Zomervloeden van juli 2021 onthulden kwetsbaarheid van de Maas

Vulnerabiliteit van de Maas tijdens de zomeroverstromingen van 2021

Vier jaar geleden hebben zomeroverstromingen in Limburg, in het zuiden van Nederland, de rivierbedding van de Maas drastisch veranderd. Dit maakt nauwkeurige hoogwaterprognoses nog moeilijker dan voorheen. “Dit laat zien hoe kwetsbaar en onvoorspelbaar de Maas werkelijk is,” zegt onderzoeker Hermjan Barneveld.

In juli 2021 veroorzaakte zware regenval van stormdepressie “Bernd” dat delen van Duitsland, België en Nederland onder water kwamen te staan. In Zuid-Limburg stroomde de Geul over haar oevers, wat leidde tot schade aan 2.300 woningen in Valkenburg alleen. Ook de Maas had moeite om het enorme volume water te verwerken; chemische leidingen kwamen bloot te liggen en een veerboot-aanlegplaats stortte in.

De hoge waterstanden leidden bij Barneveld en Professor Ton Hoitink van de groep Hydrologie en Milieuhydraulica tot een nieuw onderzoek naar wat er zich onder de oppervlakte, op de rivierbedding, afspeelde. Hun onderzoek resulteerde in onverwachte inzichten die uiteindelijk de beoordeling van overstromingsrisico’s kunnen verbeteren. De resultaten werden op 10 juli gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Bottlenecks en stromingen

Limburg heeft in de jaren ’90 twee grote overstromingen meegemaakt, wat leidde tot nieuwe strategieën voor overstromingsbescherming langs de Maas. Waar rivieren voorheen waren ingeperkt en versmald, lag de focus nu op het creëren van meer ruimte voor water. Overstromingsvlakten werden verbreed en mochten overstromen tijdens hoogwater. Veel van deze projecten zijn echter nog niet afgerond, wat gevolgen heeft.

Barneveld legt uit: “Het probleem ligt in de variatie van stroomsnelheden. In overstromingsvlakten beweegt water langzaam en dalen de hoogwaterstanden, maar in smalle delen van de rivier versnelt de stroom—soms tot wel 20 kilometer per uur. Je zou verwachten dat dit in bergstromen gebeurt, niet in Nederland. We moeten veel beter begrijpen wat er in die bottlenecks gebeurt om zowel de timing als de piekniveaus van hoogwater te voorspellen.”

Veranderende rivierbedding

Tijdens de overstromingen van 2021 steeg de stroomsnelheid bij Maastricht van 50 m³/s naar 3.310 m³/s in slechts twee dagen. Plotseling stroomde voor elke liter water het equivalent van een halve badkuip door de Maas. Ongeveer 150 kilometer stroomafwaarts, nabij Lith in Noord-Brabant, was de rivier wat tot rust gekomen. Hoewel het alleen zijn oevers in de overstromingsvlakten overstroomde, ontsnapten bewoners in sommige tussenliggende gebieden nipt aan overstroming—soms met slechts drie centimeter verschil.

Zelfs tijdens de overstromingen zette de Nederlandse waterautoriteit Rijkswaterstaat surveillanceschepen in om de snelstromende rivierbedding te meten. Helikopters uitgerust met lasers vlogen ook over het gebied om het wateroppervlak in detail in kaart te brengen.

Toen de regen stopte, ondernamen Barneveld en zijn collega’s actie. Ze merkten diepe gaten in de rivierbedding en grote zandduinen op die van positie waren veranderd. De onderzoekers liepen over de overstromingsvlakten om te traceren waar het geërodeerde zand en grind terecht waren gekomen.

Gaten en zandduinen

Wat gebeurde er precies op de rivierbedding van de Maas tijdens die dagen? Bij de zogenaamde bottlenecks werd een enorme hoeveelheid grind en fijn zand weggespoeld—aangeduid als erosie. Bij de stad Stein in Limburg ontstonden hierdoor 16 gaten in de rivierbedding, waarvan sommige tot 15 meter diep waren. Hoitink legt uit: “Eerst werd de grindlaag weggespoeld. Op die plek was de laag erg dun. Daaronder lag fijn zand, en zodra dat begon te eroderen, ging het extreem snel.” Het blijkt dat de Maas in enkele dagen net zoveel zand en grind verplaatste als normaal gesproken in tien jaar gebeurt. Veel van het zand reisde slechts enkele kilometers stroomafwaarts en belandde in de overstromingsvlakten, waar het grote heuvels vormde—soms meer dan drie meter hoog.

Inzichten voor andere rivieren

Op sommige plaatsen was het waterniveau in de Maas een halve meter hoger dan verwacht. “Er waren verschillende factoren,” zegt Barneveld. “Het was zomer, dus de overstromingsvlakten waren vol met vegetatie en gewassen, wat een rol speelde. Maar als de rivierbedding zo snel en ingrijpend verandert, heeft dat ook invloed. We hebben daar nog meer onderzoek naar nodig.”

Tot nu toe was plotselinge, ernstige erosie niet meegenomen in hoogwaterprognoses. “En toch weten we dat dit fijne zand op veel plaatsen dicht onder de oppervlakte ligt, bottlenecks wijdverbreid zijn, en dat hoogwaterperiodes door klimaatverandering frequenter zullen worden,” zegt Barneveld. “Dit is de eerste keer dat we hebben gezien hoe significant erosie kan zijn—in Nederland en wereldwijd.”

Volgens Barneveld ontwikkelt Rijkswaterstaat nu plannen om de rivierbedding beter in kaart te brengen om de overstromingsvoorspellingen te verbeteren. “Het is een belangrijke stap—nauwkeurige voorspellingen zijn cruciaal bij het beslissen of er nooddammen met zandzakken moeten worden gebouwd of mensen geëvacueerd moeten worden. Op die manier kunnen we toekomstige rampen voorkomen.”