Zomerhoogwater van juli 2021 legde kwetsbaarheid van de Maas pijnlijk bloot

Door de regens van depressie ‘Bernd’ stonden in juli 2021 delen van Duitsland, België en Nederland onder water. De Geul in Zuid-Limburg trad buiten haar oevers en alleen al in Valkenburg liepen 2300 huizen schade op. Ook de Maas kreeg enorme hoeveelheden water te verwerken, chemische leidingen lagen plotseling bloot en een aanlegplek van een veerboot verzakte.

Voor Hermjan Barneveld en hoogleraar Ton Hoitink van de leerstoelgroep Hydrologie en Omgevingshydraulica was het hoogwater reden om onderzoek te starten naar wat er onder water gebeurde: op de rivierbodem. Dat leverde onverwachte inzichten op, waarmee het risico op overstroming uiteindelijk beter te bepalen is.De resultaten van het onderzoek zijn op 10 juli gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Limburg werd in de jaren 90 twee keer getroffen door grote overstromingen. Dat leidde tot nieuwe plannen voor betere hoogwaterbescherming langs de Maas. Werden rivieren daarvoor nog beteugeld, nu werd er juist ruimte gemaakt voor het water. Uiterwaarden werden verbreed en mochten vollopen bij hoogwater. Die plannen zijn alleen nog steeds niet overal voltooid, en dat heeft gevolgen.

Barneveld: ‘Het probleem is het verschil in stroomsnelheid. In de uiterwaarden stroomt het water langzaam en zakt de hoogwaterstand, maar in andere, smallere delen van de rivieren stroomt het veel sneller, tot wel 20 kilometer per uur. Zulke snelheden verwacht je eerder in bergrivieren, niet in Nederland. We moeten veel beter weten wat er in die flessenhalzen gebeurt om het moment van hoogwater én de hoogste waterstand goed te kunnen voorspellen.’

Tijdens de overstromingen van 2021 stijgt de stroomsnelheid bij Maastricht in twee dagen van 50 m3/s naar 3310 m3/s. Voor elke liter water stroomt er ineens een halve badkuip door de Maas. 150 kilometer verderop, bij Lith in Noord-Brabant, is de rivier weer enigszins tot rust gekomen. Hoewel ze alleen in de uiterwaarden buiten haar oevers is getreden, ontsnappen bewoners van sommige tussenliggende plaatsen ternauwernood aan een overstroming. Het scheelt soms maar drie centimeter.

Rijkswaterstaat gaat al tijdens het hoogwater de snelstromende rivier op om de rivierbodem te peilen. Bovendien vliegen er helikopters met lasers over om het wateroppervlak minutieus in kaart te brengen. Ook Barneveld en zijn collega’s gaan meteen aan de slag zodra Bernd uitgeregend is. Er zijn namelijk diepe kuilen in de bodem te zien en grote zandduinen die zich door de rivier zijn verplaatst. De onderzoekers lopen daarom de Maasuiterwaarden langs om vast te stellen waar het uitgeschuurde zand en grind terechtgekomen is.

Wat gebeurde er in die dagen op de bodem van de Maas? Bij de zogenoemde flessenhalzen spoelden enorme hoeveelheden grind en fijn zand weg, ook wel erosie genoemd.

In de buurt van de Limburgse plaats Stein ontstonden daardoor 16 gaten in de rivierbodem van soms wel 15 meter diep.

Hoitink: ‘Eerst spoelt de grindlaag weg. Juist op die plek was deze laag heel dun. Daaronder zat fijn zand, en toen dat eenmaal weg begon te spoelen, ging het heel snel.’ Uiteindelijk bleek dat de Maas in de paar dagen tijd evenveel zand en grind had verplaatst als normaal in 10 jaar. (Bekijk hieronder de situatie voor en na. Graphic door Joris Beemster, animatie door Bram Vernhout)

Veel van het zand reisde maar een paar kilometer stroomafwaarts en kwam terecht in de uiterwaarden. Daar vormden de zandafzettingen grote bulten, soms meer dan drie meter hoog.

Op sommige plekken was de waterstand in de Maas een halve meter hoger dan verwacht. ‘Dat had meerdere oorzaken. Het feit dat het zomer was en de uiterwaarden vol stonden met vegetatie en gewassen speelde mee. Maar ook als de rivierbodem zo snel en zo sterk verandert, heeft dat invloed. Al moeten we daar nog wel meer onderzoek naar doen’, zegt Barneveld.

Het is niet voor niets dat het meest toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift dit onderzoek naar buiten brengt. Plotselinge, hevige erosie werd tot nu toe niet meegenomen bij het maken van hoogwatervoorspellingen. ‘En dat terwijl dat fijne zand op meer plekken zo dicht aan de oppervlakte ligt, er meer flessenhalzen zijn en hoogwater door klimaatverandering vaker op zal treden’, zegt Barneveld. ‘We hebben nu voor het eerst in Nederland gezien hoe groot dit effect van erosie kan zijn. En dit gebeurt overal ter wereld.’

Rijkswaterstaat maakt volgens Barneveld nu plannen om de ondergrond beter in kaart te brengen, om uiteindelijk tot betere verwachtingen te komen. ‘Een belangrijke stap, want goede voorspellingen zijn cruciaal bij beslissingen om noodkeringen met zandzakken te maken of mensen te evacueren. Zo kunnen we rampen in de toekomst voorkomen.’  

• Extreme river flood exposes latent erosion risk