Techniek in Nederland in de twintigste eeuw. Deel 1. Techniek in ontwikkeling, waterstaat, kantoor en informatietechnologie

[p. 154]

Vanwege de dringende behoefte aan een groot openluchtlaboratorium op schaal werd in 1951 een nevenvestiging van het Waterloopkundig Laboratorium in de Noordoostpolder gesticht. Op het terrein van 86,5 ha was er ruimte voor de grote en gedetailleerde modellen van rivieren en het deltagebied. In de jaren zestig verrezen hier, evenals te Delft, grote hallen. Maar aanvankelijk was het in De Voorst bijna echt veldwerk, ook bij deze Deltagoot, waar onder meer de gevolgen van golfoploop en golfslag gemeten werd.

[p. 155]

8 Modern ontwerpen⁺

Onderzoek in het buitenland

Onderzoek in Nederland

Meten, rekenen en schaalmodellen

Van incidentele ‘tuinproeven’ naar een permanente proeftuin

Een methodenstrijd: wiskundige, elektrische en schaalmodellen

Computermodellen

In het voorjaar van 1871 klonken er met geregelde tussenpozen geweerschoten over het water tussen Walcheren en Zuid-Beveland. Even onder de waterlijn dreven houten bollen van ongeveer dertig centimeter doorsnede, van binnen met lood verzwaard en onderling met een koord verbonden. Hun posities in het water werden aangegeven door rood geverfde kurken. Een metronoom van Mälzel tikte geduldig. Verscheidene ogen waren op de kurken en de metronoom gericht. Bij elk geweerschot werden aantekeningen gemaakt. 's Rijks Waterstaat was op jacht. Op jacht naar gegevens over stroomsnelheden en -richtingen, noodzakelijk voor de afdamming van het Sloe.¹

Hydrologische kennis was tot in het begin van de twintigste eeuw veelal gebaseerd op ervaringen, waarnemingen en ook metingen. Waar de parate kennis tekortschoot, joegen waterbouwkundigen op stromen, golven, waterdiepten. Zij verzamelden gegevens uit waarnemingen en sloegen die op in tabellen. Hieruit konden dan in het gunstigste geval patronen en formules worden afgeleid. Er werd volop gemeten en gepeild om het gedrag van water te bepalen. De wiskunde kwam er beperkt aan te pas evenals experimenten met schaalmodellen. Zo ging de Staatscommissie 1892 voor de bepaling van de hoogte van een eventuele Afsluitdijk uit van een golfoploop van 2,7 m. Ze baseerde zich hierbij op waarnemingen bij de noorderdijk van Drechterland tijdens stormen in december van 1883. Hoe gevaarlijk het was zich op ‘hoogst voorgekomen vloeden’ te baseren ter bepaling van afmetingen van nieuwe kunstwerken, bleek toen bij de januaristorm van 1916 de golven over diezelfde Drechterlandse dijk heen sloegen. Waarnemingen in het veld waren echter veelal het enige houvast dat men had.

Voor sommige niet te complexe waterbewegingen waren wel min of meer exacte formules ontwikkeld. Dit gebeurde vooral in Frankrijk, dat tegen het eind van de achttiende eeuw Europees koploper was geworden voor wat betreft hydrodynamische kennis.² Hiertoe hadden de Ecole du Corps Royal du Génie Militair (opgericht in 1749) en de Ecole des Ponts et Chaussées (1775) sterk bijgedragen. De oprichting van de Ecole Polytechnique in 1795 was een nieuwe impuls voor het wetenschappelijk waterbouwkundig onderwijs; de opleiding trok de meest prominente onderzoekers aan. Exponenten van deze Franse suprematie in de theoretische waterbouw waren ingenieurs als Antoine de Chézy (1718-1798), Joseph Louis Lagrange (1736-1813) en Henri Darcy (1803-1858).

Onder andere ontwierpen zij respectievelijk een rekenmethode voor de eenparige bewegingen van water in open kanalen, een wiskundige berekening van de golfsnelheid in een ondiep kanaal en een theoretische methode om de weerstand van de wand in pijpen te bepalen. Deze basisformules, die later werden uitgebreid, waren echter eerder empirische samenvattingen met theoretische aanvullingen dan zuiver theoretische vergelijkingen. Als de nodige voorzichtigheid werd betracht bij de extrapolatie van de cijfers en bovendien de marges van nauwkeurigheid in ogenschouw werden genomen, hadden deze weerstandsformules desondanks hun waarde.³

Veelal echter werd aan de ervaring de meeste waarde gehecht, zoals nog eens bleek aan het begin van de twintigste eeuw ten aanzien van de invloed van een afsluitdijk op de hoogte der waterstanden in de Waddenzee. Die werd beschouwd als iets dat moest worden aangenomen op basis van ervaring en niet te berekenen viel. Ingenieur H.E. de Bruijn schreef bijvoorbeeld over dit onderwerp in 1911 dat men ‘de vergrooting der vloedhoogte... uit de aard der zaak niet wiskundig [kan] bewijzen. Men moet die op

+ Algemeen Rijksarchief, Familiearchief Telders
Algemeen Rijksarchief, departement van Waterstaat 1906-1929
Rijksarchief Zeeland, Deltadienst directiearchief
Driemaandelijkse berichten Deltawerken
Driemaandelijkse berichten Zuiderzeewerken
De Ingenieur. Orgaan van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs en van de Vereeniging van Delftsche Ingenieurs

1 P.J. Neyt, ‘De afdamming van het Sloe’, in: Tijdschrift van het KIvI (1872/73), 212.

2 J.M. Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid (Den Haag 1977), 47.

3 Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 66-67; J.Th. Thijsse, Theorie en experiment in de hydraulica (Delft 1938), 8-9.

[p. 156]

grond van hetgeen op andere plaatsen voorkomt en van studie op dit gebied als het ware voelen.’⁴ Ook minister C. Lely stelde in 1918 nog dat het bepalen van stormvloedhoogten eerder op basis van intuïtie dan op exacte cijfers moest geschieden.⁵

4 H.E. de Bruijn, ‘Invloed van de afsluiting van de Zuiderzee op de vloedhoogte buiten den afsluitdijk’, in: De Ingenieur 26 (1911), 29; zie ook A. Nijholt en J. van den Ende, Geschiedenis van de rekenkunst, van kerfstok tot computer (Schoonhoven 1994), 124.

5 A. Bosch, W. van der Ham e.a., Twee eeuwen Rijkswaterstaat (Zaltbommel 1998).

Onderzoek in het buitenland

Evenals het rekenen aan waterstromen was ook het waterloopkundig modelonderzoek tot het begin van de twintigste eeuw een incidenteel verschijnsel in ons land. Ook hier liep het buitenland, aanvankelijk met name Frankrijk, voorop. De rivierproblematiek zou in dat land gedurende de gehele negentiende eeuw tot schaalproeven aanleiding geven. Pierre Louis George du Buat (1734-1809) experimenteerde al in de Napoleontische tijd met een houten goot die 18 duim breed en diep en 132 voet lang was.⁶

In Engeland had de overgang van de zeil- naar de stoomvaart in de scheepsbouwkunde geleid tot het nemen van weerstandsproeven met scheepstypen. Eén van de voortrekkers, de Schotse scheepsbouwer John Scott Russell (1808-1882), zag echter niets in het doen van modelproeven en sleepte prototypen op ware grootte met behulp van paarden door een kanaal. De impopulariteit van schaalproeven werd vooral veroorzaakt doordat goede verhoudingsgetallen ontbraken voor factoren als afmetingen, snelheid en weerstand. De vertaalslag van model naar ware grootte kon dientengevolge niet goed worden gemaakt. Een eerste oplossing hiervoor, in 1852 in Engeland aangedragen door Ferdinand Reech (1805-1880), bereikte de scheepsbouwers nauwelijks. In de jaren rond 1860 werden de bevindingen van Reech herontdekt door de civiel-ingenieur William Froude (1810-1879). Ook toen leidde dit echter niet tot een opwaardering van het onderzoek met schaalmodellen. Een commissie, in 1868 benoemd door de British Association for the Advancement of Science, adviseerde om alleen proeven op ware grootte te doen.

Pas zes jaar later zou een publicatie van Froude een omslag in het denken over modelproeven in Engeland teweegbrengen.⁷

Osborne Reynolds (1842-1912) komt de eer toe als eerste de schaalwaarden in het waterbouwkundig modelonderzoek juist te hebben gekozen. Zijn onderzoek naar een verbetering van de rivier de Mersey deed hem de waarde van modelproeven inzien. Anderen bleven echter sceptisch. Waterbouwkundige modelproeven behielden in Engeland dan ook een incidenteel karakter.⁸

In Frankrijk werd het gebruik van schaalmodellen voor de berekening van waterlopen op een hoger niveau getild toen de eerdergenoemde Henri Darcy en Henry Emile Bazin (1829-1917) in 1856 gingen samenwerken als ingenieur, respectievelijk hoofdingenieur bij het kanaal van Bourgogne te Dijon. Darcy deed in dat jaar al waterloopkundige proeven in een buizenstelsel en toen hij in 1858 overleed, zette Bazin diens onderzoeken voort. In 1866 publiceerde laatstgenoemde zijn bevindingen in een beroemd geworden Mémoire aan de Académie des Sciences. Het Franse ministerie van Openbare Werken zag het nut van de schaalmodellen in en stond Bazin toe een waterloopkundig proefstation dicht bij Dijon in te richten. Het model bestond uit een houten bak van twee meter breed, 95 centimeter diep en maar liefst 450 m lang. Het water werd afgetapt uit het kanaal van Bourgogne en er na afloop van de proeven ook weer naar toe geleid. De vele gegevens die deze proeven opleverden, werden tussen 1888 en 1898 in de Annales des ponts et chaussées gepubliceerd.⁹ Al eerder waren de bevindingen van de Franse ingenieur Jérome Fargue (1827-1910) omtrent riviernormalisering getoetst. Hij deed in de jaren zestig en zeventig proeven voor de verbetering van de toegang tot de haven van Bordeaux in een modelrivier (schaal 1 op 100). De schaalfactoren waren door Fargue nog geheel willekeurig gekozen. Ook experimenteerde Fargue in 1872 met een soort centrifuge om de beweging van water en zand in bochten te onderzoeken.¹⁰

In Duitsland werd Hubert Engels (1854-1945) in 1890 hoogleraar in de Hydraulica aan de polytechnische school te Dresden. Zijn experimenteel modelonderzoek leidde tot de inrichting van een Flussbaulaboratorium in de kelder van de school. In tegenstelling tot in Engeland, waar het modelonderzoek incidenteel bleef, kreeg het Dresdener waterloopkundig laboratorium een permanent karakter. Ook het feit dat het was verbonden aan een opleidingsinstituut voor ingenieurs, was een belangrijk onderscheid. Een hele generatie studenten leerde zo al tijdens de opleiding de waarde van het wetenschappelijk modelonderzoek kennen. Ook de studenten aan de technische hogeschool te Karlsruhe konden vanaf 1901 experimenteren in het waterloopkundig laboratorium van hun school. Dit stond onder leiding van de hoogleraar Theodor Rehbock (1864-1950). In Berlijn ten slotte verscheen in 1903 (onafhankelijk van enige onderwijsinstelling) de Preußische Versuchsanstalt für Wasserbau und Schiffsbau onder leiding van prof. H. Krey.¹¹

6 Zie G.P. Nijhoff, ‘Ontwikkeling van het modelondezoek op waterbouwkundig gebied’, in: De Ingenieur (1921), 49.

7 Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 64-65.

8 Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 66.

9 R.A. van Sandick, ‘Een monument voor Henry Bazin’, in: De Ingenieur 36 (1921), 142-144; Nijhoff, ‘Ontwikkeling van het modelonderzoek’, 50.

10 Nijhoff, ‘Ontwikkeling van het modelonderzoek’, 51.

11 Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 69-70; H. Engels, Die Wasserbaulaboratorien Europas (Berlin 1926).

Onderzoek in Nederland

Aan Nederland was het systematisch modelonderzoek grotendeels voorbijgegaan. Eén van de eerste waterloopkundige modelproeven in ons land werd gedaan door C. Lely en de Delftse hoogleraar J.M. Telders begin jaren negentig van de negentiende eeuw. Ze wilden de ontzilting van een afgesloten Zuiderzee aantonen.¹²

Hydraulische modellen bleven ook hierna echter een uitzondering. Eén daarvan was een model van de mond van de Rotterdamse Waterweg dat in 1907 de tuin van het bureau van ingenieur C.A. Jolles in Den Haag sierde. Het op diepte houden van die Waterweg was al sinds het graven een probleem. Met als drijvers de nog onrijpe kersen die aan een boom in dezelfde tuin groeiden, werd

12 ‘Toespraak van ir. J.H. Telders tijdens een informeel samenzijn van betrokkenen bij de afsluiting der Zuiderzee (zonder datum)’, in: ARA, Familiearchief Telders, inv. no. 4.

[p. 157]

Waterloopkundig modelonderzoek werd pas na de eeuwwisseling in Duitsland een nuttig hulpmiddel bij het waterbouwkundig ontwerpen. Na de Eerste Wereldoorlog raakten ook Nederlandse ingenieurs steeds meer in de ban ervan. Tot aan de stichting van een eigen proefstation in 1927 moesten Nederlandse waterbouwkundigen hun toevlucht tot Duitse laboratoria nemen of zelf experimentele opstellingen maken - zoals deze houten golfgoot in de achtertuin van de Dienst der Zuiderzeewerken in Den Haag, gefotografeerd in 1919.

geprobeerd de stromingen in de riviermond in kaart te brengen.¹³ Voor het overige werd uitgeweken naar Duitsland, waar bijvoorbeeld het Dresdener laboratorium beschikte over een model van de buitenhavenmond te IJmuiden. Hiermee werd bestudeerd of de vorming van zandbanken niet verminderd kon worden door de havendammen een andere vorm te geven.¹⁴

Het schrijnend contrast tussen het modelonderzoek in Nederland en dat in Duitsland was er de oorzaak van dat de president van het KIvI, E.H. Stieltjes en de hoofdredacteur van De Ingenieur, R.A. van Sandick, reeds in 1908 vroegen om een waterloopkundig laboratorium bij de technische hogeschool in Delft.¹⁵

13 ‘Het leiden der getijstroomen in of vóór den mond van benedenrivieren, tot het verkrijgen van diepe en regelmatige geulen, en het verplaatsen der zandneerzettingen buiten die geulen’, in: De Ingenieur 24 (1909), 190-192.

14 R.A. van Sandick, ‘De hoofden van IJmuiden in het Dresdener laboratorium der rivierwaterbouwkunde’, in: De Ingenieur 23, (1908), 362-363.

15 Van Sandick, ‘De hoofden van IJmuiden’, 363; ‘Het leiden der getijstroomen’, 200.

Meten, rekenen en schaalmodellen

De stormvloed van 13 en 14 januari 1916 werkte als een katalysator in de ontwikkeling van de waterbouwkunde in ons land.

De afsluiting van de Zuiderzee kreeg er een zetje door in de rug.

De studie naar waterstanden en -bewegingen niet minder.

De Rotterdamse Waterweg had tijdens de stormvloed ongekend hoogwater te zien gegeven. Omdat de deskundigen onaangenaam waren verrast door de voorgekomen waterstanden en men niet wist of de grens hiermee was bereikt, werd een onderzoek ingesteld. De vrees bestond dat de hoge waterstanden werden veroorzaakt door het uitdiepen van de Waterweg ten behoeve van de scheepvaart. De vaargeul was tussen 1876 en 1916 verdiept van 4,8 m tot 10 m beneden hoogwater. Aangezien er een wetsontwerp aanhangig was om die diepte naar 12,5 m te brengen, leek het met het oog op de gebeurtenissen in januari 1916 raadzaam een onderzoek in te stellen naar de gevolgen van verbeteringswerken op de waterstanden. Een staatscommissie onder leiding van de oud-hoogleraar Wis- en Natuurkunde te Leiden, H.G. van de Sande Bakhuijzen, werd hiermee belast. Dat een wis- en natuurkundige tot voorzitter werd benoemd en bijvoorbeeld niet de inspecteur-generaal van de Rijkswaterstaat, is tekenend voor de richting die de commissie werd geacht te bewandelen. Ook de benoemingen van G.H. de Vries Broekman, hoogleraar in de theoretische Hydraulica in Delft en van J.M. Phaff, hoofd van de afdeling hydrografie van het departement van Marine, duiden op de wens het vraagstuk zo breed en theoretisch mogelijk te beschouwen. Overigens waren ook de Rijkswaterstaat en het KNMI ruim in de commissie vertegenwoordigd.

Een paar maanden na de installatie publiceerde De Vries Broekman een artikel waarin hij aantoonde dat het mogelijk moest zijn ‘den invloed van eb en vloed op benedenrivieren door berekening te bepalen en hoe dit kan geschieden’.¹⁶ De commissie besloot zijn methode voor de Rotterdamse Waterweg op juistheid te testen. Naast De Vries Broekman werden J.J. Canter Cremers en C.W. Lely hiermee belast. Canter Cremers had al in 1911 een verhandeling over de benedenrivieren geschreven, waarvoor hij in 1916 de prestigieuze Conrad's Premie van het KIvI in ontvangst mocht nemen. Hoewel hij op dat moment ingenieur bij de rijksvissershaven te IJmuiden was, werd hij vanwege zijn kennis van en interesse voor de theorie van waterbewegingen tot lid van de commissie benoemd.

Al snel bleken de theoretische beschouwingen van de Delftse hoogleraar juist. Het zou echter te veel tijd vergen om de berekeningen op de Waterweg met zijn kribben, havenkommen en dergelijke toe te passen. Alleen al voor een vereenvoudigde stroom onder normale omstandigheden zouden twee personen twee tot twee en een half jaar nodig hebben om de invloed van een verdieping op de waterstanden te berekenen.

Datzelfde gold voor de toepassing van een gedeeltelijk theoretische, gedeeltelijk empirische methode die door Canter Cremers

16 G.H. de Vries Broekman, ‘Invloed van eb en vloed op benedenrivieren’, in: De Ingenieur 31 (1916), 544.

[p. 158]

was ontwikkeld. Uit aangenomen getijlijnen werden verhanglijnen en snelheidskrommen bij verschillende dwarsprofielen afgeleid.¹⁷

Deze methode werd als minder nauwkeurig beoordeeld. ‘De commissie heeft dan ook een anderen weg ingeslagen en getracht, door theoretische overwegingen gesteund, uit de uitkomsten der waarnemingen af te leiden, hoe de hoogten der hoogwaterstanden waarom het hoofdzakelijk te doen is, uit de grootheden, waarvan zij afhankelijk zijn, kunnen worden bepaald.’¹⁸ Die grootheden, zo had onderzoek van C.W. Lely geleerd, waren vooral: de gemiddelde zeestand, het tijverschil in zee en de stand der bovenrivieren. Door deze gegevens te meten en te vergelijken vóór en na belangrijke verbeteringswerken aan de Waterweg, kon de invloed van het uitdiepen worden bepaald.¹⁹

Hoewel de staatscommissie uiteindelijk dus voor een empirische benadering koos, was een theoretische oplossing louter om praktische en niet om principiële redenen afgewezen. De Vries Broekman had als eerste een rekenmethode ontwikkeld waarmee, voortbouwend op een aantal basisformules, de berekening van getijden in ondiepe zeeën en rivieren in principe mogelijk werd.²⁰ Van niet minder belang was bovendien de ervaring die jonge ingenieurs van de Rijkswaterstaat als Canter Cremers en Lely jr. hadden opgedaan met het theoretisch benaderen van de benedenrivieren.

Gedeeltelijk parallel aan het werk van de commissie-Van de Sande Bakhuijzen rekende een andere staatscommissie aan waterstromen. Niet de rivierdelta was haar onderzoeksobject, maar de Waddenzee. In het besluitvormingsproces over de afsluiting van de Zuiderzee speelde de vraag naar de gevolgen voor de waterstanden op de Waddenzee een rol. De Leidse hoogleraar Natuurkunde en Nobelprijswinnaar H.A. Lorentz werd voorzitter van die commissie. Voor een deel bestond die uit dezelfde mensen als de commissie-Rotterdamse Waterweg: C.W. Lely, J.M. Phaff en de drie meteorologen van het KNMI. Canter Cremers werd geen lid van de commissie-Lorentz. Hij bleef zich met de benedenrivieren bezighouden en kreeg de leiding over de verbetering van de Rotterdamse Waterweg opgedragen. In die hoedanigheid zou hij onder andere een zandvanger ontwerpen waarmee hij sedimenttransport onderzocht. Daarnaast deed hij modelproeven om een zoute onderstroom te demonstreren.

Ook de commissie-Lorentz hanteerde verscheidene methoden voor het bepalen van de waterstanden in het Waddengebied naast elkaar. De methoden van de meteoroloog P.H. Gallé en die van C.W. Lely waren ‘traditioneel’ in die zin dat ze uitgingen van afleidingen uit waarnemingen. Een andere methode daarentegen was puur wiskundig. Waar de commissie-Rotterdamse Waterweg nog uit praktische overwegingen voor een empirische methode had gekozen, volhardde de commissie-Lorentz in de wiskundige weg. Ze kon de wrijvingsweerstand lineair maken en daarmee de getijstromen eenvoudig doorrekenen. Het waren vooral Lorentz zelf en de tweede secretaris, J.Th. Thijsse, de latere directeur van het Waterbouwkundig Laboratorium, die zich met de ontwikkeling van deze methode bezighielden.²¹

Terzelfdertijd - en in samenhang met andere ontwikkelingen binnen de waterbouwkunde - kwam in de jaren twintig de theoretische kennis van het gedrag van stromend water in relatie tot kunstwerken tot bloei. De theoretische hydraulica ging een steeds grotere rol spelen bij het ontwerpen van kunstwerken. Het was het begin van een soort ‘hydraulische cultuuromslag’ binnen dit onderdeel van de waterbouwkunde. Het boek Die Eisenwasserbau uit 1927 van de Duitser H. Kulka markeerde deze doorbraak van de theoretische hydraulica van de praktische waterbouwkunde.

Hoezeer sedert de jaren dertig modelonderzoek aan ontwerpen van kunstwerken ten grondslag zou gaan liggen, zou blijken bij het (voor)ontwerp van de stuwen in het kader van de kanalisatie van de Nederrijn en Lek en bij de Haringvlietsluizen.

17 Verslag van de Staatscommissie Rotterdamschen Waterweg, 275-279.

18 Verslag van de Staatscommissie Rotterdamschen Waterweg, 20.

19 Verslag van de Staatscommissie Rotterdamschen Waterweg, 345 en 355.

20 J.Th. Thijsse, Theorie en experiment in de hydraulica (Delft 1938), 18.

21 Verslag Staatscommissie Zuiderzee 1918-1926 ('s-Gravenhage 1926), met name 83 e.v.; J.Th. Thijsse, ‘De verwachtingen omtrent waterbeweging bij de afsluiting van de Zuiderzee op grond van het verslag der staatscommissie Lorentz en van de verrichtte modelmetingen’, in: De Ingenieur 42 (1927), 713-724; Thijsse, ‘Geschiedenis van golfstudies’, 638.

Van incidentele ‘tuinproeven’ naar een permanente proeftuin

Het vooronderzoek ten behoeve van de Afsluitdijk betekende niet alleen een doorbraak in de hydrometrie maar ook een krachtige impuls voor het waterbouwkundig modelonderzoek in ons land. In de traditie van (opnieuw) de Rotterdamse Waterweg werden de eerste proeven door de Dienst der Zuiderzeewerken in de tuin van het bureau van de Dienst genomen. Ingenieur Ligtenberg had in opdracht van directeur-generaal ir. H. Wortman een houten bak ontworpen van 15 × 1,5 × 1 m die aangesloten was op een waterleiding. Aan het uiteinde ervan werd een dijkbeloop nagebootst dat in te stellen was in verschillende hellingshoeken en bovendien met wisselende profielen. Aan het andere einde stond ‘een inrichting tot het opwekken van verschillende golfbewegingen’. Het gevaarte kostte fl. 2750 en zou, zo verwachtte Wortman, enkele maanden worden gebruikt.²²

Dat bleek een misvatting. De proefbak was er twee jaar later nog, zij het met een ander doel. In het voorjaar van 1922 waren in die bak houten schaalmodellen (1 op 250) van de uitwateringssluizen en van de sluisplateaus opgesteld. Vanwege de kosten waren de modellen van hout gemaakt. Dat maakte de resultaten, gezien de andere materiaaleigenschappen, vrij onbetrouwbaar. Om toch nog zoveel mogelijk nuttige informatie aan de experimenten te kunnen onttrekken, had men buitenlandse tijdschriftartikelen over dergelijke proeven geraadpleegd. Het was vooral prof. Th. Rehbock van het Wasserbaulaboratorium te Karlsruhe, die op dit terrein als expert gold.²³

De met twijfels bezwangerde resultaten die met de houten sluismodellen werden verkregen, duidden op een zeer geringe invloed van de vorm van het sluisplateau op het afvoervermogen van de

22 ‘Wortman aan de minister, d.d. 2-10-1919’, in: ARA, departement van Waterstaat 1906-1929, inv. no. 2176.

23 ‘Wortman aan de minister, d.d. 8-8-1922’, in: ARA, departement van Waterstaat 1906-1929, inv. no. 2184.

[p. 159]

sluis. De proeven werden door de Dienst zelf echter als te onbetrouwbaar gezien.

‘Waar het nu een zoo belangrijke vraag geldt als het vermogen der afwateringssluizen van het IJsselmeer, schijnt er wel aanleiding te bestaan om in deze richting een meer nauwkeurig onderzoek te doen instellen met behulp van model-proeven in een goed ingericht waterloopkundig laboratorium’, oordeelde Wortman. Hij vroeg daarom belet om in Duitsland proeven te mogen doen, bij voorkeur op het eerder genoemde laboratorium van Rehbock.²⁴

In oktober van dat jaar vertrokken Wortman en De Blocq van Kuffeler naar Karlsruhe. Professor Th. Rehbock was niet alleen zeer geïnteresseerd maar bleek tevens goed bekend met de Zuiderzeeplannen, omdat zijn in Amsterdam woonachtige broer, H.C. Rehbock, hem op de hoogte hield. Hoewel Wortman de minister moest bekennen dat de Duitse expert niet goedkoop was, adviseerde hij hem wel met het Karlsruher laboratorium in zee te gaan. Voor fl. 12.000 per jaar stelde Rehbock zijn laboratorium onbeperkt beschikbaar. Zo konden ook ‘andere vraagpunten welke bij de voorbereiding der afsluitingswerken reeds zijn gerezen en waarschijnlijk nog wel zullen rijzen, door proeven in het laboratorium nader tot oplossing worden gebracht’, beargumenteerde Wortman. Hij verwachtte maximaal twee jaar proeven te moeten doen, waarbij niet alleen de vorm van de sluizen maar ook de bezinkingen in de breedte van de sluitgaten en de zoutwaterinstroom bij schuttingen aan experimenten op schaal zouden worden onderworpen.²⁵

Opmerkelijk, en ook wel tekenend voor de scepsis die er bij velen nog bestond ten aanzien van modelproeven, was de reactie van de Zuiderzeeraad. De Raad betuigde ‘gaarne zijne instemming... met het voornemen van den Directeur-Generaal om ten aanzien van de meest wenschelijken vorm der te bouwen sluisplateaux laboratoriumproeven te doen ondernemen’, maar wenste anderzijds niet na te laten

‘te wijzen op de betrekkelijke waarde van zoodanige proeven op zeer beperkte schaal. Te dezer zal toch niet mogen worden voorbijgezien, dat tal van sluizen zoowel hier te lande als in het buitenland (b.v. de Nijlstuwdammen) een reeds in de praktijk beproefd voorbeeld ter zake van den bouw van sluisplateaux geven, waaruit wellicht vele belangrijke gegevens voor de Zuiderzeewerken zullen kunnen worden afgeleid.’²⁶

Van het ‘openluchtlaboratorium’ werd kennelijk meer verwacht dan van schaalmodellen.

De proeven die in het laboratorium te Karlsruhe waren verricht, werden in de praktijk gecontroleerd bij de sluizen bij Steenenhoek (juli '23 en april '24). De grote overeenkomsten in de uitkomsten tussen de proeven op schaal en die ‘op ware grootte’ deden het wantrouwen tegen modelproeven enigszins afnemen.²⁷

24 ‘Wortman aan de minister, d.d. 8-8-1922’, in: ARA, departement van Waterstaat 1906-1929, inv. no. 2184.

25 ‘Wortman aan de minister, d.d. 19-10-1922’, in: ARA, departement van Waterstaat 1906-1929, inv. no. 2184.

26 ‘Rapport van de Zuiderzeeraad aan de minister, d.d. 21-11-1922’, in: ARA, departement van Waterstaat 1906-1929, inv. no. 2184.

27 De uitvoering der Zuiderzeewerken in het tienjarig tijdvak 1919-1929 ('s-Gravenhage 1929), 60-61; Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 91.

Een nieuw waterloopkundig laboratorium

Het gebrek aan een waterbouwkundig laboratorium speelde ook de commissie-Lorentz parten toen die ter bepaling van de opwaaiingshoogte in de Waddenzee modelproeven wilde doen.

De commissie wilde inzicht krijgen in het verband tussen opwaaiing en stroomsnelheid enerzijds en waterdiepte anderzijds. Ook wilde men de invloed bestuderen van diepe geulen op windstuwing. In februari 1920 vroeg prof. E. van Everdingen, lid van de commissie, aan Lorentz toestemming om gebruik te mogen maken van ‘de eenige inrichting, welke zich leent tot het nemen van proeven in den gewenschten zin, hier te lande’: de windtunnel van de Rijksstudiedienst voor de Luchtvaart te Amsterdam. De directeur van de dienst, E.B. Wolff, had Van Everdingen zijn volledige medewerking toegezegd. Lorentz speelde het verzoek door aan de minister, die zijn fiat gaf.²⁸

De verantwoordelijken voor de Zuiderzeewerken moesten zich dus behelpen met provisorische oplossingen voor het houden van modelproeven. Het gemis van een regulier waterloopkundig laboratorium werd na de Eerste Wereldoorlog steeds sterker gevoeld. Een van de felste pleitbezorgers was de bij de Maaskanalisatie gelouterde ingenieur G.P. Nijhoff. In 1921 wijdde hij in De Ingenieur een drietal artikelen aan het belang van modelonderzoek. Hem was opgevallen dat de waterbouwkunde zich, in tegenstelling tot bijvoorbeeld de elektrotechniek of de machinebouw, traag ontwikkelde. Als een van de oorzaken zag hij de geringe ervaring die kon worden opgedaan, aangezien grote, innovatieve projecten slechts nu en dan werden uitgevoerd. Het verrichten van modelproeven zou dit probleem kunnen verhelpen.²⁹

Inmiddels was in 1923 het gebouw van de afdeling voor Weg- en Waterbouwkunde van de technische hogeschool aan het Oostplantsoen in Delft gereedgekomen. Vanaf het begin was het de bedoeling om de kelderruimte in te richten als waterloopkundig laboratorium. Door de bezuinigingspolitiek begin jaren twintig kwam daar aanvankelijk niets van terecht. Toen echter bleek dat de dure modelproeven in Duitse laboratoria (bijvoorbeeld ten behoeve van de Noordersluis te IJmuiden, de Maaskanalisatie, het Julianakanaal en de Zuiderzeewerken) succesvol waren en een leemte in de Nederlandse waterbouwkunde vulden, besloten de ministers van Onderwijs en Waterstaat gezamenlijk dat Nederland ook een waterloopkundig laboratorium moest krijgen. In september 1927 konden de eerste proeven in de kelder van het Weg- en Waterbouwgebouw te Delft worden gedaan.³⁰ Behalve van Rijkswaterstaatswerken waren er ook al opdrachten van andere openbare lichamen en van particulieren binnengehaald. Naast onderzoekingen met stromend water werden ook proeven uitgevoerd met stilstaand water, zoals voor het meten van gronddruk, hevel en dergelijke.

Het kelderlaboratorium was 80 meter lang; buiten diende een bak van gewapend beton als laagwaterreservoir. Elektrische pompen,

28 ‘Van Everdingen aan Lorentz, d.d. 26-2-1920’, in: ARA, departement van Waterstaat 1906-1929, inv. no. 2176, en ‘Lorentz aan de minister, 28-2-1920’, in hetzelfde dossier.

29 G.P. Nijhoff, ‘De ontwikkeling der waterbouwkunde’, in: De Ingenieur 36 (1921), 29-32.

30 Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 92-93.

[p. 160]

Tot begin jaren vijftig werd Zeeuws-Vlaanderen doorkliefd door de Braakman, een zijtak van de Westerschelde. Eind jaren veertig begon men aan de afdamming met het oog op kustlijnverkorting. Vanwege de enorme getijstromingen werd een sluitgat met twee Phoenix-caissons geprojecteerd, waarvan er één met doorlaatschuiven werd uitgerust. Dit was een nieuwigheid die de nodige voorstudies vereiste. Hier zien we de heren ingenieurs als staalmeesters rond een maquette van de afsluiting gegroepeerd. Aandacht wordt gevraagd voor de ‘doorlaatcaisson’.

geplaatst onder het trappenhuis, voerden het water naar de diverse modellen in het laboratorium. Al in de eerste paar jaren van het bestaan kreeg het laboratorium zoveel opdrachten dat de ruimte te klein dreigde te worden en nieuwbouw noodzakelijk werd.³¹ Het was de bescheiden start van een Waterloopkundig Laboratorium dat wereldvermaard zou worden.

31 De Technische Hoogeschool te Delft van 1905 tot 1930, 34 (Delft 1930); J.Th. Thijsse, Theorie en experiment in de hydraulica (Delft 1938), 14.

Een methodenstrijd: wiskundige, elektrische en schaalmodellen

In 1939 schreef ir. Johan van Veen dat ‘het meest ingewikkelde getij geen hindernis meer [was]’. Het punt was bereikt

‘dat de nauwkeurigheid der berekeningen die der waarnemingen evenaart en zelfs af en toe overtreft.... De mogelijkheid, dat deze groote nauwkeurigheid bereikt kon worden, is te danken aan de zorg, waarmede dit onderdeel van den Waterstaat behandeld is.’³²

Van Veen, die in 1929 bij het arrondissement Dordrecht van de directie Grote Rivieren van de Rijkswaterstaat was aangesteld om onder andere het werk van Canter Cremers voort te zetten, had hierin een belangrijke rol vervuld. Hij paste daarmee tot op zekere hoogte in de traditie van het werk van De Vries Broekman, Canter Cremers en Lorentz. Tot op zekere hoogte, want Van Veen markeert ook een belangrijke verandering. Vanaf 1930 ging onder zijn hoede het hydrologisch onderzoek in getijwateren, dat voorheen een ad hoc karakter had gehad, meer systematiek vertonen.

Raadgevend ingenieur Nijhoff, dezelfde die zich sterk had gemaakt voor een waterloopkundig laboratorium, benadrukte in 1929 de noodzakelijkheid van een systematisch onderzoek van de Westerschelde. Hij vond bij de nieuwe baas van de Rijkswaterstaat, J.A. Ringers, een gewillig oor. Zelfs meer dan dat. In 1930 werd de Studiedienst van de Zeearmen, Benedenrivieren en Kusten opgericht. Deze dienst kreeg al snel het onderzoek van het hele kustgebied met al zijn samenhangende verschijnselen als stromingen, sedimenttransport en verzilting opgedragen.

Opnieuw ging de Rijkswaterstaat op jacht. Zelfs naar gegevens over de historische ontwikkeling van de delta. Het bleef nu echter niet bij meten, peilen en voorzichtig extrapoleren. Het doel was op basis van wiskundige berekeningen de gevolgen van huidige en toekomstige ingrepen in de delta te kunnen bepalen. Want ingegrepen in de delta werd er genoeg. Er werd volop gebaggerd, zowel ten behoeve van de toegankelijkheid van de havens van Rotterdam en Dordrecht als ten gevolge van de zogenaamde ‘zandhonger’ van de aannemers. Met het verdiepen en verbreden van de geulen werd het zoute water steeds verder landinwaarts gehaald en veranderden zowel richting als sterkte van de stromen. Een studie naar de gevolgen voor veiligheid, verzilting en scheepvaart vergde in de eerste plaats veel, maar bovendien ook nauwkeurige waarnemingen. Vooral de automatische tijdsregistratie bij oudere peilschalen was vaak echter vijf tot tien minuten onnauw-

32 J. van Veen, ‘De nauwkeurigheid der tegenwoordige getijberekening’, in: De Ingenieur 54 (1939), B90-91.

[p. 161]

keurig, wat Van Veen een snerende opmerking aan het adres van de fabrikanten van dit soort instrumenten ontlokte. Het feit dat men geen klokken kon maken die nauwkeurig liepen, zou er volgens hem toe hebben geleid dat eertijds Canter Cremers liever van getijberekeningen dan van getijmetingen was uitgegaan, ondanks de toen nog lang niet volmaakte formules. Bij de metingen die vanaf 1930 werden verricht, werd een afwijking van één minuut niet langer getolereerd.³³

Niet alleen werden er nieuwe eisen aan meetgegevens gesteld, ook de rekenmethode van Lorentz bleek niet zonder meer geschikt voor toepassing op de benedenrivieren. In tegenstelling tot de Waddenzee waren de benedenrivieren druk bevaren, zodat veranderingen in stroomsnelheden en -richtingen veel exacter bepaald moesten worden dan met de methode-Lorentz mogelijk was. Het was dus nodig ofwel de lineaire methode van Lorentz uit te breiden zodat deze toepasbaar werd voor de delta, ofwel een geheel nieuwe methode te ontwikkelen. De directie Benedenrivieren koos voor het laatste.

Samen met de bij de studiedienst aangestelde wiskundige J.J. Dronkers, leidde Van Veen uit de waarnemingen formules af die, aan de praktijk getoetst, zeer nauwkeurig bleken. De buitengewoon bewerkelijke methode, die Lorentz ook al op beperkte schaal had gebruikt, zou onder de naam ‘exacte methode’ de geschiedenis ingaan. In 1935 publiceerde Dronkers deze werkwijze in De Ingenieur.³⁴ Hoewel de naam iets anders suggereert, was deze methode in wezen een benaderingsmethode. Wel was het mogelijk de benaderingen binnen zelf gekozen grenzen te brengen.

J.P. Mazure, ingenieur bij de Dienst der Zuiderzeewerken, ging op zoek naar een minder bewerkelijk alternatief. Hij breidde de methode-Lorentz uit, zodat deze ook toepasbaar zou worden op het stelsel der benedenrivieren.³⁵ Hij werd hierin gesteund door J.Th. Thijsse, sinds 1932 hoofdingenieur bij de Dienst der Zuiderzeewerken, en per 1 december 1933 directeur van de nieuwe Stichting Waterbouwkundig Laboratorium. Thijsse opteerde openlijk voor de minder omslachtige lineaire methode van Lorentz-Mazure en Thijsse was invloedrijk. Hij had zijn sporen verdiend in de commissie-Lorentz en doceerde vanaf 1936 theoretische en praktische Hydraulica aan de technische hogeschool te Delft. Dat docentschap werd in 1938 omgezet in een buitengewoon hoogleraarschap in de theoretische en experimentele Hydraulica.³⁶

Dronkers en Van Veen hadden in de lineaire methode weinig vertrouwen. De Studiedienst had aanvankelijk ook getracht van de methode-Lorentz gebruik te maken, maar ‘telkens bleek hoe groot de verschillen met de werkelijkheid waren’. De vele verwaarloosde grootheden in de formules van Lorentz (opperwaterafvoer, hellende bodem, veranderlijke diepte ten gevolge van getijwisselingen) maakten deze methode volgens Van Veen en Dronkers minder betrouwbaar voor de benedenrivieren. Zo ontstond er midden jaren dertig een debat in De Ingenieur, waarin de Dienst der Zuiderzeewerken en die der Benedenrivieren tegenover elkaar stonden voor wat betreft de beste methode van getijberekeningen. Van Veen en Dronkers schreven bijvoorbeeld:

‘Het gaat hier niet om propaganda te maken voor de een of andere school, doch om de voorspellingen zoo nauwkeurig mogelijk te doen zijn. Dat de grens van toepassing of de grens der nauwkeurigheid van beide methoden dezelfde zou zijn, wordt dezerzijds op grond van ervaring met beide methoden op het gebied van het berekenen van de getijden in onze benedenrivieren ontkend.’³⁷

33 Afvoerbepalingen in de Benedenrivieren in 1930-1934 ('s-Gravenhage 1936).

34 J.J. Dronkers, ‘Een getijberekening voor benedenrivieren’, in: De Ingenieur 50 (1935), B181-B187; J. van den Ende en F. de Jong, ‘Rekenen aan waterstromen, getijden-onderzoek in Nederland, 1920-1950’, in: Jaarboek voor de Geschiedenis van Bedrijf en Techniek 6 (1989), 195-196.

35 J.P. Mazure, ‘Getijberekening voor benedenrivieren’, in: De Ingenieur (1935), B 212; Van den Ende en De Jong, ‘Rekenen aan waterstromen’, 196.

36 A. Waalewijn, ‘Johannes Theodoor Thijsse’, in: Biografisch woordenboek van Nederland, dl. 4, 494-495.

37 J.Th. Thijsse, ‘De toepassings-mogelijkheden van verschillende getijberekeningen’, in: De Ingenieur 50 (1935), B 259-261 en Van Veen en Dronkers, ‘Naschrift’ (bij dit artikel), B 261.

Het elektrische model

Intussen was Van Veen nog een heel andere weg opgegaan bij de berekening van getijstromen. Voortbordurend op de vele overeenkomsten tussen water- en elektrische stromingen, had hij in 1930 het plan opgevat om met behulp van koperdraden, weerstanden, condensatoren en zelfinductiespoelen het gedrag van het Nederlandse rivierenstelsel weer te geven.

‘Door het geven van voorrang aan andere problemen en ook doordat ik meende eerst de theorie der getijden, zooals die zich hier te lande langs wiskundigen weg in de practijk van den Studiedienst der Benedenrivieren ontwikkelde tot de zogenaamde exacte methode, een volledige kans te moeten geven, dus door te wachten tot geenerlei geheimenissen van de getijleer meer aanwezig zouden zijn, kwam van uitvoering van het oorspronkelijke plan voorlopig niets’,

schreef hij in 1946. Hij was bezig met een studie naar zandverplaatsingen in de Noordzee, waarop hij in 1936 te Leiden zou promoveren. Toch had hij al in 1937 kans gezien in een nota over de afsluiting van de Brielse Maas zijn ‘electrische methode’, die werkte volgens het principe van de analoge rekenmachine, uiteen te zetten.³⁸

Hoewel hij dus naar eigen zeggen aanvankelijk nauwelijks toekwam aan het uitwerken van zijn denkbeelden, maakten zich wel al snel de eerste tegenstanders kenbaar, met name van deskundigen die veel ervaring hadden met de methode-Lorentz.³⁹ Ir. J.C. Schönfeld, hoofdingenieur-directeur van de directie Benedenrivieren, vroeg de ingenieurs J.Th. Thijsse en J.P. Mazure, beiden werkzaam bij de Dienst der Zuiderzeewerken, om advies. Dit pakte voor Van Veen niet best uit. Zijn methode werd door Mazure als onbetrouwbaar afgedaan.⁴⁰ Van Veen liet zich niet kennen en somde in 1937 de voordelen van zijn methode ten opzichte van de methode-Lorentz nog eens op. Hij noemde er vijf: de methode was veel eenvoudiger; de gewone wet van de kwadratische weerstand kon worden toegepast; de werkelijk voorkomende, niet-sinusoïdale getijlijnen konden worden aangehouden; de afvoer van opperwater oefent geen storende

38 Joh. van Veen, ‘Electrische nabootsing van getijden’, in: De Ingenieur 58 (1946), B 17; Van den Ende en De Jong, ‘Rekenen aan waterstromen’, 197-198.

39 Van Veen, ‘Electrische nabootsing’, B 17.

40 W. van der Ham, RWS-200 [Typoscript], 35.

[p. 162]

De analogie tussen elektrische stromen en waterstromen leidde na de Tweede Wereldoorlog tot pogingen om waterstromen met elektrische schakelingen te modelleren. Deze aanpak was goedkoper en sneller dan schaalmodellen of rekenen. Het eerste succes, uit 1946, bootste de Lek na door middel van schakelingen van weerstanden en condensatoren. Dit prototype leidde in de jaren vijftig tot grote ‘analogons’ die het hele deltagebied konden modelleren om de effecten van verschillende ingrepen in te schatten.

invloed uit en, ten slotte, de getijrivieren kunnen trechtervormig blijven.⁴¹

Hoe was Van Veen te werk gegaan? Hij had de natuurkundig ingenieur van de AVRO, J.J. Geluk, gevraagd een elektrotechnische nabootsing van de Lek te maken. Van Veen en zijn medewerkers hadden daartoe alle waterstaatkundige gegevens omgezet in elektrotechnische grootheden en Geluk bouwde op een paneeltje de Lek na met eenvoudige elektrotechnische middelen. Voor dit riviervak tussen Krimpen en Wijk bij Duurstede was hetzelfde gevraagd aan de Telegraaf-ingenieur, W.H. van Zoest. Vanaf de ‘zeezijde’ werd nu wisselstroom door het schakelschema gestuurd, terwijl vanaf de ‘landzijde’ gelijkstroom werd ingeschakeld. In een doosje van 3 dm² was daarmee de gehele Lek nagebootst en kon men de invloeden meten van veranderingen die werden aangebracht. Op deze manier kon het gehele Nederlandse rivierennet worden nagebootst. Als men dan bijvoorbeeld de invloed van een afdamming van de Brielse Maas op het verticale en horizontale getij waar dan ook wilde weten, schakelde men deze rivier eenvoudigweg uit en konden de nieuwe waarden worden afgelezen.⁴²

Volgens Van Veen leverde de ‘electrische methode’ in veel gevallen nauwkeuriger uitkomsten dan de methode-Lorentz. Hij erkende echter dat als men uiterste nauwkeurigheid tot in details wilde bereiken, de exacte methode gehanteerd diende te worden. Voor de meeste getijberekeningen in het kader van de rivierverbeteringen was de elektrische methode echter zeer geschikt, vanwege de eenvoud en de hoge mate van nauwkeurigheid, aldus de jonge doctor. Wel vond hij het aanbevelenswaardig altijd twee methodes te hanteren en de uitkomsten te vergelijken.⁴³

Eindelijk kon ‘aan de vragen der practijk tijdig tegemoet... worden gekomen’, aldus Van Veen.

‘Elk rivierenplan van eenige beteekenis vereischt niet een, doch tientallen getijberekeningen en elke berekening duurde met een man of 10 toch spoedig een aantal maanden. De zg. exacte methode... neemt evenals de lineaire methode veel tijd in beslag. Met de bovenomschreven nabootsingen kunnen wij het “doode rekenwerk” uitschakelen.’

Voor Van Veen was het duidelijk dat deze ‘rekenmachine’ de toekomst had waar het getijberekeningen betrof. Wel besefte hij ‘dat het voor diegenen, die zich in de oudere voorstellingswijze hebben vastgewerkt, eenige moeite zal kosten de eenvoudiger zienswijze der praktische electrotechniek te aanvaarden’.⁴⁴

41 Joh. van Veen, ‘Getijstroomberekening met behulp van wetten analoog aan die van Ohm en Kirchhoff’, in: De Ingenieur 52 (1937), B73.

42 Van Veen, ‘Electrische nabootsing’, B18-19.

43 Van Veen, ‘Getijstroomberekening’, B73 en B81; Van Veen, ‘Naschrift bij J.M. Burgers, “Getijstroomberekeningen met behulp van wetten analoog aan die van Ohm en van Kirchhoff”’, in: De Ingenieur 52 (1937), B113.

44 Van Veen, ‘Electrische nabootsing’, B20.

De wiskundige benadering

Een van de critici van Van Veen was zijn vroegere medestander in het debat tussen de lineaire en exacte methode, J.J. Dronkers. Deze was sceptisch over de nauwkeurigheid die Van Veen voorspelde.

Bovendien stelde deze het rekenwerk bij de exacte methode wel al te traag voor, vond Dronkers. Door de oorlogsomstandigheden was hij niet in de gelegenheid geweest de ontwikkeling van de elektrische methode bij de directie Benedenrivieren mee te maken. Van Veen vroeg geduld.

‘Wat wij noodig hebben is een snellere oplossing om rivierveranderingen te kunnen ontwerpen. Men verdrinkt in het doode rekenwerk... Dr. Dronkers kan het wel voorstellen alsof het rekenwerk wat meevalt, maar het is om van te rillen.’

De elektrische methode zou sneller werken en minder saai werk vergen. ‘Give me the tools... wait and see’, gaf Van Veen zijn collega mee.⁴⁵

Voorlopig was echter het hoogste woord aan de theoretisch wiskundigen en de wiskundige benadering. Bij de droogmaking van Walcheren konden die hun methode in de praktijk toepassen. Hoewel het hier een noodsituatie betrof, onder organisatorisch verre van ideale omstandigheden, werd toch niet zonder voorafgaande studie besloten tot het dichten van de dijkgaten.

Begin 1945 werden met gebrekkige middelen metingen uitgevoerd. Kort daarna kreeg het onderzoek meer systematiek. Zo werden in maart van dat jaar de getijstromingen op acht plaatsen op het ondergelopen land gemeten, zodat getijlijnen konden worden opgesteld. Ook werden de in- en uitstromende waterhoeveelheden in de respectieve gaten gemeten. Met deze gegevens werd de gewenste volgorde van de dichting van de gaten bepaald. Ook konden zo de te verwachten stroomsnelheden in de sluitgaten worden voorspeld. Dronkers' bevindingen werden getoetst in het Waterloopkundig Laboratorium, waar een model van Walcheren was gebouwd.⁴⁶

Bij de berekening van de getijbeweging gebruikte Dronkers - vanzelfsprekend - de exacte methode. Hij beargumenteerde deze keuze door te wijzen op de sterke vervorming van het getij bij de voortplanting ervan. Hierdoor was de (nog niet uitgebreide)

45 J.J. Dronkers, ‘Electrische nabootsing van getijden’, en Van Veen, ‘Naschrift’, in: De Ingenieur 58 (1946), B 70-73 (citaten B 73).
Zie ook: A. Nijholt en J. van den Ende, Geschiedenis van de rekenkunst, van kerfstok tot computer (Schoonhoven 1994), 124-126.
Zie over de omvang van het rekenwerk in het debat alsmede de organisatorische kwesties binnen de Rijkswaterstaat die daarmee samenhingen: Van den Ende en De Jong, ‘Rekenen aan waterstromen’, 198-207.

46 P.Ph. Jansen, ‘Mededelingen inzake de droogmaking van Walcheren’, in: De Ingenieur 58 (1946), B 10-12.

[p. 163]

lineaire methode niet toepasbaar en was het wenselijk uit te gaan van het werkelijk voorgekomen getij.⁴⁷ Kort daarna presenteerde zowel Dronkers als H.J. Stroband uitbreidingen van de lineaire methode, waardoor vrij nauwkeurige benaderingen mogelijk werden. Nu kon ook met vroeger verwaarloosde grootheden als partiële getijden rekening worden gehouden.⁴⁸ De minder bewerkelijke lineaire methode - later omgedoopt in harmonische methode - werd nu acceptabel in steeds meer complexe getijsituaties, zoals bij het stelsel der benedenrivieren. Bovendien vergde ze minder rekenwerk dan de exacte methode. Toch zou laatstgenoemde methode in een aantal gevallen nog onontbeerlijk blijken. Ook de exacte methode werd daarom door Dronkers omstreeks dezelfde tijd nog eens verbeterd. Onder de naam iteratiemethode leefde ze voort.⁴⁹

Wellicht nog meer dan de droogmaking van Walcheren illustreert de afsluiting van de Brielse Maas het toegenomen belang van het rekenen aan waterstromen. Slechts op twee plaatsen werden hier de getijlijnen gemeten. Alle overige krommen werden vervolgens berekend. Aangezien twee dammen moesten worden gebouwd, was het van belang te weten hoe de aanleg van de ene dam de stroomsnelheden in de buurt van de andere in aanleg zijnde dam beïnvloedde. Als dit vooraf kon worden berekend, kon de gewenste volgorde van werken worden vastgesteld. Zo werd duidelijk dat de Botlekdam in ieder geval vóór de dam in de Brielse Maas gesloten moest worden. Anderzijds kwam naar voren dat een gedeeltelijk gebouwde dam in de Brielse Maas de stroomsnelheden in de Botlek sterk zou verminderen, waardoor het sluiten van de Botlekdam eenvoudiger zou worden. Sluitgaten in de dam in de Brielse Maas en in de Botlekdam van respectievelijk 300 m² en 200 m² zouden, volgens de berekening, de meest ideale situatie opleveren.⁵⁰

47 J.J. Dronkers, ‘De waterbeweging op het geïnundeerde Walcheren’, in: De Ingenieur 58 (1946), B95.

48 H.J. Stroband, ‘Een bijdrage tot de kennis van de getijberekening op benedenrivieren en zeearmen’, in: De Ingenieur (1947), B 89-95; J.J. Dronkers, ‘Methoden van getijberekening’, in: De Ingenieur 59 (1947), B 127-137.

49 Dronkers, ‘Methoden van getijberekening’, B 124-127.

50 J.J. Dronkers, ‘Berekeningen over de afsluiting van de Brielsche Maas en Botlek met practische beschouwingen over getijbewegingen in het algemeen’, in: De Ingenieur 63 (1951), B138-B139; M. de Bruijn, ‘De afdamming van de Brielsche Maas’, in: De Ingenieur 63 (1951), B48.

Onderzoek met schaalmodellen

Ook in het hydraulisch modelonderzoek gingen de ontwikkelingen vanaf de jaren dertig hard. Moesten Nederlandse waterbouwkundigen in de jaren twintig nog een beroep doen op buitenlandse waterloopkundige laboratoria, drie decennia later werden in ons land waterbouwkundige situaties uit verre buitenlanden op schaal nagebouwd. In 1955 konden de 180 deelnemers uit 27 landen aan het zesde congres van de in 1935 opgerichte International Association for Hydraulic Research (IAHR), dan ook met de nodige trots in ons land worden ontvangen.⁵¹ Voor de op stapel staande grootschalige projecten hoefde men geen beroep meer te doen op ‘tuinproeven’ met onrijpe kersen. In het Waterloopkundig Laboratorium was men in 1947 bijvoorbeeld begonnen met de bouw van een schaalmodel van het noordelijk Deltagebied.⁵²

Het waterloopkundig modelonderzoek werd inmiddels grofweg in vier categorieën onderverdeeld, afhankelijk van de schaal van de

Al tijdens de voorbereidingen van de Zuiderzeewerken was door de commissie-Lorentz aangetoond dat wiskundige modellen behulpzaam konden zijn bij de berekening van te verwachten waterstanden en daarmee de vereiste dijkhoogten. Binnen de studiedienst van de Zeearmen, Benedenrivieren en Kusten van de Rijkswaterstaat ontstond in de jaren dertig een wiskundige afdeling onder leiding van dr. J.J. Dronkers, die zich toelegde op de taak om de complexe stromingen in het Deltagebied wiskundig te beschrijven.

modellen. Een model met een schaal van 1:1000 of meer kan in grote lijnen de (veranderingen in de) stromingstoestand in een gebied weergeven. Het getijmodel van de Nederlandse benedenrivieren had een dergelijke schaal en werd gebruikt om de grote lijn van het Deltaplan uit te zetten. Modellen met een schaal van 1:100 tot 1000 leveren meer details over de stroomveranderingen. Ze lagen (mede) ten grondslag aan de verschillende projecten binnen het gehele Deltaplan. In dergelijke modellen is de diepteschaal meestal afwijkend van de lengteschaal omdat anders de bak te ondiep zou zijn om het water de ‘werkelijke’ bewegingen te laten maken. Het model is daarom twee- tot driemaal dieper dan de lengte zou doen verwachten. Bij een dergelijk model wordt voor de bodem vaak gebruik gemaakt van zacht materiaal, zodat de geulvorming kan worden bestudeerd. Als echter het gedrag van het water moet worden bestudeerd in en nabij een sluis of sluitgat, dan is schaal 1:10 tot 100 nodig. Een dergelijk model moet wel in verhouding zijn. Ten slotte is het nog mogelijk situaties na te bootsen vrijwel of geheel op ware grootte. Dit zogenaamde criteria-onderzoek dient vooral ter bestudering van eigenschappen en gedrag van materialen.⁵³

51 H.J. Schoemaker, ‘VIe Congres van de International Association for Hydraulic Research (IAHR) 30 augustus - 6 september 1955 te 's-Gravenhage gehouden’, in: De Ingenieur 68 (1956), A95-A97.

52 Dirkzwager, Water. Van natuurgebeuren tot dienstbaarheid, 117.

53 E.W. Bijker, ‘Waterloopkundig modelonderzoek ten behoeve van de Deltawerken’, in: Land en water (1959), 59-60.

De Haringvlietsluizen als voorbeeld

Voor het ontwerp van de Haringvlietsluizen maakte de studiedienst van de directie Benedenrivieren van de Rijkswaterstaat in februari 1954 een inventarisatie van het modelonderzoek dat men nodig achtte. Het onderzoek moest meer duidelijkheid verschaffen over de plaats van de uitwateringssluizen, de afmetingen van de uitwateringssluizen, de vormgeving van de kunstwerken, de sterkte en vormgeving van de beweegbare keringen, de bewegingsinrichting van de kunstwerken, het lozingsprogramma,

[p. 164]

In 1927 werd het Waterloopkundig Laboratorium te Delft opgericht. Al spoedig werden hier voor vrijwel alle grote waterbouwkundige werken in den lande proefnemingen verricht. Er kwam hydraulica aan te pas, maar ook veel elektronica, instrumentarium, metsel- en timmerwerk. Een goed model was een technische prestatie op zichzelf, zoals dit van de Oosterscheldekering uit 1974.

de bouwput, de uitvoering van de afsluiting en de vormgeving van de dammen alsook de normalisatie van het Haringvliet en het Hollands Diep.

Naast het al eerdergenoemde bestaande model van de benedenrivieren dat in 1948 met de naam M284 in gebruik was genomen, moest er nog meer worden gebouwd: een golfmodel van de mond van het Haringvliet (MG), een model van de mond van het Haringvliet voor stromen en zandtransport (MH), een detail-model van de uitwateringssluizen (MS) en een windgoot of goot met golfschotten (MW).⁵⁴

Ter bestudering van een goede toe- en afstroming naar en van de te bouwen Haringvlietsluizen, werd in het laboratorium ‘De Voorst’ in de Noordoostpolder een model van het Haringvliet gebouwd. Het laboratorium te Delft had daar sinds 1951 als proef (en drie jaar later definitief) een dependance gekregen. Het laboratorium ‘De Voorst’ voorzag in de behoefte om steeds groter wordende projecten op schaal te kunnen blijven bouwen. Ook werd hiermee aan de wens van veel opdrachtgevers tegemoetgekomen om modellen langer te handhaven.⁵⁵

Het model van het Haringvliet kende een horizontale schaal van 1:150 en een verticale schaal van 1:50. De constructie van de sluis zelf werd onderzocht met behulp van grootschaliger modellen. De twee voornaamste problemen die bestudeerd moesten worden, waren de ontgronding achter de sluis en de golfaanval op de sluis. Dit laatste probleem was ontstaan toen de plaats van de sluizen werd verlegd in de richting van de mond van het Haringvliet. Al in de jaren 1951-1954 was namelijk een stuwsluis ontwikkeld bij Tiengemeten, die de naam Stuw X had gekregen. Het simpelweg verplaatsen van deze stuw richting zee was niet mogelijk zonder voorzieningen te treffen tegen de golfaanval tijdens stormen.

Aangezien een golfbreker ook al geen optie was omdat daarmee met name de afvoer van ijs door het Haringvliet te veel hinder zou ondervinden, moest een constructie worden ontworpen die zelf bestand zou zijn tegen het geweld van de zee. Hiertoe zou veel onderzoek worden gedaan in de windgolfgoten in het Waterloopkundig Laboratorium te Delft en in ‘De Voorst’.⁵⁶ In een bak waarin betonnen blokken in de vorm van de sluizen (schaal van 1:40) waren geplaatst, konden daar, met behulp van een ventilator, golven worden opgewekt. De druk van de golven op de constructie kon elektronisch worden gemeten en vertaald in werkelijk optredende spanningen in de constructie. Dit zogenaamde golfklap-onderzoek werd vervolgens uitgebreid en gecontroleerd door de betonnen blokken te vervangen door een constructie die het materiaal van de te bouwen sluis beter nabootste.⁵⁷

54 ‘Brief van de studiedienst van de dir. Benedenrivieren aan de hid dir. Benedenrivieren, d.d. 26-2-1954’, in: RAZ, Deltadienst directie, inv. no. 815.

55 E.W. Bijker, ‘Doel van waterloopkundige onderzoekingen’, in: Land en water (1957), 53-58.

56 J.E. Prins, ‘Greep op 't ongrijpbare (V). Waterloopkundig onderzoek bij beweegbare stuwen en stroomsluizen’, in: Land en water 10 (1966), 293-294.

57 Bijker, ‘Waterloopkundig modelonderzoek’, 61-62.

Computermodellen

Door getijberekeningen te combineren met elektrische en hydraulische modellen, was het in de jaren vijftig mogelijk geworden relatief snel een overzicht te krijgen van de veranderingen die in de stromingstoestanden van de benedenrivieren zouden optreden tijdens gefaseerde uitvoeringen van het Deltaplan.⁵⁸

Met de ontwikkeling van de computer zou de methodestrijd uiteindelijk worden beslist in het voordeel van Dronkers reken-

58 Bijker, ‘Doel van waterloopkundige onderzoekingen’, 53-58; Van den Ende en De Jong, ‘Rekenen aan waterstromen’, 201-202.

[p. 165]

methode. In 1964 verscheen een boek van zijn hand dat lange tijd zou gelden als standaardwerk.⁵⁹ Niet lang daarna promoveerde zijn voormalige leerling J.J. Leendertse op het gebruik van rekenkundige computermodellen in de kust-waterbouw.⁶⁰ De ‘tools’ waar Van Veen ooit om had gevraagd, stelden de wiskundigen in staat het ‘doode rekenwerk’ terug te brengen tot een fractie van wat het drie decennia daarvoor was geweest. Hiermee waren ze hun ‘concurrenten’ in het voorspellen van waterbewegingen niet alleen in nauwkeurigheid maar voortaan ook in snelheid de baas.⁶¹ Niet alleen nam de computer bijna al het rekenwerk over, hij maakte ook veel modelproeven overbodig. Computersimulaties gaven vanaf de jaren tachtig inzicht in rivieren en zeearmen zonder dat daar een druppel water aan te pas hoefde te komen.

Weliswaar konden niet alle modelproeven in simulaties worden omgezet, maar de behuizing van het Waterloopkundig Laboratorium kon desalniettemin sterk worden ingekrompen.

Ook de computer was echter slechts een nieuw medium, net als wiskundige formules, schaalmodellen of elektrische analogons, voor de denkmodellen van waterbouwers. Het voordeel van de computer - net als destijds Van Veens analogons - is dat meer verschillende denkmodellen sneller en goedkoper kunnen worden ‘doorberekend’. Ook de complexiteit van modellen is nu doorgaans veel groter; veel meer factoren en parameters kunnen worden verwerkt en tegelijkertijd gevarieerd.

Dit heeft een paradoxale uitwerking gehad op het ‘jagen en verzamelen’. Ofschoon nu in principe hele reeksen modelwaarden kunnen worden geëxtrapoleerd vanuit een bescheiden aantal waarnemingen ‘in de natuur’, is het ‘jagen en verzamelen’ geenszins overbodig geworden - integendeel. Dat heeft te maken met zowel de veelheid als de complexiteit van de denkmodellen die vanwege de computer mogelijk zijn geworden. Om praktisch nuttig te zijn, moeten alle denkmodellen ergens aan de werkelijkheid worden opgehangen. De waarden van een aantal basisparameters in de modellen moeten met andere woorden overeenkomen met de corresponderende waarden in de natuur.

Als er nu een modelleringsmedium ontstaat dat een rijke schare aan complexe modellen verdraagt - een medium als de computer - dan wordt de druk op het verzamelen van gegevens, het doen van metingen in natuurlijke en kunstmatige systemen, per saldo alleen maar groter.

Wat de waterbouwkunde betreft, geldt dit met name ook voor modellen waarin de kwaliteit(en) van water in het geding zijn. Het modelleren van de complexe scheikundige en biologische wisselwerkingen in watersystemen vergt niet alleen grotere software-programma's en krachtiger computers, maar ook veel meer meetgegevens om die complexe modellen enig werkelijkheidsgehalte te geven. De toenemende complexiteit van modellen maakt ze ook gevoeliger voor meetfouten en vereist in ieder geval veel uitgebreider en systematischer vergelijkingen met uikomsten in de werkelijkheid. Dit kan gepaard gaan met uitgebreide meetprogramma's die jaren in beslag nemen.

Kortom, de nieuwe model- en simulatiemogelijkheden hebben de meettechniek niet overbodig gemaakt maar juist weer flink opgejaagd. De jagers en verzamelaars van weleer zien hun traditionele jachtvelden tot in het oneindige uitdijen: van globale klimaatverandering tot aan organische, scheikundige processen in slootwater. Dankzij hun nieuwe ‘tools’ ook zal de buit aan gegevens navenant zijn.

E. Berkers

59 J.J. Dronkers, Tidal Computations in Rivers and Coastal Waters (Amsterdam 1964).

60 J.J. Leendertse, Aspects of a Computational Model for Long-Period Water Wave Propagation (Santa Monica/Delft 1967).

61 E.W. Bijker, ‘History and heritage in coastal engineering in the Netherlands’, in: N.C. Kraus (ed.), History and heritage of coastal engineering (American Society of Civil Engineers 1996), 403.