Hoe zouden de Noordzee en de rivieren reageren op de aanleg van dammen en waterkeringen? Dat was een van de grote vragen bij de bouw van de Deltawerken. Om het gedrag van het water te voorspellen waren complexe berekeningen nodig. De getijrekenmachine Deltar bood uitkomst.
Op 1 februari 1953 kreeg Johan van Veen, ingenieur bij Rijkswaterstaat, droevig gelijk. In Zeeland en Zuid-Holland braken de dijken door en vond de ramp plaats waartegen hij al zo lang had gewaarschuwd. Sinds 1937 wees hij erop dat de dijken te laag waren om een stormvloed te weerstaan.
Meer historische context bij het nieuws? Schrijf u in voor onze gratis nieuwsbrief.
Van Veen was al jaren in een pennenstrijd gewikkeld over de manier waarop de kustverdediging het best kon worden aangepakt. Om het gedrag van het water te voorspellen waren ingewikkelde berekeningen nodig, en de vraag was wat het beste rekensysteem was. Nobelprijswinnaar Hendrik Lorentz had een wiskundige methode bedacht om de waterloop te bepalen, de zogeheten ‘exacte methode’. Daarnaast zorgde het Waterloopkundig Laboratorium, met vestigingen in Delft en de Noordoostpolder, met enorme schaalmodellen van zeearmen en rivieren voor een proefondervindelijk systeem.
Dit artikel is exclusief voor abonnees
Het rekenwerk wordt eerst verricht met rekenlinialen
Zelf had Van Veen een derde methode ontwikkeld: de ‘elektrische’. Om het gedrag van water te verklaren vergeleek hij getij- en rivierstromen met elektrische stroom. Hij bouwde in de jaren veertig al zogeheten ‘analogons’, machines gebaseerd op dit principe. De eerste kwam tot stand in een laboratorium in Hilversum. Het was een nabootsing van de Lek tussen Wijk bij Duurstede en Krimpen.
Publiekelijke ruzie
Een collega van Van Veen, de wiskundige Jo Dronkers, zag meer in de methode van Lorentz. Toen de Afsluitdijk in 1932 werd gedicht was die namelijk behoorlijk nauwkeurig gebleken. Frappant is dat Dronkers en Van Veen publiekelijk ruziemaakten. In 1946 culmineerde dat in een polemiek in het blad De Ingenieur. Van Veen reageerde op Dronkers: ‘Ik verzoek hem dus geduld te hebben, zooals ik reeds tien jaren geduld heb gehad met zijn rekenmethoden, wier becijferingen maar nooit klaar komen en reeds te dikwijls herziene, telkens verschillende uitkomsten gaven.’ Om een indruk te geven: het rekenwerk op Dronkers’ afdeling werd nog verricht met rekenlinialen.
Analogie van Johan van Veen: Water als elektrische stroom
Johan van Veen greep met zijn ‘elektrische methode’ terug op het achttiende-eeuwse inzicht dat het verschijnsel elektriciteit als vloeistof kan worden voorgesteld. Daarom spreken we nog altijd van elektrische stroom. Van Veen volgde de omgekeerde weg en maakte water begrijpelijk aan de hand van de analogie met elektriciteit. Tijdens en vlak na de Tweede Wereldoorlog bouwde hij op deze overeenkomst gebaseerde zogeheten analogons, eenvoudige voorlopers van de Deltar.
Na de Watersnoodramp moest er zoveel gebeuren en kwam er zoveel extra overheidsgeld vrij dat het gekibbel kon worden omgezet in ‘prettige samenwerking en edele wedijver’. Van Veen en Dronkers werden geen vrienden, maar ze begroeven de strijdbijl. Dronkers ging door met zijn wiskundige methode. En Van Veen voltooide met zijn medewerker Johan Schönfeld in 1954 een nieuw, groter analogon.
Dit experimentele ‘elektrische model’ was zo veelbelovend dat Rijkswaterstaat de opdracht gaf voor de bouw van een definitieve ‘getijrekenmachine’. Het enorme apparaat kreeg de naam Delta Getij Analogon Rekenmachine, afgekort: Deltar.
Tijdens de Watersnoodramp van februari 1953 proberen vrijwilligers een gat in de dijk bij Papendrecht te dichten.
Deltar: knopjes, lichtjes en wijzertjes
De Deltar zou uiteindelijk niet worden verwezenlijkt door Van Veens Studiedienst bij Rijkswaterstaat, maar door de Technisch Physische Dienst (TPD), een gezamenlijk laboratorium van de TH en TNO in Delft. Johan van Veen maakte de geboorte van zijn geesteskind niet meer mee. Eind 1959 bezweek hij op 65-jarige leeftijd aan een hartaanval.
De uiteindelijke totstandkoming van de Deltar staat op naam van Cornelis Marinus Verhagen, die leidinggaf aan de nieuwe afdeling Fysische Elektronica en Instrumentatie van de TPD. Barakken aan de rand van het Haagse Malieveld werden de thuisbasis van de Deltar. Vanuit Rijkswaterstaat werd Verhagen terzijde gestaan door Schönfeld.
Kustverdediging en waterbeheer als gangmakers: Nederlandse informatica
De geschiedenis van de computer gaat meestal over Britse en Amerikaanse ontwikkelingen. Daarom worden de eerste computers vooral beschreven als een bijproduct van militair onderzoek tijdens de Tweede Wereldoorlog en de Koude Oorlog. Maar uit de Nederlandse computergeschiedenis blijkt dat er ook civiele krachten waren die de ontwikkeling aanjoegen.
Philips bijvoorbeeld bouwde machines om de productie te automatiseren. En de PTT was op zoek naar manieren om ingewikkelde berekeningen voor het telefoonverkeer uit te voeren en de administratie efficiënter te maken. Daarnaast probeerde het Mathematisch Centrum in Amsterdam tegemoet te komen aan de toenemende behoefte aan rekenkracht in de wetenschap.
Zo fungeerden industriële automatisering, kantoorpraktijk en wetenschap als de drie gangmakers van de Nederlandse informatica. Minder bekend is dat ook de kustverdediging en het waterbeheer belangrijke aanjagers waren. Zij hebben in Nederland van oudsher een cruciale rol gespeeld bij technische innovatie.
Het geknutsel met koperdraden, condensatoren en zelfinductiespoelen op een plankje in de jaren veertig was uitgegroeid tot drie lange wanden vol knopjes, lichtjes, wijzertjes en in het midden twee grote bedieningspanelen. In omvang was de Deltar ronduit indrukwekkend. Zeker in vergelijking met een hedendaagse laptop, die – met de juiste software – tot hetzelfde in staat zou zijn als die enorme machine.
Deltar succesvol
Vanuit het huidige perspectief was de Deltar een technologische dinosaurus. Of misschien is de vergelijking met een neanderthaler beter. Want zoals de neanderthaler aanvankelijk een tijdgenoot was van de Homo sapiens, zo bestond de Deltar in de jaren zestig en zeventig naast de voorloper van de moderne computer. En net als de neanderthaler heeft de Deltar uiteindelijk het onderspit gedolven wegens een gebrek aan flexibiliteit. Zowel de moderne mens als de moderne computer beschikte over een superieur aanpassingsvermogen en onbegrensde inzetbaarheid.
Deltar was 100 keer sneller dan de werkelijkheid: 120 kastjes met variabelen
Jan van Breugel (1933) raakte rond 1958 als jonge afgestudeerde HTS’er betrokken bij de bouw van de Deltar. Hij legt uit hoe die in elkaar zat. ‘De Deltar werkte honderd keer sneller dan de werkelijkheid. Eén eb-en-vloedperiode – 12 uur en 25 minuten – duurde dus ongeveer 7,5 minuut.’
De Deltar bestond uit 120 secties, in de muren ingebouwde kastjes, die elk een paar kilometer van een rivier of een zeearm vertegenwoordigden. Op elk kastje moesten met knoppen en schakelaars de variabelen worden ingesteld. Daarnaast kon je op invoerapparatuur middels ponsbanden aan de ene kant de getijdenhoogte invoeren en aan de andere kant de toevoer van water uit de bovenrivier. Ook konden de windsnelheid en –richting worden ingesteld. Verder stond er apparatuur die de waterstanden en de hoeveelheid doorstromend water op verschillende locaties in een riviergebied kon aangeven. De uitslagen werden met pennetjes geregistreerd op een vel papier.
De Deltar kwam vanaf 1960 in fases gereed. Een van de eerste keren dat het apparaat werd ingezet voor een praktisch doel betrof de afsluiting van de Grevelingen bij Bruinisse in het voorjaar van 1962. De voorspelling van de stroming in het sluitgat van de dam bleek aardig overeen te komen met de werkelijkheid. Het doodtij – dat eens in de veertien dagen optreedt als het verschil tussen eb en vloed het kleinst is – werd zelfs bijna precies voorspeld. En dat is van groot belang als het aankomt op het dichten van een sluitgat in een dam.
Deltar blijkt een technologische neanderthaler
De Deltar groeide uit tot een succes. In de jaren zestig en zeventig werd het apparaat geregeld geraadpleegd bij de aanleg van de Deltawerken. Bij de afsluiting van het Volkerak en het Haringvliet bijvoorbeeld voorspelde de Deltar de stroomsnelheden en het doodtij. Tijdens de bouw van de stormvloedkering in de Oosterschelde werd hij eveneens gebruikt. Het apparaat was voor waterstaatkundige doeleinden universeel inzetbaar. Ook voor kwesties die niets met de Deltawerken te maken hadden.
Cruciaal gepruts
Intussen beschikten Jo Dronkers en zijn rekenaars bij Rijkswaterstaat vanaf 1963 over een eigen digitale computer, de Britse Elliott 503, waarmee ze hun getijdenberekeningen konden doen. De wiskundige methode was altijd al nauwkeuriger geweest dan de ‘elektrische methode’, maar wel beduidend langzamer. In elk geval tot het begin van de jaren zeventig bleef de Deltar sneller dan de moderne computer. Hij was bovendien makkelijker te bedienen dan de digitale Elliot-computer. Voor de bediening waren in 1966 zeventien operators opgeleid.
Toch zou de exacte methode van Dronkers dankzij de digitale Elliott-computer geleidelijk terrein winnen op Van Veens analoge Deltar. In 1975 werden de gebouwtjes op het Malieveld afgebroken. De Deltar verhuisde naar een pand in het Rijswijkse Havenkwartier. In de jaren tachtig waren digitale computers inmiddels zo geavanceerd dat ze niet alleen de benodigde wiskundige berekeningen snel konden uitvoeren, maar ook in staat waren tot dezelfde simulaties als de Deltar.
Modern wereldwonder: Deltawerken houden Nederland droog
De Deltawerken staan hoog in het rijtje historische prestaties waar Nederlanders trots op zijn, zo heeft Historisch Nieuwsblad na eigen onderzoek in 2018 geconcludeerd. Dankzij het wereldberoemde systeem van dammen en keringen lijkt de strijd tegen het water gewonnen. Maar door de klimaatcrisis en de snelle zeespiegelstijging zullen komende generaties weer nieuwe oplossingen moeten verzinnen om droge voeten te houden.
In de nacht van 31 januari op 1 februari 1953 voltrok zich de Watersnoodramp. Door een combinatie van stormvloed en springtij steeg de Noordzee tot zulke hoogten dat dijken in Zeeland, Zuid-Holland en West-Brabant werden weggeslagen.
Zo’n 165.000 hectare land liep onder water. Er vielen 1836 doden en tienduizenden dieren verdronken. De schade aan huizen en infrastructuur was enorm.
Al decennia was bekend dat de dijken zwak waren, maar tijdens de crisisjaren en de Tweede Wereldoorlog was het er niet van gekomen ze te verbeteren. En ook daarna had de bescherming tegen de zee geen prioriteit. De Watersnoodramp veranderde dat. Binnen enkele maanden kwam een commissie met het plan voor de aanleg van de Deltawerken: een verdedigingssysteem tegen hoogwater. De kustlijn moest met 700 kilometer worden verkort door de aanleg van gesloten en doorlaatbare dammen tussen de Zuid-Hollandse en Zeeuwse eilanden. De commissie ging ervan uit dat er 25 jaar en 2 miljard gulden (900 miljoen euro) nodig waren om de klus te klaren. Dat bleek wat te optimistisch: het zou 37 jaar duren en vier à vijf keer zoveel kosten.
In 1954 begon de bouw van een stormvloedkering – grote schuiven die dichtgaan bij zware storm of springvloed – bij de Hollandse IJssel. Daarna volgde een serie dammen tussen de Zuid-Hollandse en Zeeuwse eilanden. Van 1960 tot 1986 werd gewerkt aan de Oosterschelde-kering, een negen kilometer lange stormvloedkering tussen Schouwen-Duiveland en Noord-Beveland. Pas in 1991 waren de Deltawerken gereed; in dat jaar werden de stormvloedkeringen Maeslantkering en Hartelkering in Zuid-Holland voltooid.
De Deltawerken gelden als schoolvoorbeeld van het vernuft van Nederlandse ingenieurs. Vooral de Oosterschelde-kering en de Maeslant-kering trekken nog steeds veel bekijks. De American Society of Civil Engineers heeft ze inmiddels tot moderne wereldwonderen verklaard.
Nederland is nu beter beschermd tegen het water dan ooit tevoren. De vraag is wel hoelang nog. Door de opwarming van de aarde smelt het landijs op Antarctica steeds sneller en daarmee stijgt de zeespiegel. Tot welke hoogte het water zal rijzen en hoe snel, is nog niet duidelijk. Maar bij stijgingen tussen de twee en vier meter zijn volgens Deltares ingrijpende maatregelen nodig. Nederland zal dan nieuwe Deltawerken moeten ontwikkelen. Die kunnen variëren van meer dammen en stormvloedkeringen tot het ophogen van land. Als ook dat op een gegeven moment niet meer voldoende is of te duur wordt, zal er niets anders op zitten dan de inwoners van het laaggelegen westen en noorden van Nederland massaal te evacueren.
In 1984 is de Deltar uiteindelijk ontmanteld. In onze tijd worden waterbewegingen berekend en gesimuleerd door computermodellen zoals Delft3D van waterbouwkundig instituut Deltares. Het Waterloopkundig Laboratorium in de Noordoostpolder sloot in 1995 zijn deuren, maar op de locatie in Delft worden nog steeds fysieke schaalproeven uitgevoerd voor specifieke toepassingen.
De analoge Deltar is een doodlopende vertakking gebleken in de evolutie van de computer. Maar dankzij het elektronische gepruts konden wel data worden vergaard die cruciaal waren voor de bouw van de Deltawerken, die nog altijd het westen van Nederland drooghouden.
Meer weten:
- Computerpioniers (2017) door Gerard Alberts en Bas van Vlijmen.
- De Eeuw van de Computer (2008) door Adrienne van den Boogaard (red.).
- Meester van de Zee, Johan van Veen. Waterstaatsingenieur (1893-1959) (2003) door Willem van der Ham.