Dammen moeten ons beschermen tegen overstromingen. Maar dammen die gebouwd zijn in riviermondingen veroorzaken soms hogere waterniveaus aan de zeezijde, met juist een hoger overstromingsrisico tot gevolg.
Onder bepaalde omstandigheden kunnen dammen de waterstand verhogen, waardoor het overstromingsrisico groter wordt. Dat ontdekten oceanografen en ingenieurs die onderzochten hoe getijden, stormen en dammen de waterstand in een riviermonding beïnvloeden. Hun onderzoek verscheen in het wetenschappelijk tijdschrift Journal of Geophysical Research: Oceans.
Lange golven
De onderzoekers richtten zich op estuaria: gebieden waar een rivier overgaat in de zee. De laatste jaren zijn de waterstanden in deze gebieden aan het veranderen. Dat komt doordat onder andere baggerwerkzaamheden, landwinning en klimaatverandering de vorm en diepte van zo’n estuarium beïnvloeden.
Is het aardse magneetveld de weg kwijt?
Volgens sommigen kan het aardmagneetveld elk moment omkeren. Is er reden tot zorg?
Het team onderzocht de waterstand in het estuarium Charleston Harbor in South Carolina in de Verenigde Staten bij verschillende getijden en stormen. Ook gebruikten ze computermodellen om de waterstand bij andere riviermondingen onder verschillende omstandigheden te bekijken.
De onderzoekers bekeken niet alleen gewone waterstandveranderingen door de wisseling van het getij, maar ook het effect van een lange golf (een golf die langer dan een dag duurt) die een estuarium binnenkomt als er een storm plaatsvindt. Ze ontdekten dat of de waterstand af- of toeneemt afhankelijk is van de duur van zo’n getijdeverandering of stormgolf.
Parallelle processen
Wanneer zeewater vanwege het tij of een storm een estuarium binnenkomt, vinden verschillende processen naast elkaar plaats. De golven kunnen gedempt worden door wrijving die ontstaat wanneer het water over de bodem stroomt. Tegelijkertijd heeft een estuarium vaak de vorm van de beker van een trompet: wijd bij zee, nauwer naarmate je landinwaarts gaat. Wanneer het water daardoorheen moet, wordt het opgestuwd, waardoor de waterstand juist hoger wordt. Dit proces heet funneling.
De kust kaatst een golf bovendien gedeeltelijk terug. De terugkerende golf ontmoet dan de heengaande golf. Dit kan de opstuwing van het water vergroten, maar ook juist verkleinen. Een dam – een bouwwerk dat twee stukken water van elkaar scheidt – versterkt deze effecten, omdat die de golven nog meer terugkaatst. De combinatie van al deze processen bepaalt hoe hoog de waterstand is.
Vaak is er een balans tussen de effecten van funneling, terugkaatsingen en wrijving, maar wanneer mensen gaan sleutelen aan een estuarium verandert dit. Hydrodynamicus Wouter Kranenburg van Deltares, een kennisinstituut op het gebied van water en ondergrond: ‘Het gebeurt regelmatig dat een estuarium bijvoorbeeld wordt verdiept. Hierdoor kunnen bepaalde effecten ineens veel groter worden.’
Een dam hoeft in principe de balans niet te verstoren. Maar de onderzoekers kwamen er wel achter dat wanneer een dam wordt geplaatst in een systeem waarbij het effect van funneling iets groter is dan dat van wrijving, de kans op overstromingen bij lange stormgolven toeneemt, ook wanneer er bij gewone getijdewisselingen weinig veranderd is. Dit komt door de verschillende effecten die teruggekaatste golven kunnen hebben. Bij een langere golf kunnen die soms meer opstuwing veroorzaken, terwijl dat dan niet gebeurt bij een reguliere getijdewisseling.
Afsluitdijk
Dat een dam invloed kan hebben op de waterstand aan de zeezijde is niet nieuw. Toen ingenieurs de Afsluitdijk ontwierpen (ook een dam, want hij scheidt het IJsselmeer van de Waddenzee), kwamen ze erachter dat met dat ontwerp de stroming en de stormvloedhoogte zouden toenemen. Door de dam net anders te plaatsen, konden ze die effecten verminderen.
Veel huidige rekenmodellen houden wel rekening met dit soort scenario’s, maar maken geen expliciet onderscheid tussen de verschillende factoren die bijdragen aan waterstandveranderingen. Dit onderzoek laat al die afzonderlijke invloeden wél zien.
Kranenburg: ‘Ik verwacht dat er in de toekomst nog veel dammen zullen worden gebouwd. Als bescherming tegen overstromingen, maar ook bijvoorbeeld tegen zoutindringing (een proces waarbij het oppervlaktewater verzilt door inkomend zeewater, red.). Het is dan belangrijk om je extra bewust te zijn van de mogelijke waterstandveranderingen aan de zeekant en om er rekening mee te houden dat bijvoorbeeld een storm andere effecten kan hebben dan gewone getijdewisselingen.’
Kranenburg benadrukt dat we op basis van dit onderzoek niet nu al onze dammen hoeven te herbouwen, maar hij vindt de resultaten wel waardevol. ‘De onderzoekers hebben alle processen mooi tegenover elkaar gezet. Een dam kan inderdaad zorgen voor een hogere waterstand. Nu is het aan ingenieurs om ervoor te zorgen dat dat niet leidt tot overstromingen.’
