Zandkorrels Scannen

TU-onderzoekers bestuderen afkalving en aanwas van strand en duinen bij Noordwijk aan Zee met scanners, stromingsmeters, drones en satellieten. Storm Ciara kwam als geroepen.

Vanaf een van de hogere terrassen van hotel Huis ter Duin in Noordwijk aan Zee tast een laserscanner met een eindeloze trits onzichtbare lichtpulsjes de kustlijn af. Op de centimeter nauwkeurig brengt dit instrument de hoogteverschillen van de duinen en het strand in kaart. Pal ernaast staat een windmeter – een ronddraaiende anemometer – pirouettes te draaien. “Windstoten van 39 meter per seconde maten we hier eerder deze maand”, zegt dr. Sander Vos van de afdeling coastal engineering (Civiele Techniek en Geowetenschappen). “Dat is windkracht 12.”

De stormen Ciara en Dennis kwamen voor Vos als geroepen. Hij geeft leiding aan het project Scanex 2020. Doel: het meten van zandverplaatsing op het strand. Die gegevens moeten inzicht verschaffen in de weerbaarheid van de kust tegen hoog water en golfslag. Negen onderzoekers doen mee, zes van de TU Delft, twee van de TU Twente en een van de TU Bergakademie Freiberg in Duitsland. 

Opstuwen en afkalven

Vanwaar deze interesse in zandkorrels? “Op steeds meer plaatsen wordt voor de kustverdediging gekozen voor grootschalige zandsuppletie”, legt Vos uit, “zoals de Zandmotor bij Kijkduin, de Hondsbossche Duinen bij Petten en de Prins Hendrikzanddijk op Texel. Om te weten hoe robuust deze natuurlijkere vorm van kustverdediging is, moeten we de dynamiek van de zandverplaatsingen beter snappen.”

Bij hoog water wordt zand vanuit de zee strandwaarts gestuwd. Als de zee zich weer terugtrekt en het strand bloot komt te liggen, droogt het zand op en verstuift het, bij westenwind, richting duinen. Maar bij hoog water met hevige golfslag kalft het strand juist af. De golven beuken stukken strand los en trekken die mee de zee in. Vaak is er dan ook een sterke onderstroming. Dit proces – in werkelijkheid veel complexer – willen de onderzoekers vatten in modellen. 

Laserscanner

Vos werkt onder meer samen met promovenda Mieke Kuschnerus, van de onderzoeksgroep optical and laser remote sensing (CiTG). Zij houdt zich bezig met de kalibratie van de laserscanner.

“We werken met een vrij nieuwe laserscantechniek”, zegt Kuschnerus. “We weten nog niet hoe temperatuurverschillen de nauwkeurigheid van de metingen beïnvloeden. Op het strand is het vaak wat warmer dan op 56 meter hoogte waar de scanner staat. We onderzoeken of regendruppels en windstoten de metingen vertekenen. Om het apparaat te kalibreren, hebben we op verschillende plekken in de duinen reflecterende borden geplaatst waarvan we de exacte positie weten.”
De data van de laserscanner worden aangevuld met die van stromingsmeters die aan palen in de branding zijn bevestigd, vertelt Vos. "Kitesurfers zijn hiervan op de hoogte. Verder verzamelen we data met drones, videocamera’s, satellieten en zandschrapers.”

Dat laatste instrument, dat de samenstelling van het zand analyseert, kan kustonderzoeker Vos ook tonen. De samenstelling van het zand doet er nogal toe in het hele proces van duinvorming. Fijn zand waait eerder naar de duinen.

Zandschraper

Halverwege het strand, tussen duin en zee, staat CiTG-promovenda Christa van IJzendoorn. Ze struint het strand af met een aan de TU ontwikkelde zandschraper waarmee ze van een stukje strand ter grootte van een pannenkoek exact de bovenste twee millimeter afschaaft. Dit doet ze om de tien meter. Het zand gaat in een zakje voor latere analyse in het lab.
“Dagjesmensen vragen me vaak waar ik mee bezig ben”, vertelt Van IJzendoorn terwijl de harde wind haar zandstraalt. “Sommige mensen denken dat ik vervuiling aan het meten ben.”

Honderd meter noordelijker is een stuk strand, grenzend aan de duinen, met paaltjes en touwen afgezet. Op een verweerd bordje is nog net een TU Delft-logo te zien. In het voorjaar en in de zomer liggen hier de boten van een zeilvereniging, nu ligt er een roestige container. De wind heeft een grote open ruimte geblazen onder de stalen kolos aan de loefzijde. In de luwte ligt een lang opgehoogd spoor van fijn zand.

“We meten ook het effect van obstakels op het strand”, vertelt Vos. “Langs de hele kust staan strandtenten die het zand, dat richting duinen waait, deels tegenhouden. Met deze container bootsen we het effect van zo’n gebouw na.”
Op 1 april moet de datavergaring rond zijn. Dan eisen de zeilers hun plek weer op en wordt het geleidelijk aan te druk om goede metingen te verrichten. Tot die tijd is het voor de kitesurfers oppassen geblazen in de branding.