Achtergrond
Stefan Aarninkhof: '‘Ook onderzoeken of natuurlijke oplossingen ook over dertig jaar nog werken.’

Stefan Aarninkhof, hoogleraar Coastal Engineering TU Delft


‘Zachte’ oplossingen steeds meer omarmd



Lennart Kik | maandag 16 maart 2020
Baggeren

Als hoogleraar Coastal Engineering aan de TU Delft doet waterbouwkundige Stefan Aarninkhof onderzoek naar innovatieve manieren van kustbescherming. Daarvoor werkte hij tien jaar bij Boskalis, waar hij onder meer leiding gaf aan Ecoshape, Building with Nature. De Zandmotor voor de Zuid-Hollandse kust en de Marker Wadden zijn bekende voorbeelden van deze duurzame manier van kustontwikkeling. Anno 2020 wordt het concept van ‘nature based solutions’ over de hele wereld toegepast.

De Zandmotor, een grootschalige zandopspuiting van 21 miljoen kuub zand voor de kust bij Kijkduin-Ter Heijde, is  wereldwijd een toonaangevend voorbeeld van hoe we onze kust duurzaam kunnen beschermen. Hoe ontwikkelt de natuur zich, hoe groeien de duinen aan en wat gebeurt er met onze kustlijn? Dankzij financiële steun van een private stichting is de Zandmotor sinds september 2018 ingericht als ‘kustobservatorium’ en waterbouwkundig veldlaboratorium voor onderwijs en onderzoek.

“De ingenieurs van de toekomst hebben vaardigheden nodig om onderzoek te kunnen doen naar duurzame manieren van kustbescherming”, zegt Aarninkhof. “Voor studenten organiseren we hier, in onze eigen achtertuin, een jaarlijkse veldweek waarin ze leren om te gaan met veldinstrumentatie en veldcondities. Ook zijn er op de Zandmotor camera’s gemonteerd die elk half uur een opname maken van de kust, het zandoppervlak, de vegetatie in de duinen en de golven.”

Bouwen met de natuur

In zijn tijd bij Boskalis deed Aarninkhof onder meer onderzoek naar de vertroebeling die ontstaat door het uitvoeren van baggerwerken. “Het gaat hierbij om fijn sediment dat verspreid wordt in de waterkolom, onder invloed van golven en stroming. We wilden begrijpen hoe dat uitzakt op de bodem en weer opwervelt als er een storm overheen komt. Dat is belangrijk, bij sterke vertroebeling zie je bijvoorbeeld dat koraalsystemen minder daglicht krijgen en mogelijk afsterven. Als aannemer word je geacht hiervan een inschatting te maken. Dat was niet eenvoudig want onze kennis was niet goed genoeg. Er was onderzoek nodig om dit beter in de vingers te krijgen.”

“Discussies over mogelijke oplossingen werden op het scherp van de snede gevoerd. Aannemers en projectontwikkelaars hadden grote belangen en wilden graag bouwen, terwijl anderen het hele project wilden blokkeren. In die tijd hebben we het ‘Bouwen met de natuur’-programma ontwikkeld (dat in 2008 van start ging, red.). Het is weinig productief als iedereen de hakken in het zand zet. Je kan de zaak ook omdraaien: laten we aan de voorkant de krachten bundelen en inventariseren wat de wensen zijn op het gebied van natuurontwikkeling en de maatschappelijke waarde van een project, naast de primaire functies. Dat kost iets meer tijd dan bij een ‘orthodox’ project, want je moet meer disciplines bij elkaar brengen en een vertrouwensbasis ontwikkelen. Maar als dat lukt, verdien je die extra tijd dubbel en dwars terug, omdat de uiteindelijke realisatie een stuk soepeler van de grond komt. Je loopt niet tegen allerlei procedures aan en er is minder kans dat een project alsnog wordt afgeschoten.”

‘Een dicht mangrovebos voor de kust dat breed genoeg is, kan zelfs een tsunami tegenhouden’

Tien jaar geleden was ‘Bouwen met de natuur’ niet helemaal nieuw. De Delftse waterbouwkundigen Ronald Waterman en Honzo Svašek introduceerden eind jaren tachtig al het begrip ‘Building with nature’. “Ere wie ere toekomt”, zegt Aarninkhof. “Maar deze heren hebben nooit een integraal programma ontwikkeld, waarbij bestuurders, waterbouwers en ecologen samen om de tafel gaan om het concept handen en voeten te geven. Daarnaast is het voor een universiteit belangrijk hoe we de kennis kunnen ontwikkelen die nodig is om te laten zien dat dergelijke natuurlijke oplossingen ook wérken. Niet alleen vandaag of kort na de oplevering, maar ook nog over dertig jaar. Als je een betonconstructie bouwt die op een vaste plek ligt, kun je redelijk goed voorspellen hoe die er over dertig jaar bij ligt. Maar bij een ‘zachte oplossing’, waarbij je erop vertrouwt dat er iets gaat groeien en waar nieuw zand wordt ingevangen, weet je dat niet zo zeker. Een groot deel van ons onderzoek richt zich op het betrouwbaar voorspellen van de ontwikkeling van natuurlijke oplossingen in Nederland en daarbuiten.”

Extreme belasting

De vakgroep van Aarninkhof kijkt steeds meer naar een extreme belasting van nature based solutions. “Een mooi voorbeeld is het project Woody dat nu gaat lopen in de Deltagoot van Deltares. Bij het ontpolderen van de Noordwaard (gelegen tussen Biesbosch en Nieuwe Merwede, red.) maakten omwonenden bezwaar tegen een dijkverhoging, omdat dan hun uitzicht werd belemmerd. Hier is gekozen voor het plaatsen van bomen vóór de dijk in plaats van dijkverhoging. Het is immers bekend dat inkomende golven worden afgeremd door die bomen. Hetzelfde geldt voor mangrove-kusten. Als je een dicht mangrovebos voor de kust aanlegt dat breed genoeg is – denk aan 1 km – dan kan zo’n bos zelfs een tsunami tegenhouden. Zo’n bos is enorm krachtig, maar de vraag is hoe deze bomen zich gedragen bij superstorm-condities. In Nederland ontwerpen wij alles met het oog op één superstorm in de 10.000 jaar. Vaak worden deze natuurlijke oplossingen getest in de gloednieuwe Deltagoot van Deltares. Voor het vertrouwen in de ontwerpen die je maakt, heb je dit soort kennis nodig.”

Beter leren keren

Aarninkhof grijpt elke mogelijkheid aan om metingen in het veld te doen, zoals in het geval van de Zandmotor. “Veldmetingen zijn duur en kosten veel energie. Daarom zouden we alle mogelijkheden moeten benutten om meer te leren van het echte werk in uitvoering. Op dit moment is er een initiatief genaamd ‘Beter leren keren’. Het Expertise Netwerk Waterveiligheid (dat bestaat uit wetenschappers en beheerders die hierop toezien, red.) heeft deze visie omarmd. We zijn nu de kennisvragen aan het inventariseren die we zien opdoemen; welke monitoring zou je hiervoor moeten toepassen bij nieuwe projecten en projecten in uitvoering? Vaak kent een project al een monitoring-verplichting. Door de scope iets aan te passen of uit te breiden, kun je een gouden dataset verzamelen waarop je een kennisprogramma kan baseren. Als je daar niet aan de voorkant over nadenkt, blijft de monitoring bij het oude en mis je een mooie kans. Het vergt wel een vorm van leiderschap bij aannemers of overheid. In essentie worden ze afgerekend op het afronden van een project op tijd en binnen budget. Als je ze wat extra vraagt, levert dat maar ‘gedoe’ op en daar moet je maar net zin in hebben.”

'Op basis van onze kennis kunnen we toekomstige zandige versterkingen ontwerpen, niet alleen hier maar ook elders op de wereld'

Gelukkig zijn er ook voorbeelden van projectmanagers die wel hun nek wilden uitsteken en deze kansen niet lieten liggen. “De Houtribdijk in het Markermeer tussen Lelystad en Enkhuizen is een prachtig voorbeeld. In eerste instantie zou deze dijk op klassieke manier met stenen worden versterkt. In tweede instantie is gekozen voor een zachte oplossing, waarbij zand voor en tegen de dijk werd geplaatst. Op het moment dat de golven op de kering afkomen en er ligt een zandplaat voor, breken de golven op het strand en bereiken ze niet meer de kering. De golven hebben dan al zoveel energie verloren dat de kering niet meer versterkt hoeft te worden. Dat noemen we een natuurlijke oplossing. De projectleider van Rijkswaterstaat vond dit super interessant en wilde hier van leren voor een volgend project. Hij startte een monitoringcampagne met lokale golfmetingen, stromingsmetingen, sedimentmonsters, bodemprofielen en vegetatiemonitoring om te begrijpen hoe dit systeem werkt. TU Delft promovenda Anne Ton onderzoekt de effecten: is de profielontwikkeling stabiel of blijft-ie maar doorgaan in de tijd? En wat betekent dit voor de toetsing van de dijk? Op basis van deze kennis, kunnen we toekomstige zandige versterkingen ontwerpen, niet alleen in deze omgeving maar ook elders op de wereld.”

Je hoort vaak dat natuurlijke oplossingen wel mooi zijn, maar dat ze in de praktijk veel duurder uitpakken.

“Daar ben ik het niet altijd mee eens. Op de eerste plaats heeft dat te maken met de vraag welke kosten je kwantificeert. Naast de klassieke kosten en baten zijn er vaak ook andere baten. Die zijn niet altijd zo makkelijk op waarde te schatten. Bovendien moet je voor dergelijke integrale oplossingen verschillende geldstromen bij elkaar brengen. Dan zie je dat de provincie moet betalen voor de gebiedsontwikkeling en natuur, , terwijl de strandtenthouder geacht wordt mee te betalen voor de strandverbreding en toegenomen recreatie. En de centrale overheid moet betalen voor de waterveiligheid. Bij de Houtribdijk is een hele klassieke afweging gemaakt. Wat is duurder: de klassieke versterking of de zandige oplossing? Het deel van de dijk waar de zandige oplossing is toegepast, kende van nature al een wat ondiepere vooroever waardoor er een relatief beperkt volume zand nodig was. Daardoor pakte deze oplossing goedkoper uit.”

– Verdienen natuurlijke oplossingen in alle situaties de voorkeur?

“Nee. Er zijn bijvoorbeeld stedelijke situaties waar een gebrek aan ruimte een nature based solution in de weg staat. Ik vind wel dat je er áltijd naar moet kijken in het begin van een project. Als we dit soort natuurlijke oplossingen ontwerpen, moeten we het hele systeem begrijpen om te weten wat er gaat gebeuren en wat nodig is om een goed en betrouwbaar systeem op te leveren. Juist doordat onzekerheid een rol speelt bij nature based solutions, is uitgebreide monitoring belangrijk. Het is een hosanna-verhaal, maar je moet je wel realiseren dat deze oplossingen niet in alle situaties beter zijn.”

Ook bij de versterking van de zeedijk in Delfzijl (zie elders op deze website) was het lastig manoeuvreren in een stedelijke omgeving.

“Voor zover ik de situatie daar ken hebben ze de dijk op een aantal plekken naar buiten uitgebouwd. Met een tweede dijk ervoor en een gebied daarachter dat sediment invangt, is daar een hele mooie oplossing gevonden. Dan kun je gaan nadenken over de bestemming van dat nieuwe land. In dit geval is gekozen voor polders waar zilte landbouw kan plaatsvinden.”

Wat kunnen we leren van de eerder uitgevoerde projecten?

“Bij de start van het ‘Bouwen met de natuur’-programma hebben Boskalis en Van Oord geld ingebracht en de kennisontwikkeling aangemoedigd. Daarmee hebben ze ook aan hun eigen profilering gewerkt. Voor studenten waterbouwkunde is het tegenwoordig geen vraag of je op een duurzame manier moet bouwen. Het moet! Bovendien wordt het concept steeds meer omarmd. Rijkswaterstaat heeft een aantal projecten in Nederland, hetzelfde geldt voor de waterschappen. Ook bij de EU leeft de wens om nature based solutions te implementeren over heel Europa. In het kielzog van de Nederlandse pioniers zijn allerlei partijen aangehaakt, waaronder ook ngo’s. In Indonesië zit bijvoorbeeld Wetlands International prominent aan tafel om projecten met mangrove-kusten vorm te geven. Het gaat heel goed en er ontstaan allerlei innovatieve vormen van samenwerking.”

Er is wel sprake van de wet van de remmende voorsprong. Zo ging het project voor de aanleg van de Prins Hendrik Zanddijk op Texel naar Jan De Nul.

“Inderdaad. Als Nederlands bedrijf moet je ervoor zorgen dat je je voorsprong houdt. Dus blijf vooral innoveren!”, adviseert Aarninkhof.

“Op Texel zit je aan de binnenkant van de Waddeneilanden. Er stroomt een grote getijgeul vlak langs de dijk. Als er een grote storm opsteekt en het zand slaat af naar dieper water, is de vraag of je dat gelijk kwijt bent. Mogelijk bouwt het toch weer een beetje op. De kustversterking is minder dynamisch dan het woord doet vermoeden, er is daar heel grof sediment gebruikt. Wat is het effect daarvan? Een andere vraag is wat het effect is van de hele zachte en natuurlijke oplossing die vóór de dijk ligt op de dijk zelf, onder meer onder grote stormcondities. Voor het beantwoorden van deze vragen zijn extra metingen nodig. Op het moment dat er een goede dataset ligt en de betrokken private en publieke partijen willen dit begrijpen met het oog op toekomstige projecten, heb je een goede basis om als academische partij een onderzoeksvoorstel in te dienen. Samen met de Universiteit Utrecht hebben we dat gedaan. Enkele weken geleden is ons voorstel gehonoreerd. Ik zie er naar uit om dit verder te bestuderen.”

‘Als Nederlands bedrijf moet je zorgen dat je je voorsprong behoudt. Dus blijf innoveren’

“Als wetenschappers zijn we super enthousiast, we zien overal mogelijkheden voor nieuw onderzoek. Dat vergt wel mensen aan de andere kant van het spectrum die oog hebben voor de kansen die van belang zijn voor toekomstige projecten. Daarom onderhoud ik graag contacten met beleidsmensen, aannemers en projectontwikkelaars. Zo gaan we de ontpoldering van de ‘Hedwige’ gebruiken om te kijken naar de rol van ‘voorlanden’. Uit 1953 hebben we indicaties dat op plekken waar vóór de dijk een natuurlijke verhoging was, de bres in de dijk minder diep en minder breed ontwikkeld was. Dat zorgde ervoor dat het effect van de overstroming op die plekken veel kleiner is geweest. Dat is zeer interessant, want voorlanden aanleggen kunnen we best. Er zijn nog een hoop dingen uit te zoeken, maar de gedachte is zeer opwindend. We gaan dijkdoorbraken doen met een regulier en met een verlaagd voorland. We kijken hoe de bresgroei zich ontwikkelt en proberen dat in modellen te vatten. Dat kunnen we doorvertalen in een ‘overstromingsrisico’. Met zo’n experiment in de werkelijkheid kunnen we lessen trekken voor hoogwaterveiligheid en over de meerwaarde van natuurlijke oplossingen met behulp van voorlanden. Vandaar de naam ‘beter leren keren’ voor dit programma.”

Turtle beach

Als ik hem spreek is Aarninkhof net terug van een reis naar Saoedi-Arabië waar hij advies geeft over de gebiedsontwikkeling aan de Rode Zee-kust. Het land bereidt zich voor op een toekomst zonder olie, en wil zijn surplus aan oliedollars inzetten voor de ontwikkeling van hoogwaardige toeristische gebieden. “De Rode Zee wordt al heel snel heel diep. In de ondiepe zones vind je onder meer kolonies van zeeschildpadden die een hele grote ecologische waarde hebben. Daar moet je echt rekening mee houden als je eilanden voor de kust gaat bouwen en stranden gaat aanleggen. Een van de vragen is of je stranden kan maken die zich lenen als ‘turtle beach’. Er zijn allerlei criteria waaraan zo’n strand moet voldoen: het moet een beetje steil zijn, het moet hoog genoeg zijn, niet overstromen bij de hoogste golven, het moet los zand zijn, het moet toegankelijk zijn voor schildpadden. Zo’n strand bouwen kan iedereen, maar hoe zorg je ervoor dat er over drie jaar nog steeds een strand ligt dat aantrekkelijk is voor turtles? Hier kunnen we onze engineering kennis over het gedrag van stranden toepassen om een eis waar te maken die samenhangt met het gedrag van turtles. Vanuit wetenschappelijk oogpunt is dat waanzinnig interessant.”

Van baggeren tot building with nature

Waterbouwkunde is bij uitstek een vakgebied waar theoretische kennis hand in hand gaat met praktijkervaring en ‘learning by doing’. Tot op de dag van vandaag vormt de Nederlandse baggersector de basis voor een sterke wereldwijde concurrentiepositie. Strategische samenwerking tussen de industrie en TU Delft zorgt voor continue innovatie binnen de sector. Oorspronkelijk ging het daarbij vooral om baggertechnologie, maar de laatste jaren komen ‘nature based’ ontwerpen van waterbouwkundige werken en duurzame manieren van zandsuppletie steeds meer in beeld. Als veldlaboratorium speelt de Zandmotor voor de kust van Kijkduin-Ter Heijde hierbij een belangrijke rol.

 

CV Stefan Aarninkhof

Juni 2016 – heden              Hoogleraar Coastal Engineering, TU Delft

2013 – 2016                        Deputy General Manager, Hydronamic (Boskalis)

2010 – 2014                        Program Manager, Ecoshape | Building with Nature

2006 – 2010                        Senior engineer, Hydronamic (Boskalis)

1996 – 2006                        (Senior) advisor, Delft Hydraulics (nu Deltares)

2002                                      PhD, TU Delft

1990 – 1996                        Studie Civil Engineering, TU Delft

Aanmelden nieuwsbrief

Meld je nu aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van Maritiem Nederland.

Abonneer je nu!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Bent u nog niet bekend met Maritiem Nederland? Vraag dan hier uw proefabonnement aan!

Bestel nu GRATIS 2 proefnummers

Word ook abonnee!

Neem nu een abonnement en ontvang elke maand hèt vakblad voor de maritieme sector op de deurmat.

Sluit nu een abonnement af

Partners Maritiem Nederland