Systeemanalyse Rijn-Maasmonding Analyse watersysteem: Gevoeligheidsanalyse

Transcriptie

1 Rijkswaterstaat is de uitvoeringsorganisatie van het Rijkswa rkeer en Waterstaat die zorgt dat ministerie van Verkeer en Waterstaat die verkeer en water op de nationale netwerken kunnen stromen en die werkt aan droge voeten en voldoende en schoon water. Systeemanalyse watersysteem Rijn-Maasmonding, Gevoeligheidsanalyse Systeemanalyse Rijn-Maasmonding Analyse watersysteem: Gevoeligheidsanalyse RWS WD Rapport

2 Systeemanalyse Rijn-Maasmonding Analyse watersysteem Gevoeligheidsanalyse 29 november 2007 RWS WD Rapport: ISBN:

3 Colofon Uitgegeven door: Waterdienst Rijkswaterstaat Informatie: ing. H. de Deugd Telefoon: Fax: Uitgevoerd door: Opmaak: ing. H. de Deugd, ing. J.W. van Zetten, R.A. Struijk, S. de Goederen en H.J. Steetzel (Alkyon) ing. H. de Deugd Datum: 29 november 2007 Status: Definitief Versienummer: 1.0 2

4 Inhoudsopgave Voorwoord 7 Samenvatting 9 1. Inleiding Context Probleem- en doelstelling Gefaseerde aanpak Fase Doorkijk naar fase Geen nieuwe Hydraulische Randvoorwaarden Leeswijzer Analyse methode Watersysteem Beschrijving Resultaat- en gidslocaties Belastingmodel Waterstandsberekeningen Statistische variabelen met bekende statistiek Relatie afvoeren Rijn en Maas Zeewaterstanden en wind Voorspelling beheerssituatie Europoortkering Faalkans Computerapplicatie Beschikbare mogelijkheden Onderlinge prestaties van de mogelijkheden Invulling Te onderzoeken gevoeligheden Referentiesituatie Instrumentarium Presentatiemiddel Berekening gevoeligheden Gevoeligheid randvoorwaarden Zeerand Rivierrand Lokaal windveld Gevoeligheid falen keringen Gevoeligheid overslag Haringvlietsluizen Gevoeligheid dijkhoogte nauwkeurigheid 46 3

5 4. Resultaten Inleiding Gevoeligheid zeerand Zeespiegelrijzing Zeewaterstandstatistiek Stormopzetduur Fase hoogwater stormopzet Nauwkeurigheid verwachting zeerand Gevoeligheid afvoer bovenrivier Maatgevende afvoer Onzekerheid afvoerverdeling: Afvoerrelatie Bovenrijn en Maas Gevoeligheid lokaal windveld Gevoeligheid falen keringen Gevoeligheid overloop en overslag Haringvlietsluizen Gevoeligheid dijktafelhoogte nauwkeurigheid Resultaten 1:3 profielen Resultaten werkelijke profielen Samenvattend beeld van de resultaten het Conclusies Algemeen Conclusies gevoeligheid Invloed van klimaatverandering 66 Referenties 67 Bijlage A i A.1 Overzicht resultaten gevoeligheidsonderzoek ii A.2 Verkennende uitwerkingen ii A.2.1 Relatie tussen mutatie MHW- en DTH-waarde ii A.2.2 Onderlinge relatie DTH-waarden iii A.2.3 Belang van golfwerking iii A.2.4 Belang van aanwezige profieleigenschappen iii A.2.5 Vergelijking MHW- en DTH-locaties iv A.3 Effect maatgevende afvoer iv A.3.1 Algemeen iv A.3.2 Ruimtelijk beeld v A.3.3 Nadere analyse Lek-resultaat v A.3.4 Nadere Analyse Nieuwe Waterweg/ Nieuwe Maas vi A.3.5 Conclusies vii A.4 Effect fase hoogwater stormopzet vii A.4.1 Algemeen vii A.4.2 Ruimtelijk beeld vii A.4.3 Nadere analyse vii A.5 Effect nauwkeurigheid verwachting zeerand viii A.6 Effect onzekerheid afvoerverdeling ix A.6.1 Algemeen ix A.6.2 Ruimtelijk beeld ix A.6.3 Nadere analyse ix 4

6 A.7 Effect stormopzetduur ix A.7.1 Algemeen ix A.7.2 Ruimtelijk beeld ix A.7.3 Nadere analyse x A.8 Bijdrage windeffect x A.9 Effect zeewaterstandstatistiek xi A.9.1 Algemeen xi A.9.2 Ruimtelijk beeld xi A.10 Effcet zeespiegelstijging xi A.10.1 Algemeen xi A.10.2 Ruimtelijk beeld xi A.10.3 Nadere analyse xi A.11 Effect strijklengte xii A.12 Effect bodemhoogte xii A.13 Effect afvoerrelatie Rijn/Maas xii A.14 Effect Golfoverslag Haringvlietsluizen xiii A.15 Effect omrekening windsnelheid bij windgolftranslatie xiii A.16 Effect overslagberekening xiii A.17 Effect overslagcriterium xiii 5

7 6

8 Voorwoord In eerste instantie heeft dit gevoeligheidsonderzoek zich gericht op gevoeligheden (effecten) op de toetspeilen in de Rijn-Maasmonding. Nadere beschouwing van de berekende dijktafelhoogtes, zowel berekend met een geschematiseerd standaard profiel als met een werkelijk gemeten profiel leidde tot vragen ten aanzien van de betrouwbaarheid van deze uitkomsten. Hoofdstuk 2 van dit rapport gaat in op de toegepaste verkorte methode. Deze methode is op praktische gronden gekozen, maar heeft ten opzichte van de officiële methode, welke toegepast wordt voor de berekening van Hydraulische Randvoorwaarden ten behoeve van de Toetsing waterkeringen, beperkingen. In hoofdstuk 2 zijn verschillen tussen beide methoden bestudeerd. Wat opvalt is dat in de toetspeilen de verschillen marginaal zijn: enkele centimeters, maar dat de verschillen in de dijktafelhoogtes een factor 10 groter zijn: orde decimeters. Aanvankelijk is aangenomen dat door presentatie van effecten ten opzichte van een referentie situatie de afwijkingen geëlimeerd zouden worden. Vooral de resultaten in dijktafelhoogtes geven aanleiding deze aanname in een nader onderzoek te controleren. In het nader onderzoek zullen ook andere aspecten met name ten aanzien van de berekening van dijktafelhoogtes geverifiëerd en gevalideerd worden. Hangende dit onderzoek is het van belang de in dit rapport gepresenteerde dijktafelhoogtes met enige reserve te benaderen, totdat het nader onderzoek duidelijkheid verschaft. Tot slot merk ik op dat er alleen twijfels zijn bij de berekening van de effecten op dijktafelhoogtes en dat er over de uitkomsten van de effecten op toetspeilen geen enkele twijfel is. 7

9 8

10 Samenvatting De Systeemanalyse Rijn-Maasmonding is tijdens de uitvoering van de Achterlandstudie Maeslantkering door de staatssecretaris aan Provincie Zuid-Holland en waterschappen toegezegd. De Analyse watersysteem Rijn-Maasmonding is één van de drie onderdelen van de Syteemanalyse Rijn-Maasmonding. De analyse is in twee fasen uitgevoerd. Dit rapport beschrijft de eerste fase omvattende de gevoeligheidanalyse. In de tweede fase worden integrale scenario s en beheermaatregelen uitgewerkt. Het deelproject heeft als doel om inzicht te verkrijgen in het effect van een aantal mogelijk relevante en op dit moment niet beschouwde parameters, (toekomstige) uitgangspunten en processen, op de extreme hoogwaterstanden (toetspeilen) en dijktafelhoogtes in de Rijn-Maasmonding en de sluitfrequentie van de Europoortkering. Het is niet de bedoeling om, in het kader van dit project, nieuwe Hydraulische Randvoorwaarden voor de Rijn-Maasmonding te berekenen of een nieuwe methodiek hiervoor vast te stellen. De Rijn-Maasmonding vormt het studiegebied waarin de gevoeligheidsanalyse is uitgevoerd voor een select aantal locaties. De oeverlocaties zijn door provincie Zuid-Holland en waterschappen geadviseerd en liggen verspreid over het studiegebied. Bij de oeverpunten zijn ook werkelijke, gemeten profielen beschikbaar gesteld. Bij deze oeverlocaties zijn dijktafelhoogtes berekend en voor de corresponderende rivieras-locaties toetspeilen. Met behulp van een aantal gidslocaties, een 16-tal meetstations verdeeld over de verschillende riviertakken en van belang voor ijkingen en verificaties van de waterloopkundige modellen, worden de gevoeligheden in eerste instantie beoordeeld. Vanwege de grote hoeveelheid uit te werken varianten en de korte duur van de analyse, is niet het volledige instrument voor de berekeningen van Hydraulische Randvoorwaarden ingezet. Er wordt gebruik gemaakt van een verkorte methode, namelijk de MHW-processor voor 108 waterloopkundige berekeningen (belastingsgevallen), de Kopieerfunctie naar 3384 belastingsgevallen en Hydra-B voor de berekening van toetspeil, dijktafelhoogte en sluitfrequentie van de Europoortkering. Alle resultaten worden relatief gepresenteerd ten opzichte van een referentie, die gebaseerd is op de Thermometer Randvoorwaarden 2006, die naast de Hydraulische Randvoorwaarden 2006 ten behoeve het beheerdersoordeel bij de dijktoetsing geraadpleegd kunnen worden. Met behulp van experts is de omvang en de keuzes van de variaties van de gevoeligheidsanalyse vastgesteld. Wat de zeerand betreft gaat het om effecten van variaties in zeespiegelrijzing, zeewaterstandstatistiek, stormopzetduur en faseverschuiving van de maximale stormopzet met het getij en voorspelnauwkeurigheid van de zee wat van belang is voor de sluiting van de Europoortkering. 9

11 Bij de rivierranden zijn variaties in maatgevende afvoeren, afvoerverdeling en de afvoerrelatie Rijn en Maas bekeken. Aan het lokale windeffect in het waterbewegingsmodel is ook aandacht besteed. De overstort en golfoverslag van de Haringvlietsluizen en het falen niet sluiten en niet openen van de Europoortkering en Haringvlietsluizen zijn ook geanalyseerde onderwerpen. Verder is ook de gevoeligheid van de berekening van dijktafelhoogte onderzocht. Grote gevoeligheden (effect >0.50m) voor de toetspeilen worden gevonden door klimaatveranderingen (zeespiegelrijzing en toename maatgevende afvoer) en zeewaterstandstatistiek. Bij de berekening van de dijktafelhoogtes zijn aannames voor omrekeningsmethoden windsnelheid, windsnelheid op moment van maximale hoogwaterstand, strijklengtes en toelaatbaar overslagdebiet (overslagcriterium) over de dijken zeer gevoelig. De stormopzet (duur en fase), afvoerverdeling bovenrivieren, en falen niet sluiten Europoortkering bij zeespiegelrijzing zijn gevoelig (effect m) voor de toetspeilen. De onzekerheden in voorspelnauwkeurigheid van de zeerand, afvoerrelatie Rijn en Maas, windeffect in waterbewegingsmodellen, het falen door niet-sluiten van de Europoortkering en Haringvlietsluizen zijn matig gevoelig voor de toetspeilen (effect m). De bodemhoogte voor de berekening van de dijktafelhoogte is ook matig gevoelig. Weinig gevoelig (effecten <0.05m) zijn golfoverloop en -overslag over Haringvlietsluizen en falen niet-openen Europoortkering voor de toetspeilen. Het alternatief model Runup voor berekening golfoverslag over dijken is ook niet gevoelig. Voor de sluitfrequentie van de Europoortkering zijn het hoofdzakelijk aspecten die met de zeerand te maken hebben gevoelig. Met name zeespiegelstijging en zeewaterstandstatistiek zijn zeer gevoelig en de voorspelnauwkeurigheid van de zeerand is matig gevoelig. 10

12 1. Inleiding 1.1 Context De Systeemanalyse Rijn-Maasmonding is tijdens de uitvoering van de Achterlandstudie Maeslantkering, de studie naar de effecten van de verhoogde faalkans van de Maeslant- en Hartelkering, door de staatssecretaris in een brief van 4 mei 2006 aan de provincie Zuid-Holland en de waterschappen aangekondigd. In deze analyse worden alle factoren, die van invloed zijn op de veiligheid tegen overstroming in de Rijn-Maasmonding, in samenhang beschouwd. De belanghebbende waterschappen en provincie Zuid-Holland en Noord- Brabant worden bij deze analyse betrokken. Het project Aanalyse watersysteem Rijn-Maasmonding is een deelproject van de Systeemanalyse Rijn-Maasmonding en onderzoekt in eerste instantie het gedrag van diverse aannames, uitgangspunten en processen bij extreme situaties en in tweede instantie het effect van integrale gevoeligheidsscenario s en beheermaatregelen. Naast dit deelproject zijn nog twee deelprojecten gedefinieerd. De Overloop en golfoverslag Haringvlietsluizen, een onderzoek naar de hoeveelheden zeewater die door golven tijdens extreme omstandigheden over de dichte schuiven in de Rijn-Maasmonding terechtkomen en Levensduur/Robuustheid achterliggende waterkeringen en Maeslantkering, een onderzoek naar het effect op de levensduur en robuustheid van de Maeslantkering en achterliggende waterkeringen als gevolg van de verhoogde faalkans van de Maeslant- en Hartelkering. 1.2 Probleem- en doelstelling Uit diverse analyses en onderzoeken, waaronder de Achterlandstudie Maeslantkering, is gebleken dat verscheidene parameters, uitgangspunten en processen die een significant effect kunnen hebben op de (hoog)waterstanden in de Rijn-Maasmonding tot nu toe niet of onvoldoende worden meegenomen bij de bepaling van de toetspeilen. Daarnaast bestaat er bij Rijkswaterstaat Zuid-Holland behoefte aan meer inzicht in de gevoeligheid van het watersysteem van de Rijn- Maasmonding, zodat indien nodig tijdig zal kunnen worden geanticipeerd op mogelijke beheermaatregelen, die nodig kunnen zijn voor een optimaal beheer van het gebied in hoogwatersituaties. Het deelproject heeft als doel om inzicht te verkrijgen in het effect van een aantal mogelijk relevante en op dit moment niet beschouwde parameters, (toekomstige) uitgangspunten en processen, op de extreme hoogwaterstanden (toetspeilen) en dijktafelhoogtes in de 11

13 Rijn-Maasmonding en de sluitfrequentie van de Europoortkering. Het onderzoek zal het mogelijk effect in kaart brengen en het relatieve belang van de diverse aannames, uitgangspunten en processen op een samenhangende wijze onderzoeken. Tevens zal de invloed van mogelijke (beheer)keuzes worden onderzocht, om het geïdentificeerde integrale effect te minimaliseren. Ook het integrale effect op buitendijkse gebieden wordt nader beschouwd. 1.3 Gefaseerde aanpak Veel verschillende parameters kunnen in principe worden onderzocht. Het is vooraf moeilijk in te schatten welke van deze significant doorwerken in de uitkomsten van toetspeilen, dijktafelhoogtes en sluitfrequentie van de Europoortkering, met andere woorden, waar de gevoeligheden precies zitten. Daarom wordt de Analyse watersysteem Rijn-Maasmonding gefaseerd uitgevoerd. Deze fasering is weergegeven in onderstaand schema (figuur 1.1). De fasering bestaat uit een gevoeligheidsanalyse in fase 1 en de uitwerking van de analyse van het watersysteem in fase 2. Figuur 1.1: Fasering Analyse Watersysteem Rijn-Maasmonding Fase 1 In de eerste fase is een breed gevoeligheidsonderzoek uitgevoerd. Doel van deze gevoeligheidsanalyse is enerzijds om het inzicht in het gedrag van het watersysteem Rijn-Maasmonding tijdens extreme hoogwateromstandigheden te vergroten. Anderzijds om het (relatieve) belang van de te onderzoeken parameters te bepalen. In dit rapport wordt de gevoeligheidsanalyse verder uitgewerkt en beschreven. 12

14 Doorkijk naar fase 2 In de tweede fase worden de uitkomsten van de gevoeligheidsanalyse gebruikt om het onderzoek naar de integrale effecten verder af te bakenen. Onderwerpen die, in termen van toetspeilvariatie, nauwelijks interessant zijn, worden in fase 2 niet meer als variabele meegenomen. Enerzijds zullen enkele, van belang zijnde onderwerpen uit de gevoeligheidsanalyse nader worden uitgewerkt (nader onderzoek). Anderzijds zal in deze fase een integrale beschouwing van het effect van de diverse parameters, uitgangspunten en processen op het watersysteem Rijn-Maasmonding worden gegeven. Hierbij wordt nadrukkelijk gekeken naar de niet lineaire interactie van de verschillende processen. Tenslotte zal ook aandacht besteed worden aan mogelijke beheermaatregelen die kunnen worden genomen om eventuele integrale effecten op te toetspeilen te compenseren respectievelijk te minimaliseren. In de tweede fase van de zullen dus de definitieve scenario s voor de Systeemanalyse worden vastgesteld en uitgewerkt en worden enkele beheermaatregelen verkend en doorgerekend. De veronderstelde situatie voor de buitendijkse gebieden wordt ook in beeld gebracht. 1.4 Geen nieuwe Hydraulische Randvoorwaarden Het is nadrukkelijk niet de bedoeling om, in het kader van de Systeemanalyse, nieuwe Hydraulische Randvoorwaarden voor de Rijn- Maasmonding te berekenen of een nieuwe methodiek hiervoor vast te stellen. De resultaten zullen wel ter beschikking worden gesteld aan DG Water en de bij het opstellen van de Hydraulische Randvoorwaarden betrokken landelijke diensten van Rijkswaterstaat. Hierdoor kunnen de bevindingen tijdig worden meegenomen en meegewogen in onderzoeken naar verbetering van de methodiek om Hydraulische Randvoorwaarden voor de Rijn-Maasmonding te bepalen. De Systeemanalyse heeft geen directe relatie met de in 2007 vast te stellen Hydraulische Randvoorwaarden 2006 (HR2006), met lopende dijkversterkingprojecten of met rivier verruimingsprojecten die worden uitgevoerd door de Projectdirectie Grote Rivieren. 1.5 Leeswijzer In Hoofdstuk 1 worden de context, probleem- en doelstelling en aanpak van de studie behandeld en dat er geen nieuwe Hydraulische Randvoorwaarden worden berekend Hoofdstuk 2 gaat in op gehanteerde analyse methode en beschrijft de verschillende aspecten hiervan. 13

15 De uitgevoerde berekeningen met onderbouwing van de uitgangspunten en keuzes komen in Hoofdstuk 3 aan de orde. In Hoofdstuk 4 worden de resultaten, de effecten van de gevoeligheden op de veiligheid tegen overstroming, weergegeven en besproken. De conclusies worden verwoord in Hoofdstuk 5. Bijlage A gaat hoofdzakelijk in op de effecten van de berekende dijktafelhoogtes. 14

16 2. Analyse methode 2.1 Watersysteem Beschrijving De Europoortkering 1 en de Haringvlietsluizen, zie figuur 2.1, zijn een belangrijke schakel in de bescherming van Zuid-Holland en delen van Noord-Brabant en Utrecht tegen hoogwater vanuit zee. Dit gebied, het zogenaamde achterland, wordt de Rijn-Maasmonding genoemd Figuur 2.1: Situatie Rijn-Maasmonding Dijkringgebieden: 14 = Zuid-Holland 19 = Rozenburg 24 = Land van Altena 15 = Lopiker- en Krimpenerwaard 20 = Voorne-Putten 25 = Goeree-Overflakkee 16 = Alblasserwaard en de Vijfheerenlanden 21 = Hoekse Waard 34 = West-Brabant 17 = IJsselmonde 22 = Eiland van Dordrecht 35 = Donge 18 = Pernis 23 = Biesbosch Samen met de duinen en de dijken in het achterliggende gebied, zorgen deze keringen voor de bescherming van een gebied met vele miljoenen inwoners en een grote economische bedrijvigheid. Zowel de Europoortkering als de Haringvlietsluizen zijn voorliggende, verbindende primaire waterkeringen, wat betekent dat deze bij hoogwater vanuit zee het eerste bedreigd worden. 1 Waar in dit rapport over Europoortkering wordt gesproken, worden de Maeslant- en Hartelkering bedoeld. De Europoortkering bevindt zich in het Europoortgebied, tussen Hoek van Holland en Spijkenisse, en bestaat uit de Maeslantkering, de Hartelkering en een dijkvak dat deze beide (beweegbare) keringen verbindt. 15

17 Het onderzoeksgebied omvat de rivieren en dijkringgebieden die in figuur 2.1 zijn weergegeven. De waterbeweging in de Rijn-Maasmonding is afhankelijk van de afvoeren van de bovenrivieren Rijn en Maas, de zeewaterstand te Maasmond en zeezijde Haringvlietsluizen en het lokale windveld boven het gebied. De zeewaterstand is onderhevig aan de getijbeweging en kan daarnaast sterk verhoogd worden tijdens een stormvloed die ontstaat door een storm boven de Noordzee. De waterstanden in het gebied worden tevens beïnvloed door een aantal beweegbare kunstwerken: de Maeslantkering in de Nieuwe Waterweg, de Hartelkering in het Hartelkanaal, de Haringvlietsluizen, de stormstuw in de Hollandsche IJssel en de keersluis in het Heusdensch Kanaal. Tijdens bedreigende hoogwatersituaties is het beheer van deze kunstwerken van cruciaal belang ten aanzien van de veiligheid tegen overstromingen. Het toetspeil 2 en de benodigde dijktafelhoogte zijn belangrijke parameters als basis voor de toetsing van de veiligheid. Met het beheer van de Europoortkering kan de sluitfrequentie en toetspeilen en daardoor dijktafelhoogtes beïnvloed worden. Hogere sluitfrequentie leidt tot lagere toetspeilen en andersom. Hier ligt een spanningsveld tussen havenbelangen (sluitfrequentie) en veiligheid (toetspeilen) Resultaat- en gidslocaties De Hydraulische Randvoorwaarden worden vastgesteld voor elke hele kilometerraai in de as van de rivier. In de Rijn-Maasmonding zijn dat zo n 600 locaties. Ook wordt waterstand informatie voor elke dijkring ter plaatse van de teen van de dijken vastgesteld, als basis voor de berekening van de dijktafelhoogte. In het algemeen liggen deze oeverlocaties op onderlinge afstanden van 100 m. In de Rijn- Maasmonding gaat het dan over ca oeverlocaties. Om de gevoeligheidsanalyse voor alle locaties uit te voeren en in kaart te brengen is niet werkbaar. Er zijn een beperkt aantal resultaatlocaties, representatief voor de verschillende riviertakken in de Rijn- Maasmonding, die beschouwd zullen worden. Door de dijkbeheerders zijn 82 oeverlocaties met werkelijke, gemeten dijkprofielen aangeleverd. In figuur 2.2 zijn de locaties genummerd. Aan de hand van het nummer is de benaming en tot welke dijkring het behoort in bijlage 1 terug te vinden. 2 Het toetspeil is het hydraulisch belastingniveau in de as van rivier bij een bepaalde overschrijdingsfrequentie, die gelijk is aan het ter plaatse wettelijk voorgeschreven veiligheidsniveau. De toetspeilen werden voorheen maatgevende hoogwaterstanden (mhw s) genoemd. 16

18 Figuur 2.2: Situatie oeverlocaties in de Rijn-Maasmonding Bij elke oeverlocatie behoort een locatie op de as van de rivier, waarvan de waterstandsinformatie wordt herleid. De ligging van deze aslocaties zijn in figuur 2.3 weergegeven. Figuur 2.3: Situatie aslocaties in de Rijn-Maasmonding 17

19 Vanwege het overzicht wordt de analyse in eerste instantie gedaan op een 16-tal meetstation, die nagenoeg overeenkomen met de ligging van een deel van de 82 aslocaties. Deze gidslocaties zijn in figuur 2.4 weergegeven en worden ook vaak gebruikt bij andere analyses en onderzoeken. Ze liggen verdeeld over de verschillende riviertakken en zijn van belang voor ijkingen en verificaties van de waterloopkundige modellen. Figuur 2.4: Gidslocaties in de Rijn-Maasmonding Op de 82 aslocaties en de 16 meetlocaties worden voor de te beschouwen varianten toetspeilen 3 berekend. Ter plaatse van de oeverlocaties worden voor de varianten benodigde dijktafelhoogtes uitgerekend. Dit wordt telkens uitgevoerd voor twee typen dijkprofielen. Ten eerste is gekozen voor een fictief, standaard dijkprofiel met een dijktalud van 1 op 3, zonder voorland of berm en een graslandbekleding en ten tweede worden de aangeleverde werkelijke, gemeten dijkprofielen toegepast 2.2 Belastingmodel In deze analyse wordt het effect op de toetspeilen in de Rijn- Maasmonding en op de benodigde dijktafelhoogte (kruinhoogte) van de waterkeringen onderzocht. Ook het effect op de sluitfrequentie van de Europoortkering zal indien van belang in beschouwing worden genomen. 3 Het toetspeil wordt hier als algemene term gebruikt en heeft geen status. Het betekent in dit verband de hoogwaterstand bij de normfrequentie, berekent voor een bepaalde variant. 18

20 Naar het effect 4 op toetspeilen wordt gekeken omdat de te onderzoeken parameters voornamelijk een effect zullen hebben op de grootschalige waterbeweging in het gebied; wat tot uiting komt in verandering van toetspeilen. Naar de benodigde dijktafelhoogte wordt gekeken omdat veiligheid tegen overstromen in de Rijn-Maasmonding bijna altijd wordt bepaald op basis van een combinatie van extreme waterstanden en golfoploop. Naar het effect op sluitfrequentie wordt gekeken, omdat sommige parameters effect hebben op deze sluitfrequentie van de keringen. De sluitfrequentie kan dermate hoog worden dat de scheepvaart en rivierafvoer er hinder van ondervinden. Op het moment dat deze hinder onacceptabele niveaus bereikt moeten wellicht andere beheermaatregelen voor het gebied bedacht worden, dan het sluiten van de keringen. Deze grootheden kunnen met het probabilistische belastingmodel Hydra-B [Geerse, 2003] berekend worden. Essentieel in de methode is de probabilistische benadering van veronderstelde belastingsgevallen. De zee- en afvoerrandvoorwaarden, de windsnelheid en richting van het lokale windveld en de beheerssituaties van de kunstwerken worden beschouwd als stochastische variabelen, die bij een zekere combinatie een bepaald belastingsgeval vormen. Hydra-B berekent voor gekozen locaties in de Rijn-Maasmonding, op basis van het ter plaatse wettelijk voorgeschreven veiligheidsniveau (dijkringafhankelijke normfrequentie), het hydraulisch belastingsniveau in m t.o.v. NAP. Dit belastingsniveau wordt berekend op basis van de faalmechanismen overloop 5, 2%-golfoploop of golfoverslag. (zie [Geerse, 2003]) In het kader van deze analyse worden het hydraulisch belastingsniveau voor het faalmechanisme overloop toetspeil en voor het faalmechanisme golfoverslag bij een gekozen toelaatbaar overslagdebiet benodigde dijktafelhoogte berekend Waterstandsberekeningen De in Hydra-B te beschouwen belastingsgevallen worden met het 1-dimensionaal waterbewegingsmodel SOBEK uitgerekend. De belastingsgevallen worden gevormd door combinaties van rivierafvoeren, zeewaterstanden, keringsituaties, windsnelheden en windrichtingen. De eigenschappen van de kunstwerken, zoals sluittype, moment van sluiten en openen, sluit- en opensnelheden, kerende hoogten, eventuele lekopeningen in gesloten toestand, etc. zijn in het SOBEK-model gemodelleerd. In Hydra-B wordt alleen de Europoortkering probabilistisch behandeld. 4 Het effect op toetspeilen is nadrukkelijk niet hetzelfde als het hydraulische effect. Een sterk hydraulisch effect van bepaalde varianten kan een klein effect op de toetspeilen hebben, doordat het statistisch slechts matig doorwerkt. Bovendien worden toetspeilen, afhankelijk van het veiligheidsniveau van omliggende dijkringgebieden, bij verschillende overschrijdingsfrequenties gedefinieerd. Bij de interpretatie van de resultaten dient hiermee door de lezer rekening gehouden te worden. 5 In Hydra-B wordt dit faalmechanisme ook wel waterstand genoemd 19

21 De beheerssituaties van de overige beweegbare kunstwerken zijn op deterministische wijze in de gemaakte waterstandsberekeningen opgenomen Statistische variabelen met bekende statistiek Hydra-B houdt rekening met de volgende stochastische variabelen: Rijnafvoer in Lobith of Maasafvoer in Lith. Zeewaterstand in Maasmond. Het windveld (snelheid en richting) boven het gebied (statistiek van Schiphol). Beheerssituatie (beide keringen open of beide dicht) van de Europoortkering. Van deze stochastische variabelen is de statistiek bekend; Hydra-B maakt hiervan gebruik Relatie afvoeren Rijn en Maas De afvoeren van de Rijn en Maas worden in Hydra-B niet volledig probabilistisch behandeld. Per locatie in de Rijn-Maasmonding is eerst bepaald welke rivierafvoer het meest van invloed is. Alleen de afvoer van deze rivier wordt dan als stochastische variabele behandeld. Een locatie waar de Rijn de grootste invloed heeft wordt Rijndominant genoemd; een locatie waar de Maas de meeste invloed heeft Maasdominant. De grens is iets ten westen van Keizersveer gelegd op km 251 van de Bergsche Maas. Bovenstrooms hiervan (<_ km 250) is de Maas het meest van invloed, voor alle overige locaties in de Rijn-Maasmonding is dat de Rijn. Voor deze locaties wordt bij iedere (stochastisch) beschouwde Rijnafvoer een representatieve Maasafvoer gebruikt. Die representatieve waarde is gelijk genomen aan de mediaan (50%-waarde) van alle Maasafvoeren die bij de beschouwde Rijnafvoer kunnen optreden op basis van werkelijk opgetreden waarden. Voor de Maasdominante locaties bovenstrooms van km 251 van de Bergsche Maas wordt omgekeerd bij iedere beschouwde Maasafvoer de mediane Rijnafvoer gebruikt Zeewaterstanden en wind De zeewaterstand te Maasmond en de windsnelheid en windrichting boven het gebied zijn gecorreleerd. Tijdens een stormvloed, die hoofdzakelijk zal optreden bij één van de richtingen ZW, WZW,, N, moet rekening worden gehouden met (sterk) verhoogde windsnelheden. Daarom wordt in Hydra-B voor deze richtingen gebruik gemaakt van de zogeheten wind-waterstandstatistiek, waarin de gezamenlijke kansen op windsnelheden, windrichtingen en zeewaterstanden worden beschouwd. Voor de overige richtingen wordt geen correlatie tussen zeewaterstand en windsnelheid aangenomen. Deze laatste richtingen kunnen slechts bedreigend zijn voor locaties in het oostelijk deel van de Rijn-Maasmonding, waar de (extreme) afvoer van de bovenrivieren Rijn en Maas bepalend is. Op dergelijke locaties is de invloed van de zeewaterstand, vanwege de grote afstand tot zee, verwaarloosbaar. 20

22 Voorspelling beheerssituatie Europoortkering De Europoortkering sluit tijdens hoge stormvloeden op basis van waterstandvoorspellingen voor Rotterdam en Dordrecht. Deze voorspellingen worden gevormd door de voorspelde zeewaterstand te Hoek van Holland, windvoorspellingen en de voorspelde afvoeren van de Rijn en de Maas. Het sluitcriterium is NAP +3 m voor Rotterdam en NAP +2.9 m voor Dordrecht: indien de voorspelde waterstand op minstens een van deze locaties boven het gestelde criterium komt, wordt het sluitcommando voor de Europoortkering gegeven. De keringen worden dus tijdens iets minder hoge stormvloeden niet gesloten, omdat het vanwege de scheepvaart onwenselijk is de keringen vaak te sluiten. De kans bestaat dat bij een onjuiste voorspelling van de waterstand de keringen tijdens een gevaarlijke stormvloed niet of te laat worden gesloten, of juist sluiten terwijl de sluitcriteria uiteindelijk niet gehaald worden ( onterecht sluiten ). In Hydra-B wordt rekening gehouden met de kans op een onjuiste voorspelling. De voorspelling van de zeewaterstand bevat een voorspelfout: de werkelijk optredende waterstand zal afwijken van de voorspelde waterstand. Voor de kans van de voorspelde zeewaterstand wordt door Hydra-B een normale verdeling verondersteld. Rekeninghoudend met de standaarddeviatie (s) en de gemiddelde voorspelfout (µ) wordt de kans op een gesloten keringsituatie bepaald Faalkans Er bestaat een kans dat een kering faalt, in de zin dat deze bezwijkt of niet op de juiste manier geopend en/of gesloten kan worden. In Hydra-B wordt rekening gehouden met de kans op niet sluiten van de Europoortkering. Een verhoogde kans op niet sluiten leidt tot een grotere kans op open keringsituaties met een hoger toetspeil tot gevolg. 2.3 Computerapplicatie Beschikbare mogelijkheden Rond Hydra-B zijn er verschillende applicaties ontwikkeld. Aan de hand van figuur 2.5 worden de verschillende mogelijkheden toegelicht. 21

23 HR2001/HR2006 PRIS Toekomst HR? IVB/PKB Ruimte voor de Rivier MHW processor 3384 Rvw-combinaties 3384 Rvw-combinaties 108 Rvw-combinaties Hydra-B 3384 Rvw-combinaties Kopieer functie Special Hydra-B Toetspeilen Dijktafelhoogten Sluitfreq. keringen Toetspeilen Sluitfreq. keringen Figuur 2.5: Beschikbare computerapplicaties PRIS/HYDRA tbv Hydraulische Randvoorwaarden Het PRIS staat voor Probabilistisch Reken Interface SOBEK en is een samenstel van een aantal (samenhangende) computerapplicaties. [Deugd, 2007] Het PRIS rekent de veelheid aan belastingscombinaties automatisch door; het genereert de modelrandvoorwaarden en besturing van de kunstwerken en reguleert de SOBEK-berekeningen. De op deze wijze berekende hoogwaterstandsinformatie wordt opgeslagen in een database, die als invoer voor Hydra-B toegepast kan worden. Voor de berekening van de Hydraulische Randvoorwaarden 2001 en 2006 zijn deze applicaties toegepast. Per dominante rivier zijn 3384 belastingsgevallen (randvoorwaarden combinaties) beschouwd. MHW-processor/SHB tbv IVB en PKB Ruimte voor de Rivier De ontwikkeling van de MHW-processor [Klis, 2007] is begonnen in 1998 tbv Integrale Verkenning Benedenrivieren. Het instrument is oorspronkelijk ontwikkeld om op basis van een beperkt aantal SOBEK berekeningen (108 belastingsgevallen) na te gaan of de toetspeilen zouden veranderen als gevolg van voorgenomen rivierkundige maatregelen. De oorspronkelijke MHW-processor rekent maximaal 108 belastingsgevallen (54 randvoorwaardencombinaties bij open en gesloten Europoortkering) door. De processor genereert modelrandvoorwaarden en besturing van de kunstwerken en reguleert de SOBEK-berekeningen. Deze functie komt overeen met het PRIS. Er zijn echter wel enkele niet onbelangrijke verschillen. Het PRIS genereert variaties in windsnelheid en richting, die als stochastische variabelen in Hydra-B worden meegenomen. De MHW-processor gaat uit van één maximale windsnelheid behorend bij een stormvloedstand op zee en één windrichting voor alle 22

24 belastingsgevallen. Er is een directe koppeling met Special Hydra-B (SHB). SHB is een uitgeklede versie van Hydra-B, zonder de stochastische variabelen van de wind, waarmee alleen toetspeilen en sluitfrequenties van de Europoortkering berekend kunnen worden en geen dijktafelhoogten. Een ander karakteristiek verschil heeft te maken met een verschil in de benaderingswijze van de sluitbeslissing van de keringen (zie kader 2.1). Kader 2.1: Verschil in sluitbeslissing van PRIS en MHW-processor Het PRIS houdt rekening met de momentane toestand van de omgeving en voorspelt telkens of de Europoortkering moet sluiten. De MHW-processor kiest daarentegen een vaste stormperiode waarbinnen sluitingsoperaties van de Europoortkering plaats vinden. Er kunnen dan verschillen ontstaan met name rond de tweede e.v. hoogwatertop tijdens een stormperiode. Het PRIS controleert of na de eerste stormtop nog gesloten dient te worden voor de volgende hoogwatertop, terwijl de MHW-processor de kering sluit voor alle hoogwatertoppen, als deze vallen binnen de aangenomen stormperiode en de vervalcondities hiervoor optreden. De MHW-processor is in combinatie met Special Hydra-B veelvuldig toegepast voor de PKB Ruimte voor de Rivier. Per dominante rivier zijn telkens 108 belastingsgevallen (randvoorwaarden combinaties) beschouwd. MHW-processor/Hydra-B De wens om de MHW-processor ook voor veiligheidsanalyses toe te passen, waarin de kans op overschrijden van de kruinhoogten door waterstand of golfoverslag centraal staat heeft geleid tot een koppeling met Hydra-B. In Hydra-B worden windsnelheid en richting als stochastische variabelen meegenomen, hetgeen betekent dat de MHW-processor ook belastingsgevallen met variabele wind dient te beschouwen. Bovendien regelt de MHW-processor de vertaling van SOBEK-uitvoerlocaties in de as van de rivier, al of niet gecorrigeerd voor dwaropwaaiing en/of bochtwerking, naar oeverlocaties aan de teen van de dijk. Vanuit de oeverlocatie kan uiteindelijk de kruinhoogte berekend worden. Met de huidige versie van de MHW-processor [Klis, 2007] is het nu mogelijk om dezelfde hoeveelheid belastingsgevallen door te rekenen als met het PRIS. Het gaat dan om 3384 randvoorwaarden combinaties. Deze applicatie kan in de toekomst voor de bepaling van de Hydraulische Randvoorwaarde belangrijk worden. MHW-processor/Kopieerfunctie/Hydra-B Bij deze applicatie wordt gekozen voor de108 belastingsgevallen van de Special Hydra-B variant. De Kopieerfunctie zorgt ervoor dat er een invoerdatabase voor Hydra-B ontstaat die gevuld is alsof 3384 belastingsgevallen zijn doorgerekend. De filosofie is dat de voornaamste stochastische variabelen de rivierafvoer, de zeewaterstand en de situatie van de stormvloedkeringen zijn. Dit sluit direct aan bij de aannames die destijds zijn gemaakt bij het vereenvoudigen van Hydra-B naar Special Hydra-B. Op basis van deze veronderstelling 23

25 wordt bij elke combinatie van de vijf stochastische variabelen voor Hydra-B het best passende resultaat van een berekening gezocht en gekopieerd uit de verzameling van de 108 belastingsgevallen. Concreet betekent dit dat bij elke aanname van windrichting en windsnelheid de hoogwaterstand informatie, behorend bij een zekere zeestand, afvoerniveau en keringssituatie, wordt ingevuld. Met deze applicatie is Hydra-B toepasbaar om ook kruinhoogtes uit te rekenen op basis van een beperkt aantal (in dit geval108) belastingsgevallen Onderlinge prestaties van de mogelijkheden Er zijn resultaten bekend van de berekeningen, welke voor de Hydraulische Randvoorwaarden 2006 zijn uitgevoerd. Deze resultaten staan bekend als de Thermometerrandvoorwaarden 2006, kortweg TMR2006 [Duits, 2007]. De berekeningen zijn uitgevoerd met de applicatie PRIS en Hydra-B [Deugd, 2007]. Hieruit zijn op de 82 locaties in de as van de rivier de toetspeilen verzameld. Met de MHW-processor zijn dezelfde 3384 belastingsgevallen, die eveneens voor de berekening van Hydraulische Randvoorwaarden zijn doorgerekend, uitgerekend ( de 3384-variant ). Ook zijn de 108 belastingsgevallen met de MHW-processor uitgerekend en daarna met de Kopieerfunctie verwerkt tot een volledige set van 3384 belastingsgevallen ( de 108-variant ). Beide sets belastingsgevallen zijn met Hydra-B verwerkt tot toetspeilen en dijktafelhoogtes enerzijds bepaald met de fictieve standaard dijkprofielen en anderzijds bepaald met werkelijke, gemeten dijkprofielen. Op basis van de TMR2006 oeverdatabases zijn bij de gevoeligheidsanalyse benodigde kruinhoogte [HKV, 2007c] uitgaande van de 82 locaties aan de teen van de dijk, de oeverlocaties, dijktafelhoogtes met de standaard dijkprofielen en met de werkelijke profielen berekend. De genoemde resultaten worden in de figuren 2.6 t/m 2.8 met elkaar vergeleken. 24

26 Prestatie verschillende applicaties Toetspeilen Nieuwe Waterweg ==> Lek Oude Maas ==>Waal Haringvliet ==> Maas Effect Toetspeilen [m] Rvw-combinaties 108 Rvw-combinaties Figuur 2.6: Verschil in toetspeilen t.o.v. TMR2006 waarden bij toepassing van verschillende applicaties In figuur 2.6 zijn de verschillen aangegeven tussen TMR2006 toetspeilen met de toetspeilen van respectievelijk de 3384-variant en de 108-variant. Positieve waarden duiden op een hoger toetpeil dan de TMR2006 waarde. De verschillen zijn niet groter dan ca. 0,04 m. Op de noordrand zijn de waarden van de 108-variant iets hoger en van de 3384-variant juist iets kleiner. Op de zuidrand is de tendens in het verschil hetzelfde alleen van de 108-variant zijn de verschillen op een uitschieter na groter. Dit geldt, op het traject Oude Maas richting Waal na, voor de gehele Rijn-Maasmonding. Over het algemeen is de conclusie dat de verschillen niet significant zijn. Dit ligt anders bij de vergelijking met de dijktafelhoogtes. In figuur 2.7 zijn de uitgezette verschillen op identieke wijze afgebeeld als in figuur 2.6, alleen betreft het dijktafelhoogtes berekend met standaard dijkprofielen. Let op de schaal is een factor 10 groter. 25

27 Prestatie verschillende applicaties Kruinhoogte met 1 op 3 profiel Nieuwe Waterweg ==> Lek Oude Maas ==> Waal Hollandsch Diep ==> Maas Effect Toetspeilen [m] Rvw-combinaties 108 Rvw-combinaties Figuur 2.7: Verschil in dijktafelhoogtes met standaard profielen t.o.v. TMR2006 bij toepassing van verschillende applicaties De verschillen vertonen geen gelijke tendens met de toetspeilen en zijn soms behoorlijk (0,40 m). Over het algemeen zijn de verschillen van de 3384-variant kleiner, meestel kleiner dan 10 cm. Figuur 2.8 is overeenkomstig figuur 2.7, alleen betreffen het dijktafelhoogtes berekend met werkelijke dijkprofielen. De verschillen van de 3384-variant zijn over het algemeen, op enkele uitschieters na, kleiner dan 0,10 m. De verschillen van de 108-variant zijn evenals bij de standaard profielen iets ongunstiger. 26

28 Prestatie verschillende applicaties Kruinhoogte met werkelijk profiel Nieuwe Waterweg ==> Lek Oude Maas ==> Waal Haringvliet ==> Maas Eff ec t 0.10 To et sp 0.00 eil en [m ] Rvw-combinaties 108 Rvw-combinaties Figuur 2.8: Verschil in dijktafelhoogtes met werkelijke profielen t.o.v. TMR2006 bij toepassing van verschillende applicaties Een algemene conclusie is dat het bij toetspeilen op het resultaat niet veel uitmaakt om minder belastingsgevallen door te rekenen, maar bij dijktafelhoogtes is het door rekenen van 3384 belastingsgevallen wel van belang. De verschillen van de 3384-variant t.o.v. de TMR2006 worden niet alleen veroorzaakt door toepassing van de MHWprocessor in plaats van het PRIS, maar het niet meenemen van het dwarsverhang en het niet interpoleren in de lengte as van de rivier (de dichtstbijzijnde bovenstroomse locatie in de rivier as wordt aangehouden) bij toepassing van de MHW-processor vormen ook een oorzaak. 2.4 Invulling Te onderzoeken gevoeligheden In deze gevoeligheidsanalyse wordt een groot aantal varianten onderzocht op hun relatieve effect op het watersysteem in de Rijn- Maasmonding. Het gaat hierbij om de mate van variabiliteit van de varianten en de onzekerheid daarvan op de toetspeilen en de dijktafelhoogtes in de Rijn-Maasmonding. Soms is er ook effect op de sluitfrequentie van de Europoortkering. Het betreft in deze analyse een subjectieve beoordeling. De grootte van de variaties zijn namelijk gekozen op basis van expert judgement, waarbij voor de ene variant een statistisch meer extreme variatie is gekozen dan bij een andere variant. Een andere keus had uiteraard geleid tot andere resultaten en dus tot een andere beoordeling van het belang van die variant. Een extreme variatie zal namelijk leiden tot 27

29 een grotere gevoeligheid. Voor deze fase van het onderzoek was het echter voldoende om een gevoel te krijgen voor het relatieve belang van de verschillende varianten. De gevoeligheidsanalyse behandelt enerzijds de gevoeligheden van de omgeving op de hoogwaterstanden en anderzijds de nauwkeurigheid van gebruikte modellen. Omgeving zijn die parameters, uitgangspunten of processen die randvoorwaarden voor de modelberekeningen vormen. De invoerwaarden zijn vaak gebaseerd op metingen en statistiek. De gevoeligheid van modellen heeft te maken met het type model dat gebruikt wordt of met processen in modellen. In dit onderzoek worden de gevoeligheden van de volgende thema s, onderverdeeld in sub-thema s en varianten, geanalyseerd. Zie tabel 2.1 Thema Sub-thema Variant Randvoorwaarden Zeerand Zeespiegelrijzing Zeewaterstandstatistiek Stormopzetduur Fase hoogwater stormopzet Nauwkeurigheid verwachting zeerand Rivierrand Maatgevende afvoer Onzekerheid afvoerverdeling Afvoerrelatie Rijn/Maas Lokaal windveld Windeffect Falen keringen Europoortkering Sluiten Openen Haringvlietsluizen Sluiten Openen Europoortkering en Haringvlietsluizen Openen Overslag Haringvlietsluizen Dijkhoogte nauwkeurigheid Golfoverslag en overloop Omrekening windsnelheid Overslag berekening Overslag criterium Strijklengte Bodemhoogte Maximale wind bij maximale waterstand Tabel 2.1: Te analyseren thema s De uiteindelijke keuzes van de variaties van de varianten binnen de thema s zijn tot stand gekomen in overleg met experts en worden in hoofdstuk 3 weergegeven en toegelicht Referentiesituatie Alle berekende toetspeilen en dijktafelhoogtes worden met een referentiesituatie vergeleken. In deze studie worden alleen verschillen met die referentiesituatie gegeven en geen absolute waarden. Het gaat immers om effecten en mate van gevoeligheden. 28

30 Als referentie zijn de Thermometerrandvoorwaarden 2006 (TMR2006) gebruikt [Duits 2007] en [Deugd 2007]. Dit is de meest actuele situatie en sluit aan bij de te leveren informatie ten behoeve van het beheerdersoordeel voor de Toetsing De TMR2006 zijn berekend met de volgende karakteristieke uitgangspunten: Zeerand Zeespiegelrijzing 0.07 m, representatief voor 2011 Stormopzetduur 29 uur Fase stormopzet met astronomisch hoogwater uur Windwaterstandstatistiek Hoek van Holland + 5,0 m NAP Nauwkeurigheid voorspelling zeerand µ=-0.09 en σ=0.18 Rivierrand Maatgevende afvoer bij Lobith van m3/s, verdeeld over Nederrijn/Lek en Waal volgens meting en modelberekening (WAQUA) bij extreme afvoerniveaus Afvoerrelatie Bovenrijn/Maas: Rijndominant met 50% Maas en Maasdominant met 50% Bovenrijn Lokaal windveld Windeffect volgens huidige instellingen van de windhidingcoëfficiënten in het SOBEK model Falen keringen Europoortkering: faalkans niet-sluiten van 1/100 per sluitvraag, faalkans niet-openen van nul (kering gaat altijd weer goed open na een sluiting) Haringvlietsluizen: faalkansen niet-sluiten en niet-openen van nul, dus schuiven gaan altijd goed open en dicht als dat nodig is De sluitcriteria zijn +3,0 m NAP bij Rotterdam en/of +2,90 m NAP bij Dordrecht Overloop en overslag Haringvlietsluizen Geen overloop en golfoverslag over de Haringvlietsluizen Berekening dijktafelhoogtes Windsnelheid U10, die is berekend uit de potentiële windsnelheid met behulp van de open water transformatie Overslag: PC-overslag Toelaatbaar overslagdebiet van 1 l/s/m Strijklengtes die standaard in Hydra-B aanwezig zijn in de databases van TMR2006 (adviesstrijklengte) Bodemhoogtes die standaard in Hydra-B aanwezig zijn in de databases van TMR2006 (adviesbodemhoogte) Voor zijn klimaatscenario s heeft het KNMI het jaar 1990 als basisjaar gekozen Instrumentarium Gezien het karakter van deze studie en de grote hoeveelheden door te rekenen varianten, zal het effect van de diverse uitgangspunten en 29

31 processen niet met het complete Hydraulisch Randvoorwaardenboekinstrumentarium worden onderzocht, maar met de zogenaamde MHW-processor in combinatie met Hydra-B (zie 2.3.1). Hierdoor wordt gebruik gemaakt van de wetenschap dat niet alle combinaties van windveld, zeerand en rivierafvoer een bijdrage geven aan de toetspeilen en kan de rekentijd, en doorlooptijd van de studie, aanzienlijk worden beperkt. MHW-processor Bij deze toepassing worden 6 stormvloeden op zee, variërend van ca. NAP m tot NAP m, gecombineerd met 9 afvoerniveaus van de Bovenrijn, variërend van 600 m3/s tot m3/s, zowel bij open keringsituatie als de situatie met werkende keringen uitgerekend. Verder worden er afvoerafhankelijke lozingen op de Maas en Lek meegerekend en wordt er met een lokaal windveld gerekend, waarvan de grootte van de windsnelheid deterministisch gerelateerd is aan de maximale stormopzethoogte en zodoende indirect aan de hoogte van de stormvloedstand en altijd waait vanuit westnoordwestelijke richting (293 graden). In [Deugd 2007] zijn deze modelrandvoorwaarden en de besturing van de kunstwerken beschreven. Het windveld wordt hier, zoals gezegd deterministisch meegenomen en niet als stochastische variabele zoals in [Deugd 2007] beschreven. Dit betekent één windveld per maximale stormopzethoogte met maximale windsnelheid volgens tabel 2.2. In deze tabel is tevens het overeenkomstige stormvloedniveau bij de referentie situatie in de mond van de Waterweg gegeven. Tabel 2.2: Maximale windsnelheden Maximale stormopzethoogte [m] Stormvloedniveau Mond Waterweg [m +NAP] Maximale windsnelheid [m/s] De toegepaste modelschematisatie is overeenkomstig zoals beschreven in [Deugd 2007]. Alleen de bovenrivieren zijn ingekort, zodat de modelranden weer op de bekende locaties, Hagestein, Tiel en Lith op respectievelijk Lek, Waal en Maas, liggen. Deze gebiedschematisatie bevat alleen reeds uitgevoerde projecten in het kader van Ruimte voor de Rivier zoals bijvoorbeeld de Aakvlaai in de Biesbosch, De NOP variant van de Noordwaard is nog niet gereed, maar vanwege het vergevorderde stadium wel in het model ingebouwd. Verwerking tot Hydra-B invoer Met de MHW-processor zijn 54 randvoorwaardencombinaties door gerekend. Met open en gesloten keringen zijn dat 108 belastingsgevallen. 30

32 De MHW-processor kent verschillende naverwerkingstrajecten. In het kader van deze studie zijn de volgende naverwerkingsmogelijkheden toegepast: 1. Naverwerking Hydra-B (Rivier) 2. Naverwerking Hydra-B (Oever) In beide gevallen wordt met de Kopieerfunctie 108 belastingsgevallen doorgekopieerd naar 3384 belastingsgevallen. Dit aantal is voor toepassing Hydra-B noodzakelijk. In het eerste geval wordt een database met hoogwaterinformatie aangemaakt voor locaties op de as van de rivier en in het tweede geval een database voor locaties aan de oever van de rivier. De oeverlocaties zijn gekozen op grond van de ligging van de dijkprofielen die de dijkbeheerders hebben aangeleverd. In bijlage 1 worden deze locaties genoemd. De hoogwaterstanden op de oeverlocaties zijn afkomstig van berekende hoogwaterstanden op de as van de rivier. Zonder verdere interpolatie in de lengte van de rivier worden bij een gekozen oeverlocatie de waterstanden overgenomen van de dichts bijgelegen, bovenstroomse locatie op de rivieras. Ook zijn er geen correcties voor bochtwerking en voor dwarsopwaaiing toegepast, waardoor de hoogwaterstanden op een oeverlocatie gelijk is aan die op de corresponderende aslocatie. Aan het eind van dit verwerkingstraject zijn er databases met hoogwaterstanden, één voor de aslocaties (waterstandsdatabase) en één voor de oeverlocaties (oeverdatabase) én de database met sluitfuncties van de keringen (sluitdatabase) voor Hydra-B beschikbaar. Hydra-B Voor de berekeningen wordt uitgegaan van de Hydra-B versie die voor TMR2006 is aangemaakt. In de handleiding [HKV 2007a] is beschreven hoe en welke instellingen/bestanden gekozen dienen te worden. Te gebruiken discretisaties, hulpdijkhoogtes en instellingen voor Rijn en Maas worden strikt voorgeschreven. Verder geeft de handleiding aan hoe voorgestelde variaties in de varianten van de thema s, zoals maatgevende afvoer, zeewaterstandstatistiek en zeespiegelstijging, in Hydra-B ingesteld dienen te worden. Aan de oeverdatabase zijn golfgegevens (significante golfhoogte Hs en piekperiode Tp) toegevoegd. Deze zijn met ToolRM2007 [HKV 2007b] berekend aan de hand van beschikbare advies strijklengtes en bodemhoogtes en met de optie Vul Golvendatabase aan de oeverdatabases toegevoegd. Verwerking resultaat De uitvoer van de berekeningsresultaten is met de optie Export naar Excel van ToolRM2007 [HKV 2007b] verwerkt naar verschillende tabellen. Per variant zijn er drie Excel tabellen met uitkomsten van 82 locaties: één met toetspeilen, één met benodigde dijktafelhoogtes berekend met standaard profielen en één berekend met werkelijke profielen en één Excel tabel met toetspeilen van de gidslocaties. Aan de drie Excel tabellen met resultaten van de 82 locaties zijn per locatie coördinaten en het verschil ten opzichte van de referentie toegevoegd. Tenslotte is voor iedere locatie het resultaat van elke 31

33 variant in een Excel-blad verzameld en zijn de verschillen ten opzichte van de referentie in grafiekvorm gezet. De resultaten kunnen met het presentatiemiddel (zie 2.4.4) op een GIS-kaart gevisualiseerd worden. Voor elke variant is de sluitfrequentie van de Europoortkering in een Hydra-B uitvoerbestand beschikbaar Presentatiemiddel Om de grote hoeveelheid resultaten te visualiseren is op basis van GIS een presentatietool [Arcadis 2007] gemaakt. Met deze tool kan het effect van een variant ruimtelijke op een kaart getoond worden. Figuur 2.9 is hiervan een voorbeeld. Figuur 2.9: Voorbeeld Ruimtelijk Effect Ook is het mogelijk bij een locatie het effect van alle varianten, gegroepeerd per thema en type resultaat, in te zien. Figuur 2.10 geeft een voorbeeld hiervan. 32

34 Maatgevende afvoer m3/s Maatgevende afvoer m3/s Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet 0.00 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Nauwkeurigheid verwachting zeerand µ=0?=10 Nauwkeurigheid verwachting zeerand µ=0?=18 Nauwkeurigheid verwachting zeerand µ=0?=20 Onzekerheid afvoerverdeling -3.3? Onzekerheid afvoerverdeling -? Onzekerheid afvoerverdeling +? Onzekerheid afvoerverdeling +-3.3? Rijn/Maas 1op1-afvoerrelatie met Rijnstatistiek Rijn/Maas 1op1-afvoerrelatie met Maasstatistiek Stormopzetduur 20 uur Stormopzetduur 33 uur Stormopzetduur 40 uur Windeffect 0% Windeffect 100% Basispeil zee NAP m Basispeil zee NAP m Basispeil zee NAP m Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Figuur 2.10: Voorbeeld lokaal effect (dijktafelhoogte locatie van dijkring 14) 33

35 34

36 3. Berekening gevoeligheden 3.1 Gevoeligheid randvoorwaarden Zeerand Voor de gevoeligheid van dit sub-thema zijn meerdere factoren onderzocht. Het gaat om effecten van variaties in de stormopzetduur en zeespiegelrijzing op de waterbeweging in de Rijn-Maasmonding. De onzekerheden in de statistiek van de wind op zee en daarmee op de hoogwaterstanden (stormvloedstanden) van Hoek van Holland en de voorspelnauwkeurigheid van de zeerand hebben effect op de toetspeilen, dijktafelhoogten en sluitfrequentie van de keringen. Zeespiegelrijzing Deze variant heeft veel overeenkomst met de hierna te behandelen variant zeewaterstandstatistiek. Er is echter een belangrijk verschil. Bij zeespiegelrijzing moet niet alleen de hoogwateroverschrijdingslijn aangepast worden, maar moet ook de waterbewegingberekeningen (SOBEK) bij een aangenomen zeespiegelrijzing opnieuw uitgevoerd worden om de juiste uitgangspositie van de Rijn-Maasmonding te hebben op het moment dat de keringen sluiten. Bij zeespiegelstijging worden de waterbewegingsberekeningen met de desbetreffende stijging doorgerekend, hetgeen leidt tot hogere uitgangswaterstanden in de Rijn-Maasmonding op het moment dat de keringen sluiten en daardoor hogere extreme hoogwaterstanden. Dus bij zeespiegelstijging zijn er twee effecten; enerzijds de hoogwaterstand wordt hoger en anderzijds heeft die waterstand nog een grotere kans van voorkomen. De variaties zijn met gelijkblijvend sluitregime van de Europoortkering doorgerekend. Alle waterstandniveaus van de hoogwateroverschrijdingslijn bij Hoek van Holland 6 zijn bij gelijkblijvende overschrijdingsfrequentie met een constante waarde van de desbetreffende aanname van de zeespiegelrijzing verhoogd. In Klimaat in de 21e eeuw [KNMI, 2006] worden zeespiegelrijzingscenario s genoemd. Tot 2050 een absolute stijging van 15 tot 35 cm en tot 2100 een stijging van 35 tot 85 cm. In het recente IPCC-rapport [IPCC, 2007] wordt 1.50 m stijging in 2100 niet onmogelijk gehouden. In de referentie (TMR 2006) wordt uitgegaan van 0,07 m zeespiegelrijzing. Dit uitgangspunt is geldig voor Op basis van bovenstaande informatie zijn de scenario s als volgt opgebouwd: 6 De modelrand ligt bij Maasmond, terwijl de statistiek van de zee bij Hoek van Holland is bepaald. Bij de berekeningen wordt zowel de modelrandvoorwaarde [Deugd 2007] als de statistiek [Geerse 2003] omgerekend van Hoek van Holland naar Maasmond. 35

37 De 0,35 m zeespiegelrijzing is het KNMI Scenario Warm+ voor De 0,85 m zeespiegelrijzing is KNMI Scenario Warm+ voor De extreme waarde van 1,50 m komt uit het IPCC rapport. Zeewaterstandstatistiek De wind op zee is een indirecte randvoorwaarde voor het SOBEKmodel Rijn-Maasmonding. Onzekerheden in de statistiek van de wind op zee vertalen zich voor het model naar de waterstandsrandvoorwaarden bij Hoek van Holland. Dit betekent variaties in de hoogwateroverschrijdingsfrequentielijn bij Hoek van Holland. Los van de onzekerheid in de statistiek van Hoek van Holland is de wind ook een onzekere factor, die bij 6% meer of minder wind leidt tot respectievelijk +0,5 m en 0,5 m bij Hoek van Holland. Het gaat hier over variaties in de hoogwaterstanden bij Hoek van Holland, waarin de wind een belangrijke rol speelt. Verschillende variaties in de hoogwaterstanden worden beschouwd en doorgerekend. In de referentie van Hoek van Holland wordt uitgegaan van NAP m bij 1/ De variaties zijn als volgt afgeleid: De variant NAP m bij 1/ staat gelijk aan ca 6% minder wind op zee. De variant NAP m bij 1/ staat gelijk aan ca 6% meer wind op zee. De variant NAP m bij 1/ staat gelijk aan ca 12% meer wind op zee. Het verschil met variaties in zeespiegelrijzing is dat bij deze aanpassing de hoogwateroverschrijdingsfrequentielijn van Hoek van Holland wordt gekanteld om de waterstand NAP 0.0, zodanig dat de lijn door het aangenomen hoogwaterstandniveau bij 1/ gaat. In het rapport De basispeilen langs de Nederlandse kust [Ministerie van Verkeer en Waterstaat, 1993] is aangegeven dat de onzekerheid bij de statistische afleiding van het basispeil reeds orde grootte 95 cm is. Gelet op deze grote onzekerheid zijn bovenstaande varianten opgesteld. Stormopzetduur en fase hoogwater stormopzet Stormopzetduur is de duur van de opzet in waterhoogte van de zeerand ten gevolge van wind op zee. De fase is het tijdsverschil tussen de hoogwatertop van het slotgemiddelde getij (astronomisch getij) en de maximale stormopzethoogte. De aannames voor stormopzetduur en de fase zijn van grote invloed op de vorm van de kromme waarmee in het model gerekend wordt. Het slotgemiddeld getij opgeteld bij het verloop van de opzetduur bij een bepaalde fase geeft samengesteld een kromme waarmee in modellen gerekend wordt. Dat is gedemonstreerd in onderstaand voorbeeld. De lijn met de hoogste piek (dikke groene lijn) is de samengestelde kromme. De kromme eronder (dunne groene lijn) is de referentiesituatie, welke dus een duidelijk andere vorm heeft. Door in de gevoeligheidsanalyse beide kanten op de invoer te variëren, is zichtbaar gemaakt wat het effect is. 36

38 Zie als voorbeeld de onderstaande grafieken van samengestelde krommen bij een stormopzetduur van 40 uur (figuur 3.1) en een fase van 0 uur (figuur 3.2). Figuur 3.1: Voorbeeld vormverandering samengestelde kromme als gevolg van wijziging stormopzet in 40 uur 37

39 Figuur 3.2: Voorbeeld vormverandering samengestelde kromme als gevolg van wijziging fase in 0 uur De Hydraulische Randvoorwaarden 2006 zijn gebaseerd op een aanname van de stormopzetduur van 29 uur. Een onderzoek uit 1987 toonde aan dat dit uitgangspunt misschien wel 33 uur moet zijn. Het voortschrijdend inzicht levert een verwachting dat de stormopzetduur 40 uur zou kunnen zijn. Van de fase is bekend dat de huidige aanname van -4,5 uur voor de hoogte van de toetspeilen een pessimistische aanname betreft. Op basis van deze gegevens zijn de varianten samengesteld. Nauwkeurigheid verwachting zeerand De voorspelling van de zeerand vindt plaats bij Hoek van Holland door middel van SVSD. De voorspelling wordt gebruikt voor de besturing van de Europoortkering. De nauwkeurigheid wordt gegeven in een normale verdeling met kentallen (µ,σ). De onzekerheid m.b.t. de voorspelnauwkeurigheid van stormvloeden wordt in rekening gebracht. In [Kroos, 2006] is op basis van analyse reeks bepaald dat de gemiddelde afwijking in de stormvloedvoorspelling bij Hoek van Holland (stuurparameter voor de sluiting van stormvloedkeringen) µ=-6,7 cm bedraagt (een onderschatting), met een standaard afwijking van σ =12,3 cm. In Hydra-B zijn de volgende waarden voor Hoek van Holland gebruikt: µ=-9 cm en σ =18 cm. De genoemde statistiek van de nauwkeurigheid is gebaseerd op verwachtingen 6 uur vóór het hoogwater. In de referentie wordt een µ =-0.09 m en σ = 0.18 m gebruikt. Een µ van -0,09 m houdt systematisch een te lage voorspelling in. Dit heeft effect op het toetspeil en de sluitfrequentie. In de eerste variant is 38

40 daarom de -0,09 m op 0 m gezet. In de tweede en derde variant is de σ respectievelijk verlaagd en verhoogd. Uitgevoerde berekeningen In onderstaande tabel 3.1 staan de berekende varianten. Tabel 3.1: Berekende varianten voor Zeerand Zeespiegelrijzing (Ref: 0,07 m) Zeewaterstandstatistiek (Ref: Hoek van Holland +5,0 m NAP) Stormopzetduur (Ref: 29 uur) Fase hoogwater stormopzet (Ref: -4,5 uur) Nauwkeurigheid verwachting zeerand (Ref: µ -0,09 / σ 0,18 m) Zeerand a) 0,35 m b) 0,85 m c) 1,50 m a) +4,50 m NAP b) +5,50 m NAP c) +6,0 m NAP a) 20 uur b) 33 uur c) 40 uur a) -6,0 uur b) -2,25 uur c) 0 uur d) 2,25 uur e) 4,5 uur a) µ 0,0 en σ is 0,10 m b) µ 0,0 en σ is 0,18 m c) µ 0,0 en σ is 0,20 m De varianten zijn uitgevoerd en verwerkt met het instrument zoals beschreven in Bij de onderdelen Zeewaterstandstatistiek en Nauwkeurigheid verwachting zeerand zijn geen nieuwe waterstandsberekeningen noodzakelijk. De variatie betreft alleen wijziging van instellingen van Hydra-B. Deze Hydra-B berekeningen zijn uitgevoerd met de databases van de referentiesituatie. Alle resultaten zijn in de Presentatietool opgenomen en te visualiseren als aangegeven in Bij alle varianten is ook de sluitfrequentie van de Europoortkering uitgerekend Rivierrand Bij dit sub-thema gaat het om effecten van onzekerheden in de afvoeren van de Lek bij Hagestein, Waal bij Tiel en de Maas bij Lith (of Megen) op de waterbeweging in de Rijn-Maasmonding. Maatgevende afvoer De in de onderstaande tabel genoemde variaties in de afvoer als gevolg van klimaat verandering worden beschouwd en doorgerekend. Het gaat om twee scenario s die respectievelijk representatief voor het jaar 2050 en het jaar 2100 zijn. Er is aangenomen dat de afvoer via de Nederrijn/Lek bij een niveau van de Rijn van m3/s maximaal is. Bij verdeling van de afvoer van de Bovenrijn over Waal en Nederrijn/ Lek wordt in de SOBEK-berekeningen vanaf het afvoerniveau van de Bovenrijn van m3/s het debiet door de Nederrijn/Lek 39

41 constant gehouden. De hoeveelheid debiet dat daardoor niet door de Nederrijn/Lek kan, wordt via de Waal gestuurd. Alles is Rijndominant meegerekend. De afvoerafhankelijke lozingen op Maas en Lek zijn, ondanks de kleine wijziging van de afvoer via de Lek, niet aangepast. Deze zijn gelijk gehouden aan de grootte die hoort bij het oorspronkelijke afvoerniveau. In de gevoeligheidsanalyse is geen rekening gehouden met de uitvoering van PKB Ruimte voor de Rivieren. De afvoeroverschrijdingsfrequentielijn wordt aangepast aan het maatgevende afvoerniveau bij 1/1250. Dit wordt gedaan door de frequentielijn van de Bovenrijn te kantelen om het afvoerniveau 0, zodanig dat de lijn door het aangenomen afvoerniveau bij 1/1250 gaat. De afvoeren van m 3 /s voor 2050 en voor 2100 zijn landelijk afgesproken uitgangspunten. Onzekerheid afvoerverdeling Verschillende variaties in afvoerverdeling (zie kader 3.1) over Waal en Nederrijn worden beschouwd en doorgerekend. De vermelde variaties zijn afgeleid bij maatgevende omstandigheden, dus bij afvoeren van Kader 3.1: Toelichting afvoerverdeling Het woord afvoerverdeling is niet helemaal juist gebruikt. Er is onderzoek geweest naar de nauwkeurigheid van meten van de afvoer door de Nederrijn/Lek en de Waal. Hieruit is een sigma afgeleid van 100 m 3 /s voor de Nederrrijn/Lek en 180 m 3 /s voor de Waal. De variatie is gelijktijdig met beide positief en met beide negatief doorgerekend. Bij verdeling denk je natuurlijk aan de hoeveelheid die meer door de ene tak stroomt juist minder door de andere tak stroomt. Zo is het hier niet toegepast. In feite zeggen we dat een aangenomen afvoer van de Bovenrijn meer of minder debiet afvoert naar de Rijn-Maasmonding. Deze afvoervariatie is alleen doorgevoerd bij een afvoerniveau vanaf 6000 m 3 /s van de Bovenrijn m 3 /s voor de Rijn. Dit betekent dat de variatie alleen toegepast wordt bij hogere afvoeren. Vanaf afvoer Rijn 6000 m 3 /s en hoger worden de afvoerniveaus met een gelijke variatie uit de onderstaande tabel 3.2 aangepast. Onder het afvoerniveau 6000 m 3 /s is de variatie 0. Voor de Maas is dezelfde orde van grootte aangehouden als de Nederrijn/Lek. In de SOBEK-berekeningen is dus de afvoerverdeling over Waal en Nederrijn en de bijbehorende 50% Maas vanaf het afvoerniveau 6000 m 3 /s van de Rijn met de keuzes uit de tabel aangepast. Er is alleen Rijndominant gerekend. De afvoerafhankelijke lozingen op Maas en Lek zijn niet aangepast aan de andere afvoerniveaus van Lek en Maas. Deze zijn gelijk gehouden aan de grootte die hoort bij het oorspronkelijke afvoerniveau. Het rapport Onzekerheid afvoerverdeling splitsingspunten Rijn [Ogink, 2006], vormt de basis van de keuzes in variatie. Hierin is voor de Waal opgenomen een σ = 180 m 3 /s en voor de 40

42 Nederrijn/Lek een σ = 100 m 3 /s. Het rapport behandeld de Maas niet. De afvoeren van de Nederrijn/Lek liggen echter in dezelfde orde van grootte als de Maas. Om toch een variatie voor de Maas mee te berekenen is een gelijke onzekerheid als de Nederrijn/Lek voor de Maas aangehouden. Op basis van een betrouwbaarheidsinterval van 66% en van 99% zijn de varianten op basis van onderstaande waarden samengesteld: Betrouwbaarheidsinterval 66%: Waal -180 m 3 /s en m 3 /s Nederrijn/Lek -100 m3/s en m 3 /s Maas -100 m 3 /s en m3/s Betrouwbaarheidsinterval 99%: Waal -600 m 3 /s en m 3 /s Nederrijn/Lek -330 m 3 /s en m 3 /s Maas -330 m 3 /s en m 3 /s Afvoerrelatie Rijn/Maas In de huidige praktijk wordt altijd gerekend met Rijn- of Maasdominant, waarbij respectievelijk mediane Maas- of Rijnafvoer aangehouden wordt. In feite is dit gebaseerd op afhankelijkheid in de tijd, waarbij bedacht kan worden of dit wel altijd terecht is (zie kader 3.2). Onderzocht wordt het effect van andere aannamen tussen de afhankelijkheid van deze afvoeren, bijvoorbeeld een één op één relatie, hetgeen betekent dat het tijdseffect verwijderd wordt en dat er Kader 3.2: Toelichting afhankelijkheid Bovenrijn en Maas De afvoer van de Maas is onafhankelijk van de afvoer van de Bovenrijn. Immers de afvoer van de Maas is niet hoog omdat de afvoer van de Bovenrijn hoog is, maar kan hoog zijn als de afvoer van de Bovenrijn hoog is. Er bestaat een schijncorrelatie tussen de afvoer van Lobith en Lith. Dit wordt veroorzaakt door een externe invloed (de regen). Door nu de 50%-waarde van de Maas te berekenen bij een bepaalde afvoerklasse van de Bovenrijn, wordt een afhankelijkheid (tijdsaspect) geïntroduceerd die er eigenlijk niet is. Corrigeren voor deze afhankelijkheid kan door het tijdseffect te verwijderen. Dit kan alleen als de frequentieverdelingen van de afvoer gekoppeld worden. Deze koppeling kan door de afvoeren van Lith en Lobith met dezelfde overschrijdingskans tegen elkaar uit te zetten. gelijktijdig van gelijke overschrijdingskansen uitgegaan wordt. In het rapport De 50%-lijnen van Bovenrijn en Maas [Rijkswaterstaat RIZA, 1998] is opgenomen dat de afvoer van de Bovenrijn en de Maas onafhankelijk zijn. In de gevoeligheidsanalyse worden afvoeren Bovenrijn en Maas bij een gelijke overschrijdingskans onderzocht. Rijn- of Maasdominant rekenen kost veel rekenwerk (factor 2) ten opzichte van uitgaan van een één op één relatie, terwijl het verschil in resultaat mogelijk minimaal is. Dat wordt onderzocht in deze gevoeligheidsanalyse. In de SOBEK-berekeningen is een variant met een aangepaste relatie Rijn en Maas (1 op 1) uitgevoerd. 41

43 Tabel 3.2: 1 op 1 afvoerrelatie Bovenrijn met Maas In tabel 3.2 is de aangenomen 1 op 1 relatie weergegeven. Afvoer Bovenrijn [m 3 /s] Afvoer Maas [m 3 /s] De Hydra-B resultaten zijn bovenstrooms Keizersveer met de Maasstatistiek berekenend en de rest van het gebied met de Rijnstatistiek. De afvoerafhankelijke lozingen op de Maas zijn aangepast, door rechtlijnige interpolatie, aan de afvoerniveaus van de Maas, die horen bij de één op één afvoerrelatie van Rijn en Maas. Uitgevoerde berekeningen In onderstaande tabel 3.3 staan de berekende varianten. Tabel 3.3: Berekende varianten voor Rivierrand Rivierrand Maatgevende afvoer (Ref: m 3 /s) Afvoerverdeling (m 3 /s) (Ref: default) Afvoerrelatie Rijn/Maas (Ref: default) a) Rijn m 3 /s (2050) b) Rijn m 3 /s (2100) a) Nederrijn/Lek 330 m 3 /s Waal -600 m 3 /s Maas 330 m 3 /s b) Nederrijn/Lek 100 m 3 /s Waal -180 m 3 /s Maas 100 m 3 /s c) Nederrijn/Lek +100 m 3 /s Waal +180 m 3 /s Maas +100 m 3 /s d) Nederrijn/Lek +330 m 3 /s Waal +600 m 3 /s Maas +330 m 3 /s a) Rijndominant 1 op 1 b) Maasdominant (-) De varianten zijn uitgevoerd en verwerkt met het instrument zoals beschreven in Bij het onderdeel Maatgevende afvoer zijn vanwege de gewijzigde afvoerverdeling Nederrijn/Lek en Waal als gevolg van de aanname dat de Nederrijn/Lek een maximale afvoercapaciteit heeft, éénmalig nieuwe waterstandsberekeningen noodzakelijk. De variatie van de maatgevende afvoer betreft alleen wijziging van instellingen van Hydra-B. Deze Hydra-B berekeningen zijn uitgevoerd met de databases van de genoemde, gewijzigde afvoerverdeling. Bij de variant b) (Maasdominant) van het onderdeel Afvoerrelatie Rijn/ Maas zijn niet alle 82 locaties doorgerekend. Allen de locaties rond het Eiland van Dordrecht en op de Maas. 42

44 Alle resultaten zijn in de Presentatietool opgenomen en te visualiseren als aangegeven in Bij alle varianten is ook de sluitfrequentie van de Europoortkering uitgerekend Lokaal windveld De windhidingcoëfficiënt is een modelparameter tussen de 0 en 1. Het bepaalt de mate waarin de windterm bijdraagt in de bewegingsvergelijking. Het windveld (windsnelheid en -richting) wordt bij verschillende berekeningen toegepast. Het lokaal windveld heeft effect op de waterbeweging in de Rijn-Maasmonding en wordt in de waterbeweging berekeningen meegenomen. Daarnaast wordt het windveld ook ingezet om de dijktafelhoogte te berekenen. Toegepast wordt de windstatistiek van Schiphol. Er wordt gekeken naar de gevoeligheid van de modelaanname van de windhidingcoëfficiënt. Tot nu is altijd uitgegaan van één windveld (Schiphol). Voor de bovenrivierengebied en Haringvliet/Hollandsch Diep is uit eerdere verificaties gebleken dat het windeffect op die riviersystemen wat te hoog was aangenomen. Om die reden zijn de windhiding factoren op die plaatsen gereduceerd. Dit onderdeel richt zich op die reducties. Voor de windhidingcoëfficiënt is in alle modeltakken 1 aangenomen, behalve: Bovenstrooms Lek, Waal en Maas 0 Lektraject Schoonhoven tot Krimpen a/d Lek oplopend van 0 naar 0.33 Waaltraject Zaltbommel tot Hardinxveld oplopend van 0 naar 0.66 Maastraject Heesbeen tot kmr oplopend van 0 naar 0.66 Haringvliet, Hollandsch Diep, Bergsche Maas, Amer, Biesbosch, Aakvlaai en Wantij In de tabel wordt de te beschouwen variatie in windhiding aangegeven. In feite worden de twee uitersten uitgerekend. Bij a wordt er zonder wind gerekend en bij b worden alle windhidingcoëfficiënten op één gezet, hetgeen een 100% bijdrage van het windeffect betekent. Uitgevoerde berekeningen In onderstaande tabel 3.4 staan de berekende varianten. Tabel 3.4: Berekende varianten voor lokaal windveld Modelaanname windhidingcoëfficiënt (Ref: default) Lokaal windveld a) Windhiding overal op 0 (zonder wind) b) Windhiding overal op 1 (windeffect maximaal) De varianten zijn uitgevoerd en verwerkt met het instrument zoals beschreven in Alle resultaten zijn in de Presentatietool opgenomen en te visualiseren als aangegeven in Bij alle varianten is ook de sluitfrequentie van de Europoortkering uitgerekend. 43

45 3.2 Gevoeligheid falen keringen Voor het nauwkeurig berekenen van de effecten van het falen van de stormvloedkeringen, anders dan voor falen door niet-sluiten van de Europoortkering, is nog geen instrument beschikbaar. Er zijn daarom in deze fase schattingen gemaakt met ad-hoc belastingmodel OKE (ontwikkelt in het kader van het project Optimalisatie Keringen Europoort door Rijkswaterstaat Bouwdienst) op basis van oude waterstandsberekeningen met verschillende faalmodi [Deugd 2004]. De berekeningen van niet openen en niet sluiten van de Haringvlietsluizen zijn gecontroleerd met FREQFK 7. Ook dit model heeft beperkingen, maar gaf een indicatie van de betrouwbaarheid van de OKE uitkomsten. Voor de Europoortkering zijn eerst diverse varianten van niet-sluiten berekend. Hierbij is uitgegaan van een volledig open stormvloedkering. Het effect van niet-openen is ook belangrijk in de Rijn-Maasmonding. Het systeem blijft dan immers vollopen omdat de rivierafvoer niet naar zee kan afvoeren. Voor niet-openen van de Europoortkering is gehanteerd dat de kering dicht blijft ná de storm (tot einde berekening). Voor de Haringvlietsluizen zijn diverse varianten van niet sluiten berekend. Uitgangspunt is dat bij falen de schuiven in LPH1984 stand blijven staan. Als eerste is de ontwerpeis van 1/5.000 doorgerekend. Vervolgens is de faalkans telkens met een factor 10 verhoogd. Hierbij is globaal de marge van de Maeslantkering gevolgd, welke ook een ontwerpeis van 1/1.000 had, maar uiteindelijk via 1/10 kwam tot een faalkans van 1/100. Ook voor de Haringvlietsluizen is gekeken naar het effect van nietopenen. Uitgangspunt hierbij is dat de schuiven 2 spuiperioden falen en daarna geheel openen. Tot slot is een worst case situatie voor niet-openen onderzocht, namelijk voor de Europoortkering en Haringvlietsluizen gezamenlijk. Er is hier een combinatie van de genoemde faalkansen gebruikt. Uitgevoerde berekeningen In onderstaande tabel 3.5.staan de berekende varianten. 7 FREQFK is de voorloper van HYDRA-B 44

46 Tabel 3.5: Berekende varianten voor falen stormvloedkeringen Niet-sluiten Europoortkering (kans niet-openen 0) Niet-openen Europoortkering (kans niet-sluiten 1/100) Niet-sluiten Haringvlietsluizen (Europoort 1/100) Niet-openen Haringvlietsluizen (Europoort 1/100) Niet-openen Europoortkering & Haringvlietsluizen EP = Europoort HV = Haringvlietsluizen Falen stormvloedkering a) 1/200 b) 1/250 c) 1/300 d) 1/1.000 a) 1/50 b) 1/100 c) 1/1.000 a) 1/5.000 (=eis) b) 1/500 c) 1/50 a) 1/ (=eis) b) 1/1.000 c) 1/100 a) 1/50 EP & 1/ HV b) 1/100 EP & 1/ HV c) 1/1.000 EP & 1/ HV d) 1/100 EP & 1/1.000 HV e) 1/100 EP & 1/100 HV De berekeningen zijn alleen uitgevoerd voor de gidslocaties. Verder zijn alleen berekeningen gemaakt van toetspeilen en niet van dijktafelhoogtes. 3.3 Gevoeligheid overslag Haringvlietsluizen De overloop is geschematiseerd door middel van een parallel tak naast de Haringvlietsluizen toe te voegen aan de modelschematisatie. Deze heeft een breedte van m en een drempelhoogte van NAP m. Voor de golfoverslag is uitgegaan van buitenwaterstandsafhankelijk debiet dat direct aan de binnenzijde van de sluizen geloosd wordt. Naast de berekeningen bij toetspeilen is een berekening uitgevoerd voor een 1/ situatie als meest extreme variant. Omdat het effect op de toetspeilen hiervan niet wezenlijk anders is als bij de normfrequenties is dit resultaat niet in deze rapportage opgenomen. Voor de eerste variant is het golfoverslagdebiet zoals bepaald door Rijkswaterstaat Bouwdienst gebruikt. Dit is een buitenwaterstandsafhankelijk debiet en varieert daarom in de tijd. Hieraan is in de tweede variant een onzekerheidsmarge van 30% bij opgeteld. Omdat een hogere zeespiegel de mate van golfoverloop en -overslag kan beïnvloeden, is in variant c ook het klimaatscenario van 2050 meegenomen, dus een zeespiegelrijzing 0.35 m gecombineerd met het golfoverslagdebiet. Als meest extreme situatie zijn zowel de onzekerheid in het golfoverslagdebiet van 30% als de zeespiegelrijzing van 0.35 m meegenomen. 45

47 Uitgevoerde berekeningen In onderstaande tabel 3.6 staan de berekende varianten. Tabel 3.6: Berekende varianten voor overloop en overslag Haringvlietsluizen Overloop en overslag Haringvlietsluizen Onzekerheden golfoverloop en overslag a) Golfoverslag (Ref.: geen) b) Golfoverslag +30% c) Golfoverslag +zeespiegelrijzing 0,35m d) Golfoverslag +30% +zeespiegelrijzing 0,35m De varianten zijn uitgevoerd en verwerkt met het instrument zoals beschreven in Alle resultaten zijn in de Presentatietool opgenomen en te visualiseren als aangegeven in Gevoeligheid dijkhoogte nauwkeurigheid In de gevoeligheidsanalyse Rijn-Maasmonding worden diverse gevoeligheden bekeken voor enerzijds standaard 1 op 3 profielen en anderzijds werkelijke profielen (meest actuele profielen zoals beschikbaar in mei 2007). Deze zijn: Standaard dijken met een 1 op 3 dijktalud zonder voorland of berm en met een grasbekleding (ruwheid 1). Werkelijke profielen, eventueel inclusief voorland en bermen. Ten opzichte van een referentieberekening, uitgaande van de oeverdatasets van TMR2006, worden verschillende gevoeligheden bekeken [HKV 2007c], die ruwweg in vijf categorieën zijn in te delen: Omrekening windsnelheid Overslag berekening en criterium Strijklengte Bodemhoogte Maximale wind bij maximale waterstand Omrekening windsnelheid In Hydra-B worden windgolven berekend met Bretschneider. Invoer voor Bretschneider vormt de windsnelheid op 10 m hoogte boven open water (U 10 ). Deze windsnelheid resulteert door de potentiële windsnelheid U pot om te rekenen met behulp van de zogenaamde open water transformatie. De windsnelheid op 10 m hoogte is wat hoger dan U pot. Ten opzichte van de referentieberekening op basis van U 10 worden twee varianten berekend: ten eerste wordt in Bretschneider de potentiële wind (U pot ) gebruikt, dus U 10 is U pot, en ten tweede de windsnelheid U* waarop zogenaamde U*-schaling is toegepast. De U*-schaling leidt voor windsnelheden kleiner dan 9 m/s tot iets lagere windgolven dan in de referentie, en voor windsnelheden groter dan 9 m/s tot hogere windgolven. 46

48 Het precieze verband tussen de potentiële wind en die boven open water is onzeker. Daarom zijn de verschillende omrekeningsmethodes naast elkaar gelegd. De varianten geven inzicht in mate van verschillen tussen de methodes en ten opzichte van de referentie. De windsnelheid op 10 m hoogte is wat hoger dan U pot. Door deze twee gelijk aan elkaar aan te nemen (U 10 =U pot ) is U 10 vereenvoudigd afgeleid. De U*-schaling is afkomstig uit het golfonderzoek in het IJsselmeergebied. Overslag berekening en criterium In Hydra-B wordt, bij een beschouwd toelaatbaar overslagdebiet, een overslagmodule gebruikt om de golfgegevens te vertalen in een golfoverslaghoogte. Hydra-B heeft naast de overslagmodule PCoverslag ook de mogelijkheid om met Runup (de RIZA-module) te rekenen. In deze studie worden de uitkomsten tussen deze modules vergeleken. Daarnaast wordt, om de invloed van het gekozen toelaatbaar overslagdebiet te bekijken, een berekening uitgevoerd met een overslagdebiet van 0.1 l/s/m in plaats van de 1 l/s/m uit de referentie berekening. In een later stadium zijn ook berekeningen gemaakt met een toelaatbaar overslagdebiet van 10 l/s/m [HKV 2007d] PC-overslag wordt in de referentie gebruikt bij de berekeningen met standaard dijkprofielen. Bij de berekeningen met de werkelijke profielen is vanwege instabiliteit van de berekening bij enkele locaties, voor alle locaties in de referentie met Runup gerekend. Om de gevoeligheid van het gebruik van verschillende modules te toetsen is in de gevoelheidsanalyse een variant met Runup opgenomen. Bij de berekening van de werkelijke profielen is dit een variant met PCoverslag. Een overslagdebiet van 1 l/s/m wordt gebruikt in de referentie. Verder komt een golfoverslag van 0,1 l/s/m in het gebied veel voor en is daarom als variant in de gevoeligheidsanalyse meegenomen. Het overslagdebiet is een uitgangspunt om de gevoeligheid te bepalen. In het gebied wordt van verschillende waardes uitgegaan. In een later stadium is gebleken dat golfoverslag van10 l/s/m in het gebied ook wordt gebruikt. Ook met dit criterium zijn alsnog berekeningen gemaakt. Strijklengte De Hydra-B oeverdatabases bevatten voor iedere oeverlocatie adviesstrijklengtes. Per richting is dat een effectieve strijklengte, die berekend wordt door een weging uit te voeren over de feitelijke lengtes van bandijk tot bandijk uit meerdere richtingen, gelegen in een soort waaier rondom de beschouwde richting. Voor deze gevoeligheidsanalyse is uitgegaan van de Hydra-B oeverdatabases. De strijklengtes zijn vervolgens met 20% en 50% gereduceerd om de gevoeligheid af te tasten. 47

49 Er is geopperd dat de effectieve strijklengtes kunnen leiden tot conservatieve resultaten. Vandaar dat in de gevoeligheidsanalyse ook berekeningen worden uitgevoerd kleinere strijklengtes. De geadviseerde strijklengte is van bandijk naar bandijk en is dus een maximale strijklengte. Aangezien dit een worst case benadering is, zijn ten behoeve van de gevoeligheidsanalyse de strijklengtes ingekort met 20% en 50%. Bodemhoogte De Hydra-B oeverdatabases bevatten voor iedere oeverlocatie, per richting, adviesbodem-hoogtes, die gelijk zijn aan de, langs de betreffende richting, gemiddelde bodemhoogtes. Om de gevoeligheid van de Hydra-B resulaten voor de bodemhoogtes te onderzoeken, worden berekeningen uitgevoerd met enerzijds een meter lagere en anderzijds een meter hogere bodemhoogtes. In de middeling van bodemhoogtes in de Hydra-B oeverdatabases wordt de hele (schuine) breedte van de rivier meegenomen, hoewel in de praktijk juist de bodemligging het dichtst bij de teen van de dijk het meest relevant is. Daarbij varieert de bodemhoogte in een rivier sterk in de tijd. In modellen wordt dit nauwelijks meegenomen, omdat het erg arbeidsintensief is om de bodemligging in te meten en regelmatig in de modellen aan te passen. Mogelijk heeft de bodemhoogte wel een belangrijk effect op dijktafelhoogtes. Om een bandbreedte in dat effect te bepalen is grofweg uitgegaan van een bodemniveau van +1 m en -1m. Maximale wind bij maximale waterstand De referentieberekeningen gaan uit van het feit dat de maximale wind samenvalt met de maximale hoogwaterstand. Oftewel: de golfgegevens zoals bepaald bij de maximale wind worden gecombineerd met de maximale waterstand. Dit hoeft echter niet altijd het geval te zijn. Het kan immers gebeuren dat de windsnelheid al flink is afgenomen op het moment dat de maximale waterstand optreedt. De aanname van de maximale wind tijdens de maximale waterstand kan het effect van golven daarom overschatten. Met name in het Haringvliet/Hollandsch Diep zullen de momenten van hoogwaterstanden in de regel optreden bij afnemende wind en dus lagere windsnelheden. Voor een vijftal locaties (Hellevoetsluis, Rak Noord, Moerdijk, Dordrecht, Rotterdam en Gorinchem) is in de tijdsreeks van de waterstanden per uur een dijktafelhoogteberekening uitgevoerd met de waterstand en de daarbij optredende wind. Voor deze locaties is geschat in welke mate de aanname van maximale wind tijdens maximale waterstand de dijktafelhoogte overschat. Deze schatting is alleen uitgevoerd voor de 1 op 3 profielen en voor T = jaar. Uitgevoerde berekeningen In onderstaande tabel 3.7 staan de berekende varianten. 48

50 Tabel 3.7: Berekende varianten voor dijktafelhoogtes Berekening dijktafelhoogtes Omrekening windsnelheid a) u* methode (Ref.: U 10 ) b) U 10 =U pot Overslag berekening en criterium a) Gebruik van PC-overslag (Ref.: PC-overslag) (Ref.: Overslagdebiet van1 l/s/m) b) overslag debiet van 0,1 l/s/m c) overslag debiet van 10 l/s/m Strijklengte a) 20% kleinere strijklengtes tov default (Ref.: Default) b) 50% kleinere strijklengtes tov default Bodemhoogte a) default min 1 meter (Ref.: Default) b) default plus 1 meter Maximale wind bij maximale waterstand a) Momentane windsnelheid ipv maximale windsnelheid bij waterstandsverloop Voor dit thema is een iets andere werkwijze gevolgd. De variatie van de varianten heeft alleen effect op benodigde dijktafelhoogtes en niet op de toetspeilen. De berekeningen zijn met Hydra-B uitgevoerd op de oeverdatabases, die bij TMR2006 zijn aangemaakt [Deugd 2007]. De MHW-processor is dus voor dit thema niet gebruikt. De Hydra-B berekeningen zijn uitgevoerd op dezelfde wijze als omschreven in De verschillen ten opzichte van de referentie zijn in de Presentatietool ( 2.4.4) opgenomen. De berekeningen en resultaten van dit onderzoek zijn omschreven en onderbouwd in [HKV, 2007c] en [HKV 2007d]. 49

51 50

52 4. Resultaten 4.1 Inleiding Dit hoofdstuk beschrijft de resultaten van de gevoeligheidsanalyse. Voor de meeste varianten wordt hoofdzakelijk ingegaan op effecten van de toetspeilen, met name de toetspeilen van de gidslocaties. Van het thema Randvoorwaarden, bestaande uit de sub-thema s Zeerand, Rivierrand en Lokaal windveld en het thema Overslag Haringvlietsluizen zijn van de 82 aslocaties de toetspeilen berekend en uitgaande van de 82 oeverlocaties zijn dijktafelhoogtes met standaardprofielen en werkelijke profielen berekend. Deze resultaten worden in samenhang met het effect van de toetspeilen nader geanalyseerd in Bijlage A van dit rapport. Alleen van het thema Randvoorwaarden worden de sluitfrequenties van de Europoortkering gepresenteerd. Bij het thema Overslag Haringvlietsluizen zullen de verschillende varianten, vanwege het marginale effect, geen invloed hebben op de sluitfrequentie van de Europoortkering. Van het thema Falen keringen zijn alleen schattingen van het effect op de toetspeilen van de gidslocaties bepaald. Resultaten van de 82 as- en oeverlocaties en de sluitfrequenties zijn er niet. Bij het thema Dijkhoogte nauwkeurigheid zijn geen toetspeilen en sluitfrequenties uitgerekend, want het gaat immers om de nauwkeurigheid van de berekening van de dijktafelhoogtes. Er wordt specifiek ingegaan op de gevoeligheid van de relevante parameters in relatie tot dijktafelhoogtes. Alle berekeningsresultaten zijn met uitzondering van het thema Falen keringen in grafieken en kaarten uitgewerkt en overzichtelijk samengebracht in de Presentatietool (zie 2.4.4). Deze Viewer is beschikbaar op CD en op de RIZA (Waterdienst) ftp-site. De auteur kan meer informatie over deze Viewer verstrekken. De resultaten van de toetspeilen en dijktafelhoogtes, met name voor het thema Dijkhoogte nauwkeurigheid, worden hier gepresenteerd in grafieken en zijn als bijlagen toegevoegd. Voor de resultaten van de 82 locaties is het studiegebied verdeeld in 5 gebieden: 1. Nieuwe Waterweg - Nieuwe Maas Noord - Beneden Merwede - Boven Merwede, 2. Haringvliet - Hollandsch Diep - Nieuwe Merwede, 3. Lek, 4. Spui -Oude Maas - Dordtsche Kil, 5. Amer - Bergsche Maas In figuur 4.1 is de gebiedsindeling voor de locaties weergegeven. 51

53 Figuur 4.1: Gebiedsindeling Een zestal locaties, specifiek aangegeven in figuur 4.1 (zie voor naamsaanduiding de nummers 5,17,21,38,52 en 68 van bijlage 1), heeft een niet-realistische strijklengte en bodemhoogte, dit is van belang bij de berekeningen van de dijktafelhoogtes. Bij de berekeningen van de werkelijke profielen waren er problemen met een drietal locaties (de nummers 3, 47 en 61 van bijlage 1). Deze locaties zijn zo veel mogelijk buiten de analyse gehouden. In Bijlage A zijn o.a. de thema s Randvoorwaarden en Overslag Haringvlietsluizen nader geanalyseerd, met name de resultaten van de dijktafelhoogtes. Omdat het gaat om een grote hoeveelheid resultaten is het hier niet doenlijk om alles in detail te analyseren en te presenteren. Alle resultaten kunnen immers met de Presentietool gepresenteerd en beoordeeld worden. Hier wordt de analyse op hoofdlijnen beoordeeld. Er wordt hoofdzakelijk gekeken naar het effect van de varianten op de dijktafelhoogtes in vergelijking met die bij de toetspeilen. Per thema zijn de effecten van de varianten voor alle locaties in een figuur uitgezet voor de toetspeilen, de dijktafelhoogtes berekend met standaard profielen en werkelijke profielen. In de desbetreffende figuren worden deze grootheden respectievelijk aangeduid met MHW, DTH_s en DTH_w. De berekende trend van de effecten van de varianten is in de figuren weergegeven. Afgezien van de grote spreiding kan op basis hiervan reeds worden geconstateerd dat er een duidelijke relatie aanwezig is tussen het effect in de DTH-waarde en het effect in de MHW-waarde. Ook zijn er blijkbaar situaties waarbij een positief effect in de MHWwaarde samengaat met een afname van de DTH-waarde. Ook een 52

54 afname van de MHW in combinatie met een toename van de DTH is mogelijk. Hier wordt de analyse op basis van deze trends beschreven en in Bijlage A worden opvallende trends en spreidingen nader toegelicht. Bij de interpretatie van de resultaten dient de lezer rekening te houden met verschillen in normfrequenties per dijkring. De eigenschappen van de profielen, zoals steilheid talud, aanwezigheid berm en/of voorland bij de werkelijke profielen, maar ook ligging en de rol van windgolven, zijn van belang om rekening mee te houden. Er worden geen absolute resultaten, maar alleen verschillen van toetspeilen en dijktafelhoogtes ten opzichte van de beschreven referentie ( 2.4.2) getoond. 4.2 Gevoeligheid zeerand Zeespiegelrijzing Zeespiegelrijzing heeft een groot effect op toetspeilen (zie bijlage 2.1), zowel in de Nieuwe Waterweg/Nieuwe Maas, Haringvliet/Hollands Diep en Oude Maas. Het maximale effect is in de orde grootte van 1,30m bij de meest extreme variant. Bij de variant voor 2050 is dit ook al circa 25 cm. Niet alleen de absolute stijging van de waterpeilen op zee is hiervan de oorzaak. Ook het feit dat de Maeslantkering vaker zou moeten sluiten werkt door in de toetspeilen. De faalkans is immers gegeven in faalkans per sluitvraag, dus als de kering vaker moet sluiten door toenemende zeewaterstanden, wordt het aantal keren dat de kering zal falen ook groter. Bij de afleiding van toetspeilen telt dit in de statistiek door, omdat er meer zeesituaties zullen doordringen. Een interessante ontwikkeling is dan ook dat naarmate de zeespiegelrijzing toeneemt, de toetspeilen steeds zwaarder door de faalkans worden bepaald. Aanpassen van de sluitpeilen zal op een gegeven moment niet meer helpen in het verlagen van de toetspeilen. Het verkleinen van de faalkans van de keringen kan het toetspeil dan nog wel beperken. Bijlage 2.2 geeft een overzicht van het effect van zeespiegelrijzing, waaruit blijkt dat een effect op zee voor gemiddeld genomen 65% doorwerkt in de MHW-waarden. Voor de DTH-waarden gelden vergelijkbare percentages (respectievelijk 55% en 60%). Het effect van zeespiegelrijzing wordt ook nog eens extra versterkt door de verhoogde faalkans van de Maeslantkering van 1/100 per sluitvraag in plaats van met een faalkans van 1/ De verhoogde faalkans van de Maeslantkering werkt via de statistiek door in de toetspeilen. Er dringen namelijk wederom meer zeesituaties door, wat doorwerkt in de statistiek bij het afleiden van toetspeilen. In dezelfde sample van jaar komt het dan ineens vaker voor dat het mis gaat en zullen de toetspeilen dus hoger uitvallen. Dit effect speelt met name op de Nieuwe Waterweg/Nieuwe Maas. 53

55 In tabel 4.1 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in zeespiegelrijzing. Tabel 4.1: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende zeespiegelstijging Variant Sluitfrequentie [1/j] Referentie (+0.07 m) 1/11 Zeespiegelrijzing m 1/4 Zeespiegelrijzing m Meer dan 1 maal per jaar Zeespiegelrijzing m Meer dan 1 maal per jaar Bij toenemende zeespiegelstijging neemt de sluitfrequentie fors toe. Hydra-B maakt geen onderscheid meer indien de keringen meer dan één keer per jaar sluiten. Bij een zeespiegelstijging van m en m wordt een sluitfrequentie geschat van respectievelijk zo n 3 en 8 keer per jaar Zeewaterstandstatistiek De aanname voor zeewaterstandstatistiek (basispeilen) heeft een fors effect op toetspeilen (zie bijlage 2.3), vooral op de Nieuwe Waterweg/ Nieuwe Maas. Bij een invoer van +5,5 m NAP en +6,0 m NAP zijn de toetspeilen maximaal orde grootte 30 en 60 cm respectievelijk hoger. Op de Oude Maas en Haringvliet /Hollandsch Diep zijn de verschillen minder groot, maar blijven in de orde grootte van decimeters. In bijlage 2.4 is het effect van een afwijkend basispeil gegeven. Een toename in het basispeil leidt in alle gevallen tot een positief effect, daar waar een reductie in het basispeil altijd resulteert in een negatief effect. Het effect blijft overigens ruim achter bij de variatie in het basispeil. Bij een verhoging van 1 m. van het basispeil bedraagt het effect op MHW- en DTH_w-waarden gemiddeld 0.3 m en de DTH_s-waarden blijven hierbij nog iets achter. In toenemende mate is er sprake van een grotere spreiding. In tabel 4.2 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in zeewaterstandstatistiek. Tabel 4.2: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende zeewaterstandstatistiek Variant Referentie (NAP m) 1/11 Basispeil zee NAP m 1/35 Basispeil zee NAP m 1/4 Basispeil zee NAP m 1/2 Sluitfrequentie [1/j] Bij toename van het basispeil op zee neemt de sluitfrequentie toe Stormopzetduur Variatie in de stormopzetduur leidt tot een significante vormverandering van de kromme voor de modelinvoer. De vormverandering van deze kromme uit zich in verschillen in toetspeilen (zie bijlage 2.5) in orde grootte 20 tot 30 cm. Met name op het Haringvliet/Hollandsch Diep zijn de verschillen goed merkbaar. Bij 54

56 een stormopzet van 20 uur gaat het toetspeil daar behoorlijk naar beneden, lokaal wel 30 cm. Met een stormopzetduur van 33 en 40 uur gaan in het Haringvliet de toetspeilen respectievelijk 10 en 25 cm omhoog. Op de Nieuwe Waterweg/Nieuwe Maas en de Oude Maas zijn de verschillen veel kleiner, namelijk maximaal respectievelijk 8 en 15 cm verlaging bij een stormopzetduur van 20 uur. Bij een stormopzetduur van 33 uur en 40 uur zijn de verschillen op die trajecten respectievelijk tot 5 cm en 12 cm. Een toename in de stormopzetduur (bijlage 2.6) leidt gemiddeld genomen tot een toename van het effect en een kortere duur tot een relatief sterkere reductie in het effect. De afhankelijkheid voor toetspeilen en dijktafelhoogten is vergelijkbaar en de spreiding is voor de DTH s groter en voor de werkelijke profielen het grootst. In tabel 4.3 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in stormopzetduur. Tabel 4.3: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende stormopzetduur Variant Referentie (29 uur) 1/11 Stormopzetduur 20 uur 1/12 Stromopzetduur 33 uur 1/11 Stormopzetduur 40 uur 1/11 Sluitfrequentie [1/j] De stormopzetduur heeft nauwelijks effect op de sluitfrequentie Fase hoogwater stormopzet Ook bij de fase hoogwater stormopzet ondervindt de kromme voor de modelinvoer veel vormverandering bij variatie van deze waarde. Zo is bij een fase van 0 uur een hogere piek te zien en is bij een fase van -4,5 uur valt de piek veel eerder. Dat is gedemonstreerd in onderstaande figuur 4.2. Het samengestelde waterstandsverloop aan de zeerand is telkens met de dikke groene lijn afgebeeld en de referentie (-4,5 uur) is met een dunne groene lijn als vergelijk weergegeven. 55

57 Figuur 4.2: Vormverandering samengesteld waterstandsverloop op zee bij fase -4,5 uur, 0 uur en + 4,5 uur Het effect op toetspeilen is erg variabel (zei bijlage 2.7). Sommige varianten leiden tot een verlaging, andere tot een verhoging. Het effect is zo rond de 30 cm plus en min. Op het Haringvliet/Hollandsch Diep is weer het meeste effect zichtbaar. De toetspeilen hier worden hoofdzakelijk bepaald door de bergingscapaciteit op die locaties. Interessant om te vermelden is dat fase +2,25 uur weinig effect heeft. Statistisch komt deze fase samen met -4,5 uur (=referentie) wel het meest voor. De overige varianten hebben meer effect, maar komen statistisch veel minder voor, waaruit blijkt dat rekenen met de referentie een goede aanname is. Grofstoffelijk is de afhankelijkheid van de fase hoogwater stormopzet voor de toetspeilen en dijktafelhoogten vergelijkbaar (zie bijlage 2.8). Wel is er in het geval van de dijktafelhoogtes sprake van een grotere spreiding in met name voor de werkelijke profielen het grootst. In tabel 4.4 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in fase hoogwater stormopzet. Tabel 4.4: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende fase hoogwater stormopzet Variant Referentie (-4.5 uur) 1/11 Fase 6 uur 1/9 Fase uur 1/13 Fase 0 uur 1/13 Fase 2.25 uur 1/11 Fase 4.5 uur 1/9 Sluitfrequentie [1/j] De fase hoogwater stormopzet heeft niet veel effect op de sluitfrequentie. 56

58 Nauwkeurigheid verwachting zeerand Variaties in de nauwkeurigheid van de verwachting van de zeerand hebben een matig effect (zie bijlage 2.9). Het effect van de systematische afwijking µ van -0,09 naar 0 m zetten, heeft lokaal maximaal 4 cm effect. Het effect van de variaties van de spreiding σ is iets groter, maar ook slechts circa 4 à 5 cm. Een waarde van µ van -0,09 wil zeggen dat de verwachting systematisch te laag is. Hierdoor krijg je effectief minder sluitingen, waadoor je een aantal stormen, waarvoor de kering eigenlijk had moeten sluiten, door laat. Dit resulteert in relatief hogere toetspeilen. Het effect van de nauwkeurigheid van de verwachting op de zeerand is gegeven in bijlage 2.10 In algemene zin is er sprake van een zeer beperkt effect. Samenvattend zijn de effecten slechts marginaal en afhankelijk In tabel 4.5 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in nauwkeurigheid verwachting zeerand. Tabel 4.5: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende nauwkeurigheid verwachting zeerand Variant Referentie (µ=-0.09 σ=0.18) 1/11 µ=0.0 σ=0.10 1/9 µ=0.0 σ=0.18 1/8 µ=0.0 σ=0.20 1/7 Sluitfrequentie [1/j] Bij µ van 0 krijg je in overeenstemming met bovengenoemd betoog meer sluitingen dan bij de referentie. De sluitfrequentie neemt toe. Een nauwkeurigere verwachting (σ = 0.10) verlaagt de sluitfrequentie iets en een minder nauwkeurigere verwachting (σ = 0.20) verhoogt de sluitfrequentie weer iets. 4.3 Gevoeligheid afvoer bovenrivier Maatgevende afvoer Het verhogen van de maatgevende afvoeren naar en m 3 /s heeft het grootste effect aan de oostzijde van het gebied (zie bijlage 2.11). Met name bij Vuren, waar het toetspeil circa 60 cm omhoog gaat. Veel minder effect is zichtbaar op de Nieuwe Waterweg/Nieuwe Maas, waar het toetpeil maar maximaal ongeveer 5 cm stijgt bij een afvoer van m 3 /s. Bij Hagestein (Lek) gaat het toetspeil omlaag, omdat daar de maximale afvoer in het model gelimiteerd is voor situaties groter dan een vergelijkbaar afvoerniveau van de Bovenrijn m 3 /s (al neemt de afvoer toe tot m 3 /s). De statistiek wordt wel opgevoerd wat waarschijnlijk leidt tot de verlaging van het toetspeil op die locatie. In kader 4.1 wordt dit verder toegelicht. 57

59 Kader 4.1: Uitleg lagere toetspeilen bij toenemend maatgevend afvoerniveau Door de hogere maatgevende afvoer krijgt de afvoer van m 3 /s een lagere terugkeertijd (<1250), want de hogere afvoer krijgt een terugkeertijd van 1250 jaar. Bij deze terugkeertijd behoren lagere waterstanden, die op de Lek niet meer stijgen door de afvoer, maar alleen kunnen stijgen door toename van de waterstanden benedenstrooms. Immers de waterstanden in het Benedenrivierengebied nemen toe door de (verhoogde) afvoer van de Waal. Aan de mond van de Lek is dat effect het grootst en neemt in bovenstroomse richting af. Bij Hagestein is dit stijgende effect minder dan het dalende effect door het niet meer toenemen van de afvoer. Dit leidt dus tot een lager toetspeil. Bij Schoonhoven is het stijgende effect bij een maatgevende afvoer van m 3 /s nog maar net iets kleiner dan het dalende effect door het niet meer toenemen van de afvoer. Maar bij een maatgevende afvoer van m 3 /s overheerst het stijgende effect. Door toename van de maatgevende afvoer is er gemiddeld genomen sprake van toename van het toetspeil en dijktafelhoogtes (bijlage 2.12). Er is wel een duidelijke spreiding aanwezig. Samenvattend leidt een toename van de maatgevende afvoer tot een gemiddelde toename van de toetspeilen en dijktafelhoogten met ca. 0.1 m. Op de meer oostelijk gelegen riviertakken kan deze toename echter plaatselijk oplopen tot meerdere decimeters. In tabel 4.6 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in maatgevende afvoer van de Bovenrijn bij Lobith. Tabel 4.6: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende maatgevende afvoeren Variant Referentie ( m 3 /s) 1/ m 3 /s 1/ m 3 /s 1/9 Sluitfrequentie [1/j] De toename van de maatgevende afvoer leidt tot een kleine verhoging van de sluitfrequentie Onzekerheid afvoerverdeling: Het effect van het variëren van de betrouwbaarheid met 66% en met 99% heeft een effect van plus en min maximaal 40 cm (zie bijlage 2.13). Betrouwbaarheid -σ en -3,3σ laten lagere toetspeilen zien, σ en 3,3σ hogere toetspeilen. Bij Schoonhoven en Hagestein aan de Lek, bij Vuren op de Waal en bij Keizersveer en Heesbeen op de Maas zijn de grootste verschillen met de referentie zichtbaar. Deze locaties liggen in het rivierengebied en worden dus sterkst beïnvloed door rivierafvoer. Het effect van een nul afwijkende onzekerheid in de afvoerverdeling is het globale beeld voor toetspeilen en dijktafelhoogtes vergelijkbaar (bijlage 2.14). Het effect neemt toe als de onzekerheid groter wordt. 58

60 In tabel 4.7 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de onderzekerheid in de verdeling van de afvoer over Waal en Nederrijn/Lek. Tabel 4.7: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende onzekerheid afvoerverdeling Variant Referentie (default) 1/11-3,3σ (99%) 1/11 - σ (66%) 1/11 + σ (66%) 1/11 + 3,3σ (99%) 1/11 Sluitfrequentie [1/j] De onzekerheid in de afvoerverdeling heeft geen zichtbaar effect op de sluitfrequentie Afvoerrelatie Bovenrijn en Maas Het gebruik van afhankelijkheid van de Bovenrijn en Maas kost heel veel extra rekenwerk. Door gebruik te maken van afvoeren bij gelijke overschrijdingskansen op beide rivieren is in het hele gebied, met uitzondering van de Maas, een minimaal verschil van enkele centimeters te zien (zie bijlage Als het Maasgedeelte met de Maasstatistiek wordt doorgerekend, is een verschil van maximaal 6 cm bij Keizersveer te zien. De resultaten van de 82 locaties laten, bij de variant waar gerekend wordt met de Rijnstatistiek, in de toetspeilen een verhoging op de Amer/Bergsche Maas zien van maximaal zo n 18 cm. Voor de dijktafelhoogtes is het plaatselijk maximaal 14 cm en 16 cm bij respectievelijk de standaard en werkelijke profielen. Als er met de Maasstatistiek gerekend wordt zijn de effecten kleiner, respectievelijk 8 cm, 6 cm en 7 cm. In tabel 4.8 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de afvoerrelatie Bovenrijn en Maas. Tabel 4.8: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende afvoerrelatie van de Bovenrijn en Maas Variant Referentie (default) 1/11 1 op 1 met Rijnstatistek 1/10 1 op 1 met Maasstatistiek 1/10 Sluitfrequentie [1/j] Uitgaande van een afvoerrelatie voor de Bovenrijn en Maas van 1 op1 heeft een kleine consequentie voor de sluitfrequentie. 4.4 Gevoeligheid lokaal windveld De relatieve bijdrage van wind is een matig gevoelige parameter. Het volledige uitzetten van de wind levert een kleine verlaging van de toetspeilen op (zie bijlage 2.16). Het effect van geen wind is op de noordrand maximaal 10 cm, bij Dordrecht 15 cm en op het Haringvliet/Hollandsch Diep circa 15 cm. 59

61 De bijdrage van wind overal op 1 zetten levert nog maar weinig verhoging op, omdat op veel van de riviertakken de bijdrage al op 1 staat in de referentie. Het effect is dan ook klein, namelijk maximaal 5 cm. De gemiddelde verbanden voor de toetspeilen en dijktafelhoogtes zijn vergelijkbaar bij de verschillende bijdragen van het lokale windveld (bijlage 2.17). Ook klopt het beeld met de referentie waarbij het windeffect voor het grootste deel volledig wordt meegenomen (orde 90%). In tabel 4.9 staat het gevolg voor de sluitfrequentie van de Europoortkering door de variatie in bijdrage van het lokale windveld. Tabel 4.9: Sluitfrequentie Europoortkering bij verschillende bijdrage van het lokale windveld Variant Referentie (default) 1/11 Windeffect nihil 1/16 Windeffect maximaal 1/11 Sluitfrequentie [1/j] Uitgaande van geen windeffect levert een verlaging van de sluitfrequentie en bij maximaal windeffect blijft de sluitfrequentie onveranderd. 4.5 Gevoeligheid falen keringen De onderstaande effecten zijn op basis van een schatting. De nauwkeurige berekeningen zullen als het instrument is aangepast plaatsvinden. Naar verwachting wordt dit begin De resultaten zijn nu nog niet goed op waarde te schatten, o.a. door relatief grove statistiek in het OKE model. Ze geven dan ook slechts een indicatie van gevoeligheid. De enige uitzondering is de variant niet-sluiten van de Europoortkering, want hiervoor kon Hydra-B toegepast worden. De gehanteerde variaties in falen door niet-sluiten van de Europoortkering heeft maximaal 20 cm effect op de toetspeilen op de Nieuwe Waterweg/Nieuwe Maas (zie bijlage 3.1). Het effect op de rest van de Rijn Maasmondig is kleiner. Deze resultaten sporen met de Achterlandstudie Maeslantkering. Het falen door niet-openen van de Europoortkering levert geen problemen op. Het effect op toetspeilen is nihil (zie bijlage 3.2). De varianten voor falen door niet-sluiten van de Haringlvietsluizen tonen een matig verschil met de referentie (zie bijlage 3.3). Het verschil is orde grootte 10 cm op de Oude Maas en 15 cm op het Haringvliet/Hollandsch Diep bij een faalkans van 1/50. Rak Noord op het Haringvliet springt eruit met een verschil van 16 cm. De grootte van de doorstroomopening tijdens falen is afhankelijk van de stand waarin de schuiven zich bevonden tijdens het lozen. Op moment dat de storm komt, blijven de sluizen op die stand staan. 60

62 Het falen door niet-openen Haringvlietsluizen geeft grote verschillen met de referentie op het Haringvliet/Hollandsch Diep en nihile verschillen op de overige riviertakken (zie bijlage 3.4). De hoge piek van 1,0 m bij Hellevoetsluis, laat zich moeilijk verklaren. De uitkomst op deze locatie lijkt niet geheel betrouwbaar. Het falen door niet-openen alle keringen. Wederom zijn er hoge pieken op het Haringvliet, bij Hellevoetsluis (zie bijlage 3.5). Verder is het effect op de toetspeilen klein. Het feit dat op de noordrand weinig effect optreedt wordt door de experts ook niet geheel vertrouwd. Waarschijnlijk speelt mee dat falen van beide keringen gezamenlijk zo weinig voorkomt, dat dit nauwelijks doorwerkt op de toetspeilen. 4.6 Gevoeligheid overloop en overslag Haringvlietsluizen Het resultaat van het meerekenen van overloop en overslag over de Haringvlietsluizen (zie bijlage 4.1) is orde grote enkele millimeters (met een maximum van 7 mm). Zelfs bij een 1/ berekening is het verschil met de referentie maximaal 1 cm. Zelfs bij een extra (indicatieve) berekening met een zeespiegelrijzing van 1,50 m is maar 3,5 cm verschil in toetspeil zichtbaar. Deze twee laatst genoemde berekeningen zijn extra uitgevoerd maar de resultaten zijn hier niet afgebeeld. De effecten op de dijktafelhoogten zijn ook marginaal. Bij de standaard profielen is het effect bij de variant met 0.35 m zeespiegelstijging en 30% extra overslag op het Haringvliet maximaal zo n 4 cm en bij de werkelijk profielen maximaal zo n 3 cm. De sluitfrequenties van de Europoortkering zijn voor dit thema niet berekend. Door het geringe effect van de overstort en golfoverslag zal de sluitfrequentie niet anders zijn dan de referentie. 4.7 Gevoeligheid dijktafelhoogte nauwkeurigheid Resultaten 1:3 profielen De volgende aandachtspunten zijn van belang voor het interpreteren van de resultaten: De dijktafelhoogtes nemen ruwweg toe naarmate de locatie dichter bij de kust ligt; Het traject Nieuwe Waterweg Nieuwe Maas Noord Beneden Merwede Boven Merwede laat de grootste verschillen met de referentie zien; De Lek kent relatief kleine invloed van de wind, doordat de strijklengtes hier beperkt zijn. Zie bijlagen 5.1 t/m 5.5 voor respectievelijk de trajecten 1 t/m 5. Overslagdebiet en omrekeningsmethode windsnelheid De dijktafelhoogte blijkt het meest gevoelig voor het overslagdebiet (0,1 l/s/m in plaats van 1 l/s/m) en voor de windtransformatie 61

63 met U*-schaling. Vaak komen toenames ten opzichte van de referentieberekening voor in de orde van 0,5 tot 1,0 m. Echter ook kleinere verschillen komen voor. Het overslagdebiet 10 l/s/m levert afnames van de dijktafelhoogtes op die in grootte gelijk zijn aan die bij 0,1 l/s/m. Het gebruik van de potentiële wind U pot in plaats van de open water wind U 10 uit de referentie heeft een verlagend effect dat veelal in de orde tot 0,2 m. Overslagmodule Het gebruik van een andere overslagmodule levert praktisch dezelfde resultaten. Dat is niet verrassend, gezien het gebruik van de recht toe, recht aan 1 op 3 profielen. Meer ingewikkelde dijkprofielen kunnen mogelijk wel tot verschillen tussen de modules leiden. Invoer strijklengte Kortere strijklengtes leveren duidelijk lagere dijktafelhoogtes op. Met name een 50% kortere strijklengte levert aanzienlijk lagere dijktafelhoogtes op. Vaak in de orde van 0,5 m en soms oplopend tot bijna 1 m. Invoer bodemhoogte Het effect van bodemhoogte is duidelijk merkbaar. Een meter hogere of lagere bodem levert veelal tot 0,25 m verschil in dijktafelhoogtes op, zowel positief als negatief ten opzichte van de referentie. Je ziet net zo veel positief effect als negatief effect. Wind op moment van maximaal Hoogwater De berekende locaties zijn Hellevoetsluis, Rak Noord, Moerdijk, Dordrecht, Rotterdam en Gorinchem. De eerste drie locaties liggen aan het Haringvliet/Hollandsch Diep. De overschatting door Hydra-B blijkt voor de drie locaties in de orde van 0.5 m tot 0.7 m te zijn. De maximale belasting treedt hier op tijdens (zeer) hoge windsnelheden, voordat de waterstand zijn maximum heeft bereikt. Voor Dordrecht ligt de overschatting in de orde van 0.0 m tot 0.1 m. De reden van deze vrij geringe overschatting is dat de maximale waterstand relatief vaak vroeg in de storm optreedt, op een moment dat de wind nog niet geluwd is. Voor Rotterdam en Gorinchem blijkt geen sprake van een overschatting. Voor Rotterdam heeft dat dezelfde reden als voor Dordrecht; Gorinchem ligt zo ver landinwaarts dat de zee-invloed vrij gering is geworden, waardoor onjuistheden in de modellering van de wind en zeewaterstand nauwelijks van invloed op de resultaten zijn. Voor werkelijke profielen en andere overslagdebieten (in plaats van 1 op 3 profielen en overslagdebiet 1 l/s/m) zullen de genoemde schattingen anders uitpakken. Voor minder steile profielen en grotere overslagdebieten zullen soms nog steeds flinke overschattingen in de berekende dijktafelhoogtes optreden, maar soms ook kleinere. Concrete uitspraken kunnen echter niet worden gedaan. De Hydra-B aanname van maximale wind tijdens maximale waterstand leidt, in ieder geval voor het Haringvliet/Hollandsch Diep, tot een overschatting van de dijktafelhoogte. 62

64 Resultaten werkelijke profielen Het effect van invoeren van werkelijke profielen leidt veelal tot een lagere dijktafelhoogte in vergelijking tot de 1 op 3 profielen. Dit wordt rekenkundig onderbouwd doordat de Toeslag door wind (TDW) gemiddeld over alle locaties voor 1 op 3 profielen gelijk is aan 1,21, terwijl die voor werkelijke profielen gemiddeld 0,70 bedraagt. De effecten op overslagmodules, strijklengte en bodemhoogte zijn vergelijkbaar met de 1 op 3 profielen, effect van strijklengte is wel kleiner, gemiddeld 0,15 tot 0,25 m lagere dijktafelhoogte. 4.8 Samenvattend beeld van de resultaten het Een grof, maar wel samenvattend beeld van de resultaten is gegeven in de figuren in bijlage 6.1 t/m 6.4 Hierin zijn telkens de maximale veranderingen, zowel negatief als positief, weergegeven als gevolg van het wijzingen van één van de parameters, uitgangspunten of processen. De figuren geven dus in één oogopslag weer welke parameters gevoelig zijn en welke slechts weinig effect hebben. Er zijn een viertal figuren gepresenteerd: Een totaalbeeld; De resultaten bij Rotterdam; De resultaten bij Dordrecht; De resultaten bij Moerdijk. Aandachtspunten bij de figuren zijn: De effecten zijn niet optelbaar; Op de y-as staan de verschillende varianten, op de x-as het effect op toetspeilen in meters. De toetspeilen zijn bij normoverschrijdingen en kunnen daardoor onderling verschillende overschrijdingsfrequenties hebben. In de figuur is een tweesplitsing aangebracht tussen varianten die een toekomstbeeld geven (zeespiegelrijzing en afvoer bovenrivier) en varianten (onzekerheden) voor de huidige situatie; De minimale of maximale waarde in de grafiek is de meest extreme waarde die ergens in het gebied voorkwam. Dit kan dus telkens een andere locatie zijn (zie grafiek). Het is dus ook geen gemiddelde; De 0-lijn is de referentiesituatie. In toekomstscenario s zal het effect van falen keringen naar verwachting groter worden vanwege de effecten van klimaatverandering. Het effect van de combinatie niet-openen Europoortkering en nietopenen Haringvlietsluizen wordt sterk gedomineerd door het nietopenen van de Haringvlietsluizen. Het effect is dan ook nagenoeg hetzelfde als de variant (alleen) niet-openen Haringvlietsluizen. 63

65 64

66 5. Conclusies 5.1 Algemeen Uit de gevoeligheidsanalyse kan geconcludeerd worden dat een relatief groot aantal parameters een grote invloed hebben op de berekening van toetspeilen en dijktafelhoogtes. Met name klimaatverandering en parameters en uitgangspunten met betrekking tot de zeerand hebben een groot effect op toetspeilen. Voor de dijktafelhoogtes springen met name omrekeningsmethode windsnelheid, strijklengtes en toepassing van overslagdebiet er uit. Zowel het berekenen van de toetspeilen als het berekenen van de dijktafelhoogtes kent, onafhankelijk van elkaar, eigen onzekerheden. Door een onder- of overschatting van deze gevoelige parameters en uitgangspunten kunnen significant te hoge of te lage toetspeilen of dijktafelhoogtes berekend worden. Juist van deze gevoelige parameters is het daarom van belang in fase 2 het samengestelde effect op de Rijn-Maasmonding nader te bepalen. 5.2 Conclusies gevoeligheid De onderzochte parameters zijn in onderstaande tabel 5.1 ingedeeld in de mate van het maximale subjectieve effect op toetspeilen en/of dijktafelhoogtes. Gevoeligheid: Parameter, uitgangspunt of proces: Erg gevoelig: Effect > 0,50 m Uitgangspunten voor zeespiegelrijzing door klimaatverandering Uitgangspunten voor toename rivierafvoer door klimaatverandering Aannames voor windeffecten op zee (zeewaterstandstatistiek) Variaties in falen door niet-openen Haringvlietsluizen Aannames voor omrekeningsmethoden windsnelheid in modellen (voor berekeningen benodigde dijkhoogtes) Aannames voor windsnelheid op moment van max hoogwaterstand Invoer van strijklengtes in modellen (voor berekeningen benodigde dijkhoogtes) Variaties in toelaatbaar overslagdebiet (overslagcriterium) over de dijken (voor berekeningen benodigde dijkhoogtes) Gevoelig: Effect 0,25 0,50 m Aannames voor stormopzet (duur en fase) in modellen Aannames voor de afvoerverdeling afvoer bovenrivier Aanname falen bij sluiten Europoortkering bij zeespiegelrijzing 65

67 Gevoeligheid: Parameter, uitgangspunt of proces: Matig gevoelig: Effect 0,05 0,25 m Aannames voor onzekerheden in voorspelnauwkeurigheid (zeerand) Aannames in afhankelijkheid afvoerverdeling tussen Bovenrijn en Maas Aannames voor aandeel wind (windhiding) in waterbewegingsmodellen Variaties in falen door niet-sluiten Europoortkering Variaties in falen door niet-sluiten Haringvlietsluizen Invoer bodemhoogtes rivieren in de modellen (voor berekeningen benodigde dijkhoogtes) Niet gevoelig: Effect < 0,05 m Onzekerheden golfoverloop en -overslag over Haringvlietsluizen Variaties in falen door niet-openen Europoortkering Gebruik van alternatief model Runup voor berekening golfoverslag over dijken Gebruik van Sobek Voor de sluitfrequentie van de Europoortkering zijn het hoofdzakelijk aspecten die met de zeerand te maken hebben gevoelig. Met name zeespiegelstijging en zeewaterstandstatistiek zijn zeer gevoelig en de voorspelnauwkeurigheid van de zeerand is matig gevoelig 5.3 Invloed van klimaatverandering Tijdens de gevoeligheidsanalyse bleek veel behoefte te zijn naar informatie over de effecten van klimaatverandering, met name in relatie tot de faalkansen van de stormvloedkeringen. De gevoeligheidsanalyse was echter niet bedoeld om hier volledig inzicht in te geven. Er is dan ook in fase 1 slechts afgetast wat de invloed van klimaatverandering op het watersysteem zou kunnen zijn. In fase 2 wordt wel nadrukkelijk inzicht gegeven in die klimaatseffecten in relatie tot de stormvloedkeringen. Uit de gevoeligheidsanalyse kwam naar voren dat het effect van klimaatverandering erg groot kan zijn. Deze effecten spelen op de middellange termijn, dus niet binnen de komende 10 jaar. Wanneer de faalkans van de Maeslantkering en Hartelkering verbetert, dan kan deze stormvloedkering het effect van zeespiegelrijzing op het achterland op de korte en middellange termijn significant verkleinen. Dit onderschrijft het belang van beheersmaatregelen aan deze keringen op korte termijn. Referenties 66

68 Referenties [Arcadis 2007] Beknopte Handleiding Presentatietool Gevoeligheidsanalyse, Arcadis, F. Broersma, juni 2007 [Deugd 2004] Berekeningen t.b.v. het MHW-model Zuidwest-Nederland, Rijkswaterstaat/RIZA, H. de Deugd, Werkdocument X, mei 2004 [Deugd 2007] Waterloopkundige berekeningen Benedenrivierengebied voor Thermometerrandvoorwaarden Beschrijving van de waterloopkundige methode, Rijkswaterstaat/RIZA, RIZA Rapport 2007.???, ing. H. de Deugd, september 2007 [Duits 2007] Thermometerrandvoorwaarden 2006 Benedenrivierengebied Hydra-B, HKV Lijn in Water, M.T. Duits en R.P. Waterman, PR , september 2007 [Geerse 2003] Probabilistisch model hydraulische randvoorwaarden Benedenrivierengebied, Rijkswaterstaat/RIZA, C.P.M. Geerse, Werkdocument x, december 2003 [HKV, 2007a] Handleiding insellingen Hydra-B voor Systeemanalyse Rijn- Maasmonding, HKV Lijn in Water, C. Geerse, PR , mei 2007 [HKV, 2007b] ToolRM2007 Gebruikershandleiding versie Bèta, HKV Lijn in Water, N. Slootjes en C.J. van Veen, PR , mei 2007 [HKV, 2007c] Gevoeligheidsanalyse benodigde kruinhoogte, HKV Lijn in Water, C. Geerse en N. Slootjes, PR , juli 2007 [HKV, 2007d] Nader onderzoek nauwkeurigheid dijktafelhoogte, HKV Lijn in Water, C. Geerse en N. Slootjes, PR , september 2007 [IPCC, 2007] Climate Change 2007, Fourth Assessment Report, Intergovernmental Panel on Climate Change, Februari

69 [Klis 2007] MHW-processor versie 3.1. Gebruikershandleiding, WL Delft Hydraulics, Hanneke van der Klis en Arjan Markus, Rapport Q , maart 2007 [KNMI, 2006] Klimaat in de 21e eeuw. KNMI, De Bilt, mei 2006 [Ogink, 2006] Onzekerheid afvoerverdeling splitsingspunten Rijn, Ir. HJM Ogink, juni 2006 [Rijkswaterstaat RIZA, 1998] De 50%-lijnen van Bovenrijn en Maas, Rijkswaterstaat RIZA, A. Fioole, WST98.113, juli 1998 [Ministerie van Verkeer & Waterstaat, 1993] De basispeilen langs de Nederlandse kust; Eindverslag, Ministerie van Verkeer en Waterstaat, Rijksinstituut voor kust en zee, ir. A. van Urk, Rapport DGW , april

70 Bijlage 1 Nummer Locatie 1 Dkr 14 Nieuwe Waterweg km Loc 2_ 71932_ Dkr 14 Nieuwe Waterweg km Loc 8_ 74808_ Dkr 14 Nieuwe Waterweg km Loc 4_ 76909_ Dkr 14 Nieuwe Maas km Loc 7_ 83829_ Dkr 14 Nieuwe Maas km Loc 7_ 86848_ Dkr 14 Nieuwe Maas km Loc 11_ 88541_ Dkr 14 Nieuwe Maas km Loc 4_ 90080_ Dkr 17 Nieuwe Maas km Loc 21_ 90997_ Dkr 17 Nieuwe Maas km Loc 4_ 93653_ Dkr 14 Nieuwe Maas km Loc 11_ 94780_ Dkr 14 Nieuwe Maas km Loc 15_ 98181_ Dkr 17 Nieuwe Maas km Loc 9_ 99104_ Dkr 16 Noord km Loc 1_103726_ Dkr 15 Lek km Loc 23_101637_ Dkr 16 Lek km Loc 7_102818_ Dkr 15 Lek km Loc 12_102556_ Dkr 15 Lek km Loc 1_105255_ Dkr 16 Lek km Loc 4_105223_ Dkr 16 Lek km Loc 10_112111_ Dkr 16 Lek km Loc 5_113195_ Dkr 15 Lek km Loc 7_112982_ Dkr 15 Lek km Loc 11_112592_ Dkr 16 Lek km Loc 11_116429_ Dkr 15 Lek km Loc 2_117481_ Dkr 15 Lek km Loc 8_116898_ Dkr 16 Lek km Loc 2_118538_ Dkr 16 Lek km Loc 3_119494_ Dkr 16 Lek km Loc 14_118795_ Dkr 15 Lek km Loc 1_122344_ Dkr 16 Lek km Loc 3_123236_ Dkr 15 Lek km Loc 9_124437_ Dkr 16 Lek km Loc 9_126822_ Dkr 15 Lek km Loc 3_129907_ Dkr 16 Lek km Loc 11_131869_ Dkr 15 Lek km Loc 12_133329_ Dkr 16 Lek km Loc 3_135356_ Dkr 17 Oude Maas km Loc 6_ 83668_ Dkr 20 Oude Maas km Loc 8_ 83288_ Dkr 21 Oude Maas km Loc 2_ 91367_ Dkr 17 Oude Maas km Loc 5_ 90932_ Dkr 17 Oude Maas km Loc 7_ 98197_ Dkr 21 Oude Maas km Loc 16_ 98877_ Dkr 21 Oude Maas km Loc 5_101135_ Dkr 22 Dordtse Kil km Loc 22_102724_

71 45 Dkr 22 Dordtse Kil km Loc 9_102785_ Dkr 22 Oude Maas km Loc 14_103694_ Dkr 22 Oude Maas km Loc 2_105012_ Dkr 16 Beneden Merwede km Loc 8_105721_ Dkr 16 Noord km Loc 7_105773_ Dkr 16 Beneden Merwede km Loc 15_110726_ Dkr 16 Beneden Merwede km Loc 1_117461_ Dkr 16 Biesbosch km Werk-963 Loc 5_120713_ Dkr 24 Boven Merwede km Loc 1_120499_ Dkr 16 Boven Merwede km Loc 10_123606_ Dkr 24 Boven Merwede km Loc 5_123824_ Dkr 25 Haringvliet km Loc 1_ 67083_ Dkr 20 Haringvliet km Loc 6_ 70460_ Dkr 25 Haringvliet km Loc 3_ 69754_ Dkr 20 Haringvliet km Loc 4_ 71323_ Dkr 20 Haringvliet km Loc 4_ 72381_ Dkr 25 Haringvliet km Loc 4_ 72330_ Dkr 20 Haringvliet km Loc 4_ 75048_ Dkr 25 Haringvliet km Loc 10_ 75027_ Dkr 21 Spui km Loc 21_ 78017_ Dkr 20 Spui km Loc 7_ 77319_ Dkr 21 Spui km Loc 7_ 81049_ Dkr 21 Spui km Loc 9_ 85427_ Dkr 25 Haringvliet km Loc 2_ 79449_ Dkr 21 Haringvliet km Loc 4_ 86482_ Dkr 21 Haringvliet km Loc 11_ 88426_ Dkr 21 Hollandsch Diep km Loc 4_100305_ Dkr 21 Hollandsch Diep km Loc 7_ 94286_ Dkr 34 Hollandsch Diep km Loc 3_ 91043_ Dkr 34 Hollandsch Diep km Loc 6_105469_ Dkr 22 Nieuwe Merwede km Loc 12_106799_ Dkr 22 Nieuwe Merwede km Loc 3_111229_ Dkr 34 Amer km Loc 4_109565_ Dkr 34 Amer km Loc 8_112006_ Dkr 24 Biesbosch km Loc 6_119841_ Dkr 24 Bergsche Maas km Loc 1_119359_ Dkr 24 Bergsche Maas km Loc 9_123522_ Dkr 35 Bergsche Maas km Loc 4_125016_

72 Effect Toetspeilen [m] Maassluis Gevoeligheid Zeespiegelrijzing t.o.v m Zeespiegelrijzing 0.85 m Zeespiegelrijzing 1.50 m Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Gidslocaties Zeespiegelrijzing 0.35 m Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Bijlage

73 Bijlage

74 Gevoeligheid Zeewaterstandstatistiek t.o.v basispeil NAP m Zee NAP m Zee NAP m Zee NAP m Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Gidslocaties Bijlage

75 Bijlage

76 Gevoeligheid Stormopzetduur t.o.v. 29 uur Stormopzetduur 20 uur Stormopzetduur 33 uur 0.40 Stormopzetduur 40 uur 0.30 Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas 0.20 Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Gidslocaties Bijlage

77 Bijlage

78 0.40 Gevoeligheid Fase hoogwater en maximale stormopzet t.o.v uur Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Fase uur Fase uur Fase 0.00 uur Fase uur Fase uur Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Gidslocaties Bijlage

79 Bijlage

80 Gevoeligheid Nauwkeurigheid verwachting zeerand t.ov. µ=-0.09,σ=0.18 µ=0 en σ=18 cm t.o.v referentie (-9,18) µ=0 en σ=10 cm t.o.v referentie (-9,18) µ=0 en σ=20 cm t.o.v referentie (-9,18) Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Bijlage 2.9 Gidslocaties 79

81 Bijlage

82 Gevoeligheid Maatgevende afvoeren t.o.v m 3 /s Maatgevende afvoer m3/s Maatgevende afvoer m3/s Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Gidslocaties Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Bijlage

83 Bijlage

84 0.40 Gevoeligheid Onzekerheid afvoerverdeling betrouwbaarheid -3.3σ betrouwbaarheid -σ betrouwbaarheid σ betrouwbaarheid-3.3σ 0.30 Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas 0.20 Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Gidslocaties Bijlage

85 Bijlage

86 Rijn en Maas met gelijke overschrijdingskansen Rijn statistiek Maas statistiek Effect Toetspeilen [m] Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_IJssel Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Lith Gidslocaties Bijlage 2.15 Effect Lokaal windveld Geen wind 0.10 Windeffekt 100% 0.05 Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas 0.00 Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Gidslocaties Bijlage

87 Bijlage

88 0.25 Gevoeligheid Falen niet sluiten Europoortkering t.o.v. faalkans 1/100 Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Faalkans 1/200 Faalkans 1/250 Faalkans 1/300 Faalkans 1/ Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen a/d Lek Schoonhoven Hagestein beneden Spijkenisse Goidschalxoord Dordrecht Werkendam buiten Vuren Hellevoetsluis Rak noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen Gidslocaties Bijlage Gevoeligheid Falen niet openen Europoortkering t.o.v. 100% goed openen Faalkans 1/50 Faalkans 1/100 Faalkans 1/ Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas 0.10 Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen a/d Lek Schoonhoven Spijkenisse Goidschalxoord 's Gravendeel Dordrecht Werkendam buiten Vuren Hellevoetsluis Rak noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen Gidslocaties Bijlage

89 0.25 Gevoeligheid Falen niet sluiten Haringvlietsluizen t.o.v. 100% goed sluiten Faalkans 1/5000 Faalkans 1/500 Faalkans 1/ Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen a/d Lek Schoonhoven Spijkenisse Goidschalxoord 's Gravendeel Dordrecht Werkendam buiten Vuren Hellevoetsluis Rak noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen Bijlage Gidslocaties Gevoeligheid Falen niet openen Haringvlietsluizen t.o.v. 100% goed openen Faalkans 1/10000 Faalkans 1/1000 Faalkans 1/ Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Effect Toetspeilen [m] Maassluis Bijlage 3.4 Vlaardingen Rotterdam Krimpen a/d Lek Schoonhoven Spijkenisse Goidschalxoord 's Gravendeel Dordrecht Werkendam buiten Gidslocaties Vuren Hellevoetsluis Rak noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen 88

90 Effect Toetspeilen [m] Gevoeligheid Falen niet openen Europoortkering en Haringvlietsluizen t.o.v. 100% goed openen EPK 1/50 en HVL 1/10000 EPK 1/100 en HVL 1/10000 EPK 1/1000 en HVL 1/10000 EPK 1/100 en HVL 1/1000 EPK 1/100 en HVL 1/100 Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen a/d Lek Schoonhoven Spijkenisse Goidschalxoord 's Gravendeel Dordrecht Werkendam buiten Gidslocaties Vuren Hellevoetsluis Rak noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen Bijlage Overloop en golfoverslag Haringvlietsluizen t.o.v. referentie (zsr 0.07m en 0.35m) Golfoverslag Golfoverslag +30% Golfoverslag + ZSR 0.35m Golfoverslag +30% + ZSR 0.35m Nieuwe Waterweg => Lek Oude Maas => Waal Haringvliet => Maas Effect Toetspeilen [m] Maassluis Vlaardingen Rotterdam Krimpen_ad_Lek Schoonhoven Hagestein_beneden Spijkenisse Goidschalxoord_lo Dordrecht Werkendam Vuren Hellevloetsluis Rak_noord Moerdijk Keizersveer Heesbeen_ro Gidslocaties Bijlage

91 Traject 1: Nieuwe Waterweg - Nieuwe Maas Noord - Beneden Merwede - Boven Merwede 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up 1.5 Runup -20% -50% -1m m verschil [m] km-raai [km] -1.5 Bijlage 5.1: Gebied 1, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met standaard profielen 90

92 Traject 2: Haringvliet - Hollandsch Diep - Nieuwe Merwede 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up 1.5 Runup -20% -50% -1m m verschil [m] km-raai [km] -1.5 Bijlage 5.2: Gebied 2, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met standaard profielen 91

93 Traject 3: Lek 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up Runup -20% -50% -1m +1m verschil [m] km-raai [km] Bijlage 5.3: Gebied 3, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met standaard profielen 92

94 Traject 4: Spui - Oude Maas - Dordtsche Kil 0.1 lsm Up_Ust Up_Up Runup -20% -50% -1m +1m 10 lsm verschil [m] km-raai [km] Bijlage 5.4: Gebied 4, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met standaard profielen 93

95 Traject 5: Amer - Bergsche Maas 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up 1.5 Runup -20% -50% -1m m verschil [m] km-raai [km] -1.5 Bijlage 5.5: Gebied 5, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met standaard profielen 94

96 Traject 1: Nieuwe Waterweg - Nieuwe Maas - Noord - Beneden Merwede - Boven MerwedeWaal-Noord-Nw.Waterweg 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up PC-oversl % -50% -1m m verschil [m] km-raai [km] Bijlage 5.6: Gebied 1, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met werkelijke profielen 95

97 Traject 3: Lek Traject 2: Haringvliet - Hollandsch Diep - Nieuwe Merwede 0.1 lsm lsm 10 Up_Ust lsm Up_Ust Up_Up Up_Up PC-oversl 0.75 PC-oversl -20% % -50% -50% -1m -1m m m verschil [m] [m] km-raai [km] km-raai [km] Bijlage 5.7: Gebied 2, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met werkelijke profielen 96

98 Traject 3: Lek 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up PC-oversl % -50% -1m +1m km-raai [km] Bijlage 5.8: Gebied 3, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met werkelijke profielen 97

99 Traject 4: Spui - Oude Maas - Dordtsche Kil 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up PC-oversl % -50% -1m m verschil [m] km-raai [km] Bijlage 5.9: Gebied 4, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met werkelijke profielen 98

100 Traject 5: Amer - Bergsche Maas 0.1 lsm 10 lsm Up_Ust Up_Up PC-oversl % -50% -1m m verschil [m] km-raai [km] Bijlage 5.10: Gebied 5, Verschillen in dijktafelhoogte t.o.v. referentie met werkelijke profielen 99

101 Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Maatgevende afvoer m3/s Maatgevende afvoer m3/s Stormopzetduur 20 uur Stormopzetduur 33 uur Stormopzetduur 40 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet 0.00 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Zee-wind statistiek NAP m Zee-wind statistiek NAP m Zee-wind statistiek NAP m Voorspelling zeerand µ=0 σ=18 Voorspelling zeerand µ=0 σ=10 Voorspelling zeerand µ=0 σ=20 Afvoerverdeling -3.3 σ Afvoerverdeling -σ Afvoerverdeling σ Afvoerverdeling+-3.3 σ Rijnstatistiek Maasstatistiek Windeffect 0% Windeffect 100% Golfoverslag Golfoverslag +30% Golfoverslag +0.35m zeestijging Golfoverslag +0.35m zeestijging + 30% Europoortkering niet sluiten 1/200 Europoortkering niet sluiten 1/250 Europoortkering niet sluiten 1/300 Europoortkering niet sluiten 1/1000 Europoortkering niet openen 1/50 Europoortkering niet openen 1/100 Europoortkering niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/5000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/500 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/50 Haringvlietsluizen niet openen 1/10000 Haringvlietsluizen niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet openen 1/100 niet openen EPK 1/50 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/1000 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/1000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/100 klim a a t Bijlage 6.1 Maassluis Maassluis Vuren Vuren Hellevoetsluis Hellevoetsluis Moerdijk & Hellevoetsluis Moerdijk Hellevoetsluis Hellevoetsluis Maassluis Moerdijk Vlaardingen Maassluis & Rotterdam Maassluis & Rotterdam Spijkenisse Krimpen a/d Lek Krimpen a/d Lek Hagestein-beneden Hagestein-beneden Hagestein-beneden Hagestein-beneden Heesbeen-ro Keizersveer Moerdijk Keizersveer Rak-noord Rak-noord Rak-noord & Moerdijk Moerdijk & Hellevoetsluis Vlaardingen Vlaardingen Vlaardingen Vlaardingen Dordrecht & Spijkenisse Dordrecht & Spijkenisse Rak Noord Rak Noord Moerdijk Hellevoetsluis Moerdijk Moerdijk Moerdijk Hellevoetsluis Effect t.o.v. Referentie [m] Hellevoetsluis Hellevoetsluis Hellevoetsluis & Maassluis minimum maximum

102 Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Maatgevende afvoer m3/s Maatgevende afvoer m3/s Stormopzetduur 20 uur Stormopzetduur 33 uur Stormopzetduur 40 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet 0.00 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Zee-w ind statistiek NAP m Zee-w ind statistiek NAP m Zee-w ind statistiek NAP m Voorspelling zeerand µ=0 σ=18 Voorspelling zeerand µ=0 σ=10 Voorspelling zeerand µ=0 σ=20 Afvoerverdeling -3.3 σ Afvoerverdeling -σ Afvoerverdeling σ Afvoerverdeling+-3.3 σ Rijn Maas 1op1 Windeffect 0% Windeffect 100% Golfoverslag Golfoverslag +30% Golfoverslag +0.35m zeestijging Golfoverslag +0.35m zeestijging + Europoortkering niet sluiten 1/200 Europoortkering niet sluiten 1/250 Europoortkering niet sluiten 1/300 Europoortkering niet sluiten 1/1000 Europoortkering niet openen 1/50 Europoortkering niet openen 1/100 Europoortkering niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/5000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/500 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/50 Haringvlietsluizen niet openen 1/10000 Haringvlietsluizen niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet openen 1/100 niet openen EPK 1/50 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/1000 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/1000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/100 klimaat Bijlage 6.2 Rotterdam Effect t.o.v Referentie [m]

103 Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Maatgevende afvoer m3/s Maatgevende afvoer m3/s Stormopzetduur 20 uur Stormopzetduur 33 uur Stormopzetduur 40 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet 0.00 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Zee-w ind statistiek NAP m Zee-w ind statistiek NAP m Zee-w ind statistiek NAP m Voorspelling zeerand µ=0 σ=18 Voorspelling zeerand µ=0 σ=10 Voorspelling zeerand µ=0 σ=20 Afvoerverdeling -3.3 σ Afvoerverdeling -σ Afvoerverdeling σ Afvoerverdeling+-3.3 σ Rijn Maas 1op1 Windeffect 0% Windeffect 100% Golfoverslag Golfoverslag +30% Golfoverslag +0.35m zeestijging Golfoverslag +0.35m zeestijging + Europoortkering niet sluiten 1/200 Europoortkering niet sluiten 1/250 Europoortkering niet sluiten 1/300 Europoortkering niet sluiten 1/1000 Europoortkering niet openen 1/50 Europoortkering niet openen 1/100 Europoortkering niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/5000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/500 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/50 Haringvlietsluizen niet openen 1/10000 Haringvlietsluizen niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet openen 1/100 niet openen EPK 1/50 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/1000 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/1000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/100 klimaat Bijlage 6.3 Dordrecht Effect t.o.v Referentie [m]

104 Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Zeespiegelrijzing m Maatgevende afvoer m3/s Maatgevende afvoer m3/s Stormopzetduur 20 uur Stormopzetduur 33 uur Stormopzetduur 40 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet 0.00 uur Fase hoogwater stormopzet uur Fase hoogwater stormopzet uur Zee-w ind statistiek NAP m Zee-w ind statistiek NAP m Zee-w ind statistiek NAP m Voorspelling zeerand µ=0 σ=18 Voorspelling zeerand µ=0 σ=10 Voorspelling zeerand µ=0 σ=20 Afvoerverdeling -3.3 σ Afvoerverdeling -σ Afvoerverdeling σ Afvoerverdeling+-3.3 σ Rijn Maas 1op1 Windeffect 0% Windeffect 100% Golfoverslag Golfoverslag +30% Golfoverslag +0.35m zeestijging Golfoverslag +0.35m zeestijging + Europoortkering niet sluiten 1/200 Europoortkering niet sluiten 1/250 Europoortkering niet sluiten 1/300 Europoortkering niet sluiten 1/1000 Europoortkering niet openen 1/50 Europoortkering niet openen 1/100 Europoortkering niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/5000 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/500 Haringvlietsluizen niet sluiten 1/50 Haringvlietsluizen niet openen 1/10000 Haringvlietsluizen niet openen 1/1000 Haringvlietsluizen niet openen 1/100 niet openen EPK 1/50 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/1000 Hvl 1/10000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/1000 niet openen EPK 1/100 Hvl 1/100 klimaat Bijlage 6.4 Moerdijk Effect t.o.v Referentie [m]

105 104

106 Bijlage A Analyse resultaten gevoeligheidsberekeningen Deze bijlage is een bijdrage van Alkyon, die in opdracht van Rijkswaterstaat de analyse van de resultaten, met name de dijktafelhoogtes, heeft uitgevoerd. i

107 A.1 Overzicht resultaten gevoeligheidsonderzoek In figuur 2.1 is per beschouwde variant (in het totaal zijn dit er 39) de gemiddelde mutatie gegeven ten opzichte van de basissituatie, dit voor zowel de MHW-waarde (MHW; in blauw), de DTH-waarde voor het standaardprofiel (DTH_s; in zwart) en de DTH-waarde voor het werkelijke profiel (DTH_w; in rood). Op basis van deze figuur (figuur 2.1a geeft een overzicht en figuur 2.1b een detail voor een beperkter effectbereik) kan reeds worden geconstateerd dat bepaalde varianten slechts een marginaal effect hebben op de MHW- en DTH-waarden. Dit geldt bijvoorbeeld voor het in rekening brengen van golfoverslag over de Haringvlietsluizen. Deze variant zal dan ook niet verder worden uitgewerkt. Ook blijkt (zoals mag worden verwacht) dat binnen een bepaalde variant (bijvoorbeeld zeespiegelstijging), de grootte van het effect (op de MHW, DTH_s en DTH_w) toeneemt met de grootte van de verstoring (in dit specifieke geval 0,35, 0,85 of 1,50 m zeespiegelstijging). De wel verder uitgewerkte varianten worden uitgebreider besproken in deze bijlage. A.2 Verkennende uitwerkingen A.2.1 Relatie tussen mutatie MHW- en DTH-waarde Zoals reeds blijkt uit de vorige figuur (2.1a en 2.1b) zijn de gemiddelde MHW-mutaties gemiddeld genomen iets groter dan de, bij het standaardprofiel behorende gemiddelde DTH-mutaties. In figuur 2.2 zijn de individuele combinaties uitgezet zoals deze volgen uit de resultaten van 31 verschillende varianten (totaal 2542 datapunten). Naast de individuele datapunten is ook de gemiddelde waarde per dijkring (totaal dus 11 combinaties) gegeven. Hieruit komt naar voren dat de mutatie in de MHW-waarde gemiddeld genomen voor circa 80 % (factor 0,80) doorwerkt in de DTH-waarde. Hierbij is overigens wel sprake van een behoorlijke spreiding in de resultaten. Ook zijn er blijkbaar situaties waarbij een positieve mutatie in de MHW-waarde samen gaat met een afname van de DTH-waarde. Ook een afname van de MHW in combinatie met een toename van de DTH is blijkbaar mogelijk. Deze combinaties komen in de verdere analyse natuurlijk uitgebreid aan de orde Afgezien van de grote spreiding kan op basis hiervan reeds worden geconstateerd dat er een duidelijke relatie aanwezig is tussen de mutatie in de DTH-waarde en een mutatie in de MHW-waarde. Dit maakt ook dat gemiddeld genomen het effect van een zekere variant op de DTH vergelijkbaar of zelfs iets minder groot is dan het effect op de MHW-waarde. ii

108 A.2.2. Onderlinge relatie DTH-waarden In de vorige figuur is de relatie tussen de MHW-waarde en de DTHwaarde voor het standaardprofiel beschouwt. Figuur 2.3 geeft een beeld van de relatie tussen de DTH-mutatie voor het standaardprofiel en de DTH-mutatie voor het werkelijke profiel. Ook hier is sprake van zeer veel spreiding in de resultaten. De verhouding tussen de beide waarden ligt gemiddeld genomen op 0,8, waardoor de DTH-mutatie voor de werkelijke profielen gemiddeld genomen enigszins achterblijft op het resultaat voor het standaardprofiel. De zeer grote spreiding hangt samen met de mate waarin de golfoploop überhaupt van belang is en natuurlijk met de eigenschappen van het werkelijke dwarsprofiel. A.2.3. Belang van golfwerking De mate waarin de wind en de golven van belang zijn kan worden afgeleid uit het verschil tussen de voor het referentiegeval berekende MHW- en DTH-waarden. Dit verschil is aangegeven met de zogenaamde TDW-waarde (Toeslag Door Windgolven) en gekwantificeerd voor elk van de beschikbare locaties. Een klein verschil duidt op een situatie waarbij de windgolven slechts een kleine rol spelen. Een groot verschil juist op een locatie waar een grotere golfaanval aanwezig is. Figuur 2.4 geeft een beeld van de ruimtelijke verdeling van deze TDWwaarden. Een groter en donkerder symbool heeft hierbij betrekking op een groter belang van wind golven. Voor de locaties langs de Lek blijft deze waarde onder de 0,5 m. De grootste waarden worden natuurlijk gevonden langs breed open water zoals het Haringvliet. A.2.4. Belang van aanwezige profieleigenschappen In figuur 2.4 is de grootte van de TDW-waarde voor het standaardprofiel grafisch weergegeven. De TDW-waarde voor de werkelijke dwarsprofielen is weergegeven in figuur 2.5. In vergelijking met het resultaat voor de standaardprofielen is er duidelijk sprake van lagere TDW s. De werkelijke TDW-waarde hangt natuurlijk nauw samen met de aanwezige profiel eigenschappen (steilheid talud, aanwezigheid berm en/of voorland). Indien de TDW-waarde voor een standaardtalud als referentiewaarde wordt gebruikt kan het effect van de aanwezige profieleigenschappen worden uitgedrukt in een relatieve mutatie op deze waarde. Dit relatieve effect op de TDW-waarde is grafisch weergegeven in figuur 2.6. Hieruit blijkt dat slechts in een zeer beperkt aantal gevallen het effect gering is (tussen -10 en +10 %). iii

109 Een toename van de TDW-waarde wordt met name gevonden langs de Lek. Hierbij zijn de werkelijke profielen dan ook relatief steil waardoor de golfoploop ten opzichte van de 1 : 3 situatie groter is en dus ook een relatief hogere dijk nodig zal zijn. In het overgrote deel van het Benedenrivierengebied is evenwel sprake van een reductie (van veelal meer dan 50 %) van de TDW-waarde, dit voornamelijk als gevolg van het aanwezig zijn van een voorland. A.2.5. Vergelijking MHW- en DTH-locaties Voor de uitwerkingen aangaande de waterstanden is steeds gebruik gemaakt van de zogenaamde rivier-as-locaties. In figuur 2.7 (en in meer detail in de figuren 2.7a t/m 2.7d) is een overzicht gegeven van de aan elkaar gerelateerde locaties (blauwe verbindingslijn). De onderlinge afstand tussen as- en oeverlocaties bedraagt gemiddeld circa 900 m, waarbij deze varieert tussen 150 m en m. Deze afstand hangt samen met het feit dat er geen interpolatie heeft plaatsgevonden langs de as van de rivier (er is hier steeds het resultaat gebruikt van het bovenstrooms gelegen km-punt) en het feit dat er geen correctie is doorgevoerd voor het zogenaamde dwarsverhang en bochtwerking. Denkbaar is dat bij dergelijke grote afstanden aanvullende verschillen tussen het MHW- en DTH-gedrag kunnen optreden. Dit bezwaar wordt echter deels geëlimineerd door het slechts beschouwen van de onderlinge verschillen tussen de uitkomsten. Voor het kwantificeren van dit verschil zouden naast de MHWmutaties op de as-locaties feitelijk ook de MHW-mutaties op de oeverlocaties moeten worden bepaald. A.3 Effect maatgevende afvoer A.3.1 Algemeen In het kader van het gevoeligheidsonderzoek zijn berekeningen uitgevoerd voor twee verschillende maatgevende afvoeren, te weten m 3 /s en m 3 /s. Het resultaat voor alle beschikbare locaties is als functie van de maatgevende afvoer samen gebracht in figuur A.1a. Er is gemiddeld genomen sprake van een toename van de MHW- en DTH-waarde bij een toename van de afvoer. Wel is er een duidelijke spreiding aanwezig. In figuur A.1b is het resultaat per betrokken parameter aangegeven (MHW, DTH_s en DTH_w afzonderlijk), alsmede een lineair verband door de 164 datapunten (2 sets van 82 locaties). Het verkregen lineaire verband sluit in de meeste gevallen redelijk aan op de basis situatie behorende bij een debiet van m 3 /s. De verschillen tussen onderzochte parameters zijn slechts beperkt. iv

110 A.3.2 Ruimtelijk beeld De ruimtelijke spreiding is geïllustreerd in de in figuur A.1c gegeven afbeeldingen. Hierbij is voor elk van de beschouwde parameters (MHW, DTH_s en DTH_w), het effect uitgezet als functie van de X-positie van de locatie. Meer naar rechts gelegen locaties hebben hierbij dus betrekking op meer bovenstrooms gelegen trajecten. Hieruit blijkt dat er een duidelijk verschil aanwezig is tussen de situatie op de Lek en de situatie op de meer zuidelijk gelegen riviertakken. Daar waar een verhoging van de afvoer leidt tot een behoorlijke toename van de MHW s op de zuidelijke takken, is er op de Lek juist sprake van enige reductie in de maatgevende waterstanden. Deze reductie is gerelateerd aan een modelinstelling waarbij er meer Rijnwater via de Waal wordt geleid. In figuur A.1d is mutatie voor de drie beschouwde parameters uitgezet langs de onder scheiden riviertrajecten. Hieruit blijkt dat de grootste effecten in de meest oostelijke delen te vinden zijn. De mutatie in de DTH s is veelal gelijkwaardig aan de mutatie in de MHW-waarden. Op de Lek leidt een toename van de afvoer, ondanks de reductie in de MHW-waarden, toch tot een toename in de DTH-waarden. A.3.3 Nadere analyse Lek-resultaat Zoals blijkt uit de figuren A.1c en A.1d, is er op het oostelijk gedeelte van de Lek sprake van een afnemende MHW- in combinatie met een toenemende DTH-waarde. De achter grond van dit resultaat is onderzocht door het in meer detail bekijken van de resultaten voor het in deze figuren gemarkeerde locatie #11 op km 957 (bestandsnaam: Dkr 15 Lek km Loc 3_129907_443104). De afname van de MHW bedraagt hier 77 mm, terwijl de DTH (voor het standaardprofiel) hier juist met 109 mm toeneemt. In de referentiesituatie (met m 3 /s voor 1/1.250 per jaar) bedraagt de MHW-waarde (toetspeil) op de rivier NAP+5,967 m, terwijl de waarde bij een afvoer van m 3 /s NAP 5,890 m bedraagt. De afname bedraagt derhalve 77 mm. Informatie aangaande het illustratiepunt leert dat in deze referentiesituatie de water stand (NAP+5,967 m) samen gaat met een Rijn-debiet van m 3 /s. Bij de uitgevoerde gevoe ligheidsberekeningen is de maximale afvoer over de Lek echter beperkt (tot m 3 /s) en gaat de maatgevende situatie in dat geval dan ook samen met een afvoer van m 3 /s. In deze zin leidt de feitelijk onderzochte toename van de bovenaanvoer (van naar m 3 /s), door het begrenzen van de afvoer door de Lek, feitelijk dus tot een reductie van het debiet en daarmee tot een verlaging van de MHW-waarde. Dit verklaart tenminste de waargenomen afname van de MHW-waarde. De benodigde kruinhoogte in de referentiesituatie (met m 3 /s voor 1/1.250 per jaar) bedraagt hier NAP+6,438 m, terwijl de waarde v

111 bij een afvoer van m 3 /s gelijk is aan NAP 6,547 m. In dit geval dus een toename van 109 mm. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie samengaat met een Rijn-debiet van m 3 /s, een lokale waterstand van NAP+5,87 m en een golfhoogte van 0,36 m. In het geval met de vergrootte afvoer treedt ook hier de maatgevende situatie op bij een (beperkter) Rijn-debiet van m 3 /s. De lokale waterstand is dan ook iets lager (NAP+5,83 m), maar de golfaanval neemt toe tot Hs = 0,45 m. Het is met name deze laatste toename in combinatie met de geringere reductie in de afvoer die leidt tot de gevonden toename van de DTH-waarde. A.3.4 Nadere Analyse Nieuwe Waterweg/ Nieuwe Maas Op de Nieuwe Waterweg is sprake van het samengaan van de combinatie van een toenemende MHW- en afnemende DTH-waarden (zie figuur A.1c/d). De achtergrond hiervan is onderzocht door het in meer detail beschouwen van de resultaten voor de in deze figuren gemarkeerde locatie 41 op km 1003 (bestandsnaam: Dkr 17 Nieuwe Maas km Loc 21_ 90997_433260). Voor wat betreft de MHW-waarden is in de referentiesituatie sprake van een MHW-waarde van NAP+3,438 m. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie samengaat een situatie waarop de beide keringen zijn geopend, de WNW-richting maatgevend is en het Rijn-debiet m 3 /s bedraagt. In de situatie met een bovenaanvoer van m 3 /s, blijft deze situatie maatgevend, maar is er sprake van een toename van het Rijndebiet tot m 3 /s. Deze toename in het debiet leidt ook tot een hogere maatgevende waterstand (NAP+3,464 m) en dus tot een toename van de MHWwaarde met 26 mm. De benodigde kruinhoogte in de referentiesituatie (met m 3 /s voor 1/1.250 per jaar) bedraagt hier NAP+6,311 m, terwijl de waarde bij een afvoer van m 3 /s gelijk is aan NAP 6,107 m. In dit geval dus een afname van 204 mm. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie voor westelijke wind en gesloten keringen, samengaat met een Rijn-debiet van m 3 /s, een lokale waterstand van NAP+2,96 m en een golfhoogte van 1,53 m. In het geval met de vergrootte afvoer gaat de maatgevende combinatie voor westelijke wind samen met een Rijn-debiet van m 3 /s, een lokale waterstand van NAP+2,76 m en een golfhoogte van 1,56 m. Ten opzichte van de referentiesituatie is er hierbij dus vooral sprake van een toename van het debiet (van m 3 /s tot m 3 /s) in combinatie met een afname van de lokale waterstand (van NAP+2,96 m tot NAP+2,76 m). Het is met name deze laatste reductie in de lokale vi

112 waterstand (met 0,20 m) die zorgt voor de afname van de DTHwaarde. A.3.5 Conclusies Samenvattend leidt een toename van het debiet van m 3 /s tot m 3 /s tot een gemiddelde toename van de MHW- en DTHwaarden met circa 0,1 m. Op de meer oostelijk gelegen riviertakken kan deze toename echter plaatselijk oplopen tot meerdere decimeters. In de Nieuwe Waterweg leidt een toename in de afvoer tot een toenemende MHW-waarde maar een afnemende DTH-waarde. Duidelijk is hierbij dat dit effect samenhangt met het al dan niet maatgevend zijn van een situatie met open of gesloten keringen. Het laatste effect is ook beschreven in [HKV, 2007e]. Ofschoon er ook hierin sprake is van een vanuit het rekenmodel sluitende redenering, blijft het resultaat op zijn minst vreemd. Nader onderzoek in deze is derhalve gewenst. A.4 Effect fase hoogwater stormopzet A.4.1 Algemeen Figuur A.2a geeft het effect van de hoogwaterfase op de verschillende parameters. In deze figuur is ook de referentiewaarde van -4,5 uur aangegeven. Het algemene beeld is dat een nog groter verschil (-6,0 uur) gemiddeld genomen leidt tot een positieve mutatie in de onderzochte parameters. Een reductie tot 0,0 uur levert altijd een reductie. Bij een positiever faseverschil wordt het effect weer positief. Figuur A.2b geeft het beeld per parameter, dit inclusief fit door de 410 datapunten (5 sets van 82 locaties). Grofstoffelijk is de fase afhankelijkheid voor alle drie parameters vergelijkbaar. Wel is er in het geval van de DTH s sprake van een grotere spreiding. Deze laatste in met name voor de werkelijke profielen het grootst. A.4.2 Ruimtelijk beeld In figuur A.2c is het ruimtelijke effect van een vergroting van het faseverschil tot 6,0 uur gegeven. Gemiddeld genomen leidt dit tot een toename met circa 0,1 tot 0,2 m. De MHW s nemen met name toe in de zuidelijke secties (Noord, Haringvliet, Hollandsch Diep en Nieuwe Meerwede). Het effect op de DTH s is hierbij vergelijkbaar met dat van de MHW s. A.4.3 Nadere analyse Uit figuur A.2b blijkt dat voor een halvering van het faseverschil van 4,5 uur tot 2,25 uur sprake is van zowel afnemende MHW-waarden als afnemende DTH-waarden. Dit is niet het geval bij een vergroting van het faseverschil tot 6 uur. In dit geval is er altijd sprake van een toename van de MHW-waarden, maar nemen de DTH-waarden zowel toe als af. Uit figuur A.2c blijkt vii

113 dat de tegengestelde ontwikkeling met name aanwezig is voor de Nieuwe Waterweg / Nieuwe Maas. Ook hier is de achtergrond van dit verschil onderzocht door het in meer detail bekijken van de resultaten voor locatie 41 op km 1003 (bestandsnaam: Dkr 17 Nieuwe Maas km Loc 21_ 90997_433260). Voor wat betreft de MHW-waarden is in de referentiesituatie sprake van een MHW-waarde van NAP+3,438 m. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie samengaat een situatie waarop de beide keringen zijn geopend, de WNW-richting maatgevend is en het Rijn-debiet m 3 /s bedraagt. In de situatie met een faseverschil van 6 uur, blijft deze situatie maatgevend, en zijn de tabelwaarden (afgerond) identiek. De zeer beperkte toename van 1 mm lijkt daarmee dus aannemelijk te zijn gemaakt. De benodigde kruinhoogte in de referentiesituatie bedraagt hier NAP+6,311 m, terwijl de waarde bij faseverschil van 6 uur gelijk is aan NAP 6,056 m. In dit geval dus een significante DTH-afname van 255 mm. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie (38,5 %) voor westelijke wind en gesloten keringen, samengaat met een Rijn-debiet van m 3 /s, een zeewaterstand van NAP+3,56 m en een golfhoogte van 1,53 m. In het geval met een vergroot faseverschil gaat de maatgevende combinatie (42,4 %) voor westelijke wind samen met een Rijndebiet van m 3 /s, een zeewaterstand van NAP+3,56 m en een golfhoogte van 1,41 m. Dit laatste geval heeft echter betrekking op een situatie met open keringen. Ten opzichte van de referentiesituatie zit het verschil dus met name in een andere maatgevende keringssituatie. Voor het geval met vergroot faseverschil wordt de open keringen -situatie dus maatgevend en wordt dus (bij vergelijkbare Rijn-afvoer) een lagere DTH-waarde gevonden. Hiermee lijkt de (in eerste instantie onverwachte) afname van de DTH-waarden in dit gebied van uit het model te worden verklaard. A.5 Effect nauwkeurigheid verwachting zeerand Het effect van de nauwkeurigheid van de verwachting op de zeerand is gegeven in figuur A.3. In algemene zin is er sprake van een zeer beperkt effect. De basissituatie heeft hierbij overigens betrekking op een waarde van 0,15, welke feitelijk (afgezien van een nulpuntsverschuiving) vergelijkbaar is met een gemiddelde correctie (µ) van 0,09 m en een spreiding (σ) van 0,18 m. Samenvattend zijn de effecten van andere waarden slechts marginaal en onafhankelijk van de beschouwde parameter. viii

114 A.6 Effect onzekerheid afvoerverdeling A.6.1 Algemeen Figuur A.4a geeft het effect van een van nul afwijkende onzekerheid in de afvoerver deling. Het globale beeld is voor alle parameters vergelijkbaar. Verder neemt het effect van de onzekerheid op de verschillende parameters toe met de grootte van de onzeker heid. A.6.2 Ruimtelijk beeld In figuur A.4b is een ruimtelijk beeld van het effect van een vergroting met 1 sigma gegeven. De grootste, zij het beperkte, effecten zijn met name aanwezig op de Lek. A.6.3 Nadere analyse Vergelijkbaar met de in paragraaf A.2 gegeven uitwerking is ook hier sprake van een tegengesteld effect op de Nieuwe Waterweg en omgeving. Nadere analyse van de illustratiepunten laat ook hier zien dat de onverwachte DTH-mutaties op dit rivierdeel samengaan met het wijzigen van de maatgevende kerings situatie. Daar waar er in de referentiesituatie nog sprake is van gesloten keringen, wordt in dit geval de situatie met open keringen wederom maatgevend en wordt dus (bij vergelijkbare Rijn-afvoer) een lagere DTH-waarde gevonden. Hiermee is ook hier de (onverwachte) afname van de DTH-waarden in dit gebied verklaard. A.7 Effect stormopzetduur A.7.1 Algemeen Het effect van de grootte van de stormvloedduur is gegeven in figuur A.5a. Een toename in de stormvloedduur leidt gemiddeld genomen tot een toename van het effect. Anderzijds leidt een kortere duur tot een relatief sterkere reductie in het effect op de betrokken parameters. In figuur A.5b zijn de effecten per parameter weergegeven. Vergelijkbaar met eerdere beschouwingen geldt ook hier dat de afhankelijkheid voor de verschillende parameters (MHW, DTH_s en DTH_w) vergelijkbaar is. De spreiding in de waarden is voor de DTH s echter iets groter en het grootst voor de werkelijke profielen. A.7.2 Ruimtelijk beeld In figuur A.5c is een ruimtelijke beeld gegeven van het effect van een toename van 29 uur tot 40 uur gegeven. Het effect is het grootst op de Noord, het Spui en de Oude Maas. ix

115 A.7.3 Nadere analyse Uit figuur A.5b blijkt dat voor een kleinere stormduur (20 in plaats van 29 uur) sprake is van zowel afnemende MHW-waarden als afnemende DTH-waarden. Dit is niet het geval bij een vergroting van deze duur tot 33 of 40 uur. In deze gevallen is er altijd sprake van een toename van de MHWwaarden, maar nemen de DTH-waarden zowel toe als af. Uit figuur A.5c blijkt wederom dat deze tegengestelde ontwikkeling met name aanwezig is voor de Nieuwe Waterweg / Nieuwe Maas. Ook hier is de achtergrond van dit verschil onderzocht door het in meer detail bekijken van de resultaten voor locatie 41 op km 1003 (bestandsnaam: Dkr 17 Nieuwe Maas km Loc 21_ 90997_433260). De benodigde kruinhoogte in de referentiesituatie bedraagt hier NAP+6,311 m, terwijl de waarde bij stormduur van 40 uur gelijk is aan NAP 6,085 m. In dit geval dus een significante afname van 226 mm. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie (38,5 %) voor westelijke wind en gesloten keringen, samengaat met een Rijn-debiet van m 3 /s, een zeewaterstand van NAP+3,56 m en een golfhoogte van 1,53 m. In het geval met een stormduur van 40 uur gaat de maatgevende combinatie (40,1 %) voor westelijke wind samen met een Rijndebiet van m 3 /s, een zeewaterstand van NAP+3,13 m en een golfhoogte van 1,42 m. Dit laatste geval heeft echter betrekking op een situatie met open keringen. Ten opzichte van de referentiesituatie zit het verschil dus ook hier in de andere keringssituatie. Voor het geval met vergroot faseverschil wordt de open keringen -situatie dus maatgevend en wordt dus (bij vergelijkbare Rijn-afvoer) een veel lagere DTH-waarde gevonden. Hiermee lijkt de (onverwachte) afname van de DTH-waarden in dit gebied wederom verklaard. A.8 Bijdrage windeffect Figuur A.6 geeft een beeld van de bijdrage van het windeffect. Ook hier zijn de gemiddelde verbanden voor de MHW en de beide DTHwaarden vergelijkbaar. Ook klopt het beeld met de referentie waarbij het windeffect in de referentiesituatie voor het grootste deel volledig wordt meegenomen (orde 90%). Het verder vergroten van de effectiviteit van de wind heeft dus relatief weinig effect. x

116 A.9 Effect zeewaterstandstatistiek A.9.1 Algemeen Het effect van een afwijkend basispeil is gegeven in figuur A.7a. Een toename in het basispeil leidt in alle gevallen tot een positief effect, daar waar een reductie in het basispeil altijd resulteert in een negatief effect. Het effect op de verschillende parameters blijft overigens ruim achter bij de mutatie in het basispeil. Bij een positieve mutatie van 1,0 m (dus basispeil op NAP+6,0 m), bedraagt de mutatie op de MHWen DTH_w waarden gemiddeld 0,3 m. Het effect bij de standaard profielen blijft hierbij nog iets achter. De individuele effecten zijn weergegeven in figuur A.7b. Deze effecten zijn grofstoffelijk vergelijkbaar. Ook hier is echter in toenemende mate sprake van een grotere spreiding. A.9.2 Ruimtelijk beeld Figuur A.7c geeft een ruimtelijk beeld van het effect van 0,5 m basispeilverhoging. Het effect is het grootst op de Nieuwe Waterweg en neemt in oostelijke richting af. Op de Waal en het oostelijke gedeelte van de Lek is het effect nog slechts marginaal. A.10 Effect zeespiegelstijging A.10.1 Algemeen Figuur A.8a geeft een overzicht van het effect van zeespiegelstijging op de onderzochte parameters. De individuele resultaten zijn weergegeven in figuur A.8b. Hieruit blijkt dat een mutatie in de buitenwaterstand voor gemiddeld genomen 65 % doorwerkt in de MHW-waarden. Voor de DTH-waarden gelden vergelijkbare percentages (respectievelijk 55 % en 60 %). In deze laatste gevallen is ook hier de spreiding relatief groter. A.10.2 Ruimtelijk beeld Uit de ruimtelijke weergave van figuur A.8c komt naar voren dat het effect van (in dit geval 0,35 m zeespiegelstijging) het grootst is aan de zeezijde en in oostelijke richting (stroomopwaarts) afneemt. A.10.3 Nadere analyse Uit figuur A.8b blijkt dat bij zeespiegelstijging altijd sprake is van toenemende MHW-waarden. Dit geldt gemiddeld genomen ook voor de DTH-waarden al is hier sprake van meer spreiding en wordt er in een aantal gevallen ook een afname van de DTH-waarden gevonden. Uit figuur A.8c blijkt wederom dat deze tegengestelde ontwikkeling met name aanwezig is voor de Nieuwe Waterweg / Nieuwe Maas. xi

117 De benodigde kruinhoogte voor de wederom beschouwde locatie 41 bedraagt in de referentiesituatie NAP+6,311 m, terwijl de waarde bij zeespiegelstijging van 0,35 m gelijk is aan NAP 6,097 m. In dit geval dus een significante afname van 214 mm. Informatie inzake het illustratiepunt leert dat in de referentiesituatie de maatgevende combinatie (38,5 %) voor westelijke wind en gesloten keringen, samengaat met een Rijn-debiet van m 3 /s, een zeewaterstand van NAP+3,56 m en een golfhoogte van 1,53 m. In het geval met een zeespiegelstijging van 0,35 m gaat de maatgevende combinatie (35,2 %) voor westelijke wind samen met een Rijn-debiet van m 3 /s, een zeewaterstand van NAP+3,27 m en een golfhoogte van 1,37 m. Dit laatste geval heeft betrekking op een situatie met open keringen. Ten opzichte van de referentiesituatie zit het verschil dus ook hier in de andere keringssituatie. Voor het geval met zeespiegelstijging wordt de open keringen -situatie dus maatgevend en wordt dus (bij vergelijkbare afvoer) een veel lagere DTH-waarde gevonden. Hiermee lijkt de (onverwachte) afname van de DTH-waarden in dit gebied wederom verklaard. Uit een nadere uitwerking blijkt dus dat ook hier wederom sprake is van de overgang naar een andere maatgevende sluitingssituatie. A.11 Effect strijklengte Het effect van een reductie van de strijklengte op de DTH-waarde is gegeven in figuur A.9. Een kortere strijklengte leidt tot minder golfaanval en daarmee per definitie tot een reductie in de benodigde dijkhoogte. Hoe groter de reductie van de strijklengte, hoe groter de afname van de benodigde dijkhoogte. De gevoeligheid voor een dergelijke reductie is het grootst voor de standaardprofielen. A.12 Effect bodemhoogte Het effect van een mutatie in de bodemhoogte is gegeven in figuur A.10. Een hogere bodemligging leidt tot een reductie van de golfgroei en daarmee tot een reductie van golfaanval en golfoploop en dus ook tot een lagere DTH-waarde. Voor een lagere bodemligging geldt het tegengestelde effect. De gevoeligheid voor een afwijkende bodemligging is het grootst voor de standaardprofielen. A.13 Effect afvoerrelatie Rijn/Maas Het effect van een andere combinatie van de rivierstatistiek blijft in alle gevallen beperkt tot enkele cm s. xii

118 A.14 Effect Golfoverslag Haringvlietsluizen Het effect van golfoverslag bij de Haringvlietsluizen is marginaal en blijft in alle gevallen beperkt tot enkele mm s. A.15 Effect omrekening windsnelheid bij windgolftranslatie Het gebruik van een gunstiger Upot leidt tot een reductie van circa 0,1 m. Toepassing van ongunstiger Uster leidt tot een toename van circa 0,4 m. Als gevolg van de beperktere gevoeligheid voor windgolven zijn de effecten voor de werkelijke profielen relatief geringer. A.16 Effect overslagberekening Toepassing van het PC-Overslag model in plaats van het RIZA-model is marginaal. Wel is er met name voor de werkelijke profielen sprake van een behoorlijke spreiding in de DTH-waarden. Het maximale verschil bedraagt hier zelfs +0,5 m. A.17 Effect overslagcriterium Het gebruik van een factor 10 kleiner overslagdebiet (dat wil zeggen 0,1 l/m1/s i.p.v. 1 l/m1/s) leidt gemiddeld genomen tot een toename van de DTH-waarde van circa 0,5 m. De gemiddelde mutatie voor de standaardprofielen (+0,54 m) is relatief iets groter dan voor de werkelijke profielen (+0,42 m). Referentie: [HKV, 2007e] Afnemend hydraulisch belastingniveau bij extremer klimaatscenario, HKV Lijn in Water, Memorandum PR i.o.v. RWS/RIZA, M. Duits, 17 oktober xiii

119 xiv

120 xv

121 xvi

122 xvii

123 xviii

124 xix

125 xx

126 xxi

127 xxii

128 xxiii

129 xxiv

130 xxv

131 xxvi

132 xxvii

133 xxviii

134 xxix

135 xxx

136 xxxi

137 xxxii

138 xxxiii

139 xxxiv

140 xxxv

141 xxxvi

142 xxxvii

143 xxxviii

144 xxxix

145 xl

146 xli

147 xlii

148 xliii