NL2013553A - Waterkering, in het bijzonder een dijk. - Google Patents

Description

Titel: Waterkering, in het bijzonder een dijk.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een waterkering, in het bijzonder een dijk, omvattende een binnentalud, een kruin en een buitentalud, waarbij het buitentalud aan de waterzijde is gelegen.

Dergelijke dijken worden sinds mensenheugenis langs bijvoorbeeld rivieren of andere al dan niet stromende waterlichamen met wisselende waterstand toegepast. In het algemeen met succes. Echter bij bijzonder hoge waterstand kan de dijk onstabiel worden en bezwijken. Dit kan het gevolg zijn van een stijging van de waterspanning in en onder de dijk. Dit gaat ten koste van de effectieve grondspanning met als gevolg verlies van schuifsterkte waardoor de stabiliteit afneemt. De dijk kan daardoor aan de achterzijde (d.w.z. de van het te keren water afgekeerde zijde, ook wel stabiliteitszone genaamd) afbrokkelen en verschuiven of langs een diep glijvlak bezwijken. Daarop kan een dijkdoorbraak volgen.

Vanwege de opwarming van de aarde (’’global warming”), in het bijzonder door de uitstoot van broeikasgassen, wordt verwacht dat de zeespiegel de komende decennia zal stijgen. Dit betekent dat voor bepaalde gebieden de bestaande dijken moeten worden aangepast. Met name voor Nederland, waarvan een deel zich bevindt onder de waterspiegel, is het probleem van (te lage) dijken hoog op de agenda van de Nederlandse overheid geplaatst.

Om het effect van bijzonder hoge waterstanden te bestrijden, worden dijken traditioneel versterkt of verzwaard. Bijvoorbeeld door het plaatsen van een stabiliteitsberm en/of pipingberm in de stabiliteitszone van de dijk. Of door toepassen van ruimtebesparende, zgn. constructieve elementen, zoals damwanden, diepwanden en dergelijke. Wanneer een dijk niet voldoende stevigheid heeft om de druk van het water te weerstaan dan kan deze door civiel technische ingrepen verstevigd worden. Een manier is het aanbrengen van een binnenberm zoals bij een zeedijk. Daarnaast kan een dijk verstevigd worden of er kan een ander materiaal gebruikt worden voor de afdeklaag. Bij het verbreden wordt er van meerdere materialen gebruikgemaakt zoals kleikorrels, schuimbeton, polystyreenschuim, en flugzand.

Op een dijk zelf wordt veelal een bekleding aangebracht. Deze bekleding kan natuurlijk zijn in de vorm van gras maar ook uit kunstmatige materialen bestaan. Dijken worden bekleed om meerdere redenen maar de belangrijkste functie van het bekleden is het tegengaan van erosie door golfoverslag. Bovendien vergroot het de waterdichtheid. Daarnaast zorgt de bekleding van een dijk ervoor dat deze gebruikt kan worden voor overige functies en kan het een beperking in het onderhoud opleveren. Ook kan de bekleding een rol spelen in de esthetische waardering van een dijk, zoals de inpassing in het landschap. Dijken die niet intensief gebruikt/belast worden, worden in de meeste gevallen bekleed met gras.

Wanneer gras niet genoeg bescherming biedt, wordt er gebruikgemaakt van andere materialen zoals stenen, puin, asfalt, gabions en speciale kunststofmatten (geotextiel). De keuze van het materiaal hangt onder meer af van het overstromingsrisico, het soort dijk, de kosten en het uiterlijk van het afdekmateriaal. Wanneer één materiaal niet voldoende functievervulling geeft kan er een combinatie van materialen gebruikt worden om de dijk aan de functie te laten voldoen.

Verder is bekend dat de stabiliteit van dijken kan worden ondermijnd door de aanwezigheid van bepaalde dieren, zoals mollen. Mollen graven onderaardse gangenstelsels die een nadelige invloed op de dijkstabiliteit uitoefenen.

Uit de Nederlandse octrooipublicaties NL1023362 en NL1003138 is een element voor het bekleden van een oever of een dijk bekend. Verder is uit NL 1009578 een uitvoeringsmethode voor het aanbrengen van een doek of folie op een talud of dijk bekend. EP 0 554 330 heeft betrekking op een kunstgrasveld bestaande uit een onderbouwconstructie en een daarop aangebrachte toplaag, waarbij de toplaag vezels bevat die op regelmatige afstand van elkaar zijn aangebracht, die in de lengterichting van de vezel gezien dieper in de grond steken dan boven de grond uitkomen, met tussen de vezels ingezaaid natuurlijk gras, in een voedingsbodem op de onderbouw.

Het Amerikaans octrooi US 6,524,027 heeft betrekking op een methode voor het stabiliseren van de ondergrond van een helling met een hellingshoek van minder dan 45 graden waarbij een geosynthetische laag grenzend aan het oppervlak van de helling wordt aangebracht, zodanig dat de vegetatie wordt gestabiliseerd op het oppervlak van de helling voor het vasthouden van de bodem grenzend aan het oppervlak van de helling.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een waterkering, in het bijzonder een dijk, waarbij volgens doelmatige wijze een versteviging van de dijk tot stand wordt gebracht.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een waterkering, in het bijzonder een dijk, waarbij aan de van nature aanwezige begroeiing een stabiliteit verhogende werking wordt verleend.

De onderhavige uitvinding heft aldus betrekking op een waterkering, in het bijzonder een dijk, omvattende een binnentalud, een kruin en een buitentalud, waarbij het buitentalud aan de waterzijde is gelegen, welke waterkering wordt gekenmerkt doordat de natuurlijke begroeiing van ten minste een van de elementen binnentalud, kruin en buitentalud is voorzien van in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels.

Het inbrengen van vezels heeft tot gevolg dat aan of meer van voornoemde doelstelling wordt voldaan. De onderhavige uitvinders veronderstellen, zonder dat zij hiertoe volgens enige wijze zijn gebonden, dat de aanwezigheid van vezels een gunstige invloed heeft op de sterkte en resistentie van het van nature aanwezige gras. Bovendien wordt verondersteld dat dergelijke vezels kunnen leiden tot een verbetering van de bodemverankering van graswortels en tot een verbetering van de onderlinge vernetting van de graswortels. Omdat er mogelijk ook sprake is van een verbetering van de drainagecapaciteit van de onderhavige waterkering, zal er sprake zijn van een snelle afvoer van overschot aan water, hetgeen de stabiliteit van de waterkering ten goede komt. En een dergelijke verbetering van de drainagecapaciteit zou ook een gunstige werking bezitting ten aanzien van de stimulatie van grasgroei.

De in de onderhavige uitvinding toegepaste vezels dienen niet te worden verward met (kunststof)vezels die zich in een geweven vorm bevinden, zoals bijvoorbeeld in een geotextieldoek. In dergelijke doeken zijn de (kunststof)vezels onderling met elkaar verbonden, bijvoorbeeld ten gevolge van een weeftechniek, waardoor het doek de beoogde sterkte verkrijgt. De vezels zoals toegepast in de onderhavige uitvinding zijn te beschouwen als “losse” vezels die niet, zoals in een gewoven constructie, met elkaar onderling zijn verbonden maar als afzonderlijke vezels in de grond worden ingebracht. Het is in de onderhavige vinding bijvoorbeeld mogelijk een vezel in de grond aan te brengen die is samengesteld uit een of meer afzonderlijke vezels, bijvoorbeeld een garen samengesteld uit zes vezels.

De in de onderhavige vinding toegepaste vezels zijn bijvoorbeeld in een u-vorm in de ondergrond ingebracht waarbij het “gesloten deel” van de u-vorm zich in de ondergrond bevindt. De onderhavige toepassing van vezels ziet er op toe dat juist die losse constructie van de vezels de natuurlijke begroeiing de mogelijkheid biedt om zich te vermengen met de vezels, welke vermenging juist met een geweven doek, al dan niet voorzien van tussenopeningen waardoor de natuurlijke begroeiing kan groeien, niet kan plaatsvinden. Daarnaast zullen de in de onderhavige vinding toegepaste vezels min of meer parallel aan de natuurlijke begroeiing worden gepositioneerd, welke positionering wezenlijk verschilt van bijvoorbeeld een geotextieldoek dat veelal loodrecht op de groeirichting van de natuurlijke begroeiing is gepositioneerd.

Als geschikte vezels kunnen bijvoorbeeld vezels zoals geopenbaard in NL1006606 worden genoemd. Daarnaast openbaart de EP 0 996 781 een voor de onderhavige vinding geschikt garen, te weten een garen, dat als aanvulling op polyamide, een polyolefineverbinding omvat, in het bijzonder gekozen uit de groep van polypropeen, LLDPE en een blokcopolymeer van polypropeen en polyetheen. Het is echter ook mogelijk gebleken een garen toe te passen dat een of meer van een polyolefineverbinding omvat, in het bijzonder gekozen uit de groep van polypropeen, LLDPE en een blokcopolymeer van polypropeen en polyetheen. Vezels van het type aramide of koolstof kunnen in bepaalde uitvoeringsvormen in aanmerking komen.

Naast voornoemde vezels ook zogenaamde gefunctionaliseerde vezels worden toegepast, bijvoorbeeld bio-afbreekbare vezels. Als mogelijke voorbeelden kunnen worden genoemd: hennepvezel, jute, kapok, kokosvezel, sisal en vlas. Voornoemde, natuurlijke vezels kunnen eventueel in combinatie met kunststofvezels worden toegepast.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige waterkering is het wenselijk dat ten minste twee van de elementen binnentalud, kruin en buitentalud zijn voorzien van in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels. In een dergelijke constructie wordt een goede stabiliteit van de waterkering verkregen.

Volgens een bijzonder uitvoeringsvorm bevinden de in de begroeiing ingebrachte vezels zich onder het oppervlak van voornoemde begroeiing bevinden. In een dergelijke constructie kunnen dieren, zoals schapen, koeien, die bijvoorbeeld in de buurt van de waterkering verblijven, de ingebrachte vezels niet opeten.

Het is echter ook mogelijk dat de in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels zich enigszins boven het oppervlak van voornoemde begroeiing uitstrekken.

Indien de vezels in het binnen- dan wel buitentalud worden ingebracht dan is het wenselijk dat de vezels hiermee een hoek insluiten, welke hoek minder dan 90° bedraagt, bij voorkeur tussen 20 0 en 80 °. Het is in bepaalde uitvoeringsvormen ook mogelijk dat de vezels nagenoeg loodrecht in de ondergrond worden ingebracht. Onder de term “ondergrond” dient een dijk te worden verstaan, te weten een dijk, omvattende een binnentalud, een kruin en een buitentalud.

Het is wenselijk dat voornoemde vezels zijn ingebracht tot een diepte van ten minste 10 cm, bij voorkeur ten minste 20 cm.

In een bijzondere uitvoeringsvorm zijn de vezels met een lengte van ongeveer 15-25 cm nagenoeg loodrecht ten opzichte van de ondergrond aangebracht waarbij het wenselijk is dat de vezels voor ongeveer 5-10% van de lengte boven het maaiveld uitsteken.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige waterkering zijn de vezels in naast elkaar gelegen rijen ingebracht, waarbij de afstand tussen de rijen ligt in het gebied van 10-50 mm, en waarbij de onderlinge afstand tussen vezels in zo’n rij 10-50 mm bedraagt. Een dergelijk patroon van vezels kan worden gezien als een roosterpatroon waarvan de zijden tussen 10 en 50 mm liggen.

Ook is het in bepaalde uitvoeringsvormen wenselijk om de naast elkaar gelegen rijen te laten “verspringen”. De vezels worden op regelmatige afstand van elkaar in de ondergrond worden gestoken, waarbij deze regelmatige afstand kan worden verkregen door de vezels aan te brengen in een bepaald stramien zoals op de hoekpunten van een denkbeeldige gelijkzijdige driehoek. De grootte van de zijden van de gelijkzijdige driehoek kan worden gevarieerd, waarbij bij de grotere lengte van de zijde per vierkante meter ondergrond, minder vezels in de grond zijn gebracht. Het is in een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige waterkering aldus wenselijk dat de vezels op de hoekpunten van een denkbeeldige gelijkzijdige driehoek met zijden van ongeveer 10-50 mm zijn geplaatst.

Het is in bepaalde situaties wenselijk dat de afstand tussen de rijen vezels aangebracht in voornoemd buitentalud verschilt van de afstand tussen de rijen vezels aangebracht in voornoemd binnentalud. Aldus kan een versteviging worden gerealiseerd op die posities waar de versteviging het meest wenselijk is.

Eenzelfde constructie doet zich bijvoorbeeld voor wanneer de afstand tussen de rijen vezels aangebracht in ten minste een van binnentalud, kruin en buitentalud niet homogeen is. Een plaatselijke versteviging wordt dan tot stand gebracht.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een waterkering zoals hiervoor omschreven waarbij in de natuurlijke begroeiing van ten minste een van de elementen binnentalud, kruin en buitentalud een of meer vezels worden ingebracht.

Het inbrengen van voornoemde vezels geschiedt in een bijzondere uitvoeringsvorm door middel van injecteren, waarbij een pin, onder meevoeren van een vezel, in de natuurlijke begroeiing wordt gepositioneerd, waarna voornoemde pin uit voornoemde begroeiing wordt weggenomen onder achterlating van voornoemde vezel in de begroeiing. Als mogelijke methoden voor een dergelijke wijze van inbrengen kunnen worden genoemd: NL9002244, NL1007279, WO9308332 en NL1016193 ten name van de onderhavige aanvrager, welke documenten hier als ingelast kunnen worden beschouwd.

Hoewel in de onderhavige beschrijvingsinleiding wordt gesproken van het in de natuurlijke begroeiing inbrengen van vezels, moet het ook duidelijk zijn dat de uitvinding toeziet op een situatie waarbij een dijk, waarvan (nog) geen sprake is van natuurlijke begroeiing, eerst wordt voorzien van de vezels waarna pas later de natuurlijke begroeiing zich zal vormen rond de ingebrachte vezels.

Het is echter in bepaalde situaties wenselijk dat het inbrengen van voornoemde vezels geschiedt door het vormen van een opening in voornoemde begroeiing, waarna de vezel in de aldus gevormde opening wordt ingebracht.

Het inbrengen van de opening geschiedt bij voorkeur door middel van een waterstraal en/of perslucht.

Het inbrengen van de opening geschiedt bij voorkeur door middel van een boor.

De vinding zal hierna aan de hand van enkele voorbeelden en bijbehorende figuren worden toegelicht die echter niet als beperkend op de beschermingsomvang moeten worden opgevat.

Figuur 1 toont een situatie van een bestaande dijk.

Figuur 2 toont een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 3 toont een situatie van een bestaande dijk.

Figuur 4 toont een andere uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

In de ingesloten figuren worden voor overeenkomstige elementen dezelfde verwijzingscijfers toegepast.

Figuur 1 toont een situatie van een bestaande dijk 10, omvattende een binnentalud 3, een kruin 2 en een buitentalud 1, waarbij het buitentalud 1 aan de waterzijde 7 is gelegen. Buitentalud 1 is voorzien van natuurlijke begroeiing 5. Hoewel in deze figuur slechts natuurlijke begroeiing 5 voor buitentalud 5 is weergegeven, kan voornoemde begroeiing ook aanwezig zijn op binnentalud 3 en kruin 2. Volgens algemene richtlijnen van een dergelijke dijk 10 is een maximale helling van bijvoorbeeld 1/7 toegestaan, welke helling is gedefinieerd als de hoek tussen buitentalud 1 en de horizontale 8. Het met verwijzingscijfer 4 aangeduide gebied kan als het door dijk 10 beschermde land worden gezien.

In figuur 2 is een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding weergegeven waarbij dijk 20 van een buitentalud 1 is voorzien waarin vezels 6 zijn ingebracht. Dergelijke vezels 6 zorgen voor een versteviging van dijk 20. Vanwege de aanwezigheid van voornoemde vezels 6 in buitentalud 1 wordt verondersteld dat dijk 20 kan worden geconstrueerd met een helling die groter is dan de helling zoals besproken in Figuur 1. De voor dijk 20 van toepassing zijnde maximale helling bedraagt bijvoorbeeld 1/5. Het voordeel van een dergelijke, steilere helling voor dijk 20 is dat de lengte L2, zoals weergegeven in Figuur 2, kleiner is dan de lengte L1, zoals weergegeven in Figuur 1. Dit betekent dat bij een identieke hoogte, te weten de hoogte H is in beide Figuren 1 en 2 gelijk, dijk 20 (Figuur 2) minder ruimte in beslag zal nemen dan dijk 10. Een voordeel hiervan is dat er geen kostbare procedures moeten worden uitgevoerd om land, dat achter de dijk is gelegen, van derden te onteigenen. Opgemerkt dient te worden dat de waarden voor de dijkhoek hier louter ter illustratie dienen.

Figuur 3 toont een situatie van een bestaande dijk 30 waarbij natuurlijke begroeiing 5 aanwezig is op binnentalud 3, kruin 2 en buitentalud 1. Vanwege de kracht van de golven afkomstig van waterzijde 7, is buitentalud 1 voorzien van gebruikelijke verstevigingsmiddelen 9, bijvoorbeeld stenen, bitumen, geotextielmaterialen. In de praktijk wordt gesteld dat natuurlijke begroeiing 5 bestand is tegen 10L/s “golfoverslag”.

Voornoemde waarde van 10L/s kan gunstig worden verhoogd wanneer de dijk wordt voorzien van daarin ingebrachte vezels. Een dergelijke situatie is in

Figuur 4 schematisch weergegeven, waarbij vezels 6 zich bevinden in dijk 40 in binnentalud 3, kruin 2 en buitentalud 1. Ook is een deel van land 4 voorzien van vezels 6. Er wordt verondersteld dat de aanwezigheid van voornoemde vezels de waarde voor de golfoverslag kan verhogen naar 30 - 50 L/s. In een dergelijke uitvoeringsvorm is de noodzaak voor het verhogen van de dijk afgenomen, waarbij tevens geldt dat L2<L1, in het bijzonder H2<H1.

Claims (15)

1. Waterkering, in het bijzonder een dijk, omvattende een binnentalud, een kruin en een buitentalud, waarbij het buitentalud aan de waterzijde is gelegen, met het kenmerk, dat de natuurlijke begroeiing van ten minste een van de elementen binnentalud, kruin en buitentalud is voorzien van in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels.

2. Waterkering volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat ten minste twee van de elementen binnentalud, kruin en buitentalud is voorzien van in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels.

3. Waterkering volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels zich onder het oppervlak van voornoemde begroeiing bevinden.

4. Waterkering volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de in voornoemde begroeiing ingebrachte vezels zich enigszins boven het oppervlak van voornoemde begroeiing uitstrekken.

5. Waterkering volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voornoemde vezels met ten minste een van binnentalud en buitentalud een hoek insluiten, welke hoek minder dan 90° bedraagt, bij voorkeur tussen 20 0 en 80 °.

6. Waterkering volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voornoemde vezels zijn ingebracht tot een diepte van ten minste 10 cm, bij voorkeur ten minste 20 cm.

7. Waterkering volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat voornoemde vezels in naast elkaar gelegen rijen zijn aangebracht, waarbij de afstand tussen de rijen ligt in het gebied van 10-50 mm, en waarbij de onderlinge afstand tussen vezels in een rij 10-50 mm bedraagt.

8. Waterkering volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de naast elkaar gelegen rijen van elkaar verspringen zodat de vezels op de hoekpunten van een denkbeeldige gelijkzijdige driehoek met zijden van 10-50 mm zijn geplaatst.

9. Waterkering volgens een of meer van de conclusie 7-8, met het kenmerk, dat de afstand tussen de rijen vezels aangebracht in voornoemd buitentalud verschilt van de afstand tussen de rijen vezels aangebracht in voornoemd binnentalud.

10. Waterkering volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afstand tussen de rijen vezels aangebracht in ten minste een van binnentalud, kruin en buitentalud niet homogeen is.

11. Werkwijze voor het vervaardigen van een waterkering zoals omschreven in een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in de natuurlijke begroeiing van ten minste een van de elementen binnentalud, kruin en buitentalud een of meer vezels worden ingebracht.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het inbrengen van voornoemde vezels geschiedt door middel van injecteren, waarbij een pin, onder meevoeren van een vezel, in de natuurlijke begroeiing wordt gepositioneerd, waarna voornoemde pin uit voornoemde begroeiing wordt weggenomen onder achterlating van voornoemde vezel in voornoemde begroeiing.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het inbrengen van voornoemde vezels geschiedt door het vormen van een opening in voornoemde begroeiing, waarna de vezel in de aldus gevormde opening wordt ingebracht.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het inbrengen van de opening geschiedt door middel van een waterstraal en/of perslucht.

15. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het inbrengen van de opening geschiedt door middel van een boor.