Woest water

Bezoekers onderin de goot maken selfies vanaf een plek die straks 9,5 meter onder water staat. Hoe cool is dat?

Golfmachine
“Zoek maar een stel laarzen uit, en vergeet niet een jasje en een helm mee te nemen.” Inhoudelijk projectleider ir. Rob de Jong neemt tien bezoekers mee naar de goot en ziet er op toe dat ze volgens voorschrift van Ballast zijn uitgerust. Even later klost de stoet in ruime laarzen met oranje hesjes en gele helmen door de gang van een van de Deltares kantoren aan de Rotterdamseweg – de vestiging van het onafhankelijk kennisinstituut over water, ondergrond en infrastructuur.

Eenmaal buiten volgt de groep ir. De Jong naar een witte tent aan het linker uiteinde van de betonnen Deltagoot. Tot voorzichtigheid gemaand dalen ze behoedzaam de stalen trap af, tot net boven de naar olie en verf geurende machine die straks de golven moet gaan opwekken.

Aan de ene kant van de loopbrug staan drukflessen met dikke slangen aangesloten op vier liggende cilinders.

Aan de andere kant van de zwarte cilinders komen glimmende zuigerstangen tevoorschijn die ieder op een hoek van een hoog blauw staand schot zijn bevestigd. Vanaf de brug heb je zicht op een netwerk van slangen, buizen en ventielen die de cilinders straks zullen aansturen. De vier cilinders moeten precies met elkaar in de pas lopen om het golfschot recht te houden. En dat is geen sinecure, want aan de andere kant van het schot staat straks zo’n zeven meter water. Met een maximale snelheid van twee meter per seconde en over een lengte van maximaal zeven meter zet het schot die watermassa in beweging.

De statische tegenkracht wordt daarbij geleverd door stikstof onder druk; de dynamische druk komt van een 1,9 megawatt hydraulische installatie. “We besparen energie door de druk geleidelijk op te bouwen”, vertelt De Jong, “en die dan met ventielen over te brengen op de cilinders. Daarbij komt aan deze kant zoveel lucht in beweging dat de machinekamer niet afgesloten wordt, maar afgedekt met een soort carport zodat de lucht kan ontsnappen. Om de klappen op te vangen is dit deel van de goot voorzien van een 1,8 meter dikke betonbodem waardoor de beweging van de bak tot minder dan een millimeter beperkt blijft.”

Een ander punt van aandacht is de afdichting: hoe houd je het hier droog met zoveel woest water aan de andere kant van het schot? De precieze oplossing is een bedrijfsgeheim van de Amerikaanse firma MTS, maar het heeft iets te maken met opgeblazen kussens van teflon die langs de stalen wanden glijden. De hoeken onderin zijn daarbij altijd het moeilijkst – die geven ook in de huidige goot in de Noordoostpolder de meeste lekkage – zodat die in de nieuwe Deltagoot meer zijn afgerond.

Langer en dieper
Ook in deze tijden van enorme rekenkracht en geavanceerde rekenmodellen blijven praktijktests nodig, al was het maar om de rekenmodellen te valideren. Dat is één functie van de goot. Deltares-ecoloog drs. Minder de Vries noemt er nog een paar voor het testen op ware grootte: het testen van extreme condities, het gedrag van klei-, veen- en zandmengsels (dat is niet te berekenen), het gedrag van natuurlijke materialen zoals gras, wilgenbos, oesterbanken. Dat kun je niet op kleinere schaal testen.

Dus toen de Deltagoot bij Marknesse uit 1980 vervangen moest worden, besloot Deltares de nieuwe goot dichterbij de andere laboratoria onder te brengen en ook te vergroten. Hoofd afdeling waterbouwkundige constructies dr.ir. Marcel van Gent rekent voor dat de nieuwe Deltagoot 85 procent van de golven op de Nederlandse kust op ware grootte kan opwekken (bij de bestaande goot was dat zestig procent). Dat gaat dan over een ‘significante golfhoogte’ (top-dal) van 2,2 meter en een maximale golfhoogte van 4,5 meter. Nog hogere golven zijn toenemend zeldzaam en lopen tot monsterhoogte van negen meter. Die vijftien procent buitenbeentjes moeten dus op schaal 1:2 getest worden. Dat is gebruikelijk – waterbouwkundigen weten hoe ze onder meer massa, kracht en druk van het experiment moeten omrekenen naar werkelijke waarden – maar vooral bij natuurlijke materialen ongewenst.

De grootte en ook de lengte van de goot zijn opgeschaald met het oog op testen van zachte zeeweringen. Het populaire ‘bouwen met de natuur’ vereist tests van natuurlijke materialen zoals wilgenbossen en oesterbanken en gaat ook gepaard met flauw oplopende hellingen, wat zich vertaalt in een grotere lengte van de goot.

Groot en duur
De keuze om de goot naast de deur aan te leggen in de slappe Delftse bodem betekende wel dat er negenhonderd heipalen nodig waren voor de fundering, waaronder ook trekpalen, om te voorkomen dat de bak op zou drijven. Verder is er 22 duizend kubieke meter beton gestort met 1.850 ton wapening. Totale bouwkosten: zo’n 25 miljoen euro.

Van Gent benadrukt de samenhang van de onderzoeksfaciliteiten op het Deltares terrein. De goot is geschikt voor onderzoek aan tweedimensionale doorsnedes. De bassins in de naastliggende hal zijn geschikt voor 3D-onderzoek, zei het op kleinere schaal. In het Delta-bassin (50 bij 50 meter, 1 meter diep) klotsen golven heen en weer door een schaalmodel van de haven van Costa Rica. Men wil weten hoe het aangewonnen land het best beschermd kan worden en heeft daarvoor behalve de haven ook de zeebodem gemodelleerd.

In het naastgelegen Pacific bassin bouwt men een model van de nieuwe zeesluis van IJmuiden. Metingen hier met zout en zoet water moeten duidelijk maken welke krachten er werken op de sluisdeuren en op de te schutten zeeschepen. Ook die zijn op schaal 1:30 vervaardigd.

Opdrachtgevers
Deltares zal de resultaten van de proeven die hier tussen november en januari plaatsvinden via Rijkswaterstaat aanleveren aan de aannemerscombinaties die op dit project van 850 miljoen tenderen.

De overheid is met veertig procent nog steeds de grootste opdrachtgever van het kennisinstituut. Daarnaast komen opdrachten van provinciale en gemeentelijke overheden, waterschappen en ingenieursbureaus. Dertig procent van de omzet verkrijgt Deltares van buitenlandse opdrachtgevers.

Als voorbeeld van het type experiment dat in de nieuwe goot gaat lopen noemt ecoloog De Vries het experiment dat hij eerder heeft uitgevoerd in de Deltagoot bij Marknesse. Daarbij werden graspollen uit een dijk gestoken en in de golfgoot aangebracht om de golfbestendigheid te beproeven. Met acht weken de tijd om te bouwen en af te breken en één tot twee weken metingen zijn dit grote en dure proeven (kosten tussen 1 en 1,5 miljoen euro). Maar, zegt De Vries opgewekt, het kan ook een boel geld schelen als blijkt dat de dijk niet versterkt hoeft te worden, of bestand is tegen overslag (water dat over de dijk stroomt).

Op het droge
De groep loopt met projectleider ir. De Jong over een betonnen baan naar de andere kant van de goot. De baan is sterk genoeg om vrachtwagens met zand en stenen te dragen. Want die zijn nodig om de experimenten in te richten. Onder de baan ligt in een bassin 9,2 duizend kubieke meter drinkwater opgeslagen dat voor proeven in de naastgelegen goot gepompt wordt. Aangekomen bij een steigertrap bij het proefnemingsgebouw zegt De Jong: “Een of twee mensen mogen wel naar de bodem afdalen.” Even later staat iedereen beneden. Dit ondiepe gedeelte is waar de metingen plaats zullen vinden. Het gedeelte hierachter dat eindigt op een wand met gestapelde rotsblokken is bedoeld om golven uit te laten lopen. De bezoekers maken foto’s van zichzelf en elkaar. Leuk voor later. Want half november staat de goot onder water voor tests, zodat de grootste goot ter wereld volgend jaar april feestelijk geopend kan gaan worden.

Bekijk een test bij de oude Deltagoot in Marknesse:
youtu.be/t_p32yrLfcw