Glasvezelkabels meten real-time kwaliteit van dijken

Case

Glasvezelkabels meten real-time kwaliteit van dijken

Glasvezel zorgt voor supersnel internet, maar is ook heel geschikt voor het meten van druk en geluid. Zo kan een standaard glasvezelkabel in een dijk gebruikt worden om te meten hoe het is gesteld met de stabiliteit van die dijk. Een team van Nederlandse, Spaanse en Italiaanse wetenschappers werkt in een Europees project samen aan de ontwikkeling van deze technologie

Het project “DOMINO - Dikes and Debris Flows Monitoring by Novel Optical Fiber Sensors” test twee technologieën op een proefdijk bij de TU Delft. Met pressure sensing wordt de waterdruk in een dijk gemeten en door middel van acoustic sensing bekijken de onderzoekers de kwaliteit van de dijk met geluidsgolven. Een kleine afwijking in geluidssnelheid of verhoging van de waterdruk is voor een glasvezelkabel voldoende om een verandering in signaal af te geven en dat over grote afstanden.

Non-destructive testing

Thom Bogaard, Delfts wateronderzoeker, is de Nederlandse projectleider van het internationale onderzoeksteam. Tijdens een bezoek aan de proeftuin Flood Proof Holland in Delft vertelt hij wat het DOMINO-project zo interessant maakt. “De huidige methode om de waterdruk in dijken te meten is zeer arbeidsintensief. Je moet op ieder punt van interesse een gat maken om een sensor in aan te brengen. Met glasvezel kabel meet je bijvoorbeeld iedere meter langs de honderden meters lange kabel die je in één keer installeert. Of, in het geval van acoustic sensing, kun je de kabel zelfs gewoon net onder het gras leggen.” De testen op de proeflocatie zijn non-destructive: de dijk blijft intact.

Internationale samenwerking

Wetenschap is gediend bij internationale samenwerking om toegang te krijgen tot expertise die in eigen land niet of minder beschikbaar is. In dit project werken Italiaanse en Spaanse wetenschappers, experts in metingen met glasvezelkabels, samen met Nederlandse en Italiaanse wetenschappers die weer expert zijn in hydrogeologie en overstromingen. De resulterende technologie wordt getest op Hollandse dijken en Italiaanse puinstromen, maar is natuurlijk wereldwijd toepasbaar.

Tijdig waarschuwen

In de bergen komen regelmatig stukken van de berg los die samen met water een verwoestende stroom kunnen veroorzaken. De optical fiber sensors uit het onderzoek kunnen helpen om bewoners in bijvoorbeeld de Italiaanse Alpen tijdig te waarschuwen voor een aankomende puinstroom. Thom Bogaard: “De puinstromen zijn verwoestende flashfloods in steile rivierdalen die een enorm lawaai maken. Acoustic sensors pakken die trillingen makkelijk op. Een waarschuwing tot 15 minuten van tevoren kan het verschil maken tussen leven en dood bij dit soort levensgevaarlijke stromingen.” Luca Palmieri van de Universiteit van Padua, coördinator van het project: “Als de sensoren registreren dat er een puinstroom aankomt, kan bijvoorbeeld op tijd een weg worden afgesloten. Maar het werkt ook preventief. Puinstromen vinden vaak op ongeveer dezelfde plekken plaats. Je kunt met glasvezelkabels beter het verloop van puinstromen meten, waardoor je maatregelen kunt nemen om stromen tussentijds te onderbreken.”

“Een goede signaalanalyse is de laatste stap”

Het DOMINO-project is gestart in mei 2016 en loopt nog door tot de zomer van 2019. Wat is de volgende stap? Bogaard: “Ons doel is dat de technologie daadwerkelijk toegepast gaat worden in Nederland of Italië. We zijn al heel dicht bij een eindproduct, met name wat betreft acoustic sensing.” Het laatste stukje betreft het uitwerken van een systeem dat de data afkomstig van de glasvezelkabel direct kan omzetten in begrijpelijke informatie, bijvoorbeeld de verdeling van water in het dijklichaam. Voordat pressure sensing op grote schaal kan worden toegepast is meer tijd nodig. Het werkt al in een 3D geprinte behuizing die de onderzoekers in de dijk hebben ingegraven, maar er is nog geen glasvezelkabel op de markt die dit kan meten. “Op zich is het al knap dat we de waterdruk kunnen meten met een glasvezelkabel, want veel mensen zeiden dat dat niet kon,” zegt Bogaard. “Maar we hebben nog een paar jaar nodig om nauwkeurig de druk over een lengte van bijvoorbeeld een paar honderd meter te testen”.

Toepassing door waterschappen

Uiteindelijk is het de bedoeling dat waterschappen gebruik gaan maken van de glasvezelkabeltechnologie om dijken te monitoren. Emilie Buist, masterstudent aan de TU Delft, doet onderzoek naar mogelijke implementatie en is daarvoor met o.a. de waterschappen in gesprek: “Zij staan er zeker voor open. Waterschappen gebruiken nu met name visuele inspecties voor het controleren van de dijken. Ze zijn wel bezig met technologie, maar het kan interessant voor ze zijn dit nog meer in te zetten”. Uiteindelijk verwacht het onderzoeksteam dat het financiële plaatje doorslaggevend is om de technologie echt te gaan gebruiken. Bogaard is optimistisch: “Op de lange termijn kun je besparen door het gebruik van optical fiber sensors, want je kunt over grote afstanden en continu monitoren waar de gevaarlijke plekken in de dijk zitten. Daardoor kan je op specifiekere plekken investeren, in plaats van de hele dijk te verstevigen.”