Dimitris Dermentzoglou, promovendus Coastal Engineering, werkt aan kustbescherming met kwelders, een veelbelovende natuurlijke oplossing. In het Waterlab van de TU Delft bootst hij de vegetatie van kwelders na. Kwelders kunnen een duurzamer alternatief zijn dan het traditioneel ophogen van dijken.
Golven rollen door een vijftig meter lange bak met water. Halverwege de stroomgoot passeren de golven zwarte rubberen sprieten, die vanaf de bodem omhoog steken. Het deinende water doet de sprieten heen en weer dansen. Enkele meters verder botsen de golven op een schuin omhoog stekende houten plaat.
Het deinende water doet de sprieten heen en weer dansen.
In de stroomgoot onderzoekt Dimitris Dermentzoglou of grassen in kwelders ingezet kunnen worden voor kustbescherming. “Bij harde stormen kan de vegetatie in de kwelder energie van golven absorberen, waardoor de golven minder hoog worden,” zegt hij. “Zo slaat het water minder snel over een dijk heen. Maar kwelders worden nu helemaal niet meegenomen in het ontwerpen van de kustbescherming.” Zijn onderzoek moet daar verandering in brengen.
Levende dijken
Het onderzoek is onderdeel van ‘Living Dikes’: een meerjarig mulitdisciplinair onderzoeksproject naar natuurlijke en duurzame alternatieven voor ‘harde’ dijken. Deze ‘levende dijken’ zijn groene dijken met kwelders aan de kant van de zee. Ze spelen een belangrijke rol voor onze toekomstige kustbescherming. Harde dijken hebben vast materiaal, wat slijt. Dermentzoglou: “De effectiviteit van gewone dijken neemt flink af naarmate de zeespiegel stijgt.” Dat betekent dat we ze handmatig moeten ophogen. Ook de onnatuurlijke materialen van de dijken, zoals asfalt, zullen regelmatig vervangen moeten worden.
Kwelders bieden dé oplossing, legt Dermentzoglou uit: “Als er genoeg sediment beschikbaar is, groeien kwelders mee omhoog met de zeespiegel.” Kwelders zijn stukken buitendijks land die af en toe onder water komen te staan. Planten als slijkgras gedijen goed onder deze omstandigheden en kunnen sediment vasthouden, waardoor de kwelder omhoog komt. Volgens Dermentzoglou ontbreken benodigde cijfers nog: “De werking van kwelders tijdens extreme stormen is nog niet onderzocht.”
De effectiviteit van harde kustbescherming neemt flink af naarmate de zeespiegel stijgt.
Voordat de golven in de stroomgoot bij de vegetatie aankomen, passeren ze een kunstmatige klif. Aan de rand van een eroderend en terugtrekkend kweldergebied is namelijk vaak een klif te vinden. Op dit deel van de experimentele set-up focussen PhD-student Jos Muller en masterstudent Pieter Faber van Universiteit Twente zich. Ze onderzoeken het remmende effect van de klif die aan de rand van een kwelder ontstaat, doordat een wilde zee happen uit de bodem wegslaat (erosie). En als de golven eenmaal de zwartgekleurde rubberen grassen hebben gepasseerd, bereiken ze de houten plaat. Masterstudent Stijn Lakerveld (TU Delft) meet hier met een camera hoe hoog de golven op deze ‘dijk’ klappen.
50.000 rubberen sprieten
Om in de stroomgoot te onderzoeken hoe goed grassen energie uit de golven opnemen, moest Dermentzoglou op een schaal van één op tien de lange grassprieten van slijkgras namaken. “De eerste uitdaging was om geschikt materiaal te vinden, ik heb ChatGPT naar suggesties gevraagd,” zegt hij. “Om de afzwakking van de golven realistisch na te bootsen, was het heel belangrijk dat de beweging van de planten en de flexibiliteit goed overeenkwamen met de echte planten.” Slijkgras buigt mee met de bewegingen van water, maar vouwt niet zomaar helemaal dubbel. Dermentzoglou kwam na uitvoerig testen uit op neopreen, een soort rubber. “Neopreen is veelgebruikt materiaal voor surfpakken.” Voor het schaalmodel van een hele kwelder had hij 50.000 rubberen sprieten van precies negen centimeter nodig. Hoe kom je daar aan?
Om niet alles met de hand te hoeven knippen, kwam labtechnicus Pieter van der Gaag met een oplossing. Dermentzoglou: “De technici zijn heel inventief en losten veel alledaagse problemen op.” Aan een houten frame dat eruitzag als een telraam - zonder de gekleurde kralen -konden ze twintig rollen rubber naast elkaar ophangen. Hij rolde alle rolletjes tegelijk af tot twee latten met precies negen centimeter ertussen en kon zo twintig sprieten tegelijkertijd afsnijden.
Daarmee was hij er nog niet: om de 50.000 sprieten één voor één aan de mat te bevestigen besloot hij een oproep naar alle PhD-studenten van de faculteit te sturen. Met succes. Zo’n twintig collega’s kwamen langs, vertelt Dermentzoglou glunderend. “Daardoor is het uiteindelijk nog best snel gelukt.” Na vier lange dagen waren alle 50.000 ‘slijkgrassprieten’ vastgelijmd. “Ik voelde me opgelucht en voldaan toen het af was.”
Je kunt de theorie lezen over de hydrodynamica van golven. Maar hier zie je natuurkunde in de praktijk.
Wit water
Nu de opstelling staat maakt een golvengenerator vooraan in de stroomgoot een storm. De onderzoekers volgen de data die realtime op het computerscherm binnenstromen. Op het scherm kronkelt een lijn in precies dezelfde vorm als de golven die door de glazen bak voorbij rollen.
De opvallende witte kleur van het water is een slimme oplossing om de vormen van het wateroppervlak te kunnen meten. “We gebruiken kleine holle glasbolletjes om het reflectievermogen van het water te verhogen,” legt Dermentzoglou uit. Een laserscanner torent op een houten stellage - ook gemaakt door de labtechnici - boven de bak uit. Het laserlicht weerkaatst op het wateroppervlak, en zo is het mogelijk om het waterniveau te volgen.
Grasmaaier
Dermentzoglou doet graag onderzoek in de stroomgoot: “Het is heel leuk, I love it”. Ook zijn masteronderzoek deed hij daar. “Je kunt de theorie lezen over de hydrodynamica van golven. Maar hier zie je natuurkunde in de praktijk.”
Dermentzoglou wil de kwelderopstelling ook nog testen met kortere sprieten. Gaat hij daarvoor opnieuw een mat in elkaar plakken? Dermentzoglou lacht en schudt zijn hoofd: “Nee, misschien kan ik ze wel inkorten met een grasmaaier.”
Over het Living Dikes project
In het Living Dikes project onderzoeken de TU Delft, Universiteit Twente, NIOZ, Van Hall Larenstein, Deltares, Rijksuniversiteit Groningen en andere partners ‘nature-based solutions’ om veerkrachtige en klimaatbestendige kustbescherming te realiseren. De overkoepelende projectleider is Bas Borsje van Universiteit Twente. Aan het experiment in de stroomgoot werken, naast promovendi Dimitris en Jos, meerdere onderzoekers mee: Alessandro Antonini, Bas Hofland, Suzanne Hulscher, Jebbe van der Werf en masterstudenten Stijn Lakerveld en Pieter Faber. Ook labtechnici Pieter van der Gaag, Chantal Willems, Arno Doorn, Arie van der Vlies, Frank Kalkman en Jennifer Rodrigues Monteiro waren betrokken.
Gepubliceerd: juni 2023
