We spraken met Mats Kerver, promovendus aan de Technische Universiteit Delft, wiens onderzoek bijdraagt aan het JCAR ATRACE-programma. Zijn werk richt zich op de manier waarop drijvend afval door rivieren wordt getransporteerd en zich tijdens hoogwatergebeurtenissen ophoopt bij bruggen en andere waterbouwkundige constructies. In dit interview legt hij uit hoe afval overstromingen kan verergeren, kritieke infrastructuur kan bedreigen en waarom betere monitoring en modellering essentieel zijn voor een veerkrachtiger overstromingsrisicobeheer.
Kun je kort het hoofdonderwerp van je promotieonderzoek beschrijven?
Mijn onderzoek richt zich op het monitoren, classificeren en kwantificeren van het transport en de ophoping van (drijvend) puin in waterwegen. Dit puin kan van natuurlijke oorsprong zijn (planten en bomen) of door de mens veroorzaakt (plastic, puin).
Eerdere overstromingen hebben aangetoond dat afval zich kan ophopen bij waterbouwkundige constructies, waardoor de waterweg verstopt raakt en de doorvoercapaciteit afneemt. Wanneer dit gebeurt, is een sterke stijging van het waterpeil stroomopwaarts waarneembaar, wat leidt tot verergerde overstromingen.
Naast de waterpeilstijgingen kunnen ook bruggen instorten als gevolg van de extra krachten op de constructies die worden veroorzaakt door de ophoping van afval. Dit was ook te zien tijdens de overstromingen van juli 2021 in Duitsland, België en Nederland.
Wat heeft je gemotiveerd om een doctoraat te volgen, en waarom juist op dit onderzoeksgebied?
Zolang ik me kan herinneren, is mijn favoriete woord:
Waarom?
Mijn hele leven lang heb ik mijn familie, vrienden en collega’s met deze vraag lastiggevallen. Ik wil altijd graag begrijpen hoe iets werkt, en ik blijf ‘waarom’ vragen totdat ik het volledig begrijp. Hoewel sommigen deze eigenschap misschien wat vervelend vinden, is het de drijvende kracht geweest achter al mijn academische vooruitgang.
Na mijn bachelor in werktuigbouwkunde heb ik me verdiept in de vloeistofmechanica, waar ik sindsdien dol op ben. Naast leren heb ik ook altijd graag lesgegeven en dat heb ik mijn hele leven gedaan. Ik heb inmiddels lesgegeven aan iedereen, van kinderen van 6 jaar tot bachelorstudenten civiele techniek. Door mijn promotieonderzoek te doen, kan ik mijn horizon verder verbreden en masterstudenten de basisbeginselen bijbrengen voor het leiden van hun eigen onderzoeksprojecten.
Bij de keuze voor dit onderzoeksgebied spraken twee belangrijke aspecten mij aan:
-
Het feit dat het probleem, hoewel complex, voor anderen ook vrij eenvoudig te begrijpen is. Het idee dat een waterafvoerconstructie verstopt raakt en problemen veroorzaakt, is voor veel mensen herkenbaar, waardoor ze meer interesse in het onderwerp krijgen.
-
Het feit dat er zo weinig bekend is over dit probleem. We hebben verschillende incidentele gebeurtenissen waargenomen waarbij puin een grote invloed had op overstromingen, maar op dit moment ontbreekt het inzicht in wanneer en waar dit precies gebeurt. Met onze monitoringcampagnes dragen we ertoe bij dat puin wordt meegenomen in de huidige risicomodellen, waardoor overheden en inwoners beter geïnformeerd en beter voorbereid zijn op extreme weersomstandigheden.
Richt je onderzoek zich op een specifiek geografisch gebied?
Mijn onderzoek richt zich voornamelijk op de gebieden die zijn getroffen door de overstromingen van juli 2021 in Duitsland, België en Nederland, maar kan in principe worden toegepast op elk stroomgebied met vergelijkbare kenmerken.
De monitoring die ik uitvoer, vindt plaats langs de Geul, de Maas en de Ourthe, evenals in kleinere zijrivieren van deze rivieren. Tijdens grote neerslaggebeurtenissen in de komende jaren zijn we van plan om ook flexibele meetstations in te zetten, om een grote verscheidenheid aan puinregimes (soorten, transporteigenschappen en getransporteerde volumes) in kaart te brengen.
Welke specifieke doelstellingen wil je bereiken met je huidige onderzoek?
De doelstellingen van dit onderzoek zijn drieledig:
-
Inzicht krijgen in de hydrologische en hydraulische processen die het puintransport bepalen.
-
Gedetailleerd inzicht verkrijgen in de hydrodynamische processen die de vorming van puintapijten (de afzetting van puin) en de gevolgen daarvan (toegenomen overstromingen en beschadigde constructies) bepalen.
-
De modellering van deze transport- en accumulatieprocessen integreren in strategieën voor overstromingsrisicobeheer.
Hoe past je werk binnen het JCAR ATRACE-programma en de doelstellingen daarvan?
Om voorbereid te zijn op extreme klimaatgebeurtenissen, moeten we rekening houden met de effecten van puinophoping, aangezien dit een sterke invloed heeft op de omvang en ernst van overstromingen. Bovendien heeft schade aan bruggen en andere infrastructuur gevolgen voor de noodhulpcapaciteit tijdens overstromingen, en moet hier dus ook rekening mee worden gehouden.
Andere promovendi binnen het JCAR ATRACE-programma wijzen op de noodzaak om puin in hydrodynamische modellen te integreren, wat een uitstekend uitgangspunt is voor verdere samenwerking.
Op welke manieren denk je dat je onderzoek invloed heeft op de beleidsvorming?
Het onderzoek naar het transport van afval bevindt zich nog in een vroeg stadium, en wanneer er sprake is van uitdagingen in verband met afval, zijn er nog geen concrete ontwerpvereisten beschikbaar.
Met dit onderzoek willen we beleidsmakers helpen weloverwogen keuzes te maken bij het ontwikkelen van effectieve strategieën voor afvalbeheer. Daarnaast kan het informeren van regionale overheden over welke constructies gevoelig zijn voor extra overstromingen als gevolg van afvalophoping, helpen om schade te voorkomen.
Sommige waterbeheerders hanteren al bepaalde eisen voor constructies in waterwegen om verstopping te voorkomen, maar dit kan op basis van de bevindingen van mijn onderzoek verder worden geconcretiseerd.
Gezien de grote verscheidenheid aan belanghebbenden die bij JCAR ATRACE betrokken zijn, naar welke interacties kijk je uit?
Afvalophoping is zowel op lokale als op regionale schaal relevant. Een van de sterke punten van JCAR ATRACE is dat het interactie mogelijk maakt met belanghebbenden op verschillende schaalniveaus.
Momenteel doe ik waardevolle kennis op van lokale belanghebbenden die langdurige ervaring hebben met de frequentie en ernst van verstopte constructies in hun respectieve waterlopen. Ik kijk er ook naar uit om te kunnen terugvallen op de geavanceerde kennis van mijn collega’s bij de andere onderzoekspartners en om van gedachten te wisselen over onze respectieve onderzoeksuitdagingen.
Welke langetermijngevolgen verwacht je dat je onderzoek zal hebben op regionale klimaatstrategieën?
Op de lange termijn willen we ervoor zorgen dat puin niet vast komt te zitten bij cruciale waterdoorlatende constructies en dat de werking daarvan niet wordt aangetast.
Mijn onderzoek kan inzicht geven in waar het puin vandaan komt en in welke hoeveelheden, waardoor beheerstrategieën voor deze verwachte hoeveelheden kunnen worden ontwikkeld. Dit kan worden bereikt door de constructie zelf periodiek vrij te maken, de aanwezigheid van puin in de uiterwaarden te verminderen of door het puin vóór de constructie te verwijderen.
Dit kan gebeuren met behulp van puinroosters, die zijn ontworpen om puin op te vangen voordat het de afvoercapaciteit van constructies beïnvloedt. Als de verwachte hoeveelheden en terugkeerperioden bekend zijn, kan puin (ophoping) worden meegenomen in strategieën voor overstromingsrisicobeheer.
Welke wetenschappelijke of technologische doorbraken hoop je tijdens je promotie tegen te komen?
Onze huidige kennis over het transport en de ophoping van puin is zeer beperkt. We hebben enkele extreme gevallen waargenomen, maar beschikken momenteel niet over geen enkel model om de verplaatste volumes onder bepaalde omstandigheden te voorspellen.
Met mijn onderzoek hoop ik de hydrologische en hydraulische patronen aan te tonen die dit transport bepalen. Ik wil bijvoorbeeld laten zien hoe puintransport varieert tussen seizoenen of bij verschillende neerslaggebeurtenissen.
Met die kennis kunnen we beginnen met het ontwerpen van constructies die rekening houden met het puinprobleem, wat van cruciaal belang is voor het omgaan met de extremen in ons veranderende klimaat.
Met welke uitdagingen verwacht je te worden geconfronteerd naarmate de klimaatomstandigheden blijven veranderen? En hoe zie je jouw onderzoek zich aanpassen aan deze veranderende uitdagingen?
Het transport van puin is zowel continu als episodisch, en kent een sterk geheugeneffect. Dit betekent dat als er twee overstromingsgolven achter elkaar plaatsvinden, de tweede waarschijnlijk veel minder puin vervoert, aangezien dit al stroomafwaarts is getransporteerd.
Als er door klimaatverandering langere en extremere droogteperiodes optreden, betekent dit ook dat puin meer tijd heeft om zich in de uiterwaarden op te hopen. Wanneer er vervolgens een extreme neerslaggebeurtenis plaatsvindt, kan dit puin in één keer in beweging komen en zich in grotere hoeveelheden ophopen dan voorheen.
In mijn onderzoek probeer ik deze geheugeneffecten mee te nemen om ook rekening te houden met deze extremen in een veranderend klimaat.
