Rivieren die razendsnel buiten hun oevers treden: met de recente overstroming van de Guadalupe in Texas liggen ze weer akelig vers in het geheugen. Door klimaatverandering zullen ze naar verwachting nog frequenter én verwoestender worden. Om het effect van extreem hoogwater op de bodem van de rivieren beter te begrijpen bestudeerden Nederlandse onderzoekers de erosie die optrad na de overstromingen in Limburg in juli 2021. Hun bevindingen staan nu in Nature.
Het was lagedruksysteem Bernd dat voor problemen zorgde in juli 2021. Boven West-Europa viel er zóveel neerslag dat zijrivieren van de Rijn en de Maas buiten hun oevers traden en gezamenlijk zeker voor 240 doden en miljarden euro’s aan schade zorgden. Alleen al in Valkenburg werden honderden woningen tijdelijk onbewoonbaar door hoogwater in de Geul.
In de nasleep van de overstromingen stortte de Wageningse promovendus Hermjan Barneveld zich op de grote veranderingen in de rivierbodem. „Mijn promotieonderzoek richtte zich al op de Maas en dit was een buitenkans.”
Zestien diepe kuilen
Samen met studenten en met zijn promotor, hydrologiehoogleraar Ton Hoitink, onderzocht hij waarom er in de rivier zeker zestien diepe kuilen ontstonden, juist in nauwe delen van die rivier. Bij die bottlenecks stroomde het water die zomer zó hard dat er in een paar dagen evenveel zand en grind werd verplaatst als normaal in tien jaar, aldus Barneveld. „Eerst kwamen grind en zand in beweging. Er vormden zich diepe kuilen op de bodem, waarvan de diepste door de grindlaag heen de fijne zanden daaronder bereikten. Als dat eenmaal weg begint te spoelen, gaat het heel snel.” De diepste kuil was 15 meter diep.
Ook onderzocht hij waar het overgrote deel van het zand en grind terechtkwam: een paar kilometer stroomafwaarts van de gaten, in de vorm van onderwaterduinen. In de uiterwaarden ontstonden er metershoge zandafzettingen.
Het project werd uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van Rijkswaterstaat, die met een speciaal sonarsysteem de bodem in kaart brachten en vanuit een vliegtuig luchtfoto’s maakten. „Het stoppen van rivierbodemerosie is een speerpunt van het nieuwe beleidsprogramma Ruimte voor de Rivier 2.0”, vertelt Roy Frings, riviermorfoloog bij Rijkwaterstaat. „We willen heel graag weten waar erosiekuilen kunnen ontstaan, maar ook waardóór.”
De Maas bij Urmond in Limburg. Op de rode plekken is de bodem dieper geworden na het hoogwater van juli 2021. Op de blauwe plekken is sediment neergeslagen en is de bodem juist gestegen.
Beeld Wageningen University and Research, PDOK. Bewerking NRC
Afgegraven uiterwaarden
De bottlenecks in de rivier hangen samen met twee grote overstromingen die in 1993 en 1995 in Limburg plaatsvonden. In reactie daarop werden maatregelen getroffen. Zo kreeg de Maas in het onbevaarbare deel meer ruimte door uiterwaarden af te graven. Maar niet overal kon evenveel worden verruimd, en op sommige plekken waren de verruimingswerkzaamheden nog niet gereed. Dat zorgde voor sterke verschillen in stroomsnelheid: hoe smaller de rivier, des te sneller het water stroomt. Op sommige stukken waren de snelheden daardoor veel hoger dan in de jaren negentig. „Verbreden is gunstig, maar alleen als het overal en gelijkmatig gebeurt”, benadrukt Barneveld.
Hoewel de hoogwaterverwachtingen van Rijkswaterstaat voor de Maas over het algemeen strookten met de werkelijke waterstanden waren er in juli 2021 ook plekken waar dat niet het geval was. „Plaatselijk was de waterstand wel een halve meter hoger dan verwacht”, vertelt Hoitink. „Dat kán in theorie ook andere oorzaken hebben, maar ik durf mijn hand ervoor in het vuur te steken dat de grote onderwaterduinen en het plotselinge ontstaan van die putten hier een doorslaggevende rol speelden.”
Of grote erosie bij de recente overstromingen in Texas is opgetreden is nu nog niet te zeggen, benadrukt Barneveld. „Als daar ook fijne zanden dicht onder de rivierbodem zitten zou het kunnen. Het grote probleem is, dat van heel veel rivieren de ondergrond heel beperkt in kaart gebracht. Dat is juist ook een risico. Overal ter wereld zijn we bezig om rivieren te verbreden, te versmallen en te verdiepen, maar de bodem vormt een blinde vlek.”
Als de rivierbodem zo snel en zo sterk verandert loop je het risico ernaast te zitten met je hoogwaterverwachting, zegt Hoitink. Daardoor kunnen evacuaties te laat komen. „Door bodemveranderingen mee te nemen in overstromingsmodellen kunnen die voorspellingen nauwkeuriger worden, maar dan moet je die veranderingen tijdens hoogwater wel kunnen inschatten. Dat vraagt nog veel onderzoek. Ook moeten we rekening houden met veranderende weerpatronen en veel meer gaan monitoren. De statistiek is door klimaatverandering minder betrouwbaar geworden, het verleden zegt steeds minder over de toekomst.”
