École polytechnique de Louvain (EPL)

Uitdagingen

Noordwest-Europa wordt beschermd door kilometerslange dijken, die laaggelegen gebieden vrijwaren van overstromingen veroorzaakt door hoge waterstanden van rivieren en het hoge zeeniveau. Door de opwarming van het klimaat stijgt het waterpeil en worden periodes van sterk verhoogde waterstanden alsmaar frequenter en intenser. Om de impact van deze steeds hevigere natuurrampen te beperken, is het essentieel om het gedrag van deze beschermingsvoorzieningen bij verschillende hydraulische belastingen te begrijpen, met inbegrip van het effect van de infiltratie van water door de dijk, die de stabiliteit ervan aanzienlijk kan aantasten.

Zo kunnen het risico op falen en de omvang van overstromingen beter voorspeld worden. Daarnaast kan op basis van dit onderzoek de versterking en aanpassing van deze voorzieningen gestuurd worden, door natuurgebaseerde oplossingen (nature-based solutions) te verwerken in het ontwerp. In plaats van de rivier bijvoorbeeld tussen betonnen kademuren in te dammen, moeten dijken van natuurlijke materialen worden aangelegd op een afstand van de bedding, zodat een overstromingsvlakte ontstaat en de rivier opnieuw meer ruimte krijgt. Zulke dijken kunnen bovendien harmonieus in het landschap worden geïntegreerd: sommige dienen bijvoorbeeld als verhoogde wandelpaden of fietspaden langs waterlopen.

Bijdrage van de UCLouvain

Masoumeh Ebrahimi, onderzoeksassistente aan de UCLouvain, is geïnteresseerd in de fenomenen die zich voordoen bij dijkbreuken door de vorming van scheuren. Grootschalige tests op echte dijken zijn weliswaar doeltreffend om de fysische processen te begrijpen en tekortkomingen te voorspellen, maar tests op kleinere schaal zijn anderzijds eenvoudiger uit te voeren en bieden meer flexibiliteit voor het bewerken en verzamelen van gegevens. Om de resultaten van deze modellen van beperkte omvang beter op ware grootte te kunnen toepassen, wil Ebrahimi meer kennis opdoen over de belangrijkste fysische processen op verschillende schaalgroottes, en de omvang van de schaaleffecten in de kleinere modellen kwantificeren.

Nathan Delpierre, doctoraatsstudent aan de UCLouvain met een FRIA-beurs, houdt zich bezig met de digitale modellering van de fenomenen die zich voordoen bij een dijkbreuk, en in het bijzonder met de invloed van waterinfiltratie door de dijk heen. Bij een te hoog watergehalte kan de grond namelijk vloeibaar worden, waardoor de dijk sneller breekt. In periodes van extreme droogte – die alsmaar vaker voorkomen – kunnen dan weer scheuren door uitdroging ontstaan, die zwakke plekken in de dijk vormen. De grootste uitdagingen bij het modelleren zijn het definiëren en reproduceren van deze complexe breukpatronen.