig inwinnen, zorgvuldig en gedocumenteerd opslaan en meervoudig gebruik. Bij dit meervoudig gebruik gaat het niet alleen om het hergebruiken van gegevens, maar ook om het verrijken of verfijnen van (waterkering)schematisaties om het inzicht in de sterkte en gedrag van de waterkering te verbeteren. Naast deze algemene tips staat in de handleiding ook hoe en welke gegevens van het project VNK.

bij de beoordeling gebruikt kunnen worden en hoe data vanuit de basisregistraties, zoals de Basisregistratie Ondergrond (BRO), bij de beoordeling kunnen worden toegepast.

Schematiseringshandleidingen

Waterkeringbeheerders zijn zelf verantwoordelijk voor de gegevens over de sterkte van hun waterkeringen. Om te zorgen dat zij deze gegevens zo goed mogelijk kunnen voorbereiden, moeten zij weten in welke vorm de data nodig zijn en hoe ze kunnen worden ingevoerd in de software RisKeer. Verder moeten ze weten hoe ze data kunnen gebruiken bij het maken van goede schematisaties voor de verschillende toetssporen en welke data en resultaten ze kunnen exporteren. Dit is beschreven in verschillende schematiseringshandleidingen. Deze handleidingen zijn gemaakt om te bevorderen dat beheerders de schematisaties voor de toetssporen zo uniform mogelijk opstellen. Als er een update verschijnt wordt dit gemeld in de nieuwsbrief BOI en/of nieuwsflits (als dit gelijk valt met een software update).

Terminologie- en parameterlijst

Termen, definities van termen en parameters moeten binnen WBI eenduidig en uniform zijn. Hiervoor zijn een terminologie- en parameterlijst opgesteld. Voor de opzet en definities is aansluiting gezocht met Aquo-Lex, het woordenboek van de Aquo-standaard dat is opgezet door het Informatiehuis Water voor de uitwisseling van gegevens binnen de watersector.

De terminologie en parameterlijst waren een hulpmiddel tijdens de bouw van de software. Ze moeten nog geupdate worden. Voor de laatste informatie kijk altijd in de handleiding van de betreffende software.

Assemblagetool

Om tot een veiligheidsoordeel voor dijktrajecten te komen, moeten beheerders de resultaten van de verschillende beoordelingen, vakken en toetssporen samenvoegen. Dat kan sinds november 2018 met RisKeer.  Als je met een nieuw traject begint is het verstandig Riskeer te gebruiken. Er zijn ook enkele fouten opgelost bij het assembleren van uitkomsten van piping en macrostabiliteit (bij grote vakken (>250 m). De tijdelijk assemblage tool blijft beschikbaar voor wie al eerder met een traject was begonnen.