Hoeveel water moet een dijk aankunnen?

Tegen welke waterstanden moeten onze dijken bestand zijn? Een lastige vraag, want we meten het waterpeil in Nederland pas sinds 1772. Willem Toonen van de Universiteit Utrecht keek tijdens zijn promotie-onderzoek verder terug in de tijd.

17 juni 2013

Uitzonderlijk hoog water in de Rijn, overstromingen in Duitsland, een dijkdoorbraak bij Fischbeck langs de Elbe .. dat was weer flink wat machtsvertoon van de rivieren, de afgelopen weken. In Nederland pleit het Verbond van Verzekeraars inmiddels voor een collectieve verzekering tegen overstromingsrisico´s. Maar hoe groot is de kans dat een rivier overstroomt eigenlijk?

Waterwet

In theorie zijn de regels duidelijk. In de Nederlandse Waterwet wordt de maximale waterstand die een dijk aan moet kunnen netjes per gebied aangegeven, uitgedrukt in de frequentie waarin dit waterpeil zich aandient. Voor het Limburgse deel van de Maas is de norm bijvoorbeeld 1:250, hetgeen wil zeggen dat de dijken van deze rivier bestand moeten zijn tegen een maximale waterstand waarmee we gemiddeld eens in de 250 jaar te maken krijgen. Bij de grote rivieren mag de kans op een overstroming eens in de 1250 jaar zijn, voor de dijkringen in de Randstad staat de norm zelfs op 1:10.000.

Afvoerwaarden

De hoogte van het rivierwater hangt met name af van de hoeveelheid water die de rivier vanuit het achterland te verstouwen krijgt – en hoeveel water er dus op een bepaald moment afgevoerd moet worden. Het is deze afvoerwaarde die gebruikt wordt in de risicoberekeningen. Sinds 1901 wordt de waterafvoer gemeten, bij Lobith aan de Rijn.
Omdat de rivieren in het verre verleden niet door dijken werden beschermd, leidde een hoge waterafvoer overigens niet automatisch tot een hoge waterstand: het water verspreidde zich over een veel groter gebied dan tegenwoordig.

Streepjes

Helder, zou je denken – maar één dingetje is kennelijk over het hoofd gezien: niemand wéét hoe groot de overstromingen zijn die de afgelopen duizenden jaren zijn voorgekomen. Afvoerwaarden worden op de meeste plaatsen in Nederland pas maximaal 100 jaar bijgehouden – en vergeleken met andere landen is dat al behoorlijk lang. Wat er voor die tijd gebeurd is moet blijken uit reconstructies.
“We hebben nog wel een aardig goed beeld van waterstanden tot ongeveer 500 jaar geleden”, zegt Reinout van den Born, meteoroloog bij Meteo Consult. In vrijwel iedere plaats aan een rivier zijn wel oude panden te vinden waarop de hoogste waterstanden van de rivier uit het verleden staan aangetekend, met een streepje en vaak een jaartal erbij. “Het waren ingrijpende gebeurtenissen, die men kennelijk vast wilde leggen”, aldus Van den Born.

Afzettingen

Willem Toonen, aardwetenschapper van de Universiteit Utrecht, die deze week de laatste hand aan zijn proefschrift legt, keek nog verder terug in de tijd. Ongeveer 4700 jaar geleden kreeg de Rijn pas écht veel water te verwerken, concludeerden hij en drie collega´s onlangs in het vakblad Hydrology Research.

Willem Toonen doet veldwerk..
J. Ypma, Universiteit Utrecht, met toestemming

De onderzoekers bestudeerden de kleilaagjes die de Rijn in Duitsland de afgelopen 8000 jaar tijdens grote overstromingen afzette op de overstromingsvlakte. Ze reconstrueerden het niveau waarop deze lagen werden afgezet, analyseerden de korrelgrootte van het materiaal, en deden vervolgens computersimulaties om te berekenen hoeveel water er nodig geweest moet zijn om het materiaal op deze manier te verspreiden. “De afvoer was tijdens die grote overstroming van 4700 jaar geleden groter dan in 1993 of in 1995”, zegt Toonen. “Onder de huidige omstandigheden zou dat tot zeer hoge waterstanden leiden.”

Overstromingen in de jaren ´90

Zowel in 1993 als in 1995 stond het water in diverse grote Nederlandse rivieren extreem hoog, en trad de Maas buiten zijn oevers. De Maas bereikte in 1993 een recordhoogte van 45,9 meter boven NAP. In 1995 werden 250.000 mensen uit het rivierenland voor de zekerheid geëvacueerd.

In 1995 stroomde het water met 11.8 miljoen liter per seconde door de rivieren, voor de overstroming van 4700 jaar geleden kwamen Toonen en zijn collega´s uit op 13.25 miljoen liter per seconde. Door de ontbossing in Duitsland worden regen en smeltwater tegenwoordig echter minder goed vastgehouden dan destijds. Bovendien zorgen de dijken en aanpassingen aan de rivierloop ervoor dat het water sneller en effectiever richting Nederland stroomt – de rivier is op veel plaasten recht getrokken. Dezelfde hoeveelheid regen als 5000 jaar geleden veroorzaakt tegenwoordig dus grotere overstromingen. “Onder de huidige omstandigheden zou de afvoerwaarde oplopen tot een waarde van 14 tot 15 miljoen liter per seconde”, denkt Toonen.

Statistiek

Belangrijker misschien nog dan het gebrek aan gegevens, is de schijnzekerheid die de statistische waarden geven. Als de statistische herhalingstijd van een overstroming 1250 jaar is, betekent dit niet dat het telkens 1250 jaar duurt voor de volgende overstroming komt. Je gooit met je dobbelsteen immers ook niet precies om de zes worpen een zes? Dat veel rivieren in Nederland zowel in 1993 als in 1995 een extreem hoge waterstand bereikten is statistisch gezien dus zeldzaam maar niet vreemd, zegt Toonen. En de dijken? Toonen: “Er is geen reden tot paniek. De dijken langs de rivieren zijn hoog genoeg om een afvoer van 16 miljoen liter water per seconde aan te kunnen. Waarschijnlijk zouden ze zelfs een watermassa als die van 4700 jaar geleden dus net kunnen hebben.”