KEM-49 Bodemdaling in Twente gemeten met satellieten en koppeling met gedrag zoutcavernes

Het doel van dit onderzoek is het onderzoeken van de toegevoegde waarde en robuustheid van InSAR-gegevens voor het monitoren van bodemdaling als gevolg van zoutwinning in Twente (regio Haaksbergen/Enschede/Hengelo). De belangrijkste onzekerheden die onderzocht moeten worden, zijn de betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de InSAR- en bodemdalinggegevens en de manier waarop de gegevens kunnen worden gebruikt om bewegingsmodellen van zoutcavernes te kalibreren.

De zoutwinning in Haaksbergen/Enschede/Hengelo vindt al meer dan 60 jaar plaats. De zoutlaag die wordt geëxploiteerd, ligt relatief ondiep (400-500 m). Er zijn verschillende winningsstrategieën toegepast, die altijd hebben geleid tot enige bodemdaling en één incident met een sinkhole. De momenteel toegepaste winningsmethoden zijn ontworpen om ook de risico's van bodemdaling te minimaliseren. Er is een strategie voor regelmatige monitoring van bodemdaling, waarbij elke 1 tot 5 jaar geodetische metingen worden uitgevoerd. Er zijn 61 cavernes in Twente die onstabiel zijn of kunnen worden (Zoutwinning in Twente | Zoutwinning | Staatstoezicht op de Mijnen (sodm.nl)). Om de cavernes te monitoren is in 2016 een microseismisch netwerk geïnstalleerd en worden er verplicht periodieke sonarmetingen van de cavernes uitgevoerd. Daarnaast worden veel van de potentieel onstabiele cavernes gevuld met slurry om instabiliteit te voorkomen. In 2022 bleek uit onderzoek dat één caverne onstabiel was geworden en naar de oppervlakte was gemigreerd (onder het terrein van Twence). Onafhankelijke InSAR-metingen van verzakkingssnelheden zouden mogelijk meer inzicht geven in welke cavernes onstabiel zijn en moeten worden gevuld. InSAR is een relatief nieuwe satellietgebaseerde meetmethode die in staat is om grondbewegingen in het gebied met veel kortere tijdsintervallen te monitoren, waardoor vroegtijdige detectie van onregelmatig verzakkingsgedrag mogelijk is. Aan de andere kant zijn de meetlocaties niet eenvoudig te definiëren en is de kwaliteitscontrole van geïnterpreteerde verzakkingsgegevens niet volledig robuust. De methode heeft potentieel, maar is tot nu toe nog niet toegepast in dit gebied, met name gericht op bodemdaling en stabiliteit van zoutmijnen.

Specifieke onderzoeksvragen die beantwoord moeten worden zijn:

1. Wat zijn de kwaliteitscontroleprocedures van de InSAR-gegevens en welke nauwkeurigheid en precisie kunnen worden verwacht? Onderzoeksvraag

2. Wat zijn de wereldwijde ervaringen met het monitoren van zoutcavernes met behulp van InSAR? Onderzoeksvraag

3. Welke locaties vertonen de afgelopen 10 jaar verzakkingspercentages die overeenkomen met mogelijk onstabiele zoutcavernes? Onderzoeksvraag

4. Wat is het verband tussen (bekende) cavernevervorming en verzakkingsgegevens? Welke cavernes kunnen onstabiel zijn?

Op basis van de antwoorden op deze onderzoeksvragen moeten aanbevelingen worden gedaan over hoe InSAR-gegevens een toegevoegde waarde kunnen hebben voor verzakkingsmonitoring (inclusief vroegtijdige waarschuwing voor instabiliteit van de cavernes) en modelkalibratie.

KEM-49 ONDERZOEKSVRAAG

Het onderzoek is in 2025 gestart en wordt uitgevoerd door Sensar en TNO.

Het project richtte zich op zes specifieke onderzoeksvragen en bracht begin 2026 verslag uit.

KEM-49 EINDRAPPORTAGE

Het project was gericht op het beantwoorden van de volgende onderzoeksvragen:

1. Wat zijn de kwaliteitscontroleprocedures voor de InSAR-gegevens en welke niveaus van nauwkeurigheid en precisie kunnen worden verwacht? Het project heeft de kwaliteitscontroleprocedures voor de InSAR-gegevens en de bijbehorende niveaus van nauwkeurigheid en precisie duidelijk onderzocht en gekwantificeerd. De precisie en nauwkeurigheid zijn goed genoeg om relevante monitoring van oppervlakteveranderingen uit te voeren. De grootste uitdaging is dat de methodologie afhankelijk is van wegen en gebouwen om betrouwbare monitoring te kunnen uitvoeren. Het eventueel toevoegen van monitoring in graslandgebieden zou de methodologie verbeteren.

2. Wat zijn de wereldwijde ervaringen met het monitoren van zoutcavernes met behulp van InSAR? Het project heeft een goed overzicht gegeven van de stand van zaken in de literatuur, inclusief recente en relevante publicaties. Tijdgeresolveerde InSAR-monitoring van faalprocessen blijft relatief zeldzaam, en er zijn nog minder studies die een direct verband leggen tussen waargenomen oppervlaktevervorming en fysische modellering van de onderliggende faalmechanismen. Er wordt een degelijk raamwerk voorgesteld voor verschillende vormen van vervorming en instorting van zoutcavernes. Hoewel in sommige gevallen inverse modelleringsbenaderingen zijn toegepast, waren deze inspanningen voornamelijk gericht op geleidelijke, langdurige vervormingssignalen.

3. Welke locaties vertonen de afgelopen 10 jaar verzakkingssnelheden die wijzen op mogelijk instabiele zoutcavernes in Twente? De gebieden met hogere verzakkingssnelheden zijn geïdentificeerd. Het is nog steeds moeilijk om een definitieve conclusie te trekken over de instabiliteit van cavernes in de regio Twente-Rijn. Er kunnen lineaire vervormingshotspots en ruimtelijk gecorreleerde vervormingspatronen worden gedetecteerd die overeenkomen met bekende boorgatlocaties. Bij analyse van InSAR-gegevens over de afgelopen 10 jaar is een verzakkingshotspot gedetecteerd aan de Boortorenweg. Op deze locatie is in het verleden een zoutcaverne ingestort en het waargenomen signaal is hoogstwaarschijnlijk een voortzetting van de verzakking na de instorting. Aangezien vervorming aan het oppervlak boven de zoutcaverne vaak langzaam verloopt, worden ruimtelijk gecorreleerde vervormingspatronen als relevant beschouwd voor mogelijke instabiliteit van de zoutcaverne. Dergelijke ruimtelijke patronen zijn aanwezig aan de Beckumerstraat in het mijnbouwgebied van Twente, in overeenstemming met boorgatlocaties. Deze locatie kan in de toekomst te maken krijgen met sterkere vervorming en het wordt aanbevolen om deze te monitoren op plotselinge veranderingen in oppervlaktebewegingen.

4. Wat is het verband tussen (bekende) gegevens over cavernvervorming en bodemdaling in Twente? Welke cavernes in Twente kunnen instabiel zijn? Vroegtijdige detectie van zich ontwikkelende zinkgaten is een belangrijke mogelijkheid. Het project heeft aangetoond dat een dergelijke capaciteit kan worden ontwikkeld door modelleringsinzichten toe te passen op geavanceerde InSAR-monitoring. Het karakteriseren van zoutcavernes kan aanzienlijk worden ondersteund door de met InSAR verkregen schattingen van oppervlaktebewegingen te inverteren. Het tijdsverloop kan worden geanalyseerd om veranderingen in de vervormingssnelheid te identificeren, die kunnen wijzen op migratie van de zoutcavernes. De vormkenmerken geven de diepte en omvang van de zoutcavernes weer. Hun tijdsverloop kan een belangrijke bron van informatie zijn voor het identificeren van instabiliteit.

In dit project hebben we aangetoond dat InSAR een krachtig monitoringinstrument kan zijn voor de vroege detectie van abnormale oppervlaktevervormingen in gebieden met zoutcavernes. De met InSAR waargenomen oppervlaktevervormingen komen goed overeen met de resultaten van geomechanische modellering, waarbij rekening wordt gehouden met de kenmerken van de ondergrond en de geometrie van de cavernes.

De teams van SENSAR en TNO vullen elkaar goed aan en hebben uitstekend samengewerkt, wat heeft geresulteerd in een goed geïntegreerd product en duidelijke resultaten. Het project overtrof de verwachtingen door een casestudy met inverse modellering op te nemen, die een goede overeenstemming opleverde tussen het waargenomen oppervlaktevervormingspatroon en de gemodelleerde eigenschappen van de zoutcavernes. Hiermee werd het potentieel aangetoond van de ontwikkeling van een vroegtijdig waarschuwingssysteem op basis van InSAR-monitoring; wanneer bepaalde drempelwaarden worden overschreden, kan aanvullende geotechnische modellering worden uitgevoerd om het risico op instorting van de cavernes in kaart te brengen.

KEM-49 PROJECT VALUATIE

Dit project heeft een haalbaarheidsstudie opgeleverd naar het gebruik van InSAR-satellietgegevens voor het monitoren van veranderingen in de oppervlaktehoogte in Twente die verband houden met de winning van zoutcavernes. De gegevens zijn voldoende nauwkeurig en betrouwbaar om deze monitoring op een betrouwbare en consistente manier uit te voeren en om stabiele en potentieel instabiele cavernes te identificeren. Een groot deel van het onderzochte zoutwinningsgebied vertoont geen significante bodemdaling, wat erop wijst dat er alleen stabiele cavernes aanwezig zijn. Er zijn verzakkingshotspots geïdentificeerd. Dit zijn lineaire vervormingshotspots en ruimtelijk gecorreleerde vervormingspatronen die overeenkomen met bekende cavernelocaties. Bij analyse van InSAR-gegevens over de afgelopen 10 jaar is een verzakkingshotspot gedetecteerd aan de Boortorenweg. Op deze locatie is in het verleden een caverne ingestort en de verzakking is hoogstwaarschijnlijk een voortzetting van de verzakking na de instorting. De verzakkingshotspot bij de Boortorenweg is ook geotechnisch gemodelleerd om inzicht te krijgen in het onderliggende mechanisme waarmee de ontwikkeling van zoutcavernes de kenmerken van de oppervlakteverzakking beïnvloedt. Modelinversie leverde een overtuigend goede overeenkomst op met de waargenomen oppervlaktevervorming. Inzicht in de ontwikkeling van zoutcavernes is essentieel om te begrijpen of het ontstaan van zinkgaten waarschijnlijk is. Wat betreft het vervormingspatroon rond de Boortorenweg bleek dat de diepte van het convergerende volume dichter bij 250 m lag dan bij 350 m, wat betekent dat deze grot omhoog was gemigreerd uit de steenzoutlagen. Voor toekomstige InSAR-monitoring wordt aanbevolen om als vroegtijdige waarschuwing de nadruk te leggen op locaties waar oppervlaktebewegingen van meer dan 5 mm/jaar worden waargenomen.

De resultaten van deze aanpak – een combinatie van langetermijnmonitoring van bodemdaling aan het oppervlak met behulp van InSAR en geotechnische modellering in geval van versnelde bodemdaling – vormen een uitstekende methode om een vroegtijdig waarschuwingssysteem te ontwikkelen voor zoutwinning in Nederland. Deze aanpak is kostenefficiënt, proactief en kan mogelijk worden gedeeld met het grote publiek om een transparante uitwisseling van informatie over de effecten van bodembewegingen als gevolg van zoutwinning te stimuleren. De gekoppelde geotechnische modellering ondersteunt de interpretatie van de oorzaken van de waargenomen bodemdaling en helpt bij het kwalificeren en kwantificeren van de daarmee gepaard gaande risico’s.