Maarten Kleinhans, ERC Consolidator Grant

Onze voorspellingen helpen overstromingen te voorkomen.
Maarten Kleinhans
Maarten Kleinhans

Dynamiek in en rond riviermondingen

Het klinkt magisch: de loop van een rivier voorspellen. Godenwerk. Toch is dat precies wat fysisch geograaf Maarten Kleinhans, hoogleraar ‘Process sedimentology of river-dominated systems’ aan de faculteit Geowetenschappen doet. Hij houdt daarbij zijn voeten opvallend vaak droog. In zijn lab bootst hij met zijn onderzoeksgroep meanderende rivieren na, om de invloed van natuurlijke omgevingsfactoren en menselijk ingrijpen op de loop van een rivier te bestuderen. Mede op basis van de experimenten ontwikkelen ze betere computersimulaties. De nieuwe inzichten resulteren in modellen die het heden én het verleden van de rivier voorspellen en tijdig  waarschuwen bij overstromingen. Nadat de STW hem eerder al een VICI toekende, volgde onlangs een Consolidator Grant van de European Research Council voor onderzoek naar riviermondingen met eb en vloed.
tekst: Youetta Visser

"Riviermondingen zijn heel dynamische plaatsen," legt Kleinhans uit. "Zowel het getij op zee als de uitstroom van rivierwater hebben het daar voor het zeggen." Vaak zijn het ecologisch waardevolle kraamkamers van schelpdieren en foerageergebieden voor vogels. Maar ook locaties van vaak grootschalige havens, die bevaarbaar moeten blijven. Kleinhans: "De impact van de mens op deze natuurlijke systemen kan groot zijn. Miljoenen mensen op de wereld wonen rond riviermondingen, van Antwerpen tot Brazilië, India en China. Onze voorspellingen helpen overstromingen te voorkomen, habitats te beschermen en toch toegang tot havens te houden." Natuurlijk bezoekt Kleinhans de riviermondingen ook zelf. "De VICI en ERC-toekenning maken het onder andere mogelijk het onderzoek uit te breiden met ecologische eigenschappen van het onderliggende landschap en een analyse van het effect van menselijk ingrijpen op de rivier."

Experimenten in 'de Metronoom'

Bij de vorming en dynamiek van riviermondingen spelen vele factoren mee, zoals de opbouw van de ondergrond in de laatste paar duizend jaar, natuurlijke aanslibbing, de hoeveelheid en snelheid van het rivierwater en de hoeveelheid en soort begroeiing en schelpdieren. Om het samenspel te bestuderen vond Kleinhans een getijmachine uit: een waterbak van 20 bij 3 meter, die elke minuut langzaam kantelt en zo eb- en vloedstromen veroorzaakt. Hij doopte de bak 'De Metronoom'. "Na verloop van tijd vormen zich patronen in de bak. Zo ontstaan, voor het eerst ter wereld op de kleine schaal van het laboratorium, natuurlijke riviermondingen." In de Metronoom verricht het onderzoeksteam metingen met camera’s en laser, waarbij ze steeds één verandering aanbrengen om het effect geïsoleerd te bestuderen. Bijvoorbeeld baggeren en storten, maar ook toevoer van slib en groei van plantjes. De onderzoekers combineren deze experimenten met computersimulaties, waarin veel meer variabelen een plaats krijgen, bijvoorbeeld het effect van verschillende vormen valleien of van zeespiegelstijging. Satellietbeelden van rivieren vullen de onderzoeksinformatie aan. "In mijn onderzoeksteam zitten allerlei deskundigen: een ecoloog, een geoloog, een satellietbeelddeskundige, modelleurs, fysici, enzovoorts. We proberen samen de riviermondingen te doorgronden."

Slikken en schorren

Kleinhans ontdekt veel. "We herkennen patronen in de experimenten en modellen die we ook in de natuur zien. Zo lukte het ons voor het eerst om experimenten en computersimulatie te maken van slikken langs de riviermonding. We proberen nu de bijbehorende schorren te laten ontstaan." Ook onder water geeft de natuur langzaam haar geheimen prijs. "Rivierengeulen, die zich in tweeën splitsen om een zandbank heen, zijn meestal een kort bestaan beschoren. Maar bij eb en vloedstroming gebeurt iets bijzonders: een van de geulen is vooral tijdens vloed actief en de andere met eb. Nu we dit voor onze ogen in de experimenten zien ontstaan, is het de uitdaging het ook te verklaren."

Vloed in Utrecht

Op de overgangen van eb- en vloedgeulen ontstaan in de natuur drempels waar de scheepvaart last van heeft, terwijl de ondiepe zandbanken waardevolle habitats zijn voor flora en fauna. "De bedrijven en beheerders die zich met de Westerschelde bezighouden kijken daarom nieuwsgierig mee." Om bruggen te slaan tussen deze partijen en het onderzoek organiseert Kleinhans jaarlijks de Christiaan Brunings Lecture. De hoogleraar is benieuwd naar de effecten van 'grijpgrage wortels en kleverige goedjes'. "We weten dat afkalving van rivieroevers minder is als we slib invangen en er natuurlijke begroeiing op de uiterwaarden staat. Werkt dat ook zo in riviermondingen met slikken en schorren? Kunnen we de loop en vaardiepte van een rivier in positieve zin beïnvloeden, door meer natuur te laten ontstaan of te baggeren en storten?" Achter zijn rug kantelt de Metronoom, het wordt weer vloed in Utrecht. Maar dat wist Kleinhans al.