Nieuwe indoor Wave Overtopping Simulator

Hoe lang blijft een dijk veilig als golven over de dijk slaan en de beschermende graslaag wegspoelt? UT-promovendus Niels van der Vegt gaat dat onderzoeken met een nieuwe indoor Wave Overtopping Simulator (iWOS). Van der Vegt nam het afgelopen jaar het detailontwerp van deze unieke onderzoeksfaciliteit voor zijn rekening. De simulator is gebouwd in het Hydraulic Engineering Laboratory in Delft en maakt het mogelijk om op grote schaal én onder gecontroleerde omstandigheden te onderzoeken hoe overslaande golven dijken beschadigen.

Golven die tijdens hoogwater over een dijk slaan, kunnen flinke stukken graszode wegslaan en uiteindelijk ook de onderliggende kleilaag aantasten. Hoe dat erosieproces precies verloopt, is nog onvoldoende bekend. Dat maakt het lastig om goed te voorspellen hoe lang een beschadigde dijk veilig blijft.

Niels van der Vegt, promovendus bij het cluster Marine and Fluvial Systems in het departement Civiele Technologie & Management aan de UT, wil daar verandering in brengen. De realisatie van de nieuwe simulator vormt een belangrijk onderdeel van zijn promotieonderzoek. Met de iWOS kan hij de krachten en stromingspatronen van overslaand water gedetailleerd meten en deze vervolgens koppelen aan de schade die aan een dijk ontstaat.

Tot nu toe worden proeven met overslaande golven vaak buiten uitgevoerd, op bestaande dijken. Een grote bak met water wordt bovenop de dijk geplaatst. Wanneer de klep wordt geopend, stort een grote hoeveelheid water over het talud naar beneden.

Die veldproeven benaderen de werkelijkheid goed, maar hebben een belangrijk nadeel: in de bruisende en kolkende watermassa is nauwelijks te zien wat er precies gebeurt. Na vele golven is de schade aan gras en klei zichtbaar, maar de interne structuur van de stroming en de krachten die de erosie veroorzaken zijn moeilijk te meten.

Het idee voor een indoorversie kwam van Jord Warmink, Suzanne Hulscher (beiden UT) en Bas Hofland (TU Delft). Van der Vegt werkte het afgelopen jaar aan het detailontwerp van de simulator. Zo ontstaat een onderzoeksomgeving die de schaal van buitenproeven combineert met de controle en meetmogelijkheden van een laboratorium.

2.500 liter water
De iWOS is sinds september 2026 klaar voor gebruik. Het waterreservoir staat bijna tegen het plafond en bereikt een maximale hoogte van acht meter. Het kan worden gevuld met 2.500 liter water. Bij een proef stroomt het water met snelheden tot tien meter per seconde over een kunstmatige dijk naar beneden.

De teen van de dijk wordt van glas gemaakt, zodat onderzoekers ook in de grote schuimende watermassa kunnen meten wat er gebeurt. Met onder meer hogesnelheidscamera’s, ultrasoon geluid, aeratiesensoren en drukmeters worden de snelheid, turbulentie en krachten van het water in kaart gebracht.

Wat gebeurt er als het gras verdwenen is?
Van der Vegt is de eerste onderzoeker die met de nieuwe faciliteit aan de slag gaat. Hij onderzoekt de stromingspatronen en belasting in een erosiegat. Daarbij richt hij zich specifiek op wat er gebeurt nadat de sterke graslaag van een dijk is weggespoeld en de onderliggende kleilaag bloot komt te liggen.

Meer inzicht in de erosie van die kleilaag kan helpen om nauwkeuriger te bepalen hoeveel schade een dijk daadwerkelijk kan verdragen. Mogelijk blijken grasbeklede dijken sterker dan in de huidige veiligheidsbeoordelingen wordt aangenomen. Als dat kan worden aangetoond, kunnen sommige dijkversterkingen mogelijk worden uitgesteld of anders worden uitgevoerd en kan het onderhoud efficiënter worden ingericht.

Ook Hofland ziet daarin de grote meerwaarde van de nieuwe faciliteit: “Met deze nieuwe gegevens kunnen we de stroming van het water koppelen aan erosie. Hoe lang gaat een dijk nog mee als het gras eraf is gespoeld? Wanneer faalt de dijk? Met het onderzoek dat nu van start gaat, kunnen we beter inschatten hoe goed onze dijken ons nog beschermen bij hoogwater.”

Na het eerste onderzoek van Van der Vegt kan de iWOS worden ingezet voor een breed scala aan studies naar dijkveiligheid. Zo kunnen onderzoekers verschillende dijkbekledingen en dijkgeometrieën testen, overgangen tussen materialen onderzoeken en kleimonsters van bestaande dijken beproeven.

De iWOS-faciliteit is mogelijk gemaakt binnen het Future FRM techproject, dat wordt gefinancierd vanuit het Perspectiefprogramma van NWO, samen met STOWA, Rijkswaterstaat, de Universiteit Twente en TU Delft. De realisatie van de faciliteit maakt deel uit van het promotietraject van Niels van der Vegt aan de Universiteit Twente. Zijn onderzoek wordt begeleid vanuit de Universiteit Twente, TU Delft en Deltares. De bouw is uitgevoerd met ondersteuning van TU Delft DEMO en de labtechnici van het TU Delft Hydraulic Engineering Lab.