Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland. Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

Transcriptie

1 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

2

3 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen O.M. Weiler J.M. Cornelisse Deltares, 2012

4

5

6

7 HYE-0007, 20 april 2012, definitief Inhoud 1 Inleiding Aanleiding en doelstelling De situatie bij Delfland De opdracht en het verloop van de werkzaamheden Dit rapport, leeswijzer 6 2 Algemene beschrijving zoutlek en mogelijke maatregelen Inleiding en enkele begrippen Hoe werkt het Zoutlek door nivelleren Zoutlek door dichtheidsverschil Algemeen overzicht van maatregelen tegen zoutlek Algemeen Luchtbellenschermen Waterschermen Drempel Eb-debiet of de methode van de lekkende ebdeuren Operationeel beheer van de sluizen Zoutvang 17 3 De schutsluizen van Delfland Vlaardingen Delflandse Buitensluis Vlaardinger Driesluizen Vergelijking tussen de twee sluizen te Vlaardingen Schiedam, de Buitensluis Rotterdam, de Parksluizen 23 4 Ruwe schatting van de zoutlek Zoutgehalte op de Nieuwe Maas Schatting zoutlek door de drie sluizen 27 5 Metingen en analyse van zoutindringing in Delfland Meetgegevens Delfland, begin Vlaardingen Schiedam Rotterdam, de Parksluizen Bodemligging Parkhaven-Overschie Additionele metingen december 2011: chloriniteit Delftse Schie en Parkhaven Algemeen Condities gedurende de dag op de Nieuwe Maas Condities gedurende de dag op de Delfse Schie Verloop van de chloriniteit over de Schie Chloriniteit van het gespuide water Analyse van de verspreiding over de Schie Conclusies 45 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen i

8 HYE-0007, 20 april 2012, definitief 6 Uitwerking van mogelijk maatregelen Parksluizen en Schie Uitgangspunten Operationele maatregelen betreffende het waterbeheer Continu terug pompen schutdebiet Operationeel beheer zoutbuffer op de Schie Terugvoeren zouter water uit een zoutvang Operationele maatregelen bij de sluis Minimaliseren aantal schuttingen Minimaliseren deur-open-tijden Tijdelijke stremming of spertijden Zoutlekbeperkende maatregelen op de sluis Luchtbellenschermen Waterschermen Het aanbrengen van een drempel Het hoger innemen van nivelleerwater 55 7 Samenvatting van te overwegen maatregelen Inleiding Vlaardingen Vlaardinger Driesluizen Delflandse Buitensluis Schiedam Parksluizen Grote Sluis Kleine Sluis 62 8 Samenvatting en Conclusies 65 Bijlagen A Verslag Workshop 24 november 2011 A-1 B Omrekening van geleidendheid en watertemperatuur naar chloriniteit, saliniteit, en dichtheid B-1 C De schutsluizen van Delfland C-1 C.1 Vlaardingen C-1 C.2 Delflandse Buitensluis C-1 C.2.1 Vlaardinger Driesluizen C-4 C.2.2 Vergelijking tussen de twee sluizen te Vlaardingen C-6 C.3 Schiedam, de Buitensluis C-6 C.4 Rotterdam, de Parksluizen C-10 D Verticale verdeling chloriniteit en dichtheid zoals gemeten op 9 december 2011 D-1 E Analyse stremming Juni 2011 E-1 F Conceptueel model werking waterscherm voor Parksluizen F-1 ii Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

9 HYE-0007, 20 april 2012, definitief 1 Inleiding 1.1 Aanleiding en doelstelling De aanleiding en doelstelling voor het huidige project zijn door het Hoogheemraadschap Delfland in het document Verkenning maatregelen zoutindringing sluizen als volgt omschreven: Ook in het droge voorjaar van 2011 is weer gebleken dat zoutindringing bij sluizen een zwak punt in de zoetwatervoorziening van Delfland is. Ten tijde van waterschaarste is een substantieel deel van de wateraanvoer benodigd om het zoute schutwater weg te spoelen en zo verzilting van de boezem onder controle te houden. Het college heeft gevraagd om hier in 2011 een onderzoek naar te laten uitvoeren. De verkenning moet inzicht geven in de mogelijkheden om zoutindringing bij de Delflandse sluizen te verminderen (een aanpak bij de bron). Hierdoor hoeft Delfland ten tijde van waterschaarste minder water van buiten het gebied aan te voeren om het oppervlaktewater zoet te houden. Dit geeft een en ander goed weer. Het doel van de studie is om maatregelen te identificeren die, in een droge periode, de zoutindringing en het waterverbruik kunnen verminderen. De te overwegen maatregelen bestaan uit zowel aanpassingen aan de sluizen, maar ook van hun operationeel beheer. Tevens wordt beschouwd de mogelijke rol die de nabij gelegen gemalen kunnen hebben bij het beperken van zoutlek en zoetwaterverbruik. 1.2 De situatie bij Delfland De figuren op de volgende bladzijde geven een overzicht van het beheersgebied van Delfland, en een uitvergroting van het gebied rondom de drie schutsluizen die de verbinding vormen met de Nieuwe Maas: bij Vlaardingen, Schiedam en Rotterdam (de Parksluizen). Bij Vlaardingen is de verbinding via twee sluizen met daartussen de Buitenhaven. De sluizen worden in meer detail beschreven in Hoofdstuk 3 en Bijlage C. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 3 van 108

10 HYE-0007, 20 april 2012, definitief Figuur 1.1 Overzicht gebied van Delfland Figuur 1.2 Overzicht van de schutsluizen tussen Delfland en de Nieuwe Maas. Ook zichtbaar is het meetpunt Rotterdam (in dit rapport aangeduid als Beukelsbrug ) halverwege de Parksluizen en Overschie en de aftakking naar de Bergsluis voor levering van water aan het Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard. 4 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

11 HYE-0007, 20 april 2012, definitief De waterstand in Delfland wordt gehandhaafd rond een peil van NAP -0,43 m. De waterstand op de Nieuwe Maas varieert met het getij tussen ca. NAP +1,5 m en NAP -0.5 m (door meteorologische effecten kan de variatie groter zijn). In het algemeen staat het water op de Nieuwe Maas dus hoger dan op de binnenwateren van Delfland. Uit deze basisgegevens volgt de verwachting dat door het schutten van schepen, vooral rond hoogwater, er relatief zout water het gebied van Delfland binnenkomt. Aangezien de meeste scheepvaart passeert bij de Parksluizen, en gezien de afmetingen van de sluizen, zullen de Parksluizen daarin de grootse bijdrage opleveren. De zoutindringing wordt op dit moment alleen bestreden door het uitmalen van water. In tijden van voldoende regenval is dit geen probleem, aangezien er toch gemalen moet worden voor de beheersing van het peil. In tijden van droogte kan Delfland water innemen uit het Brielse Meer via het Winsemius gemaal. Een deel van dit water wordt dan bij de Parksluizen weer uitgeslagen om het zoutgehalte te beheersen. Het meetpunt bij de Beukelsbrug, halverwege de Parksluizen en Overschie, is hierbij van groot belang omdat in droge perioden dit meetpunt wordt gebruikt voor het bepalen van de inzet van het gemaal Parksluizen. Het voorkomen van een te hoog zoutgehalte op dat punt is onder meer van belang vanwege de doorlevering van water naar het aangrenzende Hoogheemraadschap van Schieland en de Krimpenerwaard. 1.3 De opdracht en het verloop van de werkzaamheden Na een bespreking op 22 augustus 2011 is een offerte gemaakt voor de uit te voeren werkzaamheden (ref HYE-0002 d.d. 5 september 2011). Hierop is op per brief van 3 oktober 2011 opdracht verleend (kenmerk ). Aan het begin van het project is middels bezoeken aan de sluizen informatie verzameld over de drie locaties. Deze informatie, gecombineerd met algemene informatie over zoutlek door schutsluizen en maatregelen om deze te bestrijden, is gepresenteerd in een interim rapport en besproken tijdens een Workshop op 22 november Een verslag hiervan is opgenomen in Bijlage A. Gedurende deze eerste fase van het project is echter duidelijk geworden dat de in de offerte voorgestelde aanpak niet zou gaan leiden tot het gewenste doel. De beschikbare gegevens, samen met de feedback uit de Workshop, maakten duidelijk dat een herziening van de aanpak noodzakelijk was. De herziening van de werkzaamheden is beschreven in een memo d.d. 21 december 2011 ( HYE-0005) en overeengekomen met de opdrachtgever. Als onderdeel van deze projectherziening is besloten tot een beperkte meetcampagne om de zoutgehaltes op verschillende dieptes langs de Schie en in de Parkhaven vast te stellen. De uitwerking hiervan heeft geleid tot een veel beter begrip van hoe de zoutlek in Delfland tot stand komt, op basis waarvan mogelijke maatregelen zijn getoetst en verder ontwikkeld. Het is echter binnen de huidige opdracht niet mogelijk gebleken om te komen tot heldere kwantitatieve uitspraken over de zoutindringing of over de met verschillende maatregelen te behalen reductie daarvan. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 5 van 108

12 HYE-0007, 20 april 2012, definitief 1.4 Dit rapport, leeswijzer In dit rapport wordt zowel algemene als voor Delfland specifieke informatie gepresenteerd over de zoutindringing bij schutsluizen en hoe deze kan worden aangepakt. In Hoofdstuk 2 worden de processen uitgelegd die een rol spelen in de hydrodynamica van zout- en zoetwater en zoutindringing bij schutsluizen. Ook worden daar de maatregelen behandeld die voor het bestrijden van zoutlek voor handen zijn. In Hoofdstuk 3 worden de sluizen van Delfland kort besproken. Op basis van de verzamelde informatie, en op basis van informatie over het zoutgehalte op de Nieuwe Maas wordt in Hoofdstuk 4 een ruwe schatting gemaakt van de zoutlek door de drie sluiscomplexen. Dit bevestigt dat de zoutlek door de Paksluizen dominant is. In Hoofdstuk 5 wordt een begin gemaakt met een grondiger analyse van de zoutlek in Delfland. Hiertoe worden diverse meetgegevens gepresenteerd en geanalyseerd. In dit hoofdstuk wordt vervolgens ook een analyse gepresenteerd van de verspreiding van het zout vanaf de Parksluizen richting Overschie: deze verspreiding is essentieel voor het begrip zoutlek in de context van Delfland. In Hoofdstuk 6 worden deze inzichten gebruikt bij het formuleren van maatregelen om de zoutindringing te reduceren. Dit hoofdstuk spitst zich toe op de Parksluizen en de Schie. Vervolgens worden in Hoofdstuk 7 de te overwegen maatregelen samengevat. In zeker zin is daarmee dit hoofdstuk het essentiële hoofdstuk van het rapport. Hoofdstuk 8 sluit tenslotte af met een korte Samenvatting en Conclusies. 6 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

13 HYE-0007, 20 april 2012, definitief 2 Algemene beschrijving zoutlek en mogelijke maatregelen 2.1 Inleiding en enkele begrippen Bij het samenstellen van dit hoofdstuk is gebruik gemaakt van de eindrapportage van de recente Ontwerpstudie en Praktijkproef Zoutlekbeperking Volkeraksluizen, Eindrapport van het onderzoek naar mogelijkheden voor de zoutlekbeperking door de Volkeraksluizen na verzilting van het Volkerak- Zoommeer, , april (De tekst is aangepast aan de situatie voor Delfland. De opmaak van de figuren is soms nog specifiek voor de onderzochte situatie bij de Volkeraksluizen, waarbij het Volkerak-Zoommeer de zoute kant van de sluizen is, en het Hollandsch Diep de zoete kant.) Ter introductie en referentie hieronder een lijst met begrippen. Zoutlek Het begrip zoutlek refereert niet primair naar lekkage als gevolg van een onvolkomen afdichting. Met zoutlek wordt bedoeld de hoeveelheid zout die door het schutproces naar de zoete kant wordt getransporteerd. Dit betreft zowel het transport door het schutdebiet (de waterstand in Delfland is bijna altijd lager dan op de Niewe Maas) als door dichtheidsstroming. Lekkage in letterlijke zin kan aan de zoutlek bijdragen (als het verval naar binnen staat), maar zal hiervan in het algemeen slechts een klein deel uitmaken. Door lokaal maatregelen te treffen, zoals spuien, kan de netto zoutlek worden gereduceerd t.o.v. het bruto waarde door het schutten. Eenheid van zoutlek De zoutlek wordt weergegeven in het gewicht van het getransporteerde zout in kg/s of ton/schutting. Zout, saliniteit, chloriniteit Zout-, brak-, zoetwater -luchtbellenschermen Waterscherm Zout, saliniteit en chloriniteit zijn alle termen die gebruikt worden als maat voor de hoeveelheid opgeloste stoffen in het water. Saliniteit (eenheid ppt (parts per thousand) ofwel g/kg) wordt gebruikt wanneer sprake is van (een overgang naar) zeewater en komt overeen met het totaal aan opgelost zout (NaCl). Chloride is het grootste bestanddeel van de opgeloste stoffen in zeewater (circa 1/1.8 aan gewicht), Het chloridegehalte heeft de eenheid mg/l. De omrekening tussen deze eenheden wordt beschreven in Bijlage B. In dit rapport wordt de Nieuwe Maas consequent als zout aangeduid, hoewel het zoutgehalte t.p.v. de Parkhaven beduidend lager is dan in zeewater en bovendien varieert met het getij en de rivierafvoer. Het binnengebied van Delfland wordt als zoet aangeduid. In de voorhavens en de schutkolken vindt de menging tussen zout- en zoetwater plaats, en dit kan aangeduid worden met brakwater. In de praktijkproef bij de Stevinsluizen zijn nieuwe, door Deltares conceptueel uitgedachte luchtbellenschermen beproefd. Deze -luchtbellenschermen zorgen voor een gesloten luchtbellengordijn vanaf de bodem en over de volle breedte van een schutkolk. Een waterscherm wordt gecreëerd door een watervoerende buis op Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 7 van 108

14 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig de sluisbodem, dwars over het sluishoofd, met daarin een dunne spleetvormige opening, waaruit met lage snelheid uniform over de sluisbreedte water stroomt. Het uitstromende water verlaagt lokaal de dichtheid en kan gecombineerd worden met een bellenscherm. lekkende ebdeuren drempel Zoutvang Door bij een lagere buitenwaterstand de schuiven aan beide hoofden op een kier te zetten, kan men een klein debiet door de sluis laten lopen. Ten koste van waterverlies verlaagt dit debiet de dichtheid in de sluiskolk en zo op een efficiënte manier de zoutlek. Door de opening van de sluis (het sluishoofd) lokaal ondieper te maken met een drempel, reduceert de zoutlek. Dit is het gevolg van de vertraging van de dichtheidsstroming en omdat een kleiner deel van de kolk deelneemt aan het uitwisselingsproces. Het zoute water dat na het openen van de binnendeuren de sluis verlaat kan opgevangen worden in een verdiept gebied achter de sluis; de zoutvang. Scheepvaart over een zoutvang moet hierbij voorkomen worden, gezien de menging die zij veroorzaakt. 2.2 Hoe werkt het Zoutlek door nivelleren Omdat het waterpeil in het beheersgebied van Delfland (afhankelijk van het getij) meestal lager is dan het waterpeil in de Nieuwe Maas wordt voor het nivelleren bij het naar binnen schutten zoutwater uit de kolk gelaten, dat de Delflandse vaarten instroomt. Bij het naar buiten schutten, nivelleren naar de Nieuwe Maas toe, wordt zoutwater uit de Nieuwe Maas de sluiskolk ingelaten. Door het schutproces ontstaat dus een netto stroom van zoutwater naar binnen, bepaald door het waterstandsverschil over de sluis, het sluiskolk oppervlak en het aantal schuttingen per tijdseenheid Zoutlek door dichtheidsverschil Dit is echter niet het enige mechanisme. Afhankelijk van de situatie en het verval over de sluis wordt een groot deel van de zoutlek veroorzaakt door uitwisselingsstroming, aangedreven door het verschil in dichtheid tussen zout- en zoetwater. Na het openen van een sluisdeur duikt het zwaardere zoute water onder het lichtere zoete water. Figuur 2.1 is een foto van een sluiskolk in een laboratoriumopstelling, aanvankelijk gevuld met zoetwater, die aan de linkerkant open is gezet naar een zoute voorhaven. Het zwaardere zoute water stroomt van links (rood gekleurd) de sluis in onder het zoete water dat bovenlangs de kolk uit stroomt. 8 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

15 HYE-0007, 20 april 2012, definitief Zout water Zoet water Gesloten sluisdeur Figuur 2.1 Voortplanting van de (rode) zwaardere zouttong naar rechts over de bodem, minder zichtbaar is de retourstroming van lichter zoetwater naar links boven de instromende zouttong, veroorzaakt door het open van de sluisdeur aan de linker kant. Dit stromingsproces ook wel dichtheidsstroming of lock exchange genoemd veroorzaakt een uitwisseling van zout- en zoetwater die veelvuldig beschreven is in de wetenschappelijke literatuur en goed begrepen wordt. Experimenteel en theoretisch blijkt dat deze zogeheten zouttong een snelheid heeft die evenredig is met de wortel van de waterdiepte en ook evenredig is met de wortel van het dichtheidsverschil tussen zout- en zoetwater. Deze uitwisseling treedt zowel op als er naar binnen als naar buiten wordt geschut. Staan de buitendeuren open dan stroomt er zoet water de sluis uit en zout water de sluis in, staan de binnendeuren open dan stroomt er zoet water de sluis in en zout water de sluis uit. Het debiet aan zout water dat door de sluis naar binnen komt wordt bepaald door de waterstand in de sluis, het sluiskolkoppervlak en het aantal schuttingen per tijdseenheid. Over het algemeen is het debiet door uitwisseling groter dan door het nivelleren. Het proces van het schutten van schepen in beide richtingen kan worden verdeeld in 4 fasen: 1 De sluisdeur aan de zoute kant staat open; eerst varen de schepen uit en daarna varen andere schepen de sluis weer in; 2 De sluisdeuren zijn gesloten en het waterpeil wordt genivelleerd naar het peil van de zoete kant; bij Delfland zal hierbij i.h.a. zouter water uit de kolk worden geloosd naar de Schie, wat bijdraagt aan de zoutlek; 3 De sluisdeur aan de zoete kant staat open; de schepen varen uit en daarna varen andere schepen de sluis weer in; in deze fase zal er een uitwisselingsstroming optreden (hieronder verder uitgewerkt) die bijdraagt tot de zoutlek; 4 De sluisdeuren zijn gesloten en het waterpeil wordt genivelleerd naar het peil van de zoute kant. Deze 4 fasen worden hieronder verder uitgewerkt. In de Figuren bij Fase 1 en 3 wordt een situatie weergegeven waarin de waterstand aan de zoute zijde lager staat dan aan de zoete zijde; dit is voor Delfland weliswaar een ongebruikelijke situatie, maar het toont aan dat dit proces van zoutindringing geen verband houdt met de richting van het verval. Fase 1: Figuur 2.2 toont het gedrag van zoutwater als de sluisdeur aan de zoute kant (Nieuwe Maas) is geopend. Wanneer de zouttong aan het andere kolkeinde de gesloten sluisdeuren bereikt klimt de zouttong naar het wateroppervlak en begint aan de weg terug richting de geopende sluisdeuren. Aan het wateroppervlak stroomt voortdurend zoeter water de kolk uit. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 9 van 108

16 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig Aan het einde van de reis van de zouttong door de kolk blijkt aan het wateroppervlak nog een restant oorspronkelijk kolkwater achter te blijven. Dit restant blijkt circa 10% van het kolkvolume boven de drempel te zijn. Dit restant stroomt de kolk zo traag uit dat zelfs bij lange openingstijd van de sluisdeuren het restant grotendeels in de kolk achterblijft en wordt meestal buiten beschouwing gelaten. Om twee redenen stopt de zout- zoet uitwisseling: of de kolk is (voor circa 90%) met zoutwater uitgewisseld of de sluisdeuren worden gesloten. Worden de deuren eerder gesloten dan de reistijd van de zouttong heen en weer door de sluiskolk, dan wordt er minder volume uitgewisseld en zal de zoutlek evenredig kleiner zijn. Nieuwe Maas Delfland a zoet Nieuwe Maas Delfland b zoet Nieuwe Maas Delfland c zoet Figuur 2.2 Verschillende stadia tijdens het verplaatsing van de zouttong; sluisdeur open aan zoute zijde; Stadium a: Stadium b: Stadium c: zouttong van water uit de voorhaven aan de Nieuwe Maas dringt de kolk in en verdringt zoetwater de kolk uit,; na reflectie tegen de gesloten sluisdeuren reist de zouttong terug naar de zoute zijde, de aandrijving van de zouttong stopt na het sluiten van de sluisdeuren. De kolk is nu zouter dan voor het openen van de sluisdeuren. Een restant zoeter kolkwater blijft achter in de toplaag. Fase 2: Tijdens het nivelleren naar de zoete kant zal (bij dit verval) de kolk worden aangevuld met zoet water, waardoor de kolk weer wat minder zout wordt. In het geval van Delfland wordt er juist brak water geloosd op de Schie. Fase 3: Figuur 2.3 toont het uittreden van de zouttong als de sluisdeuren aan de zoete zijde openstaan. Op dit moment treedt er zoutlek naar het binnengebied van Delfland op: er wordt zout naar de zoete zijde gebracht. De kolk vult zich in deze fase met zoeter water. Er is een transport van zout zonder een netto transport van water. 10 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

17 HYE-0007, 20 april 2012, definitief a Nwe Waterweg Delfland zoet b Nwe Waterweg Delfland zoet c Nwe Waterweg Delfland zoet Figuur 2.3 Verschillende stadia verplaatsing zouttong; sluisdeur open aan de binnenkant, de Delflandse zijde; Stadium a: Stadium b: Stadium c: zouttong van brak kolkwater beweegt naar de binnenkant terwijl zoetwater uit de binnenkant de kolk in stroomt, de voorraad brak kolkwater raakt op waarmee de aandrijving van de zouttong verdwijnt, bij tijdig sluiten van de sluisdeuren zakt het restant zouttong (niet getekend) uit en vormt een zoutere laag op de kolkvloer. De kolk is nu zoeter dan voor het openen van de sluisdeuren. Fase 4: Tenslotte wordt er in Fase 4 genivelleerd naar de zoute kant. Bij het getoonde verval zal daarbij het brakke water uit de sluis worden geloosd naar de rivier. Bij Delfland word de kolk aangevuld met zout water uit de rivier. De figuren laten zien hoe het dichtheidsverschil er toe leidt dat er zout water van de zoute kant naar de zoete kant wordt getransporteerd, ook als het verval de andere kant op staat. Ook maakt het duidelijk dat de tijd die nodig is voor een volledige uitwisseling van de kolk wordt bepaald door de lengte van de kolk en de loopsnelheid van de zoute tong in relatie met tot de deur-open-tijd. De voorgaande beschrijving laat de invloed van scheepvaart op het uitgewisselde volume buiten beschouwing. Uit metingen op de Stevinsluis blijkt dat het scheepsvolume in de sluis een gering effect (globaal +10%) heeft op de zoutlek. Een ander effect van de scheepvaart is de menging van het water in de kolk, met name door de werking van de schroef. Dit effect is juist wel meegenomen: er wordt steeds uitgegaan van een volledig gemengde kolk met brak water aan het begin van de uitwisseling door dichtheidsstroming. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 11 van 108

18 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig 2.3 Algemeen overzicht van maatregelen tegen zoutlek Algemeen Op dit moment wordt door Delfland de zoutindringing in droge perioden tegen gegaan door het uitslaan van water bij de gemalen. Hiermee wordt niet alleen de zoutlek door het nivelleren bestreden, maar ook de zoutlek door de dichtheidsstroming. Het grote nadeel van deze aanpak is dat dit veel water kost, juist in perioden dat water schaars is. Toch zal het noodzakelijk blijven om water terug te voeren naar de Nieuwe Maas. Het volume zal daarbij ten minste gelijk zijn aan het debiet dat door het schutten naar binnen komt; met dat debiet komt zout mee naar binnen. Het is daarbij de uitdaging om het water dat naar binnen komt zo zoet mogelijk te laten zijn, en het water dat wordt teruggevoerd zo zout mogelijk. Merk daarbij op dat het terugvoeren van het schutdebiet nog niet leidt tot een netto gebruik van water. De tweede benadering voor het beperken van de zoutlek is gericht op het beperken van de zoutlek door dichtheidsstroming. Zoals gezegd wordt hiermee wel zout naar binnen getransporteerd, maar is er netto geen transport van water. Uit paragraaf 2.2 kunnen we een aantal factoren afleiden die de grootte van dit deel van de zoutlek door een sluiskolk bepalen. Daaruit volgt direct hoe de zoutlek te beperken is. Zoutlek beperkende middelen grijpen op een of meer van deze factoren aan. Met de hier gepresenteerde maatregelen is ervaring opgedaan tijdens de praktijkproef op de Stevinsluizen (zie Uittenbogaard e.a. 2011). Factor Zoutlek neemt af als Zoutlek beperkende maatregel 1. Verschil in zoutgehalte tussen kolk en voorhaven kleiner wordt Luchtbellenscherm Waterscherm Lekkende ebdeuren 2. Waterdiepte in de sluis ondieper wordt Drempel (drempelhoogte) 3. Openingstijd sluisdeuren korter wordt # Operationeel beheer 4. Aantal schuttingen kleiner wordt Meer schepen per schutting, niet leeg terug schutten, stremmingen Aan de deuropentijd zit een bovengrens, namelijk als 90% van het water in de kolk is uitgewisseld heeft een langere deuropentijd geen verdere invloed op de zout- zoet uitwisseling. Tabel 2.1 Overzicht van factoren die bepalend zijn voor de zoutlek door dichtheidsstroing en van potentiële zoutlek beperkende middelen De maatregelen zijn op meerdere manieren in categorieën in te delen. Een belangrijke indeling is of de maatregel permanent ingrijpt op de sluis of de operatie (zoals een drempel, als die permanent aanwezig is) of dat de maatregel alleen hoeft te worden ingezet in geval de noodzaak zich voor doet. Het is ook belangrijk om onderscheid te maken tussen maatregelen zonder extra waterverbruik en maatregelen met extra waterverbruik, dit omdat het verbruik van zoetwater zoveel mogelijk beperkt moet worden. Een luchtbellenscherm en drempelverhoging behoren tot de eerste categorie en een waterscherm en lekkende ebdeuren (mogelijk) tot de tweede categorie, afhankelijk of het water van het schutdebiet ook hiervoor kan worden ingezet. 12 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

19 HYE-0007, 20 april 2012, definitief Het operationele sluis- en scheepvaartbeheer vallen enigszins buiten deze indeling. Het is in principe niet een hardware maatregel, maar meer een afweging van belangen. Hierop wordt apart ingegaan in Paragraaf Er is ook een andere zoutlek beperkend middel dat niet direct ingrijpt op het uitwisselingsproces in de sluiskolk, namelijk een zogenaamde zoutvang. Hiermee kan met het teruggevoerde water (het schutdebiet of meer dan dat) zoveel mogelijk zout worden getransporteerd. Deze komt aan het eind van dit hoofdstuk aan de orde Luchtbellenschermen Het beperken van zoutindringing door luchtbellenschermen is ook in het verleden al vaak toegepast. In het verleden bestonden deze systemen uit relatief eenvoudige geperforeerde buizen. Om redenen van onderhoud en wegens de soms ongunstige balans tussen energiekosten en effectiviteit zijn op sommige plaatsen de installaties weer verwijderd. De werking van een luchtbellenscherm is schematisch weergegeven in Figuur 2.4. De opstijgende luchtbellen van een bellenscherm nemen vanaf de bodem omgevingswater mee; maal hun eigen volume. Dit omgevingswater wordt vanuit de voorhaven en vanuit de kolk aangezogen en ter plekke van het luchtbellenscherm omhoog gebracht waardoor er naast het bellenscherm een grote circulatiecel ontstaat; omgevingswater (zoutpad 0) dat anders de zouttong zou voeden. Zowel aan de zoute zijde (zoutpad I in Figuur 2.4) als aan de zoete zijde (zoutpad III) ontstaat een circulatiepatroon. Een deel van het meegesleurde zoute water mengt naar de kolk (zoutpad II) en een deel van het meegesleurde zoete(re) water mengt richting de zoute kant (zoutpad niet aangegeven). Aan de zoete kant van het bellenscherm ontstaat een gemengde waterkolom met een lager zoutgehalte dan de waterkolom in de voorhaven. De zout- zoet uitwisseling gaat nu vanaf dit punt ingesteld worden (zoutpad V). Omdat het zoutverschil echter (veel) lager is, loopt de zouttong aanzienlijk trager de kolk in. Bij een gelijke deur-open-tijd geeft een schutting met bellenscherm een lagere zoutindringing. Worden de deuren zeer lang extreem open gelaten dan zal zonder bellenscherm een sluis na b.v. 15 minuten volledig uitgewisseld zijn en met bellenscherm pas na b.v. 60 minuten. Staan deuren langer open dan voorgaande 60 minuten dan heeft het geen zin om het bellenscherm aan te zetten. Extra aandacht moet er nog besteed worden aan de teen van het luchtbellenscherm (dat wil zeggen bij de bodem van de kolkvloer). Daar is enerzijds het luchtbellenscherm nog relatief zwak (door weinig verticale impuls van het door de bellen meegenomen water) en anderzijds is de druk van het zoutverschil juist het grootst. De teen zal meestal zout water doorlaten (zoutpad IV in Figuur 2.4). Deze zoutdoorlaat drijft ook de zouttong aan en beperking van het lekken door de teen is dus belangrijk voor een effectieve beperking van de zoutlek. Het beschermen van de teen van een bellenscherm is mogelijk door ze met een drempel of waterscherm te combineren. Door het toepassen van luchtbellenschermen aan beide kanten van een sluiskolk zal de zoutlek verder reduceren dan bij toepassing aan slechts één kant. Het rendement zal echter niet verdubbelen: dit komt doordat het eerste scherm de saliniteit in de kolk zal beïnvloeden waardoor het rendement van het tweede scherm zal afnemen. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 13 van 108

20 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig Nieuwe Maas Figuur 2.4 Zoutlek beperkende werking luchtbellenscherm ondersteund met een waterscherm (lichtblauwe band) op zout- zoet overgang (geopende sluisdeur) in verticale langsdoorsnede van een kolk. (0) Toestromend zout aangedreven door horizontale verschillen in zoutgehalten (I) (II) (III) (IV) (V) Opwaarts transport van zout en retourstroming naar de zoute zijde. Menging van zout water met kolkwater in het luchtbellenscherm en dus transport van zout naar de kolk. Recirculatie van inkomend zout en aangedreven door het luchtbellenscherm. Zout dat door de teen van het luchtbellenscherm dringt. De vorming van een zwakke zouttong door de beperkte levering van zout water en de menging met het zoetere kolkwater. De hoeveelheid zout die via een luchtbellenscherm alsnog wordt doorgelaten kunnen we vergelijken met wat een ongeremde zouttong aan kg/s zout zou leveren. We noemen de verhouding de doorlaatfractie. De techniek van zout- zoet scheiding met luchtbellenschermen is inmiddels klassiek en gebaseerd op het toonaangevende werk van Abraham en v.d Burgh [1962]. Zij beproefden deze techniek zowel in het laboratorium als in diverse sluiskolken met kolkdiepten van 5 m tot 15 m en bereikten doorlaatfracties tot zelfs circa 0,15 wat betekent dat slechts circa 15% van de ongeremde zouttong werd doorgelaten. Door Uittenbogaard e.a. [2010] zijn vergelijkbare metingen uitgevoerd in de Stevinsluis. Bij deze metingen zijn de bellenscherm in combinatie met aanvullende maatregelen beproefd en bovendien is ook het effect van scheepvaart mee onderzocht: de sluis was tijdens deze metingen gewoon in bedrijf. Aangetekend moet worden dat beide onderzoeken zijn uitgevoerd bij een relatief groot dichtheidsverschil over de sluis Waterschermen Innovatief is het idee dat de doorlaatfractie van een luchtbellenscherm nog lager kan worden door een waterscherm naast het luchtbellenscherm aan te brengen. Figuur 2.4 toont het concept achter dit idee. Naast het zoute omgevingswater dat door het bellenscherm aangezogen wordt, biedt het waterscherm ook zoetwater aan. In zoutpad II wordt het luchtbellenscherm nu primair gevoed met zoetwater uit het waterscherm in plaats van met zoutwater. Tevens vormt de verticale impuls van de waterstraal een barrière voor de zouttong. Van belang is wel de juiste mengverhouding toe te passen tussen de debieten van lucht en van zoetwater. 14 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

21 HYE-0007, 20 april 2012, definitief Uit de metingen in 2010 blijkt dat een waterscherm ook afzonderlijk dus zonder luchtbellenscherm kan worden toegepast, hoewel dit voor zover bekend nog nergens als zelfstandige zoutlek beperkende methode is gebeurd, omdat het functioneren als een barrière om een groot debiet aan water zou vragen.. Bij een beperkter debiet verlaagt het waterscherm de saliniteit in de voorhaven en verlaagt de daarmee indirect de snelheid van indringen Drempel De eerste bijdrage van een drempel is gelegen in het beperken van de effectieve waterdiepte van de sluis en het sluishoofd. Met de kleinere diepte van het sluishoofd wordt de snelheid van de dichtheidsstroming lager. Daarnaast beperkt de drempel het volume van de kolk dat effectief kan deelnemen aan de uitwisseling. Beide effecten leiden ertoe dat de uitwisseling en daarmee de zoutlek kleiner worden. Naast dit directe effect kan een drempel van waarde zijn voor het beschermen van de teen van het luchtbellenscherm, daar waar de doorlaat relatief groot is. De menging van zout en zoet volgens pad II (Figuur 2.4) blijft dan wel intact. Hierdoor zou een luchtbellenscherm ondersteund met een drempel minder effectief kunnen zijn dan een luchtbellenscherm ondersteund met een waterscherm. Uiteraard moet een drempel niet tot onaanvaardbare belemmeringen voor de scheepvaart leiden. In het geval van Delfland zou een drempel aan de zoute kant beperkend kunnen zijn voor de diepgang van de scheepvaart in de periode rond LW op de Nieuwe Maas. Een drempel aan de zoete kant heeft dit nadeel in mindere mate Eb-debiet of de methode van de lekkende ebdeuren De aanduiding van de methode van lekkende ebdeuren verwijst naar een situatie die ontstaat als de sluisdeuren zoetwater lekken (door de rioolschuiven op een kier te zetten of gewoon door slecht sluitende of slecht onderhouden ebdeuren) van een hogere zoete waterstand naar een lagere zoute waterstand. Dit leidt tot een continue tegenstroom van zoetwater door de sluiskolk (tegen de zoute stroming in), die effectief het aanwezige zoute water terugdringt en vervangt. Omdat het waterpeil in Delfland meestal lager is dan het waterpeil op de Nieuwe Maas is dit een groot deel van de tijd niet mogelijk. Om tegen het verval in de kolk met zoetwater door te spoelen zou er echter een of twee pompen ingezet kunnen worden, waarmee dan hetzelfde effect kan worden bereikt. Figuur 2.5 toont het concept voor de methode van lekkende ebdeuren. (Zie ook Roelfzema, 1977; bij dat onderzoek voor de Volkeraksluizen is een vergelijkbare, maar niet gelijke methode van lekkende ebdeuren toegepast.) In dit concept worden de lekkende ebdeuren in iedere fase van de schutcyclus ingezet. Dit heeft als consequentie dat het nivelleren (iets) langer kan duren. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 15 van 108

22 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig Nieuwe Maas Delfland zoet Figuur 2.5 Schematische voorstelling van lekkende ebdeuren voor een situatie met een verval richting de zoute kant. Bij Delfland is dit verval meestal niet voorhanden en zal een doorstroming door pompen moeten worden gerealiseerd. In dit voorbeeld worden de lekkende ebdeuren in iedere fase van de schutcyclus ingezet: Er is altijd een stroming van de zoete kant door de kolken (gestippelde pijlen) naar de zoute kant. Dit waterverbruik brengt zout uit de kolken terug naar de zoute kant. De percentages zijn (indicatief) de fractie van opening (kierstand) van de rinketschuiven. Voor Delfland zal een pompdebiet moeten worden uitgewerkt Operationeel beheer van de sluizen deur-open-tijden Geen van de maatregelen zoals hierboven beschreven kan de zoutlek geheel voorkomen. Wel dragen ze bij tot een vertraging van de uitwisselingsstroming, waardoor de benodigde tijd voor een volledige uitwisseling erg lang wordt. Door nu te zorgen dat de deuren niet langer open staan dan strikt noodzakelijk wordt de zoutlek effectief bestreden. Dit houdt bijvoorbeeld in dat de deur pas open gaat als het schip ook daadwerkelijk kan uitvaren (dus niet eerst de deur openen en pas daarna de verkeerbrug openen, maar liever andersom, of gelijktijdig). Ook houdt dit in dat de deuren aan beide zijden gesloten moeten worden als er geen aanbod van schepen is, of het tussentijds sluiten van de deur als er veel tijd zit tussen het uitvaren van schepen en het invaren van schepen. beperken aantal schuttingen Om de zoutlek te verminderen kun je binnen operationeel beheer ook denken aan het reduceren van het aantal schutcycli door niet (of minder vaak) leeg terug te schutten, en door te bevorderen dat er (voor zover mogelijk) meerdere schepen per schutting mee gaan. Ook zijn in tijden van water-tekort tijdelijke stremmingen te overwegen. De effectiviteit hiervan 16 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

23 HYE-0007, 20 april 2012, definitief hangt samen met de variatie in de waterstand (zoutlek door schutdebiet) en/of de variatie in het zoutgehalte aan de buitenkant (zoutlek door dichtheidsstroming). Algemeen Operationele maatregelen zijn aantrekkelijk omdat ze de waterbeheerder geen geld kosten. (Ze leiden uiteraard wel tot kosten voor de scheepvaart, dan wel de verladers.) Ze vragen echter wel veel communicatie, en de effectiviteit ervan wordt bepaald door de sluismeester, die gedurende de operatie steeds een afweging moet maken tussen de dienstverlening aan de scheepvaart, aan het beperken van de zoutlek Zoutvang Een zoutvang is een verdiept gedeelte van de voorhaven aan de zoete kant, bedoeld om de uit de kolk stromende zouttong in op te vangen. Door de grotere dichtheid zal de zouttong de neiging hebben in deze diepere put te blijven liggen. Door middel van een spuikoker, met pompen of onder vrij verval, wordt er continu of regelmatig zoutwater uit de zoutvang teruggevoerd naar de zoute zijde. Een dergelijke voorziening is aangebracht bij de Westsluis van Terneuzen. Ook voor de situatie bij de Volkerak sluizen is onderzocht of een zoutvang van additionele waarde zou kunnen zijn om de zoutlek, na toepassen van de andere maatregelen, verder te reduceren (Weiler e.a., 2012). De conclusie uit die studie is dat de meerwaarde zeer beperkt is in een situatie waar scheepvaart over een relatief ondiepe zoutvang varen. Als de zoutvang de enige maatregel is, en als menging door scheepvaart kan worden beperkt (door de zoutvang uit het bereik van de schroefstralen te houden) kan een zoutvang een effectieve maatregel zijn. Voor Delfland kan een zoutvang een manier zijn om met het terugvoeren van het schutdebiet zoveel mogelijk zout terug te voeren. De effectiviteit hiervan zal samenhangen met de mate van gelaagdheid in de Coolhaven: het is de vraag of het instromende water samenhangend met het schutdebiet en met de dichtheidsstroming een onderlaag vormt die effectief kan worden aangezogen voor het terugvoeren ervan naar de rivier. Een effectieve zoutvang zal mogelijk/waarschijnlijk vragen om lokaal baggerwerk en een lagere aanzuig naar een aparte pomp met een goed gekozen debiet. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 17 van 108

24

25 HYE-0007, 20 april 2012, definitief 3 De schutsluizen van Delfland In dit hoofdstuk wordt een beknopt overzicht gegeven van de schutsluizen die de verbinding vormen van Delfland met de Nieuwe Maas. Een uitgebreidere beschrijving van alle verzamelde gegevens, zoals o.a. verkregen tijdens een bezoek aan de schutsluizen, is opgenomen in Bijlage C. De belangrijkste afmetingen van de sluizen en het aantal schuttingen is ook te vinden in Tabel 4.1 waar een ruwe schatting wordt gepresenteerd van de zoutlek door de verschillende sluizen. 3.1 Vlaardingen De verbinding tussen het binnengebied van Delfland, de Vlaardingervaart, met het zoute water van de Nieuwe Maas bestaat bij Vlaardingen uit twee sluizen met daartussen de Buitenhaven van Vlaardingen. Hieronder is de situatie afgebeeld (Nieuwe Maas links, binnengebied van Delfland rechts, dus het noorden is aan de rechterzijde van figuur). Delflandse Buitensluis Vlaardinger Vaart Buitenhaven van Vlaardingen Vlaardinger Driesluizen Figuur 3.1 Situatie Vlaardingen (Noorden naar rechts) met links de Nieuwe Maas. De Delflandse Buitensluis sluit Delflandse Buitensluis hier op aan met een buitenvoorhaven en sluit aan op de Buitenhaven van Vlaardingen. Doorvaart voor kleine schepen richting Delfland (Vlaardingervaart) is mogelijk via de VlaardingerDriesluis. De Delflandse Buitensluis in Vlaardingen verbindt de Buitenhaven van Vlaardingen met de Nieuwe Maas (Scheur). Een bovenaanzicht is gegeven in Figuur 3.2. De sluis is gebouwd in 1988 en heeft in beide sluishoofden enkele tweezijdig kerende draaideuren met vergrendeling. De sluis wordt voornamelijk gebruikt voor pleziervaart, waarvan het grootste deel ligplaats neemt in de Buitenhaven. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 19 van 108

26 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig Het schutproces is afgestemd op een drietal bruggen, een (drukke) verkeerbrug aan de buitenzijde en een spoor- en verkeersbrug aan de binnenzijde. Over de spoorbrug passeert 4*/uur een tweetal treinen op vaste tijdstippen. In de toekomst wordt dit mogelijk een metrolijn met meer dan 8*/uur een passage. Figuur 3.2 Situatie Delflandse Buitensluis te Vlaardingen (Noorden naar rechts). De sluis is ingesloten door een verkeersbrug en een spoorbrug en aansluitend een fiets / voetgangersbrug. Bediening is afgestemd op de spoorweg dienstregeling. Het peil in de Buitenhaven is ongeveer +0.46m NAP, dus gemiddeld hoger dan de Nieuwe Maas. De constructie van de deuren en schuiven is afgestemd op de waterkerende functie: ze sluiten goed af als de waterstand op de rivier hoger is dan in de haven. Echter, de schuiven lekken als de buitenwaterstand lager is de waterstand in de haven. In deze periode zakt de waterstand in de haven cm. Dit water wordt weer aangevuld door rond hoogwater vanaf de rivier water in te laten naar de haven. Hiermee wordt ieder getij een grote hoeveelheid zout water in de Buitenhaven gebracht Vlaardinger Driesluizen Hoewel de naam een meervoud aanduidt betreft het hier één sluis, van bescheiden afmetingen. De situatie is weergegeven in Figuur 3.3. De Vlaardinger Driesluizen verbindt de Vlaardinger Vaart (waterpeil -0,43 m NAP) met de Buitenhaven (waterpeil +0,46 m NAP). Er staat over deze sluis dus continu een verval van ca. 0,9 m richting de Vlaardingervaart. De afdichtingen van de deuren zijn gemaakt van hardhout en lekken t.p.v. de overgang van water en lucht richting de Vlaardingervaart met ca. 10 l/s. Direct naast de sluis is begin 2011 een tijdelijk gemaal aangebracht met een capaciteit van 10m3/min dat water uit de Vlaardingervaart naar de Buitenhaven pompt. Op de Vlaardingervaart is alleen kleine pleziervaart. De sluis bevindt zich onder een weg en heeft 20 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

27 HYE-0007, 20 april 2012, definitief daardoor een beperkte doorvaarthoogte. Scheepvaart wordt geschut door het inwerpen van geldstukken, de schutting verloop aansluitend automatisch. Figuur 3.3 Situatie Vlaardinger Driesluizen (Noorden naar rechts). De sluis sluit aan op de Buitenhaven van Vlaardingen (links) en de Vlaardingervaart (rechts), de sluis is gelegen onder een vaste brug. Naast de sluis is een klein gemaal dat water van de Vlaardingervaart in de Buitenhaven pompt. De sluis werkt middels zelfbediening, geschut wordt op basis van het inwerpen van munten Vergelijking tussen de twee sluizen te Vlaardingen Uit de verzamelde gegevens (Bijlage C) is op te maken dat de Vlaardinger Driesluizen maatgevend zijn voor de zoutindringing naar Delfland: het gaat om aanzienlijk minder schuttingen dan bij de Delflandse Buitensluis met een veel kleinere kolk. Het lijkt dus niet heel zinvol om te proberen het zout bij de Delflandse Buitensluis tegen te houden, aangezien de zoutlek veel eenvoudiger bij de Vlaardinger Driesluizen is op te lossen. Anderzijds, indien de rinketschuiven van de Buitensluis niet zouden lekken, zou de Buitenhaven mogelijk veel zoeter worden, waardoor de situatie sterk zou verbeteren. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 21 van 108

28 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig 3.2 Schiedam, de Buitensluis De situatie te Schiedam is weergegeven in de onderstaande twee figuren. Schiegemaal Buitensluis loswal locatie beroepsvaart om te keren Figuur 3.4 Situatie te Schiedam (Noorden naar rechts), rechts van de sluis de Nieuwe Maas en buitenhaven. De vaarweg aan de binnenzijde van de sluis, splitst zich in twee vaarwegen door Schiedam. De meest westelijke vaarweg heeft een aftakking richting het Schiegemaal (8 m 3 /s). Figuur 3.5 Situatie Buitensluis te Schiedam (Noorden naar rechts), de sluis is buitendijks gelegen. Het binnenhoofd van de sluis is onderdeel van de zeedijk op Deltahoogte en heeft dubbele deuren. Het grondwaterpeil in het gebied rondom de sluis staat in verbinding met de waterstand in de sluiskolk. 22 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

29 HYE-0007, 20 april 2012, definitief De Buitensluis in Schiedam verbindt de Schiedamsche Schie (Delfland) met de Nieuwe Maas. De sluis is omstreeks 1978 gebouwd en is functioneel in goede staat. Het aantal schuttingen van de sluis bedraagt ca. 2 per dag voor beroepsvaart en ca. 10 per dag voor pleziervaart. De sluis bevindt zich voornamelijk buiten de dijk op Deltahoogte. Het binnenhoofd is onderdeel van deze dijk en is voorzien van een dubbel stel vloeddeuren. De sluiskolk is opgebouwd uit een damwand afgedekt met een betonnen ligger. Rondom de sluiskolk (buiten de dijk) is een grindbed aangebracht waarin het waterpeil mee- ademt met de waterstand in de sluis, de sluiswand is daardoor over een bepaalde lengte voorzien van openingen. Het nivelleringsvolume en uitwisselingsvolume is daarmee groter dan volgt uit de afmetingen van de kolk. 3.3 Rotterdam, de Parksluizen Het sluizencomplex van de Parksluizen ligt centraal in Rotterdam en verbindt de Delfse Schie met de Nieuwe Maas. Het complex bestaat uit twee sluizen: de Grote sluis en de Kleine sluis. Direct naast de sluis ligt het Parkgemaal, dat water vanuit de binnenvoorhaven / Coolhaven naar de buiten voorhaven / Parkhaven uitslaat. Figuur 3.6 Situatie te Rotterdam (Noorden naar rechts). De Parksluizen sluit Zuidelijk met een ruime voorhaven (Parkhaven) aan op de Nieuwe Maas en Noordelijk via de Coolhaven op de Delfse Schie. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 23 van 108

30 HYE-0004, 18 november 2011, voorlopig Figuur 3.7 De Parksluizen te Rotterdam (Noorden naar rechts)bestaan uit, een grote sluis met aan beide zijden een beweegbare brug en roldeur en een kleine sluis met aan beide zijden een vaste brug en een vizierdeur. Westelijk direct naast de sluis is het Parkgemaal (20m 3 /s) gelegen dat water uit de Coolhaven naar de Parkhaven pompt. Het sluizencomplex is omstreeks 1933 gebouwd en staat op een monumentenlijst. Het buitenhoofd is op Deltahoogte. De Grote Sluis heeft roldeuren (open/sluittijd ~50s) en wordt genivelleerd met omloopriolen (~2 stuks 3*4m 2 ); nivelleren gaat zeer snel (0.5 m verval in minder dan een minuut). De Kleine Sluis heeft Vizierdeuren, die rond een horizontale as omhoog scharnieren. Het nivelleren gebeurt hier door de deur aan de onderzijde op een kier te zetten. Over de Kleine Sluis loopt over de beide hoofden een vaste brug; de Kleine Sluis is daardoor alleen geschikt voor schepen met een beperkte doorvaarthoogte. De Parksluizen schutten snel en hebben een groot aantal schuttingen op een dag zowel naar binnen als naar buiten. Pleziervaart wordt meegeschut met de beroepsvaart. Relatief vaak worden er 2 beroepsschepen tegelijk geschut (ca. 25% van de gevallen). Het aantal lege schuttingen is hoog. Dit duidt erop dat het aanbod van schepen vaak ongelijk verdeeld is over beide richtingen, c.q. dat de dominante vaarrichting wisselt over de dag. Uit de cijfers blijkt dat het aantal schuttingen met de Kleine Sluis veel kleiner is dan met de Grote Sluis (minder dan 20%). In combinatie met de kleinere breedte en diepte zal de zoutindringing door de Kleine Sluis naar verwachting dus veel kleiner zijn dan door de Grote Parksluis. Direct naast de sluis staat het Parkgemaal. Het onttrekt water uit de Coolhaven, direct naast de sluis, en voert dit af direct naast de Grote Sluis in de Parkhaven. In combinatie met het nivelleervolume door de sluizen circuleert hiermee een zeker volume water rond en door de sluis. In verband met voorgenomen maatregelen ten behoeve van de visintrek wordt overwogen ook een kleinere pomp te installeren, naast de bestaande pomp met een capaciteit van 20 m 3 /s. 24 van 108 Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen

31 HYE-0007, 20 april 2012, definitief 4 Ruwe schatting van de zoutlek 4.1 Zoutgehalte op de Nieuwe Maas Om de hoeveelheid zoutlek per sluis te schatten is ook informatie nodig over het zoutgehalte van het rivierwater. Dit zoutgehalte varieert met het getij en de rivierafvoer. Als bron van gegevens over het zoutgehalte gebruiken we de door RWS verzamelde meetdata van de Lekhaven. De locatie van dit meetstation is aan de noordelijke oever van de Nieuwe Maas, tussen Schiedam en de Parkhaven. Er worden elke 10 minuten zoutgehaltes gemeten op drie niveau s, te weten op 250 cm, 500 cm en 700 cm onder NAP. Er is een meetreeks van deze waarden beschikbaar voor de periode De tijdreeksen van de gemeten zoutgehaltes vertonen grote schommelingen, met name rond de kentering van hoogwater. Kortstondige piekwaarden zijn echter geen goede maatstaf voor het zoutgehalte gedurende een aanhoudende droge periode. In een droge periode zal door een lage rivierafvoer het zeewater verder landinwaarts trekken. Dit zal niet leiden tot een kortstondige piek maar een gemiddeld hoger zoutgehalte van het water voor de sluis. We moeten daarom een andere maatstaf kiezen voor het zoutgehalte. De eerste stap in het analyseren van de metingen is het maken van een verdelingsfunctie zoals hieronder weergegeven. (In deze grafiek zijn de metingen van alle drie de niveau s verwerkt.) Wat daarbij opvalt is dat zo n 80% van de waarnemingen onder de 1000 mg/l vallen, en zelfs een groot deel onder de grenswaarde voor Delfland van ca. 270 mg/l. De rivier is in het algemeen dus niet zo heel erg zout. Figuur 4.1 Verdelingsfunctie chloriniteit Lekhaven over de periode (alle dieptes). Uitgezet zijn het aantal waarnemingen binnen een klasse genormeerd met het totale aantal waarnemingen, zowel per klasse als cumulatief. Zoutlek Scheepsvaartsluizen Delfland - Inventarisatie en evaluatie van mogelijk maatregelen 25 van 108