Onderstaand volgt een korte beschrijving van deze maatregelen:

Transcriptie

1 Aan Coen Riemslag (Gemeente Zutphen) Van Ron Agtersloot Kopie Datum 31 maart 2016 Project P : Hydraulische ondersteuning IJsselkade Zutphen Betreft 1 Aanleiding Gemeente Zutphen werkt momenteel aan de herinrichting van de IJsselkade als onderdeel van het programma Rivier in de Stad. Doelstelling van de herinrichting is zowel een kwaliteitsverbetering van de huidige IJsselkade te bereiken als een bijdrage te leveren aan de hoogwaterveiligheid. Als gevolg van de herinrichting vinden fysieke ingrepen plaats in het stroomvoerende deel van de IJssel die mogelijk tot ongewenste effecten kunnen leiden. In deze notitie wordt middels een expert-judgement aangetoond dat de te verwachten effecten op waterbeweging en morfologie klein en eenduidig zijn. 2 Achtergrond en plannen De herinrichtingsplannen van de IJsselkade bevinden zich feitelijk tussen de Vispoorthaven en de Noorderhaven. Daarbinnen bevinden zich diverse kleine herprofileringen van het bestaande maaiveld en worden enkele maatregelen voorzien die het doorstroomprofiel van de IJssel mogelijk kunnen beïnvloeden. Voor de aan te passen onderdelen die zich in het doorstroomprofiel van de IJssel bevinden wordt in deze notitie een inschatting gemaakt van het te verwachten effect. Specifiek betreft het de volgende onderdelen: 1. Vervanging damwanden lage kade 2. Aansluiting fietspad bovenkade op benedenkade 3. Verwijderen bermconstructie hoge kade en herprofilering lage kade 4. Vervanging primaire waterkering Havenstraat 5. Herprofilering buitendijks talud primaire waterkering tussen Oude IJsselbrug en Noorderhaven Onderstaand volgt een korte beschrijving van deze maatregelen: Ad.1) Vervanging damwanden lage kade Met de herinrichting wordt tevens een deel van de damwanden vervangen die momenteel de scheiding vormen tussen zomerbed IJssel en de IJsselkade. De damwanden maken onderdeel uit van de primaire waterkering van waterschap Rijn en IJssel en zijn in eigendom en beheer van gemeente Zutphen. Vervanging van de damwanden vindt plaats omdat deze het einde van hun levensduur hebben bereikt (Groen traject Figuur 1). P maart

2 Figuur 1 Te vervangen damwandconstructie Lage kade (Nebest, 2013) Direct achter de te vervangen damwand bevindt zich de oorspronkelijke kademuur van gemeente Zutphen, zie Figuur 2. Om uitvoeringstechnische redenen wordt vervanging van de damwanden voorzien door plaatsing van nieuwe damwanden aan de rivierzijde op circa 1 meter afstand van de huidige damwanden. Figuur 2 Oude kademuur direct achter te vervangen damwandconstructie (Roelofs, 2016) Ad.2) Aansluiting fietspad bovenkade op benedenkade Onderdeel van de herinrichting is de verplaatsing van het fietspad naar de buitendijkse zijde van de IJsselkade. Aan de zijde van de Bult van Ketjen wordt ter overbrugging van het hoogteverschil tussen hoge en lage kade een aansluiting aangelegd, zie Figuur 3. De aansluiting heeft een breedte van 4,70 meter en overbrugt een hoogteverschil van grofweg 2 meter over een afstand van 50 meter. P maart

3 Figuur 3 Aansluiting fietspad hoge kade met lage kade (Roelofs, 2016) Ad.3) Verwijderen bermconstructie hoge kade en herprofilering lage kade In de huidige situatie is aan de buitendijkse zijde van de hoge kade een berm aanwezig. Deze berm vervalt met de herinrichting van de IJsselkade. Tegelijkertijd wordt de lage kade opnieuw geprofileerd. In Figuur 4 is de nieuwe situatie ingetekend in de oorspronkelijke situatie. P maart

4 Figuur 4 Te verwijderen bermconstructie buitendijks van de hoge kade (Nebest, 2013) Ad.4) Vervanging primaire waterkering Havenstraat De primaire waterkering (talud) langs het IJsselpaviljoen ter hoogte van de Havenstraat wordt vervangen door een talud en een berm. In onderstaande figuur is de huidige situatie (boven) versus de voorziene situatie (onder) gegeven. P maart

5 Figuur 5 Te vervangen primaire waterkering (Hosper, 2016) versus bestaande situatie (Nebest, 2013) Ad.5) Herprofilering buitendijks talud primaire waterkering tussen Oude IJsselbrug en Noorderhaven De Havenstraat vormde voorheen een verkeersverbinding tussen de IJsselkade en de Mars. Deze doorkruiste de primaire kering waarvoor daarin een coupure was opgenomen. Met het afsluiten van de Havenstraat komt de coupure te vervallen en wordt de kruin van de dijk recht getrokken en opnieuw geprofileerd. P maart

6 Figuur 6 Herprofilering dijk bestaande vs nieuw (Baljon, 2015) 3 Gevolgd proces In 2015 is voor de grootste ingrepen aan de IJsselkade een eerste inschatting gemaakt van de te verwachten invloed op de IJssel. Het betrof daarbij de rivierwaartse verplaatsing van de hoge kade met circa 3 meter en de rivierwaartse vervanging van de damwand lage kade met circa 1,5 meter. Uit deze inschatting volgde dat deze grootste ingrepen waarschijnlijk van rivierkundig ondergeschikt belang zullen zijn (vrob) waarvoor geen doorrekening hoeft plaats te vinden middels het vergunningenmodel (BenO15_5). Ter onderbouwing daarvan is een hydraulische quickscan opgesteld op basis van de afname van het natte profiel (notitie met kenmerk P d.d. 19 maart 2015). Uit deze hydraulische quickscan volgde de volgende conclusie: P maart

7 De aanpassing van de IJsselkade Zuid in Zutphen zorgt voor een lokale opstuwing van circa 3 mm. Over het geheel genomen is de opstuwing minder dan 0,5 mm. Met deze orde van effecten kan gesproken van een ingreep die vrob is. Op grond van het feit dat binnen het programma RidS van gemeente Zutphen een heel aantal buitendijkse ingrepen op stapel staan, is na diverse overleggen met de rivierbeheerder (Rijkswaterstaat Oost-Nederland, RWS-ON) besloten de ingrepen toch integraal te modelleren middels een rekenmodel ter bepaling van de invloed van het totaal aan ingrepen op de rivier. In afwachting van de levering van het formele vergunningenmodel is in de tussentijd en in goed overleg met RWS, gerekend met het Rijntakkenmodel versie BenO13_5. Voor dit model is gekozen aangezien deze de basis vormt voor het vergunningenmodel en daarmee het meeste zal lijken op het vergunningenmodel (BenO15_5). Na beoordeling van de modelresultaten blijkt dat een soortgelijke conclusie kan worden getrokken als in de expert judgement d.d. 19 maart Daarnaast heeft de gemeente Zutphen het plan om de hoge kade met circa 3 meter rivierwaarts te verplaatsen inmiddels verlaten. Als gevolg van de beperkte invloed op de IJssel is in overleg met RWS besloten dat de ingrepen aan de IJsselkade zoals in deze notitie zijn opgenomen niet middels het formele vergunningenmodel hoeven te worden doorgerekend, maar met een expert-judgement, ondersteund door de eerdere modelresultaten, kunnen worden onderbouwd. In deze notitie wordt deze onderbouwing gegeven. 4 Methodiek en uitgangspunten Zoals in hoofdstuk 3 is aangegeven wordt in deze beoordeling gebruik gemaakt van een expert-judgement (middels een handmatige berekening) ondersteund door de resultaten van een WAQUA-simulatie. Onderstaand volgen enkele uitgangspunten voor beide berekeningen. WAQUA-simulatie Voor de WAQUA-simulatie is gebruik gemaakt van de volgende uitgangspunten: 1. Simulatie op basis van het Rijntakkenmodel versie BenO13_5 2. Verfijning roosterafmetingen (rekencel 40x10) met een factor 5 (rekencel 8x2m). Achtergrond hiervan is dat de ingrepen langs de IJsselkade een zodanig beperkte afmeting hebben dat deze beter gemodelleerd kunnen worden met een verfijnd rekenrooster dan met het oorspronkelijke rooster. Zoals in hoofdstuk 3 is aangegeven is in de WAQUA-simulatie de vervanging van de lage kade (onderdeel 1, hoofdstuk 2) en rivierwaartse verplaatsing van de hoge kade met circa 3 meter opgenomen. De overige ingrepen waren óf te klein om gemodelleerd te kunnen worden óf waren destijds nog niet bekend. Algemeen kan worden gesteld dat de gemodelleerde ingrepen significant groter zijn dan de overige in hoofdstuk 2 opgegeven ingrepen. P maart

8 Handberekening Voor de handberekening is gebruik gemaakt van de volgende uitgangspunten: 1. De hydraulische parameters (stroomsnelheden, waterdiepte, afvoeren etc.) zijn bepaald in het Rijntakken-model BenO13_5 bij een afvoer van m 3 /s bij Lobith. De bijbehorende afvoer op de IJssel is circa m 3 /s. Dit model beschrijft de huidige situatie zonder aanpassing van de IJsselkade in Zutphen. 2. Voor de bepaling van het effect in de nieuwe situatie wordt gebruik gemaakt van de formule van Chezy: vv = CC (ii RR) met v = stroomsnelheid (m/s) C = Chezy-ruwheid (m 1/2 /s) i = verhang in de rivier (-) R = hydraulische straal (m) en de formule voor energiehoogte met vv = (2gg h) v = stroomsnelheid (m/s) g = zwaartekracht (9,81 m/s 2 ) h = waterstandsverschil (m) Voor de handberekening is een spreadsheet opgesteld waarin de gebruikte hydraulische parameters zijn opgenomen. In Bijlage 1 is daarvan een afdruk opgenomen. Daarin is onderscheid gemaakt tussen de hele IJssel (kolom C) en het zomerbed (kolom D). In de bepaling van het effect van de profielverkleining zit het volgende iteratieve proces Profielverkleining => afname breedte => afname nat oppervlak => toename verhang => toename stroomsnelheid => beïnvloeding afvoer De profielverkleining zal niet van invloed zijn op de afvoer door IJssel. Dat betekent dat iteratief gezocht moet worden naar de combinatie verhang <-> stroomsnelheid die past bij de afname van het natte profiel en die leidt tot de afvoer uit de referentiesituatie. Hiervoor is in Excel een macro gedefinieerd die deze vergelijking oplost. P maart

9 5 Effectbepaling Voor ieder van de vijf in hoofdstuk 2 genoemde ingrepen wordt onderstaand een inschatting gegeven van de te verwachten invloed, gebaseerd op de handmatige berekening. Afsluitend wordt ingegaan op de resultaten van de modellering met WAQUA (overall effect ingrepen). 1. Vervanging damwanden lage kade Voor de situatie ter plaatse van de te vervangen damwand (lage kade) wordt een vergelijk gemaakt tussen de maatvoering conform het ontwerpprofiel en een inmeting van de huidige situatie (zie Figuur 5). Uit onderstaande figuur kan worden opgemaakt dat het natte profiel van het zomerbed met circa 8 m 2 afneemt. Figuur 5 Afname nat profiel IJssel als gevolg van vervanging damwand Uit de handmatige berekening volgt dat de vervanging van de damwand lage kade zorgt voor een lokale opstuwing van circa 1,2 mm (zie de middelste groene cel in Bijlage 1). Over het geheel genomen is de opstuwing circa 0,3 mm (zie de rechter groene cel in Bijlage 1). 2. Aansluiting fietspad bovenkade op benedenkade Voor de situatie ter plaatse van de aansluiting van het fietspad op de IJsselkade wordt een vergelijk gemaakt tussen de maatvoering conform het gemiddelde dwarsprofiel van de aan te leggen aansluiting en een inmeting van de huidige situatie (zie Figuur 3). Daarin is met de volgende verplaatsingen rekening gehouden: a. Aanleg fietspad IJsselzijde á 4,7 m breed b. IJsselwaartse verplaatsing lage kade met circa 1 m. Uit onderstaande figuur kan worden opgemaakt dat het natte profiel van het zomerbed met circa 8 m 2 afneemt en dat het natte profiel van de gehele IJssel met totaal 13 m 2 afneemt. P maart

10 Figuur 7 Afname nat profiel IJssel als gevolg van ingreep Uit de handmatige berekening volgt dat de fietsaansluiting in combinatie met vervanging van de damwand lage kade zorgt voor een lokale opstuwing van circa 2,0 mm (zie de rechter groene cel in Bijlage 2). Over het geheel genomen is de opstuwing circa 0,5 mm (zie de middelste groene cel in Bijlage 2). 3. Verwijderen bermconstructie hoge kade en herprofilering lage kade Als gevolg van de herprofilering van het maaiveld van de IJsselkade wordt het gemiddelde maaiveld licht opgetrokken. Tegelijkertijd vervalt de huidige steunberm waarmee het doorstroomprofiel wordt verruimd (zie blauwe pijl in figuur 8). Figuur 8 Uitruil volume door verhoging maaiveld versus vervallen steunberm Hoge kade In geval van hoogwater op de IJssel (een waterstand van 7,8 m+nap bij Zutphen of hoger) blijft het natte profiel grofweg gelijk. Dit betekent dat er geen significante invloed is op het stroombeeld op de IJssel. 4. Vervanging primaire waterkering Havenstraat Met de herprofilering van de primaire waterkering wordt een deel van het bestaande talud vervangen door een damwand met steunberm. Het maaiveld wordt licht verlaagd, het bestaande trottoir vervalt waarvoor een steunberm in de plaats komt. P maart

11 Figuur 9 Projectie herprofilering primaire waterkering Havenstraat op bestaande situatie In geval van hoogwater op de IJssel (een waterstand van 7,8 m+nap bij Zutphen of hoger) blijft het natte profiel grofweg gelijk. Dit betekent dat er geen significante invloed is op het stroombeeld op de IJssel. 5. Herprofilering buitendijks talud primaire waterkering tussen Oude IJsselbrug en Noorderhaven Met het vervallen van de coupure wordt de dijkkruin meer in de richting van de rivier-as verplaatst. Tegelijkertijd wordt de waterkering beter gestroomlijnd tussen de Oude IJsselbrug en de ingang van de Noorderhaven. Figuur 10 Toekomstig dijkprofiel ter plaatse van de huidige coupure in de waterkering P maart

12 Figuur 11 Huidige situatie ter plaats van de coupure in de waterkering Aangezien de dijk qua stroming in de luwte ligt van de Oude IJsselbrug en de dijk beter wordt gestroomlijnd is de inschatting dat de herprofilering geen merkbare invloed heeft op het stroombeeld van de IJssel. Resultaten modellering met WAQUA Met behulp van WAQUA zijn de rivierwaartse verplaatsing van de hoge kade (circa 3 meter over een afstand van 400m) en de rivierwaartse vervanging van de lage kade (circa 1,5 meter over een afstand van 130m) doorgerekend. De betreffende WAQUA-varianten zijn zph_kd_01 en zph_kd_02, zie Figuur 12. Ondanks dat de rivierwaartse verplaatsing van de hoge kade in de herinrichtingsplannen is komen te vervallen, is deze ingreep toch meegenomen in de modelberekening. Door deze ingreep wel mee te nemen wordt het waterstandseffect van de ingrepen op het stroombeeld overschat. Dit levert naar verwachting voldoende compensatie voor de drie ingrepen die eerder (op grond van expert-judgement) als hydraulisch niet-significant zijn aangemerkt. De variant waarin zowel de hoge als de lage kade verplaatsing zijn opgenomen is zph_kd_03. Onderstaand worden de resultaten van de WAQUA-berekening getoond op de rivier-as (Figuur 12) en in het 2D-waterstandsverschil (Figuur 13). P maart

13 Figuur 12 Waterstandseffecten in de as van de IJssel, drie varianten van de kaden Figuur 13 2D-waterstandseffecten in de IJssel, variant zph_kd_03 (hoge en lage kade) Uit de WAQUA-berekening volgt dat de verplaatsing van de lage en hoge kade zorgt voor een lokale opstuwing van circa 3mm (zie de oranje cellen in Figuur 13). Over het geheel genomen is de opstuwing tussen 0 en 1 mm (zie Figuur 12). Dit onderbouwt de resultaten van de handberekening. P maart

14 6 Conclusie De aanpassing van de IJsselkade Zuid in Zutphen zorgt voor een lokale opstuwing van circa 3 mm. Over het geheel genomen is de opstuwing minder dan 0,5 mm. Met deze orde van effecten kan gesproken van een ingreep die vrob is. P maart

15 Bijlage 1 Schermafdruk spreadsheet voor opstuwing Situatie lage kade

16 Energiehoogte v=wortel(2*g*dh) Chezy v=c*wortel(r*i) BASIS Ijssel Zomerbed Afvoer Breedte Snelheid Waterdiepte Verval Hydraulische straal Ruwheid Nat oppervlak verhang profiel verkleining 0 1 meter waterdiepte 0 8 meter Breedte Snelheid Waterdiepte Hydraulische straal Ruwheid Verhang Nat oppervlak Verval Verhoging afvoer doelzoeker

17 Bijlage 2 Schermafdruk spreadsheet voor opstuwing Situatie lage kade en fietspad

18 Energiehoogte v=wortel(2*g*dh) Chezy v=c*wortel(r*i) BASIS Ijssel Zomerbed Afvoer Breedte Snelheid Waterdiepte Verval Hydraulische straal Ruwheid Nat oppervlak verhang profiel verkleining 1 4 meter waterdiepte 8 1 meter Breedte Snelheid Waterdiepte Hydraulische straal Ruwheid Verhang Nat oppervlak Verval Verhoging afvoer doelzoeker