Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening. Fase 2: definitieve toetsing

Transcriptie

1 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening Fase 2: definitieve toetsing

2

3 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening Fase 2: definitieve toetsing Ies de Vries Deltares, 2014, B

4

5 Deltares Titel Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening Opdrachtgever Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving Locatie Lelystad DP zoetwater DP ZWdelta Evides Project Kenmerk VEB-0004 Pagina's 60 Trefwoorden Brielse Meer, Bernisse, Inlaatsluis Spijkenisse, Spui, Oude Maas, zoetwatervoorziening, buffercapaciteit, verzilting Samenvatting Het Brielse Meer is een dynamische, op flux gebaseerde zoetwatervoorziening met een grote aanvoercapaciteit vanuit het Spui, die intensief wordt gebruikt voor regionale watervoorziening en industriewatervoorziening. Door het intensieve gebruik is de buffercapaciteit bij een gesloten Bernisse-inlaat erg klein, namelijk niet meer dan enkele dagen voor het gecombineerde watergebruik. Alleen bij reservering van de buffer voor één gebruiker is er een buffervoorraad voor één tot enkele weken. Het Brielse Meer is een kwalitatief hoogwaardige watervoorziening doordat de interne verzilting door zoute kwel verwaarloosbaar is. De Bernisse-inlaat is wel gevoelig voor externe verzilting, door achterwaartse verzilting vanuit de Noordzee, door nalevering van verzilt water vanuit een opgeladen Haringvliet, door langdurig lage rivierafvoeren waardoor de chloriniteit van het rivierwater steeds verder oploopt, en door zoutlekkage vanuit een toekomstig mogelijk zout Volkerak-Zoommeer. Deze vormen van verzilting komen alle (bijna) uitsluitend voor in najaar en winter, en vormen dus geen bedreiging voor regionale watervoorziening. Door klimaatverandering zal de externe verzilting toenemen. Volgens berekeningen met het deltamodel geeft dit pas echt problemen in het zichtjaar 2100 in scenario W+. Tot 2050 blijven de problemen (namelijk frequentere en langere inlaatstops) ook in dit scenario beperkt tot extreem droge jaren met een kans van voorkomen van 1%. Er zijn meerdere mogelijkheden voor optimalisatie van de watervoorziening vanuit het Brielse Meer. Bij langdurige verzilting van de Bernisse-inlaat vanuit het Haringvliet kan de waterinlaat plaatsvinden vanuit de Oude Maas via de Inlaatsluis Spijkenisse en het Voedingskanaal. De buffercapaciteit kan beter worden benut door een sturingsprotocol en automatisering van de polderinlaten. Verdubbeling van de buffercapaciteit is mogelijk door meer peilvariatie, maar die capaciteit blijft te klein voor langdurige inlaatstops. Door tijdelijke normversoepeling kunnen langdurige inlaatstops bij geringe externe verzilting worden voorkómen. De kosten van beheeroptimalisatie worden geschat op 2-6 miljoen euro (bij de huidige buffercapaciteit respectievelijk verdubbeling van de buffercapaciteit). Alternatieve aanvoer met beperkte capaciteit is mogelijk door de aanvoer van drinkwater vanaf de Beerenplaat of door de benutting van Biesboschwater via spaarbekken Beerenplaat. Kosten: tientallen miljoenen euro's tot meer dan 100 miljoen euro. Aanbevolen wordt om (1) Waterinlaat via de Inlaatsluis Spijkenisse, (2) Beheeroptimalisatie binnen de huidige peilmarges en (3) Levering van drinkwater aan industriële gebruikers te programmeren in het adaptatiepad van het deltaprogramma Zoetwater'. Versie Datum Auteur Paraaf Goedkeurin nov.2013 les de Vries Rinus Vis feb.2014 les de Vries Rinus Vis Status definitief Toetsing robuustheid Brie/se Meer voor zoetwatervoorziening

6

7 Inhoud 1 Inleiding Achtergrond en onderzoeksvragen Leeswijzer 1 2 Zoetwaterbeschikbaarheid en -vraag van het BBM Systeembeschrijving Waterbalans Regionale wateraanvoer naar het beheergebied van WSHD Wateraanvoer naar Delfland Industriële wateronttrekking Spuisluis Rozenburg Gecombineerde watervraag en waterbalans Buffercapaciteit 11 3 Verzilting Interne verzilting Externe verzilting Gemeten debieten en chloriniteit in Rijn en Maas Chloriniteit en geleidbaarheid Verschijningsvormen van externe verzilting Externe verziltingcasus Externe verziltingscasus Externe verziltingscasus Sint Nicolaasstorm Effecten verzilting door Sint Nicolaasstorm in het Brielse Meer Synthese casuïstiek externe verzilting Modelonderzoek: verificatiesom 2003 en effect zoutlekkage vanuit een zout VZM Modelonderzoek: invloed van klimaatverandering 37 4 Invloeden bellenpluim en verdieping Nieuwe Waterweg Ten geleide Effect van bellenpluim Nieuwe Waterweg op verzilting Spui / Bernisse-inlaat Invloed verdieping Nieuwe Waterweg op verzilting Spui / Bernisse-inlaat 42 5 Mogelijkheden voor optimalisatie Waterinlaat via de Inlaatsluis Spijkenisse tijdens type 2 verzilting Optimalisatie van het beheer van het BBM systeem door WSHD Gebruik van het drinkwater- / ruwwatersysteem van Evides Wateraanvoer naar het Brielse Meer via de Brielse-Meerleiding Grootschalige alternatieve aanvoer Adaptatiepad 46 6 Conclusies 47 7 Referenties 51 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening i

8 Bijlage(n) A Optimalisatie van het beheer van het Brielse Meer 53 A.1 Huidige situatie 53 A.2 De maatregel 53 A.3 Kostenraming 57 B Gebruik van drinkwater- / ruwwatersysteem van Evides 59 B.1 Inleiding 59 B.2 Vraagstelling 59 B.3 Korte toelichting ruwwater- en drinkwatersysteem Evides 59 B.4 Overzichtstabel 60 B.5 Conclusie 60 ii Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

9 Inleiding 1.1 Achtergrond en onderzoeksvragen Dit rapport betreft de tweede fase van de robuustheidstoetsing van het Bernisse- Brielse- Meersysteem, BBM (of kortweg: Brielse Meer) voor de zoetwatervoorziening van (1) Voorne- Putten, (2) Delfland via de Brielse-Meerleiding en (3) de industrie in het Rijnmondgebied. Het onderzoek is uitgevoerd in opdracht van RWS-WVL namens DP Zoetwater (zaaknummer ), Alterra namens DP ZWdelta en het waterbedrijf Evides. Dit definitieve rapport vervangt het rapport van fase 1 (de quick scan) en geeft antwoord op de volgende vragen uit de opdrachtomschrijving: 1 Wat is de maximale watervraag van de verschillende gebruikers van het BBM en wat zijn de periodes en de omstandigheden waaronder deze piekvraag, al dan niet gecombineerd, optreedt? 2 Welke toekomstige ontwikkelingen zijn te verwachten met betrekking tot de watervraag vanuit het BBM en hoe verhoudt zich dat tot het aanbod? 3 Wat is de mogelijke onderschatting van de verzilting ten gevolge van langdurig lage rivierafvoeren en daarbij gaandeweg oplopend chloridegehalte van het rivierwater, in combinatie met (1) na-ijlen van hoge piekwaarden, (2) effect van een mogelijk zout Volkerak-Zoommeer en (3) verdieping van de Nieuwe Waterweg? 4 In hoeverre is op dit moment al sprake van inname van water met een zoutgehalte hoger dan 150 mg/l? 5 Wat zijn de gevolgen van eventueel (langdurig) inlaten van water met een licht verhoogd zoutgehalte als gevolg van normversoepeling? 6 Wat zijn de effecten van een bellenpluim in de Nieuwe Waterweg op de robuustheid van het innamepunt Bernisse? 7 Welke optimalisaties zijn kansrijk? Werk deze zo concreet mogelijk uit. 8 Welke kosten zijn globaal gemoeid met de verschillende optimalisaties? 1.2 Leeswijzer Op basis van bestaande informatie zijn beschikbaarheid en vraag van zoetwater in beeld gebracht, en is de buffercapaciteit van het BBM gekwantificeerd (hoofdstuk 2). De verzilting, met name de externe verzilting in het Spui bij de Bernisse-inlaat, wordt aan de hand van 4 casussen empirisch beschreven voor de huidige situatie en op basis van modelberekeningen voor de zichtjaren 2050 en 2100 onder invloed van klimaatverandering (hoofdstuk 3). De invloeden van een bellenpluim in de monding van de Nieuwe Waterweg en van een mogelijke verdieping van de Nieuwe Waterweg worden besproken in hoofdstuk 4. In hoofdstuk 5 worden de opties benoemd voor optimalisatie van de zoetwatervoorziening vanuit het Brielse Meer. Hoofdstuk 6 vat de conclusies samen. Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 1

10

11 2 Zoetwaterbeschikbaarheid en -vraag van het BBM 2.1 Systeembeschrijving (overgenomen uit Zijl en Bogaard, 2013 en aangevuld met recente gegevens) Figuur 2.1 geeft een overzicht van het Bernisse- Brielse-Meersysteem. Dit bestaat uit de Bernisse (grofweg vanaf Inlaat Bernisse tot het splitsingspunt nabij PS Geervliet), het Voedingskanaal (vanaf de Inlaatsluis Spijkenisse tot aan de verbreding) en het Brielse Meer zelf. Deze drie onderdelen vormen samen een gesloten watersysteem, dat het Bernisse- Brielse-Meersysteem (BBM) wordt genoemd, maar ook wel kortweg Brielse Meer. De belangrijkste bron van water in het Brielse Meer is de Inlaat Bernisse. Hier wordt door middel van een inlaatsluis (onder vrij verval) zoet water uit het Spui ingelaten. Het spuien van overtollig water gebeurt (onder vrij verval) bij Spuisluis Rozenburg aan het andere uiteinde van het meer. Dit impliceert dat de gemiddelde stroomrichting (verversingsrichting) van Inlaat Bernisse naar het noordwesten van het Brielse Meer loopt. Langs het meer zijn er verscheidene inlaten (uitlaten vanuit het perspectief van het meer): drie pompstations en een vrij verval zinker van Evides (respectievelijk Geervliet, Veerweg, Brielse Maasdam en KPE Zinker), zoetwatergemaal Winsemius voor levering van water aan Hoogheemraadschap van Delfland en enkele inlaten naar lokale poldersystemen (waarvan Inlaat Molenhaven de belangrijkste is). Aan de oostzijde van het Voedingskanaal bevindt zich de Inlaatsluis Spijkenisse. Het Voedingskanaal biedt weliswaar een aanvoermogelijkheid vanuit de Oude Maas, maar deze sluis wordt niet meer gebruikt voor het inlaten van water. Wel wordt er circa 1 maal per week gespuid om zout dat zich door het schutten via de schutsluis (Voornse Sluis) in het oostelijk deel van het Voedingskanaal ophoopt te lozen. Het Brielse Meer wordt hydrodynamisch gezien gekarakteriseerd door het vrijwel ontbreken van natuurlijke dynamiek. Aangezien er geen directe verbinding met de zee is, is er geen getij. Een dergelijk systeem wordt ook wel zwak-dynamisch genoemd. Waterstandvariaties en stromingen in het systeem worden veroorzaakt door wind, doorspoeling en dichtheidsverschillen (veroorzaakt door verschillen in watertemperatuur en chloriniteit). In de huidige situatie is de volumegemiddelde verblijftijd van het Brielse Meer enkele weken tot een maand. Plaatselijk kan de verblijftijd aanzienlijk langer zijn. De opwarming van de bovenlaag van het meer door onder andere zoninstraling kan resulteren in temperatuurstratificatie. Door het inbrengen van relatief zout water (zouter dan aanwezig in het Brielse Meer) zou zoutstratificatie kunnen ontstaan. Het ontstaan van stratificatie door zoutgehalte- en temperatuurverschillen enerzijds en het mengen van de waterkolom door windgedreven stroming anderzijds zijn de belangrijkste hydrodynamische processen in het Brielse Meer, en de balans daartussen is cruciaal voor de waterkwaliteit bij de inlaatpunten. Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 3

12 Figuur 2.1 Overzicht van het Brielse Meer, het Voedingskanaal en de Bernisse, met de locaties van de 2.2 Waterbalans belangrijkste in- en uitlaatpunten. (verkort overgenomen uit Zijl en Bogaard, 2013 en aangevuld met recente gegevens) Het Brielse Meer is een afgesloten watersysteem. Dat wil zeggen dat het waterpeil in het meer bepaald wordt door het verschil tussen de door de mens geregelde inkomende en uitgaande debieten. Voor de jaren 2009, 2010 en 2011 is op 15-minuten basis een massabalans opgesteld voor het Brielse Meer. Het balansgebied omvat het hele BBM en heeft een oppervlakte van ca. 550 ha. Veruit het grootste ingaande debiet is afkomstig van Inlaat Bernisse. Voor de jaren 2009, 2010 en 2011 gaat het om 323 mln m 3, 517 mln m 3 en 374 mln m 3. Uit deze waarden blijkt dat er grote variatie is in de jaartotalen. In Figuur 2.2 wordt een tijdreeks getoond van het debiet door Inlaat Bernisse voor de periode Deze figuur maakt zichtbaar dat ook binnen de afzonderlijke jaren het inlaatdebiet sterk varieert. 4 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

13 Figuur 2.2 Debiet door Bernisse-inlaat voor de periode De oorspronkelijke kwartierdebieten zijn gesommeerd tot 2192 dagdebieten. De volledige tijdserie dagdebieten (linksboven), jaargemiddelde aanvoer (rechtsboven), de dagdebieten gerangschikt van groot naar klein (linksonder) en meerjarig maandgemiddelde aanvoer (rechtsonder). Het ingelaten volume is in de beschouwde jaren fors hoger dan in het verleden. Ter vergelijking, in het relatief droge jaar 2003 was het ingelaten volume 186 mln m 3. De toename lijkt het gevolg te zijn van het in 2004 automatiseren van Inlaat Bernisse (en de uitlaat Spuisluis Rozenburg). Waar vóór 2004 de inlaat met de hand werd bediend, en bijvoorbeeld in weekenden niet werd doorgespoeld, wordt sindsdien automatisch doorgespoeld. De belangrijkste uitgaande debieten zijn in vier groepen samen te vatten: 1 Onttrekking industrie Evides is een van de gebruikers van water uit het Brielse Meer. Dit water wordt onttrokken op de volgende locaties: Pompstation Geervliet Pompstation Veerweg Pompstation Brielse- Maasdam KPE Zinker (vrij verval zinker) De debieten hiervan zijn gemeten en aangeleverd door Evides. 2 Regionale waterinlaten 1 beheergebied Waterschap Hollandse Delta (WSHD) Van de belangrijkste inlaat (Molenhavensluis) zijn op basis van klepopeningen uitgaande debieten berekend en aangeleverd door WSHD. Directe gegevens over de andere regionale inlaten zijn niet bekend. Op basis van de oppervlakteverhouding van de aanvoergebieden en de gegevens voor Molenhavensluis is een schatting gemaakt. 3 Doorvoer naar het beheergebied van Delfland (Zoetwatergemaal Winsemius) Het zoetwatergemaal onttrekt water uit het Brielse Meer voor gebruik door Hoogheemraadschap Delfland. De gegevens zijn door Hoogheemraadschap Delfland beschikbaar gesteld. 1 INlaten naar de poldergebieden zijn UITgaande debieten vanuit het BBM Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 5

14 4 Spuisluis Rozenburg De spuisluis verzorgt het grootste uitgaande debiet. Dit debiet is door WSHD op basis van de klep- en waterstanden berekend. De debieten zijn in de periode een orde groter dan in De oorzaak hiervan is dat vrijwel al het extra inlaatwater hier gespuid wordt. Sluitfout Omdat het meerpeil over de jaren nauwelijks varieert (streefpeil NAP 0,0 m) zouden de in- en uitgaande debieten elkaar in balans moeten houden. Echter, in de hier beschouwde drie jaren is de sluitfout (het verschil tussen de ingaande en uitgaande debieten) ongeveer 10 % van het totale ingaande debiet. Dit betekent dat er in werkelijkheid meer water uit het systeem verdwijnt dan uit de beschikbare gegevens kan worden afgeleid, of dat de hoeveelheid water die het systeem binnenkomt overschat wordt. Opvallend is dat de sluitfout in alle drie jaren ongeveer 10% bedraagt, ondanks dat het totale volume sterk varieert. Dit suggereert een correlatie met het debiet door Inlaat Bernisse. Figuur 2.3 Cirkeldiagrammen van de ingaande en uitgaande volumes voor het jaar Ter illustratie is in Figuur 2.3 de waterbalans weergegeven voor het jaar De figuur illustreert dat het BBM systeem nagenoeg uitsluitend van water wordt voorzien via de inlaat vanuit het Spui. Meer dan de helft van het inlaatwater betreft doorspoeling en wordt aan de westkant van het meer via de Spuisluis Rozenburg geloosd op het Hartelkanaal. Tabel 2.1 Waterbalans Bernisse- Brielse-Meersysteem, gemiddeld voor de jaren jaargemiddeld m3/s cm/dag ingaand inlaat Bernisse 12,8 20,2 uitgaand polderinlaten WSHD -2,1-3,4 doorvoer Delfland -0,5-0,8 onttrekkingen Evides -1,3-2,0 spui Rozenburg -7,1-11,2 totaal uitgaand -11,0-17,3 sluitterm (% van inlaat Bernisse) 14% 14% 6 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

15 Tabel 2.1 vat de gemiddelde waterbalans voor de jaren vereenvoudigd samen. De balans is in twee eenheden weergegeven: naast de gebruikelijke eenheid (m 3 /s) ook in de eenheid cm/dag. Dit is de dikte van de waterschijf in het Bernisse-Brielse-Meersysteem (het natte oppervlak van Bernisse, Brielse Meer en Voedingskanaal, 550 ha). Zo is, gemiddeld over drie jaren ( ) via de Bernisse-inlaat dagelijks een hoeveelheid water ingelaten (12,8 m 3 /s) die overeenkomt met een waterschijf van ruim 20 cm. De sluitterm van 13-14% indiceert de mate van onnauwkeurigheid en onvolledigheid van deze vereenvoudigde balans. Deze sluitterm is de combinatie van de sluitfout in de balansen volgens Zijl en Bogaard (2013) van 10% (zie paragraaf 2.2) en de optelsom van kleine overige debieten die niet in deze vereenvoudigde balansen zijn opgenomen (samen netto 3-4%). De tabel illustreert het dynamische karakter van de waterbalans van het BBM. Anders gezegd, zowel de inlaat(capaciteit) als (de som van) de onttrekkingen zijn groot in verhouding tot het oppervlak en het volume van het meer: het lijkt meer op een gekanaliseerde rivier. In de volgende paragrafen worden de uitgaande debieten, de onttrekkingen door de gebruikers van het BBM, nader geanalyseerd. Dit betreft de industriële onttrekkingen (Evides), de regionale waterinlaten van WSHD en de doorvoer naar Delfland. De Rozenburgse spui is geen zelfstandige watervraag, maar het verschil tussen de aanvoer via de Bernisse Inlaat en de onttrekkingen door de gebruikers. 2.3 Regionale wateraanvoer naar het beheergebied van WSHD Het waterschap Hollandse Delta voorziet het overgrote deel van Voorne-Putten met water vanuit het Brielse Meer. Via de inlaat Molenhaven (zie Figuur 2.1) wordt water aangevoerd naar Voorne-west, en deze aanvoerdebieten zijn nauwkeurig bekend omdat het een debietgestuurde inlaat is. De inlaten naar de andere aanvoergebieden van WSHD worden niet gemeten en zijn naar rato van oppervlak geschat uit de inlaat Molenhaven. De meest recente getallen zijn 2 : Aanvoergebied Molenhaven 4955 ha Totaal aanvoergebied vanuit Brielse Meer ha De gegevens staan samengevat in Figuur 2.4. De verschillen tussen de jaren en tussen de seizoenen zijn niet erg groot: De maximale dagaanvoer (3,8 m 3 /s, augustus 2009) is minder dan 2 keer zo groot als de gemiddelde aanvoer (2,0 m 3 /s); De aanvoer is nagenoeg continu. Er zijn maar 11 dagen in 6 jaren (0,5% van de tijd) zonder aanvoer; De maximale dagaanvoer komt exact overeen met 0,3 l/s/ha (er wordt niet meer ingelaten in verband met opstuwing in de inlaatwatergang; blijkbaar is deze watergang gedimensioneerd op deze aanvoernorm). Deze gelijkmatige karakteristiek van de wateraanvoer naar Voorne-Putten indiceert dat de polders van de Hollandse Delta het gehele jaar worden doorgespoeld, met extra aanvoer in de zomer voor beregening en peilbeheer. 2 Alex de Klerk Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 7

16 Figuur 2.4 Wateraanvoer naar Voorne-Putten vanuit het Brielse Meer De volledige tijdserie dagdebieten (linksboven), jaargemiddelde aanvoer (rechtsboven), de dagdebieten gerangschikt van groot naar klein (linksonder) en meerjarig maandgemiddelde aanvoer (rechtsonder). 2.4 Wateraanvoer naar Delfland De wateraanvoer naar Delfland, via gemaal Winsemius (zie Figuur 2.1) en de Brielse Meer leiding, heeft een totaal andere karakteristiek dan de wateraanvoer naar Voorne-Putten. De gegevens staan samengevat in Figuur 2.5. De verschillen tussen de jaren, tussen de seizoenen, en van de dagdebieten, zijn groot: De maximale dagaanvoer (4,45 m 3 /s, 11 dagen, september 2009 en mei-juni 2011) is meer dan 10 keer zo groot als de gemiddelde aanvoer (0,4 m 3 /s) De aanvoer is discontinu. Bijna driekwart van de tijd (1308 dagen in 5 jaren, 72% van de tijd) wordt helemaal geen water aangevoerd. De aanvoer naar Delfland heeft daarmee het karakter van een piekvraagvoorziening in de zomer, met een maximale aanvoer in de vroege zomer (mei-juni). Het hoogheemraadschap Delfland merkt hierbij op dat wateraanvoer plaats vindt voor verschillende doelen/functies. Het grootste deel van het debiet is voor peilhandhaving, een kleiner deel voor doorspoeling en onttrekkingen. De waterbehoefte varieert dus sterk, afhankelijk van het neerslagtekort. Het doorspoelen gebeurt niet jaarrond en is vooral gerelateerd aan de waterkwaliteit. Er wordt slechts beperkt doorgespoeld voor het tegengaan van verzilting (bij de sluizen, in specifieke perioden). Voor het beeld van de totale Delflandse watervoorziening is het wel belangrijk om te beseffen dat er nog andere ingaande (vanuit Rijnland en KWA) en uitgaande (doorvoer naar Schieland) posten zijn Fincent van Woerden Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

17 Figuur 2.5 Wateraanvoer naar Delfland vanuit het Brielse Meer De volledige tijdserie dagdebieten (linksboven), jaargemiddelde aanvoer (rechtsboven), de dagdebieten gerangschikt van groot naar klein (linksonder) en meerjarig maandgemiddelde aanvoer (rechtsonder). 2.5 Industriële wateronttrekking Figuur 2.6 Wateronttrekking door Evides vanuit het Brielse Meer De volledige tijdserie dagdebieten (linksboven), jaargemiddelde aanvoer (rechtsboven), de dagdebieten gerangschikt van groot naar klein (linksonder) en meerjarig maandgemiddelde aanvoer (rechtsonder). Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 9

18 De wateronttrekking door Evides voor de industrie in de Rotterdamse haven is continu en nagenoeg constant (Figuur 2.6). Verschillen, zoals de plotselinge toename in de zomer van 2011, worden veroorzaakt door structurele nieuwe of grotere onttrekkingen (in dit geval van de demiwater fabriek van Evides). De dips in oktober 2010 en oktober 2012 zijn veroorzaakt door groot onderhoud van (het koelsysteem van) de KPE fabriek. 4 De huidige maximale onttrekking door Evides is 1,8 m 3 /s. Deze zal naar verwachting in de nabije toekomst toenemen tot 2,5 m 3 /s 5, en op de langere termijn tot 5 m 3 /s (Deltaprogramma Zoetwater, 2012). 2.6 Spuisluis Rozenburg Via de spuisluis Rozenburg aan de westkant van het Brielse Meer (Figuur 2.1) wordt het overtollige inlaatwater op het Hartelkanaal gespuid, waardoor tevens een aanzienlijke doorspoeling wordt bereikt. De spuidebieten zijn veel groter dan de onttrekkingen, en vertonen veel overeenkomst met de inlaatdebieten (Figuur 2.7): Een grote continue variatie tussen de dagdebieten. Grote variatie tussen de jaren, de jaargemiddelden verschillen meer dan een factor 2. Kleine seizoensgemiddelde verschillen; in de winter wordt gemiddeld zelfs meer gespuid/doorgespoeld dan in de zomer, doordat in de zomer de regionale onttrekkingen groter zijn. Figuur 2.7 Spui vanuit het Brielse Meer De oorspronkelijke kwartierdebieten zijn gesommeerd tot 2192 dagdebieten. De volledige tijdserie dagdebieten (linksboven), jaargemiddelde spui (rechtsboven), de dagdebieten gerangschikt van groot naar klein (linksonder) en meerjarig maandgemiddelde spui (rechtsonder) s Anneke Abrahamse en mondelinge mededeling Anneke Abrahamse Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

19 2.7 Gecombineerde watervraag en waterbalans Figuur 2.8 (grafiek linksboven) toont de gecombineerde watervraag van de drie gebruikers van het BBM in relatie tot de Bernisse Inlaat. De maximale gemeten gecombineerde watervraag is ruim 8 m 3 /s (eind mei-begin juni 2011, maximum 8,4 m 3 /s); de gemiddelde Bernisse Inlaat op die dagen was ruim 13 m 3 /s. In de andere zomermaanden, en ook in de andere jaren, was de gecombineerde watervraag veel lager. In de winter, wanneer er geen doorvoer naar Delfland is, is de gecombineerde watervraag van WSHD en Evides nagenoeg constant en niet groter dan 3,5 m 3 /s (grafiek linksonder). De twee grafieken laten zien dat de inlaat bijna altijd (veel) groter is dan de onttrekkingen door de drie gebruikers. De balans of sluitterm (Bernisse inlaat minus spui Rozenburg en onttrekkingen, oranje lijn in de grafiek rechtsboven) vertoont tot juli 2011 grote afwijkingen. De gemiddelde sluitterm in de periode januari 2010 juli 2011 is 2,3 m 3 /s, dit is bijna 15% van de inlaat. Met andere woorden: in deze periode is volgens de beschikbare gegevens gemiddeld 15% meer water ingelaten dan onttrokken en gespuid, wat uiteraard onmogelijk is. De sluitterm is vooral gecorreleerd met de Bernisse inlaat (grafiek rechtsonder). Deze bevinding komt overeen met paragraaf 2.2, Tabel 2.1. Vanaf juli 2011 komen geen grote afwijkingen meer voor, en is de gemiddelde sluitterm nagenoeg 0 (0,1 m 3 /s, 0,6% van de inlaat). De dagelijkse sluitterm is sindsdien enkele m 3 /s, overeenkomend met een peilvariatie van 2-8 cm, en weerspiegelt de bufferende werking van het Brielse Meer binnen de huidige peilmarges (zie paragraaf 2.8). Figuur 2.8 Bernisse inlaat en onttrekkingen door WSHD, Delfland en Evides (linksboven), Bernisse 2.8 Buffercapaciteit inlaat, som van de uitgaande debieten inclusief spui en de balans (rechtsboven), dagdebieten gerangschikt van groot naar klein gecombineerd onttrekkingsdebiet (linksonder) en de correlatie van de balans (sluitterm) met de Bernisse inlaat (rechtsonder). De eigenschappen van de onttrekkingen bepalen de buffercapaciteit van het BBM: hoe lang kan aan de watervraag worden voldaan wanneer er (door externe verzilting, zie hoofdstuk 3.2) geen water wordt ingelaten. De andere bepalende factor is de toegestane peilvariatie: Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 11

20 hoe hoog kan het waterpeil worden opgezet en/of hoe laag mag het waterpeil uitzakken; dit bepaalt de dikte van de beschikbare waterschijf (de statische voorraad). De maximaal toegestane peilvariatie staat als volgt omschreven in het peilbesluit (De Brielse Dijkring, 2004): Samenvattend blijkt uit de vorige paragrafen dat het wenselijk is voor de Zoetwaterboezem het waterpeil in principe op NAP +0,00 m te handhaven. Wel is het wenselijk de mogelijkheid te hebben om voor een korte periode het waterpeil te kunnen verlagen tot maximaal NAP 0,40 m. Het voorstel is dan ook om het peil van NAP +0,00 m op de Zoetwaterboezem te handhaven en alleen indien noodzakelijk het peil tijdelijk te verlagen. Overigens is de peilverlaging tot NAP -40 cm primair bedoeld als waterbergingsruimte voor calamiteuze spui vanuit het kanaal door Voorne (De Brielse Dijkring, 2004): Het Kanaal door Voorne wordt door een dam van het Scheepvaart- en Voedingskanaal gescheiden. In de dam zit een spuisluis met een aantal kokers en schuiven, die in het geval van calamiteiten (b.v. niet toereikend zijn van de gemaalcapaciteit in Hellevoetsluis) ingezet kunnen worden om water te lozen op de Zoetwaterboezem. Indien een dergelijke situatie zich voordoet is het noodzakelijk het peil op het Brielse Meer tijdelijk te verlagen tot ongeveer NAP -0,40 m om het water van het Kanaal door Voorne op de Zoetwaterboezem te kunnen lozen. In het algemeen geldt dat het wenselijk is om bij extreme neerslag het peil tijdelijk te kunnen verlagen met 10 cm om de afvoergolf te kunnen verwerken. Het waterschap WSHD voegt daar aan toe dat wat betreft de marge in de peilen het peilbesluit inderdaad ruimte geeft voor een flinke verlaging. Deze is echter vooral gericht op calamiteuze omstandigheden en het één maal per jaar uitvoeren van onderhoud (circa 20 cm peilverlaging). De peilverlaging wordt dan vooraf aangekondigd en alle belanghebbenden worden van te voren aangeschreven. Voor de huidige situatie kan niet zonder meer uitgegaan worden van een marge van 40 cm. Onder normale omstandigheden zijn de beheermarges + en 10 cm en is er dus een waterschijf van maximaal 20 cm beschikbaar. Wel kan met geringe aanpassingen (bijv. het aanbrengen van drijvende steigers) in de toekomst worden overgegaan naar een peilbeheer waarbij er circa 40 cm gebufferd zou kunnen worden. De haalbaarheid en benodigde aanpassingen vragen nog wel nader onderzoek. 6 Tabel 2.2 De buffercapaciteit van het BBM (in dagen) bij een peilvariatie en dus beschikbare waterschijf van 20 of 40 cm, en bij een maximale watervraag. 7 huidige piekvraag toekomstige piekvraag piekvraag waterschijf (cm) piekvraag waterschijf (cm) m 3 /s cm/dag m 3 /s cm/dag buffer (dagen) buffer (dagen) wateronttrekking polderinlaten WSHD 3,9 6,1 3,3 6,5 3,9 6,1 3,3 6,5 doorvoer naar Delfland 4,5 7,1 2,8 5,7 4 6,3 3,2 6,4 onttrekkingen door Evides 1,8 2,8 7,1 14,1 2,5 3,9 5,1 10,2 totaal 10,2 16,0 1,2 2,5 10,4 16,3 1,2 2, Alex de Klerk d.d De in deze tabel vermelde toekomstige piekvraag betreft de nabije toekomst. Voor de verdere toekomst wordt een mogelijke toename voorzien van de doorvoer naar Delfland tot 6 m 3 /s en een toename van de onttrekkingen door Evides tot 5 m 3 /s (Deltaprogramma Zoetwater, 2012) 12 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

21 Tabel 2.2 geeft de buffercapaciteit (in dagen) voor de maximale afzonderlijke onttrekkingen en voor de maximale gecombineerde watervraag bij een beschikbare waterschijf (= statische voorraad) van 20 cm respectievelijk 40 cm. Onderscheid wordt gemaakt naar huidige piekvraag en mogelijke toekomstige piekvraag. De buffercapaciteit van het BBM blijkt heel klein te zijn. Met de onder normale omstandigheden beschikbare waterschijf van 20 cm kan bij een gesloten Bernisse-inlaat slechts gedurende 1,2 dag aan de maximale gecombineerde watervraag worden voldaan. Alleen met een regionale inlaatstop (geen polderinlaten WSHD, geen doorvoer naar Delfland), dus reservering van de buffer voor uitsluitend industrieel gebruik, is er een bruikbare buffervoorraad voor 7 dagen. Verdubbeling van de beschikbare waterschijf tot 40 cm geeft uiteraard ook een verdubbeling van de bufferperiode tot 14 dagen voor uitsluitend industrieel gebruik. Met de voorziene toename van de industriële onttrekkingen tot 2,5 m 3 /s neemt de bufferperiode bij een beschikbare waterschijf van 40 cm af tot 10 dagen. Tabel 2.3 vergelijkt de eigenschappen van het BBM als zoetwatervoorraad met de (andere) belangrijke Nederlandse zoetwatervoorraden. De getallen voor het IJsselmeer zijn ontleend aan de Vries (2013) en die voor het Volkerak- Zoommeer (VZM) aan de Vries et al. (2012). De maximale watervraag (piekvraag) betreft uitsluitend de watervraag van gebruiksfuncties, en niet de watervraag van eventueel noodzakelijke doorspoeling. Tabel 2.3 Vergelijking van de buffercapaciteit van de zoetwatervoorraden BBM, IJsselmeer en Volkerak- Zoommeer. waterschijf = buffer aanvoer piekvraag waterschijf voorraad vultijd capaciteit m 3 /s cm/dag m 3 /s cm/dag cm Mm 3 dagen dagen Bernisse-Brielse Meer 10 16, ,2 inlaatcapaciteit vanuit Spui 23 36,1 0,6 IJsselmeer 180 1, ,3 jaargemiddeld IJsseldebiet 400 3,1 12,7 Volkerak-Zoommeer 5 0, ,1 inlaatcapaciteit vanuit H.Diep 50 7,1 4,2 De verschillen zijn evident. Het BBM is in vergelijking met IJsselmeer en VZM een kleine, en heel intensief gebruikte watervoorraad. De maximale gecombineerde wateronttrekking voor landbouw en industrie is gelijk aan een waterschijf van 16 cm/dag, tegen 1,4 cm/dag voor het IJsselmeer en minder dan 1 cm/dag voor het VZM. Daar staat voor het BBM een nog grotere inlaatcapaciteit tegenover: met de Bernisse-inlaat kan in 0,6 dag een waterschijf van 20 cm worden ingelaten. Deze buffervultijd is 13 dagen voor het IJsselmeer en ruim 4 dagen voor het VZM. Maar met een inlaatstop gaat het snel mis in het BBM: de kleine statische watervoorraad is na ruim 1 dag uitgeput, tegenover 28 dagen voor het IJsselmeer en 42 dagen voor het VZM 8. De drie watervoorraden kunnen samengevat als volgt worden gekarakteriseerd: BBM: een op 'flux' gebaseerde, intensief gebruikte zoetwatervoorraad met geringe buffercapaciteit: sterk aanvoerafhankelijk, IJsselmeer: een robuuste goed gebruikte zoetwatervoorraad met een grote buffercapaciteit: weinig aanvoerafhankelijk, VZM: een op 'flux' gebaseerde, onderbenutte zoetwatervoorraad met een buffercapaciteit die wordt beperkt door zoutlekkage: aanvoerafhankelijk. 8 De buffercapaciteit van het VZM wordt beperkt door de zoutlekkage van de Krammersluizen waardoor intensieve doorspoeling noodzakelijk is. Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 13

22

23 3 Verzilting 3.1 Interne verzilting (overgenomen uit Zijl en Bogaard, 2013 en aangevuld met recente gegevens) Inschatting zoutbelasting door kwel De jaargemiddelde zoutvracht door kwel, inclusief onderverdeling in chlorideconcentratie en kwelvolume, is bepaald op basis van modelresultaten van een 3D dichtheidsafhankelijk grondwatermodel (PZH model: Regionaal model Zuid-Holland; referenties in Zijl en Bogaard, 2013). Dit bestaande grondwatermodel is oorspronkelijk ontwikkeld om de effecten van klimaatverandering en zeespiegelstijging op de interne verzilting in het Nederlandse kustgebied te kwantificeren. Het grondwatermodel dat gebruikt is om de zoutvracht door kwel te bepalen heeft een horizontale celgrootte van 250 m bij 250 m en een verticale laagdikte van 5 m. Met deze grove resolutie moet er rekening mee gehouden worden dat lokale processen, hoewel in de berekening meegenomen, minder nauwkeurig gerepresenteerd worden. Dit geldt ook voor kwel vanuit het Hartelkanaal. Indien een nauwkeuriger inschatting van de zoutvracht door kwel gewenst is, wordt aanbevolen een gedetailleerder grondwatermodel te gebruiken. In Figuur 3.1 wordt de ruimtelijke verdeling van respectievelijk het kwel- en infiltratiedebiet getoond. Binnen de contour van het Brielse Meer overheerst de blauwe kleur: er is meer infiltratie dan kwel. Alleen in de noordwesthoek van het meer is er sprake van kwel. Om tot een schatting van de zoutbelasting op het Brielse Meer te komen zijn de waarden van zowel zoutvracht als kweldebiet in de rekencellen die in het Brielse Meer gebied vallen opgeteld. De gemiddelde concentratie in dit gebied is ook berekend op basis van deze modelresultaten. Dit resulteert in een jaarlijkse zoutvracht van 0,43 miljoen kg, het product van een kwelvolume van 0,72 miljoen m 3 en een gemiddelde chlorideconcentratie in het kwelwater van 594 mg/l. Figuur 3.1 Kwel en infiltratie op -7.5m t.o.v. NAP in mm/d. Dit zijn kleine getallen ten opzichte van het debiet en de zoutvracht van de Bernisse-inlaat (378 miljoen m 3 per jaar en 38 miljoen kg chloride per jaar): respectievelijk 2 en 1,1%. Uit deze vergelijking kan worden opgemaakt dat in de huidige situatie de bijdrage van zoute kwel aan de totale zoutvracht beperkt is (1-2 % van de zoutvracht door de Bernisse). Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 15

24 Om de invloed van interne verzilting op de chlorideconcentratie in het Brielse Meer te onderzoeken is naast de berekening van de historische situatie een modelberekening gemaakt zonder zoutbelasting door kwel. Uit de resultaten blijkt dat de grootste invloed van zoute kwel is te vinden in het noordwestelijk deel van het Brielse Meer. Ter plaatse van pompstation Brielse Maasdam zorgt zoute kwel voor een verhoging van het gemiddelde chloridegehalte van ongeveer 1 mg/l. Op locatie pompstation Veerweg, en locaties ten zuidoosten daarvan, is de invloed nog kleiner. Op geen van de meetlocaties is de tijdsgemiddelde invloed van kwel op de chlorideconcentratie groter dan 2 mg/l. Deze berekeningsresultaten laten zien dat de invloed van zoute kwel op de gemiddelde chlorideconcentratie in het Brielse Meer beperkt is (maximaal 2 mg/l). Er kunnen momenten zijn dat de verhoging groter is. De gemiddelde verhoging van 2 mg/l is afhankelijk van de mate van doorspoeling. Er werd in de beschouwde jaren fors doorgespoeld. 3.2 Externe verzilting In de navolgende paragrafen worden achtereenvolgens twee zaken besproken: empirie: weergave en analyse van de door RWS gemeten tijdreeksen (debieten en chloriniteit) van de Rijn (Lobith) en de Maas (Borgharen en Eijsden) (paragraaf 3.3). In paragraaf 3.4 wordt de berekening van chloriniteit uit geleidbaarheidsmetingen beschreven en in paragraaf 3.5 worden de verschijningsvormen van externe verzilting benoemd. Vervolgens worden vier casussen externe verzilting besproken (paragrafen 3.6, 3.7, 3.8 en 3.9) Uit de synthese van de empirische analyse (paragraaf 3.10) wordt duidelijk: waar het water en het zout in het Spui vandaan komt: Rijn en/of Maas, Noordzee en secundair uit het Haringvliet, onder welke omstandigheden in de huidige situatie sprake is van externe verzilting, en dus van (de noodzaak tot) het dichtzetten van de inlaat. modelresultaten: weergave van modelresultaten van het deltamodel (LSM, landelijk Sobek model) van externe verzilting van de Bernisse-inlaat: een verificatie berekening voor het jaar 2003 (vergelijking met meetgegevens), en effect berekening van de zoutlekkage vanuit een toekomstig zout Volkerak- Zoommeer (paragraaf 3.11). berekening van de effecten van klimaatverandering voor de drie standaard droogtejaren ( gemiddeld jaar: 1967, droog jaar: 1989, extreem droog jaar: 1976) bij het W + klimaatscenario voor de zichtjaren 2050 en 2100 (paragraaf 3.12). Hieruit wordt duidelijk: hoe goed het deltamodel de (huidige) externe verzilting berekent; hoeveel de externe verzilting toeneemt door klimaatverandering, zowel qua ernst (hoe hoog wordt de chlorideconcentratie) als qua frequentie en duur; en dus hoeveel vaker en langer de Bernisse-inlaat moet worden dichtgezet bij de huidige inlaatnorm van 150 mg Cl/l of bij een verhoogde inlaatnorm van bijvoorbeeld 200 mg Cl/l. In Figuur 3.2 is het Bernisse- Brielse Meer in zijn omgeving weergegeven, met de namen van de meetpunten in de rijkswateren in het Rijn-Maasmondgebied (RMM) die in de volgende paragrafen worden gebruikt. 16 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

25 Figuur 3.2 Ligging van het Bernisse Brielse Meer systeem (rode polygoon) in het Rijn-Maasmond gebied. Locaties en namen van inlaatpunten (Bernisse Inlaat en Inlaatsluis Spijkenisse), meetpunten chloriniteit (Volkerak Spuisluis Noord, Middelharnis, Inloop Spui, Bernisse, Beerenplaat Oude Maas), Meetpunten waterstand RWS (Hoek van Holland, Hellevoetsluis, Moerdijk). En aanvullende meetpunten in verband met de casus beschrijving van de Sint Nicolaasstorm Gemeten debieten en chloriniteit in Rijn en Maas De figuren Figuur 3.3 en Figuur 3.4 tonen de gemeten debieten en chloridegehaltes in Rijn en Maas bij de grens. De chlorideconcentratie in de Rijn komt na het jaar 2000 bijna nooit meer boven de 150 mg/l, maar is wel duidelijk hoger dan in de Maas. De (negatieve) correlatie tussen chloride en debiet is in de Maas wel sterker dan in de Rijn. debiet (m3/s) debiet chloride J-89 J-91 J-93 J-95 J-97 J-99 J-01 J-03 J-05 J-07 J-09 J-11 J chloride (mg/l) chloride (mg/l) chloride-debiet relatie y = 2100,2x -0,422 R² = 0, debiet (m3/s) Figuur 3.3 Gemeten debiet (dagelijks) en chloride (vanaf 1990 wekelijks) in de Rijn bij Lobith, (links) en chloride-debietrelatie, (rechts) (bron: live.waterbase.nl). Figuur 3.5 toont dezelfde gegevens als de voorgaande twee figuren, maar dan jaargemiddeld (links) en meerjarig maandgemiddeld voor de periode (rechts). De relatieve debietvariatie over de jaren is in de beschouwde periodes voor de Rijn veel kleiner (minder dan een factor 2, m 3 /s) dan voor de Maas (bijna een factor 5, m 3 /s). Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 17

26 debiet (m3/s) debiet chloride chloride (mg/l) chloride (mg/l) chloride-debiet relatie y = 172,3x -0,321 R² = 0, J-50 J-54 J-58 J-62 J-66 J-70 J-74 J-78 J-82 J-86 J-90 J-94 J-98 J-02 J-06 J debiet (m3/s) Figuur 3.4 Gemeten debiet (dagelijks) en chloride (wekelijks) in de Maas bij Eijsden/Borgharen, (links) en chloride-debietrelatie, (rechts) (bron: live.waterbase.nl) debit (m3/s) Jaargemiddeld Rijn 3500 debiet 3000 chloride chloride (mg/l) debiet (m3/s) meerjarig maandgem debiet chloride jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec chloride (mg/l) debit (m3/s) Jaargemiddeld Maas debiet chloride chloride (mg/l) debiet (m3/s) meerjarig maandgem debiet chloride jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec chloride (mg/l) Figuur 3.5 Jaargemiddelde (links) en meerjarig maandgemiddelde (rechts) debieten en chloride concentraties in Rijn en, Maas (bron: live.waterbase.nl) Ook de seizoen variatie van zowel debiet als chloride is voor de Rijn veel kleiner dan voor de Maas. De droogweerafvoer van de Maas (september, 60 m 3 /s) is meer dan 8 keer kleiner dan het debiet in januari (500 m 3 /s), en het chloridegehalte is aan het eind van de zomer verdubbeld ten opzichte van dat in de winter. Maar het hoogste chloridegehalte in de Maas (september, 56 mg/l) is lager dan het laagste chloridegehalte in de Rijn (juni, 73 mg/l). Deze kentallen weerspiegelen de verschillen tussen de regenrivier (Maas) en de sneeuwrivier (Rijn). Als de Rijn door klimaatverandering ook meer het karakter van een regenrivier krijgt zal met de lagere debieten in de nazomer het chloridegehalte sterker toenemen dan nu het geval is. Bovendien zullen dan lagere debieten en bijbehorende hogere chlorideconcentraties eerder in het jaar (vanaf juni) kunnen optreden. 9 9 Deze mogelijke verandering van het afvoerpatroon van de Rijn zit niet in de klimaatscenario s van het KNMI; daarin worden, bij gelijkblijvend patroon, alleen de hoge voorjaarsafvoeren hoger en de lage najaarsafvoeren lager. Hierdoor wordt het klimaateffect op rivierafvoer en chlorideconcentratie in de (vroege) zomer mogelijk onderschat. 18 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

27 3.4 Chloriniteit en geleidbaarheid Door RWS, door WSHD en door Evides wordt op diverse locaties (continue) de geleidbaarheid van het oppervlaktewater gemeten. Voor onderlinge vergelijking van deze meetreeksen is een eenduidige omrekening naar chlorideconcentraties nodig. De RWS gegevens (beschikbaar via live.waterbase.nl, helpdeskwater.nl en meetadviesdienst.nl) zijn al omgerekend naar chloriniteit. Voor omrekening van de geleidbaarheidsmetingen van WSHD en Evides zijn drie formules in omloop: 1 Een formule die WSHD heeft afgeleid op basis van metingen in polderwater op heel Voorne Putten ( ): 0, De formule die Evides heeft afgeleid voor de onttrekkingspunten in het Brielse Meer: 0, ,92 3 De best passende formule voor de relatie tussen chloride en geleidbaarheid voor het meetpunt van WSHD aan het einde van de Bernisse bij Geervliet (meetpunt BO37): 0, ,31 Hierin is Cl - de chlorideconcentratie (mg/l) en EC de geleidbaarheid (µs/cm). Het sluitingscriterium voor de Bernisse-inlaat is EC = 940. Met de bovenstaande formules komt dit overeen met: mg Cl/l mg Cl/l mg Cl/l De verschillende formules vertonen dus een spreiding van 50 mg Cl/l rondom de chloridenorm van 150 mg Cl/l. Waarschijnlijk is de eerste of een daarmee vergelijkbare formule destijds gebruikt bij het instellen van het sluitingscriterium van de Bernisse-inlaat op EC=940. Het sluitingscriterium zit in de regeling van de technische automatisering en wordt strikt toegepast, de inlaat sluit automatisch bij het bereiken van de grenswaarde. 10 Figuur 3.6 Simultane chloride- en geleidbaarheidsmetingen meetpunt BO37, (ongeveer 500 metingen). De best passende lineaire trendlijn is in blauw weergegeven (formule 3). Ook de andere twee formules zijn als trendlijnen weergegeven (formule 1, WSHD, rood; formule 2, Evides, groen) Figuur 3.6 geeft de langjarige ( ) dataset van WSHD voor het meetpunt op de grens van Bernisse en Voedingskanaal weer, met de trendlijnen van de drie formules. Zowel de best passende trendlijn (formule 3) als de Evides formule (formule 2) zijn een goede 10 s Alex de Klerk dd en Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 19

28 representatie van de dataset. Maar de WSHD formule (formule 1) ligt helemaal buiten de puntenwolk en geeft een onderschatting van de simultaan gemeten chlorideconcentratie met ongeveer 50 mg Cl/l. Figuur 3.7 Chloriniteit op basis van simultane geleidbaarheidsmetingen door RWS en WSHD bij de Bernisseinlaat. Links: mei februari 2006 (ongeveer 6000 uurdata). Rechts: december 2013 januari 2014 (ongeveer minuut data van RWS en minuut data van WSHD) (zie tekst voor uitleg). De volgende stap is vergelijking met RWS gegevens. Figuur 3.7 toont de berekende chloriniteit bij de Bernisse inlaat voor en na de Sint Nicolaasstorm 2013 op basis van simultane geleidbaarheidsmetingen door RWS en WSHD. De correlatie tussen deze twee datasets is groot; de spreiding is klein, vooral voor De RWS data zijn al omgerekend naar chloride 11. De WSHD data zijn met de twee best passende formules (formule Evides en formule BO37) omgerekend naar chloride. In beide grafieken zijn de twee correlatielijnen (door de oorsprong) weergegeven: 2005/06: Evides formule: Cl WSHD = 1,06 * Cl RWS BO37 formule: Cl WSHD = 1,14 * Cl RWS 2013: Evides formule: Cl WSHD = 0,93 * Cl RWS BO37 formule: Cl WSHD = 1,01 * Cl RWS Voor is de fit iets minder goed dan voor Voor 2013 wordt met de BO37 formule met de WSHD data de chloriniteit volgens RWS nagenoeg exact benaderd, er is dan een overschatting van slechts 1%. Deze resultaten leiden tot de volgende conclusies: 1 De best passende berekening van chloriniteit uit de geleidbaarheidsmetingen bij de Bernisse-inlaat wordt verkregen met de formule die is afgeleid uit de gecombineerde chloride-geleidbaarheidsmetingen aan het einde van de Bernisse bij de uitmonding in het Voedingskanaal (meetpunt BO37): 0, ,31 2 Met deze formule worden de (simultane, onafhankelijke) RWS-metingen nagenoeg exact benaderd. De gemiddelde overschatting is slechs 1% in de range van mg Cl/l. Deze formule wordt verder in dit rapport gebruikt. 3 Volgens deze formule moet het sluitingscriterium voor de Bernisse-inlaat worden verlaagd van EC=940 naar EC=830 om te voldoen aan de chloridenorm van 150 mg/l In deze omrekening door RWS zit een temperatuurafhankelijkheid. Dit is een mogelijke verklaring voor de nietlineariteit wanneer de chloriniteit volgens RWS wordt vergeleken met de chloriniteit volgens WSHD en Evides in Figuur 3.7. Inmiddels heeft WSHD, nog voordat deze conclusie en aanbeveling definitief is gerapporteerd, het criterium voor automatische sluiting van de Bernisse-inlaat ingesteld op deze waarde van EC=830. Inlaat van water met een chloridegehalte van 180 a 190 mg/l wordt op deze manier voorkomen ( Alex de Klerk dd ). 20 Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening

29 3.5 Verschijningsvormen van externe verzilting In de volgende paragrafen worden vier gevallen van externe verzilting, die na 2000 aan de zuidrand van de Rijn-Maasmond (RMM) hebben plaatsgevonden, uitgebreid beschreven. Daarbij wordt gerefereerd aan vier verschijningsvormen van externe verzilting, die op basis van de in de voorgaande paragrafen weergegeven empirie als volgt kunnen worden geduid (zie ook Rijkswaterstaat, 2004 en Spijk, 2006): 0 Geringe verzilting als bij extreem lage rivierafvoer ook onder normale getijomstandigheden (astronomisch getij, zonder windopzet) de zouttong in de Nieuwe Waterweg steeds verder stroomopwaarts indringt. Deze vorm van verzilting ( type 0 ) is bedreigend voor de zoetwaterinlaatpunten aan de noordrand van de Rijn-Maasmond (Hollandse IJssel, Lek), maar niet voor de zuidrand (Oude Maas, Spui, Haringvliet, Hollandsch Diep) Kortdurende maar extreme verzilting (enkele uren tot enkele getijperioden, tot >> 500 mg Cl/l). Deze achterwaartse verzilting wordt veroorzaakt doordat de getijgolf (of preciezer: het getijdebiet) via Nieuwe Waterweg en Oude Maas ook doordringt tot in het Spui en zelfs tot in het Haringvliet. Deze verzilting ( type 1 ) komt vrijwel uitsluitend voor in najaar en winter door de combinatie van lage rivierafvoer en hoge zeewaterstand door windopzet. 2 Langdurige en forse verzilting (weken - maanden, mg Cl/l). Deze verzilting wordt veroorzaakt doordat als na-ijleffect van type 1 verzilting een hoeveelheid zout water achterblijft in de bodemwaterlaag van het Haringvliet, die in de weken-maanden daarna via het Spui weer wordt afgevoerd. En een klein beetje zeewater geeft al een forse verzilting. Voor bijvoorbeeld een verhoging met mg Cl/l boven het achtergrondniveau van de rivier is bijmenging van slechts 1% zeewater nodig. Ook deze verzilting ( type 2 ) komt vrijwel uitsluitend voor in najaar en winter, en wordt altijd voorafgegaan door extreme achterwaartse verzilting. 3 Zeer langdurige maar geringe verzilting (>> 1 maand, mg Cl/l). Deze verzilting wordt veroorzaakt doordat bij langdurig lage rivierafvoeren gaandeweg de chloriniteit van het rivierwater steeds verder oploopt. Ook dit derde type verzilting zal vooral in najaar en winter gaan optreden 14. Er is nog een mogelijke toekomstige verandering waardoor dit type verzilting kan toenemen: een toekomstig zout VZM kan onder maatgevende omstandigheden (langdurig lage rivierafvoer en gesloten Haringvlietsluizen) een maximale verhoging van de chloriniteit bij de Bernisse-inlaat veroorzaken met 55 mg/l Bij normale getij omstandigheden dringt achterwaartse verzilting niet door tot in het Spui, doordat er dan getijgemiddeld door het Spui altijd een netto rivierdebiet vanuit het Haringvliet naar de Oude Maas stroomt. Deze type 0 verzilting wordt in dit rapport niet verder geanalyseerd. Deze zin is in de toekomstige tijd gesteld, omdat bovenstroomse chlorideconcentraties in de huidige situatie (huidig klimaat, na sluiting kalimijnen) bij lage Rijnafvoer slechts sporadisch hoger zijn dan 130 mg/l (Figuur 3.3). Door klimaatverandering kunnen in de toekomst lagere Rijnafvoeren voorkomen met hogere chloriniteit. Verzilting door zoutlekkage vanuit een zout VZM heeft bij de Bernisse-inlaat eenzelfde verschijningsvorm als een verhoogde achtergrondconcentratie in de Rijn, namelijk geringe bovenstroomse concentratieverhoging. Daarom is zoutlekkage vanuit een zout VZM onder hetzelfde type 3 verzilting gerangschikt. Toetsing robuustheid Brielse Meer voor zoetwatervoorziening 21