Hydrologische berekeningen EVZ Ter Wisch

Transcriptie

1 Hydrologische berekeningen EVZ Ter Wisch Inleiding In deze notitie worden verscheidene scenario s berekend en toegelicht ter ondersteuning van de bepaling van inrichtingsmaatregelen voor de EVZ Ter Wisch. De scenario s zijn stationair doorgerekend met het model SOBEK. Ten behoeve van de berekeningen zijn enkele uitgangpunten geformuleerd. Deze uitgangspunten zijn verderop in de notitie weergegeven. Vervolgens zijn de resultaten weergegeven van enkele scenario s die zijn doorgerekend. Ligging Het plangebied is gelegen ten zuidwesten van Sellingen en ten noordoosten van Ter Apel. In figuur 1 hieronder is de ligging van het gebied weergegeven. Figuur 1: Ligging plangebied Aanleiding De aanleiding van het onderzoek is de aanleg van natuurvriendelijke oevers en welke gevolgen de eventueel toekomstige inlaat van 1 m 3 /s heeft op het watersysteem. Doel Het doel van deze notitie is om aan te geven waar de knelpunten in het huidige systeem zich bevinden en wat aanvullende maatregelen voor effect hebben. Hierbij wordt rekening gehouden met de mogelijke toekomstige inlaat van water van circa 1 m 3 /s vanuit Ter Apel. 1

2 Uitgangspunten: Peil benedenstrooms van stuw Sellingerstraat In het verleden stond stuw Poststruiken benedenstrooms van stuw Sellingerstraat. Het betrof een handbediende klepstuw met een kruinbreedte van 2,50 m. De voormalige zomer- en winterstreefpeilen zijn hieronder weergegeven: Zomerstreefpeil: NAP +6,90m Winterstreefpeil: NAP +6,60m Stuw Poststruiken is een handbediende klepstuw, daarom is gekeken wat de meest gangbare klepstand is geweest in de winter. Gemiddeld bleek een klepstand van NAP +6,40 m gehandhaafd te worden. Deze klepstand van NAP +6,40 m is als uitgangspunt genomen voor de berekening van de maximale peilen in het verleden. Indien er in korte tijd veel afvoer is, heeft de peilbeheerder nog geen tijd gehad om de stuw te verlagen. Dit speelt zeker in het weekend of in een vakantie waarbij er in eerste instantie alleen een storingsdienst gedraaid wordt. De waterpeilen kunnen daarom aanzienlijk oplopen. Om tot een overstort van de stuw te komen zijn eveneens de afvoeren bepaald voor Q en 2Q. De bepaalde afvoeren zijn hieronder weergegeven. =3,13 m 3 /s 2Q=6,26 m 3 /s Gebruik makend van Aquacalq is op basis van bovenstaande gegevens de overstort van stuw poststruiken bepaald bij en 2Q. De gehanteerde m-waarde bij de berekeningen voor de overstort is 1,10. De overstort voor respectievelijk Q en 2Q zijn 0,77 en 1,21 m. Het winterpeil bovenstrooms van stuw Poststruiken bij komt daarmee overeen met NAP +7,17m en bij 2Q met NAP +7,61m. Deze berekeningsresultaten komen ongeveer overeen met de resultaten van model Laude. De uitgangspunten voor het waterpeil benedenstrooms van stuw Sellingerstraat zijn als volgt: 0,2Q NAP +6,75m 0,5Q NAP +6,90m NAP +7,10m 2Q NAP +7,70m 2

3 Droogleggingsnormen tov laagste maaiveld Om inzicht te krijgen in welke mate de berekende resultaten haalbaar zijn, zijn verschillende drooglegginseisen opgesteld. In de tabel hieronder zijn de minimale droogleggingseisen weergegeven per debiet en gesplitst in de drie peilgebieden. Afvoer Drooglegging minimaal (m) Max peil in peilgebied Sellingerstraat (m tov NAP) Max peil in peilgebied Trenning (m tov NAP) Max peil in peilgebied Ter Haar (m tov NAP) 0,5 Q 0,60 7,40 7,60 7,80 0,40 7,60 7,80 8,00 2Q 0,00 8,00* 8,20* 8,40* * Peil komt overeen met de laagste maaiveldhoogte in peilgebied Natuurvriendelijke oever De natuurvriendelijke oever wordt op de hoofdwatergang aangesloten op 0,60 m onder het zomerpeil en 0,10 m onder het winterpeil. De helling van de oever bedraagt 1:5 en is 5 meter breed. De hoogte van de natuurvriendelijke oever bedraagt dus 1,0 m. Voor de weerstand in het model voor de natuurvriendelijke oever is Strickler waarde 15 gebruikt. Huidige duikers Op dit moment wordt er nog geen extra water ingelaten, maar indien dit zal gebeuren dan is de verwachting dat de huidige duikers een knelpunt in het systeem vormen. In de tabel hieronder zijn de huidige duikers weergegeven. De nummers van de duikers zijn opeenvolgend waarbij de duiker onder de Roelageweg nummer 1 heeft gekregen en de laatste duiker voor stuw Sellingerstraat nummer 9. Nummer: Soort duiker Lengte (m) Breedte (m) Hoogte (m) Onderkant (m tov NAP) 1 Muil 24 1,40 0,88 6,59 2 Muil 10 1,50 0,94 6,51 3 Rechthoek ,70 4 Rechthoek ,55 5 Rechthoek ,69 6 Rechthoek ,68 7 Rechthoek ,55 8 Rechthoek ,75 9 Rechthoek 9 2,50 2 5,70 Slibdikte (m) 3

4 Nieuwe duikers Bij de bepaling van de grootte van de nieuw te plaatsen duikers is uitgegaan van een situatie Q, waarbij tevens de extra inlaat van 1 m 3 /s meegenomen is. Om de waterpeilen in de watergang met de duikers onder de NAP +8,00m te houden (drooglegging 0,40 m bij Q) zijn duikers van 2,5x1,25 voldoende. Echter, de stroomsnelheden lopen dusdanig op dat de duikers breder moeten worden. Bij een breedte van 3,5 m neemt de stroomsnelheid af tot circa 0,7 m/s. Stortsteen dient achter de duiker geplaatst te worden ter voorkoming van uitspoelingsgaten. 0,72 TeeChart 0,715 0,71 22, Velocity (m/s) 0,705 0,7 0,695 0,69 0,685 0,68 0,675 0,67 0,665 0,66 0,655 0,65 0,645 0,64 0,635 0,63 0,625 0,62 0,615 0,61 0,605 0,6 0,595 0,59 0, Het bovenstaande figuur is de stroomsnelheid voor de duiker bij Schuring. Doordat de duiker dicht bij de stuw ligt, is de waterstand in de duiker relatief laag, waardoor de stroomsnelheid hier het hoogst is van alle duikers. De bovenstaande situatie is de situatie inclusief de inlaat van 1 m 3 /s, peil Ter Haar NAP +7,50m, duiker op NAP 6,50 (inclusief 0,10m bagger) en zonder baggerwerkzaamheden. In de nieuwe situatie zijn duikers van 3,5x1,25m gebruikt. 4

5 Scenario huidige situatie Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: Vast op 0,20 m beneden winterpeil Stuw ter Haar: Wp=7,70 Huidige Duikers voorzien van slib Uit de bovenstaande grafiek blijkt dat in de huidige situatie waarbij een klepstand van de stuwen gehanteerd is van 0,20 m onder het streefpeil, het waterpeil bovenstrooms van de Roelageweg tot op maaiveld kan stijgen. De stuwen Sellingerstraat en Trenning worden overstuwd, waardoor hier een verdronken situatie ontstaat. De opstuwing in peilvak Ter Haar wordt deels veroorzaakt door de grote overstort en de opstuwing ten gevolgen van de duikers. De opstuwing ten gevolge van de watergang tussen de duikers is minimaal. Te zien is dat de stuw onder de Roelageweg in de huidige situatie het grootste knelpunt onder de duikers is. 5

6 Scenario huidige situatie gebaggerd: Vast op 0,20 m beneden winterpeil Stuw ter Haar: Wp=7,70 m Huidige Duikers zijn schoon Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: (Tot op de vaste bodem ±0,20 m) In de bovenstaande grafiek is de waterstand weergegeven in blauw wat het resultaat is van baggeren. In rood is de situatie weergegeven voor de huidige situatie zonder te baggeren. Uit de bovenstaande grafiek is te zien dat baggeren in de peilgebieden van stuw Sellingerstraat en Trenning nagenoeg niets opleverd. De relatief hoge peilen worden hier nog steeds veroorzaakt door overstuwing van de stuwen. Het baggeren van de watergang heeft als gevolg dat bij de Roelageweg het peil circa 0,10 m daalt ten opzivhte van de niet gebaggerde watergang. Opgemerkt moet worden dat deze daling van de waterstand nagenoeg volledig toegerekend kan worden door het schoonspuiten van de duikers. 6

7 Scenario huidige situatie stuw Ter Haar Automaat Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: 2 Vast op 0,20 m beneden winterpeil Stuw ter Haar geautomatiseerd: Wp=7,70 Huidige Duikers voorzien van slib In de bovenstaande grafiek is in blauw de waterstand weergegeven voor de situatie waarbij stuw Ter Haar op NAP +7,70m is geautomatiseerd. De gestippelde rode lijn geeft wederom de huidige situatie weer voor Q. Uit de grafiek blijkt dat het automatiseren van de stuw meer dan 0,30 m verlaging van de waterstand als gevolg heeft. Opgemerkt moet worden dat wanneer de peilbeheerder adequaat op de situatie reageert en de stuw in de huidige situatie omlaag zet, dat het verschil kleiner zal zijn. Echter, voor een plotselinge situatie waarbij de peilbeheerder er niet op tijd bij is, zal het effect wel meer dan 0,30 m bedragen. 7

8 Scenario huidige situatie stuw Ter Haar Automaat met 1 m 3 /s Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: 2 Vast op 0,20 m beneden winterpeil Stuw ter Haar geautomatiseerd: Wp=7,70 Huidige Duikers voorzien van slib In de bovenstaande grafiek is in blauw de situatie weergegeven waarbij stuw Ter Haar is geautomatiseerd op NAP +7,70 m en inclusief 1 m 3 /s. De rode lijn geeft de situatie weer waarbij er niet 1 m 3 /s extra ingelaten wordt. De gevolgen voor de stuwen Sellingerstraat en Trenning zijn wat betreft opstuwing in de watergang gering, maar de overstort neemt aanzienlijk toe, waardoor ook het peil zal toenemen. Stuw Ter Haar kan het peil van circa NAP +7,70 m wel handhaven doordat deze is geautomatiseerd. In de bovenstaande figuur is duidelijk te zien dat de inlaat van 1 m 3 /s zorgt voor grote opstuwing ter plaatse van de duikers. Vooral de twee meest bovenstroomse muilduikers zorgen voor dusdanige opstuwing dat het water tot boven maaiveld zou stijgen. Het aanpassen van de duikers is daarom noodzakelijk voor de inlaat van 1 m 3 /s. 8

9 Scenario huidige situatie stuw Ter Haar Automaat (+7,50 m NAP) met 1 m 3 /s Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: 2 Vast op 0,20 m beneden winterpeil Stuw ter Haar geautomatiseerd: Wp=7,50 Huidige Duikers voorzien van slib Blauw: Huidige situatie bij Q met stuw Ter Haar op automaat NAP +7,50m en inclusief duiker Schuring (3,5*1,5 met onderzijde op NAP +6,5m) Rood: Huidige situatie bij Q 9

10 Scenario nieuwe situatie zonder baggeren Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: Geautomatiseerd Stuw ter Haar: Wp=7,50 Nieuw (3,5x1,25) inclusief duiker Schuring (Onderkant duikers NAP +6,50m) Duikers voorzien van slib De bovenstaande grafiek geeft de situatie weer waarbij de duikers in peilgebied Ter Haar vervangen zijn door duikers van 3,5 meter breedte en 1,25 meter hoogte. De bodemhoogte van de duikers is gelegd op NAP +6,50m en de duikers zijn voorzien van een laag slib van 0,10 m. Uit de grafiek blijkt dat de stuwen Sellingerstraat en Trenning het peil ondanks dat deze geautomatiseerd zijn, het streefpeil niet kunnen handhaven. Dit komt doordat de stuwen overstuwd worden, waarbij beide stuwen helemaal plat liggen. Stuw Ter Haar kan het nieuwe streefpeil van NAP +7,50m wel handhaven, maar staat in deze situatie nagenoeg op zijn laagste stand. Doordat het peil bij stuw Ter Haar 0,20 meter omlaag is getrokken, ontstaat er een sterkere verhanglijn in de watergang bovenstrooms van de stuw. Het gevolg is dat de stroomsnelheid in de duikers en in de hoofdwatergang hoger is dan wanneer het oude peil van NAP +7,70 meter gehanteerd zou worden. Het waterpeil net bovenstrooms van de Roelageweg mag maximaal NAP +8,00m bedragen (zie randvoorwaarden), maar is in deze situatie hoger met een peil van NAP +8,05m. De drie duikers ten noorden van de Roelageweg zijn in dit model geen 3,5 meter, maar 2,5 meter breed. 10

11 Vanwege de steilere verhanglijn bovenstrooms van stuw Ter Haar is extra gekeken naar de stroomsnelheden in dit traject. In de figuur hieronder is de stroomsnelheid ruimtelijk weergegeven. Uit bovenstaande figuren blijkt dat de stroomsnelheid voornamelijk in het groen ligt. In de nabijheid van stuw Ter Haar waar de waterdiepte afneemt, is de stroomsnelheid hoger en wordt de kleur oranje wat een stroomsnelheid van meer dan 0,45 m/s inhoud. De stroomsnelheid net benedenstrooms van duiker Schuring is de stroomsnelheid maximaal met een snelheid van circa 0,55 m/s. Net voor stuw Ter Haar neemt de snelheid nog iets meer toe vanwege de sterke verhanglijn in de waterstand. In het kader is de stroomsnelheid rond een duiker weergegeven. Duidelijk te zien is dat de stroomsnelheid is de watergang kleiner is dan 0,45 m/s, maar direct voor en achter de duiker is de stroomsnelheid wel hoger door beïnvloeding van de duiker (0,60 0,70 m/s). 11

12 Scenario nieuwe situatie zonder baggeren 1 stuw geautomatiseerd Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: 2 Vast op 0,20 m beneden winterstreefpeil Stuw ter Haar geautomatiseerd: Wp=7,50 Nieuw (3,5x1,25) inclusief duiker Schuring (Onderkant duikers NAP +6,50m) Duikers voorzien van slib In de bovenstaande grafiek is in blauw de waterstand weergeven waarbij 1 stuw (Ter Haar) geautomatiseerd is. Stuw Sellingerstraat en Trenning hebben een klepstand van 0,20 m onder het streefpeil. In het rood is de waterstand weergegeven waarbij alle stuwen wel geautomatiseerd zijn. Uit de grafiek blijkt dat bij het niet automatiseren van alle stuwen, stuw Ter Haar overstuwd wordt en het nieuwe streefpeil van NAP +7,50m niet kan handhaven. Bij de Roelageweg is het peilverschil circa 0,15m. 12

13 Scenario nieuwe situatie met baggeren Geautomatiseerd Stuw ter Haar geautomatiseerd: Wp=7,50 Nieuw (3,5x1,25) inclusief duiker Schuring Duikers schoon (Onderkant duikers NAP +6,50m) Natuurvriendelijke oever: Gebaggerd: (Tot op de vaste bodem ±0,20 m) In de bovenstaande grafiek is in blauw de situatie weergegeven waarbij gebaggerd is en in het rood is de situatie weergegeven waarbij niet gebaggerd is. Tot stuw Ter Haar heeft baggeren nauwelijks invloed op het waterpeil, na stuw Ter Haar is het effect wel merkbaar. Ter hoogte van de Roelageweg is de verlaging ten gevolge van het baggeren circa 0,20 m. De opstuwing wordt deels verklaart door de duikers en deels door de watergangdimensionering. De belangrijkste factor voor het verminderen van de opstuwing is de afwezigheid van een sliblaag in de duikers. Door de lagere bodemhoogte na stuw Ter Haar ontstaat hier meer waterdiepte, wat een positief effect heeft op de stroomsnelheid in de hoofdwatergang. 13

14 Vanwege de steilere verhanglijn bovenstrooms van stuw Ter Haar is extra gekeken naar de stroomsnelheden in dit traject in vergelijking met de situatie zonder te baggeren. In de figuur hieronder is de stroomsnelheid ruimtelijk weergegeven. Uit bovenstaande figuren blijkt dat de stroomsnelheid voornamelijk in het groen ligt. In de nabijheid van stuw Ter Haar waar de waterdiepte afneemt, is de stroomsnelheid hoger en wordt de kleur oranje wat een stroomsnelheid van meer dan 0,47 m/s inhoud. De stroomsnelheden zijn hier lager dan in de situatie waarbij niet gebaggerd is. De stroomsnelheid net benedenstrooms van duiker Schuring is de stroomsnelheid maximaal met een snelheid van circa 0,50 m/s in plaats van 0,55 m/s. Net voor stuw Ter Haar neemt de snelheid nog iets meer toe vanwege de sterke verhanglijn in de waterstand. In het kader is de stroomsnelheid rond een duiker weergegeven. Duidelijk te zien is dat de stroomsnelheid in de watergang kleiner is dan 0,47 m/s, maar direct voor en achter de duiker is de stroomsnelheid wel hoger door beïnvloeding van de duiker (0,50 0,60 m/s). 14