Deze publicatie maakt gebruik van cookies

We gebruiken functionele en analytische cookies om onze website te verbeteren. Daarnaast plaatsen derde partijen tracking cookies om gepersonaliseerde advertenties op social media weer te geven. Door op accepteren te klikken gaat u akkoord met het plaatsen van deze cookies.

Breaking
science

Wat hebben Nereda, het Ontwikkelingsprogramma Regionale Keringen, de Ecologische Sleutelfactoren en klimaatbestendige neerslagstatistieken met elkaar gemeen? Veel meer dan je zou denken. Het betreft praktijkwetenschappelijke doorbraken waar waterbeheerders volop van profiteren. In vier verhelderende achtergrondverhalen vertellen direct betrokkenen hoe de doorbraken tot stand kwamen, en wat daarvoor nodig was.

Knop naar de inleiding over Nereda Knop naar de inleiding over ecologische sleutelfactoren knop naar de inleiding over ORK Knop naar de inleiding over neerslagstatistieken

Innovatieve zuiveringstechnologie Nereda:
zaak van de lange adem

De juiste mensen, een goede ‘klik’, onderling vertrouwen, wederzijds enthousiasme, verregaande samenwerking en een flinke dosis doorzettingsvermogen. Het was volgens de hoofdrolspelers van groot belang bij de succesvolle ontwikkeling en uitrol van de innovatieve nieuwe zuiveringstechnologie Nereda®, inmiddels een groot succes in binnen- en buitenland. “Vanaf het begin hadden we elkaar hard nodig.” 

“Heb je wel eens van aëroob korrelslib gehoord?”, vroeg Mark van Loosdrecht, hoogleraar Milieubiotechnologie aan de TU Delft, in 1999 in zijn lab aan Helle van der Roest. De manager van de afdeling Afvalwatertechnologie van DHV (nu: Royal HaskoningDHV, red.) maakte zijn jaarlijkse rondje langs nationale en internationale universiteiten om eventuele samenwerking bij veelbelovende onderzoeksprojecten in kaart te brengen. “Het zei mij destijds helemaal niets”, zegt Van der Roest nu. “Uiteraard wist ik dat professor Lettinga uit Wageningen in de jaren ’70 al bacteriële slibkorrels had gezien in de anaerobe waterzuivering bij CSM. Het idee dat korrelslib de waterzuivering zou kunnen versnellen omdat het sneller bezinkt, vonden Mark en ik interessant genoeg om verder uit te zoeken. Juist omdat nabezinkinktanks enorm veel ruimte in beslag nemen.” Met een subsidie van technologiestichting STW en financiële ondersteuning van STOWA werd in het lab en via desktoponderzoek de haalbaarheid van de aërobe korrelsibtechnologie voortgezet. Cora Uijterlinde, programmamanager bij STOWA, spreekt van een fundamentele verandering. “De waterschappen waren gewend aan actief slib in vlokvorm. En nu werden het ineens korreltjes. Bovendien ging het om het hart van een rwzi.”

Technologische doorbraak

Het lab- en desktoponderzoek leidde in 2003 tot een STOWA-pilotonderzoek op rwzi Ede. Hier bereikten de onderzoekers in 2005 de technologische doorbraak om aëroob korrelslib te vormen. Bij meerdere waterschappen werden pilots uitgevoerd. Niet alleen om de operators vertrouwd te maken met de technologie, ook om te kijken of het zuiveringsprincipe op andere rwzi’s zou werken. Dat bleek het geval. Helle van der Roest ging vol enthousiasme op zoek naar waterschappen die een full scale installatie wilden realiseren. Waterschap Hollandse Delta zag potentie in de nieuwe zuiveringstechnologie voor rwzi Zuidland. Vooral vanwege de ruimtebesparing (geen nabezinktanks), het gunstige energieverbruik én de uitstekende effluentkwaliteit. Het bestuur durfde het financiële risico destijds echter niet te nemen. Van der Roest week daarop uit naar Zuid-Afrika en Portugal om pilots te draaien. Het leidde volgens hem tot andere verhoudingen tussen de betrokken partijen. “Wij werden als ingenieursbureau gedwongen de aannemersrol te pakken. Maar wij zijn geen aannemer. En het financieel risico was voor ons alleen ook te groot.” Het traject werd in 2006 daarom voortgezet in een publiek-private samenwerking: het Nationaal Nereda Ontwikkelings Programma (NNOP). Deelnemers waren TU Delft, DHV, STOWA en zes waterschappen.

Foto van twee glazen. De linker is gevuld met water en slibkorrels en de rechter met water en slibvlokken. De slibkorrels nemen veel minder ruimte in dan de slibvlokken.

Links slibkorrels, rechts slibvlokken.

Launching customer

Douwe Jan Tilkema, directeur van Waterschap Vallei en Veluwe (één van de NNOP-deelnemers), voerde een jaar lang gesprekken met het ingenieursbureau en het bestuur van het waterschap over de verdeling van het financiële risico. “Eerst was ik sceptisch. Als deze nieuwe technologie echt zo goed zou werken, moest het toch mogelijk zijn om garanties af te geven?” Maar zo werkt innovatie niet, realiseert hij zich nu. “De visie moet duidelijk zijn: waar wil je als waterschappen en bedrijfsleven naar toe werken? Innovatie kenmerkt zich door scopewijzigingen, onverwachte tegenslagen en andere hobbels. De uitkomst is nooit zeker. Dat staat haaks op de traditionele werkwijze van waterschappen. Die zijn gewend om installaties te bouwen met garanties op de prestaties, volgens een planning en via duidelijke geldstromen.”
Tilkema’s niet aflatende enthousiasme had succes. Koning Willem-Alexander (destijds nog prins) opende uiteindelijk in 2012 de eerste full scale installatie bij ‘launching customer’ Waterschap Vallei en Veluwe in Epe

Geleerde lessen

Alle betrokkenen van destijds hebben naar eigen zeggen veel geleerd van het innovatietraject. Van Loosdrecht benadrukt dat het essentieel is dat iedereen de rol vervult die bij zijn positie hoort. “De TU Delft bouwt geen pilot plants. De waterschappen zijn hiervoor aan zet.” Ware innovatie komt volgens hem voort uit de juiste mensen, een goede ‘klik’, onderling vertrouwen, wederzijds enthousiasme, verregaande samenwerking en een flinke dosis doorzettingsvermogen. “Richt een innovatietraject vooral niet als een proces in met allerlei contracten. Dat leidt alleen maar tot ellenlange discussies met juristen.” Tilkema wijst op het belang om vanaf het begin van een innovatietraject op een open wijze met elkaar samen te werken, ieder ook vanuit zijn eigen rol. “Partijen moeten bereid zijn om een langjarig proces van doorontwikkeling van een technologie samen uit te voeren. In de wetenschap dat er geen garanties zijn dat het ook echt lukt.” Verder pleit hij voor een langetermijnperspectief. “Ga er maar vanuit dat een paar jaar niet voldoende is.”

Van der Roest ten slotte stelt dat het lang heeft geduurd voor de technologie vanuit het lab in de praktijk is gerealiseerd. “Het Nereda-traject is een lichtend voorbeeld voor andere innovaties. Maar we moeten leren om in een veel kortere tijd met elkaar samen te werken. En we moeten ervoor zorgen dat we op een eerlijke manier de opbrengsten en risico’s verdelen.” Dat gebeurt nu via een ‘revolving fund’ waarbij een deel van de opbrengsten van licentieovereenkomsten van de Nereda-technologie in het buitenland terugvloeien naar fundamenteel (NWO) en toegepast onderzoek (STOWA). “Hier ben ik nog het meest trots op.”

Nereda® in het kort

Nereda® is een innovatieve technologie voor biologische afvalwaterzuivering waarbij het zuiveringsslib geen vlokken vormt, maar korrels (aëroob korrelslib’). Deze bezinken veel sneller waardoor geen nabezinktanks nodig zijn. Dankzij het korrelslib kunnen alle zuiveringsprocessen cyclisch in tijd en in één reactor plaatsvinden. Stikstof en fosfaat worden hierbij op een biologische en duurzame wijze verwijderd, zonder chemicaliën. Dit leidt tot een compacte installatie, die minder ruimte in beslag neemt, minder energie verbruikt en effluent van hoge kwaliteit levert.

Nereda? Kaumera!

Kaumera Nereda Gum, kortweg Kaumera, is een biobased grondstof die kan worden gewonnen uit de slibkorrels die zich vormen bij het Nereda zuiveringsproces. In het Nationaal Kaumera OntwikkelingsProgramma werken de waterschappen Vallei en Veluwe & Rijn en IJssel, (namens de vier andere Kaumera koploperwaterschappen), STOWA, Royal HaskoningDHV en de TU Delft nauw samen, met als doel de biobased grondstof terug te winnen, te verwaarden en te vermarkten. Biotechnologiebedrijf Chaincraft sloot in 2017 aan om het product op de markt te brengen. Begin 2020 werd Kaumera voor het eerst geleverd, aan een landbouwbedrijf. Dat gebruikt het als een biostimulant, een middel waardoor gewassen in de landbouw beter groeien en minder gevoelig zijn voor ziektes. Kaumera kan goed als bindmiddel dienen voor coatings en composieten materialen. De brandwerende eigenschappen maken het zeer geschikt voor bouwtoepassingen. Een coating van Kaumera en klei op pastgestort beton laat het beter uitharden. Ook is er minder cement nodig voor eenzelfde betonkwaliteit.

Ecologische sleutelfactoren: weten hoe het zit onder water, en ernaar handelen

“In de jaren negentig zagen we dat het planten- en dierenleven onder water slecht functioneerde. Maar we wisten niet goed waarom,” zegt Bas van der Wal, programmamanager Watersystemen van STOWA. Dat moest anders, vonden velen. Inmiddels weten waterbeheerders aan de hand van watersysteemanalyses en met behulp van ecologische sleutelfactoren veel beter hoe ze wateren ecologisch weer tot leven kunnen brengen. Maar dat had wel even tijd nodig.

Al in 1988 werkte STOWA aan ecologische beoordelingssystemen die de toestand van wateren in beeld brachten en een indicatie gaven van de oorzaken. “Die waren rond 2000 gereed, maar raakten op de achtergrond door de Kaderrichtlijn Water die dat jaar werd geïmplementeerd. Een Alterra-publicatie stelde dat het behalen van KRW-doelen de doodsteek zou betekenen voor de landbouw. Juist omdat daarvoor de stikstof- en fosfaatbelasting, deels afkomstig uit de landbouw, drastisch zou moeten worden teruggebracht. Overal begonnen waterbeheerders maatregelen te nemen om de waterkwaliteit te verbeteren. Maar het luidde volgens Van der Wal eveneens een teruggang in het systeemdenken in. “De KRW redeneerde vanuit maatregelen. Ook vereiste de richtlijn een vorm van monitoring die enkel ecologische systemen beschreef, maar niet verklaarde. Waterschappen namen in het begin vooral maatregelen die zij zelf konden uitvoeren, zoals natuurvriendelijke oevers, vispassages en baggerwerk. Eigenlijk wisten we al dat Nederland alleen daarmee de doelen waarschijnlijk niet zou halen.”

Stoplichten

Intussen werkte een team bevlogen ecologen aan een overkoepelend model om de ecologische toestand van wateren wél te verklaren (waarom is het zoals het is?), waaronder Maarten Ouboter en Laura Moria van Waternet, Sebastiaan Schep van Witteveen+Bos en Gerben van Geest van Deltares. Dit wordt nu gezien als de voorloper van de huidige sleutelfactorensystematiek. Uitgangspunt was een systeembenadering waarbij veel breder werd gekeken dan, zoals ze zelf zeiden: ‘de grenzen van de beschoeiing’. Er ontstond een model met negen stoplichten of ‘sleutelfactoren’: alle stoplichten moeten op groen staan om de waterkwaliteit te verbeteren. Er is daarbij ook sprake van een volgordelijkheid. Het heeft geen zin om het derde stoplicht op groen te krijgen, als de stoplichten 1 en 2 nog op rood staan. Vooral over de ordening van de eerste drie - productiviteit water (externe nutriëntenbelasting, red), lichtklimaat en productiviteit bodem (nalevering nutriënten uit de waterbodem, red.) - is volgens Sebastiaan Schep veel gepraat: “Je wilt het model simpel houden, maar er ook aan kunnen rekenen. Steeds gingen we het veld in om te controleren of onze gedachten standhielden. Naast een diagnose, moest ook bijsturing mogelijk zijn.” Mede-ontwikkelaar Maarten Ouboter van Waternet: “Vanaf 2001 stortten we ons op de monitoring. Dit leverde nooit eerder systematisch gemeten gegevens op over bijvoorbeeld lichtuitdoving onder water, bepalend voor de groei van onderwatervegetatie. Al die kennis is nodig om te snappen wat er buiten gebeurt.”

Van helder naar troebel

Wat ook meehielp bij de hernieuwde aandacht voor het ‘watersysteemdenken’ was volgens Van der Wal de publicatie ‘Van helder naar troebel en weer terug (2008-04)’ van het Kennisnetwerk Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit (OBN). Toen STOWA hetzelfde rapport opnieuw uitgaf, maar nu met een mooie lay-out en een samenvatting, sloeg het direct aan. “Het verklaarde waarom een watersysteem helder (d.w.z. met waterplanten) of troebel (d.w.z. met algen) is. Maar ook dat het belangrijk is om de effecten van maatregelen te kennen en je soms veel maatregelen tegelijk moet nemen voordat verandering optreedt; systemen verzetten zich totdat een kritische grens wordt overschreden en passen zich daarna acuut aan.”

Watermozaïek

In het programma Watermozaïek, dat STOWA tussen 2010 en 2012 uitvoerde, werd de systeembenadering in een groot aantal samenhangende projecten verder uitgewerkt. Van der Wal: “We maakten in die tijd ook kennis met de stoplichtenmethode van Waternet, die we cadeau kregen. We ontwikkelden deze binnen het programma verder tot wat we nu kennen als de ecologische sleutelfactoren.” STOWA bracht de onderliggende systematiek van de sleutelfactoren aan de man door er veel over te communiceren. “We maakten folders, brochures, vroegen er aandacht voor en maakten iconen en een beeldmerk van de negen factoren bij elkaar. Vooral het gezamenlijke beeldmerk heeft geholpen. Waterbeheerders kregen er zodoende letterlijk een beeld bij.”

Systeemanalyse

Bovendien kregen de systeemdenkers volgens Van der Wal het tij mee, omdat de werkwijze ‘van-maatregel-naar-maatregel’ niet werkte. “Iedereen begon te beseffen dat er een systeemanalyse nodig was, als we met de huidige aanpak de doelen niet zouden halen. En daar zag het naar uit.” De sleutelfactoren boden waterschappen praktische handvatten bij het identificeren van de zwakke schakels in het systeem en het aanpakken daarvan, zodat waterbeheerders (kosten)effectief aan de slag konden.

STOWA deed meer om te zorgen voor een succesvolle uitvoering van de KRW. In 2018 bracht het een Handreiking KRW-doelen uit die stelde dat een waterkwaliteitsdoel moest passen bij de potentie van het systeem. En die potenties ken je alleen door een goede analyse van je systeem. De handreiking geldt intussen als instructie voor het schrijven van de stroomgebiedbeheerplannen.

Waterschappen hebben voor het afleiden van doelen die passen bij de potenties inmiddels veel systeemanalyses uitgevoerd en de sleutelfactoren zijn uitgegroeid tot een standaard-tool. De inbreng van STOWA is daarbij volgens Schep essentieel geweest. “STOWA zorgde voor een platform waarin theorie en praktijk elkaar ontmoetten.” Ouboter stelt: “De sleutelfactoren zijn onmisbaar gebleken om watersystemen te ontwikkelen onder druk van de overbelasting door de landbouw, woningbouw en recreatie. Ecologie is een van de performance-indicatoren om gebieden ‘volhoudbaar’ en milieubestendig te laten bloeien. Doorgaan met monitoring, leren en samenwerken zijn daarbij essentieel om te blijven begrijpen wat er gebeurt. Anders gaat de geboekte vooruitgang net zo hard weer ten onder.” Van der Wal: “De grote verdienste van de ecologische sleutelfactoren is dat ze duidelijk maken dat waterkwaliteit niet alleen de verantwoordelijkheid is van waterbeheerders. Waterkwaliteit raakt de inrichting van het openbaar gebied en vooral de inrichting van de landbouw. Als je die niet verandert, ga je de KRW-doelen niet halen. Hiervoor zijn de bestuurders aan zet. Er zullen moeilijke keuzes gemaakt moeten worden.”

Ga naar www.ecologischesleutelfactoren.nl voor meer informatie


ORK ontrafelt geheimen regionale keringen 

Een baanbrekende wetenschappelijke doorbraak kan het Ontwikkelingsprogramma Regionale Keringen (ORK) niet op haar conto schrijven. Maar dankzij ORK hebben regionale keringen de afgelopen decennia wel veel van hun geheimen prijsgegeven. Onder leiding van STOWA ontwikkelden de betrokken overheden waardevolle richtlijnen en toetsvoorschriften voor regionale keringen. De kracht van het programma zit vooral in de constructieve samenwerking tussen de uitvoerende waterschappen en toezichthoudende provincies.

Evert Hazenoot is een van de grondleggers van ORK, het langlopende programma waarin STOWA samen met vertegenwoordigers van provincies en waterschappen (in opdracht van IPO en de Unie van Waterschappen) diezelfde provincies en waterschappen concrete handvaten geeft voor het beoordelen en toetsen van regionale keringen. Hij herinnert zich als de dag van gisteren dat in de zomer van 2003 een veendijk in Wilnis doorbrak. Dat was een keerpunt. “Ik werkte destijds voor de provincie Utrecht en wij waren toezichthouder van die dijk in Wilnis. Dat een dijk in een droge periode kon doorbreken, was flink schrikken. De doorbraak zorgde voor urgentie bij bestuurders. Zij besloten toen om regionale keringen, net als primaire keringen, te gaan normeren. Dat was overigens ook hard nodig.”

Wilnis

Expert Henk van Hemert werkte destijds als onafhankelijk adviseur voor STOWA. “Deltares onderzocht de oorzaak van de doorbraak van de dijk in Wilnis. In opdracht van STOWA startte ik samen met Evert Hazenoot met het programma ‘Veendijken en droogte’, waar de provincies en waterschappen aan tafel kwamen. In het begin voelden de waterschappen zich erg in de gaten gehouden, maar gaandeweg ontstond er wederzijds vertrouwen omdat we met het ORK-programma de belanghebbende partijen bij elkaar aan tafel brachten.”

Berekeningen

Hazenoot vertelt dat ORK startte met de systematiek voor primaire keringen. “Natuurlijk zit er verschil tussen primaire en regionale keringen, maar de wijze van normeren bleek ook bruikbaar voor regionale keringen.” Alle keringen werden getoetst volgens de overschrijdingsnormen die destijds golden voor primaire keringen. Hazenoot: “Maar regionale keringen zijn ook wezenlijk anders. Het dwarsprofiel kan elke kilometer verschillen. Er liggen kabels en leidingen in de dijken en je hebt te maken met woningbouw. We moesten dus op zoek naar een andere structurele veiligheidsaanpak. Binnen ORK zijn we met die zoektocht gestart.“

Praktijkproeven

Ook Cees de Boer van het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier refereert aan de goede samenwerking. “Door praktijkproeven, zoals de bezwijkproef in de Leendert de Boerspolder, brachten we theorie en praktijk dichter bij elkaar.” Van Hemert: “Onder gecontroleerde omstandigheden lieten onderzoekers in de Leendert de Boerspolder een echte dijk bezwijken. Eerdere onderzoeken leverden een nieuwe rekenregel op om de stabiliteit van keringen nauwkeuriger te bepalen. Met de bezwijkproef in de Leendert de Boerspolder konden we zien of die nieuwe rekenregel een juiste voorspelling deed. De proef was een succes. De rekenregel voorspelde de tijd van bezwijken en de vorm van het glijvlak heel accuraat.”

Bezwijkproef in de Leendert de Boerspolder

Deze foto laat de Leendert de Boerspolder zien voor de doorbraakproef.

Integrale benadering

“Tegenwoordig werken we veel integraler dan vroeger”, vertelt procesmanager Robin Biemans die sinds 2015 voor STOWA aan ORK werkt. “In de tijd van Wilnis werd de dijk als een systeem op zich gezien. Tegenwoordig wordt de dijk veel meer als onderdeel van het watersysteem gezien. Je ook aan veiligheidsmaatregelen in de omgeving van de dijk denken. Het plaatsen van een gemaal of het creëren van overloopgebieden heeft immers ook invloed op de waterveiligheid. Op die manier kan een waterschap doelmatiger werken. Maar het betekent wel dat je intensief met de omgeving aan de slag moet.”

Omgevingsmanagement

De Boer: “Na Wilnis zijn de waterschappen veelvuldig met belanghebbenden in gesprek gegaan omdat in hun leefomgeving vaak ingrijpende maatregelen moesten worden uitgevoerd. Goed met de omgeving in gesprek zijn en samen de plannen uitvoerbaar maken, vereist intensief overleg en wederzijds vertrouwen. Een nieuw vakgebied als omgevingsmanagement is nu net zo belangrijk voor een succesvolle kadeverbetering als de technische voorbereidingen. Waterschappen weten verschillende maatschappelijke belangen gelukkig steeds beter te combineren.”

Regionale verschillen

Praktijkproeven zijn nog altijd een wezenlijk onderdeel van het werk van het programma. Biemans: “Op dit moment lopen er vier pilots bij vier waterschappen in verschillende, geografische gebieden. De bedoeling is om te kijken hoe we de huidige veiligheidsbenadering kunnen verbeteren met alles wat we de afgelopen jaren hebben geleerd bij zowel de primaire als regionale keringen. Het is nu nog niet bekend welke aanpassingen we zullen doen. Maar we zien grote verbetermogelijkheden op het gebied van regionale differentiatie, bewezen sterkte en toetsen op degradatie.”

Springlevend

Door de jaren heen is er veel kennis opgedaan over de sterkte en de faalmechanismen van regionale keringen, waarbij ook de haalbaarheid en betaalbaarheid is meegenomen. Maar de onderzoeken zijn nog lang niet voltooid. Van Hemert: “ORK is nog steeds springlevend. De groep is en blijft enthousiast, actief en betrokken. We komen een aantal keer per jaar bij elkaar en delen dan ervaringen, onderzoeken of brandende vragen. Iedereen weet ook dat er voor relevante projecten snel geld beschikbaar is. Dat is de kracht van het programma. En er liggen nog steeds voldoende vragen om in programmaverband te beantwoorden. Wij blijven dus nog wel even bezig.”

Foto met Ludolph Wentholt, Robin Biemans en Henk van Hemert

ORK: ijzersterk teamwerk

Al die groepen hebben elk hun eigen overlegmomenten. En jaarlijks is er een landelijke bijeenkomst - de Kennisdag Regionale Keringen – waar alle waterkeringspecialisten bij elkaar komen. Daar worden de meest actuele kennis en inzichten met elkaar gedeeld.

In april vorig jaar ging de vierde fase van het Ontwikkelingsprogramma Regionale Keringen van start, met als motto ‘slim investeren & uitlegbaar veilig’.

Meer weten? Ga naar www.stowa.nl/ork4

Henk van Hemert en Robin Biemans voeren - onder de bezielende leiding van STOWA-programmamanager Ludolph Wentholt - vanuit STOWA al jaren samen de regie op het ORK-programma. Henk als bevlogen cijferaar, altijd bereid tot een mini-college waterveiligheid, Robin als opgeruimde alleskunner die alle programma-eindjes aan elkaar knoopt. Robin is ook de schrijver van het tweewekelijks ORK-blog op www.waterweren.org. De ORK-organisatie heeft verschillende groepen, met in totaal zo’n 40 deelnemers. 

Actuele neerslagstatistieken: kans op heftige buien en gevolgen nauwkeurig te berekenen

Extreme regenval komt steeds vaker voor. De overstromingen in Zuid-Limburg, rondom Luik en in Duitsland liggen nog vers in het geheugen. Sinds 2019 hebben waterschappen een goedgevulde gereedschapskist met actuele neerslagstatistiekproducten. Daarmee kunnen ze zien hoe groot de kans is op extreme neerslag in hun verzorgingsgebied. De actualisatie zelf bleek een groot en uitdagend project, aldus de opdrachtgevende programmamanager Michelle Talsma.

Directe aanleiding voor het actualiseren van de neerslagstatistieken waren de klimaatscenario’s die het KNMI in 2014 publiceerde. Maar eigenlijk lag de aanleiding al in de jaren ’90, weet waterschapper Kees Peerdeman, die namens STOWA voorzitter was van de begeleidingscommissie van de actualisering. “Bij extreem hoogwater door zware regenval in Duitsland en Frankrijk in 1993 en 1995 trad de Maas buiten zijn oevers. In 1995 moest in Midden-Nederland een kwart miljoen mensen worden geëvacueerd. In juni 1998 was door het hele land sprake van extreem weer met zware regen en onweer. Het waren de eerste duidelijke tekenen van klimaatverandering. Om te onderzoeken hoe de waterschappen daarop moesten inspelen, werd de commissie Waterbeheer 21e eeuw opgericht. Die commissie liet de toen bekende neerslagstatistieken actualiseren en kwam in 2000 met de eerste nieuwe klimaatscenario’s.”

Eerste samenwerking

In 2003 legden de overheden in het Nationaal Bestuursakkoord Water vast hoe ze het beperken van wateroverlast landelijk gingen aanpakken. Naar aanleiding daarvan gingen KNMI en HKV voor het eerst samenwerken om nieuwe neerslagstatistieken te ontwikkelen, in 2004 resulterend in het STOWA-rapport ‘Statistiek van extreme neerslag in Nederland’.

In 2006 en 2014 actualiseerde het KNMI de klimaatscenario’s. De neerslagstatistieken waarmee werd gewerkt, waren toen inmiddels tien jaar oud. Peerdeman: “De statistieken liepen niet meer in de pas met de klimaatverandering. Bovendien werden destijds steeds onderdelen, deelverzamelingen van de neerslagstatistieken geactualiseerd. Het was geen geheel. In overleg met HKV en het KNMI hebben we in 2014 een projectvoorstel gemaakt om de hele set van neerslagstatistieken te laten updaten door deze partijen, op basis van de nieuwste klimaatscenario’s.”

Geen routineklusje

Die actualisatie bleek geen routineklusje. Peerdeman: “Er zaten heel wat haken en ogen aan. In de meetgegevens van 1906 tot 2014 werd het effect van de klimaatverandering weggemiddeld. Als je hier niet voor corrigeert, krijg je de gemiddelde neerslagkarakteristieken van de vorige eeuw. Aangezien we de neerslagkarakteristieken van nú willen gebruiken, moesten de meetgegevens worden gecorrigeerd voor de opgetreden verandering. Dit noemen we detrending.”

In 2015 werden de neerslagstatistieken voor de langere duren (24 uur tot 8 dagen) opnieuw vastgesteld, drie jaar later die voor de kortere duren (10 minuten tot 24 uur). Deze twee deelverzamelingen bleken echter niet logisch op elkaar aan te sluiten. “De korte duur nam nog veel sterker toe dan de lange. Dat moest wel op één lijn met elkaar worden gebracht, zodat alles logisch op elkaar aansloot”, vertelt hydroloog Hans Hakvoort. Hij was als klimaatveranderingsexpert van HKV nauw betrokken bij het project. “Het was een flinke uitdaging om het klimaateffect goed te verwerken in de statistieken en ook om kortere en langere termijn consistent te maken. We zijn nu misschien wel het enige land in de wereld dat zo´n consistente set heeft voor neerslaggebeurtenissen van tien minuten tot en met tien dagen, met een herhalingstijd van twee keer per jaar tot eens in de tienduizend jaar.”

Foto van akkerbouwer op ondergelopen land als gevolg van de overstromingen in  2021.

Goede samenwerking

De samenwerking tussen het KNMI en HKV, onder regie van STOWA, verliep volgens de betrokkenen heel goed. “Het KNMI en HKV werkten al langer samen en zo ontstond een geschikte combinatie om de neerslagstatistieken grondig te actualiseren en verder uit te breiden”, zegt Jules Beersma van het KNMI, klimaatstatisticus op het gebied van extreme neerslag en droogte. “De samenwerking met HKV was heel belangrijk, want zij staan dichter bij de waterschappen dan het KNMI. Zo konden we producten ontwikkelen die praktisch toepasbaar zijn en voor waterschappen makkelijk zijn in het gebruik. De begeleidingscommissie van dit project speelde hierin ook een belangrijke rol. De leden konden meekijken tijdens het proces van actualisatie. Zij werden uiteindelijk ook de gebruikers.”

Degelijkheid en deadlines

De betrokkenen hebben van het project geleerd dat degelijkheid uiteindelijk belangrijker is dan deadlines. “De actualisatie, inclusief het ontwikkelen van het pakket aan neerslagproducten, heeft uiteindelijk vijf jaar geduurd. De begeleidingscommissie was blij met het gedegen werk dat werd geleverd en met de uiteindelijke samenhangende set aan producten waarmee ze kunnen werken”, vertelt Peerdeman. Maar er waren wel wat waterschappen die moeite hadden met de verschillende aanpassingen van de neerslagstatistieken binnen een aantal jaar. “Die hadden hun wateropgaven sterk gekoppeld aan de statistieken. Uiteindelijk gingen alle waterschappen wel mee in de aanpassingen. We hebben geleerd dat je in zo’n proces een beetje flexibel en geduldig moet zijn.”

Regenmeters

Peerdeman refereert hiermee onder meer aan het feit dat het KNMI bij het berekenen van regionale verschillen in de neerslag tegen een praktisch probleem aanliep. Dat weet Beersma van het KNMI nog goed. “We hebben ruim een jaar vertraging opgelopen, omdat een deel van de nieuwe handregenmeters in het land naar verloop van tijd bleek te lekken. Dat heeft mij geleerd dat je altijd rekening moet houden met het onverwachte, hoe goed je plan en je planning ook is. STOWA koos accuratesse boven snelheid. Het identificeren en corrigeren van de meetfouten door de lekkages vergde veel van het geduld van de opdrachtgever en de eindgebruikers. Maar het loonde de moeite.”

Tot slot: wat maakt de nieuwe neerslagstatistieken nu zo belangrijk? Volgens alle betrokkenen beschikken de waterschappen ermee over een uniek pakket aan actuele samenhangende neerslagproducten. Daarmee kunnen ze zien hoe groot de kans op heftige buien is, berekenen of hun watersystemen deze buien aankunnen, zien waar de grootste risico´s op overlast zitten én op basis daarvan de meest (kosten)effectieve maatregelen nemen. De verwachting is dat door klimaatverandering hevige buien steeds vaker gaan voorkomen, waarmee het belang van goede statistieken alleen maar verder toeneemt. Hoe belangrijk dat is, bleek deze zomer maar weer eens, toen Nederland werd geconfronteerd met buien met een herhalingstijd van 1000 jaar.

De neerslagproducten zijn te vinden op www.meteobase.nl. Op www.stowa.nl/neerslagstatistieken vindt u een brochure en het achtergrondrapport over de nieuwste neerslagstatistieken (2015-10A, 2018-12A en 2019-19A). Zoek op ‘neerslagstatistieken’.

Breaking
science

Innovatieve zuiveringstechnologie Nereda: zaak van de lange adem

De juiste mensen, een goede ‘klik’, onderling vertrouwen, wederzijds enthousiasme, verregaande samenwerking en een flinke dosis doorzettingsvermogen. Het was volgens de hoofdrolspelers van groot belang bij de succesvolle ontwikkeling en uitrol van de innovatieve nieuwe zuiveringstechnologie Nereda®, inmiddels een groot succes in binnen- en buitenland. “Vanaf het begin hadden we elkaar hard nodig.” 

“Heb je wel eens van aëroob korrelslib gehoord?”, vroeg Mark van Loosdrecht, hoogleraar Milieubiotechnologie aan de TU Delft, in 1999 in zijn lab aan Helle van der Roest. De manager van de afdeling Afvalwatertechnologie van DHV (nu: Royal HaskoningDHV, red.) maakte zijn jaarlijkse rondje langs nationale en internationale universiteiten om eventuele samenwerking bij veelbelovende onderzoeksprojecten in kaart te brengen. “Het zei mij destijds helemaal niets”, zegt Van der Roest nu. “Uiteraard wist ik dat professor Lettinga uit Wageningen in de jaren ’70 al bacteriële slibkorrels had gezien in de anaerobe waterzuivering bij CSM. Het idee dat korrelslib de waterzuivering zou kunnen versnellen omdat het sneller bezinkt, vonden Mark en ik interessant genoeg om verder uit te zoeken. Juist omdat nabezinkinktanks enorm veel ruimte in beslag nemen.” Met een subsidie van technologiestichting STW en financiële ondersteuning van STOWA werd in het lab en via desktoponderzoek de haalbaarheid van de aërobe korrelsibtechnologie voortgezet. Cora Uijterlinde, programmamanager bij STOWA, spreekt van een fundamentele verandering. “De waterschappen waren gewend aan actief slib in vlokvorm. En nu werden het ineens korreltjes. Bovendien ging het om het hart van een rwzi.”

Technologische doorbraak

Het lab- en desktoponderzoek leidde in 2003 tot een STOWA-pilotonderzoek op rwzi Ede. Hier bereikten de onderzoekers in 2005 de technologische doorbraak om aëroob korrelslib te vormen. Bij meerdere waterschappen werden pilots uitgevoerd. Niet alleen om de operators vertrouwd te maken met de technologie, ook om te kijken of het zuiveringsprincipe op andere rwzi’s zou werken. Dat bleek het geval. Helle van der Roest ging vol enthousiasme op zoek naar waterschappen die een full scale installatie wilden realiseren. Waterschap Hollandse Delta zag potentie in de nieuwe zuiveringstechnologie voor rwzi Zuidland. Vooral vanwege de ruimtebesparing (geen nabezinktanks), het gunstige energieverbruik én de uitstekende effluentkwaliteit. Het bestuur durfde het financiële risico destijds echter niet te nemen. Van der Roest week daarop uit naar Zuid-Afrika en Portugal om pilots te draaien. Het leidde volgens hem tot andere verhoudingen tussen de betrokken partijen. “Wij werden als ingenieursbureau gedwongen de aannemersrol te pakken. Maar wij zijn geen aannemer. En het financieel risico was voor ons alleen ook te groot.” Het traject werd in 2006 daarom voortgezet in een publiek-private samenwerking: het Nationaal Nereda Ontwikkelings Programma (NNOP). Deelnemers waren TU Delft, DHV, STOWA en zes waterschappen.

Foto van twee glazen. De linker is gevuld met water en slibkorrels en de rechter met water en slibvlokken. De slibkorrels nemen veel minder ruimte in dan de slibvlokken.

Links slibkorrels, rechts slibvlokken.

Launching customer

Douwe Jan Tilkema, directeur van Waterschap Vallei en Veluwe (één van de NNOP-deelnemers), voerde een jaar lang gesprekken met het ingenieursbureau en het bestuur van het waterschap over de verdeling van het financiële risico. “Eerst was ik sceptisch. Als deze nieuwe technologie echt zo goed zou werken, moest het toch mogelijk zijn om garanties af te geven?” Maar zo werkt innovatie niet, realiseert hij zich nu. “De visie moet duidelijk zijn: waar wil je als waterschappen en bedrijfsleven naar toe werken? Innovatie kenmerkt zich door scopewijzigingen, onverwachte tegenslagen en andere hobbels. De uitkomst is nooit zeker. Dat staat haaks op de traditionele werkwijze van waterschappen. Die zijn gewend om installaties te bouwen met garanties op de prestaties, volgens een planning en via duidelijke geldstromen.”
Tilkema’s niet aflatende enthousiasme had succes. Koning Willem-Alexander (destijds nog prins) opende uiteindelijk in 2012 de eerste full scale installatie bij ‘launching customer’ Waterschap Vallei en Veluwe in Epe

Geleerde lessen

Alle betrokkenen van destijds hebben naar eigen zeggen veel geleerd van het innovatietraject. Van Loosdrecht benadrukt dat het essentieel is dat iedereen de rol vervult die bij zijn positie hoort. “De TU Delft bouwt geen pilot plants. De waterschappen zijn hiervoor aan zet.” Ware innovatie komt volgens hem voort uit de juiste mensen, een goede ‘klik’, onderling vertrouwen, wederzijds enthousiasme, verregaande samenwerking en een flinke dosis doorzettingsvermogen. “Richt een innovatietraject vooral niet als een proces in met allerlei contracten. Dat leidt alleen maar tot ellenlange discussies met juristen.” Tilkema wijst op het belang om vanaf het begin van een innovatietraject op een open wijze met elkaar samen te werken, ieder ook vanuit zijn eigen rol. “Partijen moeten bereid zijn om een langjarig proces van doorontwikkeling van een technologie samen uit te voeren. In de wetenschap dat er geen garanties zijn dat het ook echt lukt.” Verder pleit hij voor een langetermijnperspectief. “Ga er maar vanuit dat een paar jaar niet voldoende is.”

Van der Roest ten slotte stelt dat het lang heeft geduurd voor de technologie vanuit het lab in de praktijk is gerealiseerd. “Het Nereda-traject is een lichtend voorbeeld voor andere innovaties. Maar we moeten leren om in een veel kortere tijd met elkaar samen te werken. En we moeten ervoor zorgen dat we op een eerlijke manier de opbrengsten en risico’s verdelen.” Dat gebeurt nu via een ‘revolving fund’ waarbij een deel van de opbrengsten van licentieovereenkomsten van de Nereda-technologie in het buitenland terugvloeien naar fundamenteel (NWO) en toegepast onderzoek (STOWA). “Hier ben ik nog het meest trots op.”

Nereda® in het kort

Nereda® is een innovatieve technologie voor biologische afvalwaterzuivering waarbij het zuiveringsslib geen vlokken vormt, maar korrels (aëroob korrelslib’). Deze bezinken veel sneller waardoor geen nabezinktanks nodig zijn. Dankzij het korrelslib kunnen alle zuiveringsprocessen cyclisch in tijd en in één reactor plaatsvinden. Stikstof en fosfaat worden hierbij op een biologische en duurzame wijze verwijderd, zonder chemicaliën. Dit leidt tot een compacte installatie, die minder ruimte in beslag neemt, minder energie verbruikt en effluent van hoge kwaliteit levert.

Nereda? Kaumera!

Kaumera Nereda Gum, kortweg Kaumera, is een biobased grondstof die kan worden gewonnen uit de slibkorrels die zich vormen bij het Nereda zuiveringsproces. In het Nationaal Kaumera OntwikkelingsProgramma werken de waterschappen Vallei en Veluwe & Rijn en IJssel, (namens de vier andere Kaumera koploperwaterschappen), STOWA, Royal HaskoningDHV en de TU Delft nauw samen, met als doel de biobased grondstof terug te winnen, te verwaarden en te vermarkten. Biotechnologiebedrijf Chaincraft sloot in 2017 aan om het product op de markt te brengen. Begin 2020 werd Kaumera voor het eerst geleverd, aan een landbouwbedrijf. Dat gebruikt het als een biostimulant, een middel waardoor gewassen in de landbouw beter groeien en minder gevoelig zijn voor ziektes. Kaumera kan goed als bindmiddel dienen voor coatings en composieten materialen. De brandwerende eigenschappen maken het zeer geschikt voor bouwtoepassingen. Een coating van Kaumera en klei op pastgestort beton laat het beter uitharden. Ook is er minder cement nodig voor eenzelfde betonkwaliteit.

Ecologische sleutelfactoren: weten hoe het zit onder water, en ernaar handelen

“In de jaren negentig zagen we dat het planten- en dierenleven onder water slecht functioneerde. Maar we wisten niet goed waarom,” zegt Bas van der Wal, programmamanager Watersystemen van STOWA. Dat moest anders, vonden velen. Inmiddels weten waterbeheerders aan de hand van watersysteemanalyses en met behulp van ecologische sleutelfactoren veel beter hoe ze wateren ecologisch weer tot leven kunnen brengen. Maar dat had wel even tijd nodig.

Al in 1988 werkte STOWA aan ecologische beoordelingssystemen die de toestand van wateren in beeld brachten en een indicatie gaven van de oorzaken. “Die waren rond 2000 gereed, maar raakten op de achtergrond door de Kaderrichtlijn Water die dat jaar werd geïmplementeerd. Een Alterra-publicatie stelde dat het behalen van KRW-doelen de doodsteek zou betekenen voor de landbouw. Juist omdat daarvoor de stikstof- en fosfaatbelasting, deels afkomstig uit de landbouw, drastisch zou moeten worden teruggebracht. Overal begonnen waterbeheerders maatregelen te nemen om de waterkwaliteit te verbeteren. Maar het luidde volgens Van der Wal eveneens een teruggang in het systeemdenken in. “De KRW redeneerde vanuit maatregelen. Ook vereiste de richtlijn een vorm van monitoring die enkel ecologische systemen beschreef, maar niet verklaarde. Waterschappen namen in het begin vooral maatregelen die zij zelf konden uitvoeren, zoals natuurvriendelijke oevers, vispassages en baggerwerk. Eigenlijk wisten we al dat Nederland alleen daarmee de doelen waarschijnlijk niet zou halen.”

Stoplichten

Intussen werkte een team bevlogen ecologen aan een overkoepelend model om de ecologische toestand van wateren wél te verklaren (waarom is het zoals het is?), waaronder Maarten Ouboter en Laura Moria van Waternet, Sebastiaan Schep van Witteveen+Bos en Gerben van Geest van Deltares. Dit wordt nu gezien als de voorloper van de huidige sleutelfactorensystematiek. Uitgangspunt was een systeembenadering waarbij veel breder werd gekeken dan, zoals ze zelf zeiden: ‘de grenzen van de beschoeiing’. Er ontstond een model met negen stoplichten of ‘sleutelfactoren’: alle stoplichten moeten op groen staan om de waterkwaliteit te verbeteren. Er is daarbij ook sprake van een volgordelijkheid. Het heeft geen zin om het derde stoplicht op groen te krijgen, als de stoplichten 1 en 2 nog op rood staan. Vooral over de ordening van de eerste drie - productiviteit water (externe nutriëntenbelasting, red), lichtklimaat en productiviteit bodem (nalevering nutriënten uit de waterbodem, red.) - is volgens Sebastiaan Schep veel gepraat: “Je wilt het model simpel houden, maar er ook aan kunnen rekenen. Steeds gingen we het veld in om te controleren of onze gedachten standhielden. Naast een diagnose, moest ook bijsturing mogelijk zijn.” Mede-ontwikkelaar Maarten Ouboter van Waternet: “Vanaf 2001 stortten we ons op de monitoring. Dit leverde nooit eerder systematisch gemeten gegevens op over bijvoorbeeld lichtuitdoving onder water, bepalend voor de groei van onderwatervegetatie. Al die kennis is nodig om te snappen wat er buiten gebeurt.”

Van helder naar troebel

Wat ook meehielp bij de hernieuwde aandacht voor het ‘watersysteemdenken’ was volgens Van der Wal de publicatie ‘Van helder naar troebel en weer terug (2008-04)’ van het Kennisnetwerk Ontwikkeling en Beheer Natuurkwaliteit (OBN). Toen STOWA hetzelfde rapport opnieuw uitgaf, maar nu met een mooie lay-out en een samenvatting, sloeg het direct aan. “Het verklaarde waarom een watersysteem helder (d.w.z. met waterplanten) of troebel (d.w.z. met algen) is. Maar ook dat het belangrijk is om de effecten van maatregelen te kennen en je soms veel maatregelen tegelijk moet nemen voordat verandering optreedt; systemen verzetten zich totdat een kritische grens wordt overschreden en passen zich daarna acuut aan.”

Watermozaïek

In het programma Watermozaïek, dat STOWA tussen 2010 en 2012 uitvoerde, werd de systeembenadering in een groot aantal samenhangende projecten verder uitgewerkt. Van der Wal: “We maakten in die tijd ook kennis met de stoplichtenmethode van Waternet, die we cadeau kregen. We ontwikkelden deze binnen het programma verder tot wat we nu kennen als de ecologische sleutelfactoren.” STOWA bracht de onderliggende systematiek van de sleutelfactoren aan de man door er veel over te communiceren. “We maakten folders, brochures, vroegen er aandacht voor en maakten iconen en een beeldmerk van de negen factoren bij elkaar. Vooral het gezamenlijke beeldmerk heeft geholpen. Waterbeheerders kregen er zodoende letterlijk een beeld bij.”

Systeemanalyse

Bovendien kregen de systeemdenkers volgens Van der Wal het tij mee, omdat de werkwijze ‘van-maatregel-naar-maatregel’ niet werkte. “Iedereen begon te beseffen dat er een systeemanalyse nodig was, als we met de huidige aanpak de doelen niet zouden halen. En daar zag het naar uit.” De sleutelfactoren boden waterschappen praktische handvatten bij het identificeren van de zwakke schakels in het systeem en het aanpakken daarvan, zodat waterbeheerders (kosten)effectief aan de slag konden.

STOWA deed meer om te zorgen voor een succesvolle uitvoering van de KRW. In 2018 bracht het een Handreiking KRW-doelen uit die stelde dat een waterkwaliteitsdoel moest passen bij de potentie van het systeem. En die potenties ken je alleen door een goede analyse van je systeem. De handreiking geldt intussen als instructie voor het schrijven van de stroomgebiedbeheerplannen.

Waterschappen hebben voor het afleiden van doelen die passen bij de potenties inmiddels veel systeemanalyses uitgevoerd en de sleutelfactoren zijn uitgegroeid tot een standaard-tool. De inbreng van STOWA is daarbij volgens Schep essentieel geweest. “STOWA zorgde voor een platform waarin theorie en praktijk elkaar ontmoetten.” Ouboter stelt: “De sleutelfactoren zijn onmisbaar gebleken om watersystemen te ontwikkelen onder druk van de overbelasting door de landbouw, woningbouw en recreatie. Ecologie is een van de performance-indicatoren om gebieden ‘volhoudbaar’ en milieubestendig te laten bloeien. Doorgaan met monitoring, leren en samenwerken zijn daarbij essentieel om te blijven begrijpen wat er gebeurt. Anders gaat de geboekte vooruitgang net zo hard weer ten onder.” Van der Wal: “De grote verdienste van de ecologische sleutelfactoren is dat ze duidelijk maken dat waterkwaliteit niet alleen de verantwoordelijkheid is van waterbeheerders. Waterkwaliteit raakt de inrichting van het openbaar gebied en vooral de inrichting van de landbouw. Als je die niet verandert, ga je de KRW-doelen niet halen. Hiervoor zijn de bestuurders aan zet. Er zullen moeilijke keuzes gemaakt moeten worden.”

Ga naar www.ecologischesleutelfactoren.nl voor meer informatie


(Klik de iconen voor meer informatie onder de infographic)

Foto met Ludolph Wentholt, Robin Biemans en Henk van Hemert

ORK: ijzersterk teamwerk

ORK ontrafelt geheimen regionale keringen 

Een baanbrekende wetenschappelijke doorbraak kan het Ontwikkelingsprogramma Regionale Keringen (ORK) niet op haar conto schrijven. Maar dankzij ORK hebben regionale keringen de afgelopen decennia wel veel van hun geheimen prijsgegeven. Onder leiding van STOWA ontwikkelden de betrokken overheden waardevolle richtlijnen en toetsvoorschriften voor regionale keringen. De kracht van het programma zit vooral in de constructieve samenwerking tussen de uitvoerende waterschappen en toezichthoudende provincies.

Henk van Hemert en Robin Biemans voeren - onder de bezielende leiding van STOWA-programmamanager Ludolph Wentholt - vanuit STOWA al jaren samen de regie op het ORK-programma. Henk als bevlogen cijferaar, altijd bereid tot een mini-college waterveiligheid, Robin als opgeruimde alleskunner die alle programma-eindjes aan elkaar knoopt. Robin is ook de schrijver van het tweewekelijks ORK-blog op www.waterweren.org. De ORK-organisatie heeft verschillende groepen, met in totaal zo’n 40 deelnemers. 

Al die groepen hebben elk hun eigen overlegmomenten. En jaarlijks is er een landelijke bijeenkomst - de Kennisdag Regionale Keringen – waar alle waterkeringspecialisten bij elkaar komen. Daar worden de meest actuele kennis en inzichten met elkaar gedeeld.

In april vorig jaar ging de vierde fase van het Ontwikkelingsprogramma Regionale Keringen van start, met als motto ‘slim investeren & uitlegbaar veilig’.

Meer weten? Ga naar www.stowa.nl/ork4

Evert Hazenoot is een van de grondleggers van ORK, het langlopende programma waarin STOWA samen met vertegenwoordigers van provincies en waterschappen (in opdracht van IPO en de Unie van Waterschappen) diezelfde provincies en waterschappen concrete handvaten geeft voor het beoordelen en toetsen van regionale keringen. Hij herinnert zich als de dag van gisteren dat in de zomer van 2003 een veendijk in Wilnis doorbrak. Dat was een keerpunt. “Ik werkte destijds voor de provincie Utrecht en wij waren toezichthouder van die dijk in Wilnis. Dat een dijk in een droge periode kon doorbreken, was flink schrikken. De doorbraak zorgde voor urgentie bij bestuurders. Zij besloten toen om regionale keringen, net als primaire keringen, te gaan normeren. Dat was overigens ook hard nodig.”

Wilnis

Expert Henk van Hemert werkte destijds als onafhankelijk adviseur voor STOWA. “Deltares onderzocht de oorzaak van de doorbraak van de dijk in Wilnis. In opdracht van STOWA startte ik samen met Evert Hazenoot met het programma ‘Veendijken en droogte’, waar de provincies en waterschappen aan tafel kwamen. In het begin voelden de waterschappen zich erg in de gaten gehouden, maar gaandeweg ontstond er wederzijds vertrouwen omdat we met het ORK-programma de belanghebbende partijen bij elkaar aan tafel brachten.”

Berekeningen

Hazenoot vertelt dat ORK startte met de systematiek voor primaire keringen. “Natuurlijk zit er verschil tussen primaire en regionale keringen, maar de wijze van normeren bleek ook bruikbaar voor regionale keringen.” Alle keringen werden getoetst volgens de overschrijdingsnormen die destijds golden voor primaire keringen. Hazenoot: “Maar regionale keringen zijn ook wezenlijk anders. Het dwarsprofiel kan elke kilometer verschillen. Er liggen kabels en leidingen in de dijken en je hebt te maken met woningbouw. We moesten dus op zoek naar een andere structurele veiligheidsaanpak. Binnen ORK zijn we met die zoektocht gestart.“

Praktijkproeven

Ook Cees de Boer van het Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier refereert aan de goede samenwerking. “Door praktijkproeven, zoals de bezwijkproef in de Leendert de Boerspolder, brachten we theorie en praktijk dichter bij elkaar.” Van Hemert: “Onder gecontroleerde omstandigheden lieten onderzoekers in de Leendert de Boerspolder een echte dijk bezwijken. Eerdere onderzoeken leverden een nieuwe rekenregel op om de stabiliteit van keringen nauwkeuriger te bepalen. Met de bezwijkproef in de Leendert de Boerspolder konden we zien of die nieuwe rekenregel een juiste voorspelling deed. De proef was een succes. De rekenregel voorspelde de tijd van bezwijken en de vorm van het glijvlak heel accuraat.”

Bezwijkproef in de Leendert de Boerspolder

Deze foto laat de Leendert de Boerspolder zien voor de doorbraakproef.

Integrale benadering

“Tegenwoordig werken we veel integraler dan vroeger”, vertelt procesmanager Robin Biemans die sinds 2015 voor STOWA aan ORK werkt. “In de tijd van Wilnis werd de dijk als een systeem op zich gezien. Tegenwoordig wordt de dijk veel meer als onderdeel van het watersysteem gezien. Je ook aan veiligheidsmaatregelen in de omgeving van de dijk denken. Het plaatsen van een gemaal of het creëren van overloopgebieden heeft immers ook invloed op de waterveiligheid. Op die manier kan een waterschap doelmatiger werken. Maar het betekent wel dat je intensief met de omgeving aan de slag moet.”

Omgevingsmanagement

De Boer: “Na Wilnis zijn de waterschappen veelvuldig met belanghebbenden in gesprek gegaan omdat in hun leefomgeving vaak ingrijpende maatregelen moesten worden uitgevoerd. Goed met de omgeving in gesprek zijn en samen de plannen uitvoerbaar maken, vereist intensief overleg en wederzijds vertrouwen. Een nieuw vakgebied als omgevingsmanagement is nu net zo belangrijk voor een succesvolle kadeverbetering als de technische voorbereidingen. Waterschappen weten verschillende maatschappelijke belangen gelukkig steeds beter te combineren.”

Regionale verschillen

Praktijkproeven zijn nog altijd een wezenlijk onderdeel van het werk van het programma. Biemans: “Op dit moment lopen er vier pilots bij vier waterschappen in verschillende, geografische gebieden. De bedoeling is om te kijken hoe we de huidige veiligheidsbenadering kunnen verbeteren met alles wat we de afgelopen jaren hebben geleerd bij zowel de primaire als regionale keringen. Het is nu nog niet bekend welke aanpassingen we zullen doen. Maar we zien grote verbetermogelijkheden op het gebied van regionale differentiatie, bewezen sterkte en toetsen op degradatie.”

Springlevend

Door de jaren heen is er veel kennis opgedaan over de sterkte en de faalmechanismen van regionale keringen, waarbij ook de haalbaarheid en betaalbaarheid is meegenomen. Maar de onderzoeken zijn nog lang niet voltooid. Van Hemert: “ORK is nog steeds springlevend. De groep is en blijft enthousiast, actief en betrokken. We komen een aantal keer per jaar bij elkaar en delen dan ervaringen, onderzoeken of brandende vragen. Iedereen weet ook dat er voor relevante projecten snel geld beschikbaar is. Dat is de kracht van het programma. En er liggen nog steeds voldoende vragen om in programmaverband te beantwoorden. Wij blijven dus nog wel even bezig.”

Actuele neerslagstatistieken: kans op heftige buien en gevolgen nauwkeurig te berekenen

Extreme regenval komt steeds vaker voor. De overstromingen in Zuid-Limburg, rondom Luik en in Duitsland liggen nog vers in het geheugen. Sinds 2019 hebben waterschappen een goedgevulde gereedschapskist met actuele neerslagstatistiekproducten. Daarmee kunnen ze zien hoe groot de kans is op extreme neerslag in hun verzorgingsgebied. De actualisatie zelf bleek een groot en uitdagend project, aldus de opdrachtgevende programmamanager Michelle Talsma.

Directe aanleiding voor het actualiseren van de neerslagstatistieken waren de klimaatscenario’s die het KNMI in 2014 publiceerde. Maar eigenlijk lag de aanleiding al in de jaren ’90, weet waterschapper Kees Peerdeman, die namens STOWA voorzitter was van de begeleidingscommissie van de actualisering. “Bij extreem hoogwater door zware regenval in Duitsland en Frankrijk in 1993 en 1995 trad de Maas buiten zijn oevers. In 1995 moest in Midden-Nederland een kwart miljoen mensen worden geëvacueerd. In juni 1998 was door het hele land sprake van extreem weer met zware regen en onweer. Het waren de eerste duidelijke tekenen van klimaatverandering. Om te onderzoeken hoe de waterschappen daarop moesten inspelen, werd de commissie Waterbeheer 21e eeuw opgericht. Die commissie liet de toen bekende neerslagstatistieken actualiseren en kwam in 2000 met de eerste nieuwe klimaatscenario’s.”

Eerste samenwerking

In 2003 legden de overheden in het Nationaal Bestuursakkoord Water vast hoe ze het beperken van wateroverlast landelijk gingen aanpakken. Naar aanleiding daarvan gingen KNMI en HKV voor het eerst samenwerken om nieuwe neerslagstatistieken te ontwikkelen, in 2004 resulterend in het STOWA-rapport ‘Statistiek van extreme neerslag in Nederland’.

In 2006 en 2014 actualiseerde het KNMI de klimaatscenario’s. De neerslagstatistieken waarmee werd gewerkt, waren toen inmiddels tien jaar oud. Peerdeman: “De statistieken liepen niet meer in de pas met de klimaatverandering. Bovendien werden destijds steeds onderdelen, deelverzamelingen van de neerslagstatistieken geactualiseerd. Het was geen geheel. In overleg met HKV en het KNMI hebben we in 2014 een projectvoorstel gemaakt om de hele set van neerslagstatistieken te laten updaten door deze partijen, op basis van de nieuwste klimaatscenario’s.”

Geen routineklusje

Die actualisatie bleek geen routineklusje. Peerdeman: “Er zaten heel wat haken en ogen aan. In de meetgegevens van 1906 tot 2014 werd het effect van de klimaatverandering weggemiddeld. Als je hier niet voor corrigeert, krijg je de gemiddelde neerslagkarakteristieken van de vorige eeuw. Aangezien we de neerslagkarakteristieken van nú willen gebruiken, moesten de meetgegevens worden gecorrigeerd voor de opgetreden verandering. Dit noemen we detrending.”

In 2015 werden de neerslagstatistieken voor de langere duren (24 uur tot 8 dagen) opnieuw vastgesteld, drie jaar later die voor de kortere duren (10 minuten tot 24 uur). Deze twee deelverzamelingen bleken echter niet logisch op elkaar aan te sluiten. “De korte duur nam nog veel sterker toe dan de lange. Dat moest wel op één lijn met elkaar worden gebracht, zodat alles logisch op elkaar aansloot”, vertelt hydroloog Hans Hakvoort. Hij was als klimaatveranderingsexpert van HKV nauw betrokken bij het project. “Het was een flinke uitdaging om het klimaateffect goed te verwerken in de statistieken en ook om kortere en langere termijn consistent te maken. We zijn nu misschien wel het enige land in de wereld dat zo´n consistente set heeft voor neerslaggebeurtenissen van tien minuten tot en met tien dagen, met een herhalingstijd van twee keer per jaar tot eens in de tienduizend jaar.”

Foto van akkerbouwer op ondergelopen land als gevolg van de overstromingen in  2021.

Goede samenwerking

De samenwerking tussen het KNMI en HKV, onder regie van STOWA, verliep volgens de betrokkenen heel goed. “Het KNMI en HKV werkten al langer samen en zo ontstond een geschikte combinatie om de neerslagstatistieken grondig te actualiseren en verder uit te breiden”, zegt Jules Beersma van het KNMI, klimaatstatisticus op het gebied van extreme neerslag en droogte. “De samenwerking met HKV was heel belangrijk, want zij staan dichter bij de waterschappen dan het KNMI. Zo konden we producten ontwikkelen die praktisch toepasbaar zijn en voor waterschappen makkelijk zijn in het gebruik. De begeleidingscommissie van dit project speelde hierin ook een belangrijke rol. De leden konden meekijken tijdens het proces van actualisatie. Zij werden uiteindelijk ook de gebruikers.”

Degelijkheid en deadlines

De betrokkenen hebben van het project geleerd dat degelijkheid uiteindelijk belangrijker is dan deadlines. “De actualisatie, inclusief het ontwikkelen van het pakket aan neerslagproducten, heeft uiteindelijk vijf jaar geduurd. De begeleidingscommissie was blij met het gedegen werk dat werd geleverd en met de uiteindelijke samenhangende set aan producten waarmee ze kunnen werken”, vertelt Peerdeman. Maar er waren wel wat waterschappen die moeite hadden met de verschillende aanpassingen van de neerslagstatistieken binnen een aantal jaar. “Die hadden hun wateropgaven sterk gekoppeld aan de statistieken. Uiteindelijk gingen alle waterschappen wel mee in de aanpassingen. We hebben geleerd dat je in zo’n proces een beetje flexibel en geduldig moet zijn.”

Regenmeters

Peerdeman refereert hiermee onder meer aan het feit dat het KNMI bij het berekenen van regionale verschillen in de neerslag tegen een praktisch probleem aanliep. Dat weet Beersma van het KNMI nog goed. “We hebben ruim een jaar vertraging opgelopen, omdat een deel van de nieuwe handregenmeters in het land naar verloop van tijd bleek te lekken. Dat heeft mij geleerd dat je altijd rekening moet houden met het onverwachte, hoe goed je plan en je planning ook is. STOWA koos accuratesse boven snelheid. Het identificeren en corrigeren van de meetfouten door de lekkages vergde veel van het geduld van de opdrachtgever en de eindgebruikers. Maar het loonde de moeite.”

Tot slot: wat maakt de nieuwe neerslagstatistieken nu zo belangrijk? Volgens alle betrokkenen beschikken de waterschappen ermee over een uniek pakket aan actuele samenhangende neerslagproducten. Daarmee kunnen ze zien hoe groot de kans op heftige buien is, berekenen of hun watersystemen deze buien aankunnen, zien waar de grootste risico´s op overlast zitten én op basis daarvan de meest (kosten)effectieve maatregelen nemen. De verwachting is dat door klimaatverandering hevige buien steeds vaker gaan voorkomen, waarmee het belang van goede statistieken alleen maar verder toeneemt. Hoe belangrijk dat is, bleek deze zomer maar weer eens, toen Nederland werd geconfronteerd met buien met een herhalingstijd van 1000 jaar.

De neerslagproducten zijn te vinden op www.meteobase.nl. Op www.stowa.nl/neerslagstatistieken vindt u een brochure en het achtergrondrapport over de nieuwste neerslagstatistieken (2015-10A, 2018-12A en 2019-19A). Zoek op ‘neerslagstatistieken’.

STOWA Publicaties

Hier vindt u de digitale uitgaven van STOWA waaronder het digitale magazine Ter Info.
Volledig scherm