Als je naar een dijk kijkt zie je geen enkele beweging in dit robuuste bouwwerk. Toch is het er wel. Op millimeterniveau zwellen en krimpen dijken in relatie tot het weer.  Dit ‘ademen’ van dijken kan helpen bij het voorkomen van overstromingen, zo blijkt uit het onderzoek van Ece Özer.  Zij gebruikt deze eigenschap in een innovatief model dat op basis van satellietbeelden de zwakke plekken in een dijk kan opsporen.

Als PhD-student onderzoekt Özer dijkveiligheid en overstromingsgevaar. “Ik vind het fijn dat ik met mijn onderzoek mensen kan helpen om veiliger te leven.” Het model waar zij aan werkt is gebaseerd op de seizoensgebonden veranderingen in dijken. In de winter zorgen koude temperaturen en regen ervoor dat dijken vol water zitten, waardoor ze zwellen. In de zomer droogt het zonnige warme weer de dijken uit, waardoor ze nauwelijks waarneembaar krimpen. “Het lijkt een beetje op ademen. De dijk gaat op en neer door de weersomstandigheden,” legt Özer uit.

Door te kijken naar satellietbeelden gecombineerd met weerdata heeft Özer het normale ‘ademgedrag’ van dijken kunnen vaststellen. “Nu we weten wat we kunnen verwachten, weten we ook wanneer een dijk abnormaal gedrag laat zien. Dan kunnen we zeggen: ‘hey, ga eens op die plek kijken.’ Het is een soort vroegtijdig waarschuwingssysteem.”

Visuele dijkinspecties

In Nederland zijn de stijgende zeespiegel en de toename van extreem weer de grootste gevaren voor de dijken. Het is belangrijk dat zwakke plekken snel worden gesignaleerd. Visuele dijkinspecties, die meestal twee keer per jaar worden uitgevoerd, zijn nu nog de belangrijkste methode daarvoor. “Iemand gaat naar de dijk en kijkt of er onregelmatigheden zijn, zonder metingen uit te voeren. We hebben meer geavanceerde methoden nodig en meer constante controle.”

Meten op millimeterniveau van kilometers afstand

Özer’s model zorgt voor frequente metingen over grote afstanden. Dit kan veel betekenen voor het op tijd herkennen van instabiele plekken op de bijna 20.000 kilometer aan Hollandse dijken. “Met gebruik van satellieten kunnen we de beweging van het oppervlakte met hoge precisie op millimeterniveau meten van kilometers afstand. En dit op een bijna dagelijkse basis. De veranderingen zijn enorm klein, maar kunnen worden gebruikt om problemen op te sporen. Als het te droog is, zoals afgelopen zomer, weten we dat we extra oplettend moeten zijn.”

Beelden van het aardoppervlak

Om de veranderingen van het dijkoppervlak te meten maakt Özer gebruik van satelliet radar interferometrie, of InSAR. Deze satelliettechnologie kan miljoenen hoge-resolutie beelden van het aardoppervlak maken waar de kleinste vervormingen in te zien zijn. Bijkomend voordeel is dat het een relatief betaalbare technologie is. Al is het gebruiken van deze satellietdata niet zo makkelijk als het klinkt. “Satellieten maken slechts beelden gedurende een bepaalde tijd. Het moeilijke hieraan is om de ruwe data om te zetten in tijdseries van vervormingen,” vertelt Özer.

Gelukkig heeft zij hierbij kunnen samenwerken met prof. Ramon Hanssens onderzoeksgroep aan de TU Delft, Geoscience & Remote Sensing, die werkt aan het verbeteren van de verwerking van satellietbeelden. “Het is waardevol dat we ons werk kunnen combineren. Zij hebben de data en de geavanceerde kennis en ik kan dit toepassen en zo de waarde van goede satellietdata laten zien.”

De gevaren van droogte

Om een beter begrip te krijgen van welke vervormingen een aankomende dijkdoorbraak aankondigen heeft Özer de dijkdoorbraak in het Nederlandse dorp Wilnis in 2003 bestudeerd. De hittegolf van die zomer zorgde voor honderd dagen aan aanhoudende hoge temperaturen en grote droogte. De grond in de dijk droogde uit en toen het water hieronder wist te komen werd een groot stuk dijk weggespoeld. Een deel van het dorp overstroomde.

Hoewel er destijds nog geen SAR satellietdata beschikbaar was, is Özer er zeker van dat de technologie de vervormingen van de dijk nu had kunnen detecteren. “Zo’n gebeurtenis als in Wilnis had met dit model gesignaleerd kunnen worden. De data zou hebben laten zien dat de dijk door de droogte teveel vervormde. Dat is een grote waarschuwing op basis waarvan maatregelen genomen hadden kunnen worden.”

Wereldwijd de dijkveiligheid verbeteren

De volgende stap voor Özer is om een statistische analyse te maken om abnormale dijkvervormingen te kunnen voorspellen. Ze is overtuigd van het potentieel van satellietdata bij het verbeteren van de dijkveiligheid, ook buiten Nederland. “Overal ter wereld is satellietdata beschikbaar. Dit model zou dus overal kunnen worden toegepast. Dat is met name waardevol voor landen met veel kilometers aan dijken, zoals Duitsland, de Verenigde Staten of China.”

Gepubliceerd: mei 2019


Contact


Ece Özer’s PhD-onderzoek is onderdeel van het SAFELevee project, een internationale samenwerking met als doel om meer kennis te krijgen over de faalmechanismen van waterkeringen. De TU Delft onderzoeksgroep, gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), wordt geleid door professor Bas Jonkman en professor Ramon Hanssen.

Özer heeft een artikel over het observeren van dijkvervormingen met gebruik van satellietdata in het wetenschappelijke tijdschrift Nature gepubliceerd, met als co-auteurs S.J.H. Rikkert, F.J. van Leijen, S.N. Jonkman en R.F. Hanssen.