Deze notitie vat de hydrologische oppervlaktewatermodellering samen en wordt als bijlage bij het projectplan gevoegd.

Transcriptie

1 Notitie HASKONINGDHV NEDERLAND B.V. RIVERS, DELTAS & COASTS Aan : Waterschap Peel en Maasvallei Van : Paul Aalders, Sander van den Tillaart Datum : 12 februari 2015 Kopie : Onno de Vrind Onze referentie : BD6057/N0008/903592/Nijm Betreft : Hydrologische modelstudie Tielebeek 1. Inleiding 1.1 Achtergrond De Tielebeek wordt gedeeltelijk heringericht, met als doel om natuurlijke processen de ruimte te geven en de beek vispasseerbaar te maken. De probleemstelling zoals deze benoemd staat in de Vraagspecificatie (Product Eisen, d.d ), is dat de beek, inclusief beekmonding in de Maas niet voldoet aan de status natuurbeek. Het doel van het overkoepelende project is natuurlijk herstel en vispasseerbaarheid. Het vertrekpunt van het ontwerp is het Referentieontwerp (d.d ) en de door Waterschap Peel en Maasvallei (WPM) gestelde eisen en Bindende documenten in de Vraagspecificatie. Deze notitie vat de hydrologische oppervlaktewatermodellering samen en wordt als bijlage bij het projectplan gevoegd. 1.2 Projectgebied en watersysteem De Tielebeek is een beek die ontspringt aan de zuidkant van de stuwwal bij Nijmegen. De beek wordt voornamelijk gevoed door kwelwater en stroomt vanaf de rand van de stuwwal in zuidwaartse richting bij Middelaar in de Maas, zie Figuur 1. De Tielebeek is gelegen in het beheersgebied van Waterschap Peel en Maasvallei (WPM). Aan de Tielebeek is de functie natuurbeek (voormalig Specifiek Ecologische Functie) toegekend. Het stroomgebied van de Tielebeek is in drie delen op te splitsen: Vanaf de bron tot aan de Rijksweg N271. Dit gebied heet het Koningsven De Diepen. Dit deel valt buiten het projectgebied; Vanaf de N271 tot aan de primaire kering van de Maas aan de Bloemenstraat. Dit gebied bestaat uit landbouwgrond; Vanaf de Bloemenstraat tot aan de uitmonding in de Maas. Dit traject ligt in de uiterwaarden van de Maas. Benedenstrooms van de Bloemenkamp ligt het natuurgebied De Gebrande Kamp. De legger van WPM toont de ligging van de Tielebeek ten opzichte van de primaire kering, zie Figuur 2. A company of Royal HaskoningDHV 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 1/47

2 Figuur 1: Ligging Tielebeek Figuur 2: Legger WPM (blauw is primaire watergang, groen is primaire kering) k 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 2/47

3 Figuur 3: Maaiveldhoogte volgens Algemeen Hoogtebestand Nederland (AHN2-50m) Het projectgebied is gedefinieerd door middel van een systeemgrens (WPM d.d ) en loopt vanaf de Rijksweg N271 tot aan de uitmonding in de Maas. Het projectgebied kenmerkt zich door een groot verhang in het benedenstroomse deel vanaf de stuw bij de Bloemenstraat tot uitmonding in de Maas, terwijl het bovenstrooms gebied vanaf de N271 tot de Bloemenstraat een vlakkere ligging heeft, zie Figuur 3. Uit Figuur 3 blijkt dat het benedenstroomse deel van de Tielebeek in een laagte ligt. Vermoedelijk is deze laagte een oude loop van de Maas. Er bevindt zich een stuw (tevens meetstuw) vlak bovenstrooms de Bloemenstraat. Nog wat verder bovenstrooms bevindt zich een vistrap. Een aantal van deze treden zijn in hoogte verstelbaar. De benedenstrooms gelegen treden bestaan uit steenbestorting. Het waterschap is voornemens deze stuw en vistrap te verwijderen, het verhang aan te passen, de beek te herprofileren, te verleggen en meer te laten slingeren op locaties waar ruimte beschikbaar is. 1.3 Modeldoel Het doel van de modelstudie is om de effecten van de herinrichting in beeld te brengen, en om eventuele oplossingen door te rekenen indien het watersysteem niet meer aan de normen en eisen voldoet. 1.4 Leeswijzer Op de volgende pagina een inhoudsopgave gegeven. In hoofdstuk 2 wordt het gebruikte SOBEK-model beschreven. Hierin staan uitgangspunten, randvoorwaarden en keuzes in het proces beschreven. Hoofdstuk 3 bevat de modelresultaten van de huidige situatie. Hoofdstuk 4 bevat de eisen en wensen waar het watersysteem aan moet gaan voldoen, waarna in Hoofdstuk 5 de inrichting en modelresultaten van het heringerichte systeem beschreven staan. De verificatie van de eisen is behandeld in Hoofdstuk februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 3/47

4 Inhoud 1. Inleiding Achtergrond Projectgebied en watersysteem Modeldoel Leeswijzer Modelbouw Uitgangspunten Randvoorwaarden en afvoer Laterale toestroom Profielen en weerstand Duikers Meetstuw Vispassage Huidige situatie Afvoersituaties Modelvalidatie Resultaten huidige situatie Eisen en wensen ontwerp Eisen Wensen Aanvullende eisen / wensen Ontwerp en modelberekeningen Situaties modelresultaten, figuren Modelresultaten, beschrijving Drooglegging Verificatie eisen februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 4/47

5 2. Modelbouw 2.1 Uitgangspunten Van de Tielebeek is een SOBEK model gebouwd dat loopt vanaf de N271 tot aan de uitmonding in de Maas. Het SOBEK model is gebouwd in SOBEK Het betreft een 1D-stationair model. 2.2 Randvoorwaarden en afvoer De benedenstroomse randvoorwaarde is de waterstand op de Maas. De waterstanden van de Maas in de verschillende situaties zijn gehaald uit de Betrekkingslijnen Maas (aangeleverd door WPM). In principe staat de waterstand op de Maas los van de afvoersituatie in de Tielebeek, maar toch is ervoor gekozen om bij een hogere afvoer op de Tielebeek ook een hogere afvoer in de Maas aan te nemen. Deze keuze blijkt in de praktijk weinig invloed te hebben op de Tielebeek, omdat enerzijds de waterstand op de Maas in de verschillende situaties weinig verschilt, en anderzijds het benedenstroomse deel van de Tielebeek zo steil is dat de Maas niet tot ver bovenstrooms doorwerkt. Het model heeft als bovenstroomse randvoorwaarde een stationair debiet waarmee de afvoer van het model wordt opgelegd. In deze studie worden drie verschillende afvoeren doorgerekend in huidige situatie en de ontwerpsituatie (vanaf hier scenario genoemd), namelijk Q5%, Q20%, Q50%. In het scenario wordt ook nog de Q110%-afvoer doorgerekend. De debieten van Q20% en Q50%-MA zijn overgenomen uit de Vraagspecificatie en het Referentieontwerp. Deze debieten worden gebruikt om droogleggingsnormen te toetsen. Deze debieten zijn door WPM statistisch afgeleid op basis van metingen bij de meetstuw. De meetstuw bevindt zich juist bovenstrooms van de Bloemenstraat. Met het waterschap is afgestemd dat de afvoer die op deze locatie afgeleid is, gebruikt kan worden als afvoer van bovenstrooms, dus bij de modelrand ter plaatse van de N271. Benedenstrooms van de meetstuw vindt nog toestroom vanuit laterale watergangen en kwel plaats. Dit wordt verder besproken in paragraaf 2.3. De randvoorwaarden en afvoer zijn samengevat in Tabel 1. Tabel 1: randvoorwaarden SOBEK-model bij verschillende afvoersituaties Debiet N271 [m 3 /s] Waterstand Maas [m +NAP] Q5%MA 0, ,96 (80 m 3 /s) Q20%MA 0,065 +7,96 (80 m 3 /s) Q50%MA 0,120 +7,98 (155 m 3 /s) Q110%MA 0, ,01 (280 m 3 /s) Om een vispasseerbaarheid te toetsen, wordt voor huidige situatie en scenario ook nog de Q5%- MA doorgerekend. De waarde van deze Q5% is afgeleid van het Q20%-debiet (1/4 deel). Voor de toekomstige situatie wordt ook een Q110% situatie doorgerekend, om het risico op inundatie in beeld te brengen. Dit is met inbegrip van een klimaatstoeslag. Het debiet van een 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 5/47

6 Q110%-situatie is afgeleid van de Q100%-situatie die genoemd staat in de Vraagspecificatie (285 l/s). 2.3 Laterale toestroom Er is in het benedenstroomse gedeelte van het model (vanaf de meetstuw) rekening gehouden met instroom van laterale watergangen en kwel. Het waterschap maakt voor het berekenen van stationaire laterale toestromen gebruik van de specifieke afvoerenkaart. Deze kaart bevat een raster, waarop per cel de Maatgevende Afvoer is weergegeven in mm/dag. Allereerst is het afwaterend oppervlak van de Tielebeek benedenstrooms aan de meetstuw bepaald op basis van AHN en leggergegevens. Het afwaterend oppervlak van de Tielebeek is weergegeven in Figuur 4. Het afwaterende oppervlak is naar verwachting in werkelijkheid minder, omdat aannemelijk is dat de Maas een grotere drainerende invloed heeft. Figuur 4: Afwaterend oppervlak benedenstroomse deel Tielebeek Figuur 5 toont de specifieke afvoer per cel die binnen het afwaterende oppervlak vallen. Elke cel is 1 ha groot. Figuur 5: specifieke afvoer (mm/dag) benedenstroomse traject Tielebeek 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 6/47

7 Het benedenstroomse traject van de Tielebeek is vervolgens in 8 delen verdeeld, waarbijj ieder deeltraject een eigen laterale instroom heeft meegekregen. Aangenomen is dat de specifieke afvoerenkaart de Maatgevendee Afvoer weergeeft (100%Q = 27,2 l/s). Tabel 2: Laterale debiet Tielebeek, benedenstrooms aan meetstuw Laterale debiet [m 3 /s] Q5%MA 1,36 l/s Q20%MA 5,4 l/s Q50%MA 13,6 l/s Q110% MA 29,99 l/s Deze debieten zijn vervolgens verdeeld over 8 lateral nodes in SOBEK, naarr rato van het afwaterend oppervlak. In Figuur 6 zijn de locaties van de lateral nodes in SOBEK weergegeven. Figuur 6: ligging lateral nodes in SOBEK 2.4 Profielen en weerstand De afmetingen van de Tielebeek zijn vastgelegd met een aantal dwarsprofielen (Figuur 7) die door een landmeetploeg zijn ingemeten in december Op één locatie is een dummyprofiel toegevoegd om het benedenstroomse deel beter aan te laten sluiten bij de werkelijkheid (zie foto s in bijlage). Tussen de afgebeelde profielen in Figuur 7 wordt het profiel geïnterpoleerd, waardoor op iederee locatie het juiste profiel wordt gehanteerd. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 7/47

8 Figuur 7: ligging dwarsprofielen De weerstand is voor de Q20% %MA vastgelegd op Ks Strickler 15 [m[ 1/3 /s] en voor de Q50% %MA 20 [m 1/3 /s] (zoals besproken met WPM op 8 januari 2015) ). Het benedenstroomsee traject van de Bloemenstraat heeft een duidelijk hogere weerstand zoals tijdens het veldbezoek is geconstateerd (zie foto s in de bijlage). In de Q20%MA situatie is hier een weerstand van Ks Stricklerr 10 [m 1/3 /s] en in de Q50%MA situatie Km 15 [m 1/3 /s] aangehouden. 2.5 Duikers De duikers zijn allemaal ingemeten door dee meetploeg en als zodanig in het model opgenomen. De weerstand is aangenomen op Ks Strickler 75 [m 1/3 /s] waarbij wordt w aangenomen dat er geen obstakels in de duiker aanwezig zijn. De in- en uittree weerstanden zijn vastgezet op 0,5 en respectievelijk 1,0 [-]. 2.6 Meetstuw De meetstuw is in het veld gemeten, de kruinhoogte heeft een vorm van een V met als laagste punt +9,31 m NAP en de breedte is 1,5 m. 2.7 Vispassage 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 8/47

9 De vispassage is met universal weirs opgenomen in het model. Bij de vispassage is de bovenstroomse drempel een stand van 10,10 m +NAP meegegeven (bron: WPM). De benedenstroomse drempels zijn allemaal 7 cm lager. In het veld (zie foto s in de bijlage) zijn twee stortstenen drempels aangetroffen. Deze zijn ook als universal weir met een v-vorm opgenomen in het model. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 9/47

10 3. Huidige situatie 3.1 Afvoersituaties Tabel 3 toont de verschillende afvoersituaties die zijn doorgerekend voor de huidige situatie. De afvoer die hoort bij een Q5%-situatie is niet opgelegd door WPM, maar deze wordt toch doorgerekend. Hierbij is gerekend met de kwart van het bovenstroomse debiet van de Q20%- situatie. Tabel 3: berekende afvoersituaties huidig Situatie Weerstand [m 1/3 /s] Debiet bovenstrooms [l/s] Q5% zomer Q20% zomer Q50% winter Ks = 15, Ks = 10 benedenstrooms aan Bloemenkamp Ks = 15, Ks = 10 benedenstrooms aan Bloemenkamp Ks = 20, Ks = 15 benedenstrooms aan Bloemenkamp Waterstand Maas [m NAP] 16,25 +7,96 1, ,96 5, ,98 13,6 Lateraal debiet benedenstrooms traject [l/s] De gekozen weerstand van de waterlopen is gebaseerd op afspraken met het waterschap (zie Notulen overleg Tielebeek 8 januari 2015). 3.2 Modelvalidatie Op basis van ingemeten waterstanden (momentopname tijdens veldwerkzaamheden in december 2014) is het model op plausibiliteit beoordeeld. Aangezien geen extreme afwijkingen zijn geconstateerd wordt geconcludeerd dat het model plausibel is. 3.3 Resultaten huidige situatie Op de volgende pagina s is voor de huidige situatie in beeld gebracht wat de waterstanden (inclusief lengteprofiel Rijksweg N721 uitstroom Maas), waterdieptes en stroomsnelheden zijn. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 10/47

11 Q5%-MA, huidige situatie Figuur 8: Lengteprofiel 5%Q-MA, huidige situatie In Figuur 8 is het lengteprofiel opgenomen van de Tielebeek vanaf de N271 tot aan de uitmoding van de Maas. De blauwe lijn geeft de berekende waterstand weer bij een Q5% afvoersituatie. Uit de figuur blijkt dat de vispassage voor een opstuwend effect op het bovenstroomse peil heeft zodat hier een kunstmatig hoge waterstand wordt berekend. De waterdiepte is hier ca cm, en de waterlijn nagenoeg vlak. Na de vispassage en de meetstuw loopt de bodem steil af richting Maas en is de waterdiepte klein, ca. 10 cm (dit blijkt ook uit Figuur 9 op de volgende pagina). Ook de waterdiepte in de duikers is klein, variërend van 8 tot 12 cm. Alleen in de duiker onder de Bloemenkamp is de waterdiepte groter (18 cm), omdat deze duiker een diepere ligging heeft. Uit Figuur 10 blijkt dat de stroomsnelheid in de huidige situatie sterk verschilt per traject. Namelijk dat bovenstrooms van de vispassage een lage stroomsnelheid aanwezig is van ca. 0,01 m/s. Deze lage snelheid wordt veroorzaakt door de opstuwing van de vispassage. Benedenstrooms van de vispassage neemt de stroomsnelheid toe en bedraagt circa 0,08-0,12 m/s voordat de Tielebeek uitmondt in de Maas. Het verloop van de stroomsnelheid en waterdiepte hebben een relatie, waarbij een hoge waterdiepte (door opstuwing van een kunstwerk en/of begroeiing) een lage stroomsnelheid wordt berekend, en vice versa. Extensivering van maaionderhoud heeft tot gevolg dat meer begroeiing aanwezig is dan wanneer er periodiek gemaaid wordt. De aanwezigheid van begroeiing heeft een negatief effect op optredende stroomsnelheden, deze worden namelijk lager. Vanuit ecologisch oogpunt is dit niet gewenst. Echter, het toestaan van meer begroeiing zorgt wel voor een verbetering van andere ecologische processen, zoals de nutriëntenlast in de beek, de toename van schuil- en paaiplaatsen voor waterdieren en vispasseerbaarheid (dit hangt samen met waterdiepte bij lage afvoeren). 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 11/47

12 Figuur 9: 5%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], huidige situatie 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 12/47

13 Figuur 10: 5%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], huidige situatie 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 13/47

14 Q20%-MA, huidige situatie Figuur 11: Lengteprofiel 20%Q-MA, huidige situatie Figuur 11 toont het lengteprofiel opgenomen van de Tielebeek vanaf de N271 tot aan de uitmoding van de Maas. De blauwe lijn geeft de berekende waterstand weer bij een Q20% afvoersituatie. De Q20%-MA betreft een voorjaars-afvoersituatie die ongeveer 100 dagen per jaar overschreden wordt. De zaken die opvielen in de Q5%-afvoer, zijn ook terug te zien in de Q20%-situatie. De vispassage zorgt samen met het kleine verhang weer voor een opstuwend effect op het bovenstroomse peil, met een kunstmatig hoge waterstand, vlakke waterlijn en lage stroomsnelheid als gevolg. De waterdiepte is hier ca cm en de stroomsnelheid bedraagt ca. 0,02 0,05 m/s. Na de vispassage en de meetstuw loopt de bodem steil af richting Maas en is de waterdiepte een stuk kleiner, ca. 30 cm (zie ook Figuur 12) en de stroomsnelheid groter 0,16 0,20 m/s. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 14/47

15 Figuur 12: 20%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], huidige situatie 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 15/47

16 Figuur 13: 20%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], huidige situatie 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 16/47

17 Q50%-MA, huidige situatie Figuur 14: Lengteprofiel 50%Q-MA, huidige situatie De Q50%-MA betreft een winterafvoer. Ook bij deze situatie is in Figuur 14 te zien dat de vispassage voor een opstuwend effect zorgt. De waterlijn is nagenoeg vlak, de waterdiepte tussen de 60 en 100 cm en de stroomsnelheid is relatief laag (0,04 0,10 m/s). Benedenstrooms van de vispassage is weer te zien dat er een verhang in de waterlijn komt, de waterdiepte ongeveer gelijk blijft (30-40 cm) en de stroomsnelheden toenemen ten opzichte van bovenstrooms (0,25 0,40 m/s). Zie hiervoor ook Figuur 15 en Figuur februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 17/47

18 Figuur 15: 50%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], huidige situatie 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 18/47

19 Figuur 16: 50%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], huidige situatie 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 19/47

20 4. Eisen en wensen ontwerp 4.1 Eisen Het nieuwe oppervlaktewatersysteem van de Tielebeek moet voldoen aan de volgende eisen (uit de Vraagspecificatie en al toegespitst op de hydrologische situatie Tielebeek): F1: De Tielebeek aanpassen, zodat de vismigratie vanuit de Maas tot aan de kruising beek met N271 mogelijk is: F1.1: Barrière(s) voor vissen verwijderen; F1.3: Het proces van erosie en sedimentatie dient (zover mogelijk) over de gehele lengte van de beek aanwezig te zijn; F1.8: De Tielebeek dient de huidige drooglegging te borgen; De volgende droogleggingsnormen worden door WPM gehanteerd (toegespitst op situatie Tielebeek): Drooglegging grasland hoog peil (Q50%) 0,30 m-mv; Drooglegging grasland laag peil (Q20%) 0,80 m-mv; Bouwland hoog peil (Q50%) 0,50 m-mv Bouwland laag peil (Q20%) 0,80-1,00 m-mv Tuinbouw hoog peil (Q50%) 0,50-0,80 m-mv Tuinbouw laag peil (Q20%) 0,80-1,00 m-mv Drooglegging onderhoudspad 0,30 m-mv bij 50% van de maatgevende afvoer. O0.1: Het systeem dient te worden gerealiseerd op basis van het referentieontwerp en de aangegeven systeemgrens: O0.1.11: De Maasmonding Tielebeek dient zowel in horizontale als verticale zin vloeiend aan te sluiten op objecten; O1.1: De beekbodem bij kruising provinciale weg N271 gelijk houden NAP+9,81m; O1.2: Beek bij Gebrande kamp, met uitzondering van de monding, handhaven en dient als referentie voor de gehele nieuwe beek; O1.4: Het beekprofiel van de Tielebeek dient te voldoen aan de volgende specificaties: Dwarsprofiel asymmetrisch; Taludhelling binnenbocht 1:1 1:10; Taludhelling buitenbocht minimaal 1:1 tot 1:0; Maximale bovenbreedte, van insteek tot insteek talud, is gesteld op maximaal 10,00 m; O1.4.1: Het beekprofiel van de nieuwe Tielebeek, tussen traject Bloemenstraat tot monding, dient (zover mogelijk) te voldoen aan de specificaties van de KRW type R4a, conform bindend document B12 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 20/47

21 O1.4.2: Het beekprofiel van de nieuwe Tielebeek, tussen traject N271 tot Bloemenstraat, dient (zover mogelijk) te voldoen aan de specificaties van de KRW type R4b, conform bindend document B12 O2.1: De inrichting van de Maasmonding Tielebeek dient te leiden tot vermindering van het vrije uitstroomoppervlak van mondingen vanuit zijwatergangen. 4.2 Wensen Voor KRW type R4a gelden de volgende wensen (uit Bindend Document 12, toegespitst op situatie Tielebeek): Type R4a betreft een Bovenloop laaglandbeek snelstromend; Stroomsnelheid tussen 0,3 en 0,6 m/s; Verhang >1,0 m per km; Breedte tussen 1,0 en 3,0 m; Peilregime is natuurlijk; Type meandering: lichte slingering; Diepe insnijding; Voor KRW type R4b gelden de volgende wensen (uit Bindend Document 12, toegespitst op situatie Tielebeek): Type R4b betreft een Bovenloop laaglandbeek langzaamstromend; Stroomsnelheid tussen 0,1 en 0,5 m/s; Verhang <1,0 m per km; Breedte tussen 2,0 en 4,0 m; Peilregime is natuurlijk; Type meandering: lichte slingering; Insnijding ondiep voor R4b; Er is een wens vanuit WPM om het maaionderhoud te extensiveren. 4.3 Aanvullende eisen / wensen Aanvullend worden de volgende eisen en wensen gehanteerd. Deze zijn niet in de Vraagspecificatie opgenomen, maar zijn wel van belang voor het juist kunnen functioneren van het systeem: Eis: Minimale waterdiepte van ca. 15 à 20 cm in een Q5%-situatie ten behoeve van vispasseerbaarheid. Wens: Geen inundatie in een Q110%-situatie (met name van belang voor percelen in agrarisch gebruik). 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 21/47

22 5. Ontwerp en modelberekeningen 5.1 Situaties In totaal zijn er 5 afvoersituaties doorgerekend om de invloed van het scenario op de waterstanden, waterdieptes en stroomsnelheden te beschouwen, namelijk Q5%, Q20%, Q50% en Q110%. De 5 doorgerekende situaties zijn te vinden in Tabel 1. Tabel 1 doorgerekende situaties (huidige situatie voor volledigheid toegevoegd) Situatie Weerstand [m 1/3 /s] Debiet bovenstrooms [l/s] Waterstand Maas [m NAP] Lateraal debiet benedenstrooms traject [l/s] Q5% Ks = 10 16,25 +7,96 1,4 scenario Q20% Ks = ,96 5,4 scenario Q50% scenario Ks = ,98 13,6 Q50% scenario (met extra maaien) Q110% scenario, Ks = 20, Ks = 15 benedenstrooms aan Bloemenkamp ,98 13,6 Ks = ,5 +8,01 29,9 Het Q5%-scenario is toegevoegd om de vispasseerbaarheid bij kleine afvoer in te schatten. De afvoer in een Q5%-situatie is afgeleid van de Q20%-situatie. Het Q110%-scenario is toegevoegd om het risico op inundatie bij Maatgevende Afvoer (+10%) in te schatten. De afvoer in een Q110%-situatie is afgeleid van de Q100%-situatie die door WPM op 285 l/s is gesteld. Hierbij is aangenomen dat de Maas binnen het zomerprofiel blijft en de uiterwaarden niet inunderen (zoals telefonisch besproken met WPM op ). Om de invloed van eventueel extra maaien te bepalen, is voor het Q50%-scenario een extra modelrun gedraaid met lagere weerstanden. De weerstanden zijn gebaseerd op afspraken met WPM (overleg 8 januari 2015). Uitgangspunt is dat de inrichting van het natuurgebied in grote delen voldoende ruimte biedt voor spontane natuurontwikkelingen. De beek wordt extensief onderhouden (gemaaid). Bij het ontwerp zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd: Het ontwerp is gebaseerd op het Referentieontwerp; Bodem bovenstrooms bij N271 vast gehouden; Bodem benedenstrooms bij uitstroom Maas vast gehouden; Bodem bij duiker in de kering (Bossebrugweg) vast gehouden; Het profiel is ontworpen op bodembreedte 1,0 m en talud aan beide zijden 1:1,5. In werkelijkheid variëren de taluds tussen 1:1 (buitenbocht) en 1:3 (binnenbocht). Dit profiel is over het volledige traject toegepast met uitzondering van het eerste deel na de duiker bij de Bloemenkamp (Gebrande Kamp). Dit is gedaan ter vereenvoudiging van de doorrekening van het model; 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 22/47

23 De meandering is in het model verwerkt; De meetstuw is verwijderd; De vispassage is verwijderd; Duikers zijn verwijderd en een aantal zijn verplaatst. 5.2 modelresultaten, figuren Op de volgende pagina s zijn de resultaten van de modellering weergegeven voor de Q5%, Q20%, Q50% en Q110%-situaties. Hierbij is een lengteprofiel gepresenteerd vanaf de Rijksweg N271 tot en met de uitstroom in de Maas. Daarnaast worden per situatie drie bovenaanzichten gepresenteerd, met de berekende waarden voor waterdiepte, waterstand t.o.v. NAP en stroomsnelheid. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 23/47

24 Q5%-MA, scenario Figuur 17: Lengteprofiel 5%Q-MA, scenario (waterstand scenario in blauw, huidige situatie in rood) Figuur 17 toont het lengteprofiel vanaf de Rijksweg N271 tot aan de uitmonding van de Maas. De blauwe lijn stelt de waterstand in het scenario voor, terwijl de rode lijn de huidige Q5%-situatie afbeeldt. (NB: de dip in de rode lijn ter plekke van de verwijderde meetstuw treedt in werkelijkheid niet op. Deze sprong wordt veroorzaakt doordat SOBEK bij het produceren van een lengteprofiel niet goed kan omgaan met het verleggen van een beek en daardoor per abuis een verkeerd rekenpunt in het lengteprofiel verwerkt. Deze kanttekening geldt ook voor de lengteprofielen van de hierna volgende scenario s). Met het verwijderen van de vispassage en de stuw valt de bijbehorende opstuwing weg. Dit is duidelijk te zien in de waterdieptes bovenstrooms van de verwijderde vispassage. De waterdiepte daalt van cm naar ongeveer 20 cm (zie ook Figuur 18). Ook het waterniveau daalt hier flink (ten opzichte van NAP), en volgt nu meer het verhang van de bodem. Juist benedenstrooms van de verwijderde obstakels neemt het waterpeil toe, omdat de bodem plaatselijk verhoogd wordt. De waterdiepte die optreedt is vergelijkbaar met de huidige situatie, maar neemt wel iets af. De stroomsnelheden zijn in het hele traject redelijk gelijk (zie ook Figuur 19), namelijk ongeveer 0,06 m/s in het bovenstroomse deel en 0,10 m/s in het benedenstroomse deel. Dit betekent dat er een toename is in stroomsnelheid bovenstrooms (huidig 0,01 m/s), en de stroomsnelheid benedenstrooms ongeveer gelijk blijft ten opzichte van de huidige situatie. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 24/47

25 Figuur 18: 5%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], scenario Juist na aanleg van de herinrichting zal het zo zijn dat er nog geen sprake is van begroeiing in de watergangen. Om een inschatting te geven van de waterdieptes en stroomsnelheden direct na aanleg, is een extra som gedraaid met lagere weerstanden (Ks=20 m 1/3 /s). Hieruit bleek dat de waterdiepte in het bovenstroomse deel ongeveer 15 cm bedraagt, en in het benedenstroomse deel ongeveer 10 cm. Dis is dus fors lager dan de berekende waarden in de uiteindelijke situatie met begroeiing en extensief onderhoud. Daar staat tegenover dat de stroomsnelheden net na aanleg groter zijn, namelijk ongeveer 0,1 m/s bovenstrooms, en 0,15 m/s benedenstrooms. De verwachting is dat na een groeiseizoen de staat van begroeiing zo is, dat de waterstanden en dieptes optreden die in het ontwerp met extensief onderhoud berekend zijn. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 25/47

26 Figuur 19: 5%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 26/47

27 Q20%-MA, scenario Figuur 20: Lengteprofiel 20%Q-MA, scenario (waterstand scenario in blauw, huidige situatie in rood) Figuur 20 toont het lengteprofiel van de Q20%-MA situatie. De blauwe lijn stelt de waterstand in het scenario voor, terwijl de rode lijn de huidige Q5%-situatie afbeeldt (NB: de dip in de rode lijn ter plekke van de verwijderde meetstuw treedt in werkelijkheid niet op). Als de 20%-MA situatie in het scenario vergeleken wordt met de huidige situatie, kunnen er vergelijkbare conclusies getrokken worden met de Q5%-situatie: Bovenstrooms van de verwijderde vispassage en stuw heeft de waterlijn een verhang, in plaats van een vlakke waterlijn. De waterdiepte is minder groot dan in de huidige situatie (60-95 cm naar cm); Benedenstrooms van de verwijderde vispassage en stuw neemt het waterpeil t.o.v. NAP eerst toe, dankzij de verhoogte bodem. De waterdiepte is vergelijkbaar met de huidige situatie (circa 30 cm); De stroomsnelheid (zie ook Figuur 22) neemt bovenstrooms toe door de verwijdering van de opstuwende objecten (van 0,02-0,05 m/s naar circa 0,10 m/s); Benedenstrooms aan de verwijderde vispassage en stuw blijven de stroomsnelheden vrijwel gelijk. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 27/47

28 Figuur 21: 20%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 28/47

29 Figuur 22: 20%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 29/47

30 Q50%-MA, scenario Figuur 23: Lengteprofiel 50%Q-MA, scenario (waterstand scenario in blauw, huidige situatie in rood) Figuur 23 laat het lengteprofiel zien van het scenario Q50%-MA. In rood is de huidige situatie te zien (NB: negeer de dip in de rode lijn ter plekke van de verwijderde meetstuw). Bovenstrooms van de verwijderde vispassage en stuw heeft de waterlijn een verhang, in plaats van een vlakke waterlijn als in de huidige situatie. De waterdiepte is minder groot dan in de huidige situatie (verlaging van cm naar cm); Benedenstrooms van de verwijderde vispassage en stuw neemt het waterpeil t.o.v. NAP eerst toe, dankzij de verhoogte bodem. De waterdiepte is vergelijkbaar met de huidige situatie (circa cm); De stroomsnelheid (zie ook Figuur 22) neemt bovenstrooms toe door de verwijdering van de opstuwende objecten (van 0,04-0,10 m/s naar circa 0,10-0,15 m/s). Zie hiervoor ook Figuur 25. Benedenstrooms aan de verwijderde vispassage en stuw blijven de stroomsnelheden vrijwel gelijk. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 30/47

31 Figuur 24: 50%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 31/47

32 Stroomsnelheid [m/s] Q50% scenario Figuur 25: 50%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 32/47

33 Q50%-MA, scenario met extra maaien Figuur 26: Lengteprofiel 50%Q-MA met extra maaien, scenario (waterstand scenario in blauw, huidige situatie in rood) Om de invloed van extra maaionderhoud aan de waterpeilen en stroomsnelheden te onderzoeken, is er een wintersom doorgerekend met een lagere weerstand. Figuur 26 toont het lengteprofiel van die situatie, waarbij de huidige situatie onveranderd is (NB: negeer de dip in de rode lijn ter plekke van de verwijderde meetstuw). In deze situatie is te zien dat waterdiepte en waterpeil over het gehele traject afnemen ten opzichte van de Q50%-MA scenario met extensief onderhoud. Bovenstrooms neemt de waterdiepte af van cm naar cm, en benedenstrooms van naar cm. De stroomsnelheden nemen toe, van 0,10-0,15 m/s naar 0,17-0,20 bovenstrooms en van ca. 0,20 m/s naar 0,25 naar 0,30. Zie hiervoor ook Figuur 27 en Figuur februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 33/47

34 Figuur 27: 50%Q-MA met extra maaien, waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 34/47

35 Figuur 28: 50%Q-MA met extra maaien, stroomsnelheden [m/s], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 35/47

36 Q110%-MA, scenario Figuur 29: Lengteprofiel 110%Q-MA, scenario Er is ook een hoogwater scenario doorgerekend, om het risico op inundatie in kaart te brengen. Hiervoor is het Q110%-MA scenario gebruikt, waarin een toeslag voor klimaat is inbegrepen. Figuur 29 toont het lengteprofiel. Hierin en in Figuur 30 is te zien dat de waterdiepte afneemt in de richting van de instroom Maas, van circa 90 naar 60 cm. De stroomsnelheid bedraagt 0,15 tot 0,25 m in het bovenstroomse traject en neemt iets toe in het steilere benedenstroomse deel, naar 0,25 tot 0,35 m/s. Zie hiervoor ook Figuur 31. Met behulp van de waterstanden t.o.v. NAP (Figuur 30) is een inschatting gemaakt of, en waar er kans op inundatie is in deze situatie. Het blijkt dat alleen bij het omcirkelde traject de waterstand hoger is dan het maaiveld. Het maaiveld bedraagt hier namelijk +9,5 a 9,8 m NAP. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 36/47

37 Kans op inundatie Figuur 30: 110%Q-MA Waterdieptes [m] en waterstanden [m +NAP], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 37/47

38 Figuur 31: 110%Q-MA Stroomsnelheden [m/s], scenario 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 38/47

39 5.3 Modelresultaten, beschrijving In paragraaf 5.2 is per afvoersituatie een beschrijving gegeven van de waterstanden, waterdieptes en stroomsnelheden in het scenario. Ook is een vergelijking met de huidige situatie gemaakt. De belangrijkste algemene conclusies zijn: De vispassage en meetstuw zorgen in de huidige situatie voor opstuwing in alle afvoersituaties, waardoor bovenstrooms een nagenoeg vlakke waterspiegel ontstaat, met een relatief grote waterdiepte en lage stroomsnelheden; Met het verwijderen van de opstuwende obstakels en het aanpassen van de bodemhoogte naar een geleidelijker verhang wordt de waterdiepte bovenstrooms kleiner, krijgt de waterlijn een verhang, en nemen de stroomsnelheden toe. De waterstanden t.o.v. NAP worden ook lager; Benedenstrooms van de vispassage en meetstuw wordt de bodemhoogte verhoogd, wat leidt tot hogere waterstanden t.o.v. NAP. Wat betreft waterdieptes en stroomsnelheden verandert er niet veel; Op één locatie is er kans op inundatie bij hoge afvoeren (zie Figuur 30). 5.4 Drooglegging In Figuur 32 en Figuur 33 zijn kaarten opgenomen die laten zien of er in de Q20%-MA en Q50%- MA situaties voldaan wordt aan de eisen voor drooglegging (eis F1.8). Hieruit blijkt dat er 2 locaties zijn die niet voldoen. Locatie ten zuiden van de N271: In de huidige situatie voldoet dit deel reeds niet aan de droogleggingsnormen. Door de voorgenomen aanpassingen aan de beek, waarbij onder andere de vispassage weggenomen wordt, zal de drooglegging hier verbeteren. Bij de percelen ten zuiden van de Bloemenstraat neemt de drooglegging als gevolg van de voorgenomen maatregelen af (met 30 a 40 cm). Een mogelijke oplossingsrichting om dit effect te mitigeren is een aantal percelen op te hogen. Hiervoor is door RHDHV een analyse opgesteld ( Toets droogleggingseisen Tielebeek, d.d ), waarvan de belangrijkste resultaten zijn bijgevoegd in Bijlage 2. Het ophogen van deze percelen blijkt ook een goede oplossing om inundatie te voorkomen in de Q110%-MA situatie. 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 39/47

40 Figuur 32: Toetsing drooglegging zomer- / voorjaarsituatie Q20%-MA 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 40/47

41 Figuur 33: Toetsing drooglegging wintersituatie Q50%-MA 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 41/47

42 6. Verificatie eisen In Tabel 4, Tabel 5 en Tabel 6 staan de verificaties van de eisen, wensen en aanvullende wensen. Tabel 4: Verificatie eisen Beschrijving F1: De Tielebeek aanpassen, zodat de vismigratie vanuit de Maas tot aan de kruising beek met N271 mogelijk is F1.1: Barrière(s) voor vissen verwijderen F1.3: Het proces van erosie en sedimentatie dient (zover mogelijk) over de gehele lengte van de beek aanwezig te zijn F1.8: De Tielebeek dient de huidige drooglegging te borgen; De volgende droogleggingsnormen worden door WPM gehanteerd (toegespitst op situatie Tielebeek): Drooglegging grasland hoog peil (Q50%) 0,30 m-mv; Drooglegging grasland laag peil (Q20%) 0,80 m-mv; Bouwland hoog peil (Q50%) 0,50 m-mv Bouwland laag peil (Q20%) 0,80-1,00 m- mv Tuinbouw hoog peil (Q50%) 0,50-0,80 m- mv Tuinbouw laag peil (Q20%) 0,80-1,00 m- mv Drooglegging onderhoudspad 0,30 m-mv bij 50% van de maatgevende afvoer. O0.1: Het systeem dient te worden gerealiseerd op basis van het referentieontwerp en de aangegeven systeemgrens O0.1.11: De Maasmonding Tielebeek dient zowel in horizontale als verticale zin vloeiend aan te sluiten op objecten O1.1: De beekbodem bij kruising provinciale weg N271 gelijk houden NAP+9,81m Verificatie ontwerp (met eventuele toelichting) Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet: monding sluit beter aan, meetstuw verwijderd, vispassage verwijderd Met het ontwerp ontstaat meer variatie in stroomsnelheden dan in de huidige situatie. De stroomsnelheden bij lagere afvoeren zijn echter wel relatief laag. Naar verwachting zal alleen plaatselijk en alleen bij hoge afvoeren erosie en sedimentatie plaatsvinden Ontwerp voldoet niet overal (zie bijlage 2 en Figuur 33) Als oplossingsrichting is gesteld om enkele percelen op te hogen Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet Nb. Bij inmeting van de bodem is gebleken dat 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 42/47

43 O1.2: Beek bij Gebrande kamp, met uitzondering van de monding, handhaven en dient als referentie voor de gehele nieuwe beek O1.4: Het beekprofiel van de Tielebeek dient te voldoen aan de volgende specificaties: Dwarsprofiel assymetrisch; Taludhelling binnenbocht 1:1 1:10; Taludhelling buitenbocht minimaal 1:1 tot 1:0; Maximale bovenbreedte, van insteek tot insteek talud, is gesteld op maximaal 10,00 m; O1.4.1: Het beekprofiel van de nieuwe Tielebeek, tussen traject Bloemenstraat tot monding, dient te voldoen aan de specificaties van de KRW type R4a, conform bindend document B12 O1.4.2: Het beekprofiel van de nieuwe Tielebeek, tussen traject N271 tot Bloemenstraat, dient te voldoen aan de specificaties van de KRW type R4b, conform bindend document B12 O2.1: De inrichting van de Maasmonding Tielebeek dient te leiden tot vermindering van het vrije uitstroomoppervlak van mondingen vanuit zijwatergangen de werkelijk bodemhoogte NAP+9,84m is. Dit is in de marge. Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet, dankzij variërend dwarsprofiel Ontwerp, buitenbochten 1:3 (in model niet expliciet verwerkt) Ontwerp, binnenbochten 1:1 (in model niet expliciet verwerkt) Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet (in principe), zie ook Tabel 5 Ontwerp voldoet (in principe), zie ook Tabel 5 Ontwerp voldoet Tabel 5: Verificatie wensen Beschrijving Voor KRW type R4a (een Bovenloop laaglandbeek snelstromend); Stroomsnelheid tussen 0,3 en 0,6 m/s Verhang >1,0 m per km Breedte tussen 1,0 en 3,0 m Peilregime is natuurlijk Type meandering: lichte slingering Diepe insnijding Voor KRW type R4B (Bovenloop laaglandbeek, langzaamstromend); Stroomsnelheid tussen 0,1 en 0,5 m/s; Verhang <1,0 m per km Toetsing aan streefbeelden KRW Stroomsnelheid is bij Q20% tussen 0,15 en 0,20 m/s Ontwerp voldoet Delen voldoen, verder ligt de beek plaatselijk relatief diep ingesneden en is deze hier daardoor relatief breed Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet Insnijding is gedeeltelijk ondiep Stroomsnelheid is bij Q20% tussen 0,10 va 0,15 m/s Ontwerp voldoet 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 43/47

44 Breedte tussen 2,0 en 4,0 m Peilregime is natuurlijk Type meandering: lichte slingering Insnijding ondiep Extensiveren maaionderhoud De beek ligt grotendeels relatief diep ingesneden en is daardoor relatief breed Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet Insnijding is plaatselijk diep, het plan voorziet er in om plaatselijk percelen af te graven, zodat de insnijding beperkt wordt Ontwerp voldoet Tabel 6: Verificatie aanvullende eisen / wensen Beschrijving Minimale waterdiepte van ca. 15 à 20 cm in een Q5%-MA-situatie Geen inundatie in een Q110%-situatie Verificatie Ontwerp voldoet Ontwerp voldoet vrijwel overal, voor oplossing zie bijlage 2 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 44/47

45 Bijlage 1: foto s veldbezoek Figuur 34: Foto Tielebeek (genomen vanaf Bloemenkamp in noordelijke richting) Figuur 35: Foto Tielebeek door Gebrande Kamp (genomen vanaf Bloemenkamp in zuidelijke richting) 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 45/47

46 Bijlage 2: Analyse drooglegging en maatregel ophogen Figuur 36: analyse drooglegging 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 46/47

47 Percelen ophogen Figuur 37: Oplossingsrichting ophogen tot 30 cm drooglegging bij Q50% + onder afschot van 10 a 20 cm 12 februari 2015 BD6057/N0008/903592/Nijm 47/47