^ t r í e m e commissie vlaams n e derlandse^w. Instandhouding vaarpassen Schelde Milieuvergunningen terugstorten baggerspecie

Transcriptie

1 ^ t r í e m e commissie vlaams n e derlandse^w r > departement M obiliteit en Openbare Werken Rijkswaterstaat M inisterie van Infrastructuur en M ilieu Instandhouding vaarpassen Schelde Milieuvergunningen terugstorten baggerspecie jióe'jl en ttepflegemiocieivfe sliscorcentiaiie. Scenario HS20C5 Spnpçti «03e 'Merstvaer LTV - Veiligheid en Toegankelijkheid De rol van slib in de Westerschelde Basisrapport grootschalige ontwikkeling G-3 01 oktober 2013 T i m r Deltares s v a s e k l i v i L ' L Enabling Oelta Life " T L ISQZEOSr ô A D r A n K ' HUIU, KUMM mi CMHltUni Infrastructuur Water Milieu Gebouwen

2 Colofon International Marine & Dredging Consultants Adres: Coveliersstraat 15, 2600 Antwerpen, België B : : info@imdc.be Website: Delta res Adres: Rotterdamseweg 185, 2600 MH Delft, Nederland B : + 31 (0) : +31 (0) info@deltares.nl Website: Svasek Hydraulics BV Adres: Schiehaven 13G, 3024 EC Rotterdam, Nederland S : : info@svasek.com Website: ARCADIS Nederland BV Adres: Nieuwe Stationsstraat 10, 6811 KS Arnhem, Nederland S : +31 (0) : +31 (0) info@arcadis.nl Website:

3 IMDC nv De rol van slib in de W esterschelde i.s.m. Deltares, Svasek en ARC ADIS Nederland Basisrapport grootschalige ontwikkeling G-3 Document Identificatie Titel Project Opdrachtgever Bestek nummer Documentref Documentnaam Grootschalige sedimentbalans van de Westerschelde Instandhouding vaarpassen Schelde Milieuvergunningen terugstorten baggerspecie Afdeling Maritieme Toegang - Tavernierkaai Antwerpen 16EF/2010/14 l/ra/11387/13.080/gvh K:\PROJECTS\11\ Instandhouding Vaarpassen Rap\Op te leveren rapporten\oplevering \G-3 slib in de Westerschelde_v2.0.docx ScheldeM 0- - de rol van Revisies / Goedkeuring Versie Datum Omschrijving /10/2013 Finaal Auteur Nazicht Goedgekeurd J. M. Taal / Cleveringa B. Bliek / G. Dam Verdeellijst 1 Analoog Youri Meersschaut 1 Digitaal Youri Meersschaut l/r A /11387/13.081/GVH versie /1 0 /1 3 i

4 IMDC nv De rol van slib In de W esterschelde i.s.m. Deltares, Svasek en ARC ADIS Nederland Basisrapport grootschalige ontwikkeling G-3 l/r A /11387/13.081/GVH versie /1 0 /1 3

5 SVASEK COASTAL, HARBOUR AND RIVER CONSULTANTS De rol van het slib in de sedimentbalans van de Westerschelde Eindrapport G3; 1630/U12376/C/GD

6 D ocu m en t tite l De rol van h et slib in de sedim en tbalans van de W esterschelde ten b eh oeve van Lange T erm ijn Visie Schelde- estuarium, Veiligheid en Toegankelijkheid V e rk o rte Titel Slib in de sedim entbalans van de W esterschelde Status E indrapport D atum 13 augustus P roject naam Lange term ijn Visie W esterschelde, V eiligheid & toegankelijkheid Project n u m m e r O pdrachtgever 1630 R ijksw aterstaat W a te rd ie n s t, V laam se O verh eid, A fdeling M a ritie m e Toegang R eferentie G3; /U /C /G D A u te u r G econtroleerd door G erard D am, Jelm er Cleveringa M arcel Taal, Bram Bliek

7 INHOUDSOPGAVE Pag. 1 IN L E ID IN G A anleiding Zand en slib Leesw ijzer 1 2 O VERZIC HT LITERATUUR EN M EETG EG EVENS Sedim entbalans studies Slibbalans studies M etingen naar de herkom st van slib Slibgehalte m etingen in de bodem De Looff (1978) en De Looff (1980) M claren data O verige data 10 3 BEREKENING VO LUM EB IJDRA G E SUB OP SE DIM ENTB A LANS IN DE W ESTERSCHELDE Inleiding Berekening volum ebijdrage slib Belang van h et M idd elg at ais berging van slib Slib verandering per diepteklasse Geen volum e effecten door m enging o f ontm enging van zand en slib? Conclusies 18 4 V A N S E D IM E N TB A LA N S NAAR Z A N D - EN SLIBBALANS Inleiding Uitsplitsing zand en slib Balansen O nzekerheden Om vang van de slibsedim entatie Diep en ondiep R andvoorw aarden Discussie en conclusies 26 5 U IT K O M S TE N Z A N D EN SUB M O D E LLE N Inleiding Zandm odellen G eschem atiseerde W esterschelde (Van der W egen en Roelvink, 2 008) D elft3d m odel van Bolle e t al., G eactualiseerd D elft3d m odel G eactualiseerd m orfologische FINEL2d m odel Slibm odellen Zand/slib m odel Conclusie 31 6 CONCLUSIES EN DISCUSSIE Algem een beeld Discrepantie tussen m odellen en sedim entbalans 32 Eindrapport

8 6.3 O nzekerheden A anbevelingen 32 7 LITERATUUR 3 4 G3; 1630/U12376/C/GD Eindrapport -ii-

9 1 INLEIDING 1.1 Aanleiding In de s edim en tb alansen 1 van de W esterschelde en Zeeschelde is, afh ankelijk van de keuze voo r de ran d vo o rw aard en, o verw eg end im p o rt van sedim en t van de m onding naar de W esterschelde te zien. Hierbij w o rd t vaak vero n d ersteld d at h et g aat om zand. De resu ltaten van n u m erie ke m o d elle n, die vrijw el alleen m e t de zandfractie reken en, suggereren een o verw eg ende export van zand richting de m onding. H et tra n s p o rt en de depositie van slib w o rd t n iet g em o d e lleerd, m aar m aakt w el o n d erd e e l uit van het sedim en t in de balansen. Dit is een van de aanleidingen om te o nderzoeken w a t de rol van de slibfractie in de sedim en tbalans van h et S ch elde-estuarium is. H ierbij w o rd t in dit ra p p o rt begonnen m e t een overzicht voor de W esterschelde. Er w o rd t n ad er gekeken naar de gegevens o ver slib en de rol van h et slib in de sedim entbalans. O ok w o rd e n uitkom sten van m odelsim ulaties van de zandtransporten in h et estuarium beschouw d, zoals die o n d er andere zijn o pgenom en in ra p p o rt G i l van C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, Arcadis (2013c). Dit ra p p o rt sluit aan op ra p p o rt G2 (C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, Arcadis, d ), w a a r de grootschalige sedim entbalans g ep resenteerd is. 1.2 Zand en slib 1.3 Leeswijzer H et verschil tussen zand en slib kan beschreven w o rd e n ais h et verschil in gedrag van de deeltjes tijdens erosie, h et tra n s p o rt en h et bezinken en de sedim en tatie. De fijn e slibdeeltjes 'plakken aan elkaar', o fte w e l verto n e n cohesief gedrag, w a a rd o o r h et e ro d eren lastig gaat. Ais de slibdeeltjes eenm aal in de w a te rk o lo m zw even, dan blijven ze re la tie f m akkelijk en lang zw even, o m d a t ze een lage valsnelheid hebben. De slibdeeltjes zijn over h et algem een n iet alleen kleiner dan zandkorrels, m aar hebben ook nog een lager soortelijk g ew icht en een o n reg e lm a tig e r vorm en teza m e n levert dit een lagere valsnelheid. Ais er heel veel slibdeeltjes in h et w a te r aanw ezig zijn dan gaan de deeltjes elkaar in de w eg zitten en tre d e n verschillende processen op, w a a rd o o r h et tra n s p o rt en de sedim en tatie lastiger te voorspellen w o rd t. Ais de slibdeeltjes eenm a al op de bodem liggen, dan is d at in eerste instantie in een ongeconsolideerde laag m e t veel w a te r. Pas na verlo op van tijd w o rd t deze laag steviger en w o rd t h et eroderen lastiger. Bij zandkorrels speelt d it allem aal niet. D o ordat h et gedrag van slib tijdens erosie, tra n s p o rt en s e d im en tatie anders is dan h et gedrag van zand, kom t h et slib op andere plekken (en andere m o m e n te n ) to t afzettin g in h et estuarium. Er vindt een ru im te lijke d iffe re n tia tie plaats. H oew el h et verschil in gedrag n iet alleen w o rd t vero o rza akt d o o r h et verschil in d e korre lg ro o tte van de d eeltjes, is dit w el de fa c to r w aaro p zand en slib w o rd e n onderscheiden. De korrels g ro te r dan 63 pm w orden beschouwd ais zand en de korrels kleiner dan 63 pm w orden beschouwd ais slib. In de voorliggende studie staat de bijdrage aan h et sedim en tvo lu m e centraal. N aar verw achting levert de organische fra c tie in en aan h et slib geen o f een te v erw aarlo zen bijdrage aan het sedim entvolum e in de W esterschelde. Dit ra p p o rt is ais volgt o pg eb ou w d: In h oo fd stu k 2 w o rd t een overzicht gegeven van de aanw ezige data voo r de slibfractie. In H oofdstuk 3 w o rd t berekend h oeveel slib aanw ezig is in de sedim entbalans van de W esterschelde. Hoofdstuk 4 laat zien w a t d it vervolgens b eteken t voor de 1 Hier staat sedimentbalansen omdat deze balansen de volumes aan sediment beschouwen en geen onderscheid w ordt gemaakt in de samenstelling van het sediment. Dit geldt bijvoorbeeld voor de 'Zandbalans' van Rijkswaterstaat. Eindrapport -1-

10 to ta le sedim entbalans van zow el zand en slib. In hoofdstuk 5 w o rd t ingegaan op de uitkom sten van zand- en slibm odellen van h et S ch elde-estuarium. H oofdstuk 6 bediscussieert de uitkom sten en g eeft conclusies. Eindrapport -2-

11 2 OVERZICHT LITERATUUR EN MEETGEGEVENS 2.1 Sedimentbalans studies V o o r h et Schelde-estuarium en delen daarvan zijn diverse sedim entbalansen opgesteld om de inhoudsverandering te b ereken en op basis van de b ath ym etrisch e opnam es, verd isco nteerd m e t de getallen voor baggeren, storten en zandw innen. De m eest recente studies zijn N ederbragt en Liek, (2004) en Haecon ( ). De e e rstg en o em d e studie laat to t de jaren '9 0 een im p o rt zien to t enkele m iljoenen m 3/ja a r, gevolg d o o r een p eriod e w aarin e xport w erd b ereken d. In de Haecon balans w o rd t to t 1996 een im p o rt b ereken d en daarna een export. Beide studies laten dus in de jaren '9 0 de balans om slaan van im p o rt naar e xport (zie ook Bolle et al., ). In C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, Arcadis, d, w a a r deze rapportage op aansluit, is aangeto ond d at deze e xport binnen de n auw keurigheid van de m etingen zit. In plaats daarvan kan b e te r gerekend w o rd e n m e t een im p o rt die sinds het begin van de jaren '9 0 enkele honderdduizenden m 3 per ja a r bedraagt. De studies van N ederb ragt en Liek ( ) en Haecon ( ) heten "zandbalansstudies" o m d at im pliciet aangenom en w erd d at de m orfologische veran derin gen in h et estuarium h et gevolg zijn van de verplaatsing van zand en d at slib een v erw aarlo o sb are rol speelt. In fe ite b e tre ft h et steeds volum ebalansen, w aarin geen rol speelt hoe h et volum e is opgebouw d. Een o u d ere sedim entbalans is opgesteld d o o r Bakker en de Looff ( ) voor de p eriod e en , zie tab el 2.1, Figuur 2.1 en Figuur 2.2. U it deze balansstudie kom t d at er erosie h eeft plaatsgevonden in h et w estelijk deel van de W esterscheld e in beide periodes. In de e erste periode w as de volu m everan d erin g in de g eh ele W esterscheld e zelfs n eg a tie f ( m iljoen m /ja a r), m aar de sedim en tatie in de g ro te schorgebieden, die la te r ingepolderd zijn (B raakm an, H ellegat, Saeftinghe, Sloe, Schorren van Ossenisse), h eeft de balans uiteindelijk door doen slaan naar im port. In p ara g ra af w o rd t ook g ere fe re erd n aar deze periode. Tabel 2.1: Totale sedimentveranderingen in miljoen m3 voor de periode en (uit: Bakker en de Looff, 1977) M e t g ro te Z on der g ro te M e t g ro te Z on der g ro te schorgebieden schorgebieden (huidige schorgebieden schorgebieden W esterschelde) (huidige W esterschelde) Totaal G em. per jaar Eindrapport -3-

12 EtLEW O UTSDU» 'L A A T ' r29,9 V y Figuur2.1: Volumeverandeñngen volgens Bakkeren De Looff (1977) V L IS SJNGEN BAARLAND, E L L E W Q jj T G D i i s o M L H.m 3 'UZEN Figuur2.2: Volumeverandeñngen volgens Bakkeren De Looff (1977) Slib in de sedimentbalans van de Westerschelde Eindrapport G3; 1630/U12376/C/GD

13 Slibbalans studies Er zijn in h et verleden ook een aantal slibbalansen opgesteld en o f slibfluxen bepaald vo o r Schelde estuarium. In deze balansen w o rd t m eestal h et g ew ich t (in to n n en droge stof) g en oem d. Dit is anders dan bij de sedim entbalansen, die betrekking hebben op volum es (in m ). M an n i (1986) g e e ft een b ereken ing van de slibbalans. Hij g e e ft de volgende w a a rd en voor h et blijvend afg ezette slib in de W esterschelde: Tabel 2.2: Slibbalans volgens Manni (1986) Blijvend afgezet slib (to n /jr) M in im u m G em iddeld M axim u m Schorren W esterschelde w est W esterschelde oost P laten/slikken W esterschelde w est W esterschelde oost Secundaire geulen W esterschelde w est W esterschelde oost T o ta al W e s te rs c h e ld e A fz e ttin g B ened en Z eeschelde M an n i M an n i (1986) g e e ft een schatting van de im p o rt van slib bij de m onding van m axim aal 0.5 x l0 6 ton /ja a r. De aanvo er van Schelde slib schat M an n i op x l0 sto n /ja a r. M an n i n o e m t de afzettin g van slib in secundaire geulen van belang. M e t n am e h et M id d elg a t n o e m t hij ais belangrijk afzetgebied van slib, gezien de hoge slibgehaltes in de geul (to t 30% ). Ten Brinke ( ) h e e ft een slibbalans opgesteld w aarb ij diverse scenario's zijn g ed efin ieerd m e t b etrekking to t de aannam es. H ieru it kon n iet eenduidig w o rd e n vastgesteld o f er im p o rt o f export van slib plaatsvond over de raai Vlissingen-Breskens. Van A lphen ( ) g eeft een im p o rt van m arien slib van 0.6 x l0 sto n /ja a r o ver de lijn Vlissingen - Breskens. Van M ald egem et al. (1993) en Van M aldegem (1993) geven een im p ort van m arien slib van / x 1 0 to n /ja a r bij de m o n d, te rw ijl de e xport van fluviatiel slib x 1 0 to n /ja a r b edraagt, zie Figuur 2.3. N e tto is er dus een im p o rt van O.lx lo 6 to n /ja a r de W esterschelde in. De x l0 6 to n /ja a r m arien slib s e d im e n te e rt p e rm a n e n t in de h et Schelde estu ariu m. H et n atu u rlijk tra n s p o rt van fluviaal slib in zeew aarts e richting w o rd t geschat op 0.3 x IO 6 to n /ja a r bij de N ederlands- Belgische grens, w a a rb ij n e tto nog ton x 10 /ja a r m arien slib de grens passeert in stroom opw aardse richting. Er zijn nog w a t kleine bijdragen van fluviatiel slib door afvoeren in de Eindrapport -5-

14 W esterschelde ze lf (zoals h et spuikanaal van Bath en Kanaal G ent-t e rn e u ze n ). Z odoende b ereken t Van M ald e g e m een n e tto sedim en tatie van m arien en fluviatiel slib van x 1 0 to n /ja a r in de W esterschelde rond h et ja a r (zie Figuur 2.4). In de B eneden-zeeschelde is de afzettin g geschat op 0.2 x l0 6 to n /ja a r. Monding W esterschelds west! Utosterscnelcte oost MS g ebied Figuur 2.3: Netto slibtransporten in het Schelde estuarium rond 1980 in IO3 ton/jaar (volgens Van Maldegem, 1993) IM D C ( ) g e e ft een overzicht van de slibbalansen van de Zeeschelde, sam en m e t een eigen berekening en g e e ft een range van to n /ja a r ais a fvo er naar de W esterschelde. Taveniers ( ) b e re k e n t een flu v ia tie le a fvo er van to n /ja a r in 1999, w a a rb ij e r in die period e veel slib p e rm a n e n t verw ijd e rd is uit de B eneden- Zeeschelde, zo d at n e tto e r een kleine im p o rt van slib ( to n /ja a r) vanuit de W esterschelde m o e t zijn om de balans sluitend te krijgen. Zoals te zien is verschillen de getallen voo r de slibbalans nogal. Dit is in h e re n t aan de o nn au w keurig hed en die g epaard gaan bij h et opstellen van een dergelijke balans. De verschillende auteurs m erken d it ook op en adviseren om de slibbalans te v e rb e te ren m e t b e te re actu ele data. De diverse auteurs zijn vrij eensgezind o ver de m ariene slib im p o rt over de raai Vlissingen-Breskens en een zeew aarts tra n s p o rt van fluviaal slib o ver de grens N ederland-b elg ië, w aarb ij er p erm a n te afzetting van slib plaatsvindt in de W esterschelde. Metingen naar de herkomst van slib In deze p ara g ra af w o rd t een lite ra tu u r overzicht gegeven van m etingen n a a rd e h erkom st van het slib. Jacobs ( ) g e e ft een overzicht van de oorsprong van h et slib gebaseerd op de kleifractie (tabel 2.3). W a rte l en Van Eek ( ) hebben e e rd e re observaties in h et Schelde estu ariu m sam en gevat in tab el 2.4. Beide studies geven aan d at h et Schelde slib vooral bestaat uit een m engsel van sm ectiet en illiet m e t kleinere h oeveelh eden kaolin iet en chloriet. H et illiet is vooral afkom stig van erosie van Boomse klei binnen h et estu ariu m. H et re la tie f hoge g eh a lte aan sm ectiet is afkom stig van leperse klei in de S traat van Dover. M e t behulp van het getij w orden deze klei deeltjes vervolgens naar de Eindrapport - 6-

15 W esterschelde g eb rach t, h etgeen re s u lte e rt in een hoog g eh a lte sm ectiet in h et N ederlands deel van h et estu ariu m (locatie 1 in tab el 2.3 en W esterschelde in tab el 2.4 ) en een lager g eh a lte in h et rivier g edeelte in België (locatie 3-4 in tab el 2.3 en Zeeschelde in Tabel 2.4). Tabel 2.3: Mineralogie van de klei fractie in het Schelde estuarium (Jacobs, 2011) Locatie Kaoliniet Illiet Sm ectiet Chloriet 1: Terneuzen M inim aal 2: Grens Nederland-B elgie Geen 3: Kallosluis Geen 4: A n tw e rp e n M in im aal Tabel 2.4: Mineralogie van de klei fractie in het Schelde estuarium (W artel en Van Eek, 2000) Locatie Kaloiniet Illiet Sm ectiet Chloriet Verm iculiet W esterschelde (zw evend) Beneden Zeeschelde T e rw in d t ( ) laat zien d at op basis van m angaanm etin g en h et w estelijk deel g ed o m in eerd w o rd t d oor m arien slib, h et o ostelijk deel een m ix van m arien en fluviaal slib en h et Zeeschelde g ed e e lte door fluviaal slib. Ten Brinke ( ) g e e ft een overzicht van tra c e r m etingen naar de oorspong van h et slib. Conclusie h ieru it is d at n iet n aar 1 tra c e r gekeken m o e t w o rd e n, m a a r d at een com b in atie van verschillende tracers een b e te r beeld g eeft. H ieru it blijkt d at h et aand eel fluviatiel slib vrijw el lineair a fn e e m t van Rupelm onding richting Vlissingen. V erlaan ( ) h e e ft op basis van concentraties zw are m etalen in 66 bodem slib m onsters de h erkom st bepaald. Hij b ere k en t d at in de in de Zeeschelde tussen G ent en Lillo de m a rie n e fractie m in der dan 10% is. Tussen Lillo en Saeftinghe n e e m t de invloed van h et m ariene slib sterk to e van 10 n aar 75%. V e rd e r zeew aarts in de W esterschelde n e e m t de m ariene fractie verd e r to e van 75% naar 95%. De n atu urlijke koolsto f isotoop 5 13C is d o o r Chen ( ) g eb ru ikt al tra c e r om de oorsprong van h et slib te bepalen. H et flu v ia tie le slibgehalte is bepaald d o o r Chen ( ) op 9 0 % bij de R upelm onding en 65 % bij de N ederlands/b elgisch e grens in h et ja a r In w as d it ca. 7 0 % bij Rupelm onding en 55% bij de grens. H et aandeel m arien slib is dus toeg en om en over de tijd. Chen (2005) g eeft ais m ogelijke verklaring d at d it door de uitvoering van de 2 e verdieping vero orzaakt is. Al deze studies geven aan d at im p o rt van m arien slib belangrijk is in de W esterschelde. In de Zeeschelde is fluviaal slib belangrijk, alh o ew el deze invloed lijkt a f te nem en d o o r de u itg evo erd e v erdiepingen. M arie n slib w o rd t s tro o m o p w aarts verp laa ts t over de N ederlands/b elgische grens. D yer ( ) g e e ft aan d at h et slib in veel estuaria op g em atig de b re edtegraden een o verw eg end m ariene oorsprong h eeft. Deze m a rie n e invloed strekt zich u it to t h et Estuarine T urbiditeits M axim u m (E TM ). D it lijkt dus ook te gelden voor de W esterschelde, w a a r h et belangrijkste ETM zich ong eveer te r hoogte van A n tw e rp e n b evin dt, afhankelijk van rivierafvoer, getij een doo dtij-srin gtij variaties. Eindrapport -7-

16 2.4 Slibgehalte metingen in de bodem D e L o o ff ( ) en De L o o ff ( ) De Looff h e e ft in 2 g ed e e lte n (oost en w e s t in ) de sedim entsam enstelling van de W esterschelde bepaald. O nd erstaan d beeld is een gedigitaliseerd beeld v a n u it de oorspronkelijke kaarten. Slib gehalte (%) in de toplaag volgens De Looff X coördinaten [km] Figuur 2.4: Gemeten slib gehalte volgens De Looff (1978) en De Looff (1980) M cl a re n d a ta M claren h e e ft in ook de slibgehaltes in de b od em bepaald. De d o o r M claren bepaalde gehaltes zijn b eduidend hoger dan de w a a rd en die d o o r De Looff ( en 1 980) zijn g erapporteerd. De verschillen in de slibgehaltes hebben w aarschijnlijk slechts g ed e e lte lijk betrekking op d aad w erkelijke verschillen in h et slibgehalte van de bodem. Veel b ep a le n d er voo r de slibgehaltes zijn de verschillen in bem on stering, v e rw e rk e n, de m e e tm e th o d e en de d efin itie van slib. O ok voor de W a d d e n ze e zijn d o o r M claren gehaltes aan fijn sedim en t b ep aald, die b eduidend hoger zijn dan de g etallen die d o o r and eren zijn bepaald. Een u itg eb reid e vergelijking van M cl a re n -re s u ltate n van de W a d d e n ze e m e t a n d ere slibm etingen is g era p p o rte e rd in Zw arts ( ), m aar voo r de W esterschelde lijkt een dergelijke vergelijking n ie t beschikbaar te zijn. Tabel 2.5 g eeft een overzicht van de g ro otste verschillen tussen de tw e e m e th o d en. Alle verschillen tussen de m e th o d e n leiden to t een g ro ter slibpercentage volgens M claren. H et is overigens n iet zo d at de ene o f de a n d ere m e th o d e (en u itkom st) b e te r o f slechter is (en dit geldt ook voor de veelvoud aan andere verw erkings- en m eetm eth o d en ). Eindrapport - 8 -

17 Tabel 2.5: Methode bepalingen slibgehalte de Looff en McLaren. De Looff ( & 1980) M claren (1994) M on stern am e Raaien grid V o o r bew erking K orrelgrootte bepaling W aarschijnlijk b odem kundig (niet expliciet g era p p o rte e rd, m aar a f te leiden uit de beschikbare hum us en kalk percentages) verw ijd e re n organische- en kalkfractie. M icroscopisch (m e t vergelijking resu ltaten zeefanalyse) A fzeven grove fra c tie (2 m m zeef), deze w o rd t w e l m eeg eno m en in de korrelgroottes. M alvern Laser Partiele Sizer D efin itie slib < 16 pm < 63 pm (klein ere fracties ook beschikbaar) Slib gehalte (%) in de toplaag volgens McLaren 385 S I 380 (0 c TU ;ooo > X coördinaten [km] Figuur 2.5: Gemeten slib gehalte volgens McLaren Van Ledden ( ) h e e ft op basis van deze d ata een korte analyse g em a a kt van de slibgehaltes in de bodem. Zie Tabel 2.6. Tabel 2.6: Slibgehalte in de bodem (Uit: Van Ledden, 2003) Aantal Gern. K orrelgrootte Slib g eh alte (% % k le i/ samples zand (pm ) < = m m ) %slib W esterschelde / / B eneden- Zeeschelde / / Op basis van deze tab e l kan gezegd w o rd e n d at h et aandeel slib in de bodem n iet v e rw aarlo o sb aar is. V e rd e r valt op d at h et g em iddelde slibpercentage in de b od em van de B eneden-zeeschelde significant hoger ligt dan in de W esterschelde (44% versus 16% ). Dit h eeft, naar alle w aarschijnlijkheid, te m aken m e t de aanw ezigheid van h et tu rb id ite its m a x im u m in de B ened en- Zeeschelde. Eindrapport -9-

18 2.4.3 O v e rig e d a ta V e rd e r zijn er slibgehalte m etingen uitgevoerd op diverse in terg etijd engeb ieden. Deze zijn vaak geb ru ikt voo r ecologische veldstudies. V ooral de om geving van de M o le n p la a t is vaak b em e te n. In Figuur 2.6 is h et onderscheid zand/slib te zien zoals die g em e te n is d o o r D ero nde e t al. ( ) aan de hand van veld -d ata en satellietobservaties. Deze satellieto bservaties zijn v e rd e r u itg ew e rk t d o o r h et NIO O voo r de gehele in te rg e tijd e n b o d em van de W esterschelde, m aar zijn n iet aanw ezig bij deze auteur. U it Figuur 2.6 (en ook de M claren kartering in Figuur 2.5 ) blijkt d at de p laten in de W esterschelde n iet alleen p uu r uit zand bestaan, m aar d at er ook een significant aandeel slibrijk (cohesief) p laatareaal aanw ezig is. Grain size classification Figuur 2.6: Bodemclassificatie op de Molenplaat; M ud gedefinieerd ais >30% slib in de bodem. (Uit: Deronde et al., 2006) Er zijn een aantal m e e r m eetgeg even s vo o r slibgehaltes op de p laten (o.a. de M O VE d ataset), m aar aangezien d it geen com p le te dekking g eeft van de slibgehaltes in de W esterschelde (m e t n am e h et sublitoraal) is hier v e rd e r n iet m ee g ew e rkt. H et zou een n u ttig e aanvulling zijn op deze studie om fluctuaties in slibgehaltes in het intergetijdengebied te analyseren op basis van deze data. Eindrapport -10-

19 3 B E R E K E N IN G V O L U M E B IJ D R A G E SLIB O P S E D IM E N T B A L A N S IN DE W E S T E R S C H E L D E 3.1 In le id in g In d it h o o fd s tu k w o rd t een volum e bijdrage van h e t slib berekend op de sedim entbalans van de W esterschelde. Voor 3 tijd vakke n is de volum ebijdrage van he t slib in de balans bepaald. Deze perioden zijn: (12 jaar); (8 jaar); (10 jaar); De gem eten b o d e m o n tw ik k e lin g van deze perioden is te zien in Figuur 3.1. O m dat in de ou de re bodem opnam es het in te rg e tijd e n g e b ie d n ie t a ltijd opgem eten is, zijn de ja ren gekozen d a t deze w e l in de opnam en zitten. Bodemontwikkeling 1980 tot X coördinaten [km] Bodemontwikkeling 1992 tot X coördinaten [km] Eindrapport -11- G3; 1630/U 12376/C /G D

20 Bodemontwikkeling 2000 tot B O -10 X coördinaten [km] Figuur 3.1: Bodemontwikkeling voor drie tijdsperioden: ; ; B e re k e n in g v o lu m e b ijd r a g e slib V oor de berekening van de volum e bijdrage van het slib w o rd t ge bru ik gem aakt van de M claren slibgehalte kartering. Deze ka rte rin g is g e ïn te rp o le e rd op de b o d e m o n tw ik k e lin g per periode. Zodoende w o rd t p e r g rid p u n t een bo dem hoogte vera nderin g verkregen. Deze is te zien in Figuur 3.2. Er is een aantal aannam es gedaan om to t een volum e schatting te kunnen kom en: 1. Het gem eten slibpercentage is gelijk aan het volum epercentage. In w e rke lijkh e id is het gem eten slibpercentage op basis van g e w ich t bepaald. D it is een voorzichtige aannam e, daar het s o o rte lijk g e w ic h t van slib kleiner is dan da t van zand; 2. De gem eten slibpercentages blijven over de diverse jaargangen gelijk; 3. Geen volum e effecten d o o r m enging o f on tm e n g in g van zand en slib. V erderop in d it h o o fd s tu k w o rd t ingegaan op de aannam es 2 en 3. Slib bodem verandering (m) in de toplaag volgens McCLaren;1980 tot B X coördinaten [km] Eindrapport -12- G3; 1630/U 12376/C /G D

21 Slib bodem verandering (m) in de toplaag volgens McCLaren;1992 tot O X coördinaten [km] Slib bodem verandering (m) in de toplaag volgens McCLaren;2000 tot X coördinaten [km] Figuur 3.2: Slib bodem verandering in de toplaag voor drie tijdsperioden: ; ; De volum e bijdrage van slib w o rd t gedeeld d o o r het aantal ja a r van de gehele periode, zodat een gem id delde bijdrage per ja a r verkregen w o rd t. In Figuur 3.2 is te zien d a t er vooral in h e t M id d e lg a t aanzienlijke berging van slib plaatsvindt. In Tabel 3.1 zíjn de volum e bijdragen van slib getoon d per m acrocel en vo o r de gehele W esterschelde. Deze volum es zíjn n ie t gecorrigeerd v o o r m enselijke ingrepen zoals baggeren, sto rte n en zandw innen. O pvallend is d a t ondanks een negatieve to ta le sedim entbalans (e r ís n ie t gecorrigeerd voo r zandw innen) er een positieve v olum e bijdrag e van h e t slib is in alle perio den. Er lijk t dus een v rij consistente positieve volum e bijdrag e te zijn van ord e enkele h o n d erdduizenden m 3 per jaar. Eindrapport -13- G3; 1630/U 12376/C/G D

22 Tabel 3.1: Volumeverschil per ja a r voor totaal en slib voor de periode , , M acrocel Totaal Slib Totaal Slib Totaal Slib M m 3/jr M m 3/ j r M m 3/jr M m 3/ j r M m 3/jr M m 3/ j r Rest Totaal M claren kaart Let op d at deze getallen exclusief de s e d im en tatie van h et Land van Saeftinghe zijn, die o rd eg ro o tte m 3/ja a r b ed raag t (zie ook volgend hoofdstuk). O ok h et tra n s p o rt van slib over de grens richting België is niet opgenom en in deze volum es. Belang van het Middelgat ais berging van slib U it Figuur 3.2 volgt al d at in h et M id d e lg a t b eh oorlijke s e d im en tatie van slib plaatsvindt. In Tabel 3.2 zijn de slib volum es vo o r h et M id d elg a t bepaald. H ieru it volgt d at de s e d im en tatie sterk to eg en o m en is de laatste decennia, m e t dien ten gevo lg e ook een to e n a m e van de s e d im en tatie van slib. In de jaren w o rd t een vo lu m eb ijd rag e van m 3/ja a r aan slib bepaald. Dit is o rd e g ro o tte 13-14% van de to ta le s e d im en tatie in h et M id d elg at. V o o r de to ta le sedim en tatie in de W esterschelde blijkt d at een g ro o t deel in h et M id d elg a t s e d im en teert. V o o r de drie p erioden is d it 43%, 167% en 73% respectievelijk. De sedim en tatie van m e e r dan 100% b ete k e n t d at in andere delen van de W esterscheld e erosie van slib h e e ft plaatsgevonden, zo dat de to ta le sedim en tatie van slib in de W esterschelde dan kleiner is dan de sedim en tatie in h et M iddelgat. M an n i (1986) m e rk te overigens al op d at h et M id d e lg a t van belang is voo r de p e rm a n e n te berging van slib vanw ege de hoge slibgehaltes (zie p aragraaf 2.2). Eindrapport -14-

23 Tabel 3.2: Volumeverschil per ja a r van Middelgat voor de periodes , , Periode Sed veran derin g M 'g a t M m M m M m 3 / j a a r Slib veran derin g M ' gat M m M m M m 3 /ja a r % van sedim en tatie 5% 14% 13% M 'g a t is slib % van to ta le aanslibbing W 'schelde 43% (0.1 M m 3/jr ) 167% (0.1 5 M m 3/jr ) 73% (0.5 8 M m 3/jr ) Slib verandering per diepteklasse De vo lu m everan d erin g van h et slib is ook bepaald p er diepteklasse. In Figuur 3.3 is te zien d at de sedim en tatie van slib m e t nam e plaatsvindt in de d ie p e re delen (<-5m NAP), dit is redelijk consistent over alle drie de p eriod en. Te zien is v e rd e r d at e r erosie van slib plaatsvindt in de o nd iep e delen (> - 5m NAP). Vooral in de p eriod e en is deze erosie aanzienlijk en com pen seert bijna volledig de s e d im en tatie in de d ie p e re delen. De g ro te re s e d im en tatie in de p eriode is dus te verklaren door de m indere erosie van de ondiepe delen. V o lu m e p la a t t.o.v (s e d im e n t, b o v e n N A P -2 m ) X O io E 8 8 k. <D Cl c 6 E U) i o f-» u c (0-2 <s > -4-4 x i _ a*a* XQ ; é 8. «A ' x_ 0 * X O X < O O O X x x X..X X X * D, 6 n n. * * * l i i X * xx x*x AA AA o E 3 O>ro (D 75 (ü O) c k. 3 C(D IV > o H ooge plaa t boven NAP -2 m Springer boven NAP -2 m O ssenisse - oost boven NAP -2 m a M iddelplaat boven NAP -2 m X O ssenisse - w e st boven NAP -2 m *V a lk e n is s e boven NAP -2 m T ota al Figuur 3.4: V erand ering p laatvolu m e per com plex v a n a f to t en m e t Tabel 3.3 vat de volum es sam en voor diepe (<-5m NAP) en ondiepe (>-5m NAP) delen. Eindrapport -15-

24 Slib volume verandering per diepteklasse Diepteklasse Figuur 3.3: Slib volume verandering per diepteklasse uitgesplitst voor de drie perioden De vraag is o f de aannam e 2, d at h et slibgehalte gelijk b lijft over de tijd, opgaat voo r h et interg etijd eng eb ied. De slibgehaltes in de d ie p e re delen zijn naar alle w aarschijnlijkheid consistenter over de tijd dan h et interg etijd eng eb ied. De strom ingscondities w a a ro n d e r h et sedim en t in de geulen w o rd t afg ezet zijn naar verw achting n iet veel veran d erd. De m o rfo logie van de p laten is e chter w e l duidelijk v e ra n d e rd. Deze zijn over h et algem een hoger g ew o rd en en de kortsluitgeulen zijn g ro ten deels v e rd w en e n. H et ligt voo r de hand d at m e t h et v e ra n d e re n van de m o rfo logie ook de strom ingscondities en de afze ttin g van h et sedim en t zijn veran d erd. O ok zijn de condities op de platen gevoeliger voo r de veran derin gen (tre n d m a tig en fluctuaties) in h et getij, o m d a t deze op de platen re la tie f m e e r invloed hebben dan in de geulen. De slibgehaltegegevens van De Looff (Figuur 2.4) en M claren (Figuur 2.5 ) laten beide een hoog slibgehalte zien in h et M id d elg at. Dit suggereert ook d at slib sedim en tatie in de d iep e delen vrij consistent is, m a a r d at de erosie op het intergetijdengebied m in der goed berekend kan w orden door een g ro tere variatie over de tijd. O m d a t juist de d iep e delen de belangrijkste n e tto s e d im en tatie g e b ie d e n zijn voo r de sedim entbalans, lijkt de aannam e van een in de tijd vast percentage slib gerechtvaardigd. De erosie van slib in o nd iep e delen lijkt in tu itie f fo u t te zijn, aangezien de p laten naar verw achting opgehoogd zijn en d at slib een belangrijke rol daarin gespeeld h eeft. Echter de p laten vorm en geen continue sink, zie Figuur 3.4. H et volu m e aan sedim en t d at in de p eriod e op p laten is geborgen is n et zo g ro o t ais h et volu m e sedim en t d a t in h et V a a rw a te r langs H o o fd p laat is geborgen. Eindrapport -16-

25 E CO OT X o Cl o Q <D CL Ci E o > 'S ra a O c E o O c (C s_ a) > V o lu m e p la a t t.o.v (s e d im e n t, b o v e n N A P -2 m ) O «Ava o a ï i * i A* * A Ó... A A m A * A a A *. * X x i. ï«k AA * CD CD A i * A ; * * *! *. A A «* O o o «A A X V XX 0 û x*o X X x XX XXx x x X X * % x O X X A A A A a Dô A Aaa A o o o i 0 x * * * * * * * AA a aat a E o > S ra 75 ra IO U ) c 'b o 10? c > o H o o g e p laat boven N A P -2 m Springer boven N A P -2 m O ssenisse - oost boven N A P -2 m a M iddelp laat boven N A P -2 m X O ssen isse - w e s t boven N A P -2 m» V alkenisse boven N A P -2 m T ota al Figuur 3.4: Verandering plaatvolume per complex vanaf 1955 to t en met 2010 Tabel 3.3: Volumeverschil per ja a r voor diep (<-5m) en ondiep (>-5m) voor totaal en slib voor de periode , , TOTAAL Volum everschil intergetijden (>-5m ) Volum everschil diep w a te r (< -5m ) N e tto SUB Volum everschil intergetijden (>-5m ) Volum everschil diep w a te r (< -5m ) N e tto Geen volume effecten door menging of ontmenging van zand en slib? H et volu m e e ffe c t van h et m engen van zand en slib h e e ft betrekking op de w ijze w a a ro p slibdeeltjes tussen de zandkorrels kunnen w o rd e n geborgen. R apport G -2 (C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, Arcadis, d ) w a a r deze rap p o rtage op aansluit, bevat een reken vo orbeeld d at d it e ffe c t illustreert en d at hieron der is overgenom en. Een effe c t d at sam en hang t m e t de pakkin g/stap elin g van h et sedim en t is d at de dichtheid van een m engsel zand en fijn sedim en t (niet lineair) sam en hang t m e t h et p ercentage fijn sedim en t in het m engsel. In de lite ra tu u r zijn verschillende form ules voorhanden die de relatie tussen de dichtheid Eindrapport -17-

26 pdry en h et gew ichtspercentage fijn sedim en t pfijn beschrijven, w aarb ij hier te r illustratie die van M u ld er (1995) is w eergegeven: P d ry ,5 X Pfijn X p f jn In h et reken vo orbeeld is beschikbaar 1 m 3 p uur zand en m e t l m 3 p uu r fijn sedim ent. O ntm en gd is d at sam en 2 m 3 sedim ent. Volgens de b ovenstaan d e fo rm u le is h et g ew icht daarvan: 1 m 3 zand, m e t P f jn= 0% h eeft drooggew icht van 1550kg; 1 m 3 fijn sedim ent, m et P f jn= 100% h eeft een drooggew icht van 450kg. H et zand en h et fijn sedim en t m e t een gezam enlijk g ew icht van kg m engsel w o rd t nu goed gem engd. H et m engsel h e e ft een gew ichtspercentage van Pf jn= 22,5% (= kg/ k g ). Invullen van d at percentage in de bovenstaande fo rm u le levert een droge dichtheid van h et m engsel van k g /m 3. Nu kan h et volu m e van h et m engsel w o rd e n b ereken d d o o r h et to ta le g ew icht van kg van h et m engsel te delen d o o r de d ichtheid van kg/m. D at g e e ft een volu m e van 1,69 m voo r h et mengsel. Los van elkaar is er dus sprake van een volu m e van 2 m 3, te rw ijl gem engd sprake is van een volu m e van 1,69 m 3. De verklaring vo o r h et verschil is d at h et fijn e sedim en t deels tussen de zandkorrels te re c h tk o m t en d aar p o rië n ru im te opvult. M e t d it e x tre m e voorb eeld is een volum everschil van 15% g em oeid. M a a r ook kleinere verschillen in m enging van h et sedim en t kunnen verschillen opleveren in de volum es. In h oeverre m enging van zand en slib bepalend is voo r h et s e d im en tvo lu m e in de W esterschelde is niet vast te stellen zo nd er kennis van de m a te van m enging van h et sedim ent. H et zand en slib in de bodem van de W esterscheld e is n am elijk n iet noo dzakelijkerw ijze (goed) gem engd. V eel g etijd e a fze ttin g e n w aarin zand en slib aanw ezig zijn, bestaan uit discrete lagen van zand en slib, b ijvoorbeeld in de vorm van "flasers en linsen" en "tidal bundles". Dit soort afzettin g en zijn ook in de W esterschelde g era p p o rte e rd. M enging van zand en slib tre e d t vooral op d o o r de gravende activiteiten van organism en (bio tu rb atie ). V o o r de aannam e van 'geen v o lu m e -e ffe c te n d o o r o n tm en g in g ', is h et n iet noodzakelijk om te w e te n o f en hoe de m enging p laatsvindt. Van belang vo o r e v e n tu e le v o lu m e -e ffe c te n is alleen o f e r sprake is van v e ra n d e rin g in de m enging. Een veran derin g in de m enging is w aarschijnlijk ais de om standigheden w a a ro n d e r h et sedim en t zijn afg ezet, zijn veran d erd. V o o r veran d erin g en in de afzettingscondities gelden d ezelfde arg u m enten ais h ierboven zijn g eh anteerd bij de g eo bserveerde verschillen in de sedim en tatie p er diepteklasse. In de geulen is h et m in d e r w aarschijnlijk d at de afzettingscondities en d a a rm e e de m enging is veran d erd. Op de p laten is h et zeker n iet onm ogelijk d at de m enging is veranderd. O m d a t de belangrijke n etto s e d im en tatiegeb ieden in de geulen w o rd e n aang e tro ffe n lijkt de aannam e d at v o lu m e -e ffe c te n van (ontm enging) w o rd e n genegeerd acceptabel. Een v e rd e re o n d erb o u w in g hiervan, bijvo orbeeld m e t aanvu llen de ongestoorde bodem m o nsters (kernen ) uit de belangrijke n etto sedim en tatie g e b ie d e n, w aarin zow el percentages fijn sedim ent ais m ate van m enging kunnen w orden bepaald, zijn wenselijk. Conclusies U it de eerste berekeningen van een v olu m ebijd rage voor slib kom t n aar voren d at, ondanks een negatieve tre n d voo r de to ta le sedim entbalans, een positieve sedim en tatie van slib gevonden w o rd t in de W esterschelde. Dit slib is vooral afgezet in secundaire geulen zoals het M iddelgat. Eindconclusie is d at h et logisch lijkt d at er in de gehele W esterscheld e enkele m 3 slib /ja a r p erm an ent geborgen w o rd t (exclusief Land van Saeftinghe). Eindrapport -18-

27 4 VAN SEDIMENTBALANS NAAR ZAND- EN SLIBBALANS 4.1 Inleiding In d it h oofdstuk w o rd t de sedim en tbalans van de W esterscheld e gesplitst in een zand- en slibbalans. Ais e erste w o rd t gekeken n aar de to ta le sedim entbalans. V o o r een sedim entbalans is h et nodig om getallen te hebben voor de: - Veranderingen in h et sedim entvolum e; - Ingrepen (onttrekking door baggeren en zandw inning en de stortingen); - Randvoorw aarden: de transp orten naar de gebieden die buiten de balans liggen. O m d a t de balans w o rd t opgesteld per m acrocel, m o eten de getallen ook p er m acrocel beschikbaar zijn. In h et voorg aande h oofdstuk is w eerg eg even hoe de sedim en tvo lum es zijn bepaald op basis van de verschillen tussen een aantal jaren ( ; ; ). Dit is noodzakelijk voo r h et bepalen van de bijdrage van slib aan de to ta le sedim en tatie. M a a r in deze bepalingen zijn de gegevens van de tussenliggende jaren n ie t b etro kken, zo d at de w a a rd e van de tw e e ja re n (m e t de o nn au w keurig hed en die er bij h oren) zeer bepalend w o rd e n vo o r de uitkom sten. In de grafiek in figuur 4.1 zijn de sedim en tvo lum es p er m acrocel w eerg eg even en hierin zijn ook de jaren , en g em arkeerd. D oor m e t een tre n d o ver een langere p eriode te w e rk e n w o rd e n de tussenliggende jaren betrokken bij het bepalen van de sedim entatievolum es. o C -o O - - O - O - - O - - O - -. O. Macrocel a - Macrocel 4 - o Macrocel 6 - Macrocel 3 Macrocel 5 - Macrocel 7 Figuur 4.1 Grafiek m et de ontwikkeling van het sedimentvolume per macrocel voor de periode (bron Rijkswaterstaat Zandbalansj. V o o r de ingreepvolum es g eld t eenzelfd e opm erking ais voor de sedim entvolum es: w e rken m e t de verschillen van individuele jaren b ete k e n t d at de tussenliggende ja re n b uiten de beschouw ing blijven. Bij h et bepalen van trends w o rd e n de tussenliggende ja re n w el in de beschouw ing betrokken. In de grafiek in figuur 4.2 zijn de cum ulatieve ingreepvolum es w eergegeven. Eindrapport -19-

28 Macrocel 1+2 Macrocel 4 - Macrocel 3 Macrocel Macrocel 6 - Macrocel 7 I Figuur 4.2 Grafiek m et de cumulatieve ingreepvolumes sinds 1955 per macrocel voor de periode (bron Rijkswaterstaat Zandbalansj. In tab e l 4.1 zijn de trends in de s e d im en tatie w eerg eg even die zijn bepaald voor de p eriode van to t , evenals de ingreepvolum es. Deze p eriode is gekozen om aan te sluiten bij de p eriode die g eb ru ikt is in ra p p o rt G2 (C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, Arcadis, d ). H et verschil tussen de o ntw ikkeling van h et sedim en tvo lu m e en h et ingrepenvolu m e is de n e tto v o lu m everan d erin g die de m acrocel doo rm aakt, ook dit volum e staat in tab el 4.1. Tabel 4.1 Trends in de ontwikkeling van de sedimentvolumes en het ingrepenvolume voor de periode van X IO 6 m 3 / ja a r Sedim entvolum e [1] Ingrepen volum e [2] N etto volum e M acrocel 1+2 M acrocel 3 M acrocel 4 M acro cel 5 M acro cel 6 M acrocel 7 0,82-0,2 8-0,39-1,99-0,6 6-0,45 1,24 0,85 1,7-3,7-1,2 6-0,77-0,42-1,13-2,09 1,71 0,6 0 0,32 [l]-[2 ] De randen van de sedim en tbalans zijn de transp o rten naar h et Land van Saeftinghe en de Zeeschelde en h iervoor m o eten ran d vo o rw aard en bekend zijn. H et Land van Saeftinghe fu n g e e rt ais een n etto sedim en tatiegeb ied. De jaarlijkse s e d im en tatievolu m es zijn gebaseerd op historische m etingen van de h oogte en de sedim en tatie. R ecente h o o g tem etin g en zijn n iet b ru ikbaar gebleken v o o r h et bepalen van de s e d im en tatie in h et Land van Saeftinghe. De g eh a n te e rd e w a a rd en variëren van 0,3 to t 0,6 X IO 6 m 3/ja a r. In de Haecon ( ) sedim entbalans, w aarin de d ie p te m e tin g e n en ingreepvolum es in de Zeeschelde zijn opgenom en, zijn ook transporten van sedim en t van de W esterschelde naar de Zeeschelde Eindrapport

29 berekend. V o o r de p eriod e na w o rd e n w a a rd en van 0,6 7 5 x IO 6 m 3 / ja a r geb ru ikt (R ijksw aterstaat Zandbalans). G em id deld o ver de period e van to t w o rd t uitgegaan van een transp ort naar de Zeeschelde en het Land van Saeftinghe van 1,23 x 10 m / jaar. Uitsplitsing zand en slib In de s edim en tvo lum es uit de voorgaande p ara g ra af is nog geen onderscheid g em a a kt n aar de bijdragen van zand en slib. Bij de ingrepen is h et uitgangspunt d at deze geheel uit zand bestaan. Dat is in ieder geval juist voor de o nttrekkin gen bij zandw inning. V o o r de gebaggerde en g estorte volum es zal in deze balans nog geen onderscheid w o rd e n g em aakt, h oew el sprake is van specie m e t m e e r en m in d e r fijn sedim ent. De b erekeningen m e t de M cl aren -kaarten m e t de percentages fijn sedim en t en de verschillen over de d rie perioden in hoofdstuk 3 leveren w a a rd en voor de sedim en tatie van slib en sedim en t. Deze w a a rd en zijn w eerg eg even in o nderstaande tab e l 4.2. De belangrijkste constatering op basis van deze tab el is d at g rote verschillen zichtbaar zijn in: 1. De berekende to ta le sedim en tatie per m acrocel voor de drie periodes; 2. De bijdrage van slib aan de sedim en tatie per m acrocel. De u itzonderingen op de g ro te verschillen w o rd t gevorm d d o o r de m esocel 2, w a a rb ij slib altijd bijdraagt aan de sedim en tatie en d o o r de m acrocel 6 en 7 w a a r de erosie van slib altijd bijdraagt aan de sedim en tafn am e. Ais in m acrocel 4 h et M id d elg a t ais s edim en tatiegeb ied a p a rt w o rd t beschouw d (figuur 4.3 ), blijkt d aar slib, n et ais in m esocel 2, een bijdrage aan de sedim en tatie te leveren. H et M id d elg a t v e rto o n t een beh oo rlijk constante sedim en tatie, zeker ais h et d rem p elg eb ied m e t de Everingen b uiten de beschouw ing w o rd t g elaten. V o o r de W esterschelde ais geheel b lijkt slib voo r alle drie de periodes n etto gesedim enteerd te zijn, terw ijl ais geheel de sedim en tafn am e overheerst. Tabel 4.2 Berekende verschil volumes (totaal) en slibvolumes voor drie periodes. Totaal 1980 tot tot tot 2010 Slib Slib / totaal Totaal Slib Slib/totaal Totaal Slib MC 1 0,042 0,008 19,6% 0,217 0,014 6,6% -0,331-0,002 0,6% Slib / totaal MC 2 0,368 0,073 19,7% 0,289 0,044 15,3% 0,347 0,039 11,2% MC 3-1,42-0,034 2,4% -0,842 0,021-2,5% 0,626 0,264 42,1% MC 4 0,554 0,009 1,6% -0,768 0,150-19,5% 0,227 0, ,8% Ossenisse2 0,222-0,006-2,6% -0,037-0, ,9% 0,064 0,015 23,9% MC 5-0,288-0,001 0,4% -1,802 0,039-2,2% -1,204 0,051-4,2% MC 6-0,044-0,006 12,9% -0,270-0,044 16,1% -0,714-0,046 6,5% MC 7-0,061-0,018 29,6% -0,651-0,080 12,3% -0,267-0,040 14,9% Macrocel -0,849 0,031-3,6% -3,826 0,145-3,8% -1,158 0,537-46,4% McLaren kaart -0,477 0,097-20,3% -3,757 0,153-4,1% -1,241 0,575-46,4% Middelgat 0,771 0,042 5,4% 1,781 0,255 14,3% 3,275 0,423 12,9% 2 In de vakindeling van de Rijkswaterstaat Zandbalans zitten twee vakken (Plaat van Ossenisse en Put van Hansweert) tussen macrocel 4 en 5, die geen onderdeel zijn van de balans. In de balans zijn de vakken buiten beschouwing gelaten. Eindrapport -21-

30 In de volgende p ara g ra af zal w orden verd u id e lijk t w a a ro m de g ro te verschillen o p tre d en in de b ereken de slibsedim entatie. De g ro te verschillen in de to ta le volu m everan d erin g en hangen o n d er m eer sam en m et het optred en van trend b reuken in de ontw ikkelingen, zoals zichtbaar in figuur MACROCEL Middelgat Hoofdgeul (onder NAP -2m) Nevengeul (onder NAP -2m) Geul totaal (onder NAP -2m) Overloop van Hansweert Figuur 4.3 Grafiek volume ontwikkeling sinds 1955 van de twee geulen in macrocel 4 (bron Rijkswaterstaat Zandbalans). H et is duidelijk d at de getallen in tab e l 4.2 n iet zo nd er m e e r bru ikb are getallen o p leveren om to e te passen in een zand- en slibbalans. Op basis van de kennis van h et sedim en tere n d e en e ro d e re n d e W esterschelde systeem w o rd t m e t behulp van de getallen in tab e l 4.2 een schatting g em a a kt van de bijdrage van slib. M acrocel 1. Geen bijdrage slib aan de sedim en tatie en de erosie. M esocel 2. C onstante s e d im en tatie, uitgangspunt is een vaste p ro cen tu ele bijdrage van slib van 10%. M acrocel 3. Geen bijdrage slib aan de sedim en tatie en de erosie. M acrocel 4. Constante sedim en tatie in h et M idd elg at van 1,7 x IO 6 m 3/ja a r, uitgangspunt is een vaste procentuele bijdrage van slib van 10%. M acrocel 5. Geen bijdrage slib aan de sedim en tatie en de erosie. M acrocel 6 & 7. Constante erosie sedim en tatie, uitgangspunt is een vaste procentuele bijdrage van slib van 10%. Ais ran d v o o rw a ard e voo r h et tra n s p o rt n aar h et Land van Saeftinghe en de Zeeschelde w o rd t aangenom en d at van de jaarlijkse tra n s p o rt van 1,23 x 10 m h et volu m e slib de h elft, o fte w e l 0,6 1 5 x 10 m bedraagt. Let op d at h et Land van Saeftinghe en de Zeeschelde hier teza m e n ais één ra n d v o o rw a ard e beschouw d w o rd e n. H et land van Saeftinghe w o rd t gevoed d o o r m acrocel 5 en 6,, m aar is in deze analyse toeg evo egd aan de bovenstroom se ra n d v o o rw a ard e van de Zeeschelde (bovenstroom s van m acrocel 7). De g ro o tte van de tra n s p o rte n d o o r M C 5, 6 en 7 v eran d eren w elisw aar, m aar niet de richtingen. Door deze aanpak w o rd t h et beeld eenvoudiger en is m akkelijker Eindrapport

31 uit te leggen. B ovendien kom t h et o vereen m e t de aanpak zoals die in andere balansen g eh a n te e rd Is. Om te kom en to t de volum es aan zand en slib (w eergeg even in tab e l 4.3 ) w o rd t van de to ta le volum everandering per ja a r de bijdrage van h et slib afgetrokken: AV zand = AV totaa - AV s ib Tabel 4.3 Gehanteerde volumes zand en slib in de sedimentbalans. X IO 6 m3 / jaar M ac ro c e l 1+2 M ac ro c e l 3 M ac ro c e l 4 M ac ro c e l 5 M ac ro c e l 6 M acro c e l 7 N a a r S aeftin g h e & Zeeschelde Sedim entvolum e Slibvolum e Zandvolum e Ingrepen volum e 0,82-0,2 8-0,3 9-1,99-0,66-0,45 1,23 0, , , , , , ,2 8-0,5 6-1,9 9-0,6 0-0,4 1 0, ,24 0,85 1,70-3,7 0-1,26-0,77 Nvt Balansen De getallen in tab e l 4.3 zijn g eb ru ikt voo r h et b ereken en van een sedim entbalans en vo o r het uitsplitsen in een zand- en een slibbalans. De berekening van deze sedim en tbalans w o rd t van oost n aar w est uitgevoerd. V o o r iedere m acrocel w o rd t de n etto volu m e veran d erin g bepaald d o o r van de o n tw ikkeling van h et s e d im en tvo lu m e h et ingrepen volu m e a f te trekken (zie tab el 4.1 ). Het tra n s p o rt o ver de w estelijke rand w o rd t dan berekend d o o r van de n etto volu m everan d erin g h et tra n s p o rt o ver de oostelijke rand a f te trekken. V o o r de zand- en slibbalans w o rd e n deze berekeningen voor zow el h et zand ais het slib uitgevoerd. In de o n d erstaan d e figuur 4.3 is h et resu ltaat van de to ta le sedim en tbalansb erekenin gen w eergegeven. De transp orten staan allem aal gericht van w est naar oost. e «MC1&2 0,2 2 M m 3 MC 3 V 0,63 Mm3 MC 4 K jflc 5 MC 6 1,76 M m 3 3,85 M m 3 2 >1 5 M m Qyjc 7 < 2 * I 1,55 M m 3 1,23 M m 3 Figuur 4.4 Berekende transporten uit de sedimentbalans op basis van de getallen in tabel 4.3. De resultaten van de zand- en slibbalans staan in figuur 4.4. H et belangrijkste verschil tussen transp o rten in de zand- en slibbalans en de sedim entbalans, is d at in h et zandtransp o rt de transp o rten van m acrocel 1 en 3 naar de m onding zijn gericht. H et slibtransport is van w est naar oost gericht. Bedenk hierbij d at de om vang van de berekende transp orten, evenals de richting ervan, Eindrapport -23-

32 gevoelig zijn voor de ran d vo o rw aard en voo r h et tra n s p o rt naar h et Land van Saeftinghe en de Zeeschelde. In de volgende paragraaf w o rd t hier nader op ingegaan. Berekende transporten per jaa r op basis van Volume Netto trend ZAND MC1&; 0,52 Mm3 Slib MC1&2 M C 3 0,04 M m 3 M C 4 MC 6 1 1,09 3,35 M m 3 1,64 M m 3 0,98CMm3 0,615 M m 3 M C 4 0,74 M m 3 0,67 M m 3 M C 6 0,67 M m 3 0,50 M m 3 0,50 M m 3 MC 7 0,57 M I Ü 15 _ M m Figuur 4.4 Berekende transporten uit de zand- en slibbalans op basis van de getallen in tabel Onzekerheden O m v a n g van d e s lib s e d im e n ta tie De berekende bijdrage van slib aan de sedim en tatie is afhankelijk van: 1. De gebruikte slibpercentages; 2. De gebruikte verschilkaart. De g eb ru ikte slibpercentages zijn gebaseerd op de M claren b em onstering en analyse. B em onstering is een m o m e n to p n a m e van de toplaag van h et sedim ent. De w ijze van v o o rb e w e rk e n en analyseren van de m onsters blijkt ook g ro te invloed te hebben op de uitkom sten (Zw arts, ). V ergelijking m e t de schaarse andere gegevens o ver de sedim en tsam enstellin g laat zien d at e r inderdaad g ro te verschillen o ptreden in de percentages. De om vang en locaties van de erosie en s e d im en tatie in de verschilkaarten is afh ankelijk van de g eb ru ikte jaren. Op som m ige plekken w o rd t vrijw el altijd s e d im en tatie (V a a rw a te r langs H oofdplaat, M id d elg a t), dan w el erosie (Schaar van de N o ord, hoofdgeul m acrocel 6 en 7) w a a rg en o m e n, m aar op andere plekken v a rie e rt dit. De locaties w a a r de o n tw ikkeling v a rie e rt en w a a r de slibpercentages re la tie f hoog zijn, leveren g ro te variaties in de b ereken d e bijdrage van slib aan de s e d im en tatie dan w el erosie. D it v e rk la a rt de g ro te verschillen die o p tre d en in som m ige van de m acrocellen in tab el 4.2. De zand- en slibbalans in d it ra p p o rt h eeft betrekking op de uitw isseling van zand en slib over p erioden van tien to t tie n ta lle n jaren. De fluctuaties in de berging dan w el h et vrijgeven van slib die ontstaan d o o r de tijd elijke sedim en tatie en erosie zijn d aarvoor n iet van belang, o m d a t deze de transp orteren tijdelijk m oduleren. De tre n d m a tig e o ntw ikkeling in de sedim en tatie en de erosie Eindrapport -24-

33 m o e t d aaro m Ios w o rd en beschouw d van de fluctuaties. Vooralsnog g eb e u rt d at op basis van expertkennis van de p utten en bronnen (sinks, sources) van slib D iep en o n d ie p In aanvulling op de w eerg aven van de erosie en s e d im en tatie per m acrocel (in tab e l 4.3 ) is een o nderverd elin g g em a a kt naar de d ie p te (tab el 4.4 ). In alle p erioden tre e d t s e d im en tatie van slib op in de diep e delen (d ie p e r dan -5m NAP) en erosie van slib in de o ndiepe delen (boven -5m NAP). Het verschil tussen de 3 p erioden w o rd t vooral bepaald d o o r h et ondiep w a te r en het in terg etijd engeb ied (boven -5m NAP): In is x IO 6 m 3 slib p er ja a r g eëro d eerd uit de o nd iep e delen, te rw ijl x IO 6 m 3 p er ja a r aan slib s e d im e n te e rt in de d iep e d elen, zo dat e r sprake is van een n etto sedim en tatie van slib van 0.1 x IO 6 m 3 per jaar. In is x IO 6 m 3 slib p er ja a r g eëro d eerd uit de o nd iep e delen, te rw ijl x IO 6 m 3 p er ja a r aan slib s e d im e n te e rt in de d iep e geu len, zo dat e r sprake is van een n etto sedim en tatie van slib van x IO 6 m 3 per jaar. In vin d t b ep erkte erosie van slib plaats uit de o nd iep e delen van x IO 6 m 3 per jaar, te rw ijl de s e d im en tatie van slib in de d iep e delen g ro o t is m e t x IO 6 m 3 per jaar, zodat er sprake is van een n etto sedim en tatie van slib van n etto x IO 6 m 3 per jaar. Tabel 4.4 Berekende verschil volumes (totaal) en slibvolumes pe r diepte zone voor drie periodes. In IO 6 mbper jaar Totaal Volum everschil ondiepe delen (> -5m ) volum e Volum everschil diep w a te r (< -5m ) N e tto Slib Volum everschil ondiepe delen (> -5m ) (p e rc e n ta g e van to ta a l tu sse n h a a k je s ) (6,0% ) (4,1% ) (1,8% ) Volum everschil diep w a te r (< -5m ) (p e rc e n ta g e van to ta a l tu sse n h a a k je s ) (8,2% ) (19,0 % ) (24,6 % ) N e tto De bijdrage van slib aan de erosie van de o ndiepe delen is m e t percentages van 1,8 to t 6,0% re la tie f laag ten o pzichte van de bijdrage van slib aan de s e d im en tatie in de diep e d elen, die van 8,2 to t 24,6% varieert. De s e d im en tatie in de d iep e delen vin d t re la tie f constant in de tijd plaats, in h et V a a rw a te r langs H o ofdplaat en in h et M id d elg at. De s e d im en tatie en erosie d oo r h et getij verlo pen in de beide geulen w aarschijnlijk al jaren achtereen op een verg elijkbare w ijze, o m d a t e r w einig veran derin gen zijn o p g etred en in de ran d vo o rw aard en voo r deze processen. H et ligt d aaro m voor de hand d at in deze geulen ook een re la tief constante sedim en tatie van slib h eeft plaatsgevonden. De erosie in de o nd iep e delen zegt niets over h et typ e sedim en t d at w o rd t g eë ro d e erd. Dit sedim en t kan o n d er allerlei om stan dig hed en zijn afg ezet, o m d a t de afzettin g in h et (verre) verleden h eeft p laatsgevonden. A fhankelijk van h et typ e sedim en t (oude a fzettin g en van p laten en slikken die rijk zijn aan slib, zandige afzettin g en van kortslu itg eulen) kom t m e e r o f m in d e r slib vrij bij h et aansnijden ervan. O verigens g eld t ook bij de erosie van de d ie p e re delen d at h et vrijko m en van slib afh ankelijk is van de sam enstelling van de aangesneden lagen. S am envattend w o rd t vastgesteld d at de s e d im en tatie in h et V a a rw a te r langs H o o fd p la at en h et M id d elg a t re la tie f constant in de tijd v e rlo o p t en d at ook de s e d im en tatie van slib in deze geulen Eindrapport -25-

34 naar verw achting constant in de tijd plaatsvindt. Dit is de rechtvaardiging vo o r h et o pn em en van constante s e d im en tatie van slib voo r deze gebieden in de sedim entbalans (tabel 4.3 ). De constante erosie van slib in m acrocel 6 en 7, zoals die is o pgen om en in de sedim entbalans is gebaseerd op de getallen in tab e l 4.2. De d o o rg aan de erosie die in deze m acrocellen in de geulen p laatsvindt, snijdt blijkbaar vrij consequent d o o r afzettin g en w a a ru it slib vrij kom t. H et negeren van de erosie en de sedim en tatie van slib in de a n d ere m acrocellen is gebaseerd op h et o n tb reken van bronnen en p u tten van slib die constant in de tijd aanw ezig zijn. De tijd elijk g ro te re en kleinere bijdragen van de ondiepe delen w orden vooralsnog beschouwd ais tijdelijke fluctuaties R a n d v o o rw a a rd e n De volum es aan zand en slib die ais ran d vo o rw aard en aan de oostelijke rand van de sedim en tbalans w o rd e n opgelegd zijn zeer bepalend voo r de b ereken d e tra n s p o rte n in de W esterschelde. Alle zand en slib die naar de Zeeschelde en h et land van Saeftinghe w o rd t g etran sporteerd m o e t d o o r de W esterschelde w o rd e n aangevoerd. Zow el h et to ta le volu m e d at o ver de randen w o rd t g etran sporteerd ais de o nderverd elin g in zand en slib zijn geen 'h a rd e ' g etallen. De getallen die voor Saeftinghe w o rd e n g en o em d en voor de to ta le sedim en tatie variëren m e t een facto r tw e e, van 0,3 to t 0,6 x 10 m. H oeveel zand in verhouding to t slib w o rd t afg ezet is al h elem aal n iet duidelijk. H et is daarbij belangrijk om te b edenken d at Saeftinghe n iet volledig uit (slibrijk) schor b estaat, m aar ook een belangrijk areaal (zandrijk) slik herbergt, in de vorm van de toevoergeulen. V o o r de Zeeschelde geldt d at de b ereken d e to ta le tra n s p o rte n afhangen van de bodem liggin en de g era p p o rte e rd e o nttrekkingsvolum es. De b etro u w b a a rh e id hiervan is n iet bekend. O m d a t geen actuele zand- en slibbalans van de Zeeschelde beschikbaar is, is e r geen recente uitspraak over de bijdrage van zand en slib aan het to ta le volum e. Om de im p act van a n d ere ran d vo o rw aard en te verd uid elijken is een zand- en slibbalans berekend m e t aangepaste verh oudin gen voo r h et tra n s p o rt van zand en slib over de rand naar h et Land van Saeftinghe en de Zeeschelde. A angenom en zijn een zandtransp o rt van 0,3 3 x 10 m en een slibtransport van 0,9 x 10 m, zo dat h et to ta a l van zand en slib nog steeds 1,23 x 10 m bedraagt. O ok de o m g ekeerd e verhouding is d oorg ereken d. De belangrijkste verschillen m e t de oorspronkelijke balans van een balans m e t een zandtransp o rt van 0,3 3 x 10 m en een slibtransport van 0,9 x IO 6 m 3 zijn: 1. G ro tere transp orten van slib van w est naar oost door de W esterschelde; 2. Kleinere transporten van zand door de W esterschelde; 3. G ro tere w estelijk gerichte zand transporten van af m acrocel 3. De belangrijkste verschillen m e t de oorspronkelijke balans van een balans m e t een zandtransport van 0,9 x IO 6 m 3 en een slibtran spo rt van 0,3 3 x IO 6 m 3 zijn: 1. Kleinere transporten van slib van w est naar oost door de W esterschelde; 2. G ro tere transp orten van zand door de W esterschelde; 3. Verschuiven van h et om slagp un t van w estelijk g erichte naar oostelijk g erichte zand transporten n aar de overgang van m acrocel 1 en 3. De e xport van zand bij de m onding verm in d erd, m aar de n etto richting van h et zandtransport is nog steeds zeew aarts gericht. 4.5 Discussie en conclusies De uitkom sten van de zand- en slibbalans laten p atro n en in de tra n s p o rte n zien die w eze n lijk anders zijn dan de transp orten zoals die volgen uit een sedim entbalans. De om vang van de b erekende zand en slibtransporten is afh ankelijk van de g eh a n te e rd e s libsedim entatie en erosie en de ran dvo orw aarden voor de tra n s p o rte n n aar h et land van Saeftinghe en de Zeeschelde. O m d a t de gegevens voor h et bepalen van de slibsedim entatie en erosie en de randvoorw aarden b ep erkt zijn, Eindrapport -26-

35 m o e t rekening w o rd e n geh ou den m e t een g ro te spreiding in de uitkom sten. Toch kan geconcludeerd w o rd e n dat: 1. Slib hoogstw aarschijnlijk een n e tto positieve bijdrage le v ert aan de sedim en tbalans van het Schelde-estuarium ; 2. W a t e r aan slib s e d im e n te e rt in de W esterschelde, in h et land van S aeftinghe en in de Zeeschelde niet in de vorm van zand w o rd t afgezet, zodat: 3. D aarm ee de om vang en h et patroon van de zandtransporten anders verlo op t dan van het slib. 4. Zand e x p o rteert hoogstwaarschijnlijk te r hoogte van de monding. Eindrapport -27-

36 5 UITKOMSTEN ZAND EN SLIB MODELLEN 5.1 Inleiding U it de uitgesplitste zand- en slibbalans van h et vorige hoofdstuk kom t naar voren d at h et w esten van de W esterschelde zand lijkt te e xporteren en ergens rond m acrocel 2 o f 3 een veran derin g plaatsvindt naar landw aarts tra n s p o rt van zand, afh ankelijk van de aannam es. Slib lijkt consistent te im p o rtere n. In d it hoofdstuk w o rd t de zand- en slibbalans uit h et voorg aande h oofdstuk vergeleken m et de bestaande zand- en slibm odellen van h et Schelde estuarium. 5.2 Zandmodellen G e s c h e m a tis e e rd e W e s te rs c h e ld e (V a n d e r W e g e n en R oelvink, ) Op de overgang van m acrocel 3 en 4 vin d t er volgens de balans een veran derin g plaats in de richting van h et n e tto zandtransp ort. Ten w esten is er een richting die op e xport duidt, ten oosten is de richting stroo m o p w aarts. A fhan kelijk van de o nderliggende aann am es van de sedim entbalans kom t dit k a n te lp u n t m e e r zeew aarts o f landw aarts te liggen. H et bestaan van een dergelijk p unt lijkt theoretisch bevestigd te w o rd e n d o o r Van d er W e g en en Roelvink ( ), die g eb ru ik m aken van een simpel 1D m odel m e t ongeveer de W esterschelde afm etingen : Van d er W egen en Roelvink ( ) hebben een geschem atiseerd estuarium bekeken van 80km lang en 2,5 km breed m e t een ld en 2d m odel. G estart is vanuit een vlakke zandige b od em en een lineair o plopende b od em en hebben de b od em veran derin gen g ed u rende enkele duizenden jaren b ereken d. In Figuur 5.1 is te zien hoe de langsprofielen van de 1D berekeningen verlo o p t o ver de tijd. U it beide berekeningen kom t naar voren d at e r een om slagp un t ligt rond + /- 50km. Landw aarts van dit p un t vin d t e r ook n etto landw aarts tra n s p o rt plaats, zeew aarts van d it p unt vindt er ook n etto zeew aarts tra n s p o rt plaats. Na ja a r w o rd t een e v e n w ic h t bereikt. (b) E _T cn o "55 > "O CD.O initial y y y y 8000y y(a) distance *10, m distance *104, m Figuur 5.1: ID model resultaten; profiel ontwikkeling in een 80km lang estuarium m et (a) initieel een vlakke bodem op -10m MSL (b) een lineair oplopende bodem van -15m to t Om MSL (Uit: Van der Wegen en Roelvink, 2008) D e lft3 d m o d e l van B olle e t al., In Bolle e t al., is o nderzocht hoe de verschillende bodem liggingen van de jaren , en invloed hebben op h et n etto tra n s p o rt in de W esterschelde. H et sam e n vatten d e p laatje is g etoond in Figuur 5.2. De transp o rten over de m acrocellen en de volum everschillen p er m acrocel zijn in d it figuur g eto ond. H et m odel laat een im p o rt zien van de delta naar cel 1, m aar een zeew aarts tra n s p o rt van cel 3 naar cel 1. A c h te ra f blijkt d at gerekend is m e t een stro o m o p w a a rts e rand bij Eindrapport -28-

37 Schelle, die een duidelijke tek o rtk o m in g bleek. In h et kader van deze studie is h et D elft3d m odel verd er geactualiseerd, zie volgende paragraaf. landward (+) f seaward transport (-} (m3 per tidal cycle) Total Transport 1970 ZOOS IIIII delia- cell 1 cell 3 - ceil 4 cell4 - cell 5 cell 5 - cell 6 cell 7 - upstream 4000 sedimentancn (+ 11erosion (-} (m3 per tidal cycle) Total Transport ceil 1(+ 2) Figuur 5.2: Landwaarts (positief) en zeewaarts (negatief) transport over de Macrocel grenzen (bovenste figuur) en volumeveranderingen binnen de Macrocellen voor de 1970,1983 en 2002 bathymétrie (onderste figuur) (Uit Bolle et al., 2010) G e a c tu a lis e e rd D e lft3 d m o d el M e t h et g eactualiseerde D elft3d m odel van de Schelde zijn m orfostatische berekeningen uitgevoerd m e t bodem s van de jaren , , en (C onsortium D eltares IM D C Svasek Arcadis b ). H et m odel g eeft een zandexport bij Vlissingen-Breskens in de o rd e van /- 0.6 M m 3/ja a r. Bij de B elgisch-n ederlandse grens is d it / M m /ja a r. De zandexport n e e m t to e o ver de tijd en w o rd t verklaard d o o r h et verd iep en van de vaargeul. De n etto transp o rten liggen in dezelfde orde g ro o tte van de resu ltaten ais h et FINEL2d m o d el, zie volgende paragraaf. In de W esterschelde is het n e tto zandtransp o rt volgens h et m odel g ro ten deels ze e w aa rts gericht. Dit w o rd t verklaard d oor de snelheidsm om enten die ebw aarts transp ort laten zien G e a c tu a lis e e rd m o rfo lo g is c h e FIN EL2d m o d el H et m orfologische FINEL2d m odel van de W esterscheld e (D am, ) is geactualiseerd binnen d it project (C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, A rc a d is, a ). Tijdens de afregeling is g ep ro b eerd om een im p o rt van zand in de W esterschelde te krijgen. O ndanks d at h ier veel m o e ite in is gestoken is dit niet gelukt. H et m odel laat consistent een export zien van zand over de raai Vlissingen-Breskens. In h et kader van de p ro m o tie van G erard Dam is m e t FINEL2d een hindcast uitgevoerd van de W esterschelde van (zie ook C onsortium D eltares, IM D C, Svasek, A rcad is, a ). In h et m odel zit v e rd e r geen b ag g e re n /s to rte n o f zandw innen. De aannam e is d at voor de m enselijke ingrepen in de W esterschelde b ep erkt w a re n. H et m odel kan hierbij de grootschalige m orfologische veranderingen vrij goed berekenen. In Figuur 5.3 is de volum eontw ikkeling per m acrocel van deze Eindrapport -29-

38 period e geplot. D aarnaast is van de gedigitaliseerde bodem s van de o ude jaargangen ( ) de volu m eo n tw ikkelin g bepaald. O ok hier blijkt d at h et m odel de volu m eo n tw ikkelin g en vrij goed volgt. De w estelijke m acrocellen laten een e xport van zand zien (uitgezo nderd M esocel 2). De resu lteren de to e n a m e van h et sedim en tvo lu m e in deze m acrocellen kom t o vereen m e t de bevindingen van Bakker en de Looff ( ), zie ook p aragraaf 2.1. M acrocel 5 v e rto o n t een sedim en tatie, m acrocellen 6 en 7 zijn min o f m e e r stabiel. De v o lu m everan d erin g en van zow el de m eting ais h et m odel zijn niet g ecorrigeerd voo r m enselijke ingrepen. Deze is bij de volu m eb epaling van h et m odel en de lodingen verd er niet bepaald. In h et figuur 5.3 is rech tso nder te zien hoe h et to ta le volu m e van de W esterscheld e v e ra n d e rt vanaf Zow el de m eting ais h et m odel laat zien d at e r een b eh oorlijk a fn a m e van h et volu m e sedim en t h e e ft p laatsgevonden in de W esterschelde (zon der de aangrenzen d e schorgebieden). Volgens Bakker en De Looff ( ) h e e ft in de p eriod e van to t nog veel s e d im en tatie plaats in de schorgebieden, die g ro tendeels deels la te r ingepolderd dan w el afgedam d zijn (B raakm an, Sloe, H ellegat, Saeftinghe etc), zo dat e r toch een n etto im p o rt van sedim en t h eeft plaatsgevonden. W aarschijnlijk h e e ft er in deze o ude p eriode w einig afzettin g van slib plaatsgevonden in de W esterschelde zelf, m aar vooral in de schorgebieden van de B raakm an, Sloe, H ellegat, Saeftinge en O ssendrecht (bij Bath). H ierd o o r is te verklaren w a a ro m h et zandm o del in deze p eriod e redelijk goede resultaten laat zien voor de volum eontw ikkeling. V o o r een re c e n te p eriod e laat h et FINEL2d m odel eenzelfd e beeld zien, nam elijk een a fn a m e van h et sedim en tvo lu m e in de w este lijk e m acrocellen, w a a rb ij een e xport van zand plaatsvindt over de lijn Vlissingen-Breskens. O n g eveer op de grens van m acrocel 3 en 4 is een om slagpunt, en landw aarts van d it p un t vin d t n e tto landw aarts tra n s p o rt plaats richting de Zeeschelde. De e xport bij Vlissingen- Breskens b e re k e n t h et m odel op o ngeveer 1 m iljoen m /ja a r. Er vin d t een n etto zand transp ort plaats richting België van o rd e g ro o tte m /ja a r. Slibmodellen Levèvre ( ) h eeft een slib balans berekend aan de hand van een 3D slib m o d el. Dit m odel laat een im p o rt van slib zien van orde g ro o tte 0.7x 10 to n /ja a r na de 2 e verdieping. De resu ltaten ton en een verdubbeling van de m a rie n e im p o rt van slib d o o r deze tw e e d e verdieping. Dit w o rd t m in o f m e e r bevestigd d o o r de m etingen van Chen et al. ( ) die een v e rd e re doordringing van h et m a rie n e slib tussen 1992 en 1998 laat zien (zie ook paragraaf 2.3). Van Kessel e t al. ( ) h eeft in h et kader van LTV O & M een 3D slib m odel van de W esterschelde o ntw ikkeld. Dit is geen m orfodynam isch m odel en kan d aarom de volu m eb ijd rag e van slib zoals in de v oorgaande hoofdstukken is bepaald n iet bevestigen. De slibconcentraties en de ru im telijk slibgehaltes in de bodem kan h et m odel redelijk goed berekenen. Eindrapport -30-

39 Macrocell 5 Macrocell 6 Macrocell 7 Complete Western Scheldt 50 FINEL2d Measurement E 40 <d 30 E o > 20 E <D E o > -50 o year i i i i year year year Figuur 5.3: Volumeveranderingen volgens de lodingen en FINEL2d voor de periode (niet gecorrigeerd voor menselijke ingrepen) 5.4 Zand/slib model Recentelijk is h et FINEL2d m odel ook g eb ru ikt om een g ecom b ineerd zand/slib b ereken ing uit te voeren vo o r de hindcast zoals in p ara g ra af geto ond is. H ierbij v in d t e r zand/slib interactie plaats zoals beschreven d o o r Van Ledden ( ). De zand fractie to o n t eenzelfd e o ntw ikkeling zoals in p ara g ra af g eto on d is. De slibfractie laat in tegenstelling to t de zandfractie een im p o rt zien o ver de lijn Vlissingen-Breskens en d raagt bij aan de to ta le volu m eo n tw ikkelin g in het gebied. V e rd e r o nderzoek in h et kader van de p ro m o tie van G erard Dam is nodig om te kijken hoeveel deze slibbijdrage precies is en o f d it b eter afgeregeld m o et w orden. 5.5 Conclusie V o o rh een w e rd ged acht d at de b ereken d e zandexport van de m orfologische m o d ellen (FINEL2d en D elft3d) een m o d e lfo u t was. D oor de sedim entbalans uit te splitsen in zand en slib blijkt d at er hoogstw aarschijnlijk toch een zandexport plaatsvindt in w erkelijkheid. De m odellen sluiten nu b ete r op de w erkelijkheid aan dan voorheen. Rond m acrocel 3 vin d t er een omslag plaats van zandexport n aar za n d im p o rt (exacte locatie is afhankelijk van aann am es). Een dergelijk 'o m slagpunt' kan theoretisch bevestigd w o rd e n m e t een simpel ld morfologisch langsprofiel m odel en lijkt ook uit geavanceerder 2d m odellen te kom en. Slibm odellen lijken de im p ort van m arien slib in de W esterschelde te bevestigen. Eindrapport -31-

40 6 CONCLUSIES EN DISCUSSIE 6.1 Algemeen beeld D oor de sedim entbalans uit te splitsen in een zand- en slibbijdrage w o rd t een a n d e r beeld van de n etto sedim en ttra n s p o rte n verkregen. Er vin d t d o o r de W esterschelde heen continu landw aarts tra n s p o rt van m arien slib plaats. Dit w o rd t bevestigd d o o r tracerstudies, m odelstudies en v oorgaande slibbalans studies. D oor de p e rm a n e n te afzettin g van slib in vooral secundaire geulen zoals h et V a a rw a te r langs H o o fd p laat en h et M id d elg a t is e r een volu m eb ijd rag e van slib op de sedim entbalans van de W esterschelde. Een sluitende sedim en tbalans re s u lte e rt dan in de berekening van export van zand. 6.2 Discrepantie tussen modellen en sedimentbalans V erschillende m orfologische zandm o dellen zijn o ntw ikkeld voor de W esterschelde die, m e t uitzondering van een voorg aande schem atisatie m e t D elft3d (m e t een s tro o m o p w a a rts e rand bij Schelle, die een duidelijke tek o rtk o m in g bleek), een e xport van zand laten zien van h et w estelijk deel van de W esterschelde n aar h et m ondingsgebied. T o t voo r kort w e rd deze b ere k en d e e xport ais een teko rtk o m in g van de m o d ellen beschouw d. D oor de sedim en tbalans uit te splitsen in een zand - en slibbalans (H oofd stu k 4) w o rd e n vo o r zand een a n d ere tra n s p o rt richting berekend bij de m onding. De e xport van zand volgens de zandm o dellen kom t hier m e e r m ee o vereen dan bij de balansberekeningen w a a rb ij slib n iet a p a rt w as beschouw d. De im p o rt van m arien slib in de W esterschelde lijkt bevestigt te w orden door slibm odellen. Op de overgang van m acrocel 3 en 4 vin d t e r volgens de balans een veranderin g plaats in de richting van h et n e tto zandtransp ort. Ten w esten is er een richting die op e xport duidt, ten oosten is de richting stroo m o p w aarts. A fhankelijk van de o nderliggende aannam es van de sedim en tbalans kom t dit k a n te lp u n t m e e r zeew aarts o f landw aarts te liggen. H et bestaan van een dergelijk p unt lijkt theoretisch bevestigd te w o rd e n d o o r Van d er W e g en en Roelvink ( ), die geb ru ik m aken van een sim pel 1D m odel m e t o n g eveer de W esterschelde a fm e tin g e n. In h et m orfologische FINEL2d m odel van de W esterschelde kom t een dergelijk kantelpu nt ook voor. 6.3 Onzekerheden In de zand- en slibbalans zit een aantal aannam es w a a ro v e r discussie m ogelijk is. H et tra n s p o rt van zand en slib richting België en S aeftinghe is een belangrijke aannam e, evenals de n e tto sedim en tatie van slib. De locatie van h et h iervoor beschreven om slagp un t is gevoelig vo o r de verschillende aannam es. Dit geldt niet voor het o ptreden van export van zand over de lijn Vlissingen-Breskens. 6.4 Aanbevelingen De n ieu w e inzichten zijn van belang vo o r h et beleid d at is gericht op h et handhaven van de sed im en tvo o rrad en op lange te rm ijn. Deze inzichten ten aanzien van zandw inning en h et baggeren en sto rten zijn o pgen om en in de aanb evelin gen die volgen uit de LTV studies. De a n d e re aanbeveling zijn gericht op de Zeeschelde en het toetsen van de gebruikte aannam es in de zand- en slibbalans. H et v e rd ien t aanbeveling om h et onderzoek naar de rollen van slib en zand in de sedim entbalans ook voor de Zeeschelde uit te w erken. H et is van belang om o p n ie u w de slibgehaltes in de b od em m e t hoge resolutie in kaart te brengen voo r een b e te re schatting van de vo lu m eb ijd rag e van h et slib. Dit h o e ft n iet noodzakelijkerw ijs de g eh ele W esterschelde te o m v a tte n, g erichte b em onstering van de b elangrijke s e d im en tatiegeb ieden (V a a rw a te r langs H o o fd p laat, M id d elg a t, Land van S aeftinghe) kan al een belangrijke to e ts o p leveren van de aann am es in de zand- en slibbalans. H et is belangrijke om n iet alleen o p p ervlaktekarterin g en u it te voeren van deze gebieden (m onsters van de toplaag, al dan niet aangevuld m e t bijvoorbeeld M edusa - Eindrapport -32-

41 tech nieken) m aar ook boringen uit te voeren (steekbo rin gen, vibrocorer). H et zand en slib in de boringen kan verd uid elijken o f slib ook na com pactie een belangrijke v olu m ebijd rage h eeft geleverd aan de sedim entatie. Eindrapport -33-

42 LITERATUUR Bakker, W.Th.J.N.P.; de Looff, D O nderzo ek naar de m ogelijkhed en to t en de gevolgen van zandw inning in de W esterschelde. M in is te rie van V e rk e e r en W a te rs ta a t. R ijksw aterstaat. D irectie W aterhuishouding en W aterbew eg ing : Vlissingen annexes Bolle, A., W an g, Z. B., Am os, C., De Ronde, J., The influence o f changes in tid al asym m etry on residual sedim ent transp ort in th e W estern Scheldt. C ontinental Shelf Research 30 (8), Consortium D eltares IM D C Svasek Arcadis, a. A ctualisatie van h et FINEL2d m odel van de W esterschelde, Rapport A26. Consortium D eltares IM D C Svasek Arcadis, b. Influence m orphology on tid e and sand transp o rt, rapport G4. Consortium D eltares IM D C Svasek Arcadis, 2 013c. M orfologische lange te rm ijn, ten b eh oeve van Lange Term ijn Visie Schelde-estuarium, Veiligheid en Toegankelijkheid, rap po rt G i l. Consortium D eltares, IM D C, Svasek, Arcadis, d. G rootschalige sedim en tbalans van de W esterschelde. Rapport G2. Chen, M. S., W a rte l, S., Eck, B. V., Van M ald e g e m, D., Suspended m a tte r in th e Scheldt Estuary. Hydrobiologia 54 0 (1-3 ), Dam, G., Bliek, A. J., Labeur, R. J., Ides, S. J., Plancke, Y. M. G., Long-term process-based m orphological m odel o f th e W e s te rn Scheldt estuary. Proceedings o f th e 4 th Riviers, Coasts and Estuarine M orphydynam ics C onference, Enschede. Vol. 2. pp D eronde, B., K em peneers, P., & Forster, R. M Im aging spectroscopy as a tool to study sedim en t characteristics on a tidal sandbank in th e W esterschelde. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 6 9 (3-4 ), doi: /j.e c s s De Looff, D K aartering van de bodem sam enstelling van h et o ostelijk g ed e e lte van de W esterschelde. M e th o d e en Resultaten. N ota W W K Z -7 8.V De Looff, D K aartering van de bodem sam enstelling van h et w estelijk g ed e e lte van de W esterschelde. M e th o d e en Resultaten. Nota W W K Z -8 0.V Dyer, H. R., 1995, S ed im en t tra n s p o rt processes in estuaries. In: Perillo (Ed.), G eom orpholo gy and S edim entology o f Estuaries. Elsevier, A m sterd am, T he N etherlan ds, pp Haecon, A ctualisatie van de zandbalans van de Zee- en W esterschelde IM DC, Gedrag van particulier m ateriaal in h et Schelde-estuarium Jacobs, W., S and-m ud erosion fro m a soil m echanical perspective. Ph.D. thesis, D elft U niversity o f Technology. Levèvre, F. O. B., Effecten van systeem ingrepen op de w a te r- en b o d e m k w a lite it van de W esterschelde M anni, R. J., Slibtransport en slibbalans in de W esterschelde. Rijksw aterstaat, Vlissingen. M cc laren, P., S ed im en t T ransp ort in th e W e s te rn Scheldt b e tw e e n Baarland and R upelm onde. GeoSea rep ort, GeoSea Consulting, Cam bridge, UK. M u ld e r, H.P.J., De droge dichtheid ais fu n ctie van h et slibgehalte t.b.v. een sedim en t balans. M in is te rie van V e rk e e r en W a te rs ta a t, R ijksw aterstaat RIKZ W e rk d o c u m e n t R IK Z/O S x. N ederbragt, G. J., Liek, G. J., Beschrijving zandbalans W esterschelde en monding. Taveniers, B eneden-zeeschelde: slibbalans Eindrapport -34-

43 Ten Brinke, Slib in h et estu ariu m van de Schelde: Paden en Lotgevallen, deel 1: De grootschalige (sem i) natuurlijke slibbeweging Ten Brinke, De m enging van m arien en fluviatiel slib in het estuarium van de Schelde. T e rw in d t, M u d tra n s p o rt in th e Dutch Delta area and along th e a djacent coastline. N etherlan ds Journal o f Sea Research 3(4) Van A lphen, J. S. L. J., A m ud balance fo r B elgium -D utch coastal w a te rs b etw e e n and N etherlands Journal o f Sea Research 25 (1 /2 ), Van d er W e g en, M., Roelvink, J. A., Long-term m o rp h od yn am ic evolution o f a tidal e m b a y m e n t using a tw o -dim en sion al, process-based m odel. Journal o f Geophysical Research 114 (C4). Van Kessel, T., V an lede, J., De Kok, J., D e v e lo p m e n t o f a m ud tra n s p o rt m odel fo r th e Scheldt estuary. C ontinental Shelf Research 31 (10), Van Ledden, M S and-m ud segregation in estuaries and tidal basins. PhD thesis. D elft University o f Technology. Van M ald egem, D.C., De slibbalans van het Schelde-estuarium : Studierapport. Van M ald e g e m, D. C., M u ld e r, H. P. J., Langerak, A., A cohesive sedim en t balance fo r th e Scheldt estuary. N etherlands Journal o f Aquatic Ecology 27 (2-4 ), V erlaan, P. A. J M a rin e vs Fluvial B ottom M u d in th e Scheldt Estuary. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 5 0 (5 ), doi: /ecss W a rte l S., Van Eck, G. T. M., Slibhuishouding van h et Schelde estu ariu m. Koninklijk instituut voor N atuurw etenschappen. Zw arts, L B odem gesteldheid en m echanische kokkelvisserij in de W a d d e n ze e. M in is te rie van V e rk eer en W a te rs ta a t, R ijksw aterstaat RIZA ra p p o rt R IZ A / incl. cd-rom. Eindrapport -35-

44 SVASEK H YD R A U LIC S